CN114072107B - 矫正装置的测量和排序*** - Google Patents

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Abstract

本文提供了一种***和方法，用于电子捕获对象的解剖结构，该***包括具有相机、显示屏和与用户互动的终端用户软件程序的电子设备。软件程序跟踪放置在可视区域中的目标，并基于目标跟踪向用户发出视觉反馈。软件程序包括通过音频反馈或触觉反馈可视地呈现给用户的标准，指示如何相对于解剖结构定位相机。终端用户软件程序可以具有基于满足的标准自动捕获电子设备上的解剖结构的装置。终端用户软件程序可以包括自动缩放、目标畸变校正特性和/或诸如使用虚拟标记的其它特性。

Description

矫正装置的测量和排序***
相关申请的交叉引用
本专利申请为在2017年6月29日提交的、名称为“矫正装置的测量和排序***”的美国专利申请号第15/636，816号的部分延续案。
本专利申请要求2016年6月29日提交的、名称为“矫正装置的测量和排序***”的美国临时申请第62/356，480号的权益。第62/356，480号和第15/636，816号申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
1.技术领域
本发明一般地涉及对对象解剖结构的测量。一个例子是当需要对解剖结构进行测量以构建适合于特定患者解剖结构的定制矫正设备时。本发明公开了一种新颖、便捷的电子装置，以测量解剖结构。
背景技术
2.相关技术的描述
测量患者解剖结构的最常用的方法包括铸造、手动测量、测量装置和数字化解剖结构。
铸造的第一种方法，该方法涉及在患者的解剖结构上预先标记界标，例如在铸造腿时在膝盖中心。然后，解剖结构用铸件带铸造解剖结构，允许标记转移到铸件带的内表面。铸件带硬化并被切断。然后将空的铸件外壳运送到定制的支架制造商，然后由该制造商用石膏填充该铸件，并将铸件切掉，以获得具有界标的患者腿部的“正面”表示。可以想象，这给出了患者解剖结构的紧密和详细的模型，但是这是一个缓慢、繁琐且昂贵的过程。
另一种方法，该方法涉及手动测量患者解剖结构上的一个或多个位置，然后记录信息并将该信息发送给定制支架制造商。这是一个直截了当的过程，但是具有很大缺点，该缺点省略了患者的大部分解剖曲线和轮廓。这可能导致不合适定制支架，该支架具有被患者拒绝的更高可能性。
另一种方法，该方法涉及在构建过程期间患者本人在场。这当然是最佳适配支架的理想情况，但是由于地理位置和时间的局限性，通常是不可行的。
又一种方法，该方法涉及使用三维扫描***来捕获整个腿部解剖结构。全三维数字化设置的主要缺点是***的成本和复杂性。
对这些问题有部分的反应。授予泰勒的、标题为“定制矫形装置的排序方法和装置”的美国专利公开第2014/0063220A1号公开了一种用于数字测量和排序定制矫形装置的方法和装置。
在专利中泰勒描述了另一实施例，该替换实施例处理三维模型的生成。标记被添加到解剖结构，但是仅用作“简易”参考点，该参考点作用于从解剖结构的多个视图生成三维模型。泰勒没有教导关于智能目标，该智能目标由软件在运行时解释和跟踪以确定相机相对于解剖结构的距离和位置，并向用户给出实时反馈，该实时反馈是关于如何校正相机位置以便捕获解剖结构的良好定向的照片。相反，标志被动地用于构建三维模型。
泰勒的另一个实施例包括来自相机的景深测量，以确定解剖结构的位置。这是一种不同的方法，该方法使用相机的聚焦和缩放来确定显示可视区域中的解剖结构的尺寸。该实施例没有公开关于本发明所使用的实时增强现实场景中使用的目标图案的任何内容。
