一种基于摄影测量的人体待检测部位姿态识别方法技术

本申请公开了一种基于摄影测量的人体待检测部位姿态识别方法，包括以下步骤：输入人体待检测部位预设摆位信息E

【技术实现步骤摘要】
一种基于摄影测量的人体待检测部位姿态识别方法
本专利技术涉及摄影测量
，尤其涉及基于摄影测量实现对人体包括空间位置、偏转角度和姿态在内的测量，具体涉及一种基于摄影测量的人体待检测部位姿态识别方法。
技术介绍
X射线透视扫描是当前医疗领域非常常用的检查手段，尤其是针对骨质部位情况能够有很好的影像呈现，以供医生对患者目标部位进行诊断参考。X光片的质量是影响医生判断患部情况最大的因素，而影响X光片质量的因素除了设备本身外，最为重要的就是患部与X光设备（主要指球管）之间的距离和角度，现有的X光片在拍摄的时候，患者的站位只能依靠医护人员目测进行，并没有科学的根据和调整的依据，也不能进行量化。因此，这就是使得现有的X光片要想一次性获得最佳质量，在人体站位这个因素上并不能得到解决，如果拍摄的X光片因为站位的问题导致质量不高，或将就查看，或重新拍摄；如果采用低质量的X光片作为医生诊断的依据，将不利于医生快速、准确的获得最客观的患处信息；如果重新拍摄，那么依然可能存在患者姿态偏斜导致二次失败，同时患者还要二次承受射线的辐射。为了解决这一问题，本专利技术提供一种能够实时识别当前人体部位相对于X光设备（主要指球管）位置和姿态的方法，以使得在拍摄前，医护人员能够一目了然的掌握当前人体目标部位与最佳拍摄中心位置之间的偏差，以指导患者进行实时调整，从而尽可能的接近最佳姿态进行拍摄，一次性获得最佳或者接近最佳质量的X光片。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中提及的现有的X光片拍摄技术存在的只能依靠医护人员经验和目测进行操作，无法获知患者目标部位当前姿态和位置与X光设备理论最佳拍摄姿态与位置之间的偏差导致无法获取到最佳X光片的问题，本申请提供一种基于摄影测量的人体待检测部位姿态识别方法，能够通过RGB相机和深度相机实时捕捉并计算人体待检测部位的空间姿态，从而获知相对于X光机球管理论最佳位置之间的偏斜，以便于医护人员指导患者调整姿势和位置，尽可能的与理论最佳位置重合，再进行拍摄，最终达到消除因人体站立位置或者姿态偏斜导致的X光片质量低的问题。当然，值得说明的是，虽然通过RGB相机和深度相机能够实时量化患者当前所处状态，但人体由于无法保持绝对静止，同时微小的位置和姿态偏斜并不会带来X光片质量的本质影响，因此，在实际操作时，也并非要求患者当前姿态与理论最佳位置和姿态100%重合，只要误差在预设范围内，均可视为获得的X光片质量足以满足现实诊断所需，技术效果得以实现。当然，结合本专利技术的指导下，同时时间条件允许的情况下，亦可以花费更多的时间尽可能的指导患者将姿态保持得无限接近于理论最佳位置和姿态，获得尽可能高质量的X光片。通俗且直观的讲，如本专利技术检测到当前患者的位置在水平方向上与理论最佳位置之间向左偏离了5厘米，那么医护人员在进行X光片拍摄前，可以直观的指导患者向右移动，直到5厘米的偏移误差缩小到预设范围内或者可接受范围内；该预设范围是人为设定的，基于不同拍摄部位可以实时调整。再者，如当前患者姿态明显过于含胸驼背，那么本专利技术可获取患者当前胸部姿态与预设姿态的偏差通过欧拉角表示，以使得医护人员可以通过指导患者调整俯仰角，即需要站直，挺胸，以消除当前俯仰角的偏差，最终再姿态和位置均符合预设拍摄条件后再进行X光片的拍摄，从而获得理想的X光片。