牙結(jié)構(gòu)模型三維成像.pdf

1、三維重建是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中具有廣泛應(yīng)用背景的重要課題之一。目前三維重建的處理方法大致可分為兩大類：一類是動(dòng)態(tài)重建，利用三維激光掃描儀等儀器得到的物體表面的三維點(diǎn)坐標(biāo)。另一類是靜態(tài)重建，利用實(shí)體的二維幾何與拓?fù)湫畔?，重?gòu)其三維信息。例如由三視圖重建的方法及由透視圖重構(gòu)對(duì)稱形體的算法等。與動(dòng)態(tài)方法相比，靜態(tài)重建對(duì)設(shè)備要求不高,且從原理上講，不受空間尺寸的限制，但算法相對(duì)復(fù)雜一些。基于照片重建三維自然實(shí)體是靜態(tài)重建的重要一種. 本文介紹

2、了從二維照片重建三維牙齒模型的方法。詳細(xì)描述了牙齒模型的圖像獲取、攝像機(jī)標(biāo)定、以及三維重建。 本文采用了張正友方法標(biāo)定攝像機(jī)。這是一種適合應(yīng)用的新的、靈活的方法，介于自標(biāo)定與傳統(tǒng)標(biāo)定之間。該方法假設(shè)標(biāo)定用平面圖板在世界坐標(biāo)系中Z=0，通過線性模型分析計(jì)算得出攝像機(jī)參數(shù)的優(yōu)化解，然后用基于最大似然法進(jìn)行非線性求精。在這個(gè)過程中標(biāo)定出考慮鏡頭畸變的目標(biāo)函數(shù)，最后求出所需的攝像機(jī)內(nèi)、外部參數(shù)。這種標(biāo)定方法既具有較好的魯棒性，又不需昂貴

3、的精制標(biāo)定塊，推動(dòng)了計(jì)算機(jī)視覺從實(shí)驗(yàn)室向?qū)嶋H應(yīng)用的邁進(jìn)。 而二維圖像的獲取是通過將物體置于可旋轉(zhuǎn)水平桌面上，桌面外某合適位置固定一照相機(jī)，當(dāng)桌面相對(duì)其中軸水平旋轉(zhuǎn)360°時(shí)，每相隔一定角度間隔就對(duì)物體拍照，得到一組照片。這個(gè)過程也可以看成是物體固定在桌面上，而照相機(jī)繞著物體旋轉(zhuǎn)一周進(jìn)行拍照。 得到二維系列圖像后，分別用體素法和雙目立體視覺方法重建三維牙齒模型。 體素法建立一個(gè)包含牙齒模型的體空間，把它分割成許多的

4、小長(zhǎng)方體，每個(gè)小長(zhǎng)方體可以看成一個(gè)體素。把體素投影到二維照片上，投影在背景區(qū)域的體素標(biāo)記為白色，投影在牙齒模型區(qū)域的體素標(biāo)記為黑色。在所有不同角度獲得的照片上都進(jìn)行了這樣的投影和標(biāo)記，就得到黑色體素構(gòu)成的三維實(shí)體即牙齒模型的體數(shù)據(jù)。最后，用MarchingCubes算法進(jìn)行表面繪制。 雙目立體視覺方法是把相鄰的兩個(gè)角度拍得的照片組成雙目視覺中的左右圖。用Canny算子來檢測(cè)出圖片中牙齒模型的邊緣后，在外極線約束等約束條件下，找出