本發(fā)明屬于穴位定位的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種個(gè)性化頭面部穴位識(shí)別模型建立、定位的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，中醫(yī)治療中的穴位針灸、按摩、紅外理療以及給藥等治療方法以其簡(jiǎn)潔、見(jiàn)效快、無(wú)副作用深得人們喜愛(ài)。穴位定位是實(shí)施中醫(yī)針灸推拿按摩及穴位用藥的基礎(chǔ)。穴位定位方法主要有體表解剖標(biāo)志定位法、骨度折量定位法和指寸定位法，前兩種方法以體表解剖和骨節(jié)為依據(jù)尋找穴位，后一種通過(guò)自身手指指寸尋找穴位。傳統(tǒng)的穴位定位是通過(guò)高年資的中醫(yī)師根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和手下的感覺(jué)來(lái)確定的，即通過(guò)后一種方法進(jìn)行穴位定位。然而，對(duì)于非中醫(yī)專業(yè)或者新學(xué)者來(lái)說(shuō)，穴位的定位常常是“心中了了，指下難明”，很難精準(zhǔn)定位，難以達(dá)到理想的療效。

隨著電子科技以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為了解決非中醫(yī)專家難以準(zhǔn)確進(jìn)行學(xué)位的定位的問(wèn)題，李延澤等人提出了一種簡(jiǎn)易人體穴位識(shí)別治療儀，利用人體非穴位點(diǎn)和穴位點(diǎn)呈現(xiàn)在不同阻抗中電壓值之間的差異通過(guò)對(duì)人體電壓值測(cè)量進(jìn)行穴位定位判斷。中國(guó)專利文獻(xiàn)cn1111029c公開(kāi)了一種依據(jù)人體穴位對(duì)雙極性探測(cè)信號(hào)的發(fā)散特性探測(cè)人體穴位的電路，在其輸出回路中串接采樣電路對(duì)流經(jīng)人體的雙極電流信號(hào)進(jìn)行整流并采樣，判斷為電流發(fā)散特性即穴位特征時(shí)，反饋電路自動(dòng)加強(qiáng)探測(cè)輸出，增加對(duì)人體穴位的探測(cè)信號(hào)強(qiáng)度，增加被測(cè)者穴位感，指示穴位點(diǎn)。然而上述采用電壓信號(hào)進(jìn)行穴位定位的方法存在一定問(wèn)題，上述方法需要向人體施加電壓，存在一定安全隱患，而且只能確定比較大的穴位。

中國(guó)專利文獻(xiàn)cn103735407b提出了一種人體耳部穴位定位裝置，解決了現(xiàn)有穴位定位方法需要對(duì)人體施加電壓以及現(xiàn)有穴位定位裝置不適用對(duì)穴位比較密集的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確定位的問(wèn)題。定位方法包括：采集待定位區(qū)域的圖像；選擇待定位區(qū)域、以及根據(jù)該區(qū)域從穴位數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取相應(yīng)局部穴位圖；獲得輪廓圖、以及對(duì)比該輪廓圖和局部穴位圖獲得擬和圖像；選擇定位穴位、以及根據(jù)該定位穴位在擬和圖像中的位置，控制激光指示器向待定穴位所在部位發(fā)出指示激光束。定位裝置中采用支架固定待測(cè)部分的位置，采用圖像采集及穴位指示裝置實(shí)現(xiàn)圖像采集和發(fā)出指示激光束投射到耳部的相應(yīng)穴位。然而，上述方法也存在一定的不足：首先，部位比較局限，不能適用于人體頭面部；其次，其定位原理是通過(guò)采集的二維平面圖像，通過(guò)以局部穴位圖中的輪廓線為基礎(chǔ)向輪廓圖進(jìn)行擬和獲得擬和圖像來(lái)定位，但是由于人體是一個(gè)三維立體的結(jié)構(gòu)，而且不同人體的結(jié)構(gòu)和三維構(gòu)象的個(gè)體化差異非常大，簡(jiǎn)單的用平面圖像通過(guò)輪廓擬和來(lái)定位穴位，很難達(dá)到精確定位的目的。

