一种基于图像处理的脉诊点定位方法及脉诊机器人技术

本发明专利技术涉及脉诊点识别技术领域，特别是涉及一种基于图像处理的脉诊点定位方法，包括采集图像发送至上位机；上位机对原始图像预处理，进行图像增强；对增强后的图像进行连通域分析，确定手指方向，并截出连通域为4的部分图像信息；取面积最大的连通域，即对中指进行定位，获取尺寸和坐标信息；所截取的中指长度为尺关寸三脉的长度；利用掌臂纹算法获取掌臂纹的尺寸和坐标信息；识别出掌臂纹后，根据手臂线与手臂中线之间的中间线确定脉诊点位置。本发明专利技术本文提出基于图像处理的脉诊点定位的方法。利用灰度变换、中指定位算法、掌臂纹检测算法方法及图像成像的坐标变换，实现脉诊点的识别。别。别。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像处理的脉诊点定位方法及脉诊机器人


[0001]本专利技术涉及脉诊点识别
，特别是涉及一种基于图像处理的脉诊点定位方法。

技术介绍

[0002]脉诊，又称切脉、把脉等，是指医生对患者某些部位进行切按，用手指体会脉搏跳动特点，以了解人体的生理病理情况，分析疾病的病因病机，从而指导临床辨证用药的一种诊断方法。脉诊在历代诊疗实践中发挥了非常重要的作用，已被证实具有很大实用价值，对临床各科都有重要意义。脉诊的质量关系到临床各科“辨证论治”的效果，高效提高脉诊的质量对诊脉中医理论指导医疗实践具有重要意义。
[0003]20世纪60年代以来，伴随着现代化科技的发展，很多国内外研究人员致力于推进中医脉诊现代化，并期望通过采用现代化的医疗仪器改善中医脉诊“指下难明”状况。多关节串联机器人作为现代发展的高科技产物，以其动作灵活、动作空间大灯特点在很多领域得到了广泛应用。在串联机械臂的终端安装脉搏检测装置就可以检测脉象信息，并经过脉象信息处理算法，可以完成对脉象的诊断功能。
[0004]但是在串联机械臂到达到脉的位置之前，需要把脉的位置信息送给机械臂，这样才能让机械臂快速准确的找的脉的位置，然后根据检测到的信息自动精确的调整位姿，以获得精准的脉象信息。虽然可以设置一定的卡位装置，保证手臂放置的位置符合规定的方向和位置，但是胖瘦大小等方面都会影响的具体的脉的位置。因此，脉的初始位置确定对于全自动的诊脉机器人系统来讲是关键的环节。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是针对
技术介绍
中存在的问题，提出一种基于图像处理的脉诊点定位方法对脉诊点位进行精确识别，快速定位，配合脉诊机器人进行诊脉。
[0006]本专利技术的技术方案，一种基于图像处理的脉诊点定位方法，包括以下具体步骤：
[0007]1、采集图像发送至上位机；
[0008]2、上位机对原始图像预处理，进行图像增强；
[0009]3、对增强后的图像进行连通域分析，确定手指方向，并截出连通域为4的部分图像信息；
[0010]4、取面积最大的连通域，即对中指进行定位，获取尺寸和坐标信息；所截取的中指长度为尺关寸三脉的长度；
[0011]5、利用掌臂纹算法获取掌臂纹的尺寸和坐标信息；
[0012]6、识别出掌臂纹后，根据手臂线与手臂中线之间的中间线确定脉诊点位置。
[0013]优选的，S1中手臂放置在脉诊平台上，相机位于手掌上方。
[0014]优选的，S2中引入四个坐标系并建立成像模型；其中OUV为图像像素坐标系，O1XY为图像物理坐标系，O
C
X
C
Y
C
Z
C
为摄像机坐标系，O
W
X
W
Y
W
Z
W
为世界坐标系。
[0015]优选的，对于三维空间中的某一点P，在图像平面上的投影为p，在OUV和OXY坐标系下的齐次坐标分别表示为(u,v,1)和(x,y,1)，存在如下关系：
[0016][0017]其中d
x
，d
y
表示像素在X，Y轴方向的物理大小。
[0018]优选的，摄像机坐标系与世界坐标系间的相互关系用旋转R和平移t来描述，三维空间中某一点P在O
C
X
C
Y
C
Z
C
和O
W
X
W
Y
W
Z
W
坐标系下的齐次坐标分别表示为(x
c
,y
c
,z
c
,1)
T
和(x
w
,y
w
,z
w
,1)
T
存在如下关系：
[0019][0020]式中R为一个3
×
3正交单位矩阵，t为一个三维平移矩阵。
[0021]优选的，根据针孔成像中的相似三角形原理得到点P在O1XY和O
C
X
C
Y
C
Z
C
，坐标系下的对应关系：
[0022][0023]结合公式(1)、(2)和(3)，得到空间点P在OUV和O
