一种头颅快速成像仪的制作方法

1.本实用新型涉及人体数据采集装置技术领域，尤其涉及一种头颅快速成像仪。


背景技术：

2.现代的3d人体数据采集，是利用光学测量技术、计算机技术、图像处理技术、数字信号处理技术等进行三维人体表面轮廓的非接触自动测量。人体扫描系统充分利用光学三维扫描的快速以及对人体无损无创的优点，对人体目标部位进行多角度多方位的数据采集。扫描系统通过计算机对单台扫描仪
‑
多方位的扫描数据、或多台扫描仪进行联动控制快速扫描，再通过计算机软件实现自动拼接，获得准确完整的人体点云数据。
3.临床医学上需要对头颅的三维数据进行采集和分析，一方面是满足颅面外科手术的需要，手术前后获得病人头颅的3d数据，以辅助手术和定制术后辅具。另一方面，在宝宝的生长发育的过程中，头围是一个非常关键的因素，同时除了头围之外，宝宝的头型也是一个影响孩子生长发育非常重要的指标，如若没有及时注意宝宝头型变化，可能最终导致孩子头型的畸形，进而影响孩子的生长发育；使用3d数据采集和分析技术，可以检侧头颅畸形，获得头颅模型后，分析和发现问题，在临床上定制矫形头盔是有效的治疗方法。
4.目前获取宝宝头型的数据方案大都是采用3d扫描仪、手机成像，以环拍照的方式获得数据，这种方式有一个核心的弊端就是数据采集时间长，期间无法让孩子保持住一个姿势进行成像，导致数据采集困难，然后需要对多层数据进行处理，导致精度问题。


技术实现要素：

5.为了解决上述存在的问题，本实用新型提出一种头颅快速成像仪，该头颅快速成像仪通过深度相机对宝宝头颅进行3d数据采集，一次性成像采集数据，快速获得头颅3d数据模型，可以满足临床快速检测的要求。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用以下方案，
7.一种头颅快速成像仪，所述头颅快速成像仪包括：
8.设备机架和固定在设备机架上的设备壳体；固定在设备机架上的座椅，用以承载待测者；固定在设备机架上的拍照系统，所述拍照系统包括多个深度相机，所述深度相机设置在围绕待测者头颅位置四周和上方，用以采集待测者头颅多方位数据；固定在设备机架上的终端系统，所述终端系统电连接所述拍照系统中的深度相机，用以对采集的头颅数据进行处理成像。
9.进一步地，所述设备机架包括型材组、终端系统底板和座椅底板；所述型材组包括两个第一立柱、两个第二立柱、第一水平框架、第二水平框架以及t形杆；所述第一立柱的长度大于第二立柱；所述第一立柱下端和第二立柱的下端，均与第一水平框架固定；所述第二水平框架固定在第一立柱和第二立柱上，且第二水平框架位于第一水平框架上方；所述终端系统底板和座椅底板均固定在第一水平框架上；所述座椅固定在座椅底板上，且所述座椅位于第一立柱和第二立柱之间，且所述座椅位于第二水平框架上方；所述t形杆包括第一
杆和第二杆，且所述第一杆的两端分别于两个第一立柱的上端固定，所述第二杆位于座椅上方，所述第二杆垂直固定在第一杆上。
10.进一步地，所述终端系统包括工控机、继电器和稳压电源，所述工控机、继电器和稳压电源均螺纹连接固定在终端系统底板上；所述工控机分别与继电器和稳压电源电连接，所述继电器和稳压电源电连接。
11.进一步地，所述拍照系统还包括多个深度相机、多个侧部相机转接件和顶部相机转接件，所述两个第一立柱和两个第二立柱上均通过螺纹连接固定有侧部相机转接件，所述第二杆上通过螺纹连接固定有顶部相机转接件，所述侧部相机转接件和顶部相机转接件均固定有深度相机，并且所述深度相机的镜头正对所述座椅上待测者头颅位置；所述深度相机均与工控机电连接。
12.进一步地，所述座椅下方还设有的升降机构，用以调整座椅高度；所述升降机构包括直线推杆、两个轨道固定件、两个轨道、两个轨道稳固件、四个滑块、两个滑块连接件、直线推杆固定件、中间连接件和转盘；所述直线推杆通过螺纹连接固定在座椅底板上；所述两个轨道固定件下端通过螺纹连接固定在座椅底板上，且所述两个轨道固定件上端通过螺纹连接分别固定有轨道稳固件，且所述轨道稳固件通过螺纹连接固定在第二水平框架底部；所述两个轨道分别通过螺纹连接固定在两个轨道固定件上；所述每个轨道上安装两个滑块，所述每个轨道上安装的两个滑块通过螺纹连接固定有一个滑块连接件；所述直线推杆的推杆自由端部通过螺纹连接固定在直线推杆固定件上；所述直线推杆固定件和滑块连接件均通过螺纹连接固定在中间连接件上；所述中间连接件上通过螺纹连接固定有转盘，所述座椅通过螺纹连接固定在转盘上。