此外，在現(xiàn)有技術(shù)中，穴位定位以后，幾乎沒(méi)有一個(gè)可以針對(duì)每個(gè)個(gè)體的人性化具象化以后直接應(yīng)用于針灸、推拿及理療儀器中的穴位標(biāo)識(shí)系統(tǒng)或裝置。

綜上所述，如何解決現(xiàn)有的穴位定位方法無(wú)法精確定位面部精細(xì)穴位的問(wèn)題，以及現(xiàn)有的穴位定位識(shí)別裝置無(wú)法進(jìn)行個(gè)性化穴位定位識(shí)別的問(wèn)題，尚缺乏有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，克服現(xiàn)有技術(shù)中穴位定位方法無(wú)法精確定位面部精細(xì)穴位的問(wèn)題，以及現(xiàn)有的穴位定位識(shí)別裝置無(wú)法進(jìn)行個(gè)性化穴位定位識(shí)別的問(wèn)題，提供一種個(gè)性化頭面部穴位識(shí)別模型建立、定位的方法和系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下一種技術(shù)方案：

一種個(gè)性化頭面部穴位自動(dòng)識(shí)別模型建立方法，包括：

對(duì)人體樣本的頭面部穴位進(jìn)行人工標(biāo)記；

掃描采集每個(gè)人體樣本的三維頭面部信息，所述三維頭面部信息包括經(jīng)標(biāo)記的穴位相對(duì)坐標(biāo)、穴位相對(duì)于附件骨性標(biāo)記的距離及人體樣本的同申寸；

將所述三維頭面部信按照一定比例分割為頭面部信息訓(xùn)練數(shù)據(jù)集和頭面部信息測(cè)試數(shù)據(jù)集；

通過(guò)深度學(xué)習(xí)算法采用所述頭面部信息訓(xùn)練數(shù)據(jù)集訓(xùn)練頭面部穴位自動(dòng)識(shí)別模型；

基于專業(yè)評(píng)價(jià)信息和所述頭面部信息測(cè)試數(shù)據(jù)集，測(cè)試優(yōu)化所述頭面部穴位自動(dòng)識(shí)別模型。

進(jìn)一步的，通過(guò)深度學(xué)習(xí)算法采用所述頭面部信息訓(xùn)練數(shù)據(jù)集訓(xùn)練頭面部穴位自動(dòng)識(shí)別模型包括：

建立帶有所述人體樣本的三維頭面部信息數(shù)據(jù)庫(kù)，并經(jīng)過(guò)去噪處理以提高數(shù)據(jù)精度；

構(gòu)建三維模型向二維平面轉(zhuǎn)換的網(wǎng)格圖，將所述三維頭面部信息通過(guò)網(wǎng)格圖投影到二維平面，建立二維人臉圖像；

根據(jù)所述三維頭面部信息，分離得到人臉深度圖，所述人臉深度圖為二維深度圖像；

將所述二維人臉圖像和人臉深度圖作為輸入，訓(xùn)練級(jí)聯(lián)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立頭面部穴位自動(dòng)識(shí)別模型。

本發(fā)明還通了一種個(gè)性化頭面部穴位自動(dòng)識(shí)別定位方法，包括：

掃描采集受試者的三維頭面部信息；

對(duì)所述受試者的三維頭面部信息進(jìn)行數(shù)字重構(gòu)得到受試者三維頭面部模型，將所述受試者三維頭面部模型分別轉(zhuǎn)換為受試者二維人臉圖像、受試者人臉深度圖，所述受試者人臉深度圖為二維圖像；

將所述受試者二維人臉圖像、受試者人臉深度圖作為訓(xùn)練好的頭面部穴位自動(dòng)識(shí)別模型的輸入，得到受試者人臉穴位坐標(biāo)(x，y，z)；