发明内容
在一个实施例中，本发明是一种电子捕获对象的解剖结构的***，该发明涉及使用自动缩放特性和目标图案。该***包括电子设备和至少一个目标图案。该电子设备包括：i)相机，该相机配置为捕获对象的解剖结构的解剖信息；ii)显示屏；以及iii)终端用户软件程序，该终端用户软件程序配置为通过该显示屏与用户进行交互，并处理在相机上捕获的信息。目标图案物理放置在该对象解剖结构上。
终端用户程序包括用户界面，该用户界面用于为用户提供软件功能的控制。软件编程在识别相机的可视区域内识别目标图案。该软件编程利用自动缩放特性来放大到目标图案以提供目标图案的特写，验证目标图案，然后缩小以提供解剖结构的适当框架。在保持与对象的基本固定的相机距离的同时利用自动缩放特性。软件程序基于至少一个目标图案的尺寸、形状或位置向用户提供反馈，用于引导用户相对于目标图案适当地移动相机，从而产生上述解剖信息的优化视图。软件程序还通过相机捕获解剖信息的优化视图。
在另一个实施例中，电子捕获对象的解剖结构的***，该***包括自动缩放特性和畸变校正特性。与先前实施例类似，该***包括电子设备和至少一个目标图案。该电子设备包括：i)相机，该相机被配置为捕获对象的解剖结构的对象解剖信息；ii)显示屏；以及iii)终端用户软件程序，该终端用户软件程序被配置为通过显示屏与用户交互并处理在相机上捕获的信息。目标图案物理放置在该对象解剖结构上。
终端用户程序包括用户界面，以为用户提供软件功能的控制。软件编程识别相机的可视区域中的目标图案。软件编程利用自动缩放特性来放大到目标图案以提供目标图案的特写、验证目标图案、然后缩小以提供解剖结构的适当框架。在保持与对象的基本固定的相机距离的同时利用自动缩放特性。软件编程校正目标图案中的畸变(如果有的话)。它从位于对象解剖结构上的目标图案上的原点计算最优矢量，该最优矢量垂直于未畸变目标图案的表面。计算从目标图案的原点到相机的实际矢量。使用最优矢量和实际矢量之间的差，将由相机收集的图像校正为如果相机实际上位于最优矢量上时的图像，从而产生解剖信息的最佳视图。软件编程还通过相机捕获解剖信息的优化视图。
在另一个实施例中，电子捕获对象的解剖结构的***，该***包括畸变校正特性、目标图案，但是没有自动缩放特性。与先前实施例类似，该***包括电子设备和至少一个目标图案。在该实施例中，终端用户程序包括用户界面，该用户界面以提供软件功能的用户控制。软件编程识别相机的可视区域中的目标图案。软件编程校正目标图案中的畸变(如果有的话)。它计算起自位于对象解剖结构上的目标图案上的原点的最优矢量，该最优矢量垂直于未畸变目标图案的表面。软件编程引导用户将相机向后远离解剖结构以进行框建图像。它还向用户提供反馈，以便引导用户相对于物理放置在对象上的目标图案适当地移动相机，从而产生解剖信息的优化视图。软件编程还通过相机捕获解剖信息的优化视图。
在另一个实施例中，电子捕获对象的解剖结构的***，该***包括具有虚拟标记的自动缩放特性，其中软件识别对象的解剖结构。终端用户程序包括用户界面，以为用户提供软件功能的控制。软件编程引导用户定位相机以识别显示屏内的对象的解剖结构。它使用所识别的对象的解剖结构的解剖特征以及由用户输入的患者数据和已知的人体测量数据来预计虚拟标记的最佳位置。软件编程还将虚拟标记放置在显示屏上呈现给用户的图像上的预计的最佳位置处。它利用自动缩放特性和虚拟标记来放大以提供解剖结构的适当框架。在保持与对象的基本固定的相机距离的同时利用自动缩放特性。软件编程基于解剖特征向用户提供反馈，以引导用户相对于虚拟标记适当地移动相机，从而产生解剖信息的优化视图。最后，软件程序通过相机捕获解剖信息的优化视图以提供输出数据。
