CN208573724U - 人体头部三维定位及头皮状态建模的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了人体头部三维定位及头皮状态建模的装置，属于头部状态检测领域，通过在人体头部的正中矢状面外缘上设置磁场源和磁检测器，将人体头部置于磁场中，并可设置定位探头和检测探头来分别确定头皮部位的位置信息和状态信息，实现人体头部的三维定位建模和头皮状态的三维建模。本实用新型的人体头部三维定位及头皮状态建模的装置，设置简单，操作简便，可大大提升了头皮部位的定位精确性和头皮状态的观察准确性，避免头发对检测定位结果的影响，准确性和全面性高，并可在人体头部进行多次可重复定位，提升了头皮及毛发数据采集的全面性、精细性和可重复性，具有极大的推广及应用价值。

Description

人体头部三维定位及头皮状态建模的装置

技术领域

本实用新型属于头部状态检测领域，具体涉及人体头部三维定位及头皮状态建模的装置。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们对于头发健康及美观有了更高的要求，针对人体头皮及毛发状态的检测与评价的需求也越来越大，在医学、科研及生活中，各种针对人体头部信息的检测或人体头部的治疗往往需要对人体头部进行精准定位，如在收集神经学等信息或数据时，需要将脑电图、功能性近红外传感器等放置在人体头部表面上，这些传感器的放置需要在头部精确定位并关于某些标准坐标系统是可重复的，这就需要对人体头皮部位进行精确定位。

在进行人体头皮和毛发状态的检测及评价时，往往需要定期在同一区域，甚至同一毛囊或同一毛发上进行观察测量，而由于人体头皮覆着毛发且数量庞大，分布密集、特征不明显，难以进行精准定位，且在毛发检测技术领域，如利用头皮毛发图像分析装置、毛发扫描镜和毛囊镜时，往往要求剃去一定面积的毛发并在几天之后进行观察，对于未剃毛的区域难以定位，也无法更长期地跟踪同一区域头皮或毛囊或毛发状态，具有较大的局限性，也无法充分满足待检测者的使用舒适性。

此外，随着人们经济水平的不断提升以及设备造价成本的不断降低，人们根据自身情况进行差异化定制头箍、固定帽或假发套等需求也越来越多，而这些人体头部监测、治疗设备或头部可穿戴设备往往需要能够在头部固定牢靠的头箍、头部固定帽或定位架，这些装置或设备的应用都需要对人体头部特别是有头发附着的头皮部位的三维形态进行准确掌握，而不同人体头部在大小、形状及形态上具有很大的差异，且现有技术中确定上述信息的技术与方法也不成熟，无法充分实现人体头部信息的准确收集及精确定位；如现有技术中常用的光学无接触测量方法，其在测量头部时无法有效避免头发的影响，因而在进行人体头部三维扫描成像时，往往要求待检测者将头发绑起来或者带泳帽测试，但往往还是会使得测量的结果出现较多的误差，影响测试结果的准确性和全面性，且上述检测方法无法有效避免测量过程中因头部晃动所造成的成像质量变差的问题，具有较大的使用局限性。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了人体头部三维定位及头皮状态建模的装置，其中通过在人体头部的正中矢状面外缘上设置磁场源和磁检测器，将人体头部置于磁场中，并设置定位探头和检测探头来分别实现人体头部的三维定位建模和头皮状态的三维建模，大大提升头皮部位的定位精确性和头皮状态的观察准确性，避免头发对检测定位结果的影响，并可在人体头部进行多次可重复定位，实现头皮状态信息及毛发信息的长期跟踪检测，重复性好，精确性高。

为实现上述目的，本实用新型的一个方面，提供一种用于实现人体头部三维定位的装置，用于人体头部全头皮区域的多次可重复三维定位，其特征在于，该装置包括：

可确定分设于所述人体头部正中矢状面两侧的两轴心点的至少一个磁场源和多个磁检测器，所述磁场源和所述磁检测器可将所述人体头部置于磁场中；

至少一个两端分别活动设置在所述轴心点上并可绕该轴心点连线旋转的纬度导轨；

与所述纬度导轨正交设置并可引导所述纬度导轨绕所述轴心点连线旋转的经度导轨；以及

设置在所述纬度导轨上并具有磁场源或磁检测器的定位探头，所述定位探头可在所述纬度导轨上的两端部之间往复移动，继而可通过所述定位探头的往复移动和所述纬度导轨绕所述轴心点连线的旋转采集任意头皮部位在所述磁场中的位置，实现所述人体头部全头皮部位的定位，从而可建立所述人体头部的三维定位模型。

