CN109938738B - 一种前臂长度测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种前臂长度测量系统及方法，该系统包括：底座、支架、设置在底座上的压力感知装置、设置在支架上的成像装置、分别与成像设备和压力感知装置连接的计算装置、校正标尺和腕部底座；其中，被测者的肘关节与压力感知装置接触，且被测者的腕部放置在腕部底座上，校正标尺与被测者腕部成预设对应关系，使得成像装置能够拍摄获得被测者腕横纹和校正标尺的拍摄图像；成像装置将拍摄图像发送至计算装置；压力感知装置将测量获得的肘关节的位置点发送至计算装置；计算装置接收成像装置发送的拍摄图像和压力感知装置发送的肘关节的位置点，计算获得前臂长度。该系统实现了对前臂长度的测量的便捷性、成本低和体积小的目的。

Description

一种前臂长度测量系统及方法

技术领域

本发明涉及测量技术领域，特别是涉及一种前臂长度测量系统及方法。

背景技术

前臂长度是人体测量的重要参数之一，其标准测量方法为自桡骨点至桡骨茎突点的直线距离，通常是通过专业人员用圆杆直角规测量，虽然该方法测量直观，但是测量受人员的主观因素影响较大，且测量繁琐需要专业设备和专业人员参与完成。

随着技术的发展，出现了不需要人工参与的非接触式人体测量技术，该技术是以现代光学为基础，融合光电子学、计算机图像学、信息处理、计算机视觉等科学技术为一体，通过完成对被测者周身扫描，然后将被测者的图像信息作为参考信息，在该参考信息中提取或估算到相关需要测量的信息，例如前臂长度信息，但是由于这些设备存在算法复杂、价格昂贵及体积大等缺点，在实际应用中存在应用缺陷，使得其应用在前臂测量场景中较为困难且实用性较差。

发明内容

针对于上述问题，本发明提供一种前臂长度测量系统及方法，实现了对前臂长度的测量的便捷性、成本低和体积小的目的。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种前臂长度测量系统，该系统包括：

底座、支架、设置在所述底座上的压力感知装置、设置在所述支架上的成像装置、分别与所述成像设备和所述压力感知装置连接的计算装置、校正标尺和腕部底座；

其中，被测者的肘关节与所述压力感知装置接触，且所述被测者的腕部放置在所述腕部底座上，所述校正标尺与所述被测者腕部成预设对应关系，使得所述成像装置能够拍摄获得所述被测者腕横纹和所述校正标尺的拍摄图像；所述成像装置将所述拍摄图像发送至所述计算装置；

