CN204033316U - 一种用于中医望诊的激光三维图像采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于中医望诊的激光三维图像采集装置，主要涉及基于激光三维成像***的用于中医望诊分析的3维图像采集装置，包括箱体（1），箱体后端的面板上设有人脸拍摄窗口（11），其特征在于，箱体（1）内与人脸拍摄窗口（11）相对一端还设置有激光三维拍摄模块（4），所述激光三维拍摄模块（4）由彩色CCD摄像机（401）、激光发射器（404）以及激光接收器构成，通过本实用新型可以采集到的二维图像采集不到的深度信息，能更全面的，客观的，准确的反映病理信息。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于中医望诊的激光三维图像采集装置，涉及基于激光三维成像***的用于中医望诊分析的3维图像采集装置，涉及图像像素信息和图像深度信息的获取。
背景技术
中国传统中医诊断的信息来源主要是望,闻,问,切，又称“四诊”。传统的望诊信息采集主要依赖于医生主观的定性观察和临床经验，存在主观依赖性强和可重复性差等不利因素，而且非常不便于留下病症的记录。随着计算机技术和模式识别技术的发展人们利用模式识别的方法来减少医生的主管依赖性和重复性差的缺点。在中医望诊领域，目前采用摄像采样设备摄取检测信息的图像，都是通过图像的颜色、形状、纹理等二维特征信息判断人体的状态，如实用新型专利CN101999881 A 利用一个壳体装置采集面部信息进行中医分析。但采集到的二维图像因为角度和维度的原因，会存在表征的症状信息不全面、不客观、不准确以及颜色失真的问题，尤其存在不能表征第三个维度隐含的特征信息。
实用新型内容
为解决前述技术问题，本实用新型提供一种用于中医望诊的图像采集装置，该图像采集装置主要基于激光三维成像***，实用新型内容如下。
一种用于中医望诊的激光三维图像采集装置,包括箱体1，箱体后端的面板上设有人脸拍摄窗口11，其特征在于，箱体1内与人脸拍摄窗口11相对一端还设置有激光三维拍摄模块4。
优选地，所述激光三维拍摄模块由彩色CCD摄像机401、激光发射器404以及激光接收器构成。
优选的，所述激光发射器404为线光源激光发射器。
优选地，所述激光接收器由黑白CCD1摄像机（402），黑白CCD2摄像机（403）组成。
优选地，所述激光三维拍摄模块4固定于固定支架5上，所述固定支架5设置于箱体地面板的第一轨道602中，在第一伺服电机601的控制下激光三维拍摄模块可随固定支架5一起沿第一轨道602移动。
优选地，所述的激光三维图像采集装置，在激光三维拍摄模块4和人脸拍摄窗口11之间还设置有几何标定靶7，所述几何标定靶7固定在第一旋转支架801上，所述旋转支架801可以控制几何标定靶7旋转，所述旋转支架801上还设置有控制几何标定靶7翻转的翻转控件802，旋转支架801固定于箱体地面板上的第二轨道803，几何标定靶7可随旋转支架801沿第二轨道803移动，在未标定时，所述几何标定靶7紧贴箱体1侧壁放置。
优选地，所述的激光三维图像采集装置，还包括控制几何标定靶翻转和/或旋转以及沿第二轨道移动的第二伺服电机804。
优选地，所述激光三维图像采集装置，还包括在激光三维拍摄模块4和人脸拍摄窗口11之间还设置有颜色标定靶9，所述颜色标定靶9固定在第二旋转支架101上，所述第二旋转支架101可以控制颜色标定靶9旋转，第二旋转支架101固定于箱体地面板上的第三轨道102，颜色标定靶9可随第二旋转支架101沿第三轨道102移动, 在未标定时，所述颜色标定靶紧贴箱体1侧壁放置。
优选地，所述的激光三维图像采集装置，还包括控制颜色标定靶9旋转以及沿第三轨道102移动的第三伺服电机103。
优选地，所述的激光三维图像采集装置，在人脸拍摄窗口11的下颌部分有下颌托12，所述下颌托12可以在调节的设置于后端面板的下颌托槽121内。
优选地，所述的激光三维图像采集装置，所述人脸拍摄窗口11以可拆卸的方式设置于箱体后端的面板。