作为本实用新型的进一步改进，所述磁场源设置在所述人体头部正中矢状面外缘上位于下颌下缘最低处的下颌下点上，且在所述人体头部正中矢状面外缘上位于鼻骨最凹处的鼻梁点和距离所述下颌下点最远的后头顶点，以及两所述轴心点上分别设置有磁检测器。

作为本实用新型的进一步改进，对应所述经度导轨的两端分别设置有可佩戴于人体面部并固定的面部支架和设置于人体后颈部的后颈部支架，所述经度导轨的一端可对应固定在所述面部支架上，其另一端可对应固定在所述后颈部支架上，使得所述经度导轨各段与对应头皮部位的距离固定并相等。

作为本实用新型的进一步改进，所述经度导轨的两端部之间开设有经度引导槽，且在所述纬度导轨的顶部设置有纬度导轨导引桩，该纬度导轨导引桩可对应匹配连接在所述经度引导槽中并可在该槽中往复移动，从而实现所述纬度导轨绕轴心点连线的旋转。

作为本实用新型的进一步改进，在所述纬度导轨的端部与所述面部支架之间设置有轴心点定位臂，所述轴心点定位臂的一端设置有轴心点支架，其另一端固定在所述面部支架上，相应地，所述纬度导轨的端部沿其轴向开设有轴心点支架槽，所述轴心点支架可对应匹配插入所述轴心点支架槽中，实现所述纬度导轨端部的固定。

作为本实用新型的进一步改进，所述轴心点支架置于所述轴心点支架槽中后可在该槽中沿所述纬度导轨的轴线往复移动一定距离，已适应所述人体头部形状的不规则。

作为本实用新型的进一步改进，对应所述面部支架设置有形态易固定的呈圆弧状的U型加压支撑臂，其两端可分别固定在所述面部支架的两侧以将所述面部支架紧压固定在人体面部。

作为本实用新型的进一步改进，所述面部支架的两侧端部设置有面部支架耳钩，其可对应挂载在人体的耳廓上。

作为本实用新型的进一步改进，对应所述经度导轨设置有若干长度可调的经度导轨安装辅助工具，其可对应插入所述经度引导槽中并调节其长度后固定，使得各段所述经度导轨内侧与所述人体头部的头皮距离一致。

作为本实用新型的进一步改进，还包括可套设于人体肩部的肩部支架，所述后颈部支架可对应设置在该肩部支架上以完成位置的固定。

作为本实用新型的进一步改进，所述纬度导轨的两端部之间开设有纬度引导槽，所述定位探头的一端活动连接在所述纬度引导槽中，并可在该槽中往复移动，其另一端可抵接所述人体头部的头皮。

作为本实用新型的进一步改进，对应所述经度导轨设置有电源组件，其包括伺服电机、电机主动轮、经度引导被动轮、纬度引导被动轮、位移支架，和设置在所述经度导轨一侧并沿其轴向的经度引导绳，以及设置在所述经度导轨另一侧并可伸入所述纬度导轨的纬度引导绳；

所述经度引导绳匹配缠绕在所述经度引导被动轮和所述纬度导轨导引桩上，其可由所述经度引导被动轮带动后拉动所述纬度导轨导引桩移动，继而带动所述纬度导轨绕所述轴心点连线转动；

所述纬度引导绳匹配缠绕在所述纬度引导被动轮和所述定位探头上，其可由所述纬度引导被动轮带动后拉动所述定位探头在所述纬度引导槽中移动；

所述位移支架设置在所述经度导轨的端部，其可在所述经度导轨上位移一定距离；

所述伺服电机设置在所述位移支架上，其电机主动轮可随所述位移支架的位移实现与所述纬度引导被动轮的单独啮合或与所述经度引导被动轮和所述纬度引导被动轮的同时啮合，使得可单独拉动所述纬度引导绳或同时拉动所述纬度引导绳和所述经度引导绳，从而实现所述定位探头在所述纬度导轨上的移动或者所述纬度导轨在所述定位探头相对静止时绕所述轴心点连线的转动。

本实用新型的另一个方面，提供一种用于实现人体头部头皮状态建模的装置，用于人体头部全头皮区域头皮状态的三维建模，其特征在于，

该装置由将所述用于实现人体头部三维定位的装置中的定位探头替换为检测探头得到，所述检测探头可在全头皮部位进行头皮状态信息检测和定位的检测探头，通过该检测探头对全头皮部位任意位置的头皮状态信息及位置信息进行同时检测，并利用所述头皮状态信息与其位置关系的对应，即可建立所述人体头部的头皮状态三维模型。