在另一个实施例中，电子捕获对象的解剖结构的***，该***包括具有虚拟标记的自动缩放特性，其中用户识别对象的解剖结构。终端用户程序包括用户界面，以提供软件功能的用户控制。终端用户软件程序引导用户定位相机以在显示屏内对该对象的解剖结构进行框建。它向用户提供了一种装置来识别对象的解剖结构的解剖特征，并引导用户识别解剖特征。它还在显示屏上呈现给用户的图像上放置虚拟标记。该软件程序利用自动缩放特性和虚拟标记来放大以提供解剖结构的适当进行框建。在保持与对象的基本固定的相机距离的同时利用自动缩放特性。基于解剖特征向用户提供反馈，以引导用户相对于虚拟标记适当地移动相机，从而产生上述解剖信息的优化视图。软件程序通过相机捕获解剖信息的优化视图。
因此，在一些实施例中，***包括一系列独特的特性，该特性以允许通过相机、安装有相关联的终端用户软件程序的电子设备以及嵌入在终端用户软件程序中的图案识别软件识别的特定目标区域来准确且方便地测量解剖结构。
(若干)目标图案具有被编程到终端用户软件程序中的已知尺寸和形状。
终端用户软件的图案识别功能实时扫描图像以寻找目标图案，并基于嵌入的目标参数在显示器上放置反馈标记。这些反馈标记引导用户定向相机，使得与解剖结构的关系对于测量是正确的。当软件程序确定相机被正确放置时，它可以自动捕获解剖结构的图像或视频。
在另一个广泛的方面，边缘检测软件功能可以扫描和检测解剖边缘(即解剖轮廓)并确定解剖结构是否被完全显示，或者它是否可能被阻挡或不完整。
例如，对象的衣服可能正在阻碍解剖结构的一部分。如果是这种情况，则终端用户软件程序的边缘检测功能将在捕获解剖数据之前警告***用户解决该问题。
终端用户软件程序还包括可以检查解剖结构的适当位置和形状(与相机的取向相反)的软件定位功能。例如，软件定位功能可以检查腿的侧向(侧面)视图中的正确弯曲。如果腿处于过度弯曲，则终端用户软件程序可以警告用户。
当结合本发明的附图考虑时，从以下详细描述中，其它目的、优点和新颖的特性将变得显而易见。
附图说明
图1是本发明的***以及用户的解剖结构的总图。
图2示出了显示屏，该显示屏具有解剖结构、目标图案和反馈标记的前(正)视图。
图3示出了显示屏，该显示屏具有解剖结构的前(正)视图，示出了需要校正的反馈标记。
图4示出了具有校正定向后的反馈标记。
图5示出了查询屏幕，该查询屏幕询问用户如何选择如何定向下一照片。
图6示出了显示屏，该显示屏具有解剖结构的侧向(侧面)视图，示出了需要校正的反馈标记。
图7示出了具有校正定向后的反馈标记。
图8是显示屏，该显示屏具有解剖结构的前(正)视图，示出了解剖和非解剖轮廓。
图9A-H是示意图，该示意图利用自动缩放特性电子捕获对象的解剖结构的***的实施例。图9A示出了目标识别。图9B示出了通过放大目标图案验证目标图案。图9C示出了自动缩小以提供解剖结构的适当的框架。图9D示出了移动相机以与解剖结构正确对准的用户指令。图9E-9H示出了使用侧向(侧面图)视图重复该过程。
图10A-B示出了利用本发明的原理校正畸变目标图案。
图11示出了编程步骤，该编程步骤在不利用自动缩放特性的情况下校正目标图案的畸变。
图12A-12F示出了用于电子捕获对象的解剖结构的***，包括具有虚拟标记的自动缩放特性。图12A和12B示出了对象解剖结构的软件识别。图12C示出了将虚拟标记放置在显示屏上的***。图12D示出了用户校正能力。图12E示出了自动缩放特性和放大的虚拟标记，以提供解剖结构的适当框架。图12F示出了优化后的捕获。
具体实施方式