优选地，所述的激光三维图像采集装置，其特征在于，所述人脸拍摄窗口11和下颌托12由软体材料构成。
优选地，箱体内还包括拍摄光源2，用于固定拍摄光源的环形支架3。
优选地，箱体内侧还涂有漫反射层，用于漫反射拍摄光源2发出的光。
优选地，箱体1的侧面板或顶面板上设置有控制拍摄光源的开关13。
优选地，所述的激光三维图像采集装置，在箱体1上还设置了通风窗口14。
优选地，所述的激光三维图像采集装置，箱体1内还设置了内腔15。
优选地，所述的激光三维图像采集装置，箱体1内还设置了埋线槽16。
优选地，该箱体1可以是长方体、正方体、圆柱体或其他形状的箱体。
通过本实用新型提供用于中医望诊的激光三维图像采集装置，可以采集到的二维图像采集不到的深度信息，能更全面的，客观的，准确的反映病理信息。且本实用新型把激光成像成图的拍摄装置内嵌在一个密闭的箱体内，能把采集到的三维信息噪声降低到最小，并使采集到的三维信息有利于中医望诊的分析，避免了复杂的前景抠图，操作简单且准确度高。
附图说明
通过以下参照附图而提供的具体实施方式部分，本实用新型的特征和有点将变得更加容易理解。
图1是示出根据本实用新型的用于中医望诊的激光三维图像采集装置的总体透视示意图。
图2,是示出根据本实用新型的用于中医望诊的激光三维图像采集装置的激光三维拍摄模块4的组成示意图。
图3是示出根据本实用新型的用于中医望诊的激光三维图像采集装置中的几何标定靶及颜色标定靶的结构示意图。
图4是示出根据本实用新型的用于中医望诊的激光三维图像采集装置中的拍摄光源示意图。
图5是示出根据本实用新型的用于中医望诊的激光三维图像采集装置中的箱体底部示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本实用新型的示例性实施方式进行详细表述。对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范之目的，而绝不是对本实用新型及其应用或者用法的限制。
如图1所示，用于中医望诊的三维该图像采集装置，为了排除外部环境因素的干扰，所述激光三维图像采集装置可由与外界相对封闭的空间箱体1作为拍摄环境，在该箱体后端的面板上设有人脸拍摄窗口11作为三维图像源，为采集到该人脸拍摄窗口的三维图像源，需要在箱体1内正对人脸拍摄窗口11处设置有激光三维拍摄模块4，已达到对人脸的三维图像进行采集，进而采集到该被采集人脸所蕴含的众多症状信息，尤其能采集到通常二维图像采集不到的深度信息。
如图2所示，所述激光三维拍摄模块4由彩色CCD摄像机401、激光发射器404及激光接收器（402,403）构成。其中所述激光接收器优选为黑白CCD1摄像机402，黑白CCD2摄像机403，所述激光发射器404优选为线光源激光发射器，所述激光接收器与所述激光发射器组成传感器。所述激光发射器分别水平和竖直方向扫描人脸拍摄窗口的人脸，激光反射进入激光接收器（优选CCD1摄像机和CCD2摄像机后），即可获得人脸拍摄窗口的三维轮廓信息，利用后续所述的几何标定结果即可计算出人脸完整的三维信息数据，前述传感器仅仅采集到三维数据信息，并未采集到颜色信息，而彩色CCD摄像机可以，尤其是在和拍摄光源配合的作用下，可以完全采集到人脸的颜色信息。
由于待拍人脸本身的大小、胖瘦等因素以及拍摄方位的不同，拍摄装置在箱体1内的位置不能一成不变，而是需要通过调节拍摄装置到最佳的拍摄角度以此获得高质量的三维图像。因此，所述激光三维拍摄模块4固定于固定支架5上，所述固定支架5设置于箱体地面板的第一轨道602中，在第一伺服电机601的控制下激光三维拍摄模块4可随所述固定支架5一起沿第一轨道602移动，轨道602不仅仅局限于设置成如附图1中所示的直线轨道，还可以根据需要设置成椭圆形或便于图像采集需要的其他形状的轨道，根据外部程序的指令，所述第一伺服电机601可以通过驱动控制固定支架5的移动来带动激光三维拍摄模块4的移动，从而达到预定的最佳拍摄位置。
