基于单目相机的非接触式针刺手法测量装置及测量方法

摘要

本发明公开了基于单目相机的非接触式针刺手法测量装置及测量方法，由基于单目相机的非接触式数据采集平台、针刺操作平台和针刺手法量化分析显示平台组成；通过单目相机定标，获取视频序列，提取通道，分割通道图像得到圆盘区域和标示线区域，计算圆盘区域和标示线区域的几何参数，最后计算得到捻转、提插和摇摆参数。利用装有单目相机的数据采集平台，非接触式地、在不改变施针过程的情况下，实时采集针刺手法数据，可以对针刺手法的参数量化测量，测量真实准确。

说明书

技术领域

本发明属于针刺参数测量技术领域，涉及一种基于单目相机实现三维测量的非接触式针刺手法测量装置及测量方法。

背景技术

针灸是中华民族传统医学瑰宝，经历数千年的传承，是中医的重要组成部分，在我国现代医学体系中占有重要地位。并且，针灸在世界多国医学体系中的重要作用和影响正在积极提升。针灸治疗主要通过提插、捻转、补泻、循、弹、刮、摇、飞等各种针灸手法针刺身体穴位达到最佳临床疗效。各种手法之间相差细微，需要通过讲授者长时间的言传示范和学习者大量的临床实践才能体会并最终掌握各种基本针刺手法。

现代科学强调定量化测量，现代医学教育体系也不例外。对针刺手法的定量化测量一直是中医院校的工作要点之一。现已有多项专利旨在完成针刺手法的定量化测量，我们对其进行了仔细分析，发现以下问题：公开号为CN2433931的专利中提出了“针刺手法参数测定分析仪”，由于针刺过程为微小力下的变形，其过程中齿轮传动的误差对于数据的可靠性影响较大；授权号为CN2533851Y的发明专利提出了一种实时采集针刺手法的传感器，其因设计结构复杂从而显著增加了制造成本；公开号为CN1718179A的专利提出了“一种检测中医针刺手法的量化传感针”，其仅能测量提插及捻转手法，且检测到的分量信号相互干扰严重；专利号为ZL200520042994.X的专利公布了一种“检测针刺手法的光栅传感器”，设计复杂度高，且装置中齿轮之间的摩擦力远超人体组织对在针灸针破皮入体、体内捻转过程中造成的阻力，即测量设备干扰了被测物体的本身特性；专利号为ZL201120200391.3的专利提出了一种五维参数实时采集传感器，对“检测针刺手法的光栅传感器”进行了改进，但是，仍然没有解决测量设备改变被测物体运动特性的问题，达不到真实测量的目的。

我们在前期的研究及与中医院校的针灸专家的讨论中发现，各种复杂的针灸手法都是由捻转、提插和摇摆三个基本动作组成。因此，对捻转、提插和摇摆三个基本动作的测量是针刺手法定量化的关键。

经过检索，现有技术其测量装置和方法都是接触式，通过测量装置和针灸针的接触实现行针时针灸针运动特性参数的测量，而针灸是一种精细运动，极易受到外界影响，从而改变运动特性，造成测量结果不准确。

发明内容

本发明的目的是提供了一种基于单目相机的非接触式针刺手法测量装置及测量方法，仅利用装有单目相机的数据采集平台，非接触式地、在不改变施针过程的情况下，实时采集针刺手法数据，可以对针刺手法的参数量化测量，测量真实准确。

本发明所采用的技术方案是，基于单目相机的非接触式针刺手法测量装置，由基于单目相机的非接触式数据采集平台、针刺操作平台和针刺手法量化分析显示平台组成；

所述基于单目相机的非接触式数据采集平台，由架体、带照明的顶板、相机、定标板、进针孔和底板组成；所述定标板的中心位置设置有圆形的进针孔；带照明的顶板设置在架体的顶部，定标板设置在架体的中部，底板设置在架体的底部；带照明的顶板为不透明板，中心位置设置有小孔；相机固定在带照明的顶板中心、位于进针孔的正上方，相机的镜头深入带照明的顶板中心的小孔，确保相机的焦平面与带照明的顶板的下沿平齐，相机的镜头中心和进针孔之间连线垂直于定标板，且相机的焦平面平行于定标板；相机与计算机连接；