作为本实用新型的进一步改进，所述头皮状态信息包括所述检测探头所处头皮区域的毛囊的位置、数量、密度和健康状态，以及对应毛囊中头发的分布情况、生长方向、数量、密度、直径、色泽和健康状态。

作为本实用新型的进一步改进，所述头皮状态三维模型可与现有通行的标准坐标系统进行换算以实现不同个体之间的对比。

作为本实用新型的进一步改进，所述头皮状态三维模型可与其它光学无接触扫描系统所生成的三维模型进行无缝对接，以建立完整而准确的人体头部三维模型。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本实用新型的人体头部三维定位及头皮状态建模的装置，其中通过在人体头部选取相对固定的下颌下点、鼻梁点和后头顶点，确定人体头部的虚拟圆心点和轴心点，在相应固定点上设置磁场源和磁检测器，实现在人体头部产生磁场来进行定位，并通过设置检测探头在人体头皮部位的扫描来确定头皮部位的状态信息和位置信息，从而将全头皮部位上的位置信息和状态信息相结合，得到人体头部的三维定位模型和头皮状态模型；

(2)本实用新型的人体头部三维定位及头皮状态建模的装置，其通过设置经度导轨和纬度导轨来引导检测探头的走行，保证检测探头扫描的全面性和精确性，确保三维定位模型和头皮状态模型的准确性和重复使用时磁场定位的精准性；

(3)本实用新型的人体头部三维定位及头皮状态建模的装置，其通过设置检测探头伸入头发进行逐块扫描检测，可以获得人体头部全头皮的状态信息，无需对检测区域剃毛，也有效避免了检测过程中头发对检测结果的影响，提升了头皮状态及毛发信息检测的舒适性和全面性；

(4)本实用新型的人体头部三维定位及头皮状态建模的装置，其可通过建立磁场定位的方式，能实现对同一被测人员的头皮同一部位的反复定位，实现头皮状态信息及毛发信息的长期跟踪检测，重复性和准确性高；

(5)本实用新型的人体头部三维定位及头皮状态建模的装置，其结构简单，操作简便，可重复性强，能实现人体头部全头皮部位的精准定位和准确扫描，提升了头皮状态检测的效率、全面性、舒适性和可重复性，具有极大的推广及应用价值。

附图说明

图1是本实用新型实施例中人体头皮部位三维定位装置的整体结构侧视图；

图2是本实用新型实施例的人体头皮部位三维定位方法中虚拟圆心点确定示意图；

图3是本实用新型实施例的人体头皮部位三维定位装置中经度导轨辅助安装示意图；

图4是本实用新型实施例中人体头皮部位三维定位装置的整体结构正视图；

图5是本实用新型实施例中人体头皮部位三维定位装置的整体结构后视图；

图6是本实用新型实施例中人体头皮部位三维定位装置的整体结构俯视图；

图7(a)是本实用新型实施例的人体头皮部位三维定位装置的轴心点侧视图；

图7(b)是本实用新型实施例的人体头皮部位三维定位装置的整体结构侧视图；

图8是本实用新型实施例中人体头皮部位三维定位装置的整体结构侧视图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1.下颌下点，2.后头顶点，3.鼻梁点，4.虚拟圆心点，5.轴心点，6.脑后颈点，7.磁组件，701.下颌下点电磁场源，702.颏下固定装置，703.后头顶点支架，704.后头顶点磁检测器，705.鼻梁点磁检测器，706.轴心点支架，707.轴心点支架槽，708.轴心点磁检测器，709.脑后颈点支架，7010.脑后颈点磁检测器；8.经度导轨，801.经度引导槽，802.经度引导绳，803.经度引导被动轮，804.引导绳导管；9.纬度导轨，901.纬度引导槽，902.纬度引导绳，903.纬度引导被动轮，904.纬度导轨导引桩，905.后颈部支架；10.肩部支架，11.面部支架，12.后颈部支架，13.U型加压支撑臂，14.面部支架耳钩，15.检测探头，16.检测探头导引柱，17.经度导轨安装辅助工具，18.轴心点定位柱，19.轴心点定位臂，20.电源组件，2001.装置总电源，2002.伺服电机，2003.电机主动轮，2004.位移支架，2005.定滑轮；21.人体头部。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实用新型优选实施例中的人体头皮部位三维定位方法基于人体头部的基本造型特征，由于人体的头部肌肉比较浅薄，头部的基本造型特征一般由头骨的形状决定，成年人颅骨不随年龄和体重的变化而发生突变，受环境因素影响较小，人为改变的难度大，颅骨特征与现有的指纹识别、面部识别技术等所采用的外部特征相比，具有更强的内部稳定性和不易破坏性。

