[发明专利]一种构建真实感牙列模型的方法

说明书

本发明提供了一种构建真实感牙列模型的方法，属于口腔医学领域。该方法包括：(1)获取三维牙模和至少三张口内照；所述口内照均为口腔的彩色照片；(2)利用三维牙模和口内照获得每张口内照对应的最优相机姿态；(3)根据每张口内照对应的最优相机姿态将各个口内照映射到三维牙模上，并找到三维牙模上的纹理接缝，然后消除纹理接缝，得到真实感牙列模型。本发明方法使用少量且简单的人工操作即可半自动地构建出带有真实图像纹理的彩色牙列模型，并且牙模上的纹理图像没有明显扭曲、错位和接缝，可以获得较好的仿真效果；利用本发明方法在牙齿美学修复等口腔医疗辅助系统中提高了牙模的仿真效果，减少了人工干预。

技术领域

本发明属于口腔医学领域，具体涉及一种构建真实感牙列模型的方法。

背景技术

随着口腔医学的发展，人们对数字化技术的要求越来越高。其中，更高要求的数据化显示和仿真效果是目前的重点研究之一。在牙齿美学修复中，牙色至关重要。已有的研究发现，牙色是影响患者对牙齿美学修复结果的重要因素之一。许多患者表示他们对数字修复体上有真实感纹理十分感兴趣。要想获取带有真实感色彩的牙列模型，一种方法是通过价格昂贵的口内扫描仪直接获得，很明显这种方法代价太高，会增加口腔医疗机构的运营成本。而且大多数厂家的口内扫描仪获得的带有彩色纹理的牙列模型，只能在自家的软件系统中使用，封闭性太高。而另一种方法就是通过计算机辅助技术和计算机图形学的一些有效方法，使用成本较低廉的设备即可轻松获得真实感彩色牙列模型。

在计算机图形学中,将多张照片覆盖到3D模型上，获得真实感模型的方法一直受到人们的关注，一般方法主要包括2D/3D配准、投影纹理映射和纹理融合三个部分。估计3D物体与其2D投影之间的相对姿势是计算机视觉和医学成像中2D/3D配准的基本问题。而建立2D和3D点之间的对应关系并非易事,尽管在3D点云之间或在2D图像之间进行特征提取和匹配是相当成熟的技术，但由于2D投影中3D几何属性的丢失，在匹配2D和3D特征时会非常困难,容易造成失真，闭塞等问题。例如，3D模型上的特征通常会探索对象的3D几何体，这在2D投影中会丢失，而2D图像上的特征通常利用图像纹理，这些图像纹理要么在3D模型中不可用，要么在2D投影中严重失真。而在构建真实感三维模型的过程中，找到3D物体与其2D投影之间的相对姿势，也就是计算成像相机的内参和外参。这样根据相机的内参和外参计算透视投影变换矩阵，获得二维纹理坐标，在2D纹理图像与3D模型之间建立映射关系，将颜色信息从图像传输到3D模型。

在构建真实感牙模方面，已经有相关工作人员做了针对性研究。但是目前的研究主要存在以下几个问题：

第一个问题是在满足仿真效果的前提下，怎样尽可能少的使用人工交互。传统构建真实感牙列模型用的方法是先调整合适的相机视图，然后人工选取特征点进行配准。这种方法需要标注大量特征点，操作过程较繁琐，而且对人员专业技能要求较高，标记点的精度直接影响最后的配准精度，若标记点没有精准对应，那么最后得到的映射结果就会有明显错位。

第二个问题是2D口内照与3D牙列模型在特征有限的情况下如何进行多模态数据配准。与规则建筑物或其他拥有完整轮廓的物体不同，牙列模型包括软组织和骨骼两个部分，在基于多视图的2D/3D配准过程中，2D牙模投影图像与口内照的点、轮廓、形状等相似特征太少，无法通过单一特征进行特征匹配或计算相似性测度实现全自动的配准，这将增加多模态数据的配准难度。

第三个问题是多张照片进行投影纹理映射时，会出现明显接缝，影响仿真效果。因为不同角度拍摄的口内照，其光照条件、色彩、对比度、亮度等特征有很大差别，所以在口内照与牙模纹理坐标对应的情况下，相邻纹理之间会存在明显接缝，这严重影响最终仿真效果。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种构建真实感牙列模型的方法，提高牙齿模型的仿真效果。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种构建真实感牙列模型的方法，所述方法包括：