一种基于牙科stl模型和二维图像配准的牙模分类识别方法技术

本发明专利技术的一种基于牙科stl模型和二维图像配准的牙模分类识别方法，包括如下步骤：S1：使用工业相机对传送线上的目标牙模进行拍摄，获得拍摄二维图像，并对拍摄二维图像进行预处理；S2：将用于打印目标牙模的牙模三维stl文件的三维模型进行透视投影变换获得变换二维图像；S3：将拍摄二维图像与变换二维图像进行匹配，识别每个目标牙模所对应的牙模三维stl文件，从而实现精确分拣。该方法能够快速、精准地分拣批量生产的多件牙模，匹配相应的牙模三维文件。

【技术实现步骤摘要】
一种基于牙科stl模型和二维图像配准的牙模分类识别方法
本专利技术涉及一种基于牙科stl模型和二维图像配准的牙模分类识别方法，属于牙科

技术介绍
随着数字化技术以及3D打印等广泛应用于口腔修复领域，口腔医疗进入数字化时代。在义齿的数字化制备过程中，需要对数字化的牙模进行制备。由于牙模高度个性化的特点，采用3D打印技术制作牙模成为最佳的选择，3D打印技术的普及在牙模制备上显现巨大的商业潜力。3D打印机在打印牙模时，为了提高效率，通常批量打印多件牙模。而由于牙模之间常常只存在细微差别，批量生产之后，如何针对不同的使用者的牙模进行快速精确地分拣是急待解决的问题。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术提出一种基于牙科stl模型和二维图像配准的牙模分类识别方法，其能够快速、精准地分拣批量生产的多件牙模，匹配相应的牙模三维文件。为实现上述目的，本专利技术的一种基于牙科stl模型和二维图像配准的牙模分类识别方法，包括如下步骤：S1：使用工业相机对传送线上的目标牙模进行拍摄，获得拍摄二维图像，并对拍摄二维图像进行预处理；S2：将用于打印目标牙模的牙模三维stl文件的三维模型进行透视投影变换获得变换二维图像；S3：将拍摄二维图像与变换二维图像进行匹配，识别每个目标牙模所对应的牙模三维stl文件，从而实现精确分拣。进一步地，在步骤S1中，预先采用工业相机采集传送线上无牙模时的图像作为背景图像并保存，然后使用工业相机对传送线上的目标牙模进行拍照获得目标图像，对两张图像做背景差分，分割出目标牙模图像区域，通过Canny边缘检测算子提取目标牙模的边缘轮廓，通过最小外接矩形法获取目标牙模的最小外接矩形作为目标牙模的轮廓。进一步地，在步骤S1中，通过目标牙模的轮廓确定目标牙模中心点的二维坐标，同时获知目标牙模在拍摄二维图像中的摆放角度，通过图像旋转算法将拍摄二维图像进行修正，使获取的拍摄二维图像与该目标牙模方向相同。进一步地，在步骤S1中，通过以下公式计算背景图像与目标图像的像素差值，将像素差值大于阈值的像素点置0，将像素差值小于等于阈值的像素点置1，获取只包含目标牙模区域的二值化图像：其中，fk(x,y)表示目标图像，bk(x,y)表示背景图像，Th为图像灰度阈值，Rk(x,y)为目标牙模区域的二值化图像。进一步地，在步骤S2中，读入牙模三维stl文件中的三维模型，以透视投影算法，通过以下公式计算三维模型的变换二维图像：其中，E为透视视点位置，RT为透视视点姿态R的逆矩阵，X为三维模型中的点，Y为二维图像平面上的点。进一步地，在步骤S3中，使用模板匹配算法计算拍摄二维图像与变换二维图像匹配结果，通过以下公式计算：其中，S(m,n)为拍摄二维图像,T(m,n)为变换二维图像，R为拍摄二维图像与变换二维图像的相关系数。进一步地，在步骤S3中，在当前拍摄二维图像与所有变换二维图像匹配的相关系数中选取最大值，所计算的结果即为目标牙模搜索到所对应的牙模三维stl文件。本专利技术的一种基于牙科stl模型和二维图像配准的牙模分类识别方法通过对拍摄目标牙模获得的拍摄二维图像与牙模三维stl文件透视投影获得的变换二维图像进行匹配，识别每个目标牙模所对应的牙模三维stl文件，从而达到分类及识别要求，能够快速、精准地分拣批量生产的多件牙模，匹配相应的使用者。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步描写和阐述。图1是本专利技术首选实施方式的一种基于牙科stl模型和二维图像配准的牙模分类识别方法的流程图。具体实施方式下面将结合附图、通过对本专利技术的优选实施方式的描述，更加清楚、完整地阐述本专利技术的技术方案。如图1所示，本专利技术首选实施方式的一种基于牙科stl模型和二维图像配准的牙模分类识别方法，包括如下步骤：S1：使用工业相机对传送线上的目标牙模进行拍摄，获得拍摄二维图像，并对拍摄二维图像进行预处理。具体的，预先采用工业相机采集传送线上无牙模时的图像作为背景图像并保存，然后使用工业相机对传送线上的目标牙模进行拍照获得目标图像，对两张图像做背景差分，分割出目标牙模图像区域。然后通过以下公式计算背景图像与目标图像的像素差值，获取只包含目标牙模区域的二值化图像：其中，fk(x,y)表示目标图像，bk(x,y)表示背景图像，Th为图像灰度阈值，Rk(x,y)为目标牙模区域的二值化图像。