[发明专利]用于测定人体头部三维立体定向的方法和装置

说明书

一种用于测定人体头部三维立体定向的方法和装置。所述方法包括，首先，将左、右人类学基线置于患者面部，人类学基线各连接着患者面部对应侧的眶点和耳穴。一种头罩装置，该装置具有一对颞部元件和一个可旋转地连接到颞部元件上的前壳体，其中，前壳体至少包括两个摄像头和一个三维罗盘，摄像头和三维罗盘均可在前壳体内部移动，然后放在患者头部上。每个摄像头经过调整可以使其视场拍摄到患者面部两条人类学基线其中之一。然后，当这些人类学基线平行并对齐时，这两个摄像头的视场用于构建人体颅底平面，该人体颅底平面作为左、右人类学基线形成的平面。然后，将三维罗盘放入与人体颅底平面重合的测量平面内，用于定量测量当三维罗盘放置在与所构建的人体颅底平面重合的测量平面内时患者头部的三维立体定向。

技术领域

本申请及其公开通常涉及在三维几何建模中测定人体头部定向这一领域。

背景技术

三维几何建模中的头部定向测量目前基于由不同的陀螺仪、加速度计和电子罗盘所测定的测量结果的组合。例如，这样一种系统是基于安装在头罩上的三轴加速度计和谐振陀螺所提供的测量结果。

目前采用的其他方法和测量系统利用双测斜仪、气泡测角计、X光片、罗盘技术、目测、超声、几何方法、数字光电仪器、使用无源标记点和红外电视摄像头的计算机运动学分析、MRI或附着于受试者头部的传感器进行头部定向测定。然而，在三个维度中定义人体头部的中间位置方面，现有的方法都无法产生足够的精度。

缺少对人体头部三维立体定向中间位置的精确定义是当前三维几何建模中的严重缺陷，特别是需要测定人体头部在运动中的某些特定的测量结果和定向时。在某些申请中，例如在牙科技术中，现有的方法会导致受试者测量中出现重大误差和失真，因此在由此产生的三维模型中出现重大误差和失真。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够以低成本进行准确、可靠、用户友好和轻便的头部运动和定向测量的装置。

本发明的另一个目的是提供一种头部安装装置，允许其用户利用目前公开方法进行传感器的正确初始安装，同时避免人体头部在三维几何建模中的不明确定向。

本发明的再一个目的是提供一种头部安装装置，其允许用户测量受试者颈椎的各种运动范围。

另一方面，本发明是一种用于测定人体头部三维立体定向的装置。该装置包括一个可定位在患者头部上的头带，一对颞部元件，每个颞部元件固定在头带上，以及可旋转地附着于颞部元件的前壳体。前壳体具有至少两个摄像头，两个摄像头各定位在前壳体内，这样可以使其视场拍摄到置于患者面部并连接着患者头部一侧的眶点和耳穴的两条人类学基线其中之一。此外，该前壳体包括可定位到与人体颅底平面重合的测量平面内的三维罗盘，以定量测量患者头部的三维立体定向。

另一方面，本发明是一种用于测定人体头部三维立体定向的方法。该方法包括，首先将左、右人类学基线置于患者面部，人类学基线各连接着患者面部对应侧的眶点和耳穴。然后，将头罩装置放在患者头部上，该头罩装置具有一对颞部元件和可旋转地附着于颞部元件的前壳体，其中前壳体包括至少两个摄像头和三维罗盘，摄像头和三维罗盘均可在前壳体内移动。每个摄像头经过调整可以使其视场拍摄到患者面部两条人类学基线其中之一。然后，当这些人类学基线平行并对齐时，这两个摄像头的视场用于构建人体颅底平面，该人体颅底平面作为左、右人类学基线形成的平面。然后，将三维罗盘放入与人体颅底平面重合的测量平面内，用于定量测量当三维罗盘放置在与所构建的人体颅底平面重合的测量平面内时患者头部的三维立体定向。

附图说明

本发明通过并非局限性的示例和附图的图片进行说明，其中引用表示相应部分，其中：

图1示出显示人类学基线的人颅骨的示意图；

图2示出适用于本发明的几何原理的示意图；

图3示出根据本发明的一个实施例，用于在三维几何建模中明确测定人体头部定向的装置的示意图；