13.进一步地，所述设备壳体包括顶壳、顶盖、后中部壳、相机端盖、底壳、后背盖、座椅装饰壳和前中部壳；所述顶壳通过螺纹连接固定在t形杆上；所述顶盖设置在t形杆下方，且通过螺纹连接与顶壳固定；所述两个第一立柱套有后中部壳，且后中部壳通过螺纹连接与两个第一立柱固定；所述两个第二立柱套有前中部壳，且前中部壳通过螺纹连接与两个第二立柱固定；所述后中部壳和前中部壳上均开有缺口，且所述缺口位于深度相机处，所述缺口处还设有相机端盖，所述相机端盖分别通过螺纹连接固定在所述后中部壳和前中部壳上；所述顶壳通过螺纹连接与后中部壳固定；所述底壳设置于第一水平框架和第二水平框架外围，且通过螺纹连接固定在型材组上；所述底壳上设有扣手位和开口，且所述底壳上的开口位置通过螺纹连接固定有后背盖；所述转盘安装在座椅装饰壳上，且座椅装饰壳设置于第二立柱和直线推杆之间；所述后中部壳和前中部壳过螺纹连接与底壳固定。
14.进一步地，所述相机端盖靠近深度相机的一侧设有卡槽，所述相机端盖的卡槽内设有补光灯带，且所述补光灯带通过胶固定。
15.进一步地，所述后中部壳上还设有补光灯开关和升降开关，所述底壳上还设有终端系统开关；所述终端系统开关串联在工控机与稳压电源之间的供电电路中；所述继电器分别电连接直线推杆、补光灯带、补光灯开关和升降开关。
16.进一步地，所述第一水平框架的底部安装有多个福马轮。
17.进一步地，所述深度相机具有获得其视场内被测物空间深度信息的成像模块，所述深度相机为主动式深度相机或被动式深度相机；所述座椅为具有安全带的宝宝座椅。
18.本实用新型所述头颅快速成像仪使用时，打开终端系统开关，工控机工作，待测者
坐在座椅上，操作人员可以通过操控工控机控制直线推杆伸缩，调整座椅高度，从而调整待测者的头颅位于合适的成像区域；操作人员可以通过操控工控机控制深度相机进行快速的数据采集，并且工控机对采集的数据进行处理。
19.本实用新型所述接线盒的优点在于：
20.1)采用多个深度相机同步采集，一次性获得被测目标的3d数据和实时图像，用户不需要长时间保持一个姿势，1s左右即可完成数据采集，尤其适合宝宝的头颅数据采集；
21.2)采用深度相机，其采集的3d数据可与实时图像分析并行处理，提高数据的准确性和可靠性；
22.3)座椅下方设有升降机构，可调整座椅高度，以便使待测者的头处于合适的成像区域；
23.4)可以通过升降开关和计算机控制升降机构的直线推杆伸缩，从而控制座椅升降，方便操作人员的使用，同时也能完成更大年龄跨度的待测者的头颅数据扫描，增加设备实用性；可以通过补光灯开关和计算机控制补光灯的发光，从而提高室内亮度；
24.5)所述座椅为具有安全带的宝宝椅以及防碰撞的设备壳体，当待测者为宝宝时，可有效保证宝宝在扫描过程中的安全；
25.6)深度相机布置的方位刚好可以实现头颅的数据采集，并且在扫描过程中与宝宝保持一定的安全距离，避免磕碰；
26.7)设备壳体采用多模块化设计，便于设备的拆装与维修；
27.8)合理的按键安排，升降开关、灯开关放在设备侧边方便控制，终端系统开关放置后端，防止误触关机。
附图说明
28.图1为本实用新型所述头颅快速成像仪的示意图。
29.图2为本实用新型所述头颅快速成像仪的前侧示意图。
30.图3为本实用新型所述头颅快速成像仪的后侧示意图。
31.图4为本实用新型所述头颅快速成像仪的内部结构示意图。
32.图5为本实用新型所述头颅快速成像仪的内部结构主视示意图。
33.图6为本实用新型所述头颅快速成像仪的升降机构的示意图。
34.图中：1、设备壳体，1
‑
1、顶壳，1
‑
2、顶盖，1
‑
3、后中部壳，1
‑