将像素差值大于阈值的像素点置0，将像素差值小于等于阈值的像素点置1，获得的新图像即为牙模图像的二值化图像。通过Canny边缘检测算子提取目标牙模的边缘轮廓这一有效特征，通过最小外接矩形法获取目标牙模的最小外接矩形作为目标牙模的轮廓，提取出保留牙模区域的图像。然后，通过目标牙模的轮廓计算所述最小外接矩形的中心点坐标及旋转角，确定目标牙模中心点的二维坐标，同时获知目标牙模在拍摄二维图像中的摆放角度，再通过图像旋转算法，将拍摄二维图像进行修正，保证获取的拍摄二维图像与该目标牙模方向相同，减少匹配算法运行时。S2：将用于打印目标牙模的牙模三维stl文件的三维模型进行透视投影变换获得变换二维图像。具体地，首先读入牙模三维stl文件中的三维模型，以透视投影算法，通过以下公式计算三维模型的变换二维图像：其中，E为透视视点位置，RT为透视视点姿态R的逆矩阵，X为三维模型中的点，Y为二维图像平面上的点。能够保留了牙模表面的轮廓细节，提高后面匹配的准确率。S3：将拍摄二维图像与变换二维图像进行匹配，识别每个目标牙模所对应的牙模三维stl文件。具体地，首先确保拍摄二维图像中牙模方向和变换二维图像相同，减少匹配算法运行时间，然后使用模板匹配算法计算拍摄二维图像与变换二维图像匹配结果，通过以下公式计算：其中，S(m,n)为拍摄二维图像,T(m,n)为变换二维图像，R为拍摄二维图像与变换二维图像的相关系数在步骤S3中，在当前拍摄二维图像与所有变换二维图像匹配的相关系数中选取最大值，所计算的结果即为目标牙模搜索到所对应的牙模三维stl文件。识别每个牙模所对应的三维stl文件，是需要在当前拍摄二维图像与所有变换二维图像匹配的相关系数中选取最大值，所计算的结果即为目标牙模搜索到所对应的牙模三维stl文件。本专利技术的一种基于牙科stl模型和二维图像配准的牙模分类识别方法通过对拍摄目标牙模获得的拍摄二维图像与牙模三维stl文件透视投影获得的变换二维图像进行匹配，识别每个目标牙模所对应的牙模三维stl文件，从而达到分类及识别要求，能够快速、精准地分拣批量生产的多件牙模，匹配相应的使用者。上述具体实施方式仅仅对本专利技术的优选实施方式进行描述，而并非对本专利技术的保护范围进行限定。在不脱离本专利技术设计构思和精神范畴的前提下，本领域的普通技术人员根据本专利技术所提供的文字描述、附图对本专利技术的技术方案所作出的各种变形、替代和改进，均应属于本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于牙科stl模型和二维图像配准的牙模分类识别方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1：使用工业相机对传送线上的目标牙模进行拍摄，获得拍摄二维图像，并对拍摄二维图像进行预处理；/nS2：将用于打印目标牙模的牙模三维stl文件的三维模型进行透视投影变换获得变换二维图像；/nS3：将拍摄二维图像与变换二维图像进行匹配，识别每个目标牙模所对应的牙模三维stl文件，从而实现精确分拣。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于牙科stl模型和二维图像配准的牙模分类识别方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：使用工业相机对传送线上的目标牙模进行拍摄，获得拍摄二维图像，并对拍摄二维图像进行预处理；
S2：将用于打印目标牙模的牙模三维stl文件的三维模型进行透视投影变换获得变换二维图像；
S3：将拍摄二维图像与变换二维图像进行匹配，识别每个目标牙模所对应的牙模三维stl文件，从而实现精确分拣。


2.如权利要求1所述的一种基于牙科stl模型和二维图像配准的牙模分类识别方法，其特征在于，在步骤S1中，预先采用工业相机采集传送线上无牙模时的图像作为背景图像并保存，然后使用工业相机对传送线上的所述目标牙模进行拍照获得目标图像，对两张图像做背景差分，分割出所述目标牙模图像区域，通过Canny边缘检测算子提取所述目标牙模的边缘轮廓，通过最小外接矩形法获取所述目标牙模的最小外接矩形作为目标牙模的轮廓。


3.如权利要求2所述的一种基于牙科stl模型和二维图像配准的牙模分类识别方法，其特征在于，在步骤S1中，通过所述目标牙模的轮廓确定目标牙模中心点的二维坐标，同时获知所述目标牙模在拍摄二维图像中的摆放角度，通过图像旋转算法将所述拍摄二维图像进行修正，使获取的所述拍摄二维图像与该目标牙模方向相同。


4.如权利要求3所述的一种基于牙科stl模型和二维图像配准的牙模分类识别方法，其特征在于，在步骤S1中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘大鹏，
申请(专利权)人：南京佳和牙科技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32