根據(jù)受試者人臉穴位坐標(biāo)，在受試者頭面部上進(jìn)行穴位定位。

進(jìn)一步的，根據(jù)受試者人臉穴位坐標(biāo)，在在受試者頭面部上進(jìn)行穴位定位包括：

在所述受試者三維頭面部模型上進(jìn)行穴位定位；

或在所述受試者二維人臉圖像上進(jìn)行穴位定位。

進(jìn)一步的，受試者的三維頭面部信息以數(shù)字化點(diǎn)數(shù)據(jù)表示，并以xyz坐標(biāo)表示其形狀，24位rgb值表示顏色。

進(jìn)一步的，接收所述受試者三維頭面部模型和受試者二維人臉圖像；

采用立體打印設(shè)備打印受試者三維頭面部實(shí)體模型，在該實(shí)體模型上進(jìn)行穴位定位；

或采用平面打印設(shè)備打印受試者二維人臉圖片，在該圖片上進(jìn)行穴位定位；

本發(fā)明還提供了一種個(gè)性化頭面部穴位自動(dòng)識(shí)別定位系統(tǒng)，包括：

采集模塊，用于掃描采集每個(gè)人體樣本的三維頭面部信息和受試者的三維頭面部信息，所述人體樣本的三維頭面部信息包括經(jīng)標(biāo)記的穴位相對(duì)坐標(biāo)、穴位相對(duì)于附件骨性標(biāo)記的距離及人體樣本的同申寸；

和

模型建立模塊，所述訓(xùn)練模塊被配置為從人體樣本的三維頭面部信息中選取頭面部信息訓(xùn)練數(shù)據(jù)集和頭面部信息測(cè)試數(shù)據(jù)集，通過(guò)深度學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練并優(yōu)化頭面部穴位自動(dòng)識(shí)別模型；

和

識(shí)別定位模塊，用于在所述受試者的三維頭面部信息基礎(chǔ)上，進(jìn)行穴位識(shí)別定位。

進(jìn)一步的，所述模型建立模塊包括：

訓(xùn)練模塊，用于通過(guò)深度學(xué)習(xí)算法采用所述頭面部信息訓(xùn)練數(shù)據(jù)集訓(xùn)練頭面部穴位自動(dòng)識(shí)別模型；

測(cè)試模塊，用于基于專業(yè)評(píng)價(jià)信息和所述頭面部信息測(cè)試數(shù)據(jù)集，測(cè)試優(yōu)化所述頭面部穴位自動(dòng)識(shí)別模型。

進(jìn)一步的，所述識(shí)別定位模塊包括形狀定位單元、顏色定位單元或聲音定位單元。

進(jìn)一步的，還包括立體打印設(shè)備或平面打印設(shè)備，采用立體打印設(shè)備打印受試者三維頭面部實(shí)體模型，在該實(shí)體模型上進(jìn)行穴位定位；

或采用平面打印設(shè)備打印受試者二維人臉圖片，在該圖片上進(jìn)行穴位定位。

本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了無(wú)接觸、無(wú)施加的個(gè)體化頭面部穴位精確定位，而且能夠?qū)⒍ㄎ唤Y(jié)果具象化，直接應(yīng)用到針灸、推拿、按摩、給藥及紅外理療等操作當(dāng)中，發(fā)揮了中醫(yī)個(gè)性化治療的價(jià)值。

(2)本發(fā)明采用頭面部的三維掃描系統(tǒng)，既不需要對(duì)人體施加任何有潛在危險(xiǎn)的影響，而且可以比平面掃描獲取人體頭面部跟多的三維信息，為后面穴位的精確定位提供了更多的信息基礎(chǔ)；

(3)本發(fā)明通過(guò)采集人體頭面部的三維立體信息，尤其是骨性標(biāo)志等參數(shù)，應(yīng)用深度學(xué)習(xí)方法來(lái)構(gòu)建頭面部穴位自動(dòng)識(shí)別和標(biāo)記模型，而且通過(guò)專家評(píng)價(jià)來(lái)不斷完善模型的算法，這種穴位定位方法更加接近中醫(yī)專家穴位定位的思路和方法，精確性大大提高。

