[发明专利]一种用于经颅磁刺激诊疗的人头姿态跟踪系统

说明书

本发明公开一种用于经颅磁刺激诊疗的人头姿态跟踪系统，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：相机标定模块；立体匹配模块；人脸检测模块；位姿估计模块。本发明基于机器视觉技术，结合相机和计算机完成人头姿态的测量及跟踪。

技术领域

本发明涉及计算机视觉、人脸识别等技术领域，具体涉及一种用于经颅磁刺激诊疗的人头姿态跟踪系统。

背景技术

从80年代末至今，计算机视觉在不断增加的实际应用需求推动下早已成为计算机行业中一个极其重要的研究领域，同时实际应用和理论研究的互相推动使该领域在各行各业中的应用也取得了巨大的进步。双目立体视觉是计算机视觉领域里被广泛研究和应用的一个重要分支，该系统是对类视觉系统原理的模拟，它主要采用双相机对同一场景从不同的角度获取两幅数字图像，然后利用立体匹配算法求出两幅图像对应像点间的视差，结合视差图像与相机标定所得参数求出场景内被测物体各点的三维坐标，进而重建出场景的三维结构信息并获得相应点的深度值，此深度值即为相机和被测物体之间的实际距离。

头部姿态参数测量是人机交互的一个重要部分，在计算机视觉、人脸识别和驾驶员疲劳检测等领域有很高的应用价值。目前人体头部姿态参数获得方法有基于传器感和基于图像两种。基于传感器的方法是在头部附着传感器直接输出对应的姿态数据，但由于附着传感器会给患者行动带来不变以及传感器自身价格高、经济实用性差等原因，使得这种方法只适合于高精度的测量，不适合于广泛应用；基于图像的方法则是利用计算机对获取的图像进行处理来得到姿态参数，这种方法对设备性能要求较低，只需要配备相机和计算机就可完成测量，是目前较为实用的测量方法。如公开号CN103558910B的中国专利“一种自动跟踪头部姿态的智能显示器系统”、公开号CN104106262B的中国专利“使用深度相机的头部姿态跟踪”等。

经过国内外科研人员的多年精心研究，现在已经出现了多种基于机器视觉的头部姿态信息测量方法，即，结合相机和计算机完成头部姿态测量的方法。根据不同的分类标准，我们可以将基于机器视觉的头部姿态信息测量技术进行分类。目前较为常见的方法包括了基于统计学习的方法以及基于注册跟踪的方法。前者假设在人体头部姿态与人脸部图像的某些特征之间存在着特定的对应关系，只是这种对应关系不能够使用传统的数学方法来精确描述。使用基于统计学习的方法需要采集大量的位于不同姿态的人脸部图像来进行学习，进而建立人体头部姿态与人脸部图像特征的对应关系。MIT的D.J.Beymer提出了基于模板匹配的人体头部姿态识别算法。使用该算法时，便需要提取多幅位于不同姿态的人体头部图像作为样本。但在具体运行时，仅需输入一幅人体头部图像，便可以进行头部姿态的分析和判断，采用基于模板匹配的方法计算出输入图像中的头部姿态信息。通常情况下，该方法在实现时需要数量巨大的训练样本。如果样本数量有限，则还需要使用插值操作来计算人体头部姿态信息。这样将不仅会导致巨大的计算量，而且计算结果的准确性还无法得到保障。