人体头颅可分为脑颅和面颅，脑颅侧面一般呈不规则圆形，顶面呈卵圆形，面颅则略呈锥形。本实用新型优选实施例中的人体头皮部位三维定位方法针对脑颅一侧不规则的圆形，可确定一个定位操作简便、通用、重复性好的相对处于中心位置的唯一轴心点；继而设置数据采集装置以脑颅两侧的轴心点连线为旋转轴，设置导轨绕该轴旋转，以该导轨内设置的可移动的定位探头或检测探头来进行全头皮部位的定位或扫描检测，采集各种头部信息及数据，并通过设置电磁场源与磁检测器等装置，可采集各测点的位置信息，实现人体全头皮部位的三维定位，优选实施例中的全头皮部位指人体头部所有被头发所附着的部位及前额区等头皮部位，最后将采集的位置信息和头部信息上传到计算机系统并生成相应的三维图形，以用于后期头部参数的随时调用。

优选实施例中人体头皮部位三维定位方法的步骤如下：

首先，确定脑颅两侧轴心点5及脑颅内虚拟圆心点4；如图2中所示，先确定人体头部21的正中矢状面，即过人体头部虚拟圆心点4并使得头体两部两侧大致对称的竖向平面，选取下颌下点1、后头顶点2、鼻梁点3和脑后颈点6，具体地，优选实施例中的下颌下点1指下颌下缘最低点，即下颌下缘与头部相交的点、后头顶点2优选指人体头部正中矢状面上，距离下颌下点1最远的点，而鼻梁点3为人体鼻骨在头部正中矢状面的最凹点；继而将下颌下点1与后头顶点2连成一直线，该直线过虚拟圆心点4，从鼻梁点3引出一射线与该直线相交，当鼻梁点3距交点的距离与后头顶点2距交点的距离相等时，该交点便为人体头部21脑颅内的虚拟圆心点4，而轴心点5为该虚拟圆心点4与头部正中矢状面垂直至脑颅两侧的点，从而可以确定轴心点5和虚拟圆心点4。

其次，人体头部21头皮部位的三维定位；确定虚拟圆心点4和轴心点以后，以其为基础，建立相应的位置坐标来实现头皮部位的三维定位；

优选实施例中采用磁场来进行头皮部位的三维定位，利用磁场对非磁屏蔽物体(如人体)的穿透性，实现人体相应部位的三维定位，与X射线透视定位方法、超声波定位，放射性元素标记定位相比，具有精度高、无创伤，无损害、避免电离辐射，操作简便等特点。在人体头部21几个固定测点上，布置一个或若干个磁场源在人体头部形成磁场，优选实施例中的磁场源为电磁场源，也可以为永磁体等其他可产生磁场的装置，再设置含有磁检测器或磁场源的检测探头15，由检测探头15在人体头部21的全头皮部位进行扫描检测和定位，通过检测探头15的磁检测器反馈的数据信息，计算出检测探头15的精确位置，从而实现人体头部相应头皮部位的三维定位。

进一步地，通过检测探头15来采集头皮部位相应位置处的头皮状态信息，优选实施例中检测探头检测的头皮状态信息包括其所处头皮区域毛囊的位置、数量、密度、健康状态和生长角度，以及对应毛囊中头发的分布情况、生长方向、数量、密度、直径、色泽、健康状态和皮下毛细血管扩张等等信息及数据；由于人体头部21的头皮部位附着头发，要避开头发的影响，检测探头15须插入头发内并直达头皮部位，才能采集到头皮部位的图像、数据以及三维形态，故而设置可插入头发内并可直达头皮部位在全附着头发的头皮部位运行的检测探头15，以其在全头皮部位进行扫描，从而完成人体全头皮部位各位置点的状态检测，采集各头皮部位的毛发信息及毛囊信息。

进一步地，将检测探头采集的各位置信息和该位置的头皮状态信息一一对应，并将各位置点依次连接，便可实现人体头皮部位相应位置的状态信息与位置信息的对应，继而将上述对应的信息进行处理并建模，便可实现人体头部21各头皮部位状态信息的三维建模，实现任意头皮部位状态信息的实时监测。

