一种不剃发植发机器人自动植发系统及自动植发方法

摘要

本发明公开了一种不剃发植发机器人自动植发系统及自动植发方法，属于人工智能技术领域，该自动植发方法通过合理的分配各移植胚在植发孔中的位置，从而有效提升完成发囊移植的植发区域的头发密度的分布均匀性，有利于提升植发效果，避免出现部分区域植发密度较大而部分区域植发密度较小导致植发效果不佳的问题；另外，该自动植发方法能够主动的根据移植胚的具体情况来对移植胚的设置位置进行分配与指引，因此在进行移植胚的制备时，可以根据梭形皮瓣中各毛囊的分布情况来进行分割，从而能够减轻移植胚制作的劳动强度，降低移植胚中毛囊被破坏风险，提升制作的移植胚的质量。

说明书

技术领域

本发明属于人工智能技术领域，具体的，涉及一种不剃发机器人自动植发系统及自动植发方法。

背景技术

病理性脱发是指患者的头部出现异常或者过度的毛发脱落，这会导致患者的头部出现一定大小区域的光头，从而影响美观，现有技术中，可以通过植发手术将患者身体的其他位置的毛囊转移至脱发区域，从而改善甚至解决患者的脱发问题。

现有技术中在通过FUT技术进行毛囊提取时，植发医生需要在分割时尽量使制备得到的移植胚(包含一个或者多个毛囊的移植体)中含有的毛囊数量分布均匀，从而保证植发后的效果，另外，在进行植发孔的制作时，植发孔的数量以及分布均需要依靠植发医生的个人经验进行，这也经常导致在进行植发手术时，制备的植发孔与移植胚的数量不对应，需要通过FUE技术进行补充或者出现移植胚过量的问题，为了解决上述问题，提供一种能够降低植发医生劳动强度，提升植发效果的自动植发系统与自动植发方法，本发明提供了以下技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不剃发植发机器人自动植发系统及自动植发方法，解决现有技术中植发医生劳动强度大，容易出现需要通过FUE技术进行毛囊补充或者出现移植胚过量的问题，影响手术效率与用户感受的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种不剃发植发机器人自动植发系统，包括：

三维建模单元，在根据用户需要获取植发区域的面积、形状建立植发区域的三维模型；

机械手单元，用于对激光指引单元的位置与角度进行调整；

图像采集单元，用于采集用户的头部图像，并将其传输至控制器；

植发针单元，用于将移植胚转移至植发孔内；

激光指引单元，用于发出激光束，激光束的端点应当足够明显且覆盖面积较小；

控制器，用于根据图像采集单元采集的图像信息确定用户待植发区域的植发密度，并根据植发区域的植发密度获取梭形皮瓣的面积，对梭形皮瓣进行处理获取移植胚，并根据移植胚中的毛囊数量与毛发数量对移植胚在用户待植发区域的分布进行安排，并通过控制激光指引单元的角度与位置来对各移植胚的安装位置进行指引。