所述压力感知装置将测量获得的肘关节的位置点发送至所述计算装置；

所述计算装置接收所述成像装置发送的拍摄图像和所述压力感知装置发送的肘关节的位置点，计算获得前臂长度。

可选地，所述腕部底座包括高度调节装置，其中，通过所述高度调节装置使得所述被测者的手臂与测量平面之间的角度大于15度。

可选地，所述系统还包括：

固定装置，其中，所述成像装置通过所述固定装置调整在所述支架上的固定位置。

可选地，所述系统还包括：

参考位置点部件，所述参考位置点部件位于所述成像装置的拍摄范围内，且与所述被测者的腕部存在预设位置关系，使得所述参考位置点部件能够为腕横纹的参考点。

可选地，所述系统还包括：

设置在所述支架上的照明装置，所述照明装置为所述成像装置补充拍摄光线。

可选地，所述计算装置包括：

图像分析单元、数据计算装置和存储单元。

可选地，所述压力感知装置包括阵列式压力感知装置或者连续型压力感知装置。

一种前臂长度测量方法，该方法应用于上述所述的前臂长度测量系统，所述方法包括：

采集被测者肘关节压力位置，并通过所述肘关节压力位置确定所述被测者肘关节的位置信息；

采集被测者腕横纹和校正标尺的拍摄图像，并通过所述拍摄图像分析获得所述腕横纹与预设参考点的距离；

基于所述腕横纹与预设参考点的距离，计算获得腕横纹的位置信息；

基于所述被测者肘关节的位置信息和所述腕横纹的位置信息，计算获得所述被测者的前臂长度。

可选地，所述采集被测者腕横纹和校正标尺的拍摄图像，并通过所述拍摄图像分析获得所述腕横纹与预设参考点的距离，包括：

采集被测者腕横纹和校正标尺的拍摄图像；

对所述拍摄图像进行坐标定位，获得坐标图像；其中，将沿被测者手臂方向作为Y轴，将垂直于手臂方向作为X轴；

基于所述坐标图像获取预设位置的第一腕横纹各点的坐标，并将所述第一腕横纹各点的坐标进行拟合，获得拟合直线；

获取所述拟合直线横穿手腕的线段，并将所述线段的中点确定为标记点；

计算获得所述标记点与预设参考点的距离。

可选地，所述基于所述腕横纹与预设参考点的距离，计算获得腕横纹的位置信息，包括：

计算所述校正标尺的单位长度在所述拍摄图像上的第一距离；

根据所述第一距离和所述腕横纹与预设参考点的距离之间的比例关系，计算获得腕横纹的位置信息。

相较于现有技术，本发明提供了一种前臂长度测量系统及方法，该系统包括底座、支架、设置在所述底座上的压力感知装置、设置在所述支架上的成像装置、分别与所述成像设备和所述压力感知装置连接的计算装置、校正标尺和腕部底座；基于压力感知装置获得肘关节的位置点，并且基于成像装置获得被测者腕横纹和校正标尺的拍摄图像，然后对图像进行识别并计算获得前臂长度。由于该系统结构简单无需专业人员进行测量，且使用方便成本较低满足了前臂测量的需求。

附图说明

为了更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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种前臂长度测量系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种腕横纹图像处理示意图；

图3为本发明实施例提供的一种前臂长度测量方法的流程示意图。

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。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。

在本发明实施例中提供了一种前臂长度测量系统，参见图1，该系统包括：

底座1、支架2、设置在底座1上的压力感知装置3、设置在支架2上的成像装置4、分别与成像设备4和压力感知装置3连接的计算装置5、校正标尺6和腕部底座7；

其中，被测者的肘关节与压力感知装置3接触，且被测者的腕部放置在腕部底座7上，校正标尺6与被测者腕部成预设对应关系，使得成像装置4能够拍摄获得被测者腕横纹和校正标尺的拍摄图像；成像装置4将拍摄图像发送至计算装置5；

压力感知装置3将测量获得的肘关节的位置点发送至计算装置5；

计算装置5接收成像装置4发送的拍摄图像和压力感知装置3发送的肘关节的位置点，计算获得前臂长度。

其中，校正标识用于计算拍摄的图像中腕横纹的参考尺寸，需要成像装置能够把校正标尺、腕横纹、参考位置点拍摄到一个图片中，被测者的手腕和其他系统结构不能够遮挡校正标尺，以免影响对其拍照。

在测量前臂长度时最关键的是需要获取被测者的肘关节位置和腕横纹位置，然后通过这些位置信息来计算前臂长度。肘关节的位置点是通过压力感知装置进行测量的。具体的，由于手臂结构和被测者衣物的影响，在测量过程中手臂平放时，尺骨骨干部位会首先接触测量平面，因此，需要让手臂与测量平面成一定角度，这样尺骨骨干部位抬起，保证了肘部尺骨鹰嘴部位与压力测量平面良好接触。为了能够实现手臂与测量平面的角度，在该测量系统中利用腕部底座7来实现，即将腕部底座7放置在被测者手腕下方，由于腕部底座7包括高度调节装置，可以通过所述高度调节装置调整腕部底座的高度，从而使得所述被测者的手臂与测量平面之间的角度满足预设需求，为了能够使得被测者腕部横纹充分被成像装置拍摄，该角度一般选取为大于15度的角度。

