[发明专利]一种医用三维表面扫描系统精度检测体模装置及评价方法

说明书

技术领域

本发明属于医学光学应用领域，涉及医用三维表面扫描系统质量评估和质量控制，特别是涉及一种医用三维表面扫描表面精度检测体模的设计及评价方法。

背景技术

近年来，随着图像技术的发展，以及临床辅助诊断设备的不断更新，基于光学的人体/面部拍摄技术设备的出现、革新和推广，为临床医学水平特别是口腔额面医学的发展提供了有利的条件，该项技术已经成为了临床诊断不可缺失的光学影像检测分析手段之一。该项技术在医学中的引进与应用，实现了之前技术上难以实现的复杂表面的量化分析，为临床医学特别是颌面医学的诊断和手术分析提供了很好的手段。

通过体模评价影像类设备图像质量的方法早已被业内所接受，但现有技术中的体模主要针对CT、全景等等较传统的X射线透射成像检测设备，医用三维表面扫描系统是一种新性的图像设备，主要通过光学反射成像，现今还没有专门针对其图像质量评估的体模，特别是对于其对于人体面部特征情况的成像质量的评估，至今仍没有一套评估方案。现存的体模中对于人体面部的表面几何参形态特征信息，特别是面部曲面类型和特征值并没有充分的考虑。因此，针对现今技术的不足，本发明提出了一种精度高，适用性强针对性强的三维面部扫描系统的表面精度的体模设计和图像质量评估方法。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种针对面部三维扫描系统图像精度测试的体模设计以及其评价方法，该方法具有实用范围广，适应性强，操作简单，灵活性强的特点。

技术方案：本发明由体模支架、角度控制器和面部特征组件三个部分。

所述体模支架通过角度控制器的中心轴固定于角度控制器上，可以通过角度控制器控制标定体模支架的转动角度，面部特征组件通过插销固定于体模支架上的插槽上。

所述体模支架的设计中考虑人体真实的头颅情况在于采用了圆柱设计，考虑了人体头颅主要的大小范围，圆柱半径为10cm-15cm，高度为22-30cm，圆柱的半径和高度可以根据需要进行调整，以适应不同种群的头颅大小。模体表面嵌有若干圆柱形插槽对面部特征插件进行定位，插槽在体模支架表面以纵向和横向都等距均匀分布的方式进行排布。插槽设计为圆柱型除考虑尽量降低加工的成本和难度外还可以将特征组件在插槽中转动从而观测排列方向对对成像精度的影响，也可以采用其他的形状和面部特征插件进行固定。角度控制器的作用在于量化主体的旋转角度，由于采用了可调整的角度控制器，可以精确控制面部特征插件在空间的具体位置，模拟同一面部特征不在同面部区域中的的重建效果。且只需通过一次面部特征插件的安装就能检测到相同面部特征在不同旋转角度下即不同面部区域中的扫面重建精度情况。

所述面部特征插件主要模拟了人体面部真实的表面情况，并进行了量化分级。本实发明专利中，所述的面部特征插件主要包括两类：面部曲率特征组件，面部裂隙特征组件，面部曲率特征组件主要为了模拟一般面部曲面以及面部肿瘤及肿胀情况，测试扫描系统对不同面部曲率曲面的扫描重建精度情况。面部裂隙特征组件主要为了模拟一些特殊的面部情况，如眼部裂隙，嘴部裂隙以及一些特殊疾病如唇腭裂裂隙等。分别针对人体面部的间隙特征，设计了不同间隙宽度情况，考虑人体面部间隙主要的取值范围，设计的插件中间隙宽度的值分别为1mm-11mm；为了排除间隙底部对重建精度检测的影响，间隙的深度大于20mm。实际应用中间隙的宽度值和深度值都可以根据检测的实际情况进行调整。针对曲度特征，设计了不同表面曲率情况，取值，考虑人体面部曲率主要的取值范围，设计的插件曲率的值为0.1-0.9；实际应用中该项值也可以根据具体的使用情况进行调整。表面特征组件的数量和表面可以不仅限于本实施中的情况，也可以根据实际需求和需要测试的面部特征情况灵活设置。如考虑用以模拟鼻部曲面的情况，可增加马鞍曲面特征组件。

需要说明的是，上述尺寸只是发明医用三维表面扫描检测系统精度测试体模的一种情况，实际使用中可根据具体情况灵活调整。

用于评价面部三维扫描系统的扫描精度的面部特征体模评价方法为：

第一步：将面部特征组件安装于体模支架插槽中，将安装好组件的体模支架连接于角度控制器上；

第二步：将安装好的体模置于面部扫描系统拍摄范围的中心区域进行拍摄

第三步：通过拍摄结果观察扫描系统对不同拍摄位置下的不同面部特征的扫描重建精度情况。