现在参照附图和标记在该附图上的参考字符，图1示出了本发明的***，通常指定为10，用户18将带28放置在解剖结构26上，然后用户18定位电子设备20，该电子设备20包括相机16，该相机16以捕获解剖信息26。
现在参考图2，将带28施加到解剖结构。安装在电子设备20上的终端用户软件程序用于识别带子28上的至少一个目标图案30的尺寸、形状或位置。电子设备程序找到目标图案30并使用该目标图案30来向用户提供反馈，以便引导用户18移动相机16来产生解剖信息26的优化视图，给出反馈的一种方式是在显示器22上放置反馈标记，以便用户18定向相机16。这些反馈标记引导用户18重新定向相机16，直到相机16处于合适的或优化的位置来捕获解剖结构26。
前(正)视图的反馈标记的示例包括可以独立地或彼此结合地动作的若干显示项目。一种类型的反馈标记可以是锯齿线36，该锯齿线36引导用户以正确的俯仰角(即，围绕平行于冠状面和横向面的交点的轴旋转)定位相机。又一反馈标记可以是偏航线38，该偏航线38引导用户以正确的偏航角(即，围绕平行于冠状面和矢状面的交点的轴旋转)定位相机。
锯齿线36和偏航线38一起引导用户以正确的侧倾角(即，围绕平行于横向平面和矢状平面的交点的轴线旋转)定位相机。
现在参考图3，另一类型的反馈标记可以是中心区域32，该中心区域32用于引导用户将相机移动到冠状平面中的正确位置(冠状平面中的上、下、左、右)。还有另一个反馈标记可以是顶部距离线40和底部距离线42，这些线给用户反馈，即相机需要被放回多远(垂直于冠状平面的运动)，以便捕获足够的解剖结构用于适当的测量。
将此传达给用户的视觉技术是通过使用显示器22上的位置和颜色，上述标记中的一个或全部可改变显示器22上的属性(诸如尺寸、位置或颜色)，以向用户提供关于如何校正相机位置或角度并适当地捕获解剖结构26的反馈。
例如，如果反馈标记需要校正，则反馈标记可以变红，并反馈标记可以沿着显示器22实时移动以警告用户以哪种方式重新定向相机以校正位置。图2示出了大部分正确定位的相机：锯齿线36、偏航线38、中心标记34都是绿色的并处于正确的位置。然而，顶部距离线40和底部距离线42未在屏幕上示出，这表明相机太靠近解剖结构。
现在参考图3，示出了顶部距离线40和底部距离线42，并例如被着色为绿色。这些顶部/底部距离线40、42由终端用户软件程序基于目标图案30的已知尺寸、形状或位置来控制，当相机16垂直于冠状平面移动时，该程序扫描目标图案30，并基于目标图案30的相对尺寸、形状或位置相应地重新定位/重新着色或改变这些线40、42的属性。当相机16远离解剖结构26移动时，目标图案30变得更小，并线40、42移动得更靠近在一起。当相机移动到更靠近解剖结构时，线40、42移动得更远。如果目标图案30在预定尺寸范围内(基于相机与解剖结构的距离)，则线40、42被着色为绿色。如果相机离解剖结构太远，则线40、42被着色为红色。如果相机太近，则不显示线40、42。在任一情况下，终端用户软件程序将不允许解剖结构被捕获。
例如，在图3中，除了红色锯齿线36之外，所有其它反馈标记都是绿色的。该锯齿线36是红色的，并被示出在膝盖中心标记34之上，这意味着相机倾斜(俯仰)得太低。嵌入在终端用户软件程序中的软件功能可以使用来自电子设备中的传感器的数据来确定相机倾斜得是否太高还是太低。如果相机倾斜超过预设角度限制，则例如将锯齿线36着色为红色，并根据不适当的倾斜程度重新定位在显示器22上，以警告用户校正俯仰角。如果相机向下倾斜太远，则锯齿线36将变为红色，并在显示器22内向上移动到范围之外。如果相机向上倾斜太远，则锯齿线36将变为红色并向下移动范围之外。
类似地，偏航线38与目标图案30的相对形状相关联，如果显示的目标形状与图案识别软件的预定义形状偏差太多，该偏航线38将相应地移动并变红，从而阻止解剖数据被捕获。
