【摘要】 测量颜面缺损患者面部三维形貌的方法，属于光学测量、机械工程和医学工 程技术领域。本发明基于结构光投影三维视觉测量技术，采用用于患者颜面缺损 修复的双单目白光三维测量系统，控制左幻灯投影仪和右幻灯投影仪分别将格雷 码和相移编码结构光条纹图案投射至颜面缺损患者左右侧面部，左摄像机和右摄 像机分别拍摄发生变形的结构光条纹图像后，通过图像解码、三角原理和双单目 测量数据合并，实现对完整患者面部三维形貌的测量。本发明可在非接触条件下 实现对患者面部自然状态软组织的精确数据采集，为临床颜面缺损修复治疗提供 实用可靠的患者面部三维形貌原始数据。 数据由整理 【专利类型】发明授权 【申请人】上海交通大学 【申请人类型】学校 【申请人地址】200240上海市闵行区东川路800号 【申请人地区】中国 【申请人城市】上海市 【申请人区县】闵行区 【申请号】CN200810038199.1 【申请日】2008-05-29 【申请年份】2008 【公开公告号】CN100581460C 【公开公告日】2010-01-20 【公开公告年份】2010 【授权公告号】CN100581460C 【授权公告日】2010-01-20 【授权公告年份】2010.0 【IPC分类号】A61B5/107 【发明人】习俊通; 陈晓波; 熊耀阳; 张富强 【主权项内容】1.一种测量颜面缺损患者面部三维形貌的方法，其特征在于该方法使用了用于 患者颜面缺损修复的双单目白光三维测量系统，该测量系统包括左单目测量 头(1)、右单目测量头(2)、测量头支架(3)、测量头平移机构(4)、控制 柜(5)和计算机(6)；其中左单目测量头(1)包括左幻灯投影仪(7)和左 摄像机(8)，右单目测量头(2)包括右幻灯投影仪(9)和右摄像机(10)； 左幻灯投影仪(7)和右幻灯投影仪(9)均由白光源(11)、隔热玻璃(12)、 物理编码光栅(13)、光栅平移机构(14)、投影镜头(15)组成；白光源(11) 经过隔热玻璃(12)隔热，背投至物理编码光栅(13)上，将物理编码光栅 (13)的结构光条纹图案通过投影镜头(15)投射至患者面部(16)；该测量 系统的参数经过双单目白光三维测量系统标定方法的标定；所述测量颜面缺 损患者面部三维形貌的方法包括如下步骤： 1)调整左单目测量头(1)和右单目测量头(2)位置以及调整左摄像机(8) 和右摄像机(10)拍摄曝光量参数：开启左幻灯投影仪(7)和右幻灯投 影仪(9)，投射结构光条纹图案至患者面部(16)；打开左摄像机(8)和 右摄像机(10)进行实时场景拍摄；控制测量头平移机构(4)，将左单目 测量头(1)和右单目测量头(2)上下和前后平移，使患者面部同时位于 左摄像机(8)和右摄像机(10)拍摄场景中心；根据拍摄图像中结构光 条纹图像质量，调整左摄像机(8)和右摄像机(10)拍摄曝光量参数； 2)左单目测量头(1)测量：关闭右幻灯投影仪(9)，移动左幻灯投影仪(7) 的光栅平移机构(14)，左幻灯投影仪(7)投射一幅结构光条纹图案至患 者左侧面部；左摄像机(8)采集投射至患者左侧面部的结构光条纹图案； 如果已完成所有结构光条纹图案的投射，将左幻灯投影仪(7)的光栅平 移机构(14)回归原位；如果没有完成所有结构光条纹图案的投射，控制 左幻灯投影仪(7)的光栅平移机构(14)移动，再投射一幅结构光条纹 图案，左摄像机(8)再次进行采集，直至所有结构光条纹图案投射完毕； 3)右单目测量头(2)测量：关闭左幻灯投影仪(7)，开启右幻灯投影仪(9)， 移动右幻灯投影仪(9)的光栅平移机构(14)，右幻灯投影仪(9)投射 一幅结构光条纹图案至患者右侧面部；右摄像机(10)采集投射到患者右 侧面部的结构光条纹图案；如果已完成所有结构光条纹图案的投射，将右 幻灯投影仪(9)的光栅平移机构(14)回归原位；如果没有完成所有结 构光条纹图案的投射，控制右幻灯投影仪(9)的光栅平移机构(14)移 动，再投射一幅结构光条纹图案，右摄像机(10)再次进行采集，直至所 有结构光条纹图案投射完毕； 4)结构光条纹图像处理、三维坐标点计算及结果显示： 对左摄像机(8)拍摄的结构光条纹图像按照格雷码和相移编码规则进 行解码，得到左摄像机(8)每个图像像素点的绝对相位；根据每个图像 像素点的绝对相位值可确定该图像像素点对应的左幻灯投影仪(7)空间 光线投射方向； 图像像素点位置和左摄像机(8)参数能够确定左摄像机(8)的成像 直线；左幻灯投影仪(7)空间光线投射方向和左幻灯投影仪(7)参数能 够确定左幻灯投影仪(7)的光线投射平面；根据左摄像机(8)、左幻灯 投影仪(7)分别与左单目测量头(1)测量坐标系的旋转和平移位姿转换 矩阵，能够将左摄像机(8)的成像直线和左幻灯投影仪(7)的光线投射 平面转换至左单目测量头(1)测量坐标系，求得该直线和平面的交点， 即为患者左侧面部三维点在左单目测量头(1)测量坐标系下的空间位置； 对右摄像头(10)拍摄的结构光条纹图像的分析处理方式与上述对左 摄像机(8)拍摄的结构光条纹图像的处理完全一致，最终获得患者右侧 面部三维点在右单目测量头(2)测量坐标系下的空间位置； 根据左单目测量头(1)和右单目测量头(2)测量坐标系间旋转和平 移位姿转换矩阵关系，将患者右侧面部三维坐标点转换至左单目测量头 (1)测量坐标系下，或将患者左侧面部三维坐标点转换至右单目测量头 (2)测量坐标系下，从而获得完整患者面部三维形貌数据，并在计算机 上以点云形式进行显示。 微信 【当前权利人】上海交通大学 【当前专利权人地址】上海市闵行区东川路800号 【统一社会信用代码】1210000042500615X0 【引证次数】2.0 【他引次数】2.0 【家族引证次数】2.0 【家族被引证次数】13