本发明还公开有一种不剃发机器人自动植发方法，通过上述的一种不剃发植发机器人自动植发系统执行，该方法包括如下步骤：

S1、通过图像采集单元获取用户的头部图像，并通过三维建模单元建立用户的头部三维模型，其中用户的头部三维模型包括用户待植发区域的三维模型；

S2、通过图像采集单元对用户的供发区域进行扫描，分析获取用户供发区域的毛囊密度R1以及毛发密度M1；

根据用户的毛发密度分析获取用户待植发区域的植发密度Mz；

S3、根据用户待植发区域的植发密度Mz、用户待植发区域的面积a1以及用户的供发区域的毛发密度M1计算得到需要采集的梭形皮瓣的面积a2；

在供发区域取一条梭形皮瓣；将取下的皮瓣分成若干移植胚，每个移植胚含毛囊1根或者1根以上；

对移植胚内的毛囊数量以及每个毛囊内的毛发数量进行统计；

S4、将用户待植发区域划分为若干个植发子区域；

获取各植发子区域的面积；

根据移植胚的数量、用户待植发区域的面积以及各植发子区域的面积获取各植发子区域待移植的移植胚的数量；

通过打孔器在各植发子区域内进行植发孔的制作，各植发子区域内的植发孔的数量与其对应的待抑制的移植胚的数量对应；

按照移植顺序将各移植胚依次标记为g1、g2、…、gn，将各移植胚对应的毛发数量标记为d1、d2、…、dn；

其中n为移植胚的数量；

S5、对各植发子区域内的移植胚分布进行模拟；

将各移植胚与各植发孔进行随机匹配；

对于一个植发子区域，将其标记为测试区域，获取其匹配后的移植胚分布；

在测试区域中获取若干个对照区，所述对照区为圆形或矩形；

将各对照区内的毛发密度依次标记为h1、h2、…、hk；

根据公式

当F≤F1时，则认为对应测试区域为合理布局区域；

当F＞F1时，则认为对应测试区域为混乱布局区域；

其中F1为预设值；

对混乱布局区域内的移植胚进行调整，保证调整后的各测试区域对应的分散值F均满足F≤F1；

根据调整结果得到各植发子区域中各植发孔与各移植胚的对应关系；

S6、通过植发针单元依次将各移植胚植入用户的头部。

作为本发明的进一步方案，用户待植发区域的植发密度Mz的获取方法为：

通过图像采集单元对用户头部的基准区域进行扫描，分析获取用户的基准区域的毛发密度M2；

根据公式Mz=λ*M2计算得到用户待植发区域的植发密度Mz；

所述基准区域为用户头皮中靠近用户待植发区域的区域。

作为本发明的进一步方案，在进行所述植发孔的制作时，通过在待植发区域的三维模型上进行植发孔的分布模拟，在确定植发孔的分布后，通过激光指引单元发出激光束，通过激光束的端部对用户头皮的对应位置进行指示，然后植发针单元根据激光束的指示位置进行植发孔的制作。

作为本发明的进一步方案，步骤S5中对混乱布局区域内的移植胚进行调整的方法包括如下步骤；

对于混乱布局区域，按照|hj-hp|从大到小的顺序依次删除对应的hj值，直至对应计算的F≤F1成立；

对于删除的hj值，将hj-hp≥0对应的hj对应的对照区标记为高丰度区；将hj-hp＜0对应的hj对应的对照区标记为低丰度区；

将高丰度区的毛发数量大于等于预设值dy1的移植胚与低丰度区的毛发数量小于预设值dy2的移植胚进行位置交换；

其中dy1与dy2均为预设值。

作为本发明的进一步方案，步骤S6中通过植发针单元依次将各移植胚植入用户的头部的方法为：

获取移植胚gi对应毛发数量di，从而获取各植发子区域中能与移植胚gi对应，且未进行移植胚植入的植发孔，将这些植发孔标记为备选植发孔；其中1≤i≤n；

获取各备选植发孔的位置信息；

获取植发针单元上一次植发动作对应的植发孔的位置，将该位置标记为B；

获取备选植发孔中与B位置最接近的备选植发孔作为移植胚gi对应的植发孔；

激光指引单元发出激光束，激光束的端点指向对应的植发孔；

植发针单元将移植胚gi植入对应的植发孔。

本发明的有益效果：

1、本发明通过合理的分配各移植胚在植发孔中的位置，从而有效提升完成发囊移植的植发区域的头发密度的分布均匀性，有利于提升植发效果，避免出现部分区域植发密度较大而部分区域植发密度较小导致植发效果不佳的问题；

2、本发明能够主动的根据移植胚的具体情况来对移植胚的设置位置进行分配与指引，因此在进行移植胚的制备时，可以根据梭形皮瓣中各毛囊的分布情况来进行分割，而无需刻意的使制作的移植胚按照移植顺序呈现多毛囊多毛发与少毛囊少毛发呈现较为均匀的分散情况，从而能够减轻移植胚制作的劳动强度，降低移植胚中毛囊被破坏风险，提升制作的移植胚的质量；

3、本发明能够准确根据移植胚数量对植发孔的分布进行模拟，并通过模拟结果指引医生进行植发孔的制作，相较于凭借经验进行植发孔制作的方式，能够有效提升植发孔分布的均匀性与数量的对应准确性。

具体实施方式

下面将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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

一种不剃发植发机器人自动植发系统，包括：

三维建模单元，在根据用户需要获取植发区域的面积、形状建立植发区域的三维模型；

机械手单元，用于对激光指引单元的位置与角度进行调整；

图像采集单元，用于采集用户的头部图像，并将其传输至控制器；

植发针单元，用于将移植胚转移至植发孔内；

激光指引单元，用于发出激光束，激光束的端点应当足够明显且覆盖面积较小；

控制器，用于根据图像采集单元采集的图像信息确定用户待植发区域的植发密度，并根据植发区域的植发密度获取梭形皮瓣的面积，对梭形皮瓣进行处理获取移植胚，并根据移植胚中的毛囊数量与毛发数量对移植胚在用户待植发区域的分布进行安排，并通过控制激光指引单元的角度与位置来对各移植胚的安装位置进行指引；