然后通过压力感知装置3测量获取被测者肘部压力信息，可以利用压力感知装置3对肘部压力信息进行分析，主要包括去除衣物等信息的干扰，提取压力最大点的位置作为肘部位置的标记点即肘关节的位置点，当压力感知装置不具备分析功能时，压力感知装置可以将肘部压力信息发送至计算装置，通过计算装置对肘部压力信息进行分析来获得肘关节的位置点，当压力感知装置将肘部压力信息或者肘关节的位置点的相关信息发送至计算装置时，就需要压力感知装置具有与计算装置进行通讯的通讯接口，可以为无线连接方式也可以为有线连接方式。

通过成像装置4和计算装置5测量并计算获得腕横纹位置，由于人体一般会有2-3条腕横纹，而且形态不一，因此，在获得腕横纹准确的位置信息时，需要先对成像装置4测量获得的拍摄图像进行处理，其中，该拍摄图像中包括了被测者腕部图像和校正标尺6的图像，且还需要设置预设参考点，该预设参考点可以通过参考位置点部件体现，所述参考位置点部件位于所述成像装置的拍摄范围内，且与所述被测者的腕部存在预设位置关系，使得所述参考位置点部件能够为腕横纹的参考点。该参考点也可以是图像一个已知位置的点，例如图像中心点。

参见图2，为实施例提供的一种腕横纹图像处理示意图，首先对图片进行坐标定位，沿手臂方向作为Y轴，垂直于手臂方向作为X轴。然后，对坐标定位后的图像进行处理，获取靠近手腕防线的第一条腕横纹的图像信息，通过第一条腕横纹各个点的坐标，拟合一条与手臂方向(Y轴)垂直的直线K，把该直线K作为第一条腕横纹的标记线，同时，通过图像处理获取直线K横穿手腕的线段，将该线段的中点作为腕部的标记点，即腕横纹的位置点或者位置信息。在图2中，标号10为第一条腕横纹，20为直线K，30为腕部标记点。

具体的，计算单元通过提取腕横纹图像中的形态特征，对图像进行预处理，包括去除图像噪声和图像格式转换，通过阈值分割，边缘提取和形态学等图像处理算法，结合CaffeNet模型、TensorFlow模型等大数据深度学习工具，实现腕横纹识别、特征点识别、校正标尺识别。然后，获得腕横纹位置点、参考位置点和校正标尺的尺度信息等各项参数。通过腕横纹位置的计算方法、特征点计算校正标尺的。然后，获得腕横纹位置点、参考位置点和校正标尺的尺度信息等各项参数。通过腕横纹位置的计算、特征点计算校正标尺的单位长度在图像上的距离或者像素数、以及腕横纹到参考位置点在图像上的距离或者像素数；根据两者的比例关系，获得横纹的具体位置。最后通过腕横纹的位置信息，获取腕部的准确位置，用于计算前臂长度。

因此该计算装置包括：图像分析单元、数据计算装置和存储单元，具体的，图像分析单元用于对图像进行识别和分析，数据计算装置用于对数据进行计算，如前臂长度的计算，存储单元用于对腕横纹图像进行保存，或者对相关数据进行存储。

在本申请的另一实施例中，所述系统还包括：

固定装置，其中，所述成像装置通过所述固定装置调整在所述支架上的固定位置。即通过该固定装置可以将成像装置调整到合适的拍摄位置。

在本申请的另一实施例中该系统还包括：

设置在所述支架上的照明装置，所述照明装置为所述成像装置补充拍摄光线。

该照明装置可以为无影灯或白炽灯或低压汞灯或LED灯，所述照明装置发出的照明光纤为复色光或单色光。

压力感知装置放置于被测者肘关节下方，用于检测肘关节压力，计算肘关节位置点，所述压力感知装置包括阵列式压力感知装置或者连续型压力感知装置。即该压力感知装置可以是压力传感器阵列，或者其他可获得位置信息的压力感知装置以及相关的信号调理、采集与分析模块。

