一种人体头部三维建模装置及使用方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107330976A(43)申请公布日2017.11.07(21)申请号201710402902.1(22)申请日2017.06.01(71)申请人北京大学第三医院地址100083北京市海淀区花园北路49号(72)发明人李学民吕会斌王薇张明洲(74)专利代理机构北京鼎承知识产权代理有限公司11551代理人张波涛管莹(51)Int.Cl.G06T17/10(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种人体头部三维建模装置及使用方法(57)摘要本发明属于人体三维建模领域，具体地，涉及一种人体头部三维建模装置及使用方法，该人体头部三维建模装置包括：采集单元，用于采集人体头部三维轮廓深度数据和颜色数据；数据处理单元，用于对采集的深度数据和颜色数据进行处理以获得人体头部点云数据；灰度模型建模单元，用于根据人体头部点云数据建立人体头部三维灰度模型；颜色渲染单元，用于将颜色数据对人体头部三维灰度模型进行渲染，得到人体头部三维彩色模型。通过采集包含人体头部轮廓的深度数据及颜色数据，并利用颜色数据对人体头部三维灰度模型进行渲染得到人体头部的三维彩色模型。该彩色模型准确反映了各生理特征点的不同数据，克服了同一平面不同生理特征点在三维建模中难以辨识的问题，实现了精细化建模，通过颜色能准确辨识出瞳孔的位置，有利于眼科治疗。CN107330976ACN107330976A权利要求书1/2页1.一种人体头部三维建模装置，其特征在于：所述人体头部三维建模装置包括：采集单元，用于采集人体头部三维轮廓深度数据和颜色数据；数据处理单元，用于对采集的深度数据和颜色数据进行处理以获得人体头部点云数据；灰度模型建模单元，用于根据人体头部点云数据建立人体头部三维灰度模型；颜色渲染单元，用于将颜色数据对人体头部三维灰度模型进行渲染，得到人体头部三维彩色模型。2.根据权利要求1所述的人体头部三维建模装置，其特征在于：所述采集单元包括红外传感器和摄像头，所述红外传感器用于采集人体头部三维轮廓深度数据，所述摄像头用于采集人体头部三维轮廓颜色数据。3.根据权利要求2所述的人体头部三维建模装置，其特征在于，所述人体头部三维建模装置还包括相对设置的上支撑台和下支撑台，设置在上下支撑台之间且两端分别固定连接在上支撑台和下支撑台上的立柱导轨，设置在立柱导轨上且可沿立柱导轨上下滑动的圆环导轨，所述红外传感器和摄像头设置在所述圆环导轨上，且所述红外传感器和摄像头可沿圆环导轨滑动。4.根据权利要求3所述的人体头部三维建模装置，其特征在于，所述人体头部三维建模装置还包括第一驱动机构和第二驱动机构，所述第一驱动机构用于驱动所述圆环导轨沿立柱导轨进行上下滑动，所述第二驱动导轨用于驱动所述红外传感器和摄像头沿圆环导轨滑动以360度地围绕人体头部运动。5.根据权利要求1所述的人体头部三维建模装置，其特征在于，所述人体头部三维建模装置还包括视标单元，所述视标设置在所述圆环导轨的外侧，用于在采集过程中保持人体静止及紧盯视标。6.根据权利要求5所述的人体头部三维建模装置，其特征在于，所述人体头部三维建模装置还包括高度和距离调节单元，用于调节视标距离人体头部的高度和距离。7.根据权利要求1所述的人体头部三维建模装置，其特征在于，所述数据处理单元包括坐标系融合单元，用于将采集的人体头部三维轮廓深度数据和颜色数据进行同坐标系融合以获得初始点云数据；降噪单元，用于对初始点云数据进行降噪处理；配准单元，用于对降噪处理后的点云数据进行配准，以获得人体头部的点云数据。8.一种如权1-7所述的人体头部三维建模装置的使用方法，其特征在于，利用采集单元采集人体头部三维轮廓深度数据和颜色数据；利用数据处理单元对采集的深度数据和颜色数据进行处理以获得人体头部点云数据；利用灰度模型建模单元根据人体头部点云数据建立人体头部三维灰度模型；利用颜色渲染单元将颜色数据对人体头部三维灰度模型进行渲染，得到人体头部三维彩色模型。9.根据权利要求8所述的人体头部三维建模装置的使用方法，其特征在于，当所述人体头部三维建模装置包括视标单元、高度和距离调节单元、圆环导轨时，在利用采集单元采集人体头部三维轮廓深度数据和颜色数据的步骤之前，对采集数据，根据人体坐姿高度，调节视标单元距离人体的高度和距离；控制采集单元按照角速度72度/秒绕圆环导轨运动。10.根据权利要求8所述的人体头部三维建模装置的使用方法，其特征在于，所述利用灰度模型建模单元根据人体头部点云数据建立人体头部三维灰度模型的步骤包括提取边界点并使用滤波平滑，对点云数据进行精简；使用三角网格化建立头部外表面的网格模型；2CN107330976A权利要求书2/2页利用纹理映射的方法绘制出头部外表面模