智能化乳房外形3D测量方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及智能化乳房外形3D测量系统及方法，包括：拍摄装置，包括多个相机，用于拍摄胸部点云图像；图像处理模块，用于对多个相机拍摄的点云图像进行预处理和配准融合，形成一幅三维图像，并根据拼接后的三维图像绘制胸部特征曲线；测量计算模块，用于根据三维图像和显示标定模块发送的特征点对胸部进行测量，并将测量结果发送至显示标定模块；显示标定模块，用于标定特征点，将特征点发送至测量计算模块，并接收测量计算模块反馈的测量结果进行显示。本发明专利技术操作简单、安全、无公害、无辐射，拍摄装置可根据实际需求自由调节；测量快速，完成拍摄和图像生成低于2秒；作为医疗检测设备，测量过程中不存在任何伤害人身安全的风险。测量过程中不存在任何伤害人身安全的风险。测量过程中不存在任何伤害人身安全的风险。

【技术实现步骤摘要】
智能化乳房外形3D测量方法及系统


[0001]本专利技术属于医疗检测
，具体说是一种智能化乳房外形3D测量系统及方法。

技术介绍

[0002]乳房测量是女性乳房整形和乳腺疾病术前术后的必要过程，用于确定手术点位、假体体积、对称性美观性评估等。测量类别可分为体积测量、外形测量和表面积测量，每个类别都包括了多种测量方法，各种测量方法的机制、可靠性及可行性各不相同。其中体积测量方法根据其机制可以进一步分为自然外形法、几何近似法等方法。若要对乳房更客观的评价，需要综合考虑乳房的体积、外形和表面积三个方面。
[0003]现有的测量方法为人工测量，工具主要为皮尺、游标卡尺；对称性美观性的评估方法主要为人为主观评估。现有的测量方法和工具需要人工读取测量值，然后根据人工测量值计算或估算。人工测量时，测量工具需要紧贴人体表面，而由于乳房的柔软性，工具接触会导致形变，产生错误结果的情况极多，误差大；准确测量对测量者要求高，且一般需要多次测量求取平均值以减少误差，耗时较长。由于测量经验不足或测量误差，将影响术后效果，导致术后两侧乳房体积、形态不一致，类似手术失败的案例也屡见不鲜。
[0004]因此，快速、精准的乳房测量方法和系统，对于乳房疾病手术和乳房整形手术意义重大，将极大改善术前手术位置标定、乳房假体计算、术后塑形预测、手术效果评估。