4、相机端盖，1
‑
5、底壳，1
‑
6、后背盖，1
‑
7、座椅装饰壳，1
‑
8、前中部壳；2、设备机架，2
‑
1、型材组，2
‑
11、第一立柱，2
‑
12、第二立柱，2
‑
13、第一水平框架，2
‑
14、第二水平框架，2
‑
15、t形杆，2
‑
151、第一杆，2
‑
152、第二杆，2
‑
2、终端系统底板，2
‑
3、座椅底板；3、终端系统，3
‑
1、工控机，3
‑
2、继电器，3
‑
3、稳压电源；4、拍照系统，4
‑
1、深度相机，4
‑
2、补光灯带，4
‑
3、侧部相机转接件，4
‑
4、顶部相机转接件；5、升降机构，5
‑
1、直线推杆，5
‑
2、轨道固定件，5
‑
3、轨道，5
‑
4、轨道稳固件，5
‑
5、滑块，5
‑
6、滑块连接件，5
‑
7、直线推杆固定件，5
‑
8、中间连接件，5
‑
9、转盘；6、座椅；7
‑
1、补光灯开关，7
‑
2、升降开关，7
‑
3、终端系统开关；8、福马轮。
具体实施方式
35.下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅
用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
36.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。
37.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
38.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
39.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
40.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
41.如图1
‑
6所示，一种头颅快速成像仪，包括：设备机架2和固定在设备机架2上的设备壳体1；固定在设备机架2上的座椅6，用以承载待测者；固定在设备机架2上的拍照系统4，所述拍照系统4包括多个深度相机4
‑
1，所述深度相机4
‑
1设置在围绕待测者头颅位置四周和上方，用以采集待测者头颅多方位数据；固定在设备机架2上的终端系统3，所述终端系统3电连接所述拍照系统4中的深度相机4
‑
1，用以对采集的头颅数据进行处理成像。
42.如图4
‑
5所示，所述设备机架2包括型材组2
‑
1、终端系统底板2
‑
2和座椅底板2
‑
3；所述型材组2
‑
1包括两个第一立柱2
‑
11、两个第二立柱2
‑
12、第一水平框架2
‑
13、第二水平框架2
‑
14以及t形杆2
‑
15；所述第一立柱2
‑
11的长度大于第二立柱2
‑
12；所述第一立柱2
‑
11下端和第二立柱2
‑
12的下端，均与第一水平框架2
‑
13固定；所述第二水平框架2
‑
14固定在第一立柱2
‑
11和第二立柱2
‑
12上，且第二水平框架2
‑
14位于第一水平框架2
‑
13上方；所述终端系统底板2
‑
2和座椅底板2
‑
3均固定在第一水平框架2
‑
13上；所述座椅6固定在座椅底板2
‑
3上，且所述座椅6位于第一立柱2
‑
11和第二立柱2
‑
12之间，且所述座椅6位于第二水平框架2
‑
14上方；所述t形杆2
‑
15包括第一杆2
‑
151和第二杆2
‑
152，且所述第一杆2
‑
151的两端分别于两个第一立柱2
‑
11的上端固定，所述第二杆2
‑
152位于座椅6上方，所述第二杆2
‑
152垂直固定在第一杆2
‑
151上。所述设备机架2主要用以安装拍照系统4、终端系统3以及座椅6。
43.如图5所示，所述终端系统3包括工控机3
‑
1、继电器3
‑
2和稳压电源3
‑
3，所述工控
机3
‑
1、继电器3
‑
2和稳压电源3
‑
3均螺纹连接固定在终端系统底板2
‑
2上；所述工控机3
‑
1分别与继电器3
‑
2和稳压电源3