为了达到上述目的，本申请所采用的技术方案为：本专利技术提供了一种基于摄影测量的人体待检测部位姿态识别方法，包括以下步骤：STP100，输入人体待检测部位预设摆位信息E0；所述的预设摆位信息E0；包括前后位、后前位、左侧位和右侧位，根据不同的部位其摆位信息E0包含的内容存在不同，具体可根据实际情况设定录入。STP200，将人体当前待检测部位调整到相机视野范围内，分别利用RGB相机和深度相机拍摄获得人体待检测部位的自然图像PRGB和深度图像Pdep；STP300，基于YOLOV3算法根据步骤STP200中获得的自然图像PRGB和深度图像Pdep获取当前人体待检测部位的摆位信息E1、待检测部位中心点O及由高为h，宽为w围成的矩形待检测部位；同时，将摆位信息E1与步骤STP100中的摆位信息E0对比；若E1=E0，则执行步骤STP400，若E1≠E0，则执行步骤STP200；STP400，获取待检测部位中心点O的空间坐标；读取待检测部位的中心点O的像素坐标O（x,y），并利用RGB相机内参intrinsicsRGB，深度相机内参intrinsicsdepth，深度相机空间坐标到RGB相机空间坐标之间的变换矩阵extrinsicsd2c，输出待检测部位的中心点O在RGB空间坐标系下的坐标O'(xc',yc',zc')；上述相机内参均可直接由相机读取使用，无需经过计算获得。其中，读取中心点O的像素坐标为已知，可通过视觉处理库OpenCV中直接获得，属于现有
技术实现思路
，并为本领域技术人员广泛采用。STP500，根据待检测部位的中心点O的像素坐标O（x,y）获取待检测部位矩形框的四个顶点P1、P2、P3、P4的像素坐标；STP600，通过在步骤STP200中获得的自然图像PRGB上进行区域采样拟合人体表面所在参考平面PPLA；STP700，将步骤STP500中获得的P1、P2、P3、P4映射到所述参考平面PPLA上，获得映射点，，，；STP800，以O'为坐标原点建立空间坐标系，具体如下：X轴以参考平面PPLA法向量为Z轴，即；可计算得Y轴即可得人体待检测部位所在空间坐标系O'XYZ的单位方向向量，，，可计算出O'XYZ相对于高压发生器坐标系的旋转矩阵进而可求解出人体待检测部位所在空间坐标系O'XYZ相对于高压发生器的欧拉角θx,θy,θz；最终获得人体待检测部位相对于高压发生器的姿态偏差；其中，若向量与RGB空间坐标系中OXY法向量的夹角θ>90°，此时Z轴的方向采用。作为本专利技术的优选计算方式，所述STP400获取待检测部位中心点O的空间坐标计算步骤如下：STP410，获取RGB相机内参intrinsicsRGB；STP420，获取深度相机内参intrinsicsdepth；STP430，获取深度相机空间坐标系到RGB相机空间坐标系之间的变换矩阵extrinsicsd2c；STP440，获取深度图像Pdep的高H和宽W；其中，x方向的起始位置为xbegin=0，结束为止为xend=W，y方向的起始位置为ybegin=0，结束为止为yend=H；STP450，采用采用二分法选取深度图上像素点坐标D（xd，yd），其中，；STP460，计算D点对应的空间坐标Dd'=(xd',yd',zd')，其中计算深度相机空间坐标系到RGB相机空间坐标系下的映射坐标Dc'=(xc',yc',zc')，其中STP470，将Dc'转换到RGB像素坐标系下Dc=(xc,yc)，其中<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于摄影测量的人体待检测部位姿态识别方法，其特征在于：包括以下步骤：/nSTP100，输入人体待检测部位预设摆位信息E