现在参考图4，所有的反馈标记都是绿色的，因此相机处于正确的位置以捕获描述解剖结构26的数据，反馈标记是视觉显示，或者对用户的听觉或触觉反馈提示，并由终端用户软件程序中的预定义标准驱动，该软件程序构成了良好定义的或优化的解剖视图。一旦满足预定义标准，程序可允许相机通过拍摄解剖结构26的照片或视频，以及一些或所有反馈标记或其它数据或元数据，诸如电子测量信息来自动捕获解剖结构26。例如，存储的图像可以只包括中心标记34和顶部/底部距离线40、42。
现在参考图5，成功的前视图完成，并现在该终端用户软件程序询问用户是移动相机还是患者拍摄侧向(侧面)视图。
参考图6，如果移动相机，则终端用户软件程序通过机载罗盘或其它传感器存储前视相机取向，并显示侧向偏航角44的另一反馈标记。这引导用户将相机转动到解剖结构的侧向面，在距捕获前解剖结构26的位置接近90度的某处。图6示出了作为62度的侧向偏航角44，该62度的侧向偏角44不在捕获侧向解剖结构的公差内。因此，偏航线38是偏离中心的并以红色显示，从而防止解剖结构被捕获。
然而，图7示出了90度的侧向偏航角，该90度的侧向偏角将允许捕获侧向解剖结构。当然，上述所有其它反馈标记(例如锯齿线36)仍然有效，确保相机将正确地定向到侧向解剖结构。
返回参考图5，捕获侧向解剖结构的另一选项将是选择“患者移动”。如果选择了该选项，则终端用户软件程序不使用侧向偏航角44，因为患者正在移动，而不是相机正在移动。
终端用户软件程序的图案识别功能，结合相对于已知目标图案30的预定义标准、正确定向的解剖结构26以及诸如反馈标记显示的电子测量信息，都可以与所捕获的照片或视频一起存储。例如，相对于解剖结构的前视图中的目标图案，如在软件功能中编程的、如电子设备20中的传感器测量的并如在显示器22上示出的预定义标准被用于控制六个基本自由度并向用户18反馈关于六个基本自由度：偏转、俯仰、侧倾角以及垂直于冠状面、矢状面和横向面的线性运动。这可以被转换成相机的：俯仰、偏转、滚动、距离、高度或水平位置，所有这些都相对于目标图案。
终端用户软件程序的图案识别功能包括目标图案30的已知尺寸、形状或位置参数。这些已知的目标图案参数被用作基线以将解剖信息的尺寸、形状或位置外推为全尺度(即实际尺寸)测量。该捕获的解剖数据和电子测量信息然后可以用于测量解剖结构26以用于各种目的。一个这样的目的是构建定制的矫正装置，例如定制的膝盖支架。
使用目标图案30的已知尺寸、形状或位置参数来推断解剖信息的尺寸、形状或位置的编程可以存在于电子设备20上，和/或远程设备或***上以用于进一步处理。
注意，如果需要，参数也可以用于改变解剖结构的比例。例如，这对于预期患有肌肉萎缩的术后患者或预期患有肌肉肥大的其他恢复患者是有用的。不同的缩放比例也可用于适应预期会增加或降低体重的患者。
缩放可以等轴的(所有轴都相等)，或非等轴的(轴具有不同的缩放因子)。各向异性缩放可以用于更接近地模拟用于特定目的解剖结构变化。例如，在体重减轻期间，大腿的围长收缩，但长度不收缩，因此非均匀缩放将给出更好的表示和对应的配合。
每个电子组件(显示器22、传感器、相机16等)可以远程定位，即，它们不需要定位在相同的设备上。
在图8所示的另一个实施例中，终端用户软件程序的边缘识别功能可以被编程为检测、区分和分析解剖边缘(即解剖轮廓)与视图背景中的项目。该边缘检测功能可以用于确定在捕获之前是否正确地显示了解剖结构。例如，该功能可以扫描对比度、颜色、亮度或表示解剖结构的边缘的其它参数。然后，软件功能可以跟踪解剖结构，并终端用户软件程序可以将解剖结构的轮廓形状显示为解剖边缘或解剖轮廓50和50'。
