CN218762236U - 一种光学足踝膝影像采集仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光学足踝膝影像采集仪，其旋转导轨套设于采集平台外周，旋转导轨包括外圈和内圈，旋转导轨外圈能够相对于内圈滑动旋转；支架部基座底部与旋转导轨外圈顶部固连，基座顶部通过过线阻尼转轴及支撑架与摄像架转动连接；多组摄像头固设于摄像架采集平台侧的上表面，旋转导轨内圈底部固设有减速电机，小齿轮通过D型孔固设在减速电机的输出轴上，与旋转导轨外圈同轴且尺寸相匹配的大齿圈固设于旋转导轨外圈底部，小齿轮与大齿圈的内圈啮合，多组摄像头的连接线通过过线阻尼转轴穿过导线支架连接到底座内部的主控板上，主控板通过数据线与上位机连接。本实用新型利用小巧结构获取多类型的360度足踝膝影像，提高采集仪综合性能。

Description

一种光学足踝膝影像采集仪

技术领域

本实用新型属于影像采集设备领域，尤其涉及一种光学足踝膝影像采集仪。

背景技术

目前，获取人体足踝、膝盖部位的骨骼形态，通常使用大型X光或CT设备进行扫描。整个检测过程对人体会有辐射和伤害，而光学式检测可以通过光学影像进行动静态影像撷取3D显影，结合后期建模成像技术分析出足踝、膝盖部位骨骼形态，可广泛运用于康复医疗人体运动科学领域，通过对足踝、膝盖部位进行定量分析，结合专家系统作手术前后评估、损伤检测、药物研究评估、运动医学科研评估，是目前医疗专家公认的简单、有效的康复方法。

但是，现有市场上光学式足踝、膝盖部位的摄像仪器一般体积较大、不方便移动携带且成像类型单一。因此，设计一种结构小巧、轻便，便于移动安置，且能够多类型成像进行足踝、膝盖部位形态采集的光学足踝膝影像采集仪成为研究的方向。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种光学足踝膝影像采集仪，通过将多组摄像头组件固定在旋转支架上，通过旋转支架旋转，围绕足踝和膝盖进行360度无死角的多类型影像采集。

为了实现上述目的，本实用新型的一个实施方式的一种光学足踝膝影像采集仪，包括底座、支架部及摄像部。

所述底座包括外壳、采集平台及旋转导轨；所述旋转导轨套设在所述采集平台顶部的外周，所述外壳套设在所述采集平台及所述旋转导轨外部；所述旋转导轨包括外圈和内圈，旋转导轨外圈能够相对于旋转导轨内圈旋转。

所述支架部包括基座、支撑架及摄像架；所述基座顶部与支撑架底部通过过线阻尼转轴转动连接，所述支撑架顶部与摄像架底部通过过线阻尼转轴转动连接。

所述摄像部固设于所述摄像架位于采集平台侧的表面，所述摄像部包括第一摄像头组件及第二摄像头组件；所述第一摄像头组件固设于所述摄像架的上部，所述第二摄像头组件固设于所述摄像架的下部。

所述基座底部与所述旋转导轨外圈上表面固连，所述旋转导轨内圈下表面上固设有减速电机，小齿轮通过D型孔固设在所述减速电机的输出轴上，所述大齿圈固设于所述旋转导轨外圈下表面，所述大齿圈与所述旋转导轨外圈的形状尺寸相匹配，所述小齿轮与大齿圈的内圈啮合，所述摄像部的连接线通过所述过线阻尼转轴穿过导线支架连接到底座内部的主控板上，电源分别与包括但不限于光源、主控板、摄像部、LED灯组及减速电机电连接，所述主控板通过数据线与上位机连接，所述第一摄像头组件及第二摄像头组件分别包括三维摄像头、平面摄像头及红外摄像头；所述主控板通过数据线连接上位机。