(4)本發(fā)明還將定位標(biāo)識(shí)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維圖像的重構(gòu)，通過(guò)3d打印實(shí)現(xiàn)具象化，更加的直觀，而且可以打印面具模式，在面具模式上相應(yīng)的穴位標(biāo)識(shí)處可以施加針灸、按摩、紅外理療以及給藥等操作，大大增加了其個(gè)性化應(yīng)用的價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1頭面部穴位自動(dòng)識(shí)別訓(xùn)練系統(tǒng)原理圖；

圖2個(gè)性化頭面部穴位定位方法；

圖3人體頭面部穴位標(biāo)識(shí)簡(jiǎn)圖；

圖4個(gè)性化頭面部穴位定位方法及裝置示意圖；

圖5個(gè)性化頭面部穴位定位方法及裝置電氣連接及工作流程圖；

其中，1.3d掃描儀固定支架，2.3d掃描儀，3.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，4.3d打印支架，5.3d打印頭，6.下巴托

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說(shuō)明都是例示性的，旨在對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┻M(jìn)一步的說(shuō)明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)中使用術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

本發(fā)明的一種典型實(shí)施例是一種個(gè)性化頭面部穴位自動(dòng)識(shí)別模型建立方法，如圖1所示，包括：

對(duì)人體樣本的頭面部穴位進(jìn)行人工標(biāo)記：在掃描前對(duì)直接在人體頭面部上進(jìn)行標(biāo)記，通過(guò)三維掃描獲取穴位的相對(duì)坐標(biāo)，同時(shí)采集穴位相對(duì)于附件骨性標(biāo)記的距離及個(gè)體同申寸(針灸學(xué)中的同申寸法)，獲取足夠多的個(gè)體化信息，為后面穴位的定位提供更多的有用信息。

將所述三維頭面部信按照一定比例分割為頭面部信息訓(xùn)練數(shù)據(jù)集和頭面部信息測(cè)試數(shù)據(jù)集；

通過(guò)深度學(xué)習(xí)算法采用所述頭面部信息訓(xùn)練數(shù)據(jù)集訓(xùn)練頭面部穴位自動(dòng)識(shí)別模型；

基于專業(yè)評(píng)價(jià)信息和所述頭面部信息測(cè)試數(shù)據(jù)集，測(cè)試優(yōu)化所述頭面部穴位自動(dòng)識(shí)別模型。

其中通過(guò)深度學(xué)習(xí)算法采用所述頭面部信息訓(xùn)練數(shù)據(jù)集訓(xùn)練頭面部穴位自動(dòng)識(shí)別模型包括：

建立帶有所述人體樣本的三維頭面部信息數(shù)據(jù)庫(kù)，并經(jīng)過(guò)去噪處理以提高數(shù)據(jù)精度；

其中人體樣本的三維頭面部信息數(shù)據(jù)庫(kù)包括200人，100名男性和100名女性：

構(gòu)建三維模型向二維平面轉(zhuǎn)換的網(wǎng)格圖，將所述三維頭面部信息通過(guò)網(wǎng)格圖投影到二維平面，建立二維人臉圖像；

根據(jù)所述三維頭面部信息，分離得到人臉深度圖；人臉深度圖的得到可以是：選擇三維頭面部信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的100人，10種姿勢(shì)，共1000個(gè)樣本，分離得到人臉深度圖；

將所述二維人臉圖像和人臉深度圖作為輸入，訓(xùn)練級(jí)聯(lián)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立頭面部穴位自動(dòng)識(shí)別模型。完成人臉關(guān)鍵點(diǎn)即：雙眼、鼻尖、雙側(cè)嘴角及骨性標(biāo)志、穴位的定位。

在建立了頭面部穴位自動(dòng)識(shí)別模型的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提出了一種個(gè)性化頭面部穴位自動(dòng)識(shí)別定位方法，包括：