所述针刺操作平台，由带标识的针刺针、硅胶块构成；硅胶块上表面与定标板的下表面紧密接触；带标识的针刺针由轻质、不易形变材料制作而成的圆盘、标示线和毫针构成，圆盘和毫针粘接在一起且垂直于圆盘；圆盘的上表面画有用于标记捻转角度的标示线；标示线为以圆盘圆心为起点的一条直线；圆盘为蓝色，标示线为红色；

所述针刺手法量化分析显示平台，由相互连接的计算机和显示器组成。

进一步的，所述架体由多根竖直设置且带刻度的立柱构成，每根上刻有相同的刻度，刻度精度为厘米。

进一步的，所述带照明的顶板照明条件满足以下参数：色温度范围4500～5500K，显色性>90Ra，照度>800Lux。

进一步的，所述相机的成像焦平面距圆盘的距离在相机的焦段之内。

进一步的，所述相机采用彩色工业CCD相机，相机帧率大于20帧/秒，分辨率大于100万。

进一步的，所述定标板上表面为黑色吸光不反光的材料。

本发明所采用的另一技术方案是，基于单目相机的非接触式针刺手法测量装置的测量方法，具体按照以下步骤进行：

步骤1、定标：获得圆盘像素半径r_(i)和真实世界圆盘半径R的比例关系，圆盘像素半径r_(i)和相机焦平面到圆盘表面真实世界距离H_(i)之间的比例关系，i为相机采集的第i帧图像或者定标时采集的静止图像，其中i∈(1,N)，N表示视频序列中所包含的总帧数；

步骤2、视频序列获取：在施针者按照一种手法进行施针时，位于带标识的针刺针正上方的相机实时采集图像，获得视频序列；将视频序列传输到计算机中进行下一步的处理；

步骤3、通道提取：对视频序列中的第i帧图像进行通道提取，分别分两通道提取蓝色和红色，得到蓝色通道和红色通道；

步骤4、分割通道图像得到圆盘区域和标示线区域：对得到的蓝色通道和红色通道图像分别使用特征提取的方法得到圆盘区域和标示线区域；

步骤5、计算圆盘区域和标示线区域的几何参数：首先计算圆盘区域半径的像素长度r_(i)；再以视频中起始图像的中心为原点O，以平行于图像边缘的直线为轴建立直角坐标系；分别求得视频中圆盘区域的型心Ο_i和标示线区域型心的在该直角坐标系中的像素坐标(n_i,m_i)和(n¹_i,m¹_i)；

步骤6、计算捻转、提插和摇摆参数：

捻转的计算：

a)、计算每帧的旋转角度θ_(i)：通过型心的像素坐标计算过两点的直线的角度θ_(i)，θ_(i)的计算方程式如下：

b)、计算每一圈捻转的角度参数σ_(q)，q表示实际的捻转圈数，q<N：根据相邻三帧图像中标示线的夹角大小及方向确定当前圈捻转的角度σ_(q)，实际计算中，为避免误差，当检测到︱θ_(i)︱﹤︱θ_(i+1)︱时，连续比较︱θ_(i)︱、︱θ_(i+1)︱、︱θ_(i+2)︱、︱θ_(i+3)︱四帧之间的关系，若︱θ_(i)︱小于︱θ_(i+1)︱、︱θ_(i+2)︱、︱θ_(i+3)︱，则系统认定转动方向转变，第i帧为方向转变标志帧，计算该帧和上一标志帧标记为m之间角度的差值，则σ_(q)＝︱θ_(i)-θ_(m)︱；

c)、计算每帧的旋转角速度ω_(i)：根据相邻帧图像，即第i帧及第i+1帧图像中标示线的角度θ_(i)、θ_(i+1)和相机的帧频参数f＝1/N，得到带标识的针刺针的捻转参数，即得到针刺针在两帧之间转动的角速度ω_(i)和方向：ω_(i)＝(θ_(i)-θ_(i+1))×f，结果为正时，说明捻转方向不变，结果为负时，说明捻转反向；

提插的计算：圆盘所占像素数量和距离相机焦平面的距离具有线性关系，通过计算每一帧中圆的大小则可以得到带标识的针刺针的提插量，利用相机焦平面到圆盘表面真实世界距离表示提插参数H_(i)；计算过程分为以下两步：首先，通过定标得到圆盘像素半径r_(i)和相机焦平面到圆盘表面真实世界距离H_(i)的线性关系表达式H_(i)＝k×r_(i)+b，其次，将第i帧图像中圆盘区域的像素半径r_(i)带入公式得到H_(i)；