进一步地，所述采集平台为圆饼状。

进一步地，所述外壳顶部固设有光源，所述光源为灯带。

进一步地，所述上位机为电脑。

进一步地，所述采集平台的上表面设置有LED灯组。

进一步地，所述旋转导轨的外圈和内圈通过钢球滑动连接。

进一步地，所述支撑架面向采集平台侧的上表面设有与所述摄像架形状相匹配的容置腔，用于未使用或运输时收纳所述摄像架。

进一步地，所述采集平台上表面设置有水平仪。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型在采集平台的外部套设了旋转导轨，旋转导轨外圈能够相对于内圈旋转，安装了摄像头组件的支架部固定在旋转导轨的外圈上，从而使摄像头组件能够随着旋转导轨外圈旋转对被采集者进行360度无死角的足踝、小腿和膝盖的影像采集，在满足多角度采集影像的同时减小了设备体积；

2、本实用新型的摄像头组件包括三维摄像头、平面摄像头及红外摄像头，多类型的摄像头能够一次性提供多种方式的摄像影像，而多种影像能够满足医生对于作为患者的被采集者的不同观测需求；

3、本实用新型提供了可折叠的摄像头支架结构，在使用时展开，在运输或未使用时折叠收起，大幅减小运输体积的同时还能对摄像头组件进行保护。

附图说明

图1是本实用新型一种光学足踝膝影像采集仪的一个实施例的结构示意图；

图2是本实用新型的一个实施例支架部收起时的结构示意图；

图3是本实用新型的一个实施例去掉外壳后的结构示意图。

图中：

外壳1、采集平台2、旋转导轨3、基座4、支撑架5、摄像架6、过线阻尼转轴7、第一摄像头组件8、第二摄像头组件9、减速电机10，小齿轮11、灯带13、容置腔14、水平仪15、导线支架16、外圈31、内圈32。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更为清楚，下面结合附图和实施例作进一步说明。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

如附图1所示，作为一个具体实施例，本实用新型提供一种光学足踝膝影像采集仪(下面简称为采集仪)，其包括底座、支架部及摄像部。

底座包括外壳1、采集平台2及旋转导轨3；外壳1顶部一圈固设有光源，光源可设置为灯带13，以有利于对所采集物体的360度照明，保证影像采集效果。采集平台2为圆饼状，采集平台2上表面设置有水平仪15。水平仪15的设置是为了提示仪器放置在水平面上，从而使采集平台2保持水平设置，足、踝、膝的影像采集是在被采集者足底水平站立的情况下才能准确进行采集的，前后、左右的倾斜都会造成数据失真，检测有误。水平仪15嵌设于采集平台2的上表面内，嵌设的目的是使水平仪15表面不凸出于采集平台2的上表面，方便观测的同时避免影响被采集者的站立检测体验。

旋转导轨3通过螺丝固设在采集平台2顶部的外周，外壳1套设在采集平台2及旋转导轨3外部；旋转导轨3包括外圈31和内圈32，旋转导轨3的外圈31和内圈32通过钢球滑动连接，旋转导轨3外圈31能够相对于旋转导轨3内圈32旋转，与滚珠轴承原理相似。

支架部包括基座4、支撑架5及摄像架6；基座4顶部与支撑架5底部通过过线阻尼转轴7转动连接，支撑架5顶部与摄像架6底部通过过线阻尼转轴7转动连接；支撑架5面向采集平台2侧的上表面设有与摄像架6形状相匹配的容置腔14，在未使用或运输时，通过过线阻尼转轴7，摄像架6可以折叠放入容置腔14内，再进一步将支撑架5通过过线阻尼转轴7折叠置于采集平台2上表面，如附图2所示，方便存放、包装及移动携带，大幅减小运输体积。

摄像部固设于摄像架6面向采集平台2侧的表面，摄像部包括第一摄像头组件8及第二摄像头组件9；第一摄像头组件8固设于摄像架6的上部，用于膝关节、小腿骨骼及肌肉形状的影像采集，第二摄像头组件9固设于摄像架6的下部，用于足踝关节骨骼及肌肉形状的影像采集；每组摄像头组件都包括三维摄像头、平面摄像头及红外摄像头。平面、红外和3D(三维)提供的摄像影像能够满足医生对作为患者的被采集者检测的不同需求，平面摄像是用于直接记录患者当前膝关节、小腿、足踝关节的平面真实状态，能直观看到现阶段形态；红外摄像是平面成像，能初步形成一个骨骼线条，作为3d成像后的参考线，3D摄像是用三维把患者的膝关节、小腿、足踝关节扫描成像，采用3D摄像能够把骨骼检测简易化和低成本化，不像采用CT，需要大型设备，而且3D扫描不会产生辐射，红外摄像和3D成像融合可以直观得到患者的脚型及骨骼。方便医生看到是否有弯曲、偏离等病变。