如果边缘检测功能发现解剖轮廓50和50'不连续，可以将其显示为非解剖轮廓52。这可以显示为闪烁线或不同颜色的线，或其它变化以警告用户。非解剖学轮廓52可能是由于衣服或其它物品使解剖学结构模糊，或者可能是由于解剖学结构处于非理想位置，例如，如果侧向视图示出腿部过度弯曲，则这对于构建适配合适的定制支架将是不期望的。
可以提供覆盖(over-ride)一些或所有上述反馈标记并以任何方式捕获解剖结构。还可以在捕获的数据/电子测量信息上放置标记，以警告下游用户使用了覆盖，并对于不太理想的数据是警惕的。在一些实施例中，***可以指示用户告诉对象(患者)重新定位该对象(患者)的解剖结构或衣服。这些特征同样可以应用于下面的一些实施例。在一些实施例中，***可以在屏幕上为用户提供几个选择，以便从例如参照图8的膝盖的内侧上进行选择，用户可以通过触摸屏幕来选择“轮廓50”或排除“轮廓52”。
一旦已经捕获了解剖结构，终端用户软件程序可以具有装置，该装置将上述捕获的信息和其它数据传输到远程服务器，在该远程服务器中可以处理上述信息和其它数据并将该信息和其它数据用于构建定制的矫正设备以适合上述解剖结构。
本***的优点是用户无需进行物理测量；所有测量都是基于目标的尺寸、形状或位置以及相关编程的电子测量，因此它们易于执行，并如果需要的话可迅速更改/重复。
本发明已经关于构建定制的矫正装置进行了讨论，但是它可以具有其它应用，例如构建其它定制的设备，包括定制的假肢装置、定制的服饰和定制的外骨骼装置。此外，尽管在本专利申请中已经示出了该专利相对于膝盖的应用，但是该专利可以用于许多其它应用中，例如但不限于解剖结构的其它部分，诸如脚、小腿和大腿、手指、手腕、手、手臂、肩、头等。
本发明已经针对基于相机和目标图案的相对位置移动或改变颜色的反馈进行了讨论。向用户提供反馈的其它装置也是可行的，诸如通过显示屏上的形状或动画、音频信号、或触觉(感官)反馈、或以上的任何组合。
本发明已经对使用独立的测量组进行了讨论。可以在活动开始和结束时进行多次测量，这将允许位置的比较和对比。可以对运动或运动限制的研究进行分析。
在一个实施例中，电子设备连接到因特网，并终端用户软件程序被配置成将解剖信息和电子测量信息的优化视图传送到远程位置。
如上讨论，在本发明的***的实施例中，图像捕获装置朝向目标图案移动以套准目标图案，然后缓慢地移开，直到解剖结构的图像被适当地进行框建和捕获。如图3和4所示，当顶部距离线40和底部距离线42出现(首先是红色)并然后变为绿色时，进行图像框架处理。当顶部距离线40和底部距离线42为绿色时，检影器中的图像被充分地框选。这表示在预定公差范围内建立到目标图案的距离。相机的视图被限制在解剖结构的区域，该解剖结构的区域将被用于最终实现优化视图。
现在参考图9A-9H，在另一个实施例中，总体上标记为54，当开始图像捕获时，使用自动缩放的装置以适当地进行框建解剖结构。在一个自动缩放实施例中，使用了目标图案56。使用自动缩放***54，终端用户软件被编程为识别相机的可视区域58中的目标图案，如图9A所示。如图9B所示，软件利用自动缩放特性来放大到目标图案，以提供目标图案的特写60并验证目标图案。如图9C所示，自动缩放特性然后缩小以加宽视图，以提供用于测量的解剖结构的适当框架。如图9A-9C所示，利用自动缩放特性，同时与对象保持基本固定的相机距离。自动缩放特性可以例如利用相机的图形处理单元的本机功能来对处理器进行适当调用以实现当前可用的适当缩放，如本领域已知的并在各种应用中使用的。
如图9D所示，然后可以引导(指示)用户移动相机以与解剖结构适当对准。可以指示用户升高或降低相机、向左或向右移动相机、向右或向左扭转相机、或者向前或向后倾斜相机。相机的这种移动优化了图像。
