[发明专利]一种虚拟三维人脸面部重建系统的标定方法

权利要求书

1.一种虚拟三维人脸面部重建系统的标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、利用圆柱体模的模型坐标系作为世界坐标系，求取世界坐标系与CT三维坐标系的变换关系；

S2、利用棋盘格标定板，求取单目相机的内部参数得到相机坐标系与相机图像坐标系的变换关系；

S3、通过单目相机在初始点处拍摄体模，求得世界坐标系与相机图像坐标系的变换关系；

S4、根据已知的坐标变换关系，可最终求得CT三维坐标系到相机图像坐标系的变换关系；

S5、由于单目相机是固定至CBCT上，当悬臂旋转时，即可求解出任意位置下的坐标变换关系。

2.根据权利要求1所述的一种虚拟三维人脸面部重建系统的标定方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

S11、利用圆柱体模的模型坐标系作为世界坐标系S_w(x_w,y_w,z_w)，并提取圆柱体模上十字标记点在世界坐标系下的坐标值p_w；

S12、利用CBCT对圆柱体模进行扫描重建，构建出虚拟的三维模型，并命名为CT三维空间，根据其原点构建CT三维坐标系S_o(x_o,y_o,z_o)；

S13、圆柱体模上十字标记点在CT三维坐标系下的坐标值p_o通过钢珠的高CT值被提取得到，根据伪逆法或四元数法进而求取世界坐标系与CT三维坐标系的坐标变换关系为：

p_w＝R_owp_o+T_ow

其中，R_ow是世界坐标系到CT三维坐标系的旋转矩阵，T_ow是世界坐标系到CT三维坐标系的平移向量。

3.根据权利要求1所述的一种虚拟三维人脸面部重建系统的标定方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

S21、利用单目相机从不同角度拍摄多幅标定板图像，由于标定板棋盘格之间的间隔是已知的，通过张正友标定法可以求出单目相机的内部参数A；

S22、通过单目相机的内部参数A得到相机坐标系S_c(x_c,y_c,z_c)到相机图像坐标系S_d(x_d,y_d,z_d＝1)的坐标变换关系：

4.根据权利要求1所述的一种虚拟三维人脸面部重建系统的标定方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

S31、利用单目相机在CBCT悬臂的运动初始点处开始拍摄圆柱体模，通过圆柱体模上的十字标记点，结合角点提取算法提取圆柱体模上十字标记点的图像坐标值p_d；

S32、由于圆柱体模上的各排十字标记点的距离关系是确定的，根据距离关系即可得到对应标记点世界坐标值p_w，进而求出世界坐标系S_w(x_w,y_w,z_w)与相机图像坐标系S_d(x_d,y_d,z_d＝1)的坐标变换关系为：

p_d＝A·(R_wcp_w+T_wc)

其中，R_wc是世界坐标系到相机坐标系的旋转矩阵，T_wc是世界坐标系到相机坐标系的平移向量，经过与内部参数A转换得到相机图像坐标系坐标值。