耳朵外观轮廓三维扫描系统及方法技术方案

本发明专利技术属于三维扫描领域，尤其涉及一种耳朵外观轮廓三维扫描系统及方法。其中，耳朵外观轮廓三维扫描系统包括红外线采集装置，其全方位包绕住耳部，用于分别采集包含耳前、耳后、耳廓上、耳廓下以及耳廓侧方位不同位置处的热辐射信号并传送至热成像模块；热成像模块，其用于根据接收到的热辐射信号生成热成像图像；图像处理模块，其用于对形成的热成像图像进行多层配准融合，生成耳朵外观轮廓三维模型。

【技术实现步骤摘要】
耳朵外观轮廓三维扫描系统及方法
本专利技术属于三维扫描领域，尤其涉及一种耳朵外观轮廓三维扫描系统及方法。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。三维扫描广泛应用于虚拟现实、计算机动画行业、建筑行业、服装设计领域等，在医学领域主要用于结构不复杂的身体部位。人耳面积较小，沟回较多，导致耳部的三维扫描更容易受到光照和姿势的影响。现有技术中利用手持三维扫描装置对患者健康耳朵进行3D扫描时，通常是将三维扫描装置绕待扫描物体旋转一周，拍摄一组图像序列，利用该图像序列以及三维扫描装置在拍摄图像时与待扫描物体之间的距离等参数，确定扫描物体的3D模型。专利技术人发现，利用手持三维扫描装置对患者健康耳朵进行3D扫描的这种方法由于耳部的盲区过多，需要后期根据经验人工拼接，且利用激光法三维扫描精度低，且耳朵靠近头部，激光测量对人体影响较大。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种耳朵外观轮廓三维扫描系统及方法，有效地解决扫描中的盲区问题，提高了扫描效率和扫描精度。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的第一个方面提供一种耳朵外观轮廓三维扫描系统。一种耳朵外观轮廓三维扫描系统，包括：红外线采集装置，其全方位包绕住耳部，用于分别采集包含耳前、耳后、耳廓上、耳廓下以及耳廓侧方位不同位置处的热辐射信号并传送至热成像模块；热成像模块，其用于根据接收到的热辐射信号生成热成像图像；图像处理模块，其用于对形成的热成像图像进行多层配准融合，生成耳朵外观轮廓三维模型。本专利技术的第二个方面提供一种耳朵外观轮廓三维扫描方法。一种耳朵外观轮廓三维扫描方法，包括：采集包含耳前、耳后、耳廓上、耳廓下以及耳廓侧方位不同位置处的热辐射信号；根据热辐射信号生成热成像图像；对热成像图像进行多层配准融合，生成耳朵外观轮廓三维模型。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术利用红外线采集装置采集耳部的全方位不同位置处的热辐射信号，热成像模块根据接收到的热辐射信号生成热成像图像，图像处理模块对形成的热成像图像进行多层配准融合，生成耳朵外观轮廓三维模型，一方面可监测到耳部的盲区，提高了扫描的精确度；另一方面，利用热成像原理将人耳发出的热辐射信号放大，并生成各方位热图像，应用热图像法防止了激光照射对人体的损害，可以直接提取耳廓坐标，省去了距离及角度等的大量计算，缩减了计算时间；本专利技术生成的耳朵外观轮廓三维模型可用于全耳再造。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1是本专利技术实施例的耳朵外观轮廓三维扫描系统原理图；图2是本专利技术实施例的红外线采集装置示意图；图3(a)是本专利技术实施例的红外线采集装置侧视图；图3(b)是本专利技术实施例的红外线采集装置正视图；图4是本专利技术实施例的三维重建原理图；图5是本专利技术实施例的耳朵外观轮廓三维扫描方法流程图。其中，1-第一红外线采集模块安装位置；2-第二红外线采集模块安装位置；3-第三红外线采集模块安装位置；4-第四红外线采集模块安装位置；5-第五红外线采集模块安装位置。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。实施例一图1给出了本实施例的耳朵外观轮廓三维扫描系统结构示意图。如图1所示，本实施例的耳朵外观轮廓三维扫描系统，包括：(1)红外线采集装置，其全方位包绕住耳部，用于分别采集包含耳前、耳后、耳廓上、耳廓下以及耳廓侧方位不同位置处的热辐射信号并传送至热成像模块。在本实施例中，每组全方位热辐射信号至少包括耳前、耳后、耳廓上、耳廓下、耳廓侧这五个方位的热辐射信号。其中，所述红外线采集装置包括至少五个红外线采集模块，用于至少采集耳前、耳后、耳廓上、耳廓下、耳廓侧这五个方位的热辐射信号。在具体实施中，红外线采集装置可为手持环绕耳朵外观结构。