图像的成功优化导致所有反馈标记变成绿色，并图像被自动捕获。反馈标记包括顶部距离线、底部距离线、锯齿线、偏航线、中心区域。
现在参考图9E-9H，成功的前视图完成，并现在终端用户软件程序引导用户移动相机或患者以拍摄侧向(侧面)视图。对于侧向视图过程重复上述步骤。
因此，总之，基于目标图案的尺寸、形状或位置向用户提供反馈。该反馈引导用户相对于目标图案适当地移动相机，从而产生解剖信息的优化视图。如上论述，这种反馈可以是诸如反馈标记，包括例如锯齿线、偏航线、中心区域、各种颜色相关的标记等。
如上描述，终端用户软件包括装置，该装置通过相机捕获解剖信息的优化视图。
如上描述，软件程序将目标图案的已知尺寸、形状或位置外推到解剖信息的尺寸、形状或位置的电子测量中。
当将目标图案应用于解剖结构时，它们经常被底层的解剖结构畸变。现在参考图10A，使用未畸变的目标图案70提供了最优矢量72，该最优矢量72垂直于未畸变的目标图案70的表面。
图10B示出了畸变的目标图案74的使用。在该实施例中，上述自动缩放特性与用于校正畸变的目标图案74的装置相结合。终端用户软件程序包括软件编程以识别目标图案，并使用上述自动缩放特性。软件编程校正目标图案中的畸变，如果有的话。可以利用本领域已知的图像校正算法来校正畸变，例如在mathworks.com中讨论的并可由AdobePhotoshop、GIMP等获得。接下来，计算最优矢量72。从位于对象的解剖结构上的目标图案上的原点计算最优矢量。从目标图案74的原点到相机78计算实际矢量76。
使用最优矢量72和实际矢量76之间的差，将由相机78收集的图像校正为如果相机78实际上定位在最优矢量72上时的图像，这导致解剖信息的最佳视图。
然后，如在先前的情况中，终端用户程序通过相机78捕获解剖信息的优化视图。
因此，可以进行校正以补偿由于患者位置、环境挑战或其它影响因素而导致的由底层解剖结构以及由处于物理上困难的位置的图像捕获装置的操作者引起的畸变。
总之，图10A的实施例假定未畸变的目标图案，并编程根据它计算最优矢量。图10B的实施例假设在许多情况下，目标图案被底层的解剖结构畸变，并提供编程以校正畸变并更准确地计算最优矢量。
在另一实施例中，在不使用自动缩放特性的情况下校正畸变。现在参考图11，软件编程提供以下步骤：
识别相机的可视区域中的目标图案；
校正目标图案中的畸变，如果有的话；
从位于对象的解剖结构上的目标图案上的原点计算最优矢量，该最优矢量垂直于未畸变的目标图案的表面；
引导用户使相机向后远离解剖结构以进行框建图像；
向该用户提供反馈，以引导该用户适当地相对于物理地放置在该对象上的至少一个目标图案移动该相机，从而产生该解剖信息的优化视图。
关于如何引导用户使相机向后远离解剖结构以进行框建图像，存在两种替代方案。在一个实施例中，软件编程引导用户在向后远离解剖结构以使图像进行框建的同时沿着最优矢量定位相机。在另一实施例中，软件编程计算从目标图案的原点到相机的实际矢量；并使用最优矢量和实际矢量之间的差，将相机收集的图像校正为，如果相机实际定位在最优矢量上，同时向后远离解剖结构以进行框建图像时的情况。在另一些实施例中，可指示用户在不同的时间沿最优矢量定位摄像机，而不是指示用户退回相机。
在另一实施例中，不使用真实目标图案。在该实施例中，当为了获得测量值而捕获图像时，通过终端用户软件程序(即，通过App)评估患者的解剖结构，并计算显著的解剖特征(例如，膝盖中心)作为位置参考以帮助定向图像捕获装置。真实目标的使用由一个或多个虚拟标记的生成来代替。
