[發明專利]結構光編碼方法、三維重建方法、口腔掃描儀及重建方法

在審

• 申請號: 202211550040.4
• 申請日: 2022-12-05
• 公開（公告）號: CN115937418A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 劉大鵬;鄭燕芳;李芹;錢偉;石愛軍
• 申請（專利權）人: 上海麥牙科技有限公司;上海微云實業集團有限公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種結構光編碼方法、三維重建方法、口腔掃描儀及重建方法，屬于三維重建技術領域。所提出的結構光編碼方法包括生成第一圖案，反碼操作得到對應的第一反碼圖案，所述第一圖案為黑白條紋圖案；得到第一移動圖案和對應的第一移動反碼圖案；得到第一圖像序列；生成第一系列的格雷碼編碼圖案，所述格雷碼編碼圖案為黑白圖案；去除第一系列的格雷碼編碼圖案中條紋最寬的圖案，得到第二系列的格雷碼編碼圖案，反碼操作，得到對應的格雷碼反碼圖案；得到第二圖像序列；由第一圖像序列、第二圖像序列得到第三圖像序列。本發明能夠高效準確地對結構光進行編碼，從而對口腔等物體進行高效準確的三維重建。

技術領域

本發明屬于三維重建技術領域，具體涉及一種結構光編碼方法、三維重建方法、口腔掃描儀以及口腔三維重建方法。

背景技術

基于結構光的雙目立體重建方法是通過主動投射經調制的光源，被雙目系統拍攝后，利用三角測量原理獲得三維數據的方法，該方法具有精度高、重建速度快等優點，因而被廣泛應用在口腔掃描、3C電子重建等領域。

對于基于結構光的三維重建技術而言，結構光的編碼方式非常重要。常用的結構光編碼方法分為時間編碼和空間編碼。時間編碼是在時間維度上一系列編碼圖案，這種方式在測量過程中，將一系列編碼圖案按照一定次序連續的投射到物體表面，這種編碼方法具有很高的測量精度，而且易于實現，但時間編碼方式由于要投影并采集多張圖片，因此對于動態場景并不友好，該方法適用于靜止場景的三維測量?？臻g編碼是一張編碼圖案，每一點的編碼方案由其鄰域內的信息提供，該編碼方法在測量過程中單次僅需投射和采集一張圖案，因而采集速度快，比較適合實時動態場景的測量。但編碼圖案數量的減少也增加了圖像的復雜程度，圖像內某一點的坐標會受空間鄰域內特征點的影響，因此空間編碼方法具有抗干擾能力差、解碼復雜、分辨率低、測量準確度低的缺點。

在牙齒正畸領域，通常會利用口腔掃描儀對口腔進行三維測量，以獲得口腔三維模型。然而，由于口內牙釉質的材質透明度略高，一般的可見光投射到牙齒上，反射回的光強偏低，導致解碼過程中誤差較大；另一方面，由于口腔的特殊結構，需要口腔掃描儀深入到口腔內部進行動態掃描，也同樣造成了誤差的累計，從而導致三維測量的不準確，以至于最終不能保證口腔三維重建的精度。

發明內容

為了能夠對口腔等物體進行準確三維重建，本發明提供一種結構光編碼方法，并基于所提供的結構光編碼方法，進一步提供一種物體三維重建方法、口腔掃描儀以及口腔三維重建方法。

針對上述目的，本發明第一方面提供一種結構光編碼方法，包括：

生成第一圖案，對所述第一圖案執行反碼操作，得到對應的第一反碼圖案，所述第一圖案為黑白條紋圖案；將所述第一圖案和第一反碼圖案均按行左移或右移0.5倍的第一圖案條紋寬度，得到第一移動圖案和對應的第一移動反碼圖案；

將第一圖案、第一反碼圖案、第一移動圖案、第一移動反碼圖案順序排列，得到第一圖像序列；

生成第一系列的格雷碼編碼圖案，所述格雷碼編碼圖案為黑白圖案，所述第一系列的格雷碼編碼圖案的張數根據第一圖案的條紋寬度和投影圖案寬度確定；

去除第一系列的格雷碼編碼圖案中條紋最寬的圖案，得到第二系列的格雷碼編碼圖案，對第二系列的格雷碼編碼圖案執行反碼操作，得到對應的格雷碼反碼圖案；

將第二系列的格雷碼編碼圖案和對應的格雷碼反碼圖案依次排列，其中格雷碼編碼圖案和對應的格雷碼反碼圖案交叉，得到第二圖像序列；

將第一圖像序列、第二圖像序列依次排列，并進行編號，按編號順序，形成第三圖像序列。

在一實施例中，所述結構光編碼方法還包括：根據第一圖案的條紋寬度和投影圖案寬度確定第一系列的格雷碼編碼圖案的張數，包括如下步驟：

根據第一圖案的條紋寬度和投影圖案寬度計算第一圖案中的條紋數量；