一种应用于脊柱侧弯的人体扫描终端和三维扫描建模装置的制作方法

本实用新型涉及计算机辅助设计技术领域，具体涉及一种应用于脊柱侧弯的人体扫描终端和三维扫描建模装置。

背景技术：

传统的假肢矫形器，石膏取型制作方法存在耗时长、劳动强度大、量化评估困难等问题，严重限制了假肢矫形器的生产效率和行业发展。

国内外已开始尝试将计算机辅助设计/制造技术应用于假肢矫形器的制作，但受限于制造工艺和成本等因素，该方法并未在临床得到广泛应用。

相对于传统制作方法和cad/cam方法，3d打印矫形器是一种“自下而上”的增材制造方法，可以便捷，快速打印各种复杂形体，在资源利用，个性化定制，工艺流程等方面具有巨大优势。

无论cad/cam技术或者3d打印技术，人体三维扫描取型均是矫形器设计制作的重要环节和关键技术之一。但是，现在商业化的三维扫描设备动则几十万，大大增加了矫形器的制作成本，使其难以普通推广，特别是一些偏远、贫困地区，更是难以应用，而且这些三维扫描设备还无法实现远程应用，增加了对患者三维扫描取型的难度。

技术实现要素：

针对矫形器设计制作技术中存在的上述人体三维取型环节的不足，本实用新型提供了一种应用于脊柱侧弯的人体扫描终端和三维扫描建模装置，其可以实现人体几何形态的三维扫描，特别适用于脊柱侧弯病人人体三维扫描几何重建领域，实现矫形器设计的三维扫描取型，还能通过远程操作实现人体三维扫描取型。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种应用于脊柱侧弯的人体扫描终端，其特征在于，所述人体扫描终端包括数码成像设备、横杆和圆台；所述数码成像设备设置在所述圆台侧部上方，所述数码成像设备能够围绕所述圆台上站立的人体连续移动，所述数码成像设备连续拍摄人体图像，并将所述图像传出；所述横杆水平设置在所述圆台上方，用于所述人体抓握；所述横杆包括升降装置，所述升降装置驱动所述横杆升降，所述横杆向上移动时，实现对所述人体脊柱侧弯的牵拉矫形。

本实用新型还提供了一种应用于脊柱侧弯的人体三维扫描建模装置，其特征在于，所述建模装置包括控制平台和人体扫描终端，所述控制平台与所述人体扫描终端相连；所述人体扫描终端包括数码成像设备、横杆和圆台；所述数码成像设备设置在所述圆台侧部上方，所述数码成像设备能够围绕所述圆台上站立的人体连续移动，所述数码成像设备连续拍摄人体图像，并将所述图像传送至所述控制平台；所述横杆水平设置在所述圆台上方，用于所述人体抓握；所述横杆包括升降装置，所述控制平台通过所述升降装置驱动所述横杆升降，所述横杆向上移动时，实现对所述人体脊柱侧弯的牵拉矫形；所述控制平台基于所述数码成像设备拍摄的所述图像构建人体三维模型。

进一步地，所述控制平台内设有控制与三维重建单元，所述控制与三维重建单元与所述数码成像设备、所述横杆的升降装置相连；所述控制平台通过所述控制与三维重建单元实现对所述人体扫描终端的控制以及人体三维建模。

进一步地，所述人体扫描终端还包括固定杆，所述数码成像设备固定在所述固定杆顶端，所述固定杆设置在所述圆台外侧，所述固定杆在驱动设备驱动下围绕所述圆台移动。

进一步地，所述固定杆为可伸缩杆。

进一步地，所述人体扫描终端还包括移动导轨，所述移动导轨围绕所述圆台设置，所述固定杆设置在所述移动导轨上，并沿所述移动导轨移动。

进一步地，所述固定杆固定在所述移动导轨上，在所述移动导轨的驱动设备驱动下，所述移动导轨围绕所述圆台转动。

进一步地，所述人体扫描终端还包括两个支撑杆，两个所述支撑杆沿所述圆台直径方向，对称固定在所述圆台的两侧，所述横杆两端分别与两个所述支撑杆相连，所述横杆在所述升降装置的驱动下沿所述支撑杆升降。

进一步地，所述数码成像设备为手机、数码相机。

进一步地，所述控制平台与所述人体扫描终端通过无线网相连。

本实用新型的有益效果：

本实用新型结构简单，设计巧妙，降低了人体三维扫描取型现场对高端设备的依赖，通过手机、数码相机等便携数码成像设备便可完成原始数据获取，降低了矫形器的制作成本。另外，本实用新型通过直接拍摄病人身体图像，然后在控制平台上进行三维重建，操作简单，快捷。控制平台与人体扫描终端可通过无线网进行数据传输，即可实现个性化矫形器的远程数据采集与产品定制，而且通过远程操作横杆的上升还能实现对人体脊柱侧弯的牵拉矫形效果，可提高人体三维取型的精准度。另外，病人站立的圆台采用固定形式，提升了病人在扫描取型过程中的舒适度。

