[发明专利]基于计算机视觉的人体背部脊柱侧弯角度测量方法

权利要求书

1.一种基于计算机视觉的人体背部脊柱侧弯角度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、采用深度相机获取人体背部深度图像，对人体背部深度图像进行预处理；所述步骤A采用深度相机获取人体背部深度图像，对人体背部深度图像进行预处理，具体包括以下分步骤：

A1、采用深度相机获取人体模型的深度图像；所述步骤A1采用深度相机获取人体模型的深度图像具体包括以下分步骤：

A11、利用深度相机的Kinect传感器获取人体模型的深度信息；Kinect传感器提供深度与RGB两路数据；

A12、利用深度帧读取器读取步骤A11中的深度信息，得到距离当前时刻最近的一帧深度信息；

A13、将步骤A12中得到的深度信息转换为MAT格式，并利用opencv的imshow进行显示；

A14、回收并释放内存，得到人体模型的深度图像；

A2、采用深度双阈值方法提取步骤A1中深度图像的对象；

A3、对步骤A2中提取后的深度图像进行联合双边滤波处理；所述步骤A3对步骤A2中提取后的深度图像进行联合双边滤波处理的公式具体为：

g(i,j)＝∑_k,jf(i,j)·w(i,j,k,l)/∑_k,jw(i,j,k,l)

其中，f(i,j)和g(i,j)分别为滤波前、后深度图像中的(i,j)处值，w(i,j,k,l)为(i,j)周围(k,j)处权重，表示为

其中，σ_d表示滤波参数，σ_r表示滤波参数，为参考图像；σ_d＝σ_r＝1.6；

A4、对步骤A1中的深度相机进行标定，将步骤A3中滤波后的深度图像转化为三维点云，得到人体点云重构图；

A5、采用基于点云距离平均值的阈值滤波方法对步骤A4中的人体点云重构图进行滤波处理，完成人体背部深度图像预处理；

B、采用Lawson算法对步骤A中预处理后的人体背部深度图像进行三角剖分处理，得到人体背部三维重构模型；

C、对步骤B中的人体背部三维重构模型作等高线处理，得到人体背部等高线图；再计算人体背部等高线图中人体背部脊柱区域等高线的极值点，得到棘突线上各点的三维坐标；

D、计算步骤C中棘突线上各点法线与水平方向的夹角，得到棘突线上各点的表面曲率；

E、根据步骤B中的人体背部三维重构模型计算人体背部解剖学标志的三维坐标；

F、建立人体背部与脊柱中线的相关性模型，根据步骤C中棘突线上各点的三维坐标、步骤D中棘突线上各点的表面曲率及步骤E中解剖学标注的三维坐标对人体脊柱中线进行三维重构；

G、根据步骤F中的人体脊柱中线三维重构图计算人体背部脊柱侧弯角度。

2.如权利要求1所述的基于计算机视觉的人体背部脊柱侧弯角度测量方法，其特征在于，所述步骤A2采用深度双阈值方法提取步骤A1中深度图像的对象具体包括以下分步骤：

A21、读取步骤A1中深度图像的深度帧，并进行位操作得到深度数据；

A22、设定两个深度阈值；

A23、判断步骤A21中的深度数据是否处于两个深度阈值之间；

A24、若深度数据处于两个深度阈值之间，则保持深度数据不变；

A25、显示并获取提取后的深度图像；

A26、若深度数据不处于两个深度阈值之间，则进行步骤A25。

3.如权利要求1所述的基于计算机视觉的人体背部脊柱侧弯角度测量方法，其特征在于，所述步骤A4中将步骤A3中滤波后的深度图像转化为三维点云的公式具体为：

其中，d(x,y)＝z为深度图像上任意一像素点(x,y)的深度值，(X,Y,Z)为像素点(x,y)在三维深度坐标系下坐标，(cx,cy)为深度相机的标定中心，f为深度相机的理想焦距。