GiGE视觉用于3D医学研究

Prosilica GC1290 千兆以太网相机用于关节炎诊断的3D人手扫描仪

类风湿性关节炎是一种常见的自体免疫疾病。它会感染身体许多组织和器官,但主要会影响滑膜关节(手、脚、膝盖和手肘),诱发慢性炎症和变形。世界上有数以百万计的类风湿性关节炎患者。尽管目前还没有治愈方案,然而可以减轻症状缓解关节损坏变形的药物却广泛存在。

threeRivers 3D,一家位于宾夕法尼亚洲匹兹堡市的3D成像解决方案公司,受一个大型医学研究中心的委托,开发了一套3D定制人手扫描仪。这款定制仪器的主要目的是扫描患者的手,通过跟踪一段时间内关节体积的变化和关节炎症症状,来监测类风湿性关节炎的发展情况。

系统概述
此系统由一个金属框架,两台高速3D激光扫描仪,一台彩色Prosilica GC 1290C相机和一台热成像相机组成。金属框架长80厘米,宽60厘米,深40厘米,配有四个柱子。扫描仪将图案投影到患者的手上以捕捉图像数据。Prosilica相机配有一个10毫米的Edmund Optics标准固定镜头,用来监测关节的变形。热成像相机则检测关节的炎症情况。每台3D激光扫描仪含有一个装有8毫米Edmund Optics标准固定镜头的单色Prosilica GC 1290相机,用来拍摄投影的激光图像。

此系统还配有一个热象基准装置。该装置放在掌托附近,先测量环境温度以对系统进行校准,以便确保能精确测量患者的手温。

Allied Vision Technologies (AVT)公司的Prosilica GC1290 和 GC1290C相机是分辨率为130万像素的紧凑型相机。它们能通过千兆以太网接口实时输出未经压缩的图像。相机配备索尼ICX445 ExView HAD CCD传感器,以获得高敏感度高质量的图像。ThreeRivers 3D公司之所以在室 内照明中选择Prosilica GC1290系列,是因为它具有紧凑的结构和灵活的安装方向。它广泛多样的光谱范围和光谱反应有助于人眼安全激光在室内环境灯光下拍摄3D图像,同时也具备同步扫描数据捕捉的高级触发功能。多个系统外设也通过相机的RS232接口运行以增强功能。除此之外,GiGE视觉输出为图像数据的传输创建了一个快速可靠的平台。

患者双手的3D再现
Prosilica GC 1290C 相机和热成像相机都安装在框架顶端,从上俯视目标物(掌托指的是患者放手的地方)。两台激光扫描仪和内置Prosilica GC 1290相机成45度角安装在结构侧面。
每台扫描仪投射50种不同的图案,从而捕捉图像数据来创建患者双手的3D图像。相机在五秒内拍摄一张3D图像,不仅保证图像拥有最优质量,也减少患者移动造成的图像模糊等问题。

拍摄的50张图像经由系统计算机处理,最后通过一系列复杂的图像和图案变化分析,再现病患的3D手型图。

分析软件采用AVT公司的PvAPI软件开发工具包开发。由于配有广泛的动态链接库(DLL),AVT的PvAPI软件开发工具包可以直接用于应用。这就意味着系统扫描仪可以在“无驱动”的情况下部署,继而简化初始安装和客户软件的长期维护工作。此外,AVT的PvAPI软件开发工具包与多种操作系统兼容,如Windows、OSC、QNX和Linux。这使得threeRivers 3D公司能用常用的编码库在主流操作系统中部署扫描仪。

3D成像的未来

目前,大多数3D处理运用手动技术。随着工业用3D成像技术的迅速发展,threeRivers 3D公司现在正在开发一套自动3D定制扫描仪,用于制造,质检和科研产业。这套系统能自动捕获并分析数千次扫描的图像数据。它大大降低了劳动力需求、提高了产量和成像的精确度。