‑
3电连接，所述继电器3
‑
2和稳压电源3
‑
3电连接。所述稳压电源3
‑
3为工控机3
‑
1供电。
44.如图4
‑
5所示，所述拍照系统4还包括多个深度相机4
‑
1、多个侧部相机转接件4
‑
3和顶部相机转接件4
‑
4，所述两个第一立柱2
‑
11和两个第二立柱2
‑
12上均通过螺纹连接固定有侧部相机转接件4
‑
3，所述第二杆2
‑
152上通过螺纹连接固定有顶部相机转接件4
‑
4，所述侧部相机转接件4
‑
3和顶部相机转接件4
‑
4均固定有深度相机4
‑
1，并且所述深度相机4
‑
1的镜头正对所述座椅6上待测者头颅位置；所述深度相机4
‑
1均与工控机3
‑
1电连接。所述深度相机4
‑
1共有五个，分布于座椅6上待测者头颅位置的周围，可有效的对待测者头颅进行数据采集。
45.如图6所示，所述座椅6下方还设有的升降机构5，用以调整座椅6高度；所述升降机构5包括直线推杆5
‑
1、两个轨道固定件5
‑
2、两个轨道5
‑
3、两个轨道稳固件5
‑
4、四个滑块5
‑
5、两个滑块连接件5
‑
6、直线推杆固定件5
‑
7、中间连接件5
‑
8和转盘5
‑
9；所述直线推杆5
‑
1通过螺纹连接固定在座椅底板2
‑
3上；所述两个轨道固定件5
‑
2下端通过螺纹连接固定在座椅底板2
‑
3上，且所述两个轨道固定件5
‑
2上端通过螺纹连接分别固定有轨道稳固件5
‑
4，且所述轨道稳固件5
‑
4通过螺纹连接固定在第二水平框架2
‑
14底部；所述两个轨道5
‑
3分别通过螺纹连接固定在两个轨道固定件5
‑
2上；所述每个轨道5
‑
3上安装两个滑块5
‑
5，所述每个轨道5
‑
3上安装的两个滑块5
‑
5通过螺纹连接固定有一个滑块连接件5
‑
6；所述直线推杆5
‑
1的推杆自由端部通过螺纹连接固定在直线推杆固定件5
‑
7上；所述直线推杆固定件5
‑
7和滑块连接件5
‑
6均通过螺纹连接固定在中间连接件5
‑
8上；所述中间连接件5
‑
8上通过螺纹连接固定有转盘5
‑
9，所述座椅6通过螺纹连接固定在转盘5
‑
9上。所述直线推杆5
‑
1可以是电动推杆。工作时，所述直线推杆5
‑
1伸缩时，所述直线推杆固定件5
‑
2则会随之升降，并且所述中间连接件5
‑
8带动转盘5
‑
9随之升降，座椅6随之升降，从而实现座椅6的高度调整。另外，由于滑块连接件5
‑
6连接中间连接件5
‑
8和滑块5
‑
5，所述滑块5
‑
5也会在轨道5
‑
3内上下滑动，滑块5
‑
5和轨道5
‑
3相配合，保证座椅6升降的稳定性。并且轨道固定件5
‑
2可为轨道5
‑
3提供固定位置，轨道固定件5
‑
2和轨道稳固件5
‑
4可加强整个升降机构5的稳定性能。
46.为了保护拍照系统4和终端系统3，也为了保护待测者，避免待测者磕碰受伤，在所述设备壳体1包括顶壳1
‑
1、顶盖1
‑
2、后中部壳1
‑
3、相机端盖1
‑
4、底壳1
‑
5、后背盖1
‑
6、座椅装饰壳1
‑
7和前中部壳1
‑
8；所述顶壳1
‑
1通过螺纹连接固定在t形杆2
‑
15上；所述顶盖1
‑
2设置在t形杆2
‑
15下方，且通过螺纹连接与顶壳1
‑
1固定；所述两个第一立柱2
‑
11套有后中部壳1
‑
3，且后中部壳1
‑
3通过螺纹连接与两个第一立柱2
‑
11固定；所述两个第二立柱2
‑
12套有前中部壳1
‑
8，且前中部壳1
‑
8通过螺纹连接与两个第二立柱2
‑
12固定；所述后中部壳1
‑
3和前中部壳1
‑
8上均开有缺口，且所述缺口位于深度相机4
‑
1处，所述缺口处还设有相机端盖1
‑
4，所述相机端盖1
‑
4分别通过螺纹连接固定在所述后中部壳1
‑
3和前中部壳1
‑
8上；所述顶壳1
‑
1通过螺纹连接与后中部壳1
‑
3固定；所述底壳1
‑
5设置于第一水平框架2
‑
13和第二水平框架2
‑
14外围，且通过螺纹连接固定在型材组2
‑
1上；所述底壳1
‑
5上设有扣手位和开口，且所述底壳1
‑
5上的开口位置通过螺纹连接固定有后背盖1
