舌面彩色三维点云的特征处理算法研究

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1、舌面彩色三维点云的特征处理算法研究ResearchonCharacteristicsProcessingAlgorithmof3DColorPointCloud学科专业：仪器科学与技术研究生：杨文超指导教师：王鹏副教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一七年十二月摘要舌诊是中医望诊的核心内容之一，在中医理论体系与临床诊断中占有重要地位，随着舌诊现代化的进一步发展，合理地利用舌面彩色三维点云数据成为中医诊疗各类疾病并获取客观量化信息的关键环节。本文通过将现代三维点云处理技术与传统中医诊断经验进行有效融合，研制了一套基于线结构光扫描原理的彩色三维舌诊仪成像系统

2、，并提出了基于舌面彩色三维点云数据的舌体分割及舌裂纹提取算法，克服了当前二维舌图无法反映舌体轮廓、舌裂纹长度等量化信息的缺点。论文的主要研究内容如下：1.研制了基于线结构光三维扫描测量原理的彩色三维舌诊仪成像系统，通过对不同受试者进行点云采集实验，系统能够准确地获取舌体上下表面的彩色三维点云数据，且颜色信息匹配准确完整。2.分析比较了现有的点云分割和点云识别算法，提出了一种基于扩展快速点特征颜色直方图(FastPointFeature&ColorHistogram，FPFCH)特征描述子的欧式聚类舌体分割算法。FPFCH特征描述子由扩展快速点特征直方图(Fa

3、stPointFeatureHistogram，FPFH)分量和色调(Hue，H)分量组成。3.分析比较了现有的点云滤波方法，采用滑动最小二乘法对分割后的舌体点云数据进行处理，提出了一种多分割法融合的舌裂纹点云提取算法，采用基于法线夹角阈值的区域分割法剔除平滑点云，并通过欧氏聚类分割法获取舌裂纹特征点云。不同受试者的舌面点云特征处理实验表明，本论文提出的舌体点云分割与舌裂纹点云提取算法能够准确的完成舌体分割及舌裂纹提取，对舌诊智能化研究具有重要的实际意义。关键词：彩色三维点云；舌体分割；FPFCH特征值；舌裂纹提取；舌诊客观化IIIABSTRACTTongu

4、ediagnosisiscorecontentoftraditionChinesemedicalinspection，occupiesanimportantpositioninthetheoreticalsystemoftraditionalChinesemedicineandclinicaldiagnosis，withthedevelopmentofthemodernizationoftonguediagnosis,reasonableuseofthetonguecolor3DpointcloudofTCMdiagnosishasbecomethekeyt

5、otreatvariousdiseasesandobtaintheobjectivequantitativeinformation.Bycombiningmodern3DpointcloudprocessingtechnologywithtraditionalTCMdiagnosisexperience,animagingsystemofcolor3Dtonguediagnosisbasedonstructured-lightscanningmeasurementmethodhasdeveloped,andputsthealgorithmoftonguese

6、gmentationandcrackextractionbasedonpointcloud,overcomesthedisadvantagesofthetongueimagecan’treflectthetonguecontourandthelengthofcrack.Themajorresearchcontentsarecomposedofthefollowingthreeparts:1.Animagingsystemofcolor3Dtonguediagnosisbasedonstructured-lightscanningmeasurementmeth

7、odhasdeveloped,Throughthepointcloudacquisitionexperimentofdifferentsubjects,thesystemcanaccuratelyobtainthepointclouddataofsurfaceoftongue,andthecolorinformationmatchingisaccurateandcomplete.2.Throughtheanalysisandcomparisonoftheexistingpointcloudsegmentationandrecognitionalgorithm

8、,analgorithmforEuclideancl