技术实现思路

[0005]针对上述现存技术手段的不足，本专利技术目的是提供一种智能化乳房外形3D测量设备及系统，以解决上述困难和技术缺陷。
[0006]本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：智能化乳房外形3D测量系统，包括：
[0007]拍摄装置，包括多个相机，用于拍摄胸部点云图像；
[0008]图像处理模块，用于对多个相机拍摄的点云图像进行预处理和配准融合，形成一幅三维图像，并根据拼接后的三维图像绘制胸部特征曲线；
[0009]测量计算模块，用于根据三维图像和显示标定模块发送的特征点对胸部进行测量得到胸部几何信息，并将胸部几何信息发送至显示标定模块；
[0010]显示标定模块，用于标定特征点，将特征点发送至测量计算模块，并接收测量计算模块反馈的胸部几何信息进行显示。
[0011]所述拍摄装置包括三个相机，三个相机设于支架上；第一相机与第三相机等高且位于同一水平面，并以第一相机与第三相机连线中点对称设置；所述第一相机的光轴与第三相机光轴相交于一点；第二相机位于所述中点正下方，且光轴与所述水平面所成角度为锐角。
[0012]智能化乳房外形3D测量方法，包括以下步骤：
[0013]多个相机同时拍摄胸部形成点云图像；
[0014]将多个点云图像进行预处理和配准融合，形成一幅三维图像；
[0015]根据拼接后的三维图像绘制胸部特征曲线；
[0016]在三维图像上标定特征点；
[0017]通过特征点三维坐标和胸部特征曲线得到胸部几何信息，实现对胸部的测量。
[0018]所述将多个点云图像进行预处理和配准融合，包括以下步骤：
[0019]图像预处理:以第二相机拍摄的点云图像为基准图像，记为PCD-2；将第一相机拍摄的点云图像作为待拼接图像，记为PCD-1；将第三相机拍摄的点云图像作为待拼接图像，记为PCD-3；
[0020]所有点云图像以各自相机镜头为空间原点；第二相机的空间坐标为(0，0，0)，第一相机相对第二相机的空间坐标为(X1，Y1，0)；将PCD-1点云数据进行坐标变换，转变为以第二相机为空间原点的图像数据，即对所有点进行矢量运算(-X1，-Y1，0)；形成新的点云Z-PCD-1；
[0021]第三相机相对第二相机的空间坐标为(X3，Y3，0)；将PCD-3点云数据进行坐标变换，转变为以第二相机为空间原点的图像数据，即对所有点进行矢量运算(-X3，-Y3，0)；形成新的点云Z-PCD-3；
[0022]图像配准：计算Z-PCD-1与基准图像PCD-2的重叠部分，将Z-PCD-1与PCD-2的不重叠的部分截取，记为PZ-PCD-1；
[0023]计算Z-PCD-3与基准图像PCD-2的重叠部分，将Z-PCD-3与PCD-2的不重叠的部分截取，记为PZ-PCD-3；
[0024]图像融合：将PZ-PCD-1，PCD-2，PZ-PCD-3依次连接，形成完整图像。
[0025]所述图像融合后进行边界平滑：对融合后的图像，按垂直边界进行截断、拟合补全，实现平滑边界。
[0026]所述根据拼接后的三维图像绘制胸部特征曲线，包括以下步骤：
[0027]选取三维图像空间上距离三个相机所成平面最近的2点作为顶定a，顶点b；
[0028]分别以顶点a、b为原点，按设定间隔绘制平行于顶点垂直面的等高线，形成纬线；最低纬线所在平面为胸部基面；所述垂直面为与三个相机所成平面平行的平面；
[0029]分别以顶点a、b为原点，以12点钟方向为0度线，按顺时针增加设定值，形成经线；
[0030]纬线和经线构成胸部特征曲线。
[0031]所述通过特征点三维坐标和胸部特征曲线得到胸部几何信息，具体为：在三维图像上通过标记的特征点形成直线和曲线，计算直线和曲线的距离；根据空间中的点与胸部表面轮廓上的点构成的直线和曲线，计算直线和曲线的距离；显示直线和曲线以及直线长度、曲线长度。
[0032]所述通过特征点三维坐标和胸部特征曲线得到胸部几何信息，包括：
[0033]点标定：在三维图像的胸部表面轮廓上选择某个点并标记；
[0034]直线/曲线标定：在三维图像的胸部表面轮廓上选择2个点A、C，以及胸部表面轮廓内部空间的某个点B；在三维图像上绘制出两点之间的直线AC，计算并显示出直线距离d
AC
、体表曲线距离C
AC
、透视方向三角形ABC的边AB和边CB的长度d
AB
