專利名稱：一種人體體表參數(shù)采集測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及利用投影儀、攝像機(jī)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像采集與處理的裝置，具體涉及一種非接觸式人體體表輪廓三維采集、重建設(shè)備，以及一種人體體表參數(shù)采集測量裝置。
背景技術(shù)：
隨著生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)的數(shù)字化技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。人體體表參數(shù)作為表征人體外形特征的重要參數(shù)，在工程制造、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域存在著大量的應(yīng)用需求。 就外科整形而言，在術(shù)前，用戶通常希望可以預(yù)先了解整形修改的細(xì)節(jié)以及仿真的實(shí)施整形部位的術(shù)后效果；在術(shù)后，用戶希望了解整形部位與術(shù)前預(yù)期之間的吻合程度。以隆鼻為例，用戶在術(shù)前希望了解到增加鼻梁高度后的外形效果，以及隆鼻后五官的協(xié)調(diào)程度；在術(shù)后，用戶希望了解整形手術(shù)是否達(dá)到了預(yù)期效果。這些都涉及到人體體表參數(shù)的采集與測量。目前，外科整形多采取計(jì)算機(jī)斷層成像(CT)技術(shù)或手術(shù)前后拍照的方式滿足用戶的需求。就采用CT技術(shù)而言，由于醫(yī)生可以得到用戶手術(shù)部位的完整三維信息，因此CT技術(shù)在醫(yī)生制作假體、指導(dǎo)手術(shù)等方面具有優(yōu)勢，且三維重建后的CT圖像可以為醫(yī)生與用戶提供直觀效果。但對于用戶，CT圖像的閱讀顯得過于專業(yè)，且由于接受CT掃描存在著具有輻射的缺點(diǎn)，而且CT掃描需要昂貴的CT掃描儀器，因此這種技術(shù)難以大范圍推廣使用。就拍照方式而言，外科整形手術(shù)是一種人體外形造型技術(shù)，傳統(tǒng)的拍照只能得到用戶體表的二維信息，術(shù)前的造型構(gòu)思過程要求醫(yī)生與用戶都具有一定的三維想象能力，且術(shù)后的效果評估也只能依靠醫(yī)生與用戶各自對二維照片的主觀感覺，因此這種方法無法從根本上滿足用戶需求。對接受隆鼻手術(shù)的用戶調(diào)查顯示，隆鼻后有30%的用戶不滿意，7%嚴(yán)重不滿意，其主要原因就在于術(shù)前效果不可見，術(shù)后效果沒有客觀評價依據(jù)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的是為了克服以上問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制造成本較低、使用時對人體無輻射的一種人體體表參數(shù)采集測量裝置；同時提供一種可根據(jù)人體體表輪廓的三維數(shù)據(jù)，計(jì)算表征人體體表特征參數(shù)的模塊。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種人體體表參數(shù)采集測量裝置，其特征在于包括投射編碼光柵條紋到人體上的投影儀(1)、采集經(jīng)人體待測部位(3)反射的變形的編碼光柵條紋的攝像機(jī)(2)以及和分別和投影儀(1)、攝像機(jī)(2)相連，用于圖像處理、重建和顯示人體體表三維輪廓的計(jì)算機(jī) (4)。進(jìn)一步的所述編碼光柵條紋是格雷碼編碼光柵條紋與正弦編碼光柵條紋。進(jìn)一步的還包括分別設(shè)置在投影儀(1)和攝像機(jī)(2)下方的可調(diào)節(jié)支架，使投影儀(1)和攝像機(jī)(2 )與人體待測部位(3 )位于同一水平面。[0009]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是一、與CT掃描方法相比，本裝置可得到人體體表輪廓的三維信息，不對人體產(chǎn)生輻射，且裝置結(jié)構(gòu)簡單、造價便宜；二、與拍照方法相比，本裝置得到的是人體體表輪廓的三維信息，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于照片的二維信息，可為醫(yī)生與用戶提供完整的信息；三、體表輪廓的三維信息采集方便，只需用戶坐在攝像機(jī)和投影儀之前即可，不需要躺在CT儀內(nèi)，易于為用戶所接受；四、經(jīng)計(jì)算機(jī)處理得到的體表輪廓三維重建圖像，可為雙方提供手術(shù)前后的對比與直觀參考。五、經(jīng)計(jì)算得到的人體體表參數(shù)，可為雙方提供手術(shù)前后的客觀數(shù)據(jù)對比與參考。以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述


圖1是本實(shí)用新型的一種人體體表參數(shù)采集測量裝置結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實(shí)用新型的投影儀投射的編碼光柵條紋。圖3是本實(shí)用新型計(jì)算的一種人體體表參數(shù)示例。其中1投影儀；2攝像機(jī)；3人體待測部位；4計(jì)算機(jī)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例如