摇摆的计算：视频每帧图像中圆盘圆心的运动轨迹可以定量表征摇摆量，用P_(i)表示，具体过程为：首先，通过定标得到圆盘像素半径r_(i)和真实世界圆盘半径R的线性关系表达式R＝l×r_(i)+a，比例系数l表示单位像素长度对应的真实长度；其次，计算得到圆盘中心在真实世界中的坐标(n×l,m×l)，则P_(i)为(n×l,m×l)；

步骤7、存储和显示：将得到的数据使用计算机的存储单元进行存储并使用计算机的显示器显示出来。

进一步的，所述步骤1，具体步骤为：

a)、带标识的针刺针通过孔插入定标板，此时定标板下无硅胶块；沿架体保持水平升降调整定标板到4个不同高度，每个高度通过相机获得静态图像1张；

b)、对得到的静态图像，通过特征提取得到圆盘区域，然后计算每张图片圆盘像素半径r_(i)；

c)、使用一次多项式对圆盘像素半径r_(i)和相机焦平面到圆盘表面真实世界距离H_(i)进行拟合，得到线性关系表达式H_(i)＝k×r_(i)+b，其中，k为比例系数，b为常数项；

d)、使用一次多项式对圆盘像素半径r_(i)和真实世界圆盘半径R进行拟合，得到线性关系表达式R＝l×r_(i)+a，其中，l为比例系数，a为常数项。

进一步的，所述步骤4中，特征提取的方法包括二值化、中值滤波和膨胀腐蚀三个步骤。

本发明的有益效果是：本文由三个平台组成，即：基于单目相机的非接触式数据采集平台、针刺操作平台及针刺手法量化分析显示平台。针刺操作在“针刺操作平台”完成，被试将毫针插入“针刺操作平台”中的进针孔，随后完成施针操作；非接触式数据采集平台利用单目相机记录施针过程并通过数据线传输至针刺手法量化分析平台，针刺手法量化分析平台进行实时数据处理，量化计算每种手法中捻转、提插和摇摆三个基本动作的参数，数据供临床教学和科研使用。针刺手法测量的核心是对捻转、提插和摇摆三个基本动作的量化描述，本文利用计算机视觉技术，仅使用装有单目相机的数据采集平台，非接触式地、在不改变施针过程运动特性的情况下，通过单目相机采集施针过程视频数据，实时采集针刺手法数据，特殊设计的装置结构使得后期图像分析算法简单准确，大大降低了计算时间、复杂度。配合计算机视觉及数字图像处理技术，量化计算针刺过程中的核心参数实现将所有手法用捻转、提插和摇摆三种基本分量表征，即可完成对针刺手法的参数量化测量。有效地避免了测量仪器本身对针刺这种精细运动过程的影响；并且，该装置和方法经过在中医院校的大样本测试，具有良好的测量信度，组内重测信度为0.92。

附图说明

为了清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为本发明实施例中基于单目相机的非接触式数据采集平台的结构示意图。

图3为本发明实施例中针刺操作平台的结构示意图。

图4为本发明实施例中计算第i帧图像中针刺手法摇摆、提插参数的原理图。

图5为本发明实施例中计算第i帧图像中针刺手法捻转参数的原理图。

图6为本发明实施例中测量方法算法流程图。

图7为本发明实施例中定标流程图。

图8为本发明实施例中特征提取算法的流程图。

图9为本发明实施例中采集到的平补平泻手法捻转参数波形示意图(20秒)。

图10为本发明实施例中采集到的平补平泻手法提插参数波形示意图(20秒)。

图11为本发明实施例中采集到的平补平泻手法摇摆参数波形示意图(20秒)。

其中，1、架体，2、带照明的顶板，3、相机，4、USB数据线，5、定标板，6、进针孔，7、底板，8、带标识的针刺针，9、硅胶块，10、计算机，11、显示器，801、圆盘，802、标示线，803、毫针。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例的基于单目相机的非接触式针刺手法测量装置，结构如图1所示，由三个基本平台组成：基于单目相机的非接触式数据采集平台(如图2所示)、针刺操作平台(如图3所示)和针刺手法量化分析显示平台。

