阅读说明：本技术 一种人体三维热成像装置 (Human body three-dimensional thermal imaging device ) 是由 马林玲 于 2019-10-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种人体三维热成像装置,包括：底盘；立柱支架,所述立柱支架固定连接于所述底盘的一侧；环形支架,所述环形支架固定连接于所述立柱支架的一侧,所述环形支架位于所述底盘的正上方；双色探测器,所述双色探测器共设置六个；本发明利用了可见光图像具有高分辨率、特征明显的优势,获得高精度的人体三维模型；采用红外探测器获取人体的热量分布信息,并利用可见光图像与热成像图像一一对应的特点,获得更为精确的人体三维热成像模型,同时,由于本方案没有采用移动扫描的方案,所有图像可在同时进行采集,避免由于人体移动、热量变化造成的建模误差,甚至在人体具有微小移动的情况下仍然可以进行热成像建模。(The invention discloses a human body three-dimensional thermal imaging device, which comprises: a chassis; the upright post bracket is fixedly connected to one side of the chassis; the annular support is fixedly connected to one side of the upright post support and is positioned right above the chassis; six double-color detectors are arranged; the invention utilizes the advantages of high resolution and obvious characteristics of visible light images to obtain a high-precision human body three-dimensional model; the infrared detector is adopted to obtain the heat distribution information of the human body, the characteristics of one-to-one correspondence between the visible light images and the thermal imaging images are utilized to obtain a more accurate human body three-dimensional thermal imaging model, and meanwhile, because the scheme does not adopt a mobile scanning scheme, all the images can be collected at the same time, the modeling error caused by the movement of the human body and the change of heat is avoided, and even the thermal imaging modeling can still be carried out under the condition that the human body has small movement.)

一种人体三维热成像装置

技术领域

本发明属于热成像技术领域，具体涉及一种人体三维热成像装置。

背景技术

人体是一个天然红外辐射源，它不断地向周围空间发散红外辐射能。其红外辐射波波段在5微米-50微米之间，峰值在8微米-13微米附近。当人体患病时，人体的全身或局部的热平衡受到破坏，在临床上多表现为人体组织温度的升高或降低。因此测定人体体温的变化是临床医学诊断疾病的一项重要指标。

医学影像装置，例如X光机、计算机断层扫描(CT)、核磁共振(MIR)、正电子发射断层成像(PET)等装置已经被广泛用于对人体内病灶进行探查和分析。这些仪器属于主动发射装置，具有较强的电离辐射或者高强度磁场辐射，多次、高剂量的检查容易对人体产生损伤。红外热成像技术随着中/长波红外面阵探测技术的逐渐普及而发展出来的一种新型医学影像装置。它不主动发射高能射线或者高强度磁场，通过人体自然发出的热辐射进行探测，属于被动型成像装置，可以进行重复检测而不会对人体产生危害。

在医学应用上，对病灶的准确判断要求成像具有高分辨率的特点，同时成像范围要能够对全身进行覆盖。并且，由于热成像技术的特有特点，需要患者在成像时尽量保持静止，避免由于运动产生的热噪声影响成像质量。专利CN100502767C《医学热层析成像系统》公布了一种通过电机及齿轮传动装置移动人体进行扫描的热成像装置；专利CN103315716B《红外立体热成像扫描系统》公布了一种采用升降器上下移动并同时转动多个面阵红外热传感器的热成像装置；专利CN108523857A《一种测量人体体表辐射温度的扫描方法和装置》公布了一种通过移动一个面阵红外传感器对人体进行扫描的装置；专利US8811692B2《SYSTEMAND METHOD FOR USING THREE DIMIENSIONAL INFRARED IMAGING FOR LIBRARIESOF STANDARDZED MEDICAL IMAGERY》公布了一种同时采用热辐射传感器/3D图像传感器和其他图像传感器的人体扫描装置；专利US8923954B2《THREE-DIMIENSIONAL THERMALMAGING FOR THE DETECTION OF SKIN LESIONS AND OTHER NATURAL AND ABNORMALCONDITIONS》公布了一种采用人体周围部署多个固定式红外热辐射传感器进行成像的装置；专利CN2681680Y公布了一种移动型热断层扫描成像设备，采用可伸缩的多个箱体构成简易检查室，同时在箱体上安装导轨和导槽对扫描头进行移动扫描，同时箱体下部具有滚轮以方便移动。上述热成像装置结构较为复杂，具有多个移动扫描部件，并且不能形成人体的三维热成像数据，为此，提出一种人体三维热成像装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种人体三维热成像装置，以解决上述背景技术中提出的不需要移动即可热成像的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种人体三维热成像装置，包括：

