一种基于3D-DIC的牙齿裂纹检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于3D

【技术实现步骤摘要】
一种基于3D
‑
DIC的牙齿裂纹检测方法


[0001]本专利技术涉及牙齿裂纹检测
，具体涉及一种基于3D
‑
DIC的牙齿裂纹检测方法。

技术介绍

[0002]隐裂牙为一种细微不易发现的牙齿裂缝，可引起牙体、牙髓、尖周和牙周一系列病变。现代医学中，隐裂牙的识别过程越来越依赖数字化，基于计算机视觉的一系列方法因此诞生。而现有技术中，CT的辐射会对人体造成一定的伤害，TOF等非视觉方法又不能直观地重建牙齿细节。视觉的方法对人类来说比较直观，且设备成本相对其他方法较低。但是由于现有摄像机精度的限制，在某些情况下无法满足测量的精度，因此需要借助数字图像技术来进行分析检测，而三维成像能更直观地呈现裂纹情况。因此，一种能够检测牙齿裂纹并且三维成像的方法成为了必要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于3D
‑
DIC的牙齿裂纹检测方法，通过多方面的改进，以解决上述
技术介绍
中的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种基于3D
‑
DIC的牙齿裂纹检测方法，包括以下方法：
[0006]S1：使用喷笔在牙齿表面喷涂黑色墨水，使得墨水呈密集的斑点状均匀分布于牙齿表面，所述斑点集合称为散斑图，通过双目相机获取牙齿的图像，图像分为左视图和右视图，经过校正后得到无畸变的左视图和右视图；
[0007]S2：提取所述左视图和右视图中牙齿所在的区域，得到只包含牙齿的图像；
[0008]S3：对左视图和右视图中牙齿所在区域的进行立体匹配，立体匹配即对于左视图中的一个像素，找到其位于右视图中的匹配像素，并且对每对像素进行匹配代价计算；
[0009]S4：计算得到每一对像素点的视差值，得到视差图；
[0010]S5：对视差图进行后处理，得到平滑的视差图；
[0011]S6：根据三角原理，把视差图映射到三维空间中，形成点云，接下来处理下一对图像，得到点云后与上一对图像点云进行配准，得到融合的点云；
[0012]S7：对目标牙齿侧面施加平行于牙齿截面且的压力，压力不超过2N。对施加压力后的牙齿重复步骤S1
‑
S6，得到另一个点云；
[0013]S8：对比S7中得到的两个点云，根据3D
‑
DIC方法进行计算得到位移场，进一步计算得到应变场。
[0014]S9：分析应变场，得到主裂纹的位置。
[0015]优选的，所述S1中相机以牙齿中心轴为轴旋转，每旋转5度获取一对图像，并且对图像进行校正。
[0016]优选的，所述S3中立体匹配包括代价计算、代价聚合，代价计算准则选用ZNCC(归
一化互相关准则)，在右视图中寻找所述左视图的每个像素的配对点，其代价值越高则其相似度越高，利用极限约束，可以减少搜索的范围，减少计算资源消耗，所述极线约束，即经过校正的双目相机拍摄的左视图和右视图中，每对匹配的像素应该在一条直线上。
[0017]优选的，所述S3中代价计算完成后，得到了代价空间，在代价空间中作代价聚合，代价聚合结合全局信息优化像素代价值，得到更精确的代价值，完成代价匹配后，每一个像素选取其最低代价值，计算出视差图。
[0018]优选的，所述S4中视差图在立体匹配后仍因为误匹配等具有一定噪声，需要对其进行左右一致性检查、中值滤波、填补空洞等后处理，左右一致性检查为调换左右视图，再进行一次立体匹配，检查前后偏移距离超出限度的像素则视为误匹配，将其删除，所述中值滤波则用于去除噪点，平滑视差图，填补空洞，则为填补其中的缺漏空洞。
[0019]优选的，所述S6中完成第二组的点云生成后，由于误差原因，生成的点云有一定距离的偏移，需要对两个点云进行配准，融合为一个点云，融合采用最近邻迭代算法。
[0020]优选的，所述一直重复以上步骤，直到所有图片完成计算，此时得到了初步的牙齿三维点云数据，得到点云图后，需要对其进行后处理，所述后处理包括：滤波去除离群点、填补空洞等，点云进行曲面重建，得到三维模型，曲面重建采用泊松重建方法。
[0021]优选的，所述S7中对牙齿两侧施加压力，重复步骤S1
‑
S7得到施加压力之后的牙齿三维模型。
[0022]优选的，所述对比受力变形前后的牙齿三维模型，通过三维数字图像相关法(3D
‑
DIC)匹配相关度较高的点，并且计算得到该点对的位移信息和应变信息，完成点云集合中所有点的匹配后得到牙齿整体的三维应变场。
[0023]优选的，所述利用裂纹区域对压力更敏感的特性，在三维应变场中寻得应变最大的位置，即裂纹所在的位置，根据上述原理，首先设置阈值，排除细小的裂纹分支对主裂纹的干扰，然后设置搜索步长，经过迭代提取三维应变场中的高应变区域，即为裂纹所在的区域。