其中，基于单目相机的非接触式数据采集平台，由架体1、带照明的顶板2、相机3、USB数据线4，定标板5，进针孔6和底板7构成。定标板5的中心位置设置有圆形的进针孔6；进一步的，架体1由多根竖直设置且带刻度的立柱构成，优选四根立柱；每根上刻有相同的刻度，刻度精度为厘米；带照明的顶板2设置在架体1的顶部，定标板5设置在架体1的中部，底板7设置在架体1的底部；带照明的顶板2为系统光照照明；带照明的顶板2为不透明板，中心位置设置有小孔；相机3固定在带照明的顶板2中心、位于进针孔6的正上方，相机3的镜头深入带照明的顶板2中心的小孔，确保相机3的焦平面与带照明的顶板2的下沿平齐，相机3的镜头中心和进针孔6之间连线垂直于定标板5，且相机3的焦平面平行于定标板5；USB数据线4通过USB接口一端连接相机3、另一端连接计算机10。优选的，带照明的顶板2照明条件满足以下参数：色温度范围4500～5500K，显色性>90Ra，照度>800Lux；相机3的成像焦平面距圆盘801的距离在相机3的焦段之内，本实施例该距离为30-40cm；相机3数据通过带USB3.0接口实时传输至计算机10；定标板5上表面为黑色吸光不反光的材料，定标板5的黑色吸光不反光的材料采用纯黑色布料；进针孔6直径为1mm-1.5mm。

其中带照明的顶板2采用不透明材质，原因为：1)系统实测，室内环境下，室内光源投射透明材质顶板，会潜在地影响视屏质量，降低目标识别算法准确性，比较而言，四周的光亮对目标识别算法稳定性无影响。2)透明材质成本较高。另外还需说明的是，测量系统不应改变被测对象的特性，经过系统实测，针灸操作过程中，带标识的针刺针8不会改变针灸操作的运动特性，即：施针者包可以保持正常施针习惯，不用目视针灸针，因此，采用不透明顶板对施针过程无影响。

相机3采用彩色工业CCD相机，相机帧率大于20帧/秒，分辨率大于100万；根据我们长期行为学跟踪研究，捻针熟练者每30秒的捻针极限是200圈/30秒，根据奈奎斯特采样定律，采样频率应该为被成像对象的2倍以上，即：帧率应该大于13.3帧/秒，从性价比角度考虑，选择帧率大于20帧/秒的彩色工业CCD相机。

针刺操作平台，由带标识的针刺针8、硅胶块9构成。硅胶块9为模拟人体表皮的硅胶块长方体。硅胶块9的上表面与定标板5的下表面紧密接触；带标识的针刺针8由轻质、不易形变材料制作而成的圆盘801、标示线802和毫针803构成，圆盘801和毫针803粘接在一起，且垂直于圆盘801；圆盘801的上表面画有用于标记捻转角度的标示线802；标示线802为以圆盘801圆心为起点的一条直线；圆盘801的颜色为A，标示线802的颜色为B，A、B取色以能将其与视频中背景信息分开为原则。经过系统测试，在带照明的顶板2提供照明条件满足色温度范围4500～5500K，显色性>90Ra，照度>800Lux为条件下，A取蓝色、B取红色可正常工作；使用时，带标识的针刺针8通过进针孔6垂直插入硅胶块9的平面，即圆盘801和定标板5平面平行。优选的，硅胶块9的高度为10-20cm，长和宽为30-40cm；圆盘801直径为2-3cm。

针刺手法量化分析显示平台由相互连接的计算机10和显示器11组成。

计算机10的内置算法平台，按照“针刺手法参数测量方法”(流程如图6所示)计算待测参数。优选的，计算机10的CPU应满足：主频在1.8GHz以上，操作系统Windows XP及以上。

我们在前期的研究及与中医院校的针灸专家的讨论中发现，各种复杂的针灸手法都是由捻转、提插和摇摆三个基本动作组成。因此，对捻转、提插和摇摆三个基本动作的测量是针刺手法定量化的关键，而现有技术均未有类似的研究。本发明利用数字图像处理方法，通过提取“基于单目相机的非接触式数据采集平台”得到的针刺视频中每一帧内圆盘801及标示线802的运动轨迹，实现对捻转、提插和摇摆三个基本动作的定量化测量。

该装置的使用过程是：首先，进行系统定标；随后，施针者在针刺操作平台行针操作带标识的针刺针8；同时，相机3实时采集行针视频，视频被通过USB数据线4传输到计算机10，计算机10的内置算法平台按照“针刺手法参数测量方法”的步骤对得到的视频序列进行处理，得到针刺手法参数，并将上述得到的针刺手法参数存储到计算机10的存储单元中，最后，并通过计算机10的显示器11进行显示采集到的波形示意图，如图9、图10、图11所示。