根据上述的一种不剃发植发机器人自动植发系统进行的自动植发方法，包括如下步骤：

S1、通过图像采集单元获取用户的头部图像，并通过三维建模单元建立用户的头部三维模型，其中用户的头部三维模型应当包括用户待植发区域的三维模型；

S2、通过图像采集单元对用户的供发区域进行扫描，分析获取用户供发区域的毛囊密度R1以及毛发密度M1；

所述毛囊密度是指在单位面积头皮上的毛囊的数量；

所述毛发密度是指在单位面积头皮上的毛发的数量；

根据用户的毛发密度分析获取用户待植发区域的植发密度Mz

在本发明的一个实施例中，用户待植发区域的植发密度Mz的获取方法为：

通过图像采集单元对用户头部的基准区域进行扫描，分析获取用户的基准区域的毛发密度M2；

根据公式Mz=λ*M2计算得到用户待植发区域的植发密度Mz；

所述基准区域为用户头皮中靠近用户待植发区域的区域。

S3、根据用户待植发区域的植发密度Mz、用户待植发区域的面积a1以及用户的供发区域的毛发密度M1计算得到需要采集的梭形皮瓣的面积a2；

具体的，a2=(m2*a1)/m1；

在供发区域取一条面积为a2梭形皮瓣，然后将皮下减压缝合，外层连续缝合；

将取下的皮瓣在不破坏毛囊的情况下分成若干移植胚，每个移植胚含毛囊1根或者1根以上；

对移植胚内的毛囊数量以及每个毛囊内的毛发数量进行统计；

本发明通过引入三维建模的方法，能够快速方便的获取用户的待植发区域的三维图像，有利于用户与植发医生直观的获取植发效果，另外，利用三维图像能够对植发的规划工作进行精准的指引，有利于辅助医生进行规划工作；

S4、将用户待植发区域划分为若干个植发子区域；

获取各植发子区域的面积；

根据移植胚的数量、用户待植发区域的面积以及各植发子区域的面积获取各植发子区域待移植的移植胚的数量；

通过打孔器在各植发子区域内进行植发孔的制作，各植发子区域内的植发孔的数量与其对应的待抑制的移植胚的数量对应；

对用户的头部进行固定后，通过图像采集模块获取各植发子区域中植发孔的位置信息；

按照移植顺序将各移植胚依次标记为g1、g2、…、gn，将各移植胚对应的毛发数量标记为d1、d2、…、dn；

其中n为移植胚的数量；

需要注意的是，在对用户待植发区域进行划分时，应当尽可能规整，即相邻的两个植发子区域之间的边界线尽量为直线；

在本发明的一个实施例中，在进行植发孔的制作时，可以通过在待植发区域的三维模型上进行植发孔的分布模拟，在确定植发孔的分布后，通过激光指引单元发出激光束，通过激光束的端部对用户头皮的对应位置进行指示，然后植发针单元根据激光束的指示位置进行植发孔的制作；

这样能够有效提升预设数量的植发孔的均匀分布，避免出现多打孔或者少打孔等降低综合效率且不利于植发效果的操作问题。

S5、对各植发子区域内的移植胚分布进行模拟；

将各移植胚与各植发孔进行随机匹配；

对于一个植发子区域，将其标记为测试区域，获取其匹配后的移植胚分布；

在测试区域中获取若干个对照区，所述对照区为圆形或矩形；

将各对照区内的毛发密度依次标记为h1、h2、…、hk；

根据公式

当F≤F1时，则认为对应测试区域为合理布局区域；

当F＞F1时，则认为对应测试区域为混乱布局区域；

其中F1为预设值；

对混乱布局区域内的移植胚进行调整，保证调整后的各测试区域对应的分散值F均满足F≤F1；

根据调整结果得到各植发子区域中各植发孔与各移植胚的对应关系；

在本发明的一个实施例中，对混乱布局区域内的移植胚进行调整的方法包括如下步骤；

对于混乱布局区域，按照|hj-hp|从大到小的顺序依次删除对应的hj值，直至对应计算的F≤F1成立；

对于删除的hj值，将hj-hp≥0对应的hj对应的对照区标记为高丰度区；将hj-hp＜0对应的hj对应的对照区标记为低丰度区；

在进行调整时，将高丰度区的毛发数量大于等于预设值dy1的移植胚与低丰度区的毛发数量小于预设值dy2的移植胚进行位置交换；

其中dy1与dy2均为预设值；

S6、通过植发针单元依次将各移植胚植入用户的头部；

具体的：

获取移植胚gi对应毛发数量di，从而获取各植发子区域中能与移植胚gi对应，且未进行移植胚植入的植发孔，将这些植发孔标记为备选植发孔；

其中1≤i≤n；

获取各备选植发孔的位置信息；

获取植发针单元上一次植发动作对应的植发孔的位置，将该位置标记为B；

获取备选植发孔中与B位置最接近的备选植发孔作为移植胚gi对应的植发孔；

激光指引单元发出激光束，激光束的端点指向对应的植发孔；

植发针单元将移植胚gi植入对应的植发孔内。

本发明通过合理的分配各移植胚在植发孔中的位置，从而有效提升完成发囊移植的植发区域的头发密度的分布均匀性，有利于提升植发效果，避免出现部分区域植发密度较大而部分区域植发密度较小导致植发效果不佳的问题；

另外，由于能够主动的根据移植胚的具体情况来对移植胚的设置位置进行分配与指引，因此在进行移植胚的制备时，可以根据梭形皮瓣中各毛囊的分布情况来进行分割，而无需刻意的使制作的移植胚按照移植顺序呈现多毛囊多毛发与少毛囊少毛发呈现较为均匀的分散情况，从而能够减轻移植胚制作的劳动强度，降低移植胚中毛囊被破坏风险，提升制作的移植胚的质量。

在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。