[发明专利]基于深度相机的人体背部脊柱中线识别方法

说明书

本发明公开了一种基于深度相机的人体背部脊柱中线识别方法，其包括获取人体背部深度图像，网格化处理，曲率化处理，提取背部中线区域，获取隆骨点坐标与胯骨点坐标，进行三次样条插值拟合处理，得到人体背部脊柱中线。本发明通过对获取的人体背部深度图像进行曲率化处理，提取人体背部信息，并采用三次线行插值拟合方法对提取的部分脊柱中线进行处理，能够得到完整的人体背部脊柱中线，进而提高脊柱中线提取的精度。

技术领域

本发明属于机器视觉技术领域，具体涉及一种基于深度相机的人体背部脊柱中线识别方法。

背景技术

脊柱侧弯也可以称之为脊柱测凸，具有多发性的特点，而且，近年来，青少年出现脊柱测凸的情况正在逐年增加，对青少年的生活以及以后工作造成一定程度的影响。因此脊柱检测有着相当广泛的应用。脊柱侧弯目前常用的方法是脊柱侧凸尺，Adams向前弯腰试验。然而，由于人工检测效率低、劳动强度大、易出错等缺点，在机器视觉不断发展的今天脊柱侧弯检测正逐渐从人工处理发展到计算机自动处理。

脊柱曲线的提取与拟合对于一个检测系统来说是至关重要的。传统的脊柱侧弯提取，会存在以下弊端。第一，运用脊柱侧凸尺来测量躯干的旋转角度、Adams向前弯腰试验等方法会存在工作量大，且在对大量人群进行普查的时候，人工检测会变得相当的繁琐，效率很低，而且医生也有可能会因为疲劳造成错判和误判。第二，脊柱侧弯检测中采用的X光线具有一定量的放射性，对青少年生长发育极为不利。而在国外新开发的无害检测价格非常高昂，这很难让普通医院的一般患者使用，因而开发无害可靠且高效率的检测设备可以为脊柱检测问题带来极大的改善。

发明内容

本发明的发明目的是：为了解决现有技术中存在的以上问题，本发明提出了一种基于深度相机的人体背部脊柱中线识别方法。

本发明的技术方案是：一种基于深度相机的人体背部脊柱中线识别方法，包括以下步骤：

A、利用深度相机获取人体背部深度图像；

B、将步骤A获取的人体背部深度图像进行网格化处理，得到网格矩阵；

C、将步骤B得到的网格矩阵进行曲率化处理，得到曲率矩阵；

D、根据步骤C得到的曲率矩阵提取背部中线区域；

E、获取隆骨点坐标与胯骨点坐标，结合步骤D得到的背部中线区域进行三次样条插值拟合处理，得到人体背部脊柱中线。

进一步地，所述步骤C将步骤B得到的网格矩阵进行曲率化处理，得到曲率矩阵，具体为：计算步骤B得到的网格矩阵沿水平方向的二阶导数和一阶导数，再采用曲率公式结合得到的二阶导数和一阶导数得到曲率矩阵。

进一步地，所述曲率公式表示为：

其中，k表示曲率，y为深度相机得到的深度图像。

进一步地，所述步骤C还包括将曲率矩阵中曲率为负的曲率值置零，曲率矩阵中曲率大于1的曲率值置零，曲率矩阵中孤立的的曲率值置零。

进一步地，所述步骤D根据步骤C得到的曲率矩阵提取背部中线区域，具体为：将曲率矩阵进行腐蚀操作，并划分为多个特征区域；再去除孤立点，并进行膨胀操作；提取曲率矩阵的最大连通域，得到背部中线区域。

进一步地，所述步骤E获取隆骨点坐标与胯骨点坐标，结合步骤D得到的背部中线区域进行三次样条插值拟合处理，得到人体背部脊柱中线，具体为：获取隆骨点坐标与胯骨点坐标并转化为深度图像坐标；将步骤D得到的背部中线区域的左右边界取边界中值，得到部分脊柱中线；选取隆骨点坐标与部分脊柱中线上顶点相连的直线上的离散点坐标，及两个胯骨点连线中点坐标与部分脊柱中线下顶点相连的直线上的离散点坐标，结合部分脊柱中线进行三次样条插值拟合处理，得到人体背部脊柱中线。