肢体快速三维扫描系统关键技术研究

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外科康复治疗中的传统疗法依旧是石膏和小夹板等方式。近年来,随着科学技术的进步和医学水平的提高,医疗技术也在朝着个性化的方向发展。通过个性化的肢体外固定支具可以帮助患者解决现有固定方法中的一系列缺点,如笨重、不美观、透气性差和不易拆卸等。肢体个性化外固定支具与传统的固定方法在各个方面相比均具有明显的优势,同时又具有极佳的发展前景。本课题目的是设计一款肢体快速三维扫描系统,简化操作步骤,减少扫描时间,为了让肢体外固定支具个性化设计应用到临床,让医生、护士使用起来更加方便。首先对系统需求分析,提出了扫描方案,通过双目视觉测量获取肢体表面点云,为了提高点云的质量对摄像机镜头做标定以及畸变矫正,对得到的点云进行离群点去噪处理。研究了多摄像机点云拼接算法,通过实验来探索了系统的最佳拍摄距离以及最佳拍摄角度,和多摄像机拍摄系统标定方法,设计扫描装置结果图,提出一种基于肢体三维图形的点云法向量一致的算法。建立点云的法向,即由任一点的相邻点决定出该点的法向,并对一定范围内的全部点,规定其法向取向一致。为后续点云的泊松表面重建算法奠定了基础,可以通过生成三角网络拓扑结构从而得到STL文件实现3D打印。
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