[发明专利]一种动态曲面的测量方法和装置

说明书

技术领域：

本发明涉及动态曲面的测量，及脉搏传感领域，中医切脉的触觉传感。

背景技术：

对于曲面的形状传感一般都是静态，本发明是动态，可以测量波动面及动作捕捉。对于触觉传感，一般都是传感压力，本发明是传感接触面的形状变化，如皮肤接触物体感知物体的形状及变化。一个典型的应用例子是，现成的传感器技术难以适用的是中医切脉传感，难以有效地传感面的变化和模拟切脉施压的实况，故难以吻合古代脉学的证验。无论是用压力传感器还是PVDF类的压电薄膜传感器，都不能完整传达切脉时脉搏面的变化。且对于多点测量的传感信息，不但信息量不够，而且也难以表达或处理。

发明内容：

本发明的方法是用光栅条纹投射到被测曲面，用摄像装置拍摄曲面，从拍摄到的被测曲面上的光栅条纹的变化来推算各个测量点的坐标，及拟合出曲面的形状。

是基于相位偏移测量原理的莫尔条纹测量方法，光栅条纹受物体表面形状的调制，条纹间的相位关系会发生变化，用数字图像处理的方法计算出光栅条纹图像的相位变化量来获取被测物体表面的三维坐标。

以单帧计算或4帧多多帧计算一幅三维坐标数据，使用高速的图像传感器，以使计算出的曲面变化基本符合人眼流畅观看的帧率。

摄像装置根据曲面情况可以为一个或两个，需要全方位采集一个物体的则更多。

光栅也可以采用二维光栅。

以上的具体实现，可以参照现在的一些三维扫描仪产品，尤其是采用相位法的。但这些三维扫描仪都要求被扫物体只能静态。

对于一般的图像传感器与电脑用USB2.0连接的速度瓶颈，可以用FPGA阵列或其他的高速处理器，在传输前对图像数据进行简单的无损压缩，电脑接收后可以先存储再处理，边存在内存边存盘，以后再解压缩。或改用其他高速传输。对于只要求形状不要求色彩的可以免除颜色纹理的拍摄，一则提高帧速，二则降低数据量。另外，降低图像传感器的分辨率也可以提高动态帧速。以上是解决动态拍摄的方法。

本发明在脉搏传感上的应用正是以上述方法获得动态流畅的三维曲面变化数据。即采用高帧速的图像传感器；降低采样分辨率，有30万像素甚至更低的分辨率就行了；只需要灰度图像；及还可以运用硬件做图像的无损压缩，软件或硬件的快速缓存技术。

在脉搏测量上的应用需要有一个切脉施压和取样脉搏面变化的装置，模拟切脉时的施压状况，如图1所示，为结构部件示意。

1传感器接触面与人的脉搏部位接触，5封闭桶体内充满3透明物如压缩气体或液体或弹性体(硅胶类性状的)，使其施压的状况类似于人切脉时的指目压脉，2传感器接触面背面经过桶体、4透明封盖、6光学系统(主要解决衔接问题，使易于安置)与7三维扫描装置衔接。三维扫描装置包括光栅和图像传感器及光学部件等，相似于三维扫描仪，与电脑系统连接。

筒体是刚体，内里的透明体可以是透明气体或透明液体或透明弹性体，筒体上盖可以是平玻璃片或透明塑料、有机玻璃等透明类物体，也可利用做成摄像装置用的透镜，方形筒体的下面是近似圆柱的侧面作为传感器接触面，与筒体密封连结，制作简单。方形筒体也可以做成圆柱等柱体，下面的接触面可以是球面的接触面。

点云数据拟合为立体曲面图，并连续播放为动态立体图供人观看。其数据还可以作人工智能等处理辅助判断脉象类型。动态图也可以存为图像压缩格式，供以后回放。

脉象传感也可以用上述的取样装置和现成的三维扫描仪产品配合做成，中间加光学接口，三维扫描仪可以放在上方也可以将光线转折放而在侧面。

因为脉象的取样面很小，可能只需要用到其有效摄像面积的一部分。

曲面拍摄装置可以用采用三维扫描的技术为核心制造，也可以用现成的三维扫描仪改装，在取得三维点云数据后将数据存储，并拟合成曲面显示，在观察时间内不断更新显示，帧率以满足人眼流畅以上，对于帧率不够的也可以平滑产生中间帧，动态曲面变化的画面可以存储为图像压缩格式，如MP4格式或M-jpeg格式等，以便于在运算能力低的设备上播放。

附图说明

图1是在脉搏传感上的应用的示意图。

具体实施方式

本发明的典型应用是脉搏传感，与人指切脉的触感相似，视觉与触觉可以对应。与前人的指感描述可以对应。提供了一个比较全面的记录手段，和作为脉象自动辨识判断的较全面的数据基础。

但本发明的应用面是很广泛的，具体实现方式也是很多样的，以上的举例并不表示其实现的方式只有这些。

本发明包含所有这些处于权利要求范围内的选择、修改、变化，而不止于举例的范围。