[发明专利]一种基于机器视觉的颈椎活动度测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的颈椎活动度测量系统及方法，三个相机分别固定安装在测量者测量区域的上方、后方和右方，测量者佩戴头盔，头盔顶部、后部及右部设置有彩色直线靶标；相机拍摄被测人员头部转动过程中头盔靶标的图像，相机将拍摄的靶标图像传输至计算机，计算机识别出靶标直线并计算出三个靶标直线和像素坐标系的v轴夹角，通过夹角与阈值的关系确定颈椎前屈/后伸活动度、颈椎左侧屈/右侧屈活动度及左旋转/右旋转活动度。本发明系统在测量颈椎活动度时，不需要建立相关的相机坐标系、头盔坐标系、世界坐标系等，测量方法简单，计算速度快，同时通过另外两个夹角和阈值的关系保证测量的准确性。

技术领域

本公开涉及颈椎活动度测量技术领域，特别是涉及一种基于机器视觉的颈椎活动度测量方法及系统。

背景技术

颈椎活动度是颈椎功能的重要评价指标，对颈椎病早期诊断、颈椎病预测以及颈椎病疗效评价具有重要意义。颈椎活动度包括前屈、后伸、左侧屈、右侧屈、左旋转、右旋转6个角度范围。

目前，颈椎活动度测量方法主要有：皮尺测量法、量角器测量法、CROM仪、X射线测量法以及CT三维重建测量法等等。皮尺测量法、量角器测量法和crom仪测量过程复杂，需要工作人员参与；X射线测量法以及CT三维重建测量法虽然精度较高，但是容易对人体健康造成伤害。

目前还存在的视觉测量颈椎活动度的相关专利技术，但大都算法比较复杂，难以进行实际推广。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种基于机器视觉的颈椎活动度测量方法，采用相机的方式测量头盔坐标系位姿，提高位姿测量的精度，从而提高颈椎活动度测量精度。

一种基于机器视觉的颈椎活动度测量系统，包括：

头盔、三个相机及计算机；

其中，头盔的顶部、后部、左部或右部分别设置有直线靶标，直线靶标以不同的颜色表示，三个靶标分别有对应的三个相机拍摄；

相机拍摄被测人员头盔上的直线靶标的图像，相机将拍摄的图像传输至计算机；

计算机识别出靶标直线并计算出三个靶标直线和像素坐标系的v轴夹角，通过夹角与阈值的关系确定颈椎前屈/后伸活动度、颈椎左侧屈/右侧屈活动度及左旋转/右旋转活动度。

进一步的，所述头盔是正方体结构，头盔后部、顶部、右部分别有一个线型靶标，靶标分别是红、绿、蓝色，靶标两端点是正方体边缘中点。

进一步的，所述计算机连接声音模块，声音模块用于提示测量者测量步骤、提醒测量者正确佩戴头盔及当测量者在颈椎活动度测量过程动作不合理时提醒测量者纠正动作重新测量。

一种基于机器视觉的颈椎活动度测量方法，包括：

相机拍摄被测人员头盔上的靶标图像；

相机将拍摄的靶标图像传输至计算机，识别出靶标直线并计算出三个靶标直线和像素坐标系的v轴夹角，通过夹角与阈值的关系确定颈椎前屈/后伸活动度、颈椎左侧屈/右侧屈活动度及左旋转/右旋转活动度。

进一步的，被测人员头部所佩戴的头盔的顶部、后部及左侧或右侧分别设置有相机，记为第一相机、第二相机及第三相机；

其中，第一相机坐标系x轴、第二相机坐标系z轴与第三相机坐标系x轴平行；

第一相机坐标系y轴、第二相机坐标系z轴与第三相机坐标系x轴平行；

第一相机坐标系z轴、第二相机坐标系y轴和第三相机坐标系y轴平行。

进一步的，在被测人员进行颈椎活动度测量时，被测人员端坐，保证头盔4个下边缘处于同一水平面且与被测人员双眉平行，头盔前部的靶标直线与被测人员人脸中轴线重合。