掃描采集受試者的三維頭面部信息：受試者將頭固定在圖4-6的下巴托上，三維掃描儀的攝像頭(圖4-2)對(duì)人體頭面部進(jìn)行掃描，通過(guò)傳感器完成對(duì)頭面部的性狀捕捉，產(chǎn)生一組數(shù)字化點(diǎn)數(shù)據(jù)，并以xyz坐標(biāo)表示其形狀，以24位rgb值表示顏色。將這些信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)中(圖5)；

對(duì)所述受試者的三維頭面部信息進(jìn)行數(shù)字重構(gòu)得到受試者三維頭面部模型，將所述受試者三維頭面部模型分別轉(zhuǎn)換為受試者二維人臉圖像、受試者人臉深度圖，所述受試者人臉深度圖為二維圖像；

將所述受試者二維人臉圖像、受試者人臉深度圖作為訓(xùn)練好的頭面部穴位自動(dòng)識(shí)別模型的輸入，得到受試者人臉穴位坐標(biāo)(x，y，z)；

根據(jù)受試者人臉穴位坐標(biāo)，在受試者頭面部上進(jìn)行穴位定位。

我們可以選擇在所述受試者三維頭面部模型上進(jìn)行穴位定位；也可以選在在所述受試者二維人臉圖像上進(jìn)行穴位定位。

進(jìn)一步的，我們可以采用立體打印設(shè)備打印受試者三維頭面部實(shí)體模型，在該實(shí)體模型上進(jìn)行穴位定位；

三維頭面部實(shí)體模型包括實(shí)心的實(shí)體模型以及鏤空的面具模型。

或采用平面打印設(shè)備印受試者二維人臉圖片，在該圖片上進(jìn)行穴位定位；

作為實(shí)現(xiàn)上述方法的硬件系統(tǒng)，本發(fā)明還提出了一種系統(tǒng)，包括：

采集模塊，用于掃描采集每個(gè)人體樣本的三維頭面部信息和受試者的三維頭面部信息，所述人體樣本的三維頭面部信息包括經(jīng)標(biāo)記的穴位相對(duì)坐標(biāo)、穴位相對(duì)于附件骨性標(biāo)記的距離及人體樣本的同申寸；

和

模型建立模塊，所述訓(xùn)練模塊被配置為從人體樣本的三維頭面部信息中選取頭面部信息訓(xùn)練數(shù)據(jù)集和頭面部信息測(cè)試數(shù)據(jù)集，通過(guò)深度學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練并優(yōu)化頭面部穴位自動(dòng)識(shí)別模型；

和

識(shí)別定位模塊，用于在所述受試者的三維頭面部信息基礎(chǔ)上，進(jìn)行穴位識(shí)別定位。

其中模型建立模塊包括：

訓(xùn)練模塊，用于通過(guò)深度學(xué)習(xí)算法采用所述頭面部信息訓(xùn)練數(shù)據(jù)集訓(xùn)練頭面部穴位自動(dòng)識(shí)別模型；

測(cè)試模塊，用于基于專業(yè)評(píng)價(jià)信息和所述頭面部信息測(cè)試數(shù)據(jù)集，測(cè)試優(yōu)化所述頭面部穴位自動(dòng)識(shí)別模型。

識(shí)別定位模塊包括形狀定位單元、顏色定位單元或聲音定位單元。

進(jìn)一步的，為了打印出三維實(shí)體模型或二維圖篇，還包括立體打印設(shè)備或平面打印設(shè)備，采用立體打印設(shè)備打印受試者三維頭面部實(shí)體模型，在該實(shí)體模型上進(jìn)行穴位定位；

或采用平面打印設(shè)備打印受試者二維人臉圖片，在該圖片上進(jìn)行穴位定位。

最后，實(shí)體模型可以用來(lái)作為個(gè)體穴位定位的參照物。

面具模型可以直接在穴位處添加紅外裝置用于理療，穴位空隙處可以施加針灸、按摩或加藥等治療方式。

以上所述僅為本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本申請(qǐng)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本申請(qǐng)可以有各種更改和變化。凡在本申請(qǐng)的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。