【技术实现步骤摘要】
一种基于空间变换的人体结构关系描述方法及装置
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[0001]本专利技术属于医学信息处理领域，尤其涉及一种人体结构数学模型的建立方法。
技术介绍
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[0002]人体正常运动能力需要一个平衡的力学结构，骨骼结构的形成能够反映一定的力学规律。从整体来看，人体某一部位的结构异常可能引起其他相关部位的受力异常，渐次形成恶性循环，导致姿势结构失衡及整条肌筋膜链受损。结构力学失衡外在可表现为肌肉疼痛、关节活动障碍等一系列疾病。研究发现，翼状肩胛、脊柱侧弯、骨盆倾斜、膝过伸和膝内翻等异常姿态与身体疼痛存在显著的关系。
[0003]在计算机视觉领域，人体姿态估计是一个重要的研究方向，给定一张静态图像或者一段视频序列，研究描述人体姿态以及预测人体的行为，被广泛应用于运动分析、人机交互、影视制作等领域。目前人体姿态估计方法主要分为基于模型和无模型两种方法，基于模型的方法是将人体分为若干部件，连接图形节点的边表示各个部件之间的空间位置关系。基于无模型的方法是指从大量训练样本中学习出一个从输入图像特征空间到人体姿态空间的映射关系函数。但这种方...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于空间变换的人体结构关系描述装置，其特征在于：数据采集装置包括三维扫描器(21)、采集处理计算机(22)、合作标记点(23)三部分；数据采集装置中的三维扫描器(21)由上相机(24)和下相机(25)、相机支架(28)三脚架(26)组成，上相机(24)和下相机(25)均安装于相机支架(28)上，相机支架(28)安装于三脚架(26)上；上相机(24)和下相机(25)的共同视场范围覆盖所有被测人体(20)上粘贴的合作标记点(23)；数据采集装置中的采集处理计算机(22)用于控制上相机(24)和下相机(25)采集被测人体(20)上粘贴的合作标记点(23)，计算所有合作标记点(23)的三维空间坐标；数据采集装置中的合作标记点(23)是一组圆形黑色外环白色中心的标记点，合作标记点(23)数量及粘贴位置根据所要分析的人体部位来决定；数据采集装置的各部分连接关系为：合作标记点(23)粘贴于被测人体(20)指定部位，并且朝向三维扫描器(21)；三维扫描器的组成部分上相机(24)和下相机(25)均安装于相机支架(28)上，相机支架(28)安装于三脚架(26)上，并使上相机(24)和下相机(25)镜头朝向被测人体(20)；上相机(24)和下相机(25)通过数据线(27)与采集处理计算机(22)相连，用于将该两相机采集到的图像传输进采集处理计算机(22)进行坐标计算。2.应用如权利要求1所述装置的方法，其特征在于数据采集步骤为：[1]被测人体(20)站立在三维扫描器(21)前，脱掉被检测部位衣物；[2]医师在被测人体20骨骼关键节点粘贴合作标记点(23)，合作标记点(23)数量及位置根据不同检测目的可有所不同，典型配置为19个骨骼关键点，包括第7颈椎(1)、左腋窝(2)、右腋窝(3)、左肩胛上角(4)、左肩胛下角(5)、右肩胛上角(6)、右肩胛下角(7)、第6胸椎(8)、第12胸椎(9)、第3腰椎(10)、臀裂端点(11)、左腰窝(12)、右腰窝(13)、左髂嵴(14)、右髂嵴(15)、左膝窝(16)、右膝窝(17)、左踝(18)、右踝(19)；[3]三维扫描器(21)启动，对被测人体(20)进行三维扫描成像，图像数据通过数据线(27)进入采集处理计算机(22)；根据双目立体视觉计算模型计算合作标记点(23)的三维空间坐标数据。3.应用如权利要求1所述装置的方法，其特征在于人体结构关系描述方法为设定用相邻三个骨骼特征点构成的空间三角面表示人体的各个刚性部件，典型刚性部件包括肩部上三角平面A、左右肩胛骨平面B、胸椎C、腰椎D、骨盆平面E以及左右下肢平面F，每个刚性部件建立独立的自身局部坐标系。4.应用如权利要求1所述装置的方法，其特征在于：人体结构关系描述方法中各个刚性部件的相对空间位置计算步骤如下：[1]建立刚性部件骨盆平面E的自身局部坐标系为基坐标系∑
A
，设其中的臀裂端点为坐标系原点P1，左腰窝为骨盆刚性部件左端点P2，右腰窝为骨盆刚性部件右端点P3，P2和P3连线中点为P4，P1与P4连线为X轴，P1P2P3平面内X轴逆向旋转90度为Y轴，根据右手法则确定Z轴方向；建立上相机所在坐标系∑
O
，以上相机的光心为相机坐标系原点，光轴方向为Z轴，竖直向上为X轴，...
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