需要说明的是，腕部底座用于将腕部垫起，是手臂与测量桌面成一定角度，保证尺骨鹰嘴与测量平面的良好接触，并使得腕横纹充分暴露。

本发明提供了一种前臂测量系统，该系统包括底座、支架、设置在所述底座上的压力感知装置、设置在所述支架上的成像装置、分别与所述成像设备和所述压力感知装置连接的计算装置、校正标尺和腕部底座；基于压力感知装置获得肘关节的位置点，并且基于成像装置获得被测者腕横纹和校正标尺的拍摄图像，然后对图像进行识别并计算获得前臂长度。由于该系统结构简单无需专业人员进行测量，且使用方便成本较低满足了前臂测量的需求。

在本申请的另一实施例中还提供了一种前臂长度测量方法，该方法应用于上述任意一项所述的前臂长度测量系统，参见图3，所述方法包括：

S101、采集被测者肘关节压力位置，并通过所述肘关节压力位置确定所述被测者肘关节的位置信息；

S102、采集被测者腕横纹和校正标尺的拍摄图像，并通过所述拍摄图像分析获得所述腕横纹与预设参考点的距离；

S103、基于所述腕横纹与预设参考点的距离，计算获得腕横纹的位置信息；

S104、基于所述被测者肘关节的位置信息和所述腕横纹的位置信息，计算获得所述被测者的前臂长度。

在上述实施例的基础上，所述采集被测者腕横纹和校正标尺的拍摄图像，并通过所述拍摄图像分析获得所述腕横纹与预设参考点的距离，包括：

采集被测者腕横纹和校正标尺的拍摄图像；

对所述拍摄图像进行坐标定位，获得坐标图像；其中，将沿被测者手臂方向作为Y轴，将垂直于手臂方向作为X轴；

基于所述坐标图像获取预设位置的第一腕横纹各点的坐标，并将所述第一腕横纹各点的坐标进行拟合，获得拟合直线；

获取所述拟合直线横穿手腕的线段，并将所述线段的中点确定为标记点；

计算获得所述标记点与预设参考点的距离。

在上述实施例的基础上，所述基于所述腕横纹与预设参考点的距离，计算获得腕横纹的位置信息，包括：

计算所述校正标尺的单位长度在所述拍摄图像上的第一距离；

根据所述第一距离和所述腕横纹与预设参考点的距离之间的比例关系，计算获得腕横纹的位置信息。

举例说明，由于系统存在腕部底座可以使手臂与测量平台成一定角度，使肘关节尺骨鹰嘴与桌面良好接触。使用压力感知装置检测人体肘关节的压力，然后通过肘关节压力位置来确定肘关节的位置，这是由于受力点不同，呈现的压力大小是不同的，可以通过分析压力大小来确定肘关节的具体位置。同时通过成像设备对腕横纹、参考位置标记、校正标尺等拍照成像，对图像信息进行分析，获得横纹、参考位置点和校正标尺等参数，其中，校正标识用于计算拍摄的图像中腕横纹的参考尺寸，需要成像装置能够把校正标尺、腕横纹、参考位置点拍摄到一个图片中，被测者的手腕和其他系统结构不能够遮挡校正标尺，以免影响对其拍照。通过计算校正标尺的单位长度在图像上的距离或者像素数，腕横纹到参考位置点在图像上的距离或者像素数，根据两者的比例关系，获得腕横纹到该已知参考点的距离，从而计算获取腕横纹的准确位置；通过腕横纹的位置信息，获取腕部的准确位置。最后，通过肘关节和腕部位置，以及手臂与测试平台的角度等信息，计算确定前臂长度。

又例如，将腕横纹对准一个已知的固定位置，从而获取腕部的准确位置，然后通过肘关节和腕部的位置，以及手臂与测试平台的角度等信息，计算确定前臂长。

又例如，使用压力感知装置检测人体肘关节的压力，通过压力感知装置感知的肘关节压力位置来确定肘关节的位置。同时使用成像装置对腕横纹、参考位置标记、校正标尺等拍照成像，操作者通过获得图像人工确定腕横纹的位置。然后对人工确定的位置信息进行处理计算，获得腕横纹到已知参考点的距离，从而计算获取腕横纹的准确位置。通过腕横纹的位置信息，获取腕部的准确位置，最后通过肘关节和腕部的位置，以及手臂与测试平台的角度等信息，计算确定前臂长。

