[发明专利]一种肿瘤穿刺中人体姿态的定位装置及方法

权利要求书

1.一种肿瘤穿刺中人体姿态的定位装置，其特征在于，包括：

全方位人体图像采集模块，其用于采集若干张肿瘤穿刺中人体全方位图像；

人体三维重构模块，其用于对肿瘤穿刺中人体全方位图像的对应关键点与预先构建的人体图结构模型进行匹配，定位人体关节点和关节点间的最优连接实现人体三维重构，确定出人体当前姿态的位置；

进一步地，预先构建的人体图结构模型包含38个人体关节节点，模型可以表示为无向图 G=(V，E)，其中V=(v₁，v₂…v ₃₈) 表示无向图顶点，E表示无向图中所有相连部位构成的边集；

在所述全方位人体图像采集模块中，采集瘤穿刺中人体全方位图像之后还包括：

在瘤穿刺中人体全方位图像中，寻找不因光照和角度而变化的特征点，建立瘤穿刺中人体全方位图像的尺度空间，进而得到肿瘤穿刺中人体全方位图像的128描述子向量；

所述全方位人体图像采集模块为三个深度摄像头，每个深度摄像头与一个机械臂相连。

2.如权利要求1所述的肿瘤穿刺中人体姿态的定位装置，其特征在于，在人体三维重构模块中，人体姿态估计即确定人体各部位状态配置L=(l₁，l₂…l₃₈),其中 l_i =(x_i，y_i，θ_i) 表示某部位状态定位矩形框，(x_i，y_i) 表示矩形框中心点在图像坐标系中的坐标，θ_i表示矩形框的方向；人体姿态估计问题转化成为能量函数的优化问题，能量函数为：

表示定位矩形区域的图像特征不匹配程度，表示两部位的几何连接情况与节点几何约束不匹配的程度；

再利用零一整数规划求解最优边集，即为关节间的最优连接。

3.如权利要求1所述的肿瘤穿刺中人体姿态的定位装置，其特征在于，所述肿瘤穿刺中人体姿态的定位装置，还包括床板，其用于承载肿瘤穿刺中人体；所述床板由若干个子床板构成，任意两个相邻的子床板均连接一字转轴，所述一字转轴与电机相连。

4.如权利要求3所述的肿瘤穿刺中人体姿态的定位装置，其特征在于，所述床板底部四角均设置有支撑脚，支撑脚与万向轮相连，万向轮与步进电机相连。

5.如权利要求4所述的肿瘤穿刺中人体姿态的定位装置，其特征在于，每个机械臂包括固定臂、连接臂和活动臂；固定臂和连接臂通过第一活动关节连接，连接臂和活动臂通过第二活动关节连接，每个深度摄像机通过第三活动关节与活动臂连接，通过机械臂的调节改变每个深度摄像机的位置来不断调整相应深度摄像机的摄像角度。

6.一种肿瘤穿刺中人体姿态的定位方法，采用如权利要求1-5任一项所述的肿瘤穿刺中人体姿态的定位装置，其特征在于，包括：

采集若干张肿瘤穿刺中人体全方位图像；

对肿瘤穿刺中人体全方位图像的对应关键点与预先构建的人体图结构模型进行匹配，定位人体关节点和关节点间的最优连接实现人体三维重构，确定出人体当前姿态的位置；

预先构建的人体图结构模型包含38个人体关节节点，模型可以表示为无向图 G=(V，E)，其中V=(v₁，v₂…v ₃₈) 表示无向图顶点，E表示无向图中所有相连部位构成的边集。

人体姿态估计即确定人体各部位状态配置L=(l₁，l₂…l₃₈),其中 l_i =(x_i，y_i，θ_i) 表示某部位状态定位矩形框，(x_i，y_i) 表示矩形框中心点在图像坐标系中的坐标，θ_i表示矩形框的方向；人体姿态估计问题转化成为能量函数的优化问题，能量函数为：

表示定位矩形区域的图像特征不匹配程度，表示两部位的几何连接情况与节点几何约束不匹配的程度；

再利用零一整数规划求解最优边集，即为关节间的最优连接。