另外，三维拍摄必须要获得被拍摄物体的空间坐标点，而该空间坐标点与其在被摄像机获取的图像中对应点之间的相互关系是由激光三维拍摄模块中CCD摄像机成像的几何模型决定的，这些几何模型参数就是摄像机参数，我们求取这些参数的过程就称为相机标定，通过几何标定靶，用成像***在不同位置拍摄标定靶的图像，达到几何标定的目的，因此，如图1所示，在本实用新型所述的激光三维图像采集装置中，在激光三维拍摄模块4和人脸拍摄窗口11之间还设置有几何标定靶7，为了达到几何标定的目的，所述几何标定靶7必须进行旋转和翻转，因此，如图1及2所示将所述几何标定靶7固定在第一旋转支架801上，所述旋转支架801可以控制几何标定靶7旋转，在所述旋转支架801上还设置有控制几何标定靶7翻转的翻转控件802，旋转支架和翻转支架控制标定靶的旋转和翻转，与此同时，旋转支架801固定于箱体地面板上的第二轨道803，几何标定靶7可随旋转支架801沿第二轨道803移动。当然，该激光三维图像采集装置还可以还包括控制几何标定靶翻转和/或旋转以及沿第二轨道移动的第二伺服电机804。
对于中医望诊来讲，由于面部颜色信息可以反应多种病症，因此检测到真实颜色信息尤其重要，但由于拍摄环境、光照、角度等方面的因素，采集到的三维图像信息会存在颜色偏差，进而导致不能客观的反应被望诊人面部的真实生理信息。因而必须事先对拍摄环境进行颜色校正（标定），因此，为提高采集到的三维图像的准确程度，如附图1及2所示，所述激光三维图像采集装置，还可以包括在激光三维拍摄模块4和人脸拍摄窗口11之间还设置有颜色标定靶9，所述颜色标定靶9固定在第二旋转支架101上，所述第二旋转支架101可以控制颜色标定靶9旋转，第二旋转支架101固定于箱体地面板上的第三轨道102，所述的颜色标定靶9可随第二旋转支架101沿第三轨道102移动。当然，优选地，所述的激光三维图像采集装置，还包括控制颜色标定靶9旋转以及沿第三轨道102移动的第三伺服电机103。
由于人的体型/脸型的差异较大，统一高度的采集位置不能采集到最佳的症状部位，为了适应不同体型/脸型病人的三维图像采集需要，如图1所示，所述的激光三维图像采集装置，在人脸拍摄窗口11的下颌部分有下颌托12，所述下颌托12可以在调节的设置于后端面板的下颌托槽121内，并根据病人体型/脸型上下移动调整后固定。
出于卫生的考虑，在所述的激光三维图像采集装置中，所述人脸拍摄窗口11可以采取以可拆卸的方式设置于箱体后端的面板，可以将所述的拍摄窗口于非使用状态时进行清洗。
另外，为了提高舒适度，所述的激光三维图像采集装置，还可以采用较为柔软的材料制作所述人脸拍摄窗口11和下颌托12。
另外，如图1及图4所示，所述拍摄环境内的箱体内还包括拍摄光源2，以及用于固定拍摄光源的环形支架3。但由于光照会存在不均的情况，还可以在箱体内侧涂有漫反射层，用于漫反射拍摄光源2发出的光。当然还可以在箱体1的侧面板或顶面板上设置有控制拍摄光源的开关13。
为了解决狭小空间的通风透气性问题，还可以在所述的激光三维图像采集装置的箱体1上设置通风窗口14。
如图1和5所示，所述的箱体1内（优选底部）还设置了内腔15，内腔用于封装电源转换器。除了设置的轨道还还设置了埋线槽16。
在本激光三维图像采集装置中，该箱体1可以是长方体、正方体、圆柱体或其他任何形状的箱体。
整个激光三维图像采集装置的使用方法为。
1) 几何标定：初次使用时，先进行图像采集装置***的几何标定。
2) 颜色标定：用颜色标定靶在初次使用彩色相机的时候进行颜色标定/校正。
3) 待检测人把头部放在箱体预留的检测窗口，打开光源，光源经过漫成拍摄光源，用彩色摄像机拍摄待检测人面部的彩色图像。
4) 用激光接收器和激光发射器组成的三维传感器在轨道的上下运动扫面整个待检测人的面部，得到完整的面部三维信息。
5) 把用彩色摄像机401采集得到的彩色图像进行预处理。对三维传感器得到的三维信息数据进行冗余点的删除。对彩色传感器得到的彩色图像进行平滑和滤波消除噪声改善图像的视觉效果，提高图像的清晰度。
