基于全可编程soc的静脉图像处理技术研究与实现

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1、分类号TP学校代码10590UDC620密级公开深圳大学硕士学位论文基于全可编程SoC的静脉图像处理技术研究与实现学位申请人姓名易羽专业名称生物医学工程学院（系、所）医学部（院）指导教师姓名但果原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文基于全可编程SoC的静脉图像处理技术研究与实现是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日基于

2、全可编程SoC的静脉图像处理技术研究与实现摘要静脉穿刺是医院里最常见的医疗操作，而肥胖患者、婴幼儿患者的扎针穿刺则历来是医护人员的头痛问题。患者及其家长对多次扎针、漏针，甚至扎不上针的情况变得越发敏感，静脉显影成像系统也就应运而出。目前市场上静脉显影成像系统的主流产品来自于AccuVein公司及CHRISTIE公司。但该类产品大多受到所采用的处理架构的限制，对于要实现更复杂的处理算法或更多的处理操作来获取更好的成像效果时，会出现一些明显的时延问题，在实时性和智能化方面均难以满足日益增长的要求。本课题为了解决现有产品存在的时延明显、智

3、能化不高等缺陷，同时提高系统成像质量，提出并设计了基于XilinxZynq全可编程SoC平台的实时图像处理架构，并着重针对静脉显影的图像处理技术进行研究和实现。本课题自主提出并设计的皮下静脉显影系统关键技术有：近红外光源自适应调控、图像对比度增强处理、原位等大投影等技术。具体地，近红外光自适应调控技术能够通过调节系统内的近红外光源强弱来令系统自动适应不同环境下的光照情况，本课题采用ARM+FPGA协同工作的设计思路，利用基于图像亮度信息统计和PID自动控制方法来实现；图像对比度增强技术除了能有效地对皮下静脉血管及其周围组织进行对比度

4、增强外，还要求其处理具有实时性，在这里，本课题提出了基于限制对比度自适应直方图均衡化（ContrastLimitedAdaptiveHistogramEqualization,CLAHE）的改进算法，并用FPGA对其进行硬件设计实现，在对比度增强和实时性方面均取得理想效果；原位等大投影技术则实现了使投影的静脉血管与实际的静脉血管在位置和大小上相吻合。最后，本课题在系统层面上结合了Zynq全可编程片上系统（SystemonChip,SoC）平台的结构特点，并针对静脉显影成像的图像处理技术，设计出皮下静脉显影系统的图像处理架构，利用软硬

5、件结合方式进行实现，设计出具有更高对比度、更低时延、更加智能化的皮下静脉显影系统，从而有效地辅助医护人员对穿刺对象进行皮下静脉血管定位，提高皮下静脉穿刺操作的成功率。I基于全可编程SoC的静脉图像处理技术研究与实现关键词：静脉图像处理；全可编程片上系统；图像对比度增强；原位等大投影；近红外光自适应调控IITheInvestigationandDesignforVeinImageProcessingTechnologyBasedontheAllProgrammableSoCSystemAbstractVenipunctureisone

6、ofthemostcommonmedicaloperationsinthehospital.Needlepunctureforobesepatientsandinfantpatientshasalwaysbeenaheadacheforthemedicalstaff.Withpatientsandparents’increasingsensitivitytotheoccurrenceofmultiplepunctures,missingpunctureorevenpuncturefailure,theveinenhancementi

7、magingsystememergesattherightmoment.Currently,themainstreamveinenhancementimagingsystemproductsonthemarketaremainlyfromAccuVeinandCHRISTIE.However,theyaremostlyrestrictedbytheprocessingframeworkwhichisadopted.Therewillbeobviousdelayswhenmorecomplicatedprocessingalgorit

8、hmormoreprocessingoperationsareappliedinordertoachievebetterimagingeffect,thusitisdifficultforthemtomeettheincreasing