牙He模型激光三维扫描测量分析系统

介绍了一种牙Ｈｅ模型激光三维扫描测量分析系统。根据牙Ｈｅ模型的结构特点设计的专用激光扫描系统用于获取Ｈｈ模型的三维数字化信息，计算机对数字化模型进行测量分析，为正畸治疗提供了依据。     

三维数字牙颌模型的研制

设计并实现了三维数字牙颌模型的制作;采用的是非接触式三维激光测量技术,基于三角法测量原理来采集数据,采用双CCD接收反射光(也称为双三角测量法),两CCD在激光器左右对称放置,激光器发出的光线经会聚会聚透镜聚焦后垂直入射被测物体表面上,物体移动使成像面上的光点发生位移;数据参数:扫描宽度50 mm,测量景深150 mm,测量精度0.005 mm,控制方式为计算机控制三轴平移,一轴旋转,扫描步距0.01 mm;牙颌石膏模型经三维激光扫描得到三维数字牙颌模型,并经过计算机处理后显示出来;三维数字牙颌模型的研制成功,使口腔医学开始进入牙、颌、面形态的三维精确定量测量与分析阶段.     

三维打印牙颌模型的计算机辅助测量与精确度研究

摘要：牙颌模型是口腔正畸治疗的重要参考标准,传统的石膏模型易老化断裂,且存储不便;针对石膏模型制作过程效率较低、精度不高,提出了基于3D打印技术制作牙颌模型的实际方法,并应用计算机辅助测量,进行了模型精确度分析;首先通过将影像数据数字化建模,采用熔融沉积制造技术得到3D打印牙颌模型;其次制定模型精确度分析的测量项目与测量标准,利用计算机辅助测量与三维最佳拟合配准技术,分析模型精确度;最后对测量数据统计分析,并得到差异分布规律;实验结果表明,3D打印牙颌模型精确度完全能够满足临床需求,3D打印相较于传统的制作过程更高效和经济,计算机辅助的牙颌模型测量不但替代了传统的手工测量方式,也极大提高了测量的准确性与可重复性,具有很高的推广价值。     

三维牙颌模型的牙齿形状建模方法

针对三维牙颌模型由于齿间粘连导致单颗牙齿局部形状缺失的问题,提出一种综合性的牙齿形状建模方法.根据三维牙颌模型的形态特征,采用基于曲面最小主曲率的方法对粘连区域进行准确的检测提取;对删除齿间粘连区域后生成的齿间开口利用局部最优化权值规则进行剖分并细分优化,生成"中间"恢复曲面;根据牙齿的生理医学特征,以齿间开口的边界信息为约束条件,采用基于最小化曲面能量函数的方法对"中间"恢复曲面进行变形调整,实现单颗牙齿缺失形状的准确恢复.实验结果表明,采用文中方法能取得满足临床口腔医学要求的形状建模结果.     

牙颌模型牙弓长度的数字测量

介绍了获取牙颌模型(牙合)面数字图像的原理和采用与标准线段进行对比测量牙弓长度的方法,并结合C 语言讨讨论了该方法的实现.     

基于EZW的牙颌模型三维数据压缩

针对牙颌模型深度数据的压缩处理问题,阐述了嵌入零树小波(Embedded Zerotree Wavelet,EZW)编码算法的基本原理和算法实现,讨论了基于感兴趣区域的EZW算法及其实现,并在实验室进行了深度数据和三维重构图像的基于感兴趣区域的EZW编码实验.实验表明,EZW编码既能实现图像的有损压缩也可实现图像的无损压缩,并具有很大的压缩比.     

3维牙颌模型牙齿分割的路径规划方法

目的 从3维牙颌模型上分割出单颗牙齿是计算机辅助正畸系统的重要步骤。由于3维测量分辨率和网格重建精度的有限性,三角网格牙颌模型上牙龈和牙缝边界往往融合在一起,使得单颗牙齿的自动分割变得极为困难。传统方法容易导致分割线断裂、分支干扰等问题,且手工交互较多,为此提出一种新颖的基于路径规划技术的单颗牙齿自动分割方法。方法 为避免在探测边界时牙龈和牙缝相互干扰,采用牙龈路径和牙缝路径分开规划策略。首先基于离散曲率分析和一种双重路径规划法搜索牙龈分割路径,并基于搜索到的牙龈路径利用图像形态学和B样条拟合技术构建牙弓曲线;然后综合牙龈路径和牙弓曲线的形态特征探测牙龈路径上的牙缝凹点以划界每颗牙齿的牙龈边界轮廓,并通过匹配和搜索牙龈边界轮廓上颊舌侧凹点间的最优路径确定齿间牙缝边界路径;最后细化整个路径以获取每颗牙齿精确的封闭分割轮廓。结果 对不同畸形程度的患者牙颌模型进行分割实验,结果表明,本文方法对于严重畸形的牙齿能够产生正确的分割结果,而且简单快速,整个分割过程基本能够控制在20 s以内。和现有方法相比,本文方法具有较少的人工干预和参数调整,除了在个别牙齿边界较为模糊的位置需要手动调整外,大部分情况都是自动的。结论 提出的路径规划方法具有强大的抗干扰能力,能够有效克服牙缝牙沟等分支干扰以及分割线断裂等问题,最大程度地减少人工干预,适用于各类畸形牙患者模型的牙齿分割。     

三维激光彩色扫描系统的研究

本文介绍了三维重建的主要方法,在此基础之上详细之上详细介绍了我们研制的三维激光彩色扫描系统的基本原理,在硬件及其控制部分和软件处理部分中分别介绍了这两部分的原理及实现方法,最后给出了实验结果。     

基于OpenGL的三维牙颌模型可视化研究

为了实现牙颌模型的三维数据可视化,通过计算机逼真的显示牙列形态,并进行交互测量及变形等操作.在口腔修复体计算机辅助设计中,以OpenGL为渲染工具,结合自主设计的牙颌模型三维激光扫描仪获取的点云数据,采用基于B样条曲面的三维重建技术,以Visual C 为开发工具实现数字化牙颌模型的三维可视化.以Visual C 和OpenGL为工具,减少了程序设计难度,提高了执行效率,图形显示更加逼真流畅.本系统的设计满足了口腔医生的需求,给患者带来了便利,并促进了口腔修复体的开发制作.     