进一步地，优选实施例中在全头皮部位的三维定位和建模采用三维定位装置来实现。

具体地，优选实施例中的三维定位装置如图1和图3～8中所示，其中对应轴心点5设置有可用于检测探头15搭载和走行的纬度导轨9，并对应纬度导轨9设置有经度导轨8，经度导轨8和纬度导轨9分别呈半圆形，由经度导轨8引导纬度导轨9的运动，完成纬度导轨9上的检测探头15的扫描，引导探头的扫描检测，而检测探头15工作时须紧贴头皮部位，故导轨的安置须适应各种不同人群的头部大小及形状，经度导轨8和纬度导轨9不需设置成正圆形，弧度也不一定是规则的，只要其形状是一个连续平滑的曲线，就不会影响到三维定位装置的正常运行。

如图1中所示，优选实施例中三维定位装置的经度导轨8和纬度导轨9的设置位置参照轴心点5的位置，而优选实施例中的轴心点5分别对应设置在人体头部的两耳处，两轴心点5的连线过虚拟圆心点4并垂直人体头部21的正中矢状面；进一步地，将纬度导轨9的两端分别设置在两处轴心点5上，且纬度导轨9可绕两轴心点5的连线转动；进一步地，经度导轨8优选沿人体头部21的正中矢状面边缘设置，虚拟圆心点4此时可近似作为经度导轨8的与圆心点；进一步地，优选实施例中的纬度导轨9和经度导轨8分别优选为一条，且优选设置在经度导轨8的下方，当然，纬度导轨9和/或经度导轨8的数量也不局限为一条，其可根据实际需要分别优选为2条、3条、4条，或者更多条，这对于本领域技术人员而言显而易见，且纬度导轨9和经度导轨8的位置关系也不局限于经度导轨8在上纬度导轨9在下，也可设置纬度导轨9在经度导轨8之上。

进一步地，优选实施例中的经度导轨8的位置优选固定，沿经度导轨8的中线设置有经度引导槽801，相应地，在纬度导轨9的顶部设置有纬度导轨导引桩904，如图1中所示，该导引桩904突出于纬度导轨9的上表面并可对应插入经度引导槽801中，纬度导轨导引桩904的长度不做具体限定，只需保证纬度导轨9旋转时不从经度导轨8中脱落即可。

进一步地，优选实施例中的经度导轨8可由既有一定强度又带有形状记忆性的材料制成，可随意地弯曲并保持其形状，为实现其两端的有效固定，优选对应其一端设置有面部支架11，并对应另一端设置有后颈部支架12；其中，面部支架11的形状与人体的面部轮廓相对应，可对应佩戴在面部上并固定，而后颈部支架12固定设置在人体头部的后颈部，从而实现经度导轨8两端的定位；进一步优选地地，为了适应人体头部21的不规则性，经度导轨8的一端可在面部支架11上升降后固定。

进一步地，由于人体头部21往往覆盖有头发，为满足纬度导轨9的运行，纬度导轨9往往距头皮部位有一定距离，即经度导轨8距人体头皮有一定距离；因此，在优选实施例中，经度导轨8的安装由对应设置的经度导轨安装辅助工具17来完成，该安装辅助工具17为长度可调的呈长钉状结构，其可为间隔设置在经度导轨8上的多个，且每个均可以其一端插入经度引导槽801中后抵接头皮部位，其另一端可与经度导轨8固定，通过多个安装辅助工具17的升降来调整经度导轨8距头皮部位的合适位置，通过将每一个安装辅助工具17的长度调节为一致，从而可实现经度导轨8各位置与头皮部位的距离相等，待经度导轨8安装完毕，经度导轨安装辅助工具17可从经度导轨8中取出。

进一步地，优选实施例中的纬度导轨9优选比经度导轨8重量轻，弹性也较好，以适应被侧人员头部的形态，且纬度导轨9的重量由经度导轨8承载；进一步地，纬度导轨9的两端分别设置在轴心点5上，并可绕两轴心点5连线进行绕轴旋转；进一步地，优选实施例中设置有轴心点支架706来实现纬度导轨9在轴心点5上的安装，如图7(a)和图7(b)中所示，轴心点支架706的中心设置在轴心点5上。

