[发明专利]头部正面拍摄装置及三维头部模型的自然头位校正方法

摘要

本发明属于口腔临床医学影像学领域，公开了头部正面拍摄装置及三维头部模型的自然头位校正方法。该头部正面拍摄装置，包括铅垂线、三脚架、至少一个闪光灯、固定在三脚架球形云台上的暗箱、以及固定在暗箱内部的相机；所述暗箱上安装有单向透视玻璃，所述单向透视玻璃的反面朝向相机的镜头，正面朝向铅垂线；每个闪光灯均朝向相机的前方；所述相机上安装有的闪光灯引闪器；所述相机电连接有计算机。

主权项

三维头部模型的自然头位校正方法，应用于头部正面拍摄装置，所述头部正面拍摄装置包括：铅垂线(3)、三脚架(13)、至少一个闪光灯(5)、固定在三脚架(13)球形云台上的暗箱(1)、以及固定在暗箱(1)内部的相机(14)；所述暗箱(1)上安装有单向透视玻璃(12)，所述单向透视玻璃(12)的反面朝向相机(14)的镜头，正面朝向铅垂线(3)；每个闪光灯(5)均朝向相机(14)的前方；所述相机(14)上安装有的闪光灯引闪器(2)；所述相机(14)电连接有计算机；其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1：在被拍摄者的面部标注至少4个标记点，令被拍摄者站立于暗箱的正前方，铅垂线位于被拍摄者的正后方；调整三脚架的高度，使被拍摄者头部的水平投影位于单向透视玻璃的中央，令被拍摄者的头部处于自然头位状态，被拍摄者的眼睛水平注视单向透视玻璃；S2：计算机控制相机对被拍摄者头部正面进行远程拍摄，在拍摄的同时，闪光灯引闪器控制闪光灯发光，得到被拍摄者位于自然头位时的头部正面照片；然后利用头部正面照片中的铅垂线对头部正面照片进行水平校正；S3：根据水平校正后头部正面照片中任意3个标记点两两之间的距离，以及所述3个标记点两两之间的实际距离，得出将水平校正后的头部正面照片还原至实际大小所需的缩放倍率；根据所述缩放倍率对水平校正后的头部正面照片进行缩放；利用人体三维扫描仪对被拍摄者头部的表面进行扫描，得到被拍摄者头部表面的三维模型；其中，所述任意3个标记点分别为A点、B点和C点，在所述水平校正后头部正面照片中，所述A点和所述B点之间的距离为c，所述A点和所述C点之间的距离为b，所述B点和所述C点之间的距离为a；测得所述A点和所述B点之间的实际距离为l，所述A点和所述C点之间的实际距离为n，所述B点和所述C点之间的距离为m；所述根据水平校正后头部正面照片中任意3个标记点两两之间的距离，以及所述3个标记点两两之间的实际距离，得出将水平校正后的头部正面照片还原至实际大小所需的缩放倍率，具体包括：根据预设公式：计算得到将水平校正后的头部正面照片还原至实际大小所需的缩放倍率p；S4：以任意一个标记点为原点，建立二维直角坐标系和三维直角坐标系；在二维直角坐标系中，x轴为过原点的冠状轴，y轴为过原点的垂直轴；在三维直角坐标系中，x轴为过原点的冠状轴，y轴为过原点的矢状轴，z轴为过原点的垂直轴；任意选取多个非原点的标记点，在二维直角坐标系中，测量得出第i标记点的x轴坐标值xi和y轴坐标值yi，i取1至N，N为选取的标记点的个数；则在三维直角坐标系中，第i标记点的x轴坐标值为xi，第i标记点的z轴坐标值为yi；然后在被拍摄者头部表面的三维模型中，测量得出第i标记点到原点的距离Ti，在缩放后的头部正面照片中，测量得出第i标记点到原点的距离Di；根据Ti和Di，即可计算得出三维直角坐标系中第i标记点的y轴坐标值；其中，所述根据Ti和Di，计算得出三维直角坐标系中第i标记点的y轴坐标值，具体包括；根据直角三角形的计算公式，计算得出第i标记点至三维直角坐标系中xoz平面的距离|y′i|；根据在被拍摄者头部表面的三维模型，判断第i标记点处于xoz平面的哪一侧，根据判断结果进一步确定第i标记点y轴坐标值yi′是否大于0；若yi′>0，则yi′＝|y′i|；S5；将被拍摄者头部表面的三维模型复制到三维直角坐标系中，使所述选取的任一标记点与自身的坐标点相重合，从而得到被拍摄者头部表面的自然头位三维模型。