基于Kinect的人体烧伤面积自动评估系统中配准算法的研究

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准确的烧伤程度评估,是治疗烧伤患者过程中十分关键的一步。烧伤区域体表面积,是评价烧伤程度的主要依据。及时、准确的烧伤区域体表面积估测,是为病人提供正确输液量,以及确定进一步治疗措施的基础。因此,有必要研究一种能够快速、有效的计算人体烧伤区域面积的方法。基于此,本课题研究的项目提出实现一款数字化人体烧伤自动评估系统,该系统的实现过程主要包括以下四个步骤:数据获取,三维模型配准,烧伤区域提取、烧伤区域面积统计。本文主要研究其中的三维模型配准部分。针对传统的三维人体扫描方法和配准技术,不能较好的应用于本文所研究的系统的情况,提出了基于人体前后面片的人体模型配准技术,以及结合人体真实颜色信息的彩色模型配准算法。实验表明,该两种配准算法能够很好的解决该系统中,三维烧伤人体模型的重建工作,同时,较传统的配准算法,在配准效率和精度上,都有一定的提高。在没有颜色信息的三维人体模型配准过程中,考虑到烧伤病人移动不便,扫描过程难以获取其各角度下的模型数据,使用传统的三维配准方法,难以配准得到较为完整的三维人体模型等问题。本文在改善模型数据获取方法的基础上,提出了一种基于人体模型前后面片的配准算法。该算法只需要获取烧伤病人前、后两片,不存在重叠区域的模型数据,使用两片模型的边缘点作为配准特征点,通过模型配准,及进一步的缝隙填充过程,最终能够得到效果较好的完整三维人体模型。在三维人体彩色模型配准过程中,由于Kinect扫描设备在获取扫描物体空间位置信息的同时,能够较好的获得其三维色彩纹理信息。为了充分利用获取的模型颜色信息,提高配准的效率及精度,同时重建具有真实颜色信息的三维人体彩色模型,本文提出了一种结合颜色特征的三维模型配准算法。该算法在利用点云位置信息寻找配准过程中的对应点时,有效的加入了点云颜色特征的比较过程,使得对应特征点的寻找更为精确。同时,考虑到光照强度对RGB颜色空间的影响,本文将获取的模型颜色信息转换到HSV空间下。对比传统的迭代最近点(ICP)算法,该配准算法能够在降低配准迭代次数的情况下,获得具有更高精度的配准结果。最后,本文设计并实现了一套非实时的三维模型连续配准系统,并给出了相关的实验结果及分析。
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