例如：红外线采集模块固定在开口式球形支架上。具体地，开口式球形支架为半圆形支架，左右耳存在镜像翻转，包绕在耳朵的外侧，既可以确定坐标平面，又解决了手持移动手抖问题。在具体实施中，红外线采集模块采用红外线传感器来实现。其中，红外线传感器是利用红外线来进行数据处理的一种传感器，有灵敏度高等优点，红外线传感器可以控制驱动装置的运行。红外线是一种人类肉眼看不见的光，所以，它具有光的一切光线的所有特性。但同时，红外线还有一种还具有非常显著的热效应。所有高于绝对零度即-273℃的物质都可以产生红外线。根据发出方式不同，红外传感器可分为主动式和被动式两种。本实施例的红外线采集模块采用被动红外传感器来实现。被动红外传感器是靠探测人体发射的红外线来进行工作的。传感器器收集外界的红外辐射进而聚集到红外传感器上。红外传感器通常采用热释电元件，这种元件在接收了红外辐射温度发出变化时就会向外释放电荷。这种传感器是以探测人体辐射为目标的。所以辐射敏感元件对波长为10μm左右的红外辐射必须非常敏感。为了对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。被动红外传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释电元几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。一旦入侵人进入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜而聚焦，从而被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消。如图2、图3(a)和图3(b)所示，在半圆形支架上安装有第一红外线采集模块、第二红外线采集模块、第三红外线采集模块、第四红外线采集模块和第五红外线采集模块这五个红外线采集模块。其中，第一红外线采集模块和第三红外线采集模块扫描耳部横沟回，第二红外线采集模块和第五红外线采集模块扫描耳部纵沟回，第四红外线采集模块扫描外耳背部，如图2给出了第一红外线采集模块安装位置1、第二红外线采集模块安装位置2、第三红外线采集模块安装位置3、第四红外线采集模块安装位置4和第五红外线采集模块安装位5。其中，第一红外线采集模块、第二红外线采集模块、第三红外线采集模块、第四红外线采集模块和第五红外线采集模块这五个红外线采集模块的结构相同，此处不再本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耳朵外观轮廓三维扫描系统，其特征在于，包括：/n红外线采集装置，其全方位包绕住耳部，用于分别采集包含耳前、耳后、耳廓上、耳廓下以及耳廓侧方位不同位置处的热辐射信号并传送至热成像模块；/n热成像模块，其用于根据接收到的热辐射信号生成热成像图像；/n图像处理模块，其用于对形成的热成像图像进行多层配准融合，生成耳朵外观轮廓三维模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种耳朵外观轮廓三维扫描系统，其特征在于，包括：
红外线采集装置，其全方位包绕住耳部，用于分别采集包含耳前、耳后、耳廓上、耳廓下以及耳廓侧方位不同位置处的热辐射信号并传送至热成像模块；
热成像模块，其用于根据接收到的热辐射信号生成热成像图像；
图像处理模块，其用于对形成的热成像图像进行多层配准融合，生成耳朵外观轮廓三维模型。


2.如权利要求1所述的耳朵外观轮廓三维扫描系统，其特征在于，所述红外线采集装置包括至少五个红外线采集模块，用于至少采集耳前、耳后、耳廓上、耳廓下、耳廓侧这五个方位的热辐射信号。


3.如权利要求2所述的耳朵外观轮廓三维扫描系统，所述红外线采集模块固定在开口式椭球形支架上。


4.如权利要求2所述的耳朵外观轮廓三维扫描系统，其特征在于，所述红外线采集模块固定在开口式球形支架上。


5.如权利要求4所述的耳朵外观轮廓三维扫描系统，其特征在于，在所述红外线采集装置采集热辐射信号的过程中，扫描开始后定位扫描，以半球体表面中心点与球心连线、以半球体表面中心点与球心连线垂线为轴，在冠状平面和水平面前后各旋转预设角度，再次定位扫描，以获得多组耳部不同旋转角度下的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玮，薛峰，赵宇航，雷晟暄，安纲，马志祥，孟祥伟，张婉钰，孟真，孔祥虹，燕群，谢龙悦，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37