Modular optical topometric sensor for 3D acquisition of human body surfaces and long-term monitoring of variations / Ein modulares optisches topometrisches Messsystem für die Erfassung von Körperoberflächen und die Verfolgung von Langzeitänderungen
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Guido Bischoff
Abstract
Optical topometric 3D sensors such as laser scanners and fringe projection systems allow detailed digital acquisition of human body surfaces. For many medical applications, however, not only the current shape is important, but also its changes, e.g., in the course of surgical treatment. In such cases, time delays of several months between subsequent measurements frequently occur. A modular 3D coordinate measuring system based on the fringe projection technique is presented that allows 3D coordinate acquisition including calibrated color information, as well as the detection and visualization of deviations between subsequent measurements. In addition, parameters describing the symmetry of body structures are determined. The quantitative results of the analysis may be used as a basis for objective documentation of surgical therapy. The system is designed in a modular way, and thus, depending on the object of investigation, two or three cameras with different capabilities in terms of resolution and color reproduction can be utilized to optimize the set-up.
Zusammenfassung
Optische 3D-Koordinatenmesssysteme wie Laserscanner oder Streifenprojektionsgeräte ermöglichen eine berührungs- und strahlenbelastungsfreie detaillierte Erfassung von Körperoberflächen, etwa für Anwendungen in der Medizin. Für viele Fragestellungen ist allerdings nicht nur der aktuelle Zustand von Bedeutung, sondern auch die Verfolgung von Form- und Farbänderungen etwa im Verlauf von Behandlungen. Dabei können durchaus mehrere Monate zwischen den einzelnen Aufnahmen liegen. In diesem Beitrag wird ein auf einem modularen Konzept beruhendes 3D-Messsystem auf der Basis der Streifenprojektionstechnik vorgestellt, das insbesondere für die Erfassung verschiedener Körperoberflächen unter Einbeziehung der Farbinformation flexibel konfiguriert werden kann. Dabei lassen sich durch Verwendung standardisierter Schnittstellen sowohl die Anzahl als auch die Charakteristika der Kameras wie Auflösung und Farbfähigkeit dem jeweiligen Messproblem anpassen. Mit der für die Datenauswertung entwickelten Software lassen sich Veränderungen zwischen einzelnen Messungen – beispielsweise zur Erfassung prä- und postoperativer Zustände oder eines Heilungsverlaufs – quantifizieren sowie Aussagen hinsichtlich der Symmetrieeigenschaften, z.B. des Gesichts, machen.
©2007 by Walter de Gruyter Berlin New York
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