[发明专利]一种用于经颅磁刺激诊疗的人头姿态跟踪系统

权利要求书

1.一种用于经颅磁刺激诊疗的人头姿态跟踪系统，其特征在于，包括拍摄装置、智能终端及由所述智能终端执行的程序模块的计算机程序，所述拍摄装置包括双目相机及将所述双目相机固定在能将人头完全纳入拍摄范围内的固定装置；所述智能终端由所述计算机程序的程序模块来驱动执行；所述计算机程序的程序模块包括：对双目相机进行标定，以获取各相机内外参数以及相机之间关系参数的相机标定模块；依据双目相机对同一场景从不同角度获取的两幅图像，利用立体匹配算法计算得到两幅图像对应像点间的视差图的立体匹配模块；用于剔除输入图像中的非面部区域的人脸检测模块；通过视差图与相机内外参数还原人脸面部在双目相机坐标系下三维空间坐标，并利用迭代最近点算法计算得到人头姿态的位姿估计模块。

2.根据权利要求1所述的一种用于经颅磁刺激诊疗的人头姿态跟踪系统，其特征在于，所述相机标定模块包括用于以下操作的子模块：

建立基准坐标系，基于所述基准坐标系建立双目视觉系统中相机与目标之间的相对位姿；

建立成像模型，使场景中的目标与相机获得图像具有线性联系；

建立双目视觉测量模型；

计算得到双目相机的内参以及双目相机的旋转矩阵和平移矢量；

采用Bouguet算法进行双目视觉的立体校正。

3.根据权利要求1所述的一种用于经颅磁刺激诊疗的人头姿态跟踪系统，其特征在于，所述立体匹配模块采用基于极线距离变换的跨尺度代价聚合立体匹配算法得到视差图。

4.根据权利要求3所述的一种用于经颅磁刺激诊疗的人头姿态跟踪系统，其特征在于，所述立体匹配模块包括用于以下操作的子模块:

进行匹配代价计算；

在固定搜索窗口不变的情况下，对不同尺度下的图像进行极线距离变换；

利用跨尺度代价聚合算法计算出融合后的视差图。

5.根据权利要求1所述的一种用于经颅磁刺激诊疗的人头姿态跟踪系统，其特征在于，所述人脸检测模块采用改进的AdaBoost算法进行人脸检测。

6.根据权利要求5所述的一种用于经颅磁刺激诊疗的人头姿态跟踪系统，其特征在于，所述人脸检测模块包括用于以下操作的子模块：

加载已有的训练样本，该样本由含人脸的正样本与不含人脸的负样本组成，正样本采用涵盖不同光照及姿态的人脸图像，而负样本则采用其他类别各式各样的图像；

对正负样本图像中不同位置不同尺度的Haar-like特征进行计算，形成每个特征的弱分类器；

采用基于AdaBoost的迭代算法筛选出最优的弱分类器来构建一个强分类器；

采用大小不同的搜索窗遍历整幅待检图像从而搜寻图像中可能存在的人脸，若找到人脸，则用矩形框对人脸进行标识并提取出来。

7.根据权利要求1所述的一种用于经颅磁刺激诊疗的人头姿态跟踪系统，其特征在于，所述位姿估计模块包括用于以下操作的子模块：

利用ASM特征点检测算法得到人脸面部的特征点；

根据双目相机内外参数将所述特征点映射为三维稀疏点云；

通过奇异值分解初值估计得到所述特征点的位姿关系，将所述位姿关系作为初值估计；

利用基于极线距离变换的跨尺度代价聚合得到人脸稠密视差图，通过双目相机内外参数计算出稠密人脸点云；

将初始姿态下的人脸点云作为模板点云，使用带初值估计的迭代最近点算法将模板点云匹配到目标点云上，得到精确的位姿估计结果。