专利名称：一种人体体表参数采集测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及利用投影仪、摄像机与计算机进行图像采集与处理的装置，具体涉及一种非接触式人体体表轮廓三维采集、重建设备，以及一种人体体表参数采集测量装置。
背景技术：
随着生物医学工程技术的发展，相关的数字化技术得到了广泛的应用。人体体表参数作为表征人体外形特征的重要参数，在工程制造、医学等领域存在着大量的应用需求。 就外科整形而言，在术前，用户通常希望可以预先了解整形修改的细节以及仿真的实施整形部位的术后效果；在术后，用户希望了解整形部位与术前预期之间的吻合程度。以隆鼻为例，用户在术前希望了解到增加鼻梁高度后的外形效果，以及隆鼻后五官的协调程度；在术后，用户希望了解整形手术是否达到了预期效果。这些都涉及到人体体表参数的采集与测量。目前，外科整形多采取计算机断层成像(CT)技术或手术前后拍照的方式满足用户的需求。就采用CT技术而言，由于医生可以得到用户手术部位的完整三维信息，因此CT技术在医生制作假体、指导手术等方面具有优势，且三维重建后的CT图像可以为医生与用户提供直观效果。但对于用户，CT图像的阅读显得过于专业，且由于接受CT扫描存在着具有辐射的缺点，而且CT扫描需要昂贵的CT扫描仪器，因此这种技术难以大范围推广使用。就拍照方式而言，外科整形手术是一种人体外形造型技术，传统的拍照只能得到用户体表的二维信息，术前的造型构思过程要求医生与用户都具有一定的三维想象能力，且术后的效果评估也只能依靠医生与用户各自对二维照片的主观感觉，因此这种方法无法从根本上满足用户需求。对接受隆鼻手术的用户调查显示，隆鼻后有30%的用户不满意，7%严重不满意，其主要原因就在于术前效果不可见，术后效果没有客观评价依据。
发明内容本实用新型目的是为了克服以上问题，提供一种结构简单、制造成本较低、使用时对人体无辐射的一种人体体表参数采集测量装置；同时提供一种可根据人体体表轮廓的三维数据，计算表征人体体表特征参数的模块。本实用新型的技术方案是一种人体体表参数采集测量装置，其特征在于包括投射编码光栅条纹到人体上的投影仪(1)、采集经人体待测部位(3)反射的变形的编码光栅条纹的摄像机(2)以及和分别和投影仪(1)、摄像机(2)相连，用于图像处理、重建和显示人体体表三维轮廓的计算机 (4)。进一步的所述编码光栅条纹是格雷码编码光栅条纹与正弦编码光栅条纹。进一步的还包括分别设置在投影仪(1)和摄像机(2)下方的可调节支架，使投影仪(1)和摄像机(2 )与人体待测部位(3 )位于同一水平面。[0009]本实用新型的优点是一、与CT扫描方法相比，本装置可得到人体体表轮廓的三维信息，不对人体产生辐射，且装置结构简单、造价便宜；二、与拍照方法相比，本装置得到的是人体体表轮廓的三维信息，远远优于照片的二维信息，可为医生与用户提供完整的信息；三、体表轮廓的三维信息采集方便，只需用户坐在摄像机和投影仪之前即可，不需要躺在CT仪内，易于为用户所接受；四、经计算机处理得到的体表轮廓三维重建图像，可为双方提供手术前后的对比与直观参考。五、经计算得到的人体体表参数，可为双方提供手术前后的客观数据对比与参考。以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述
图1是本实用新型的一种人体体表参数采集测量装置结构框图；图2是本实用新型的投影仪投射的编码光栅条纹。图3是本实用新型计算的一种人体体表参数示例。其中1投影仪；2摄像机；3人体待测部位；4计算机。
具体实施方式
实施例如