、d
CB
、B到AC的高h；
[0035]截面标定：选定三维图像胸部表面轮廓上某个点，选定该点所处的纬线截面并标记。
[0036]所述对融合后的图像，按垂直边界进行截断、拟合补全，包括：
[0037]在融合后的图像数据中，当乳房下皱襞IMF因被下垂的乳房体遮挡而不存在于胸部表面轮廓可见范围时，选取胸部基面为WEFT-BASE截面，通过计算胸部表面轮廓中在WEFT-BASE截面垂直方向上距离WEFT-BASE截面最远的点标记为乳房顶点G，乳房与其下方非乳房轮廓的结合处曲线记为JUNCTION-CURVE；
[0038]对JUNCTION-CURVE上的点，在WEFT-BASE截面垂直方向，通过移动最小二乘法拟合延伸从JUNCTION-CURVE上的点到与WEFT-BASE截面的曲线，与WEFT-BASE截面相交的曲线标记为IMF，形成IMF被下垂乳房遮挡状态下，乳房闭合体拟合构建。
[0039]所述胸部几何信息包括：肋间上界、肋间下界、胸骨缘内界、腋中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.智能化乳房外形3D测量系统，其特征在于，包括：拍摄装置，包括多个相机，用于拍摄胸部点云图像；图像处理模块，用于对多个相机拍摄的点云图像进行预处理和配准融合，形成一幅三维图像，并根据拼接后的三维图像绘制胸部特征曲线；测量计算模块，用于根据三维图像和显示标定模块发送的特征点对胸部进行测量得到胸部几何信息，并将胸部几何信息发送至显示标定模块；显示标定模块，用于标定特征点，将特征点发送至测量计算模块，并接收测量计算模块反馈的胸部几何信息进行显示。2.根据权利要求1所述的智能化乳房外形3D测量系统及方法，其特征在于，所述拍摄装置包括三个相机，三个相机设于支架上；第一相机与第三相机等高且位于同一水平面，并以第一相机与第三相机连线中点对称设置；所述第一相机的光轴与第三相机光轴相交于一点；第二相机位于所述中点正下方，且光轴与所述水平面所成角度为锐角。3.智能化乳房外形3D测量方法，其特征在于，包括以下步骤：多个相机同时拍摄胸部形成点云图像；将多个点云图像进行预处理和配准融合，形成一幅三维图像；根据拼接后的三维图像绘制胸部特征曲线；在三维图像上标定特征点；通过特征点三维坐标和胸部特征曲线得到胸部几何信息，实现对胸部的测量。4.根据权利要求3所述的智能化乳房外形3D测量方法，其特征在于，所述将多个点云图像进行预处理和配准融合，包括以下步骤：图像预处理:以第二相机拍摄的点云图像为基准图像，记为PCD-2；将第一相机拍摄的点云图像作为待拼接图像，记为PCD-1；将第三相机拍摄的点云图像作为待拼接图像，记为PCD-3；所有点云图像以各自相机镜头为空间原点；第二相机的空间坐标为(0，0，0)，第一相机相对第二相机的空间坐标为(X1，Y1，0)；将PCD-1点云数据进行坐标变换，转变为以第二相机为空间原点的图像数据，即对所有点进行矢量运算(-X1，-Y1，0)；形成新的点云Z-PCD-1；第三相机相对第二相机的空间坐标为(X3，Y3，0)；将PCD-3点云数据进行坐标变换，转变为以第二相机为空间原点的图像数据，即对所有点进行矢量运算(-X3，-Y3，0)；形成新的点云Z-PCD-3；图像配准：计算Z-PCD-1与基准图像PCD-2的重叠部分，将Z-PCD-1与PCD-2的不重叠的部分截取，记为PZ-PCD-1；计算Z-PCD-3与基准图像PCD-2的重叠部分，将Z-PCD-3与PCD-2的不重叠的部分截取，记为PZ-PCD-3；图像融合：将PZ-PCD-1，PCD-2，PZ-PCD-3依次连接，形成完整图像。5.根据权利要求4所述的智能化乳房外形3D测量方法，其特征在于，所述图像融合后进行边界平滑：对融合后的图像，按垂直边界进行截断、拟合补全，实现平滑边界。6.根据权利要求4所述的智能化乳房外形3D测量方法，其特征在于，所述根据拼接后的三维图像绘制胸部特征曲线，包括以下步骤：选取三维图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建一，邱继红，孙泽俊，孙原博，黄峥，李雪侨，
申请(专利权)人：沈阳新松机器人自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：