[發明專利]一種基于智能手機的口腔三維重建方法、系統和存儲介質

在審

• 申請號: 202111545637.5
• 申請日: 2021-12-16
• 公開（公告）號: CN114299244A
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 尚建嘎;邢濟慈;吳龍永;何蕊;王地
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06T7/571;G06T7/33;G06T7/35;G06T7/70;G06T7/80;G06T5/00
• 代理公司: 杭州合譜慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 33290
• 代理人: 張剛

本發明公開了一種基于智能手機的口腔三維重建方法、系統和存儲介質，以智能手機鏡頭作為口腔掃描設備對口腔中的牙齒進行三維構建，通過改變手機鏡頭的偏移量的同時高速攝影獲取患者口內一系列景深不同的圖像，對采集到的圖像進行處理后形成單視角深度圖，將多個視角的深度圖轉化成點云數據后拼接并網格化后形成最終三維模型，實現將患者口腔內部牙齒的真實圖像傳入智能手機中還原成口腔模型，極大降低了口腔掃描業務的成本，提高效率。

技術領域

本發明屬于三維建模技術領域，具體涉及一種基于智能手機的口腔三維重建方法、系統和存儲介質。

背景技術

在臨床口腔診療和修復過程中，通過三維掃描獲得口腔內部的三維數字化模型的方法主要分為口外掃描和口內掃描兩種。口外掃描方式需要醫生先對口腔進行印模獲取牙齒的石膏模型，再利用三維掃描設備對石膏牙模進行掃描得到其三維數字模型；口內掃描方式則是將口腔掃描器伸進口腔直接對牙齒進行掃描從而獲得牙齒的三維數字模型，該方式操作簡單、高效且測量速度快，因而節省了醫生椅邊操作的時間，又因無需手工印模，也避免了因制模和翻模引起的誤差，測量精度較高。但是，現有的口腔掃描儀均有口腔掃描器和與口腔掃描器連接的龐大主機站組成。操作時醫生手持掃描器放入患者口腔，掃描器攝像頭不斷拍攝并傳入主機站，由主機站軟件做即時3D建模。在進行操作時，口腔內有上下齒列和舌頭，形狀復雜且病人在張大口時，嘴巴和舌頭均在不舒適且不斷移動狀態，需要醫生隨時觀察調整及和病人溝通。同時為了讓掃描器既可在需要的位置拍攝影像又不會太常撞到或頂到口腔其他部位，醫生視線需不斷在口腔及身邊主機站熒幕之間移動，造成掃描效率降低，另外龐大的主機站又導致整個口掃儀系統占用了大量有限的診療空間且造價高昂。

發明內容

本發明的目的就在于為解決上述問題而公開了一種基于智能手機的口腔三維重建方法，包括如下步驟：

S1，對智能手機的對焦模組進行標定，得到智能手機對焦時每一焦平面深度值；

S2，控制智能手機的鏡頭模組進行變焦且同時通過外接探頭獲取口腔內部的不同景深圖像作為第一圖像組，并記錄對應焦段；

S3，依次選取第一圖像組的前后兩幀圖像使用SIFT算法進行搜索以獲得各自的特征點，使用RANSAC算法求解這兩組特征點的變換關系，并求解相應單應矩陣，對第二張圖像使用求解出的矩陣進行變換，得到消除近大遠小效應的圖片組成經過變換的第二圖像組；

S4，將第二圖像組中各幀圖像疊合在一起進行拉普拉斯變換，選取同一個像素坐標下響應值中最大的那一張圖像作為該像素對應的焦平面，根據焦平面深度值獲得各像素對應的深度；

S5，按從前到后順序依次獲取每個像素對比度最大時所處的像素坐標并記錄形成該視角深度圖，同時獲取智能手機在采集該組深度圖對應的位姿信息；

S6，重復上述步驟得到多視角圖像并轉換成多視角點云數據，對多視角點云數據拼接并網格化，形成口腔數字模型。

優選的，所述步驟S2具體包括：

S21，在智能手機的鏡頭模組通過外接探頭可獲取一牙齒圖像時，控制鏡頭模組持續調整焦距至當前牙齒能清晰呈現在智能手機顯示屏中的焦距，對該焦距進行縮放從而獲取可覆蓋當前牙齒表面的焦段范圍；

S22，控制鏡頭模組以高速率拍攝得到口腔內部一連續初始圖像組，根據所述焦段范圍截取連續初始圖像組中多張圖片作為第一圖像組。

優選的，所述步驟S3具體包括：

S31，對第一圖像組中的前后兩幀圖像使用SIFT算法進行搜索，得到各自的特征點；

S32，隨機選取多組匹配的特征點計算單應矩陣，計算其余匹配特征點對經過單應矩陣變換后的誤差，并獲取誤差小于閾值的特征點對數目，獲得誤差小于閾值的特征點對數目最多的單應矩陣；