‑
6；所述转盘5
‑
9安装在座椅装饰壳1
‑
7上，且座椅装饰壳1
‑
7设置于第二立柱2
‑
12和直线推杆5
‑
1之间；所述后中部壳1
‑
3和前中部壳1
‑
8过螺纹连接与底壳1
‑
5固定。
47.在室内光线较暗的状态下，为了保证设备能够准确的对头颅进行过拍照采像，所述相机端盖1
‑
4靠近深度相机4
‑
1的一侧设有卡槽，所述相机端盖1
‑
4的卡槽内设有补光灯带4
‑
2，且所述补光灯带4
‑
2通过胶固定。
48.为了方便操作人员使用，所述后中部壳1
‑
3上还设有补光灯开关7
‑
1和升降开关7
‑
2，所述底壳1
‑
5上还设有终端系统开关7
‑
3；所述终端系统开关7
‑
3串联在工控机3
‑
1与稳压电源3
‑
3之间的供电电路中；所述继电器3
‑
2分别电连接直线推杆5
‑
1、补光灯带4
‑
2、补光灯开关7
‑
1和升降开关7
‑
2。这里补光灯开关7
‑
1串联在继电器3
‑
2的一个线圈的回路中，在继电器3
‑
2中，该线圈对应的常开触点即串联在补光灯带4
‑
2的工作回路中，则操作人员控制补光灯开关7
‑
1的开与关，即可实现补光灯带4
‑
2是否点亮；同样的，所述升降开关7
‑
2也通过继电器3
‑
2控制直线推杆5
‑
1的伸缩；所述终端系统开关7
‑
3则可控制工控机3
‑
1的开与关。
49.为了方便该设备的移动，所述第一水平框架2
‑
13的底部安装有多个福马轮8。
50.为了控制宝宝在进行头颅数据采集时不乱动，所述座椅6为具有安全带的宝宝座椅。这样也可以避免宝宝乱动受伤。
51.所述深度相机4
‑
1具有获得其视场内被测物空间深度信息的成像模块，所述深度相机4
‑
1为主动式深度相机或被动式深度相机；另外，市面上具有获得其视场内被测物空间深度信息的成像模块的相机均用于替换所述深度相机4
‑
1，比如双目相机等。
52.所述设备壳体1为塑料或钣金制作，安装在设备机架2外部，结构圆润，起到保护机器内部组件，便于使用者操作，并且美观。
53.另一方面，市面的扫描仪软件都是属于通用模式，只能是将扫描仪扫出的点云生成3d的stl模型，针对头颅的3d数据缺乏专业的分析，不能就头形进行定量的分析，计算特性参数，如分层宽长比、头围、斜径值等相关判定头颅畸形的数据，未能直接输出报告。该头颅快速成像仪可配套的3d软件，除了实现模型的模型高精度还原，还能输出宝宝对应的宽长比、头围、斜径值等相关判定宝宝头型的数据，对宝宝头型做出完整的诊断报告，从而帮助临床人员进行判断。
54.本实用新型所述头颅快速成像仪对宝宝使用时，操作人员先将带有标记点的头套戴在宝宝头上，然后家长把宝宝放入到座椅6上，操作人员需要把座椅6的安全带帮宝宝绑好，接下来操作人员通过升降开关7
‑
2或操作工控机3
‑
1控制直线推杆5
‑
1的伸缩高度，在直线推杆5
‑
1作用下座椅6会沿着轨道5
‑
3的方向移动，椅子高度调整直至调整到宝宝头顶距离顶盖180mm～360mm范围内。然后操作人员在转盘5
‑
9帮助下可以旋转座椅6，让宝宝正向面对任一前中部壳1
‑
8内的深度相机4
‑
1，等待扫描；
55.扫描前，还可以根据室内光线情况采取打开或者关闭补光灯开关7
‑
1，从而控制补光灯带4
‑
2的亮或灭，也可以通过工控机3
‑
1上控制补光灯带4
‑
2的亮或灭；
56.开始扫描时，需要在宝宝面前吸引注意力往前看，然后操作人员趁机控制工控机3
‑
1完成3d数据的抓取，通过本发明配套的专用分析软件系统将获取的数据转化为3d头型数据，并产生输出宝宝对应的宽长比、头围、斜径值等相关判定宝宝头型的数据，对宝宝头型做出完整的诊断报告；
57.扫描结束后，座椅6转回初始位置，解开安全带，将宝宝抱出，操作人员通过升降开关7
‑
2将座椅6降回最低位置，等待新的用户扫描。
58.另外，设备安装或维修时，设备壳体1均是采用螺纹连接，可拆卸，方便深度相机4
‑
1、工控机3
‑
1、继电器3
‑
2、稳压电源3
‑
3出现故障时，方便维修人员打开维修或更换。