【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及口腔医疗，具体为一种基于rgbd设备口腔数字化稠密slam的建模方法及系统。
技术介绍
1、随着生活水平质量的不断提高，人们越来越注重个人的仪表仪容，如美容、整形和口腔等领域成为新型产业，其中，在口腔领域，首先，用口腔数字化扫描仪获取口内三维模型信息，然后用口内模型数据辅助如正畸、种植和修复等手术操作完成口腔修复，相对于传统手段方便、精准和高效。由于口腔环境小，制造的扫描仪受限，要获取口内完整的牙齿模型需要按照一定的轨迹进行扫描，然后对扫描的数据进行一系列的技术处理，才得到最终想要的三维数字化模型。
2、在现有的技术方案中，主要通过slam技术完成相关工作，传统的slam注重定位，建图要求相对低一些，这受限于对硬件资源的要求，而在扫描仪口腔数字化建模则要求定位和建图二者兼得，这对硬件资源提出了更高的要求。在现有的口腔数字化slam技术建模方案中，建模的实时性差、重建模型精度不高、硬件资源要求高和重定位耗时长等劣势，与消费者要求的物美价廉相背。针对目前口腔数字化建模技术中存在的一些问题，提出了一种基于rgbd设备口腔数值化建模的稠密slam方案。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于rgbd设备口腔数字化稠密slam的建模方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于rgbd设备口腔数字化稠密slam的建模方法，包括以下步骤：
3、s1：由定位主模块使扫描仪在口腔内按照轨
4、s2：由后端优化子模块对定位主模块实时定位计算的位置进行不断优化的调整，以确保整体模型的精度；
5、s3：由回环检测子模块解决在扫描任务中，从起点到终点同一位置时，实际扫描重建的模型不在同一位置而导致的重建模型精度无法满足需求的情况。
6、优选的，所述s1步骤中的具体步骤如下：
7、s1-1：当系统启动时，初始化实时定位器，创建第一个局部子图并将其为激活地图管理器初始化，设置为激活地图管理器中的主图信息；
8、s1-2：当第一帧数据输入时，将数据状态设置为可融合，获取激活地图管理中的主图将其融合到主图中，将第一个局部子图、激活地图管理器中的主图和第一帧数据的位置设置为单位矩阵，自此完成第一帧数据的实时定位；
9、s1-3：当第二帧以外的连续帧输入时，同步骤s1-1中一样获取当前激活地图管理中的主图，并将激活地图管理器中的其他地图类型添加到任务列表中，首先当前帧数据与主图进行配准定位计算，为保证重建模型的精度，需要对定位计算的位置进行评估分级，分别为好、良好和失败三个等级，分级依据为参与配准有效内敛像素占比和位姿变化率共同决定，位姿变化率通过深度图svm分类器来识别，当参与定位的子图不是主图类型并且定位状态为良好时，直接将其修改为失败，若子图类型为新局部子图，定位状态为好便可以设置数据融合，否则不可融合；当定位失败时，设置上次成功的位置为当前定位位置，记录上述所有定位结果到激活地图管理器中，完成数据实时定位；
10、s1-4：当数据完成定位操作时，对激活地图管理器中的地图信息进行更新维护；
11、s1-5：整个定位主模块持续执行s1-2、s1-3、s1-4步骤完成整个系统数据的定位和地图管理工作。
12、优选的，所述s1-4步骤中的具体步骤如下：
13、s1-4-1、对管理器中的地图进行遍历，当地图类型为新子图和回环检测子图时判断与主图之间的链接可信度，可接受时将其结果保存到后端优化输入结果队列中为优化做准备，根据当前子图和主图的可视重叠度进行更新；不可接受时将当前子图类型更新为丢弃子图或新丢弃子图；
14、s1-4-2、根据主图的更新标记对所有激活管理器中的地图进行类型更新，记录主图的索引；
15、s1-4-3、删除激活地图管理器中状态为丢弃子图和新丢弃子图的子图；
16、s1-4-4、更新剩下除主图以外的子图状态为回环检测子图，为回环检测做准备；
17、s1-4-5、判断是否应该创建新的局部子图，判断依据为当前主图所处的位置是否在之前的地图位置附近，如果相隔近则不创建新的局部子图，如需要创建根据当前定位位置和主图在全局中的位置计算出新局部子图在全局中的位置，至此完成地图更新。
18、优选的，所述s1-1步骤中激活地图管理器中地图类型包括有主图、新子图、回环检测子图、丢弃子图和新丢弃子图。
19、优选的，所述s1-3步骤中配准定位直接从深度图像中进行，采用从深度图像快速投影数据关联算法来获取对应关系计算位姿，通过反投影来构造代价函数用lm算法迭代优化位姿，完成数据定位工作，从深度图中可方便实现算法的gpu并行化，为定位实时提供了保证。
20、优选的，所述s1-3步骤中，位姿变化率的深度图svm分类器通过事先训练获得。