图1所示的人体体表参数采集测量装置包括一台投影仪1、一台摄像机 2、一台提供图像处理、显示功能的计算机4以及相关的设备固定装置与设备连接线。采集人体体表轮廓信息时，人只需静坐在投影仪和摄像机前，投影仪和摄像机正对需要采集的人体体表部位。投影仪向用户投射一组预先设置的编码光栅条纹，同时由摄像机采集经人体体表反射的、带有用户体表信息的变形的编码光栅条纹图像。采集结束后，用户可自由活动。摄像机采集的图像传输到计算机，计算机4采用特定的算法处理采集到的图像序列，重建出人被采集部位的三维图像并显示。手术前，医生根据用户的具体状况做出整形方案并进行手术；手术后，重复上述的采集过程，经计算机图像处理，可得到术后人体体表轮廓的三维信息。由于整形方案可分解为人体局部体表的隆高与降低两种情况，因此，采用手术前后得到的人体体表轮廓三维信息，对整形部位在手术前后的信息进行计算，可为手术效果提供可参考的客观数据。以隆鼻术后效果评价为例，人体体表征参数计算模块提取体表轮廓三维重建结果中的人脸中轴线，如图3的左图所示。在此中轴线上，参数计算模块通过特定算法寻找到表征鼻子信息的局部特征点A、B与C，如图3的右图所示。参数计算模块通过特定算法计算C点相对A、B 点的高度与斜率，计算C点处曲线的曲率半径作为表征鼻子的特征参数。本实用新型的人体体表参数采集测量装置对投影仪要求分辨率在800*600以上， 其他无特殊要求，满足分辨率要求的普通商用投影仪即可；设备对摄像机要求分辨率为 1024*768以上，其他无特殊要求，黑白彩色均可。如图2所示的编码光栅条纹为一组应用过程中实际采集的编码光栅条纹，即投影仪实际投射出的编码光栅条纹。其中，光栅条纹(a) (e)为格雷码编码光栅条纹；光栅条纹(f) (i)均为正弦光栅条纹。光栅条纹(f) (i)间存在相移关系，具体为以(f)为初始光栅，光栅条纹(g)、(h)、⑴分别相移ΤΓ/2 , π以及3 τ/2得到。投影仪1与摄像机2固定在可调节支架上，调整可调节支架的高度，使投影仪1投射的条纹位于用户的待测部位，摄像机2采集到的条纹图像为用户待测部位的反射条纹， 且投影仪1与摄像机2放置的位置和角度符合光路的反射原理。以上所述，仅为本实用新型的优选实施例，并不能以此限定本实用新型实施的范围，凡依本实用新型权利要求及说明书内容所作的简单的变换，皆应仍属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种人体体表参数采集测量装置，其特征在于包括投射编码光栅条纹到人体上的投影仪(1)、采集经人体待测部位(3)反射的变形的编码光栅条纹的摄像机(2)以及和分别和投影仪(1)、摄像机(2)相连，用于图像处理、重建和显示人体体表三维轮廓的计算机 (4)。
2.根据权利要求1中所述的一种人体体表参数采集测量装置，其特征在于所述编码光栅条纹是格雷码编码光栅条纹与正弦编码光栅条纹。
3.根据权利要求1中所述的一种人体体表参数采集测量装置，其特征在于还包括分别设置在投影仪(1)和摄像机(2 )下方的可调节支架，使投影仪(1)和摄像机(2 )与人体待测部位(3)位于同一水平面。
专利摘要本实用新型公开了一种人体体表参数采集测量装置，其特征在于包括投射编码光栅条纹到人体上的投影仪(1)、采集经人体待测部位(3)反射的变形的编码光栅条纹的摄像机(2)以及和分别和投影仪(1)、摄像机(2)相连，用于图像处理、重建和显示人体体表三维轮廓的计算机(4)。本实用新型结构简单、制造成本较低、使用时对人体无辐射。
文档编号A61B5/00GK201996540SQ20112004572
公开日2011年10月5日 申请日期2011年2月23日 优先权日2011年2月23日
发明者刘欣冉, 周平 申请人:东南大学