Skip to main content
SUPERVISOR
Nilofar Ghisari,Behzad Nazari
نیلوفر قیصری (استاد مشاور) بهزاد نظری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Jafar Shahsavari
جعفر شهسواری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Design and Implementation of a System to Visualize Body Veins on Skin
Vessel injections are a group of injections which drug material is directly injected into the body veins. Since superficial veins are not easily seen in some individuals, these injections encounter many difficulties and injections have to be done by try and error in these situations. Because of that, a new system is designed and implemented in this thesis to assist the physicians in these injections. This system applies image processing techniques to show hidden body veins directly on the body skin. The main idea is to capture vein images in near infrared band, because veins are more apparent in this band. Then the necessary transformations and enhancements are applied to these images and finally the resulted images are projected back on the captured area by a projector. In this manner, deep veins would be visible to human naked eye directly on the body skin. The projected image should be aligned precisely with the real body veins. So it is necessary to calibrate the camera and the projector. In a former system, high precision micrometer screw adjusted mechanical stages were used to set the optimal camera-projector positions and the transformation function between the captured image and projected image was estimated using a simple affine transform (by four circular control points located on the rectangular vertices). In this thesis, such mechanical parts are not used. To achieve the needed alignment, a complicated model is used to transform the captured image into the projected image. This transformation is estimated using the following procedure. A cheoard image is projected on the target by the projector and an image is captured using the camera. The transformation between these two images is estimated using a group of control points. These control points are located on the vertices of the cheoard image and should be extracted automatically. This is not a trivial task because of some bothersome factors (hairs, blotch, …), noise, low contrast and nonuniform illumination. So at the first step, these bothersome factors should be eliminated in the captured images and in the next step, all corners should be extracted. We used two robust methods to extract corners robustly. The success rate of our method for corner detection is 100%. After corner detection, the transformation function between the camera and projector is estimated using the extracted corners. Global nonplanar or local planar models are a better choice in this application because of the curvature of the body. Different transformations are tested and the best is selected by considering both the accuracy and the run time. Forth order polynomial is shown to be the optimal model in this respect. Unsharp Masking and contrast-limited adaptive histogram equalization are applied to enhance image quality. Different high contrast color schemes can also be applied to these images for better visualization. Finally the transformed and enhanced images are projected back on the desired area with the accuracy of 0.089 mm using a Pico-projector. The applied Pico-projector is in the pocket dimensions and uses DLP technology to make images on the target area. Keywords: Vein contrast enhancer, vein viewer, vein finder, camera-projector calibration, spatial transformations, contrast enhancement
یکی از انواع تزریقات، تزریقات وریدی می‌باشد که در آن ماده‌ی دارویی مستقیماً درون رگ‌های بدن تزریق می‌شود. به علت دیده نشدنِ رگ‌های زیر پوست در برخی افراد، انجام این تزریق با مشکلاتِ فراوانی مواجه می‌گردد و پرستاران و پزشکان مجبور می‌شوند با استفاده از روش سعی و خطا به انجام آن بپردازند. از این رو در این پروژه سعی شده است با استفاده از تکنیک‌های موجود در پردازش تصویر، سیستمی طراحی و پیاده‌سازی گردد که بتواند با نمایش رگ‌های بدن بر روی پوست، انجامِ تزریقات وریدی را تسهیل کند. ایده‌ی استفاده شده به این صورت است که از ناحیه‌ی مورد نظر بر روی بدن در ناحیه‌ی نزدیک مادون قرمز تصویر برداری صورت می‌گیرد و پس از انجام تبدیل‌های لازم بر روی تصاویر گرفته شده و بهبودِ کیفیتِ آن‌ها، تصاویر نهایی توسط پروژکتور بر روی همان ناحیه ‌از بدن که تصویربرداری انجام شده است تابانده می‌شوند. به این ترتیب انتظار می‌رود رگ‌های زیرپوستی بر روی همان ناحیه با چشم غیر مسلح دیده شوند. بدین منظور لازم است دوربین و پروژکتور کالیبره شده باشند تا بتوان تصویر رگ‌ها را دقیقاً بر روی رگ‌های واقعی (بر روی بدن) تاباند. در نمونه‌ی مشابه، ابتدا با استفاده از پایه‌های مکانیکیِ بسیار دقیق موقعیت دوربین و پروژکتور تا حد ممکن بهینه شده و پس از آن با استفاده از چهار نقطه‌ی کنترلی، یک تابع تبدیل مستوی میان دوربین و پروژکتور تعیین می‌گردد. در این پایان‌نامه سعی شده است تا این سیستم بدون استفاده از پایه‌های مکانیکی بسیار دقیق طراحی و پیاده‌سازی گردد. برای دستیابی به این مهم، از تعداد زیادی نقطه‌‌ی کنترلی که در رئوس مستطیل‌های یک صفحه‌ی شطرنجی قرار گرفته‌اند، استفاده می‌شود و تابع تبدیل میان دوربین و پروژکتور تخمیین زده می‌شود. با توجه به غیر مسطح بودن سطح بدن، از توابع غیرمسطح برای کالیبراسیون استفاده ‌می‌شود. در این پایان‌نامه تبدیل‌های مختلف بررسی و مناسب‌ترینِ آن‌ها از نظرِ دقت و زمانِ اجرا انتخاب می‌گردد. با استفاده از تابع چندجمله‌ای درجه چهار (مدل بهینه از نظر دقت و زمان اجرا)، تصاویر با دقت 089/0 میلی‌متر بر روی ناحیه‌ی مورد نظر تطبیق داده می‌شوند. در انتها پس از بهبود کیفیت تصاویر و برای نمایش بهتر رگ‌ها بر روی پوست، از تصاویر رنگی با کنتراست بالا استفاده می‌شود (انتخاب رنگ توسط کاربر). این تصاویر توسط پروژکتور بر روی ناحیه‌ی مورد نظر تابانده می‌شوند. کلمات کلیدی: Vein contrast enhancer – Vein viewer – Vein finder – رگ‌یابی – تزریقات وریدی – Camera-Projector calibration - atial transformations

ارتقاء امنیت وب با وف بومی