本发明实施例提供了一种前臂长度测量方法，应用于前臂测量系统，使手臂与测量平台成一定角度，使肘关节尺骨鹰嘴与桌面良好接触。然后，使用压力感知装置检测人体肘关节的压力，通过压力感知装置的压力感知位置来确定肘关节的位置点。同时，使用成像设备对腕横纹、参考位置标记、校正标尺等拍照成像，通过计算单元对图像信息进行分析，获得腕横纹、参考位置点和校正标尺等参数，从而计算获取腕部的准确位置点。最后，通过肘关节和腕部的位置点，以及手臂与测试平台的角度，计算确定前臂长。该系统能够智能识别、自动计算，准确率高。可用于人体前臂长度测量、中医同身寸定位等领域。且测量方法简单易于应用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种前臂长度测量系统，其特征在于，该系统包括：

底座、支架、设置在所述底座上的压力感知装置、设置在所述支架上的成像装置、分别与所述成像装置和所述压力感知装置连接的计算装置、校正标尺和腕部底座；

其中，被测者的肘关节与所述压力感知装置接触，且所述被测者的腕部放置在所述腕部底座上，所述校正标尺与所述被测者腕部成预设对应关系，使得所述成像装置能够拍摄获得所述被测者腕横纹和所述校正标尺的拍摄图像；所述成像装置将所述拍摄图像发送至所述计算装置；

所述压力感知装置将测量获得的肘关节的位置点发送至所述计算装置；

所述计算装置接收所述成像装置发送的拍摄图像和所述压力感知装置发送的肘关节的位置点，计算获得前臂长度；

其中，所述腕部底座包括高度调节装置，其中，通过所述高度调节装置使得所述被测者的手臂与测量平面之间的角度大于15度。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

固定装置，其中，所述成像装置通过所述固定装置调整在所述支架上的固定位置。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

参考位置点部件，所述参考位置点部件位于所述成像装置的拍摄范围内，且与所述被测者的腕部存在预设位置关系，使得所述参考位置点部件能够为腕横纹的参考点。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

设置在所述支架上的照明装置，所述照明装置为所述成像装置补充拍摄光线。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述计算装置包括：

图像分析单元、数据计算装置和存储单元。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述压力感知装置包括阵列式压力感知装置或者连续型压力感知装置。

7.一种前臂长度测量方法，其特征在于，该方法应用于如权利要求1-6中任意一项所述的前臂长度测量系统，所述方法包括：

采集被测者肘关节压力位置，并通过所述肘关节压力位置确定所述被测者肘关节的位置信息；

采集被测者腕横纹和校正标尺的拍摄图像，并通过所述拍摄图像分析获得所述腕横纹与预设参考点的距离；

基于所述腕横纹与预设参考点的距离，计算获得腕横纹的位置信息；

基于所述被测者肘关节的位置信息和所述腕横纹的位置信息，计算获得所述被测者的前臂长度。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述采集被测者腕横纹和校正标尺的拍摄图像，并通过所述拍摄图像分析获得所述腕横纹与预设参考点的距离，包括：

采集被测者腕横纹和校正标尺的拍摄图像；

对所述拍摄图像进行坐标定位，获得坐标图像；其中，将沿被测者手臂方向作为Y轴，将垂直于手臂方向作为X轴；

基于所述坐标图像获取预设位置的第一腕横纹各点的坐标，并将所述第一腕横纹各点的坐标进行拟合，获得拟合直线；

获取所述拟合直线横穿手腕的线段，并将所述线段的中点确定为标记点；

计算获得所述标记点与预设参考点的距离。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述基于所述腕横纹与预设参考点的距离，计算获得腕横纹的位置信息，包括：

计算所述校正标尺的单位长度在所述拍摄图像上的第一距离；

根据所述第一距离和所述腕横纹与预设参考点的距离之间的比例关系，计算获得腕横纹的位置信息。