进一步地，设置有面部支架耳钩14来辅助完成面部支架11的定位，面部支架11上固定设置有轴心点定位柱18，轴心点定位柱18可优选与面部支架11一体化设置，进而在轴心点定位柱18的自由端部上设置有轴心点定位臂19，轴心点定位臂19优选以其一侧端部固定在轴心点定位柱18上，其另一端连接轴心点支架706，从而实现轴心点支架706的定位，继而在纬度导轨9的端部开设有轴心点支架槽707，轴心点支架槽707的开槽方向优选沿纬度导轨9的轴线方向，使得轴心点支架706放入轴心点支架槽707以后，轴心点支架706可以在支架槽707中往复位移一定距离，从而适应纬度导轨9在人体头部不同尺寸处的旋转。

进一步地，纬度导轨9沿其轴线开设有纬度引导槽901，用于将检测探头15设置在纬度导轨9上，并使检测探头15可在纬度引导槽901中往复移动，实现检测探头15在头皮部位上的扫描检测；进一步优选地，优选实施例中的检测探头15设置在检测探头导引柱16上，由检测探头导引柱16在纬度引导槽901中往复移动；进一步优选地，纬度导轨9和轴心点支架706之间预留有一定距离，以使得检测探头导引柱16运行到轴心点支架706时可继续运行而不被其阻碍，从而可保证检测探头15的扫描全面性，实现鬓角部及耳后头皮部位的扫描检测。

进一步地，轴心点支架706只限制纬度导轨9绕轴心点5旋转，并不承重，故而轴心点磁检测器708不太容易发生位移，但是为了确保轴心点磁检测器708位置的稳定性，优选实施例中还设置有U型加压支撑臂13，其材质重量很轻，但强度较大，无弹性，以两端的内侧面压在面部支架11的边缘，并在其两端设置加压旋钮，将面部支架11的端部紧密抵压在被测人员的面部，优选的加压部位如颧骨、颞骨所在区域，不受面部活动的影响，也可压在两侧面部支架耳14上，让面部支架11敞开的后端夹紧被测人员面部，将轴心点磁检测器708牢固锁定在轴心点5的位置。

进一步地，优选实施例中采用磁场来实现头皮部位的三维定位，优选在下颌下点1处设置下颌下点电磁场源701，其可在包括被测人员头部在内的周围空间产出磁场，该电磁场源也可设置在鼻梁点3或脑后颈点6等容易选定或位置易被固定的点，本实用新型优选实施例中优选设置在下颌下点1处，且优选在下颌下点1处设置颏下固定装置702，用以容置下颌下点电磁场源701；继而在后头顶点2处设置后头顶点磁检测器704，其优选对应设置在经度导轨8上，并对应其设置有后头顶点支架703，以该支架703完成后头顶点磁检测器704的固定，优选实施例中的后头顶点支架703可在经度导轨8上沿轴线滑动并固定，以辅助完成后头顶点2的确定；进一步地，在鼻梁点3处优选设置有鼻梁点磁检测器705，其优选设置在面部支架11上；进一步地，在轴心点支架706的中心处设置轴心点磁检测器708，用以确定轴心点5在磁场中的位置，即确定纬度导轨9两侧端部旋转中心所在的位置；进一步优选地，在脑后颈点6处设置有脑后颈点支架709，并在该支架709上设置有脑后颈点磁检测器7010。

通过上述磁检测器和电磁场源的匹配工作，可有效建立人体头皮部位的三维定位坐标系统，继而在检测探头15上设置另一电磁场源，该电磁场源设置在检测探头15靠近头皮的位置，由于该电磁场源距各磁检测器的距离相比下颌下点电磁场源701要近，故而体积可更小，其优选与下颌下点电磁场源701分时工作；继而检测探头15在进行人体头部21扫描时，检测探头15上的磁场信息会被各磁检测器检测到，从而可计算出检测探头15上的电磁场源的具体位置及方向，且检测探头15下端始终紧贴头皮，其上的电磁场源与头皮的距离恒相等，从而可计算出被测人员头皮部位的经、纬度及距脑颅内虚拟圆心点5的距离等数据。

进一步优选地，为提高磁场数据采集的精度，还可以在经度导轨8和/或纬度导轨9上设置更多的磁检测器，或者使用其它的磁场及磁检测器布置方式，并不限定于以上的布置方式，且也不限于使用电磁场源，也可使用永磁体作为磁场源。

进一步地，优选实施例纬度导轨9的驱动优选通过电源组件20来实现，其包括装置总电源2001、伺服电机2002、电机主动轮2003和位移支架2004，装置总电源2001为伺服电机2002提供电力并由伺服电机2002带动电机主动轮2003转动。

