三维重建方法及装置与流程

背景技术：

1、目前，牙齿诊疗领域牙模数据的获取手段已经从印模三维扫描逐渐转向口内三维扫描技术。该技术摈弃了从印模、翻模、三维扫描的牙模数据获取方式，可以直接入口扫描获取牙齿三维数据。口腔数字印模仪，又称口内三维扫描仪，是一种应用探入式光学扫描头，直接扫描患者口腔内，获取口腔内牙齿、牙龈、黏膜等软硬组织表面的三维形貌及彩色纹理信息的设备。该设备的一种方法是采用主动结构光三角测量成像原理，利用数字投影系统投射主动光图案，摄像机采集系统获取图案后即通过算法处理进行三维重建和拼接。即降低该区域数据的完整性。因口腔内部局促的环境，探入式光学扫描头体积必然受限，所以每次扫描只能获取两颗以内的牙齿图像，扫描效率很低。

技术实现思路

1、本技术的主要目的在于提供一种三维重建方法及装置，以至少解决相关技术中图像扫描效率低的技术问题。

2、为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种三维重建方法，该方法包括：获取第一图像和第二图像，其中，第一图像和第二图像是由预先标定的双目相机分别采集目标图像得到的，目标图像是由投射到被测物体表面的投影图案形成的，投影图案至少由包含特征点的二值化条纹组成；分别确定第一图像和第二图像中特征点的位置，并分别确定第一图像中的特征点对应的多个第一相邻域和第二图像中特征点对应的多个第二相邻域，其中，第一图像中的特征点与第一相邻域一一对应，第二图像中的特征点与第二相邻域一一对应；根据第一相邻域与第二相邻域之间的匹配度将第一图像中的特征点与第二图像中的特征点一一匹配；根据第一图像和第二图像中相互匹配的特征点完成被测物体的三维重建。

3、可选地，投影图案通过以下方式确定，包括：确定二值化条纹的类型，其中，二值化条纹的类型至少包括以下之一：以端点为特征点的线段条纹和在条纹上随机分布特征点的二值化条纹；将二值化条纹按照预先确定的分布规则排列组成投影图案，其中，线段条纹的长度随机，特征点至少包括以下形状之一：预设长度横线、球形、十字型和方形。

4、可选地，将二值化条纹按照预先确定的分布规则组成投影图案，包括：从预先确定的分布规则中的多个水平分布规则中确定二值化条纹的第一分布规则，其中，多个水平分布规则至少包括以下之一：横向相邻二值化条纹间的水平间距相等、横向相邻二值化条纹间的水平间距依次等距增大和横向相邻二值化条纹的水平间距在预设距离区间中随机选取；根据二值化条纹的类型从预先确定的分布规则中确定二值化条纹的第二分布规则；将二值化条纹按照第一分布规则和第二分布规则排列组成投影图案。

5、可选地，根据二值化条纹的类型从预先确定的分布规则中确定二值化条纹的第二分布规则，包括：在投影图案中的二值化条纹为线段条纹的情况下，从预先确定的分布规则中的多个垂直分布规则中选择第二分布规则，其中，多个垂直分布规则至少包括以下之一：纵向相邻线段条纹间的垂直距离相等、纵向相邻线段条纹间的垂直距离依次等距增大和纵向相邻线段条纹间的垂直距离在预设距离区间中随机选取；在投影图案中的二值化条纹为在条纹上随机分布特征点的二值化条纹的情况下，从预先确定的分布规则中的多个特征点分布规则中选择第二分布规则，其中，多个特征点分布规则至少包括：多个特征点之间的间距相等，多个特征点在条纹上随机分布。

6、可选地，确定第一图像中的特征点对应的多个第一相邻域，包括：从第一图像中确定待匹配特征点；以待匹配特征点为中心在第一图像中确定预设尺寸的子图像窗口；将子图像窗口所框定的区域确定为第一相邻域。

7、可选地，待匹配特征点通过以下方式在第二图像中确定与待匹配特征点相匹配的特征点，包括：确定待匹配特征点在第一图像中对应的第一相邻域；依次确定第二图像中每个特征点对应的第二相邻域；根据待匹配特征点处的灰度值、第二图像中每个特征点的灰度值、待匹配特征点对应的第一相邻域的灰度平均值和第二图像中每个特征点对应的第二相邻域的灰度平均值确定待匹配特征点与第二图像中每个特征点匹配度，从第二图像中选择匹配度最高且符合极线约束条件的特征点确定为第二图像中与待匹配特征点相匹配的特征点。

