基于kinect的三维表面测量技术的研究与实现

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1、学校代码:10255学号:2151552基于Kinect的三维表面测量技术的研究与实现Theresearchandimplementationof3DsurfacemeasurementtechnologybasedonKinect学科专业:计算机科学与技术作者:李瑶指导教师:姚砺答辩日期:2018年5月东华大学计算机科学与技术学院SchoolofComputerScienceandTechnologyDonghuaUniversity东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行

2、研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日基于Kinect的三维表面测量技术的研究与实现东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编

3、本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日基于Kinect的三维表面测量技术的研究与实现东华大学学术硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称职务工作单位备注王修伦教授答辩委员会主席上海联致软件有限公司万燕教授答辩委员会委员东华大学朱国进教授答辩委员会委员东华大学吴国文副教授答辩委员会委员东华大学于守建副教授答辩委员会委员东华大学赵培海讲师答辩委员会秘书东华大学基于Kinect的三维表面测量技术的研究与实现基于Kinect的三维表面测量技术的研究与实现摘要我国每年因烧伤就医的

4、人员仅次于因交通事故就医的人数，因此我国的烧伤病人数目庞大，目前主要通过人工估计烧伤面积，准确性较差，且主观性较强。准确地识别并估计烧伤病理区域对休克复苏，现场急救，营养支持和手术方式的选择有着非常重要的意义。本课题来源于国家自然科学基金《损伤控制复苏中的计算机辅助烧伤面积快速评估研究》，目的是为了提高医护人员在临床中测量烧伤区域的精确性、易用性和便携性，研究应用于人体表面病理区域评估的三维表面测量技术，为烧伤病人的病理区域诊断和治疗提供客观可靠的依据，为医护人员的评估工作带来方便。针对国内外现行的烧伤面积统计存在着误差大、操作复杂、使用受限等问题，本

5、文提出了基于Kinect的三维人体表面测量技术。该技术通过Kinect获得原始的深度和彩色数据作为输入，通过三维彩色点云配准技术生成真实三维人体模型，再采用三维彩色点云分割算法获得烧伤区域，进而评估烧伤面积。该技术便携、廉价、精确而且操作简单。医护人员可以通过使用该系统直接进行烧伤面积评估，不需要经过特别的培训。而针对烧伤病人病情的实际情况考虑，病人只需要平躺在床上，不需要摆出特定的姿势，即可获得相应的烧伤区域表面。而且该系统还可以用在体表疾患（如皮肤病和疤痕等）和各种创伤皮损的范围测算中。本文在研究目前流行的配准算法的基础上，对传统的ICP（迭代最基

6、于Kinect的三维表面测量技术的研究与实现近点）算法做出了改进，主要包括基于降采样，包围盒划定搜索空间，基于Kd-tree的搜索加速，错误匹配点剔除，匹配点赋权等。论文针对本文中手持Kinect对病人进行扫描时，配准后的模型边界容易产生盐噪声的问题，本文采用自适应阈值的方法对背景信息剔除，采用改进边缘检测方法，将目标物体的边缘噪声剔除，优化了累积误差。针对目前三维彩色点云分割算法精确度不高，不适用于医学临床应用场景的问题，提出了一种三维彩色点云分割算法，该算法根据颜色差异进行精确的区域分割。最后，通过人体贴图的方式计算表面积，并与传统测量方式做出对比

7、，说明该系统的实用性和精确度。关键词：最小割，彩色点云，累积噪声，表面测量，点云分割。基于Kinect的三维表面测量技术的研究与实现THERESEARCHANDIMPLEMENTATIONOF3DSURFACEMEASUREMENTTECHNOLOGYBASEDONKINECTABSTRACTInChina,thenumberofpeoplewhoseekmedicaltreatmentforburnseveryyearisverylarge,secondonlytotrafficaccidents.Inthetreatmentofburns,thee

8、stimationofburnareahasimportantimplicationsfors