采用上述基于单目相机的非接触式针刺手法测量装置对针刺手法参数的测量方法，流程如图6所示，具体按照以下步骤进行：

步骤1、定标：获得圆盘像素半径r_(i)和真实世界圆盘半径R的比例关系，圆盘像素半径r_(i)和相机3焦平面到圆盘801表面真实世界距离H_(i)之间的比例关系，i为相机采集的第i帧图像或者定标时采集的静止图像，其中i∈(1,N)，N表示视频序列中所包含的总帧数。

具体方法为：

a)、带标识的针刺针8通过孔插入定标板5，此时定标板5下无硅胶块9；沿架体1保持水平升降调整定标板5到4个不同高度，每个高度通过相机3获得静态图像1张；

该步骤中，因为两个方程式就可以计算两个参数，两个高度就可以定标，而另两个参数验证是线性系统，因为单目相机的测量实现3-D的本质上是依靠线性系统。

b)、对得到的静态图像，通过特征提取得到圆盘区域，然后计算每张图片圆盘像素半径r_(i)(即圆盘区域半径的像素长度)；

c)、使用一次多项式对圆盘像素半径r_(i)和相机3焦平面到圆盘801表面真实世界距离H_(i)进行拟合，得到线性关系表达式H_(i)＝k×r_(i)+b。其中，k为比例系数，b为常数项，

d)、使用一次多项式对圆盘像素半径r_(i)和真实世界圆盘半径R进行拟合，得到线性关系表达式R＝l×r_(i)+a。其中，l为比例系数，a为常数项。

步骤2、视频序列获取：在施针者按照一种手法进行施针时，位于带标识的针刺针8正上方的相机3实时采集图像，获得视频序列；将视频序列通过USB数据线4传输到计算机10中进行下一步的处理；

步骤3、通道提取：对视频序列中的第i帧图像进行通道提取，分别分两通道提取颜色A和颜色B，A、B取色以能将其与视频中背景信息分开为原则，得到A通道和B通道。经过系统测试，A取蓝色、B取红色可正常工作。

步骤4、分割通道图像得到圆盘区域和标示线区域：对得到的A通道和B通道图像分别使用特征提取的方法得到圆盘区域和标示线区域，特征提取的方法包括二值化、中值滤波和膨胀腐蚀三个步骤，流程如图7所示。

步骤5、计算圆盘区域和标示线区域的几何参数：首先计算圆盘区域半径的像素长度r_(i)；再以视频中起始图像的中心为原点O，以平行于图像边缘的直线为轴建立直角坐标系；分别求得视频中圆盘区域的型心Ο_i和标示线区域型心的在该直角坐标系中的像素坐标(n_i,m_i)和(n¹_i,m¹_i)，(n_i,m_i)即为O_i的真实世界坐标，(n¹_i,m¹_i)为的真实世界坐标。

步骤6、计算捻转、提插和摇摆参数(如图4、图5所示)，具体步骤如下：

视频每帧图像中标示线802相对于前帧图像的转动角度，可以定量表征捻转，每帧的旋转角度用θ_(i)表示，每帧的旋转角速度用ω_(i)表示(辅助参数)，每一圈旋转的角度用σ_(q)表示(主要参数)，q表示实际的捻转圈数(q<N)；注意：和视频帧数不同，此处旋转一圈的定义为：从毫针803捻转方向改变到下一次捻转方向改变之间转过的角度。针刺刺激时，每一圈捻转的角度不同。传统针灸理论认为顺时针旋转引导阳气入体，而逆时针旋转将阳气泻出体外，因此，针灸补泻手法的实现手段之一便是通过每圈捻转时沿着顺时针方向或者逆时针方向旋转转动不同角度实现，如：平补平泻手法刺激时每圈沿顺时针和逆时针方向捻转的角度近似相同(如图9)，捻针补法刺激时顺时针转的角度大于逆时针转的角度，捻针泻法刺激时顺时针转的角度小于逆时针转的角度。