8、可选地，双目相机的内外参数可以通过以下方式确定，包括：提取双目相机采集的标定板中图像的特征点坐标；根据标定板中图像的特征点坐标计算双目相机的内外参数。

9、可选地，根据标定板中图像的特征点坐标计算双目相机的内外参数，包括：从双目相机的多个内外参数中确定需要标定的目标参数，目标参数包括：标定板中图像的多个特征点由世界坐标系转到相机坐标系的旋转角度和平移位移、相机焦距和径向畸变系数；将标定板中图像的多个特征点的三维坐标和对应的图像坐标代入预设的线性方程组中确定预设的线性方程组的最优解；基于最优解确定目标参数。

10、可选地，基于最优解确定目标参数，包括：基于最优解确定旋转角度对应的旋转矩阵和平移位移对应的平移矩阵中的横轴分量和纵轴分量；基于旋转矩阵和平移矩阵中的横轴分量和纵轴分量依次确定相机焦距和径向畸变系数。

11、根据本技术的另一个方面，还提供了一种三维重建方法，包括：获取第一图像和第二图像，其中，第一图像和第二图像是由预先标定的单目相机分别采集目标图像得到的，目标图像是由投射到被测物体表面的投影图案形成的，投影图案至少由包含特征点的二值化条纹随机分布组成；分别确定第一图像和第二图像中特征点的位置，并分别确定第一图像中的特征点对应的多个第一相邻域和第二图像中特征点对应的多个第二相邻域，其中，第一图像中的特征点与第一相邻域一一对应，第二图像中的特征点与第二相邻域一一对应；根据第一相邻域与第二相邻域之间的匹配度将第一图像中的特征点与第二图像中的特征点一一匹配；根据第一图像和第二图像中相互匹配的特征点完成被测物体的三维重建。

12、可选地，获取第一图像和第二图像，包括：通过单目相机分别在不同时刻对目标图像进行采集，得到第一图像和第二图像；或通过单目相机对目标图像进行采集，得到第一图像，并对第一图像进行调制，得到第二图像。

13、根据本技术的再一个方面，还提供了一种口腔内部牙齿三维重建方法，包括：获取第一图像和第二图像，其中，第一图像和第二图像是由预先标定的双目相机分别采集目标图像得到的，目标图像是由投射到被测牙齿表面的投影图案形成的，投影图案至少由包含特征点的二值化条纹随机分布组成；分别确定第一图像和第二图像中特征点的位置，并分别确定第一图像中的特征点对应的多个第一相邻域和第二图像中特征点对应的多个第二相邻域，其中，第一图像中的特征点与第一相邻域一一对应，第二图像中的特征点与第二相邻域一一对应；根据第一相邻域与第二相邻域之间的匹配度将第一图像中的特征点与第二图像中的特征点一一匹配；根据第一图像和第二图像中相互匹配的特征点完成被测牙齿的三维重建。

14、根据本技术的再一个方面，还提供了一种三维重建装置，包括：获取模块，用于获取第一图像和第二图像，其中，第一图像和第二图像是由预先标定的双目相机分别采集目标图像得到的，目标图像是由投射到被测物体表面的投影图案形成的，投影图案至少由包含特征点的二值化条纹组成；确定模块，用于分别确定第一图像和第二图像中特征点的位置，并分别确定第一图像中的特征点对应的多个第一相邻域和第二图像中特征点对应的多个第二相邻域，其中，第一图像中的特征点与第一相邻域一一对应，第二图像中的特征点与第二相邻域一一对应；匹配模块，用于根据第一相邻域与第二相邻域之间的匹配度将第一图像中的特征点与第二图像中的特征点一一匹配；重建模块，用于根据第一图像和第二图像中相互匹配的特征点完成被测物体的三维重建。

15、根据本技术的又一方面，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行上述的三维重建方法。

16、根据本技术的又一方面，提供了口腔扫描仪，包括：一个或多个处理器，存储器，以及一个或多个程序，其中，一个或多个程序被存储在存储器中，并且被配置为由一个或多个处理器执行，一个或多个程序包括用于执行上述的三维重建方法。

17、应用本技术的技术方案，通过至少包含特征点的二值化条纹随机分布组成投影图像对被测物体进行扫描的方式，达到了利用较少的序列图像完成对被测物体编解码的目的，从而实现了缩短了对被测物体进行编解码的时间的技术效果，进而解决了相关技术中牙齿等图像扫描效率低的技术问题。