[0024]本专利技术提供的基于3D
‑
DIC的牙齿裂纹检测方法，具备以下有益效果：
[0025]本专利技术通过提取图像中牙齿的区域，对左右视图进行立体匹配，得到视差图，对视差图进行后处理，可以减少搜索的范围，减少计算资源消耗，本专利技术相对于现有的检测方法，所需设备简单、成本较少，且能直观展示牙齿裂纹的位置。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例牙齿裂纹检测方法的流程示意图。
具体实施方式
[0027]实施例一
[0028]如图1所示，本专利技术提供的基于3D
‑
DIC的牙齿裂纹检测方法，包括以下步骤：
[0029]S1：使用喷笔在牙齿表面喷涂黑色墨水，使得墨水呈密集的斑点状均匀分布于牙齿表面，所述斑点集合称为散斑图，通过双目相机获取牙齿的图像，图像分为左视图和右视图，经过校正后得到无畸变的左视图和右视图；
[0030]S2：提取所述左视图和右视图中牙齿所在的区域，得到只包含牙齿的图像；
[0031]S3：对左视图和右视图中牙齿所在区域的进行立体匹配，立体匹配即对于左视图中的一个像素，找到其位于右视图中的匹配像素，并且对每对像素进行匹配代价计算，立体匹配包括代价计算、代价聚合，代价计算准则选用ZNCC(归一化互相关准则)，在右视图中寻找所述左视图的每个像素的配对点，其代价值越高则其相似度越高，利用极限约束，可以减少搜索的范围，减少计算资源消耗，所述极线约束，即经过校正的双目相机拍摄的左视图和右视图中，每对匹配的像素应该在一条直线上，代价计算完成后，得到了代价空间，在代价空间中作代价聚合，代价聚合结合全局信息优化像素代价值，得到更精确的代价值，完成代价匹配后，每一个像素选取其最低代价值，计算出视差图；
[0032]S4：计算得到每一对像素点的视差值，得到视差图，视差图在立体匹配后仍因为误匹配等具有一定噪声，需要对其进行左右一致性检查、中值滤波、填补空洞等后处理，左右一致性检查为调换左右视图，再进行一次立体匹配，检查前后偏移距离超出限度的像素则视为误匹配，将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于3D
‑
DIC的牙齿裂纹检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：使用喷笔在牙齿表面喷涂黑色墨水，使得墨水呈密集的斑点状均匀分布于牙齿表面，所述斑点集合称为散斑图，通过双目相机获取牙齿的图像，图像分为左视图和右视图，经过校正后得到无畸变的左视图和右视图；S2：提取所述左视图和右视图中牙齿所在的区域，得到只包含牙齿的图像；S3：对左视图和右视图中牙齿所在区域的进行立体匹配，立体匹配即对于左视图中的一个像素，找到其位于右视图中的匹配像素，并且对每对像素进行匹配代价计算；S4：计算得到每一对像素点的视差值，得到视差图；S5：对视差图进行后处理，得到平滑的视差图；S6：根据三角原理，把视差图映射到三维空间中，形成点云，接下来处理下一对图像，得到点云后与上一对图像点云进行配准，得到融合的点云；S7：对目标牙齿侧面施加平行于牙齿截面且的压力，压力不超过2N。对施加压力后的牙齿重复步骤S1
‑
S6，得到另一个点云；S8：对比S7中得到的两个点云，根据3D
‑
DIC方法进行计算得到位移场，进一步计算得到应变场。最后分析应变场，得到主裂纹的位置。2.根据权利要求1所述的基于3D
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DIC的牙齿裂纹检测方法，其特征在于：所述S1中相机以牙齿中心轴为轴旋转，每旋转5度获取一对图像，并且对图像进行校正。3.根据权利要求1所述的基于3D
‑
DIC的牙齿裂纹检测方法，其特征在于：所述S3中立体匹配包括代价计算、代价聚合，代价计算准则选用ZNCC(归一化互相关准则)，在右视图中寻找所述左视图的每个像素的配对点，其代价值越高则其相似度越高，利用极限约束，可以减少搜索的范围，减少计算资源消耗，所述极线约束，即经过校正的双目相机拍摄的左视图和右视图中，每对匹配的像素应该在一条直线上。4.根据权利要求1所述的基于3D
‑
DIC的牙齿裂纹检测方法，其特征在于：所述S3中代价计算完成后，得到了代价空间，在代价空间中作代价聚合，代价聚合结合全局信息优化像素代价值，得到更精确的代价值，完成代价匹配后，每...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文龙，吴昱彦，陈礼智，郭俊城，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：