【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及人体脊柱侧弯，具体为一种基于三维建模的人体脊柱侧弯评估系统及方法。
技术介绍
1、脊柱侧弯是一种复杂的脊柱三维(3d)畸形，其特征是侧弯和轴向椎体旋转(avr)，脊柱可能从矢状面移动或旋转到其他解剖平面。随着电子设备的普及与人们久坐时间的增长，不同程度的脊柱侧弯在儿童、青少年以及成人中频频出现，轻度的脊柱侧弯通过长期的运动康复可以恢复正常，重度的则需要手术，但无论是轻度还是重度在进行治疗前都需要进行脊柱侧弯的筛选和评估，准确快速的脊柱侧弯评估对脊柱侧弯的矫正具有重要意义。
2、脊柱侧弯又称脊柱侧凸，是由于人体冠状面上脊柱节段对背部中心线形成偏离，并向侧方弯曲造成的。一般还伴有脊柱旋转以及矢状面上的后凸或前凸等症状。造成脊柱侧弯的因素很多，其中原因不明确的称为特发性脊柱侧弯，在脊柱侧弯的普查中发现特发性患者占96.9％。
3、国际脊柱侧弯研究学会对脊柱侧弯定义如下：应用cobb's法测量站立位脊柱正位x线片的脊柱弯曲，角度大于10°，称为脊柱侧弯"。10°～20°为轻度侧弯，20°～40°为中度侧弯，40°以上为重度侧弯。
4、对于脊柱侧弯的衡量标准不完全相同，部分学者将在冠状面所测得的cobb角大于5°的患者判断为脊柱侧弯，而一般是将cobb角大于10°的患者判断为脊柱侧弯。
5、现有的方法虽然能够对脊柱侧弯进行普查，但是由于大多数方法是基于人工的检测，在对大范围人群进行普查时，人工检测将会使普查工作变得复杂繁琐并且效率较低。而使用x光片测量法来进行普查，会造成很多不
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于三维建模的人体脊柱侧弯评估系统及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于三维建模的人体脊柱侧弯评估系统，包括视频录制模块、图像抓拍模块、图像处理模块和图像降噪模块，所述图像处理模块基于深度学习后对图像进行vlad融合后获取向量，所获得的向量通过3d卷积中的低秩近似模型对图像进行建模，最后得到特征结果。
3、图像降噪模块基于高斯低通滤波去噪方法对人体背部脊柱轮廓区域的图像进行降噪处理。
4、优选的，所述视频录制模块包括数码相机、照明灯和支架，其中pc机上有独自开发的上位机软件，数码相机和照明灯安装在三脚架上，负责拍摄人体背部视频信息，所述图像抓拍模块包括pc机，所述数码相机通过usb数据线传输给pc机，操作人员观察视频信息对受测人员进行位置调整，调整合适后发出抓拍图片指令，将当前画面图片抓拍并进行保存，以作后续图像处理
5、一种基于三维建模的人体脊柱侧弯评估方法，包括以下步骤：
6、s1：通过支架和照明灯调整好数码相机的位置后，录制下人体背部脊柱轮廓区域的视频，通过usb数据线传输给pc机，操作人员观察视频信息对受测人员进行位置调整，调整合适后发出抓拍图片指令，将当前画面图片抓拍并进行保存。
7、s2：对抓拍后的图像数据进行vlad融合后获取向量，获得的向量通过3d卷积中的低秩近似模型对图像进行建模，得到特征结果。
8、s3：将建模后的特征结果进行图像分析，清晰的图像直接传输到新数据库中，部分模糊的图像则随机替换字符的方式对人体背部脊柱轮廓图像进行处理，加强图像的清晰度后，再传输到新数据库中，对于完全模糊的图像则不进行处理。
9、s4：经过加强后的图像基于高斯低通滤波去噪方法对人体背部脊柱轮廓区域的图像进行降噪处理。
10、s5：对经过降噪处理后的脊柱轮廓图片提取特征点，将脊柱轮廓特征点投射到x-y坐标系，再运用多项式拟合方式，将坐标系中的特征点拟合成人体背部脊柱轮廓特征曲线，通过对特征曲线求导，得到曲线斜率，再对斜率求导，得到斜率的极大值点及其切线斜率，将这两斜率极值点当作上端椎和下端椎，根据公式计算得到cobb角大小，由此判断脊柱侧凸程度。
11、优选的，所述s2中获取向量时首先对一个视频的各个帧特征进行聚类得到多个聚类中心，将所有的特征分配到指定的聚类中心中，对于每个聚类区域中的特征向量取平均，最终合并所有的聚类区域的特征向量作为整个视频的特征向量。