底盘；

立柱支架，所述立柱支架固定连接于所述底盘的一侧；

环形支架，所述环形支架固定连接于所述立柱支架的一侧，所述环形支架位于所述底盘的正上方；

双色探测器，所述双色探测器共设置六个，六个所述双色探测器对称设置于所述环形支架的内侧壁；

所述双色探测器包括可见光探测器、红外探测器、可见光广角镜头和红外广角镜头。

优选的：所述环形支架的内侧壁安装有六个与所述双色探测器相适配的导轨，所述双色探测器位于所述导轨上。

优选的：所述底盘的上表面中心处固定连接有定位盘。

优选的：所述环形支架的下表面与所述底盘之间的垂直间距为2m，所述底盘的直径为3m，所述定位盘的直径为0.4m。

优选的：所述环形支架的内环直径为1.3m，最小外环直径为.m，所述双色探测器位于所处环形支架直径为1.5m处，所述双色探测器的下表面与所述底盘之间的垂直间距为2m。

优选的：相邻的两个所述双色探测器之间的夹角为50-80°。

优选的：所述可见光广角镜头安装于所述可见光探测器的探头处。

优选的：所述红外广角镜头安装于所述红外探测器的探头处。

优选的：所述可见光探测器的可见光广角镜头由石英、玻璃或聚合物组成；所述红外探测器的红外广角镜头的材料为氟化钙玻璃或锗玻璃中的任意一种。

优选的：所述环形支架的内侧壁安装有六个光学窗口。

本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种人体三维热成像装置，与现有技术相比，具有以下优点：

一、环形支架内部的相邻双色探测器两两之间形成双目三维热成像系统，对于一个双目三维热成像系统，一次拍摄可形成幅图像，包括两幅可见光图像及两幅热成像图像；由于本装置的镜头及面阵探测设计为广角成像方式，通过合理设计环形支架的高度、双色探测器所处圆环半径、双色探测器的倾斜角度及双色探测器相互夹角，可获得人体全身的图像；

二、通过提取两幅可见光图像中的特征点，进行特征匹配并进行人体模型的三维重建，可获得具有三维空间信息的人体图像，对于多组双目三维热成像系统，将获得的多个角度的三维人体可见光图像模型进行拼接，可获得全方位的人体可见光三维模型；由于热成像图像与可见光图像同时采集且采集方位非常近似，根据可见光图像的像素在人体三维模型上的分布，将热成像图像相对应一一分布于人体三维模型上，获得人体三维热成像模型；

三、本发明利用了可见光图像具有高分辨率、特征明显的优势，获得高精度的人体三维模型；采用红外探测器获取人体的热量分布信息，并利用可见光图像与热成像图像一一对应的特点，获得更为精确的人体三维热成像模型，同时，由于本方案没有采用移动扫描的方案，所有图像可在同时进行采集，避免由于人体移动、热量变化造成的建模误差，甚至在人体具有微小移动的情况下仍然可以进行热成像建模。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的环形支架结构示意图；

图3为本发明的双色探测器结构示意图；

图4为本发明的双色探测器仰视结构示意图；

图5为本发明的环形支架透视图；

图6为本发明双色探测器的生成图像。

图中：1、底盘；2、立柱支架；3、环形支架；4、双色探测器；41、可见光探测器；42、红外探测器；43、可见光广角镜头；44、红外广角镜头；5、定位盘；6、导轨；7、光学窗口。

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。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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。

本发明提供了如图1-4所示的一种人体三维热成像装置，包括：

底盘1；

立柱支架2，立柱支架2固定连接于底盘1的一侧；

环形支架3，环形支架3固定连接于立柱支架2的一侧，环形支架3位于底盘1的正上方；

双色探测器4，双色探测器4共设置六个，六个双色探测器4对称设置于环形支架3的内侧壁；

双色探测器4包括可见光探测器41、红外探测器42、可见光广角镜头43和红外广角镜头44。

本实施例中，具体的：环形支架3的内侧壁安装有六个与双色探测器4相适配的导轨6，双色探测器4位于导轨6上；双色探测器4安装于环形支架3内部的导轨6上，可沿导轨6移动，可以进行前后移动，对于身高较高的患者，可通过移动探测器位置，获得更大的视场面积。