a)、计算每帧旋转角度θ_(i)：由圆盘区域的型心Ο_i的像素坐标(n_i,m_i)和标示线区域型心的像素坐标(n¹_i,m¹_i)计算得到标示线每帧的旋转角度θ_(i)，也就是标示线在相机取得该帧图像时的方向。计算过程分为以下两步：首先，以图像中心为原点O建立直角坐标系，计算圆盘区域的型心Ο_i的像素坐标(n_i,m_i)和标示线区域型心像素坐标其次，通过型心的像素坐标计算过两点的直线的角度θ_(i)，θ_(i)的计算方程式如下：

b)、计算每一圈捻转的角度参数σ_(q)：根据相邻三帧图像中标示线的夹角大小及方向确定当前圈捻转的角度σ_(q)。实际计算中，为避免误差，当检测到︱θ_(i)︱﹤︱θ_(i+1)︱时，连续比较︱θ_(i)︱、︱θ_(i+1)︱、︱θ_(i+2)︱、︱θ_(i+3)︱四帧之间的关系，若︱θ_(i)︱小于︱θ_(i+1)︱、︱θ_(i+2)︱、︱θ_(i+3)︱，则系统认定转动方向转变，第i帧为方向转变标志帧，计算该帧和上一标志帧标记为m之间角度的差值，则σ_(q)＝︱θ_(i)-θ_(m)︱。

c)、计算每帧的旋转角速度ω_(i)：相邻帧图像第i帧及第i+1帧图像中标示线的角度θ_(i)、θ_(i+1)和相机的帧频参数f＝1/N，得到带标识的针刺针的捻转参数，即得到针刺针在两帧之间转动的角速度ω_(i)和方向：ω_(i)＝(θ_(i)-θ_(i+1))×f，结果为正时，说明捻转方向不变，结果为负时，说明捻转反向。

提插的计算：圆盘801所占像素数量和距离相机3焦平面的距离具有线性关系，通过计算每一帧中圆盘801的大小则可以得到带标识的针刺针8的提插量，在本实施例中，利用相机3焦平面到圆盘801表面真实世界距离表示提插参数H_(i)。计算过程分为以下两步：首先，通过定标得到圆盘像素半径r_(i)和相机3焦平面到圆盘801表面真实世界距离H_(i)的线性关系表达式H_(i)＝k×r_(i)+b，其次，将第i帧图像中圆盘区域的像素半径r_(i)带入公式得到H_(i)。本示例中实际采集波形图如图10所示。

摇摆的计算：视频每帧图像中圆盘801圆心的运动轨迹可以定量表征摇摆量，在本实施例中用P_(i)表示，具体过程为：首先，通过定标得到圆盘像素半径r_(i)和真实世界圆盘半径R的线性关系表达式R＝l×r_(i)+a。比例系数l表示单位像素长度对应的真实长度；其次，计算得到圆盘中心在真实世界中的坐标(n×l,m×l)，则P_(i)为(n×l,m×l)。本示例中实际采集波形图如图11所示。

步骤7、存储和显示：将得到的数据使用计算机10的存储单元进行存储并使用计算机的显示器11显示出来。

总结而言，针刺各种手法通过对针刺针的精细操控实现，这个过程易受到外界干扰而改变运动特性。但是，现有的针刺手法测量装置及方法通过测量设备和针刺针接触实现，测量过程引入的阻力对施针过程影响明显，显著性地改变运针过程的运动参数。本装置和方法实现通过单目相机采集被试在针刺操作平台上的施针过程，结合计算机视觉和数字图像处理，即软硬件相结合的方式，实现针刺手法的测量。采用非接触式测量方法的有益效果是，能够在不改变针刺运动特性的情况下完成准确测量。单目相机的有益效果是：传统三维测量通过双目或多目相机实现，本文中，因为成像设备和被摄对象的位置关系(相机3的镜头中心和带标识的针刺针8连线垂直于定标板5)确保不同成像系统为线性系统，因此，可以将双目相机或者多目相机的简化为单目相机测量，这样大大降低了系统成本，及后期计算机视觉算法的复杂度；

本文装置部分参数的选择，是经过多次实验得到的。本专利对带照明的顶板2照明条件及带标识的针灸针8有严格要求，是重要保护部分，其中，在本文所涉及的照明参数范围内(色温度范围4500～5500K，显色性>90Ra，照度>800Lux；)，对带标识的针灸针8上的蓝色圆盘801、红色标志线803成像，可以保证后续算法仅仅采用简单的颜色通道提取算法实现目标和背景的分离。这样的装置参数大大降低了算法的复杂度，提高了其准确定，是不可分割的整体。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。