进一步地，在经度导轨8及纬度导轨9上均优选设置有引导绳，用以带动纬度导轨导引桩904在经度引导槽801内移动，或带动检测探头导引桩16在纬度引导槽901内移动；进一步地，经度引导绳802的两端绕过位于经度导轨8两端的两经度定滑轮2005，并对应其中一定滑轮2005设置有经度引导被动轮803，并对应该经度引导被动轮803设置有纬度引导被动轮903，两被动轮优选相对设置，并可分别与电机主动轮2003匹配啮合，如图8所示。

进一步地，优选实施例中的经度引导绳802一端缠绕在经度引导被动轮803的轴上，另一端与纬度导轨导引桩904固定，继而经度引导绳802被带动时，将拉动纬度导轨导引桩904在经度引导槽801中移动，即带动纬度导轨9在人体头部21头皮部位进行扫描转动；进一步地，优选实施例中的纬度引导绳902的缠绕在纬度引导被动轮903的轴上，且在纬度导轨9的两端分别设置有纬度定滑轮，在经度导轨8上对应纬度引导被动轮903也设置有一处纬度定滑轮，继而纬度引导绳902绕过经度导轨8上的纬度定滑轮后以其两端分别穿过设置于纬度导轨导引桩904旁侧的引导绳导管804后牵引至纬度导轨9上，沿其轴线布置后绕过纬度导轨9上的纬度定滑轮并在一定位置连接检测探头导引柱16，通过纬度引导绳902的传动，继而拉动检测探头15在纬度引导槽901中移动，完成纬度导轨9覆盖下的头皮部位的扫描。

进一步地，优选实施例中的伺服电机2002由装置总电源2001带动，其电机主动轮2003设置在可左右往复移动的位移支架2004上，经度引导被动轮803和纬度引导被动轮903相对设置在电机主动轮2003的一侧，继而位移支架2004可带动电机主动轮2003沿经度导轨8的纵向移动一定距离后与纬度引导被动轮903啮合，带动纬度引导被动轮903旋转，从而驱动纬度引导绳902传动，带动检测探头15在纬度引导槽901中移动，完成纬度方向的扫描；进一步地，待检测探头15完成一个纬度方向的扫描，控制位移支架2004横向位移一定距离，使得电机主动轮2003与纬度引导被动轮903和经度引导被动轮803同时啮合，继而电机主动轮2003带动纬度引导被动轮903和经度引导被动轮803转动，带动经度引导绳802和纬度引导绳902同时运动，使得纬度导轨9可在纬度导轨导引桩904的带动下沿经度导引槽801运动，实现纬度导轨9的转动，此时，由于经度引导绳802和纬度引导绳902同时运动，两者的运动长度一致，即使得检测探头15在纬度导轨9上的位置不发生变化。

进一步优选地，纬度导轨导引桩904一侧固定的两个引导绳导管804具有圆滑的形状，内部非常光滑，减少了纬度引导绳902从经度导轨8的一侧下放到纬度导轨9一侧的阻力；优选实施例中的检测探头15是细小的毛发镜，该毛发镜是用于头皮和毛发观察的皮肤镜，该皮肤镜的结构在此不作详细说明，皮肤镜的结构及工作原理为本领域技术人员所公知；进一步地，检测探头15可插入被测人员头发内，直达头皮，并垂直于头皮，对头皮进行拍照或摄像，且检测探头15上部优选具有弹性伸缩装置，其可根据纬度导轨8与被测人员头皮间的距离进行伸缩，确保检测探头15的下部始终抵压在被测人员的头皮部位；进一步地，人体头皮1cm²区域内约有150至250根头发，被测人员头皮部位的图像可经皮肤镜光学系统放大，由CCD或CMOS等芯片采集再转换成数字信号后传出，待被测人员全头皮部位全部扫描完成后，最后可将所有静态图像无缝拼接成一幅完整的被测人员头皮部位的图像并生成人体头部全头皮部位的三维状态模型。进一步优选地，当皮肤镜内设置有偏振片时，还可观察并记录表皮与真皮交界处及真皮乳头层、真皮乳头层扩张的毛细血管等结构信息，且检测探头15内还可设置微型喷管，可喷出带色液体，或设置微型笔等，用于标记被测人员头部定位好后的某一具体位置。