圖1所示的人體體表參數(shù)采集測量裝置包括一臺投影儀1、一臺攝像機(jī) 2、一臺提供圖像處理、顯示功能的計(jì)算機(jī)4以及相關(guān)的設(shè)備固定裝置與設(shè)備連接線。采集人體體表輪廓信息時，人只需靜坐在投影儀和攝像機(jī)前，投影儀和攝像機(jī)正對需要采集的人體體表部位。投影儀向用戶投射一組預(yù)先設(shè)置的編碼光柵條紋，同時由攝像機(jī)采集經(jīng)人體體表反射的、帶有用戶體表信息的變形的編碼光柵條紋圖像。采集結(jié)束后，用戶可自由活動。攝像機(jī)采集的圖像傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)4采用特定的算法處理采集到的圖像序列，重建出人被采集部位的三維圖像并顯示。手術(shù)前，醫(yī)生根據(jù)用戶的具體狀況做出整形方案并進(jìn)行手術(shù)；手術(shù)后，重復(fù)上述的采集過程，經(jīng)計(jì)算機(jī)圖像處理，可得到術(shù)后人體體表輪廓的三維信息。由于整形方案可分解為人體局部體表的隆高與降低兩種情況，因此，采用手術(shù)前后得到的人體體表輪廓三維信息，對整形部位在手術(shù)前后的信息進(jìn)行計(jì)算，可為手術(shù)效果提供可參考的客觀數(shù)據(jù)。以隆鼻術(shù)后效果評價為例，人體體表征參數(shù)計(jì)算模塊提取體表輪廓三維重建結(jié)果中的人臉中軸線，如圖3的左圖所示。在此中軸線上，參數(shù)計(jì)算模塊通過特定算法尋找到表征鼻子信息的局部特征點(diǎn)A、B與C，如圖3的右圖所示。參數(shù)計(jì)算模塊通過特定算法計(jì)算C點(diǎn)相對A、B 點(diǎn)的高度與斜率，計(jì)算C點(diǎn)處曲線的曲率半徑作為表征鼻子的特征參數(shù)。本實(shí)用新型的人體體表參數(shù)采集測量裝置對投影儀要求分辨率在800*600以上， 其他無特殊要求，滿足分辨率要求的普通商用投影儀即可；設(shè)備對攝像機(jī)要求分辨率為 1024*768以上，其他無特殊要求，黑白彩色均可。如圖2所示的編碼光柵條紋為一組應(yīng)用過程中實(shí)際采集的編碼光柵條紋，即投影儀實(shí)際投射出的編碼光柵條紋。其中，光柵條紋(a) (e)為格雷碼編碼光柵條紋；光柵條紋(f) (i)均為正弦光柵條紋。光柵條紋(f) (i)間存在相移關(guān)系，具體為以(f)為初始光柵，光柵條紋(g)、(h)、⑴分別相移ΤΓ/2 , π以及3 τ/2得到。投影儀1與攝像機(jī)2固定在可調(diào)節(jié)支架上，調(diào)整可調(diào)節(jié)支架的高度，使投影儀1投射的條紋位于用戶的待測部位，攝像機(jī)2采集到的條紋圖像為用戶待測部位的反射條紋， 且投影儀1與攝像機(jī)2放置的位置和角度符合光路的反射原理。以上所述，僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并不能以此限定本實(shí)用新型實(shí)施的范圍，凡依本實(shí)用新型權(quán)利要求及說明書內(nèi)容所作的簡單的變換，皆應(yīng)仍屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種人體體表參數(shù)采集測量裝置，其特征在于包括投射編碼光柵條紋到人體上的投影儀(1)、采集經(jīng)人體待測部位(3)反射的變形的編碼光柵條紋的攝像機(jī)(2)以及和分別和投影儀(1)、攝像機(jī)(2)相連，用于圖像處理、重建和顯示人體體表三維輪廓的計(jì)算機(jī) (4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種人體體表參數(shù)采集測量裝置，其特征在于所述編碼光柵條紋是格雷碼編碼光柵條紋與正弦編碼光柵條紋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種人體體表參數(shù)采集測量裝置，其特征在于還包括分別設(shè)置在投影儀(1)和攝像機(jī)(2 )下方的可調(diào)節(jié)支架，使投影儀(1)和攝像機(jī)(2 )與人體待測部位(3)位于同一水平面。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種人體體表參數(shù)采集測量裝置，其特征在于包括投射編碼光柵條紋到人體上的投影儀(1)、采集經(jīng)人體待測部位(3)反射的變形的編碼光柵條紋的攝像機(jī)(2)以及和分別和投影儀(1)、攝像機(jī)(2)相連，用于圖像處理、重建和顯示人體體表三維輪廓的計(jì)算機(jī)(4)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、制造成本較低、使用時對人體無輻射。
文檔編號A61B5/00GK201996540SQ20112004572
公開日2011年10月5日 申請日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者劉欣冉, 周平 申請人:東南大學(xué)