如附图3所示，支架部基座4底部与旋转导轨3外圈31上表面通过螺丝固连，旋转导轨3内圈32下表面通过螺丝固连有电机支架，减速电机10固设于电机支架内，小齿轮11通过D型孔固设在减速电机10的输出轴上，大齿圈通过多个螺丝固定于旋转导轨3外圈31的下表面，大齿圈与旋转导轨3外圈31形状大小基本一致，大齿圈通过螺丝固定在外圈31上，能够与旋转导轨3外圈31同步转动，小齿轮11外缘的齿与大齿圈内圈的齿相啮合，减速电机10带动小齿轮11旋转，小齿轮11因啮合关系带动大齿圈旋转，大齿圈因固定在旋转导轨3外圈31上，带动旋转导轨3外圈旋转，而支架部基座4底部与旋转导轨3外圈31上表面固连，从而带动了支架部相对于静止不动的旋转导轨3的内圈32及采集平台2的旋转，使摄像部能够围绕被检测目标进行360度的影像采集。减速电机10是电机，变速箱，编码器集成一体的，电机内能够编码控制支架部的旋转和停留，在影像采集中：足踝的左面、右面、正面及背面4个角度；膝盖的正面和背面2个角度，共6个角度电机控制支架部自动停留并重点进行拍摄采集，如果其中一个角度支架部没有达到指定位置，摄像部采集不准确，设备会通过采集平台2的上表面设置的LED灯组进行提示并重新进行采集。

采集仪内电源分两部分。一是交流电，直接通过电源工作。二是可通过锂电池充电，锂电池待机时间在20天，满负荷工作时长在8小时，充电电源能支持采集仪器在户外环境没有电源时工作。电源分别连接光源、机内的主控板、摄像头及减速电机等。采集仪器上设置有电源开关，控制采集仪器通/断电。电源开关可以与水平仪一样嵌入式设置在采集平台2的上表面内，方便开闭。

进一步地，主控板主要功能：照明控制、电池管理、向上位机(通过数据线连接的电脑或者通过无线通讯模块进行网络连接的云端处理器)传输数据和接收上位机指令等，有线数据传输使用type c数据线。

摄像部的供电和数据传输线通过过线阻尼转轴7穿入到采集平台2和外壳1间的导线支架16内，再与底座内部的主控板连接。导线支架16通过螺丝固定在大齿圈上，供电和数据传输线选用的是多芯柔性线，再加上导线支架16，使支架部在旋转过程中不会发生传输线缠绕。有线数据传输使用type c数据线。

LED灯组由如下功能指示灯组成：

1、充电指示灯，红色表示充电中，蓝色表示电量少于一半，绿色表示充电完；

2、电源指示灯，绿色表示开机，蓝色表示平面、3D扫描中；

3、另外一个系故障指示灯，黄色表示支架部旋转不到位。

实际使用时，共分为两步：

第一步：初始化调整；

1、水平位置初始化调整：将采集仪器置于地面，观测水平仪15指示状态，通过调整采集仪器放置角度，使采集平台2保持水平状态，如附图1所示；

2、拍摄角度初始化调整：使支架部处于展开工作状态，如附图2所示，打开电源开关和连接电脑，被采集者站在采集平台2上，通过电脑软件观察电脑内初始静态拍摄画面角度是否正确，即第一摄像头组件8拍摄角度能否清晰完整采集膝关节、小腿骨骼及肌肉形状，第二摄像头组件9拍摄角度能否清晰完整采集足部、踝关节骨骼及肌肉形状；如初始拍摄画面不理想，则通过两个过线阻尼转轴7分别调整支撑架5及摄像架6的倾斜角度，直至拍摄角度正确、画面清晰完整；