6) 将人脸的三维信息，和彩色信息用于中医望诊的进一步分析。
虽然参照示例性实施方式对本实用新型进行了描述，但是应当理解，本实用新型并不局限于文中详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离权利要求书所限定的范围的情况下，本领域技术人员可以对所述示例性实施方式做出各种变形和改进。
Claims (16)
1.一种用于中医望诊的激光三维图像采集装置，包括箱体（1），箱体后端的面板上设有人脸拍摄窗口（11），其特征在于，箱体（1）内与人脸拍摄窗口（11）相对一端还设置有激光三维拍摄模块（4），所述激光三维拍摄模块（4）由彩色CCD摄像机（401）、激光发射器（404）以及激光接收器构成。
2.根据权利要求1所述的激光三维图像采集装置，其特征在于，所述激光接收器由黑白CCD1摄像机（402），黑白CCD2摄像机（403）组成。
3.根据权利要求1所述的激光三维图像采集装置，其特征在于，所述激光发射器（404）为线光源激光发射器。
4.根据权利要求1所述的激光三维图像采集装置，其特征在于，所述激光三维拍摄模块（4）固定于固定支架（5）上，所述固定支架（5）设置于箱体地面板的第一轨道（602）中，在第一伺服电机（601）的控制下激光三维拍摄模块可随固定支架（5）一起沿第一轨道（602）移动。
5.根据权利要求1所述的激光三维图像采集装置，其特征在于，在激光三维拍摄模块（4）和人脸拍摄窗口（11）之间还设置有几何标定靶（7），所述几何标定靶（7）固定在第一旋转支架（801）上，所述旋转支架（801）可以控制几何标定靶（7）旋转，旋转支架（801）上还设置有控制几何标定靶（7）翻转的翻转控件（802），旋转支架（801）固定于箱体地面板上的第二轨道（803），几何标定靶（7）可随旋转支架（801）沿第二轨道（803）移动。
6.根据权利要求5所述的激光三维图像采集装置，其特征在于，还包括控制几何标定靶翻转和/或旋转以及沿第二轨道移动的第二伺服电机（804）。
7.根据权利要求1所述的激光三维图像采集装置，其特征在于，在激光三维拍摄模块（4）和人脸拍摄窗口（11）之间还设置有颜色标定靶（9），所述颜色标定靶（9）固定在第二旋转支架（101）上，所述第二旋转支架（101）可以控制颜色标定靶（9）旋转，第二旋转支架（101）固定于箱体地面板上的第三轨道（102），颜色标定靶（9）可随第二旋转支架（101）沿第三轨道（102）移动。
8.根据权利要求7所述的激光三维图像采集装置，其特征在于，还包括控制颜色标定靶（9）旋转以及沿第三轨道（102）移动的第三伺服电机（103）。
9.根据权利要求1所述的激光三维图像采集装置，其特征在于，在人脸拍摄窗口（11）的下颌部分有下颌托（12），所述下颌托（12）可调节的设置于后端面板的下颌托槽（121）内。
10.根据权利要求1所述的激光三维图像采集装置，其特征在于，所述人脸拍摄窗口（11）以可拆卸的方式设置于箱体后端的面板。
11.根据权利要求9所述的激光三维图像采集装置，其特征在于，所述人脸拍摄窗口（11）和下颌托（12）由软体材料构成。
12.根据权利要求1所述的激光三维图像采集装置，其特征在于，箱体内还包括拍摄光源(2)，用于固定拍摄光源的环形支架(3)。
13.根据权利要求11所述的激光三维图像采集装置，其特征在于，箱体内侧还涂有漫反射层，用于漫反射拍摄光源（2）发出的光。
14.根据权利要求1所述的激光三维图像采集装置，其特征在于，箱体（1）的侧面板或顶面板上设置有控制拍摄光源的开关（13）。
15.根据权利要求1-14任一权利要求所述的激光三维图像采集装置，其特征在于，箱体（1）内还设置了埋线槽（16）。
16.根据权利要求1-14任一权利要求所述的激光三维图像采集装置，其特征在于，所述的箱体（1）可以是长方体、正方体、圆柱体。
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