附图说明

图1为本实用新型应用于脊柱侧弯的人体三维扫描建模装置的结构示意图。

其中：1-控制平台、2-数码成像设备、3-固定杆、4-移动导轨、5-支撑杆、6-横杆、7-控制与三维重建单元、8-圆台。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实用新型中，术语“安装”、“相连”、“相接”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是一体地连接，也可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信，也可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元器件内部的联通，也可以是两个元器件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实施例记载了一种应用于脊柱侧弯的人体扫描终端和三维扫描建模装置，如图1所示，建模装置包括控制平台1和人体扫描终端。

控制平台1为该建模装置的控制和建模中心，可以为pc机、手机、工控机等设备。控制平台1可以利用现有的无线网(如wifi、3g、4g、5g等网络)与人体扫描终端实现远程数据传输，也可通过数据线或蓝牙技术等与人体扫描终端实现近距离的数据传输。在控制平台1内设有控制与三维重建单元7，控制平台1通过控制与三维重建单元7实现对人体三维扫描取型的控制流程以及建模等工作。

人体扫描终端包括数码成像设备2、固定杆3、移动导轨4、圆台8、支撑杆5和横杆6。

其中，数码成像设备2用于拍摄人体图像，可采用便携数码成像设备。数码成像设备2固定在固定杆3顶端。固定杆3固定设置在围绕圆台8设置的移动导轨4上。数码成像设备2和移动导轨4分别与控制与三维重建单元7数据相连。在控制与三维重建单元7控制下移动导轨4通过固定杆3带动数码成像设备2围绕圆台8上站立的人体连续转动，在数码成像设备2移动过程中，控制与三维重建单元7控制数码成像设备2连续拍摄人体图像，并将图像信息传回控制与三维重建单元7。

本实施例的数码成像设备2可以为手机、数码相机等。或者在另一实施例中，数码成像设备2还可通过固定杆3沿移动导轨4移动，此时，移动导轨4固定，固定杆3在驱动设备的驱动下沿移动导轨4移动，控制与三维重建单元7与固定杆3的驱动设备数据相连，控制其移动的启停、移动速度等信息。

优选地，本实施例的固定杆3为可伸缩杆，通过固定杆3的伸长或者缩短，实现数码成像设备2镜头的上下移动，以适应人体高度，满足拍照要求。

两个支撑杆5沿圆台8直径方向，对称固定在移动导轨4的左右两侧，横杆6水平设置在两个支撑杆5之间，且横杆6的两端分别与两个支撑杆5相连，并可在升降装置的驱动下沿支撑杆5上下移动，以调整横杆6在支撑杆5上的高度。升降装置与控制与三维重建单元7相连，可由控制与三维重建单元7远程控制横杆6的升降。人体站立在圆台8上时手握横杆6，横杆6向上移动过程中可对人体产生一个牵拉力的作用，实现脊柱侧弯的牵拉矫形效果。

控制与三维重建单元7用以实现对人体三维扫描取型的控制流程以及建模等工作。控制与三维重建单元7由启动及采集模块、调节模块、升降模块和建模模块组成。控制与三维重建单元7通过启动及采集模块与数码成像设备2相连，实现数码成像设备2一键牵拉和一键拍照启动与暂停、一个周期内拍照数量的设置以及图像的采集。控制与三维重建单元7通过调节模块与移动导轨4或固定杆3的驱动设备相连，控制移动导轨4或固定杆3围绕圆台8的移动及移动速度。控制与三维重建单元7通过升降模块与固定杆3和横杆6的升降装置相连，以便远程操作数码成像设备2和横杆6高度的调节。建模模块基于数码成像设备2拍摄的多张平面数码照片实现人体几何模型的三维重建，在三维重建过程中，建模模块所用的核心算法主要包括图像特征提取、稀疏重建、聚类、密集重建算法，可以获取图像中被测人体各部位的三维点云，并利用泊松表面重建算法将点连成面的网络化方法以构建三维模型，进而可通过该建模装置实现远程人体三维扫描取型。

虽然上面结合本实用新型的优选实施例对本实用新型的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本实用新型的示意性实现方式的解释，并非对本实用新型包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本实用新型范围的限制，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本实用新型保护范围之内。