第二步：光学影像采集；

初始化调整完成后，开始影像采集，主控板控制减速电机10带动小齿轮11旋转，从而驱动大齿圈旋转，而大齿轮固定在旋转导轨3外圈31上，从而旋转导轨3外圈31相对内圈32通过多个钢球的连接进行旋转运动，带动固定在旋转导轨3外圈31上的支架部旋转，带有摄像头的支架部在旋转过程中围绕足踝和膝盖影像进行360度的拍摄采集，这期间减速电机10通过内置编码控制旋转和停留，对足踝的左面、右面、正面及背面的4个角度的图片、膝盖的正面和背面2个角度的图片，共6个角度重点进行自动停留和拍摄采集，采集的影像包括平面、红外和3D影像，通过数据数传输到主控板，从而完成采集仪器的采集工作。

在本实用新型投入使用中，后期会进行进一步的影像数据分析，具体为：

主控板将采集到的影像包括平面、红外和3D影像，传输到上位机(电脑)。其中的平面摄像是用于直接记录患者当前足踝、小腿和膝盖部的平面真实状态，医生能直观看到现阶段足踝、小腿和膝盖外部形态；红外摄像是平面成像，能初步形成一个骨骼线条，作为3d成像后的参考线，3D摄像是用三维把患者的足踝、小腿和膝盖扫描成像，并用红外摄像的参考线进行校正，通过软件算法进行建模，描绘出患者足踝、小腿和膝盖部3D骨骼形状。

采用本实用新型获得的平面、红外和3D影像能够把骨骼检测简易化和低成本化，不像采用CT，需要大型设备，而且3D扫描不会产生辐射，红外摄像和3D成像融合可以直观得到患者的足踝、小腿和膝盖骨骼形态。多种方式提供的摄像影像能够满足医生对于作为患者的被采集者检测的不同需求，准确判断踝、膝关节是否存在着弯曲，变形、外翻内翻等临床症状，并研判分析踝、膝关节引起的身体不适和疼痛，改善临床症状。

本实用新型使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述，本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。以上对本实用新型及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种光学足踝膝影像采集仪，其特征在于，其包括底座、支架部及摄像部；

所述底座包括外壳、采集平台及旋转导轨；所述旋转导轨套设在所述采集平台顶部的外周，所述外壳套设在所述采集平台及所述旋转导轨外部；所述旋转导轨包括外圈和内圈，所述外圈能够相对于所述内圈旋转；

所述支架部包括基座、支撑架及摄像架；所述基座顶部与支撑架底部通过过线阻尼转轴转动连接，所述支撑架顶部与摄像架底部通过过线阻尼转轴转动连接；

所述摄像部固设于所述摄像架位于采集平台侧的表面，所述摄像部包括第一摄像头组件及第二摄像头组件；所述第一摄像头组件固设于所述摄像架的上部，所述第二摄像头组件固设于所述摄像架的下部，所述第一摄像头组件及所述第二摄像头组件分别包括三维摄像头、平面摄像头及红外摄像头；

所述基座底部与所述旋转导轨外圈上表面固连，所述旋转导轨内圈下表面上固设有减速电机，小齿轮通过D型孔固设在所述减速电机的输出轴上，大齿圈固设于所述旋转导轨外圈下表面，所述大齿圈与所述旋转导轨外圈的形状尺寸相匹配，所述小齿轮与大齿圈的内圈啮合，所述摄像部的连接线通过所述过线阻尼转轴穿过导线支架连接到底座内部的主控板上，电源分别与包括但不限于光源、主控板、摄像部、LED灯组及减速电机电连接，所述主控板通过数据线与上位机连接。

2.根据权利要求1所述的光学足踝膝影像采集仪，其特征在于，所述采集平台为圆饼状。

3.根据权利要求1所述的光学足踝膝影像采集仪，其特征在于，所述外壳顶部固设有光源，所述光源为灯带。

4.根据权利要求3所述的光学足踝膝影像采集仪，其特征在于，所述上位机为电脑。

5.根据权利要求1所述的光学足踝膝影像采集仪，其特征在于，所述采集平台的上表面设置有LED灯组。

6.根据权利要求1所述的光学足踝膝影像采集仪，其特征在于，所述旋转导轨的外圈和内圈通过钢球滑动连接。

7.根据权利要求1所述的光学足踝膝影像采集仪，其特征在于，所述支撑架面向采集平台侧的上表面设有与所述摄像架形状相匹配的容置腔，用于未使用或运输时收纳所述摄像架。

8.根据权利要求1所述的光学足踝膝影像采集仪，其特征在于，所述采集平台上表面设置有水平仪。

Images