测量颅面形态的方法技术

本发明专利技术公开了一种颅面形态测量装置，包括座椅，其特点是还包括激光三维扫描仪、旋转台、支架、滑块、滑轨，滑轨安放在工作室的地面，滑块上的Ｕ型槽与滑轨配合，卡放在滑轨上并可沿滑轨作３６０°移动，滑块上方正中固连一支架，支架上固连一旋转台，激光三维扫描仪放置在旋转台上，座椅固定在滑轨圆心处的地面上，面对滑轨的０刻度位置。本发明专利技术还公开了利用上述颅面形态测量装置测量颅面形态的方法，通过激光三维扫描仪获取颅面部图像数据，合成颅面三维数据模型，再对三维数据模型进行测量，实现了非接触性测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种颅面形态测量装置，还涉及用该装置测量颅面形态的方法。技术背景颅面部形态是人体上最为复杂的形态区域，颅面部畸形及上下牙列的矫治，最终表现为 颅面部形态改变。参照图3。文献申请号/公开号为200510021748.0/CN1742676的中国专利技术专利公开 了一种人颅面三维测量器及其测量方法。该测量器包括垂直测量尺l、三组水平尺4， 7， 9、 三个连接件2， 10， 11、两组滑动件3和5、两组水平千分尺6和8和医用细针，三组水平尺 4， 7， 9卡于垂直测量尺1上并可上下移动。用此三维测量器测量颅面的方法，是通过滑动 测量器上的不同构件确定测量器定位点，从垂直测量尺和水平尺上读出人颅面部任意一点的 三维测量数值，采用三维数字(X，Y,Z)表达颅面部任意点的三维测量数值。该三维测量器属于 接触式测量装置，且不方便使用；该测量方法得到的是颅面部点的三维坐标值，用于颅面部 形态分析的线距和角度则需要经手工计算，且无法完成面部曲面最短路径的测量。
技术实现思路
为了克服现有技术接触式测量误差大、效率低的不足，本专利技术提供一种颅面形态测量装 置，利用激光三维扫描仪获取颅面部三维数据模型，实现非接触式测量。 本专利技术还提供利用上述颅面形态测量装置测量颅面形态的方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案 一种颅面形态测量装置，包括座椅，其特点 是还包括激光三维扫描仪、旋转台、支架、滑块、滑轨，滑轨安放在工作室的地面，滑块上 的U型槽与滑轨配合，卡放在滑轨上并可沿滑轨作360°移动，滑块上方正中固连一支架， 支架上固连一旋转台，激光三维扫描仪放置在旋转台上，座椅固定在滑轨圆心处的地面上， 面对滑轨的0刻度位置。一种利用上述颅面形态测量装置测量颅面形态的方法，其特点是包括以下步骤(a) 被测量者端坐在座椅上，调节座椅高度，使得被测量者颅面部与激光三维扫描仪处于 同一水平面上，移动滑块到滑轨的0度刻度线位置、左侧面45度刻度线位置以及右侧面45度刻 度线位置，用激光三维扫描仪进行扫描，获得三副颅面形态的图像数据；(b) 采用激光三维扫描仪自带软件Rapidform2004对获得的三副颅面形态的图像数据进 行处理，拼接合成为一个完整的颅面部形态三维数据模型；(c) 对于颅面形态直线距离，将两点的三维坐标(xl、 yl、 zl)和(x2、 y2、 z2)代人欧式距离测量计算公式D = 7 - A)2 + Ol 2)2 + O！ - Z2)2 ，即得到两点的直线距离D;(d) 对于颅面形态弧长，首先创建一个先进先出的空队列Queue，将起点v^,放入队列Queue中，并标记其在队列中，如果队列Queue为空，则停止；否则，从队列Queue中取出队首 节点v,,遍历节点v,的所有邻接点^ ，比较到起点的路径长度与起点经过v,到的路径长度，如果到起点的路径长度小于起点经过K到.的路径长度，则更新的最短路径长度路径和上一节点；并判断该点是否在队列中，若不在将该点加入到队列中，从终点出发，取得其最短路径的长度值，通过回溯找到该点到起点的最短路径即弧长；(e) 对于颅面形态角度，将三点的三维坐标(xl、 yl、 zl)、 (x2、 y2、 z2)和(x3、 y3、 z3)代人欧式距离测量计算公式，分别计算出三点两两间的距离D,、 D2和03，根据余弦定理， 求出三点夹角的余弦值a，通过反余弦公式，得到三点的夹角值；(f) 对于顿面形态的比例，将四点的三维坐标(xl、 yl、 zl)、 (x2、 y2、 z2)、 (x3、 y3、 z3)和(x4、 y4、 z4)代人欧式距离测量计算公式，计算出其中两对点的距离，得到一组直线距离D,和D2，计算这组直线距离的比例因子T,得到颅面形态的的比例值，g(]T = A。本专利技术的有益效果是由于采用激光三维扫描仪获取颅面部三维数据模型，实现了非接 触式测量。颅面形态测量装置测量颅面形态的方法，通过鼠标拾取，就可方便得到颅面任意点的三维坐标值，以Farkas颅面部直接测量法为准则，通过配置测量项文件，顺序拾取测量 特征点的方法，实现对所有测量项的自动测量，测量误差小于3mm，并且提高了测量效率。下面结合附图和实施例对本专利技术作详细说明。 附图说明图1是本专利技术颅面形态测量装置结构示意图。 图2是