W
X
W
Y
W
Z
W
坐标系下的对应关系：
[0024][0025]式中，K为摄像机的内参数矩阵，包括U轴和V轴的比例因子图像平面的主点u0，v0；M为摄像机的外参数矩阵。
[0026]优选的，S2中对图像灰度化处理，逐点改变原始图像中每个像素点灰度值进行图像增强。
[0027]一种脉诊机器人，脉诊机器人为串联机械臂，机械臂的终端安装脉搏检测装置；脉搏检测装置与脉诊点接触，检测脉象信息；脉诊机器人与上位机信号连接。
[0028]优选的，脉诊机器人设置X、Y、Z 3个自由度；脉诊机器人根据确定的脉诊点位置调整位置。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益的技术效果：
[0030]本专利技术利用灰度变换对采集到的图像信息进行增强；通过中指定位算法基于人体手指长度不同，且中指最长的规律，利用中指定位算法找到最大的连通域获取得到面积，尺寸，坐标信息等，由于大部分人手指各关节手纹图像很弱，在边缘检测算法处理中很难找到统一的阈值来得到需要保留的手指关节手纹信息。但是经过大量检测统计发现，中指三个关节的长度几乎相同，从指尖开始的三个关节所占中指总长度比例分别为0.33、0.35、
0.32。由此可以得到尺关寸三脉的长度；之后通过手指相反的方向找出胳膊的方向，由于人体手掌和手臂连接处的掌臂纹因个体差异，掌臂纹纹路的方向很难与筋脉方向完全垂直，且容易受到血管，筋脉等因素的影响，故而在边缘检测的时候没有难以用统一的阈值得到掌臂纹信息。但是基于掌臂纹处于手臂最细处的规律，利用掌臂纹检测算法获取得到掌臂纹的尺寸和坐标等信息。最后，基于图像成像的坐标变换，控制脉诊机器人对脉诊点进行检测实现脉诊点的识别。
附图说明
[0031]图1为本专利技术的流程图；
[0032]图2为本专利技术的成像坐标系的结构图；
[0033]图3为本专利技术中寸关尺的位置示意图；
[0034]图4为图像增强处理后的示意图；
[0035]图5为中指定位图；
[0036]图6为掌臂纹的位置图。
具体实施方式
[0037]实施例1
[0038]如图1
‑
6所示，本专利技术提出的一种基于图像处理的脉诊点定位方法，首先采集图像发送至上位机；
[0039]上位机中引入四个坐标系并建立成像模型；其中OUV为图像像素坐标系，O1XY为图像物理坐标系，O
C
X
C
Y
C
Z
C
为摄像机坐标系，O
W
X...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图像处理的脉诊点定位方法，其特征在于，包括以下具体步骤：S1、采集图像发送至上位机；S2、上位机对原始图像预处理，进行图像增强；S3、对增强后的图像进行连通域分析，确定手指方向，并截出连通域为4的部分图像信息；S4、取面积最大的连通域，即对中指进行定位，获取尺寸和坐标信息；所截取的中指长度为尺关寸三脉的长度；S5、利用掌臂纹算法获取掌臂纹的尺寸和坐标信息；S6、识别出掌臂纹后，根据手臂线与手臂中线之间的中间线确定脉诊点位置。2.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的脉诊点定位方法，其特征在于，S1中手臂放置在脉诊平台上，相机位于手掌上方。3.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的脉诊点定位方法，其特征在于，S2中引入四个坐标系并建立成像模型；其中OUV为图像像素坐标系，O1XY为图像物理坐标系，O
C
X
C
Y
C
Z
C
为摄像机坐标系，O
W
X
W
Y
W
Z
W
为世界坐标系。4.根据权利要求3所述的一种基于图像处理的脉诊点定位方法，其特征在于，对于三维空间中的某一点P，在图像平面上的投影为p，在OUV和OXY坐标系下的齐次坐标分别表示为(u,v,1)和(x,y,1)，存在如下关系：其中d
x
，d
y
表示像素在X，Y轴方向的物理大小。5.根据权利要求3所述的一种基于图像处理的脉诊点定位方法，其特征在于，摄像机坐标系与世界坐标系间的相互关系用旋转R和平移t来描述，三维空间中某一点P在O
C
X
C
Y
C
Z
C
和O
W
...

【专利技术属性】
技术研发人员：费树岷，刘群坡，雨果，
申请(专利权)人：南京东奇智能制造研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：