【技术特征摘要】
1.一种基于摄影测量的人体待检测部位姿态识别方法，其特征在于：包括以下步骤：
STP100，输入人体待检测部位预设摆位信息E0；
STP200，将人体当前待检测部位调整到相机视野范围内，分别利用RGB相机和深度相机拍摄获得人体待检测部位的自然图像PRGB和深度图像Pdep；
STP300，基于YOLOV3算法根据步骤STP200中获得的自然图像PRGB和深度图像Pdep获取当前人体待检测部位的摆位信息E1、待检测部位中心点O及由高为h，宽为w围成的矩形待检测部位；同时，将摆位信息E1与步骤STP100中的摆位信息E0对比；
若E1=E0，则执行步骤STP400，若E1≠E0，则执行步骤STP200；
STP400，获取待检测部位中心点O的空间坐标；
读取待检测部位的中心点O的像素坐标O（x,y），并利用读取的RGB相机内参intrinsicsRGB，深度相机内参intrinsicsdepth，深度相机空间坐标到RGB相机空间坐标之间的变换矩阵extrinsicsd2c，输出待检测部位的中心点O在RGB空间坐标系下的坐标O'(xc',yc',zc')；
STP500，根据待检测部位的中心点O的像素坐标O（x,y）获取待检测部位矩形框的四个顶点P1、P2、P3、P4的像素坐标；
STP600，通过在步骤STP200中获得的自然图像PRGB上进行区域采样拟合人体表面所在参考平面PPLA；
STP700，将步骤STP500中获得的P1、P2、P3、P4映射到所述参考平面PPLA上，获得映射点

，，，；
STP800，以O'为坐标原点建立空间坐标系，具体如下：
X轴



以参考平面PPLA法向量为Z轴，即；可计算得Y轴



即可得人体待检测部位所在空间坐标系O'XYZ的单位方向向量，，，可计算出O'XYZ相对于高压发生器坐标系的旋转矩阵



进而可求解出人体待检测部位所在空间坐标系O'XYZ相对于高压发生器的欧拉角θx,θy,θz；



最终获得人体待检测部位相对于高压发生器的姿态偏差；其中，若向量与RGB空间坐标系中OXY法向量的夹角θ>90°则此时Z轴的方向采用。


2.根据权利要求1所述的一种基于摄影测量的人体待检测部位姿态识别方法，其特征在于：所述步骤STP100中所述的预设摆位信息E0包括前后位、后前位、左侧位和右侧位。


3.根据权利要求1所述的一种基于摄影测量的人体待检测部位姿态识别方法，其特征在于：所述步骤STP400获取待检测部位中心点O的空间坐标计算步骤如下：
STP410，获取RGB相机内参intrinsicsRGB；
STP420，获取深度相机内参intrinsicsdepth；
STP430，获取深度相机空间坐标系到RGB相机空间坐标系之间的变换矩阵extrinsicsd2c；
STP440，获取深度图像Pdep的高H和宽W；其中，x方向的起始位置为xbegin=0，结束为止为xend=W，y方向的起始位置为ybegin=0，结束为止为yend=H；
STP450，采用二分法选取深度图上像素点坐标D（xd，yd），其中

，；
STP460，计算D点对应的空间坐标Dd'=(xd',yd',zd')，并将深度图像Pdep中任一点的图像单位和标准长度单位之间的转换步骤，具体如下：
计算D点坐标zd=value(xd,yd)×scale，其中value(xd,yd)为D点的像素值，scale为深度相机中提取的图像单位与标准长度单位之间的映射关系；
其中



计算深度相机空间坐标系到RGB相机空间坐标系下的映射坐标Dc'=(xc',yc',zc')，其中



STP470，将Dc'转换到RGB像素坐标系下Dc=(xc,yc)，其中



STP480将计算待检测部位中心点O与步骤STP470中Dc的误差Ea0，其中



通过对比误差Ea0是否属于预设误差阈值范围，若误差Ea0不满足阈值条件，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹易峰，马川，
申请(专利权)人：晓智未来成都科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51