本实施例中，具体的：底盘1的上表面中心处固定连接有定位盘5；通过设置定位盘5，可以为待成像人员提示成像地点，使待成像人员准确的确定其站立位置。

本实施例中，具体的：环形支架3的下表面与底盘1之间的垂直间距为2m，底盘1的直径为3m，定位盘5的直径为0.4m。

本实施例中，具体的：环形支架3的内环直径为1.3m，最小外环直径为2.2m，双色探测器4位于所处环形支架3直径为1.5m处，双色探测器4的下表面与底盘1之间的垂直间距为2m。

本实施例中，具体的：相邻的两个双色探测器4之间的夹角为50-80°；根据双目视觉成像原理，相邻的两个双色探测器4之间的夹角为50-80°之间时，图像重建效果较好。

本实施例中，具体的：可见光广角镜头43安装于可见光探测器41的探头处；可见光广角镜头43可以增大可见光探测器41的探测广角。

本实施例中，具体的：红外广角镜头44安装于红外探测器42的探头处；红外广角镜头44可以增大红外探测器42的探测广角。

本实施例中，具体的：可见光探测器41的可见光广角镜头43由石英、玻璃或聚合物组成；红外探测器42的红外广角镜头44的材料为氟化钙玻璃或锗玻璃中的任意一种。

本实施例中，具体的：环形支架3的内侧壁安装有六个光学窗口7，使可见光及红外光穿透。

本实施例中：可见光探测器41位于红外探测器42上方，也可相反排列。

本实施例中：环形支架3内部的相邻双色探测器4两两之间形成双目三维热成像系统，对于一个双目三维热成像系统，一次拍摄可形成四幅图像，包括两幅可见光图像及两幅热成像图像；由于本装置的镜头及面阵探测设计为广角成像方式，通过合理设计环形支架3的高度、双色探测器4所处圆环半径、双色探测器4的倾斜角度及双色探测器4相互夹角，可获得人体全身的图像，为解决由于探测器俯视及广角镜头造成的图像形变，可采用数字矫正算法对图像进行矫正，数字矫正算法为现有技术，在此不做赘述。

通过提取两幅可见光图像中的特征点，进行特征匹配并进行人体模型的三维重建，可获得具有三维空间信息的人体图像，对于多组双目三维热成像系统，将获得的多个角度的三维人体可见光图像模型进行拼接，可获得全方位的人体可见光三维模型；由于热成像图像与可见光图像同时采集且采集方位非常近似，根据可见光图像的像素在人体三维模型上的分布，将热成像图像相对应一一分布于人体三维模型上，获得人体三维热成像模型。

本实施例中：由于目前的红外面阵探测器的像素较低，并且人体热图像的特征远远少于可见光图像的特征，因此直接采用双目热成像图像进行人体建模的效果较差，本发明利用了可见光图像具有高分辨率、特征明显的优势，获得高精度的人体三维模型；采用红外探测器42获取人体的热量分布信息，并利用可见光图像与热成像图像一一对应的特点，获得更为精确的人体三维热成像模型，同时，由于本方案没有采用移动扫描的方案，所有图像可在同时进行采集，避免由于人体移动、热量变化造成的建模误差，甚至在人体具有微小移动的情况下仍然可以进行热成像建模。

本实施例中：本发明的双色探测器4由上下排列的可见光探测器41和红外探测器42组成。其中可见光探测器41采用较高分辨率的面阵CCD(例如2000万像素，分辨率8192x2457)，红外探测器42采用非制冷型的氧化钒或多晶硅探测器(例如80万像素，分辨率512x1536)。这里面阵探测器采用特制的矩形面阵，水平宽度较小，竖直宽度较大，本实施例例中为1:3关系，这样对于站立于圆心的人体成像为一1：3的矩形图像，避免横向像素过多造成浪费。

工作原理：成像时，待成像人员站立于定位盘5上，接着通过利用双色探测器4对人体进行成像，然后提取两幅可见光图像中的特征点，进行特征匹配并进行人体模型的三维重建，可获得具有三维空间信息的人体图像，对于多组双目三维热成像系统，将获得的多个角度的三维人体可见光图像模型进行拼接，可获得全方位的人体可见光三维模型；由于热成像图像与可见光图像同时采集且采集方位非常近似，根据可见光图像的像素在人体三维模型上的分布，将热成像图像相对应一一分布于人体三维模型上，获得人体三维热成像模型。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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，均应包含在本发明的保护范围之内。