【技术实现步骤摘要】
一种基于多目计算机视觉的高精度电子面弓方法
[0001]本专利技术属于口腔数字化医疗领域，具体涉及一种基于多目计算机视觉的高精度电子面弓方法，使用计算机视觉技术动态模拟上下颌骨以及髁突关节的咬合运动，为口腔修复设计、颞下颌关节疾病诊断等提供辅助。
技术介绍
[0002]电子面弓是使用数字化技术记录、模拟人体颌骨运动的一种技术，对于颞下颌关节疾病的诊断以及口腔修复和矫治都有很好的辅助作用。传统的面弓技术需要使用精密的机械装置，操作复杂，器材携带困难，表达信息有限；而现有的电子面弓技术全部属于外国医疗器械公司，大多采用传感器方案，使用光学、运动及超声传感器等进行颌骨运动数据的采集，设备价格极其高昂。因此，需要兼顾经济性与实用性的全新技术方案。
[0003]本专利技术旨在提出一种更简便的全新电子面弓解决方案，使用多个工业相机配合标志物代替传感器，通过计算机视觉技术，捕捉标志物的位姿信息，进而计算得到上下颌骨的位姿信息。为了提升精确性和鲁棒性，标志物采用上下颌各一个多面体，在保证装置精简的条件下确定多个面的位姿，得到更加准确...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于多目计算机视觉的高精度电子面弓方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)根据被试者的CBCT影像数据及口内扫描数据，获取牙列信息及三维牙颌模型，使用流体树脂在被试者的上下牙列通过连接杆各固定一个多面体标志物，再次进行口扫，获得标志物与牙列的相对位置关系；步骤2)采用多个工业相机进行数据采集：通过张定友法对多个工业相机进行相机标定，将多个相机从不同角度且等间距位置处对准被试者口腔，且牙列上连接的标志物位于多个工业相机的拍摄画面中央，被试者做咬合动作，多个工业相机同步采集被试者下颌从运动开始至结束的视频；步骤3)根据多个视频在同一时刻的多张同一帧图像，计算上牙列及下牙列的标志物在每一帧的坐标和姿态，将标志物在每一帧的坐标和姿态进行整合，获得标志物在运动过程中的轨迹；步骤4)根据上牙列识别标志物与上颌骨的相对位置关系获得上颌骨变换矩阵，根据下牙列识别标志物和下颌骨的相对位置关系获得下颌骨变换矩阵，将上颌骨变换矩阵的逆与下颌骨变换矩阵相乘，从而获得被试者下颌骨相对于上颌骨的变换矩阵，将变换矩阵与牙颌模型相乘得到下颌骨相对于上颌骨的运动轨迹；步骤5)确定下颌标志点的位置，下颌标志点包括切点和髁点：5.1)切点：从步骤2)获取的牙颌模型中得到切点；5.2)髁点：根据步骤4)获取的下颌骨相对于上颌骨的变换矩阵，获得下颌任意一点相对于上颌的运动轨迹，根据不同点做咬合运动时的运动轨迹，计算髁突铰链轴点及运动中心点的位置，从而获得髁点的位置。2.根据权利要求1所述的一种基于多目计算机视觉的高精度电子面弓方法，其特征在于，所述多面体标志物中的一到两个面与连接杆相连，其余面贴附有不同的正方形标志图案，标志图案基于OpenCV的Aruco模块生成；两个多面体标志物规格一致，所贴附的标志图案不同。3.根据权利要求1所述的一种基于多目计算机视觉的高精度电子面弓方法，其特征在于，所述步骤2)中多个工业相机的同步采集方法为：通过外接单片机，输出高低电平信号至多个工业相机，利用工业相机的硬触发机制，采集获得同步图像。4.根据权利要求1所述的一种基于多目计算机视觉的高精度电子面弓方法，其特征在于，所述步骤2)中多个工业相机的同步采集方法为：在电脑上，利用工业相机内置驱动的同步采集方法触发多个工业相机，实现多个工业相机的同步采集。5.根据权利要求1所述的一种基于多目计算机视觉的高精度电子面弓方法，其特征在于，所述步骤3)具体为：3.1)对于标志物在视频中的每一帧，标志物在该帧相对第一帧的相对运动记为旋转矩阵R和平移矩阵T；3.2)对于视频中每一帧的标志物，使用计算机图形学的方法，在多个相机位置生成多个与实际图像分辨率相同的虚像，每个实际图像对应一个虚像；在世界空间的所有标志物上，选择标志图案的四个角点作为采样点，根据旋转矩阵R和平移矩阵T计算采样点在虚像上...
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