(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210722085.9 (22)申请日 2022.06.24 (71)申请人 河南理工大 学 地址 454003 河南省焦作市高新区世纪大 道2001号 (72)发明人 王双亭　都伟冰　王一博　李长春　 (74)专利代理 机构 嘉兴华实知识产权代理事务 所(普通合伙) 33484 专利代理师 孙艳 (51)Int.Cl. G06T 7/80(2017.01) G06T 7/62(2017.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种固定基线创伤三维量测系统及创伤自 动提取方法 (57)摘要 本发明提供一种固定基线创伤三维量测系 统及创伤自动提取方法， 涉及医疗器械技术领 域， 以解决由于创伤的形状、 大小等个体差异， 医 护人员的量测手法不同导致对于创伤量测没有 统一标准的参数， 接触伤口还有二次感染的风 险， 并且难以对创伤变化将进行周期性分析， 对 于后期治疗产生一定影 响的问题， 包括固定基线 创伤量测设备和三维创伤量测终端， 三维创伤量 测终端又分为设备连接模块、 模型创建模块、 创 伤分析模块和数据存储模块； 所述设备连接模块 用于连接相机阵和控制器； 所述模 型创建模块用 于调整相机阵拍摄位置， 并对拍摄的相片进行三 维建模。 本发明具有操作简单， 无需接触创伤本 身的优点。 权利要求书2页 说明书6页 附图7页 CN 115187669 A 2022.10.14 CN 115187669 A 1.一种固定基线创伤三维量测系统， 其特征在于： 包括固定基线创伤量测设备和三维 创伤量测终端 （21） ， 三维创伤量测终端 （21） 又分为设备连接模块 （22） 、 模 型创建模块 （23） 、 创伤分析模块 （24） 和数据存储模块 （25） ； 所述设备连接模块 （22） 用于连接相机阵和控制 器； 所述模 型创建模块 （23） 用于调整相机阵拍摄位置， 并对拍摄的相片进 行三维建模； 所述 创伤分析模块 （24） 用以对创伤部 分进行自动提取， 得到创伤部 分的面积、 深度、 最大长宽等 信息； 所述数据存储模块 （25） 根据患者创伤三维模型和参数， 对患者的创伤信息进行周期 性对比， 再根据恢复情况调整 治疗方案 。 2.如权利要求1所述一种固定基线创伤量测设备， 其特征在于： 包括相机阵主体 （1） 、 可 伸缩机械臂 （2） 、 机械臂关节 （3） 、 机械臂底 座 （4） 和控制器， 所述机械臂底 座 （4） 的上端转动 安装有机械臂关节 （3） ， 机械臂关节 （3） 的上端连接有可伸缩机械臂 （2） ， 可伸缩机械臂 （2） 的末端与相机阵主体 （1） 固定相连接； 所述控制器用以连接相机阵主体 （1） 和 工作站， 将相 机阵拍摄的相片同步传送到工作站， 所述工作站用于控制 机械臂拍摄前调整方位， 三维量 测系统拍摄后对创伤进行三维建模并得 出面积、 深度等相关参数。 3.如权利要求2所述一种固定基线创伤量测设备， 其特征在于： 所述相机阵主体 （1） 包 括相机阵外壳 （5） 、 单相机 （6） 和碳纤维固定架 （7） ， 所述单相机 （6） 选用定焦镜 （9） ， 后置插 口为雷蒙头 （8） ， 连接控制器； 所述单相机 （6） 通过碳纤维固定架 （7） 呈矩阵状固定安装在相 机阵外壳 （5） 中。 4.如权利要求2所述一种固定基线创伤量测设备， 其特征在于： 所述控制器中内置有网 线接口 （10） 、 控制电路 （11） 、 电源模块 （12） 、 220V交流电 （13） 和交换机 （14） ， 用以连接相机 阵和工作站， 为相机阵供电， 为工作站传输图像等。 5.