技术介绍
人颅面三维测量器结构示意图。1-垂直测量尺，2-第一连接件，3-第一组滑动件，4-第一水平尺，5-第二组滑动件，6-第 一组水平千分尺，7-第二水平尺，8-第二组水平千分尺，9-第三水平尺，10-第二连接件，11-第三连接件，12-医用细针，21-激光三维扫描仪，22-旋转台，23-支架，24-滑块，25-滑轨， 26-座椅。具体实施方式实施例l。参照图l,本专利技术包括激光三维扫描仪21、旋转台22、支架23、滑块24、滑 轨25和座椅26。滑轨25安放在一个3X6m的工作室，要求地面平整、光洁。滑轨25的内 径为2m、外径为2.4m、高为0.2m;滑块24是与滑轨25配合的U型块，卡放在滑轨25上 并可沿滑轨作360。移动；滑块24固连一支架23，支架23上固连一旋转台22，激光三维扫 描仪21放置在旋转台22上，座椅26固定在滑轨25圆心处的地面上，面对滑轨25的0刻度 线位置，且其高度可以调节，以保证不同的人颅面处于同一个垂直高度。滑轨25圆周侧面有 刻度线。激光三维扫描仪21的数据存储在存储卡上，通过计算机处理，获得完整的颅面形态。 计算机的配置要求CPU Celeron2.0、 512M内存、80G硬盘、Windows XP操作系统、带USB 接口。实施例2。参照图2，采用实施例l颅面形态测量装置测量颅面形态的方法，具体操作步 骤如下整理被测量者的头发，使颅面部和耳朵完全露出无遮挡。对其眉毛和鬓角处的头发等部 位进行抹粉，或戴一个深色的头套，以防止这些部位吸收激光，形成镂空，戴眼镜者必须摘 下眼镜，戴帽者必须脱下帽子。被测量者端坐在座椅26上，根据被测量者颅面部所处的水平高度，上下调节座椅26的高度， 使得被测量者颅面部与激光三维扫描仪21处于同一水平面上，保持头位为自然姿位。首先将滑 块24滑动到滑轨25的0度刻度线位置，保持被测量者静止状态，激光三维扫描仪21采用保质 扫描Fine方式进行扫描，获得被测量者颅面形态的正面数据；被测量者保持不动，将滑块24滑 动到滑轨25的左侧面45度刻度线位置，采用相同的扫描方式，获得被测量者颅面形态的左侧 45度数据；再将滑块滑动到滑轨25的右侧面45度刻度线位置进行同样扫描，获得被测量者颅 面形态的左侧45度数据，至此获得三副颅面形态的图像数据。釆用激光三维扫描仪自带软件Rapidform2004对扫描获得的三副颅面形态的图像数据进 行处理，删除那些与所需人脸图像以外的多余部分以及一些边缘噪声点，使图像整体分辨率 归一化。将处理后三副图像数据进行拼接合成为一个完整的颅面部形态三维数据模型。依据Farkas颅面部形态表面直接测量法选择测量项目，完成对颅面形态的直线距离测量、 弧长测量、角度测量和比例测量。本实施例选择129项测量项进行测量，其中直线距离60项、 两点间最短曲面距离17项、角度测量4项，比例指数48项。这129项测量项涉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种颅面形态测量装置，包括座椅，其特征在于：还包括激光三维扫描仪、旋转台、支架、滑块、滑轨，滑轨安放在工作室的地面，滑块上的Ｕ型槽与滑轨配合，卡放在滑轨上并可沿滑轨作３６０°移动，滑块上方正中固连一支架，支架上固连一旋转台，激光三维扫描仪放置在旋转台上，座椅固定在滑轨圆心处的地面上，面对滑轨的０刻度位置。

【技术特征摘要】
1、一种颅面形态测量装置，包括座椅，其特征在于还包括激光三维扫描仪、旋转台、支架、滑块、滑轨，滑轨安放在工作室的地面，滑块上的U型槽与滑轨配合，卡放在滑轨上并可沿滑轨作360°移动，滑块上方正中固连一支架，支架上固连一旋转台，激光三维扫描仪放置在旋转台上，座椅固定在滑轨圆心处的地面上，面对滑轨的0刻度位置。2、 根据权利要求l所述颅面形态测量装置，其特征在于所述的滑轨圆周侧面有刻度线。3、 一种利用权利要求l所述颅面形态测量装置测量颅面形态的方法，其特征在于包括以下步骤(a) 被测量者端坐在座椅上，调节座椅高度，使得被测量者颅面部与激光三维扫描仪处于 同一水平面上，移动滑块到滑轨的0度刻度线位置、左侧面45度刻度线位置以及右侧面45度刻 度线位置，用激光三维扫描仪进行扫描，获得三副颅面形态的图像数据；(b) 采用激光三维扫描仪自带软件R叩idform2004对获得的三副颅面形态的图像数据进 行处理，拼接合成为一个完整的颅面部形态三维数据模型；(c) 对于颅面形态直线距离，将两点的三维坐标(xl、 yl、 zl)和(x2、 y2、 z2)代人 欧式距离测量计算公式-Z) = V(x, -x2)2 + O, — y2)2 + (X — z2)2 ，即得到两点的直线距离D;(d) 对于颅面形态弧长，首先创建一个先进先出的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张艳宁，施建宇，周洪，翟培芳，林增刚，李映，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]