人体测量数据可用于突出的解剖特征，包括某些突出的解剖特征之间的身体部分尺寸。这些参数可以包括身体的其它物理尺寸和特性、可测量的物理变量。
现在参考图12A和12B，用户定位相机以便识别显示屏内的对象的解剖结构。在这个例子中，参考A，足部与地板的接触是由软件识别的对象解剖结构的识别的解剖特征。参考B，臀部高度，可以从患者的身高计算，该患者的身度由用户输入的患者数据结合已知的人体测量数据提供。参考C，膝盖，使用由用户输入的患者数据结合已知的人体测量数据，从身材(身高)计算出来。
现在参考图12C，虚拟标记被放置(即，“绘制”)在显示屏上呈现给用户的图像上的预计的最佳位置。如图12D所示，在一个实施例中，用户可以根据需要使用例如她的指尖来校正三个放置的标记的放置。
如图12E所示，自动缩放特性和虚拟标记被放大或缩小以提供解剖结构的适当的框架。使用自动缩放特性的同时，保持与对象的基本固定的相机距离。相机基于上述解剖特征向用户提供反馈，以引导用户相对于虚拟标记适当地移动相机，从而产生解剖信息的优化视图。在图12E所示的示例中，指引倾斜(并通常为红色)以指示相机应当被移动。
现在参考图12F，当纵锯齿线和偏航线显示绿色时，相机定位在用户的解剖信息的优化视图上。然后，相机捕获解剖信息的优化视图。
在成功完成前视图的情况下，终端用户软件程序询问用户移动相机或患者拍摄侧向(侧面)视图。对于侧视过程重复上述步骤。
如上论述，软件编程还可以包括利用来自相机的解剖特征和位置信息的图像畸变校正特性。
在另一实施例中，代替使用用户输入的患者数据和已知的人体测量数据来预计虚拟标记的最佳位置，而是向用户提供用于识别对象的解剖结构的解剖特征的装置和用于放置虚拟标记以识别解剖特征的装置。例如，代替图12D中所示的三个标记最初由软件放置，三个标记被放置在显示器上，并用户使用他/她的手指来识别这些标记并将它们放置在三个解剖特征上，即，足部与地板、膝盖、臀部的接触。
在不脱离本发明的精神和所附权利要求的范围的情况下，可以设计出其它一些实施例和若干配置。

Claims (4)

1.一种电子捕获对象的解剖结构的***，包括：
电子设备，包括：
a)相机，配置为捕获对象的所述解剖结构的解剖信息；
b)显示屏；以及，
c)终端用户软件程序，配置为通过所述显示屏与用户交互，并处理在所述相机上捕获的信息，其中所述终端用户软件程序包括：
i)用户界面，为用户提供软件功能的控制；
ii)软件编程为：
引导所述用户定位所述相机，以识别所述显示屏内的对象的解剖结构；
使用所识别的对象的解剖结构的解剖特征、所述用户输入的患者数据和已知的人体测量数据来预估虚拟标记的最佳位置；
将所述虚拟标记放置在所述显示屏上呈现给用户的图像上的预计的最佳位置处；
利用自动缩放特性和所述虚拟标记来放大以提供所述解剖结构的适当框架，其中在保持距所述对象一基本固定的相机距离时，所述自动缩放特性被利用；
基于所述解剖特征向所述用户提供反馈，以用于引导所述用户相对于所述虚拟标记适当地移动所述相机，从而产生所述解剖信息的优化视图；
iii)装置，通过所述相机捕获所述解剖信息的优化视图以提供输出数据。
2.根据权利要求1所述的***，其中，所述软件编程包括图像畸变校正特性，所述图像畸变校正特性利用来自所述相机的解剖特征和位置信息。
3.根据权利要求1所述的***，其中，所述电子设备与因特网相连，并所述终端用户软件程序配置为将所述解剖信息的捕获的优化视图传送到远程位置。
4.根据权利要求1所述的***，其中，所述解剖信息用于构建定制的装备以适合所述对象的解剖结构。
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