进一步地，设置有肩部支架10，其可由被测人员将其穿戴在肩部，后颈部支架12可优选设置在肩部支架10上，且位移支架2004可优选设置于后颈部支架12上，继而在其上安装伺服电机2002、电机主动轮2003；进一步地，装置总电源2001也可优选安装在肩部支架10上并固定，上述部件全部重量由肩部支架10来支撑。由于装置在进行人体全头皮部位扫描检测时需要较长时间，被测人员头部难以长时间保持不动，故而装置允许被测人员在检测时头部活动。后颈部支架12与肩部支架10优选有一定的活动关系，并不固定连接，后颈部支架12可跟随被测人员头部运动，与肩部支架10之间作旋转或圆周运动，确保经度引导槽801后端始终处于被测人员头部正中矢状面上，以及经度导轨8的曲线形态不发生变化。

本实用新型优选实施例中的三维定位装置，被测人员每次扫描检测时，可作全头皮部位的扫描，也可指定区域或经、纬度信息作局部的扫描，通过设置伺服电机2002运转角度，可进行人体头部精细扫描，也可进行粗略扫描。根据不同的需求，定位装置工作时，可只采集人体头部三维形态数据，或只采集人体头部头皮图像等其它信息，从而节省装置扫描采集的时间。

本实用新型优选实施例中的人体头部三维经纬度定位方式，可在对同一被测人员进行多次检测时，保证每次检测位置的精准性和重复性；且本实用新型优选实施例中的人体头部三维经纬度定位方式也可通过将扫描检测得到的头部各测点信息及生成的头皮部位三维模型转换成其它通行的标准坐标系统来实现不同个体之间的对比，例如转换成用于脑神经研究的国际10-20系统或人体头部解剖学坐标系等；其中，以转换成10-20系统为例，可根据扫描检测得到的鼻根点和枕外隆凸点，以及已生成的头皮部位三维模型等数据，再通过计算机系统进行计算后得出10-20系统其它各点及线的准确位置，实现相互之间地换算。此外，本实用新型优选实施例中的人体头部三维经纬度定位方式可以和其它人体头部三维扫描系统联用，如本系统所生成的头皮部位(含对应位置头发分布、头皮健康状态等信息)的三维模型可以依据扫描检测得到的头部各测点及计算得到的头宽、头长等数据与其它光学无接触扫描系统所生成的带有头发等影响而部分丢失或失真的三维模型进行无缝对接，共同完成完整而准确的人体头部三维模型的建立。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于实现人体头部三维定位的装置，用于人体头部(21)全头皮区域的多次可重复三维定位，其特征在于，该装置包括：

可确定分设于所述人体头部(21)正中矢状面两侧的两轴心点(5)的至少一个磁场源和多个磁检测器，所述磁场源和所述磁检测器可将所述人体头部(21)置于磁场中；

至少一个两端分别活动设置在所述轴心点(5)上并可绕该轴心点(5)连线旋转的纬度导轨(9)；

与所述纬度导轨(9)正交设置并可引导所述纬度导轨(9)绕所述轴心点(5)连线旋转的经度导轨(8)；以及

设置在所述纬度导轨(9)上并具有磁场源或磁检测器的定位探头，所述定位探头可在所述纬度导轨(9)上的两端部之间往复移动，继而可通过所述定位探头的往复移动和所述纬度导轨(9)绕所述轴心点(5)连线的旋转采集任意头皮部位在所述磁场中的位置，实现所述人体头部(21)全头皮部位的定位，从而可建立所述人体头部(21)的三维定位模型。

2.根据权利要求1所述的用于实现人体头部三维定位的装置，其中，所述磁场源设置在所述人体头部(21)正中矢状面外缘上位于下颌下缘最低处的下颌下点(1)上，且在所述人体头部(21)正中矢状面外缘上位于鼻骨最凹处的鼻梁点(3)和距离所述下颌下点(1)最远的后头顶点(2)，以及两所述轴心点(5)上分别设置有磁检测器。

3.一种用于实现人体头部头皮状态建模的装置，用于人体头部全头皮区域头皮状态的三维建模，其特征在于，该装置由将权利要求1或2所述的用于实现人体头部三维定位的装置中的定位探头替换为检测探头得到，所述检测探头可在全头皮部位进行头皮状态信息检测和定位的检测探头，通过该检测探头对全头皮部位任意位置的头皮状态信息及位置信息进行同时检测，并利用所述头皮状态信息与其位置关系的对应，即可建立所述人体头部(21)的头皮状态三维模型。

4.根据权利要求3所述的用于实现人体头部头皮状态建模的装置，其中，所述头皮状态信息包括所述检测探头所处头皮区域的毛囊的位置、数量、密度和健康状态，以及对应毛囊中头发的分布情况、生长方向、数量、密度、直径、色泽和健康状态。