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[摘 要]近些年，人們对数字图像处理技术产生了浓厚的兴趣。人本身血管不易被看到，如小孩子、浮肿病人，本身他们身体承受能力较差，所以对于扎针显得尤为重要。本文通过对计算机图像处理以及静脉显示技术的历史及现状的介绍，进而展示了基于红外图像的手背静脉显示仪的目标、内容、思路、方法及其创新之处，并列出本项目前期研究基础和相关资料准备情况。
[关键词]数字图像处理、静脉显示、红外光线
中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）45-0081-01
1. 前言
当护士帮病人扎针时，常会出现差错，而有的人本身血管不易被看到，如小孩子、浮肿病人，本身他们身体承受能力较差，所以对于扎针显得尤为重要。而据调查，由于扎针而闹出的医院被投诉案，每年300多家医院一共为此损失40多亿元，因此可见性血管照射器的普及尤为重要。
2. 研究现状
2.1.图像处理的研究现状
数字图像处理又称为计算机图像处理，它是将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程，图像处理技术在许多应用方面受到广泛重视并取得了重大的开拓性成就，属于这些领域的有航空航天、生物医学过程、工业检测、机器人视觉、公安司法、军事置导、文化艺术等，使图像处理成为一门引人注目、前景远大的新型学科。
2.2.CCD设摄像极的研究现状
CCD（Charged Coupled Device，电荷耦合器件）是由于一系列排的很紧密的MOS电容器组成。它的突出特点是以电荷作为信号，实现电荷的存储和电荷的转移。因此，CCD工作过程的主要问题是信号电荷的产生、存储、传输和检测。
2.3.静脉显示的研究现状
静脉显示仪是近年发展起来的皮下静脉显示设备。这类显示仪设计的最初目的是为了帮助患有艾滋病等导致弱势疾病的病人，它通过增强物体与周围环境的对比度来帮助这类病人提高视力[1]。静脉显示仪大多数采用的是主动红外成像技术，是典型非接触式技术。 按照光源的照射方式，可分为透射式系统和反射式系统两类。 按照光源的照射方式，可分为透射式系统和反射式系统两类。透射式系统例如国内的手背浅静脉显示仪，该仪器根据血液中脱氧血红蛋白吸收近红外光的能力远远超过氧合血红蛋白这一原理，大功率的近红外光被手背、手指、手腕组织静脉中的还原血红蛋白吸收后，使静脉清晰显示[2]。
3. 研究成果
3.1研究目标
研究内容和研究思路：手背静脉识别是模式识别中难度较高的一个研究方向，本项目中详尽分析了手背静脉图像获取技术的研究现状，针对已有文献中方法的优越性和局限性，初步建立了一套手背静脉识别系统。
首先，我们设计了一套基于CCD的手背静脉图像采集实验装置，该装置完全能满足手背静脉识别系统对图像获取设备的要求，具备了产品化的基础。
其次，提出了两种手背静脉特征提取方法。
再次，通过对FRAT相关理论的研究，我们提出了基于FRAT的手背静脉纹理方向特征提取算法。
3.2主要内容
手背静脉图像的采集。图像的采集是静脉识别系统的关键步骤之一，高质量的静脉图像包含着更丰富的区分信息。目前有两种采集方法：反射式、透射式和侧透式。
反射式是利用红外反射光的差异来采集静脉图像，它的优势是可以减小装置体积，且采集过程对于用户来说是公开的，因此不会使用户感觉不适。
透射式是直接将红外光穿过手指，在手背的另一边进行成像，不存在反射光，且不容易受环境的干扰，因此可以得到较高的对比度，然而，由于需要将手背放在光源和成像传感器之间使得装置较大且会使用户产生不适。
侧透式是反射式和透射式的一个折中。红外光源安装在手背的两旁，当在手背两侧的红外光穿过手指时，位于手背下面的相机将会采集到静脉图像。
3.3项目创新
1）将红外感应应用与医疗方面，提出基于红外感应对人体手背静脉图像的获取方案，实现快速准确的定位手背静脉，改变根据医生的经验定位手背静脉进行输液的现状。
2）提出图像采集和图像处理的方法，从图像的清晰度出发，保证了对于手背静脉的定位准确性。
3）开发针对手背静脉定位的硬件系统，实现医院对婴儿等人士手背静脉的定位，进行输液。
3.4项目研究思路
4. 项目研究基础
具备VC++、C语言、模电/数电及工程制图各方面基础知识，学习图像处理和机器视觉技术相关知识。在未来的科研探究过程中，学习现代仪器设计方法、智能仪器设计、数据库原理及应用、测试精度分析、数字图像处理、单片机技术、机器视觉技术等多方面的相关课程。
5. 发展前景
科技日新月异极大的改变了人们的生活习惯，而目前的医疗系统在人体血管注射方面还处于原始低水平阶段。每年由于低水平人工的医疗注射工作所带来的损失是不可想象的，由此，可见性血管照射器的普及尤为重要。正因为当前的现状，基于红外图像的手背静脉显示仪具有很好的发展前景和发展潜力，在未来的用处不可小视。
参考文献
[1]Donoho， D.L.，Approximation Ridge Functions and Orthonormal Ridgelets. Journal ofTheory， 2001. 111： p. 143一179.