如权利要求2所述 一种固定基线创伤量测设备 标定流程， 其特征在于： 步骤1、 制作一个三维靶标控制场 （15） ， 长*宽*高的尺寸为1m*1m*1m， 在互相平行的三 维靶标控制场 （15） 布设79个圆形3mm圆形单点 （16） ， 3mm圆形单点 （16） 点坐标利用双电子经 纬仪组成的三维坐标测量系统测得； 步骤2、 每个相机单独对三维靶标控制场 （15） 拍一张照片， 将物方控制点作为已知真 值， 利用十参数模型对相机的内参数进行 标定； 十参数模型 可简化为： V = A1X1 + A3X3 – L； 单张相片可以根据 上式列出两个方程式， 有6个外参数和10个内参数需要求得， 所以至 少需要8个以上的控制点， 三维靶标控制场 （15） 足够 满足要求， 利用大量控制点进 行空间后 方交会， 此 方法能够比较准确的改正系统误差， 且计算 量小， 标定精度高； 步骤3、 由步骤2已知每个相机的内参数， 且控制点坐标视为真值， 仅对相机外参数进行 求解， 故共线方程的的误差方程只需要对外方位元素进行最小二乘法平差， 得到各相 机的 外方位元素， 再利用公共点转换， 将5号相机的摄影测量坐标系作为物方坐标系， 得出各相 机相对于 5号相机坐标系的外方位元 素； 步骤4、 三维靶标控制场 （15） 对相机进行内外参数标定之后生成相机文件， 在后续进行 创伤拍摄中无需添加参 考基准尺。 6.如权利要求5所述 一种固定基线创伤三维量测系统工作流 程， 其特征在于： 1） 将相机阵主体 （1） 安装在可伸缩机械臂 （2） 上， 并将控制器与相机阵主体 （1） 和工作 站连接；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115187669 A 22） 根据工作站上显示的相机画面调整移动可伸缩机械臂 （2） ， 将相机阵主体 （1） 中的5 号相机正对创伤部位， 调整好相机阵主体 （1） 拍摄位置并将相机阵拍摄的图像上传至工作 站中的量测系统； 3） 利用特征提取得到稀疏点云， 并进行点云高斯滤波剔除噪声点， 根据约束条件进行 区域生长， 得到密集 点云； 4） 对密集点云进行处理， 利用本文提出的创伤自动提取方法对创伤进行提取， 最终得 创伤面积、 深度、 最大长 宽等相关参数； 5） 对密集点云进行三角网格化处理， 对其进行修补孔洞、 去噪、 细化处理， 并进行纹理 贴图， 并将创伤边界显示在三维模型 上； 6） 将患者信 息、 创伤模型和相关参数存储并生成病历， 周期性观测创伤变化， 调整治疗 方案。 7.如权利要求6所述 一种创伤自动提取 方法， 具体步骤如下; 1） 按物方坐标的XY方向为基准面， 对密集点云数据进行第一次横纵网格剖面线处理， 横纵间隔根据具体创伤情况进行设置， 分别为剖面线横向间隔 （17） 和剖面线纵向间隔 （18） ， 按照每个网格节点19为搜索半径， 将最邻近点高程为该节 点高程， 对剖面每个节点进 行遍历， 创伤周围和内部的高差梯度较大， 非创伤处的高差梯度较小， 所以设置3*3的剖面 线窗口， 对中心点进行8个方向的高差计算， 将最大高差绝对值作为该节点的高差， 对剖面 线节点 （19） 的高差设置一个合理的阈值， 提取高差较大的节点； 2） 创伤的RGB颜色相比与非创伤处有较大差异， 求出已提取节点的平均值， 根据提取出 来的节点RGB颜色2倍中误差作为阈值， 已提取节点减去平均值如果小于2 倍中误差， 则将该 节点作为 误选取剔除， 最终得到创伤的离 散点； 3） 对已选取节点利用数学形态学方法进行边界提取， 对已选取节点进行3*3的十字形 遍历， 若四个方向均有已选取节点， 则认为该点为内部点， 若在四个方向中有一个以上的方 向没有已选取节点， 则认为该点 为边界点， 将边界点连接后最终形成创伤边界； 4） 将得到的创伤边界节点在XY面进行二次横纵剖面线优化处理， 间隔相较于第一 次更 小， 同时将边界节 点的X坐标方向最小点减去1， 最大点加上1， Y坐标方向同理， 并将这4个点 连接为矩形， 做第二次横纵剖面线处理， 如果想要得到更高精度的创伤边界， 可进 行多次优 化处理； 5） 将得到的精确创伤边界点依次连接绘制创伤轮廓线， 计算轮廓线所形成的闭合图形 面积作为创伤面积； 将边界内最大高差作为创伤的深度； 求每个边界点和其他边界点的距 离， 得到创伤的最大长 宽； 6） 得到的创伤参数存 储并显示在三维模型 上， 使医生能够更加直观看到边界和参数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115187669 A 3