21、优选的，在所述s2步骤中的具体步骤如下：
22、s2-1：对有链接约束的子图间，收集记录之间的位置变换矩阵为参考值，根据两子图在全局坐标系中的位置重新计算之间的位置变化矩阵为观测值；
23、s2-2：根据s2-1中所有子图间的位置的参考值和观测值构造最小二乘模型，用g2o优化可完成子图在全局坐标系中的位置优化；
24、s2-3：整个后端优化子模块持续执行步骤s2-1和步骤s2-2完成整个系统的后端优化校准，为模型的精度提供保障。
25、优选的，所述s3步骤中的具体步骤如下：
26、s3-1：获取定位主模块的激活地图管理器中子图类型为回环检测的子图；
27、s3-2：以s3-1步骤中子图的位置和质心为基准，选取有一定重叠度的k个候选子图；
28、s3-3：以回环检测子图和候选子图的全局位姿计算之间的相对位姿，以相对位姿为初始位置，执行gvicp配准算法对相对位姿进行校准，若校准之后的相对位姿矩阵满足阈值要求，则回环检测成功建立一个回环关系约束，将相对位置约束保存到输出容器中，供需要模块的使用；
29、s3-4：整个回环检测子模块持续执行步骤s3-1、步骤s3-2和步骤s3-3完成系统的回环检测任务。
30、一种基于rgbd设备口腔数字化稠密slam的建模系统，包括定位主模块、后端优化子模块和回环检测子模块；所述定位主模块、后端优化子模块和回环检测子模块均独立为一个线程；
31、所述定位主模块用于对当前数据和历史帧数据进行管理和相应处理；
32、所述后端优化子模块用于对定位主模块实时定位计算的位置进行不断优化调整，以确保整体模型的精度；
33、所述回环检测子模块用于确保模型的整体精度要求。
34、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
3本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于RGBD设备口腔数字化稠密SLAM的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于RGBD设备口腔数字化稠密SLAM的建模方法，其特征在于：所述S1步骤中的具体步骤如下：
3.根据权利要求2所述的一种基于RGBD设备口腔数字化稠密SLAM的建模方法，其特征在于：所述S1-4步骤中的具体步骤如下：
4.根据权利要求2所述的一种基于RGBD设备口腔数字化稠密SLAM的建模方法，其特征在于：所述S1-1步骤中激活地图管理器中地图类型包括有主图、新子图、回环检测子图、丢弃子图和新丢弃子图。
5.根据权利要求2所述的一种基于RGBD设备口腔数字化稠密SLAM的建模方法，其特征在于：所述S1-3步骤中配准定位直接从深度图像中进行，采用从深度图像快速投影数据关联算法来获取对应关系计算位姿，通过反投影来构造代价函数用LM算法迭代优化位姿，完成数据定位工作，从深度图中可方便实现算法的GPU并行化，为定位实时提供了保证。
6.根据权利要求2所述的一种基于RGBD设备口腔数字化稠密SLAM的建模方法，其特征
7.根据权利要求1所述的一种基于RGBD设备口腔数字化稠密SLAM的建模方法，其特征在于：在所述S2步骤中的具体步骤如下：
8.根据权利要求1所述的一种基于RGBD设备口腔数字化稠密SLAM的建模方法，其特征在于：所述S3步骤中的具体步骤如下：
9.根据权利要求1-8任意一项所述的基于RGBD设备口腔数字化稠密SLAM的建模系统，包括定位主模块、后端优化子模块和回环检测子模块；所述定位主模块、后端优化子模块和回环检测子模块均独立为一个线程；
...【技术特征摘要】
1.一种基于rgbd设备口腔数字化稠密slam的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于rgbd设备口腔数字化稠密slam的建模方法，其特征在于：所述s1步骤中的具体步骤如下：
3.根据权利要求2所述的一种基于rgbd设备口腔数字化稠密slam的建模方法，其特征在于：所述s1-4步骤中的具体步骤如下：
4.根据权利要求2所述的一种基于rgbd设备口腔数字化稠密slam的建模方法，其特征在于：所述s1-1步骤中激活地图管理器中地图类型包括有主图、新子图、回环检测子图、丢弃子图和新丢弃子图。
5.根据权利要求2所述的一种基于rgbd设备口腔数字化稠密slam的建模方法，其特征在于：所述s1-3步骤中配准定位直接从深度图像中进行，采用从深度图像快速投影数据关联算法来获取对应关系计算位姿，通过反投...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨正世，陈泽锋，吕广志，
申请(专利权)人：深圳市菲森科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。