[發明專利]一種光滑物體缺損部位輪廓模型的三維重建方法

在審

• 申請號: 201710029650.2
• 申請日: 2017-01-16
• 公開（公告）號: CN106709996A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 秦巖丁;陳吉厚;趙新
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: G06T17/10
• 分類號: G06T17/10
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司12002
• 代理人: 侯力

技術領域

本方法涉及光滑物體缺損部位修復領域，尤其是關于一種光滑物體缺損部位輪廓模型的三維重建方法。

背景技術

現實生活中，光滑物體產生缺損的現象時有發生，涉及領域和產生原因也是多種多樣，尤其是由于后天的傷害導致的人體骨骼或某些組織器官的缺損。為了修補這些缺損，人們需要嘗試對光滑物體的受損部位進行修復。因此，如何獲取光滑物體缺損部位輪廓的三維模型就成為了關鍵。

當光滑物體出現缺損時，其外部輪廓是不完整的，修復的難點是如何由殘存部位的三維特征去推測缺損的三維模型。目前常用的光滑物體缺損部位模型的三維重建方法是：首先在數據庫中獲取光滑物體產生缺損之前完整的三維模型，之后通過CT掃描等技術獲取光滑物體缺損后的三維模型，并與之前未缺損的三維模型進行對比，得到光滑物體缺損部位的三維模型。這種方法對于能夠獲取到原始模型的光滑物體具有良好的修復效果，但是對于原始模型未知的光滑物體，尤其是牙齒，骨骼，頭蓋骨以及器官等存在個性化差異的光滑物體來說，通過CT等方式得到的模型實質上是一個共性的模型，并不能滿足個性化需求，所以該方法顯然不能奏效。因此，尋找一種適用于原始圖像未知的光滑物體缺損部位輪廓模型的三維重建方法至關重要。

發明內容

本發明的目的是為了彌補目前現有技術的上述不足，提出一種新的光滑物體缺損部位輪廓模型的三維重建方法。

本發明的技術方案如下：

一種光滑物體缺損部位輪廓模型的三維重建方法，在光滑物體缺損部位輪廓模型的三維重建過程中，逐行掃描受損的光滑物體，獲得受損光滑物體在不同位置的截面輪廓線，之后通過截面曲線曲率的變化定位缺損部位，再通過曲率的連續性估算出光滑物體缺損部位的外部輪廓，最后通過放樣的方法獲得缺損部位的三維模型；

該方法重建過程具體包括如下步驟：

(1)光滑物體缺損部位原始數據的獲取：通過激光位移傳感器對光滑物體進行逐行掃描，記錄下光滑物體缺損部位的三維坐標，并保存；

(2)光滑物體缺損部位截面外部輪廓的獲取：取一組截面數據，通過截面曲線曲率的變化定位缺損部位，再通過曲率的連續性估算出光滑物體缺損部位的外部輪廓；

(3)多組截面外部輪廓的獲取：重復執行(2)中步驟，取出光滑物體缺損部位的多組截面數據，得到多組缺損部位的截面輪廓；

(4)光滑物體缺損部位模型的生成：在建模軟件中對(3)中所得到的多組缺損部位的截面輪廓進行放樣處理，得到一個比較完整的光滑物體缺損部位的三維模型，并儲存起來。

本發明的優點和有益效果是：

該方法可適用于原始圖像未知的光滑物體，能夠滿足物體個性化需求，彌補了現有技術中只能通過物體的體積布爾運算來修復原始圖像已知的光滑物體，而不能修復原始圖像未知的光滑物體的不足。

附圖說明

圖1是通過掃描得到的包含光滑物體缺損部位的點云數據；

圖2是所取光滑物體缺損部位某截面的輪廓圖；

圖3是光滑物體缺損部位某截面殘留邊界的輪廓圖；

圖4是光滑物體缺損部位某截面受損底面的輪廓圖；

圖5是光滑物體缺損部位在該截面的外部輪廓圖；

圖6是光滑物體缺損部位多組截面輪廓所組成的示意圖；

圖7是所得光滑物體缺損部位的三維模型

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案及效果更加清楚明確，下面參考附圖對本發明進行具體的說明。一種光滑物體缺損部位輪廓模型的三維重建方法，具體實施步驟如下：

1)光滑物體缺損部位原始數據的獲取：通過激光位移傳感器對光滑物體進行逐行掃描，得到如圖1所示的點云數據，記下圖1中各個掃描點的三維坐標，并儲存起來。

2)光滑物體缺損部位某截面外部輪廓的獲取：取光滑物體缺損部位某一組截面數據，在建模軟件中生成如圖2所示的截面原始輪廓。通過截面曲線曲率的變化定位缺損部位，將圖2所示截面輪廓區分為光滑物體受損部位殘存邊界曲線(如圖3所示)和受損底面曲線(如圖4所示)。之后通過曲率的連續性估算，得到如圖5所示光滑物體缺損部位在該截面的外部輪廓。

3)多組截面外部輪廓的獲取：重復執行2)步驟，得到光滑物體缺損部位的多組截面外部輪廓曲線，如圖6所示。

4)在建模軟件中對3)中所得圖6的多組截面曲線進行放樣處理，得到光滑物體受損部位的最終三維模型，如圖7所示，并將其儲存。