12、优选的，所述s2中在得到特征结果后，所有图像都采用3×3×3的卷积核，卷积层步长被设置为1。vgg的输入被设置为224×244大小的rgb图像，在训练集图像上对所有图像计算rgb均值，然后把图像作为输入传入vgg卷积网络。
13、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
14、1.该基于三维建模的人体脊柱侧弯评估系统及方法，通过对抓拍后的图像数据进行vlad融合后获取向量，获得的向量通过3d卷积中的低秩近似模型对图像进行建模，得到特征结果，vlad将所有帧的特征向量聚类到多个中心点，通过所有特征向量的堆叠，能够获得更加丰富的特征，丢失更少的信息，从而提升对人体背部脊柱轮廓区域的图像的清晰度。
15、2.该基于三维建模的人体脊柱侧弯评估系统及方法，经过加强后的图像基于高斯低通滤波去噪方法对人体背部脊柱轮廓区域的图像进行降噪处理，可以增强最后判断结果的准确性，有效检测出背部脊柱外部轮廓非常不明显的患者，能够扩大检查范围和提高检出率。
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1.一种基于三维建模的人体脊柱侧弯评估系统，包括视频录制模块、图像抓拍模块、图像处理模块和图像降噪模块，其特征在于：所述图像处理模块基于深度学习后对图像进行VLAD融合后获取向量，所获得的向量通过3D卷积中的低秩近似模型对图像进行建模，最后得到特征结果；
2.根据权利要求1所述的一种基于三维建模的人体脊柱侧弯评估系统，其特征在于：所述视频录制模块包括数码相机、照明灯和支架，其中PC机上有独自开发的上位机软件，数码相机和照明灯安装在三脚架上，负责拍摄人体背部视频信息，所述图像抓拍模块包括PC机，所述数码相机通过USB数据线传输给PC机，操作人员观察视频信息对受测人员进行位置调整，调整合适后发出抓拍图片指令，将当前画面图片抓拍并进行保存，以作后续图像处理。
3.根据权利要求1-2所述的一种基于三维建模的人体脊柱侧弯评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种基于三维建模的人体脊柱侧弯评估方法，其特征在于：所述S2中获取向量时首先对一个视频的各个帧特征进行聚类得到多个聚类中心，将所有的特征分配到指定的聚类中心中，对于每个聚类区域
5.根据权利要求3所述的一种基于三维建模的人体脊柱侧弯评估方法，其特征在于：所述S2中在得到特征结果后，所有图像都采用3×3×3的卷积核，卷积层步长被设置为1。VGG的输入被设置为224×244大小的RGB图像，在训练集图像上对所有图像计算RGB均值，然后把图像作为输入传入VGG卷积网络。
...【技术特征摘要】
1.一种基于三维建模的人体脊柱侧弯评估系统，包括视频录制模块、图像抓拍模块、图像处理模块和图像降噪模块，其特征在于：所述图像处理模块基于深度学习后对图像进行vlad融合后获取向量，所获得的向量通过3d卷积中的低秩近似模型对图像进行建模，最后得到特征结果；
2.根据权利要求1所述的一种基于三维建模的人体脊柱侧弯评估系统，其特征在于：所述视频录制模块包括数码相机、照明灯和支架，其中pc机上有独自开发的上位机软件，数码相机和照明灯安装在三脚架上，负责拍摄人体背部视频信息，所述图像抓拍模块包括pc机，所述数码相机通过usb数据线传输给pc机，操作人员观察视频信息对受测人员进行位置调整，调整合适后发出抓拍图片指令，将当前画面图片抓拍并进行保存，以作后续图像处理。
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨少毅，
申请(专利权)人：山东智练数字科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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