[2]Candes， E.J. and D.L. Donoho， Continuous curvelet transform： 1. Resolution of the wavefrontset. Appl. Comput. Harmon. Anal.， 2003. 19： p. 162一197.
[关键词]数字图像处理、静脉显示、红外光线
中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）45-0081-01
1. 前言
当护士帮病人扎针时，常会出现差错，而有的人本身血管不易被看到，如小孩子、浮肿病人，本身他们身体承受能力较差，所以对于扎针显得尤为重要。而据调查，由于扎针而闹出的医院被投诉案，每年300多家医院一共为此损失40多亿元，因此可见性血管照射器的普及尤为重要。
2. 研究现状
2.1.图像处理的研究现状
数字图像处理又称为计算机图像处理，它是将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程，图像处理技术在许多应用方面受到广泛重视并取得了重大的开拓性成就，属于这些领域的有航空航天、生物医学过程、工业检测、机器人视觉、公安司法、军事置导、文化艺术等，使图像处理成为一门引人注目、前景远大的新型学科。
2.2.CCD设摄像极的研究现状
CCD（Charged Coupled Device，电荷耦合器件）是由于一系列排的很紧密的MOS电容器组成。它的突出特点是以电荷作为信号，实现电荷的存储和电荷的转移。因此，CCD工作过程的主要问题是信号电荷的产生、存储、传输和检测。
2.3.静脉显示的研究现状
静脉显示仪是近年发展起来的皮下静脉显示设备。这类显示仪设计的最初目的是为了帮助患有艾滋病等导致弱势疾病的病人，它通过增强物体与周围环境的对比度来帮助这类病人提高视力[1]。静脉显示仪大多数采用的是主动红外成像技术，是典型非接触式技术。 按照光源的照射方式，可分为透射式系统和反射式系统两类。 按照光源的照射方式，可分为透射式系统和反射式系统两类。透射式系统例如国内的手背浅静脉显示仪，该仪器根据血液中脱氧血红蛋白吸收近红外光的能力远远超过氧合血红蛋白这一原理，大功率的近红外光被手背、手指、手腕组织静脉中的还原血红蛋白吸收后，使静脉清晰显示[2]。
3. 研究成果
3.1研究目标
研究内容和研究思路：手背静脉识别是模式识别中难度较高的一个研究方向，本项目中详尽分析了手背静脉图像获取技术的研究现状，针对已有文献中方法的优越性和局限性，初步建立了一套手背静脉识别系统。
首先，我们设计了一套基于CCD的手背静脉图像采集实验装置，该装置完全能满足手背静脉识别系统对图像获取设备的要求，具备了产品化的基础。
其次，提出了两种手背静脉特征提取方法。
再次，通过对FRAT相关理论的研究，我们提出了基于FRAT的手背静脉纹理方向特征提取算法。
3.2主要内容
手背静脉图像的采集。图像的采集是静脉识别系统的关键步骤之一，高质量的静脉图像包含着更丰富的区分信息。目前有两种采集方法：反射式、透射式和侧透式。
反射式是利用红外反射光的差异来采集静脉图像，它的优势是可以减小装置体积，且采集过程对于用户来说是公开的，因此不会使用户感觉不适。
透射式是直接将红外光穿过手指，在手背的另一边进行成像，不存在反射光，且不容易受环境的干扰，因此可以得到较高的对比度，然而，由于需要将手背放在光源和成像传感器之间使得装置较大且会使用户产生不适。
侧透式是反射式和透射式的一个折中。红外光源安装在手背的两旁，当在手背两侧的红外光穿过手指时，位于手背下面的相机将会采集到静脉图像。
3.3项目创新
1）将红外感应应用与医疗方面，提出基于红外感应对人体手背静脉图像的获取方案，实现快速准确的定位手背静脉，改变根据医生的经验定位手背静脉进行输液的现状。
2）提出图像采集和图像处理的方法，从图像的清晰度出发，保证了对于手背静脉的定位准确性。
3）开发针对手背静脉定位的硬件系统，实现医院对婴儿等人士手背静脉的定位，进行输液。
3.4项目研究思路
4. 项目研究基础
具备VC++、C语言、模电/数电及工程制图各方面基础知识，学习图像处理和机器视觉技术相关知识。在未来的科研探究过程中，学习现代仪器设计方法、智能仪器设计、数据库原理及应用、测试精度分析、数字图像处理、单片机技术、机器视觉技术等多方面的相关课程。
5. 发展前景
科技日新月异极大的改变了人们的生活习惯，而目前的医疗系统在人体血管注射方面还处于原始低水平阶段。每年由于低水平人工的医疗注射工作所带来的损失是不可想象的，由此，可见性血管照射器的普及尤为重要。正因为当前的现状，基于红外图像的手背静脉显示仪具有很好的发展前景和发展潜力，在未来的用处不可小视。
参考文献
[1]Donoho， D.L.，Approximation Ridge Functions and Orthonormal Ridgelets. Journal ofTheory， 2001. 111： p. 143一179.
[2]Candes， E.J. and D.L. Donoho， Continuous curvelet transform： 1. Resolution of the wavefrontset. Appl. Comput. Harmon. Anal.， 2003. 19： p. 162一197.