[发明专利]基于线激光扫描的损伤皮肤重建方法及重建系统

说明书

本发明公开了一种基于线激光扫描的损伤皮肤重建方法及重建系统，方法中，线激光投射器激光扫描待重建的损伤皮肤表面，双目相机采集由位移台带动的损伤皮肤表面的激光条纹图案，通过对激光条纹图案进行处理，分别提取双目相机拍摄的激光条纹图案的光条中心的亚像素坐标以形成两条亚像素精度的光条中心线，基于位移台的运动参数拼接所有激光条纹图案的光条中心点的点云以得到完整的损伤皮肤的点云模型，提取损伤皮肤的边界点以分割健康皮肤点云和损伤皮肤点云，基于健康皮肤点云对健康皮肤的孔洞区域离散点插入和点云三角化，网格细分损伤皮肤的上表面得到网格模型，基于损伤皮肤点云和上表面的网格模型重建损伤皮肤以3D打印。

技术领域

本发明属于3D打印技术技术领域，特别是一种基于线激光扫描的损伤皮肤重建方法及重建系统。

背景技术

3D打印技术是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。近年来，随着材料制备技术、增材制造工艺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打印技术广泛应用于航空航天，生物医学，军工，医疗，教育等高价值及高附加值产业中并产生了巨大的经济效益。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主要应用是构建组织工程皮肤。组织工程皮肤是一种较为完善的组织工程化组织，是将真皮成纤维细胞与细胞外基质替代物混合制成人工皮肤，或单纯使用多孔的细胞外基质替代真皮植入创面，上面移植上皮细胞覆盖或待自身上皮覆盖取代病损的皮肤。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三维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。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种基于线激光扫描的损伤皮肤重建方法及重建系统，通过线激光扫描系统重建出皮肤表面的点云，将健康皮肤和损伤皮肤的表面点云分割出来，并分别进行封装。最后利用拉普拉斯网格变形算法将损伤皮肤部分进行填充。同时区别于由三维模型设计软件建立的模型，本发明对不规则形状的皮肤损伤区域有更高的重建质量。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种基于线激光扫描的损伤皮肤重建方法包括以下步骤：

第一步骤中，线激光投射器激光扫描待重建的损伤皮肤表面，双目相机采集由位移台带动的损伤皮肤表面的激光条纹图案，

第二步骤中，提取所述激光条纹图案的中心线，分别提取双目相机拍摄的激光条纹图案的光条中心的亚像素坐标以形成两条亚像素精度的光条中心线，

第三步骤中，基于双目视觉重建所述光条中心线的点云，

第四步骤中，基于位移台的运动参数拼接所有激光条纹图案的光条中心点的点云以得到完整的损伤皮肤的点云模型，

第五步骤中，选取损伤皮肤的边界点以分割健康皮肤点云和损伤皮肤点云，

第六步骤中，基于所述健康皮肤点云对健康皮肤的孔洞区域离散点插入和三角剖分，典型的，三角剖分可以是德劳内三角剖分或其他各种适宜的方式；

第七步骤中，网格细分损伤皮肤的上表面得到网格模型，