[发明专利]一种基于面结构光的皮肤损伤表面三维重建方法

说明书

本公开揭示了一种基于面结构光的皮肤损伤表面三维重建方法，包括：拍摄受损皮肤所在区域的二维图像，同时采集投影到受损皮肤所在区域上的光栅信息，对光栅信息进行解调获得光栅的相位变化信息；根据光栅的相位变化信息和二维图像的像素坐标通过立体匹配获得受损皮肤所在区域的三维点云；读取受损皮肤所在区域的二维图像和三维点云，选取二维图像中皮肤受损区域的轮廓边界点；在二维图像上对轮廓边界点进行曲线拟合获得完整边缘轮廓；将轮廓边界点删除，根据所拟合的曲线，利用二维图像与三维点云的对应关系，将受损皮肤所在区域的三维点云分割为皮肤受损和非受损区域；对所述三维点云中的皮肤受损区域进行修补，完成受损皮肤的三维重建。

技术领域

本公开属于图像识别技术领域，具体涉及一种基于面结构光的皮肤损伤表面三维重建方法。

背景技术

三维打印技术是基于计算机三维数字成像技术及多层次连续打印的一种新型数字化成型技术。近几年，由于互联网、新兴材料和计算能力的逐渐进步，3D打印技术得到了迅速的发展。这也使得3D打印技术目前已经应用到生产和生活的众多领域，例如航空航天，生物医学，军工，纺织，教育等。生物3D打印则是在3D打印的基础之上，以种子细胞为原料打印活体组织和器官的一种新技术。3D生物打印在临床中的应用越来越广泛，包括皮肤、骨骼、血管、心脏组织等的体外再生与重建。

3D生物打印在皮肤损伤修复领域的应用主要是构建出组织工程皮肤。组织工程皮肤是由种子细胞和(或)支架材料在体外构建培养而成的人工皮肤。采用生物3D打印技术能够精确定位多种基质材料和细胞，通过将种子细胞等原料打印成预定制的形式，能够模拟生物体内的三维组织结构和微环境，具有孔隙结构可控、宽尺寸范围及高生产能力等优点，并可以解决组织工程中血管化的难题，因此在制造组织工程皮肤中具有极大的潜力。

然而，3D生物打印是离不开三维数据模型的，目前对皮肤修复的前端工作，缺损皮肤表面模型的重建工作一般是由一些三维设计软件如3DMAX、Maya、Solidworks等设计出所需尺寸的模型，再进行后端的生物3D打印部分，但是这种方法不仅要求使用者需要对三维建模软件的操作十分熟知，该方法还无法实现自动化建模。除此之外，一些研究人员利用再制造损伤提取的方法，利用三维光学测量采集损伤树脂皮肤模型表面点云数据，并重构成三维网格，将损伤皮肤模型与原始完好树脂模型的CAD模型进行布尔运算，得到缺损区域模型。然而，对于实际的损伤模型等，无法获取到原始模型的CAD，因此无法进行布尔运算。

发明内容

针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种基于面结构光的皮肤损伤表面三维重建方法，通过双目视觉系统获得皮肤表面的点云，利用点云的欧式聚类分割算法和拉普拉斯网格变形算法，快速准确的重建出受损皮肤的三维模型。

为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：

一种基于面结构光的皮肤损伤表面三维重建方法，包括如下步骤：

S100：通过双目相机拍摄受损皮肤所在区域的二维图像，同时采集光栅投影装置投影到受损皮肤所在区域上的光栅信息，对所采集的光栅信息进行解调获得光栅的相位变化信息；

S200：利用所述光栅的相位信息和二维图像的像素坐标，通过立体匹配获得受损皮肤所在区域的三维点云，此时，三维点云与二维图像的二维像素坐标一一对应；

S300：读取受损皮肤所在区域的二维图像和受损皮肤所在区域的三维点云，选取所述二维图像中皮肤受损区域的轮廓边界点；

S400：在所述二维图像上对所述皮肤受损区域的轮廓边界点进行曲线拟合，获得二维图像上皮肤受损区域的完整边缘轮廓；

S500：将所拟合的曲线上的轮廓边界点删除，根据所拟合的曲线，并利用所述二维图像与所述三维点云的对应关系，将所述受损皮肤所在区域的三维点云分割为皮肤受损区域和皮肤非受损区域；

S600：对所述三维点云中的皮肤受损区域进行修补，完成受损皮肤的三维重建。