[发明专利]基于光学成像的颅颌面软组织矢状向中轴面确定方法及系统

说明书

本发明提供一种基于光学成像的颅颌面软组织矢状向中轴面确定方法及系统，通过1)三维空间标定；2)采集面部图像；3)获取采集图像上的标记点坐标；4)利用各标记点的三维空间坐标，计算各特征点，确定矢状向中轴面。该方法及系统能够通过三维面部中各标记点，确定面部软组织矢状向中轴面，该轴面的确定是面部软组织对称性分析以及面部软组织相关临床诊断分析的基础，特别是针对无法同时获取硬组织的情况。与现有的技术相比，本发明能便捷、有效、客观地确定三维空间中颅颌面软组织矢状向中轴面的位置，特别是在无法获取硬组织的情况下。

技术领域

本发明涉及一种基于光学成像的颅颌面软组织矢状向中轴面确定方法及系统，属于医学光电应用领域。

背景技术

传统的计算机辅助颅颌面外科手术系统的设计一般是通过头颅侧位片在二维空间上进行手术的设计，结果不够准确。依靠2D头颅分析系统能提高患者和医生之间的交流，但是还不能准确地描述。基于光学的面部三维成像技术是近几年发展起来并逐渐被广泛应用的技术，但已有的颅颌面分析方法中缺乏对于面部软组织分析中对称轴面的确定的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于光学成像的颅颌面软组织矢状向中轴面确定方法及系统，解决现有技术中存在的已有的颅颌面分析方法中缺乏对于面部软组织分析中对称轴面的确定的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种基于光学成像的颅颌面软组织矢状向中轴面确定方法，包括以下步骤，

S1、三维空间标定，利用双目视觉技术中的张正友摄像机标定方法进行标定，并获得摄像头组的内参和外参；建立以两台摄像机L、R的中点为世界坐标原点的三维坐标系：取摄像头镜头L中心点O_l与摄像头镜头R中心点O_r连线中点O为坐标系原点，两台摄像机镜头中心连线为X轴，与地面平行，Y轴垂直于地面，Z轴垂直于X轴与Y轴；

S2、采集面部图像，让拍摄对象正对坐标原点站立，使拍摄对象面部处于摄像头L与摄像头R共同的拍摄区域，使用面部标记组件对拍摄对象进行标记，将固定式标记点插入拍摄对象的标记部位，摄像头L、R同时拍摄图像；

S3、在双侧摄像头所采集的面部图像上获取标记点坐标，包括固定式标记点和图像特征标记点；

S31、对于固定式标记组件：计算面部标记组件的质心M在摄像头L与摄像头R所采集的面部图像中的对应点M_l、M_r，坐标为与并据此结合摄像头的内参和外参计算各标记点在世界坐标系中的三维空间坐标(x_M，y_M，z_M)；

S32、对于图像特征标记点：利用鼠标选取特征点N在摄像头L与摄像头R所采集的图像中的对应点N_l、N_r，坐标为与并结合摄像头的内参和外参，计算各标记点在世界坐标系中的三维空间坐标(x_N，y_N，z_N)；

S4、利用各标记点的三维空间坐标，计算各特征点，确定矢状向中轴面。

进一步地，步骤S31中固定标记点的获取，具体为：

S311、操作人员手动点取标记组件分别在摄像头L与摄像头R采集的结果图像中组件图像区域内的任意点S_l、S_r；

S312、分别以S_l、S_r为种子点对标记组件的图像区域采用区域增长算法，获得的填充区域为R^(l)和R^(r)；

S313、分别求取摄像机L、R采集图像中区域增长后的结果区域的中心坐标