计算机辅助投射条纹乳房三维形态测量系统的研制

摘要

目的： 该研究旨在采用计算机辅助投射条纹测量技术的基本原理研制可精确、快速、便捷和非接触式测量乳房三维形态的系统。该系统可采集乳房三维形态数据、以数字图像方式重建及显示乳房三维轮廓，并可测量乳房表面任意两点间的平面或空间距离、乳房表面积及乳房体积等，为最终实现计算机辅助乳房整形美容手术设计、假体选择、术后效果模拟和评价等奠定基础。 方法： ①研制计算机辅助三维形态数据采集系统(Computer-aidedcollecting3-Ddatasystem，CACDS)：用VisualC++语言将计算机辅助投射条纹测量技术(Computer-aidedprojectingfringemeasurement，CAPFM)的基本原理、主要算法编为计算机程序，开发出数据采集软件；自行设计、加工可升降支架、标定平板，选购合适的计算机、投影仪、CCD摄像头、图像采集卡等研制出完整的CACDS； ②应用所研制的CACDS采集塑料人体模型乳房和真人活体乳房的三维形态数据，获取被测乳房表面各点的三维空间坐标，并将所采集的数据以数字图像方式重建乳房三维轮廓，以验证CACDS的性能； ③研制计算机辅助投射条纹三维形态测量系统(Computer-aidedprojectingfringemeasuring3-Dsystem，CAPFMS)：在CACDS的基础上，依据研究对象——乳房的形态特点、测量要求等，推导相应的算法，用VisualC++语言将此算法编为计算机程序，开发三维测量软件； ④应用CAPFMS对塑料人体模型乳房和真人活体乳房进行三维测量，同时应用直尺法和体积置换测量法等对照测量法以验证CAPFMS测量塑料人体模型乳房所得结果的可靠性； ⑤研制专用转台，开发三维图像拼接软件，以实现在一副数字图像上全景显示和测量两侧有侧突、下垂等特殊形态乳房的三维轮廓； ⑥分析CAPFMS本身及其在实际测量过程中误差的来源、性质、规律，以寻求减小测量误差、提高测量精度的针对性措施。 结果： ①提出理想的乳房形态测量方法应具有的功能，这对把握正确的乳房形态测量方法的研究方向大有裨益； ②成功研制CACDS，该系统可精确、快速、便捷、非接触、高度自动化地采集到塑料人体模型乳房和真人活体乳房的三维形态数据，并能以三维数字图像方式显示和存储采集结果，生动、形象； ③成功研制CAPFMS，真正实现精确、快速、便捷、非接触、可重复地测量乳房三维形态； ④成功研制转台，并开发出三维图像拼接软件，解决了由于存在条纹投射和摄取的“盲区”，单方位采集无法同时获取两侧乳房完整的表面形态信息的问题，实现在一副数字图像上全景显示和测量两侧有侧突、下垂等特殊形态乳房的三维轮廓； ⑤初步掌握了CAPFMS本身及其在实际测量过程中误差的来源、性质、规律，总结出一套减小测量误差、提高测量精度的针对性措施。 结论： 该实验所研制的CACDS可精确、快速、便捷、非接触、高度自动化地采集到塑料人体模型乳房和真人活体乳房的三维形态数据，并能以三维数字图像方式显示和存储采集结果，生动、形象；在CACDS的基础上成功研制出CAPFMS，真正实现精确、快速、便捷、非接触、可重复地测量乳房三维形态，为乳房形态研究开辟了一条新的途径，并为最终实现计算机辅助乳房整形美容手术设计、手术模拟、协助选择假体和术后效果评价等奠定了基础。

目录

文摘

英文文摘

第一章前言

第二章乳房三维形态信息采集系统的建立

第一节材料

第二节方法和原理

一、计算机辅助三维形态数据采集系统（CACDS）的基本原理

二、建立乳房三维形态数据采集系统1

二、建立乳房三维形态数据采集系统2

第三节具体的采集过程及结果

第四节讨论

第五节本章结论

第三章乳房三维形态测量系统的研制

第一节材料

第二节方法和原理

第三节具体的测量过程及结果

第四节讨论

第五节本章结论

第四章图像的拼接处理技术

第一节材料

第二节图像拼接的基本原理、技术路线和理论

第三节三维图像拼接的实验结果

第四节讨论

第五节本章结论

第五章提高系统测量精度

第一节材料

第二节影响系统测量精度的因素分析

第三节提高测量精度的方法

第四节讨论

第五节本章结论

第六章全文总结

参考文献

攻读学位期间成果

致谢

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