[发明专利]一种用于背部躯干的测量与图像处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于背部躯干的测量与图像处理装置。其也可以用于脊柱侧弯和胸廓变形的测量，本发明属于测量、机械工程和医学工程技术领域等复合交叉领域。

背景技术

无论对于中医还是西医，腰背痛患者的脊柱功能的客观评价是一个尚未解决的世界性难题，其病程发展和脊柱的形态和功能变化有着重要联系。传统的望诊主要依赖患者的主观感觉和医生的经验，由于不能客观化地表达为具体指标，其推广和应用受到了很大限制，这既容易引起争议，也很难进行科学性观察和研究。

目前对脊柱的测量方法有人体脊柱曲线测量模板、脊柱测量尺或脊柱测量仪等装置。如中国专利CN2548558Y中，CN2548558Y公开了一种人体脊柱曲线测量模板，其通过测试均布有通孔的孔状模板，以过渡配合方式插置在各通孔内的测量杆，模板能模刻出人体被测量部位的曲线，通过该生理曲线可以较准确地测算出人体该部位的受力大小。该模板虽然能简易测量出脊柱曲线，但测量结果准确性较差，很难利用其得出的结果进行科学性观察和研究。

目前还有利用X光、电脑断层扫描(CT)、核磁共振成像(MRI)、激光扫描等技术等对脊柱进行测量。如中国专利CN102018527A公开了一种脊柱三维动态测量分析系统及方法，利用X光成像，进行数据采集分析。其不足之处有：至少2台X射线发射器机头进行照射，X光的照射对人体有潜在的损害。这些测量方法仍然具有一定的局限性。CT和MRI测量方法空间分辨率低、测量精度差，获取数据时间长，而且扫描的放射线对人体有潜在的损害，激光测量的速度同样较慢，研究表明在认为大剂量照射导致提高白血病，乳癌，遗传缺陷的患病概率分别为0.8％，2.1％，3.0％，都限制了这些侵入式方法在脊柱测量中的应用。

本发明要解决以上存在的问题，利用非侵入式照射测量得出精确的脊柱测量数据，本发明测量的结果不但精确而且稳定。本发明还可随时获得测量范围内任意点的相对高度及其相应位置信息。

发明内容

本发明的技术方案是提供一种专门用于背部躯干的测量与图像处理装置，其主要由以下八个部分组成：检测架，投影设备，成像装置，数字化图像记录与采集装置，机械支撑与调节装置，计算机处理模块，输入装置和输出装置。其中：

检测架：所述检测架由底座和主体架构成，所述主体架通过齿轮和曲轴连接在底座上，所述主体架上半部分左右运动幅度为0度至45度，这将保证躯干做不同角度侧弯运动时可以用光栅体表条纹图记录分析双侧运动的对称性，所述主体架前倾0度到6度之间，所述主体架具有固定四肢的固定装置；

投影设备：所述投影设备可进行光栅投影到被检测体表面，在2米工作距离内提供至少1.2mx1.0m的投影栅面积；

成像装置：所述成像装置可在2米工作距离内对被检测体摄像并记录检测对象表面的光栅条纹；

数字图像记录与采集装置：所述数字图像记录与采集装置可以完成图像的连续采集、图像数字化且记录存储；

机械支撑与调节装置：所述机械支撑与调节装置包括支撑所述数字化图像记录与采集装置以及投影设备的升降平台。所述升降平台具有可调节高度的支撑柱和升降杆，可以在垂直方向调整成像装置以适应不同高度的检测表面；计算机处理模块：所述计算机处理模块根据利四步相移方法将存储的图像进行图像处理，得出被检测体的三维伪彩色图和等高线图，可以确定图像上任意点的位置信息；

输入装置：所述输入装置为鼠标和键盘，用来框选图像上的位置；

输出装置：所述输出装置为显示器，用来显示图像以及相应的处理信息。

优选地，计算机生成的不同性质的光栅图案通过LCD投射到物体表面，然后通过CCD摄像系统分别数字化记录参考平面和物体表面的光栅条纹。通过应用四步相移技术得到高精度全场检测物体表面轮廓，检测轮廓高度分辨率的主要控制参数为栅线节距和检测点相位变化。因此通过选择适当的检测点可以在一个很宽的范围里控制检测灵敏度。通过大量的研究，本发明还对适当的检测点的选取进行了改进。选取五个特征点A，B，C1，C2，C3，其中，腰部高度0点为坐标零点，B点在高于A点的参考面上点取，C1、C2和C3为构成直角三角形的三个点，其中C1和C2构成水平边，C2和C3构成垂直边来获得三维高度分布图如三维伪彩色图和等高线图。在采集的图像上依次选取左右肩胛点、左右腰凹点，以及左右臀部高点六个坐标点来获得脊柱线图；