多级层次三维卷积神经网络的牙颌模型分割与识别技术

牙齿分割是计算机辅助口腔正畸治疗的重要技术.针对传统牙齿分割方法因交互操作复杂、手工干预程度高导致分割效率和精度较低的问题,提出一种基于多级层次三维卷积神经网络的牙颌模型自动分割与识别方法.首先利用基于哈希表的八叉树稀疏表达模型对牙颌模型进行标签化预处理;然后采用构建的Level-1网络和Level-2网络,分别实现普通牙齿间类别和高相似度牙齿间类别的区分;最后采用基于深度卷积特征的多级层次分割网络实现牙齿与牙龈以及牙齿间的分割,并利用条件随机场模型对龈缘区及齿间接触区的局部细节特征进行建模与优化.实验结果表明,在自行采集的牙齿数据集上的牙齿识别准确率均维持在0.858以上,单颗牙齿的分割准确率为0.898,与同类分割方法对比,验证了层次特征学习方法具有较高的准确率和鲁棒性,适用于各种不同程度畸形牙患者的牙齿分割,在计算机辅助口腔治疗诊断中具有巨大的应用潜力.     

用规则立方体网格分类索引牙颌表面的大规模散乱三角面片

针对牙颌模型的特种激光测量方法,提出了通过规则的立方体网格对大规模散乱三角面片进行分类索引的算法．该算法计算效率高,存储开销小．研究成果可以用于处理比较有规律的扫描数据样本,即具有相邻层基本拓扑对应关系的大规模数据点的三角化及基于三角面片的计算问题．     

三维激光扫描系统及其在足底扫描中的应用

首先介绍了一种用于对人体足底形状进行快速测量,从而获得足底三维CAD模型的新型三维激光扫描仪;介绍了该三维激光扫描系统的工作原理;然后论述了系统的机械结构组成,以及单片机如何控制扫描头实现一维平动;接着介绍了逆向工程软件如何由点云数据经过构造曲线,然后构造成曲面片,并最终通过拼接构成完整曲面的实现方法和过程;最后介绍了该系统用于足底扫描的实例以及其广阔的应用前景.     

一种获取物体3维信息的多轴机器人激光扫描系统

针对机器人工作范围有限引起扫描范围小的问题,建立了一种由机器人?便携式线激光3维扫描仪以及旋转平台构成的多轴激光扫描系统。利用半径已知的球体作为参照工具,机器人手持便携式扫描仪对球体进行扫描,精确标定了便携式扫描仪与机器人的方位关系。同时,提出了一种标定转台中心轴线的方法,该方法利用旋转平台上的参考球,在两个不同高度的旋转圆心精确标定出了转轴的方位。实验结果表明,该多轴激光扫描系统可以多角度、多方位对大尺寸物体进行扫描,并有着稳定、灵活以及精度高的特点。     

双路扫描式激光测径仪系统设计

针对企业对小型零部件生产线上的工件线径检测精度和稳定性问题,研制了一款基于ARM+FPG A的双路扫描式激光测径系统,用于解决扁平形漆包线线径的精确测量问题。该测径系统采用标准棒法测量原理,运用累加求和取平均值的处理算法,实现了工件线径的厚度和宽度双向检测,克服了单路激光测径系统测量范围受限等缺点。实验结果表明,该测径仪精度可达到0.001 mm,示值误差不超过±0.005 mm,稳定性能好,测量精度高,适合于生产线上小尺寸工件线径的精度检测。由于FPGA的快速数据处理能力,本系统特别适用于动态线材的尺寸监测。     

Camera Calibration for 3D Color Scanning System Using Virtual 3D Model

Instead of traditionally using a 3D physical model with many control points on it, a calibration plate with printed chess grid and movable along its normal direction is implemented to provide large area 3D control points with variable Z values. Experiments show that the approach presented is effective for reconstructing 3D color objects in computer vision system.     

基于三维激光扫描的物体重构建模

物体拍摄环境具有测量数据量大、物体外轮廓信息复杂等特点,采用当前方法能够获得物体精确的三维点云数据,但缺乏颜色和纹理信息,导致物体重构精度不高,真实感较差;为此,提出一种基于三维激光扫描的物体重构建模方法;该方法通过三维激光扫描技术获取物体点云数据,采用显式的欧拉积分方法对物体整个三维曲面进行平滑,依据三角生长法进行物体三维空间三角划分,将物体网格顶点向球面进行映射,由此构造物体三角网格模型,通过迭代最近点算法对物体非同步点云数据初步匹配结果进行精确配准,利用最近点搜索算法将经多视图立体视觉算法优化后的物体颜色信息和三维点云数据坐标相融合;实验结果表明,所提方法可以快速精确地建立物体三维重构模型,验证了所提方法的可行性。     

移动机器人基于三维激光测距的室内场景认知

研究了移动机器人在室内三维环境中的场景认知问题.室内场景框架具有结构化特性,而室 内多样化的物体则难以进行模型化表述. 本文利用区域扩张算法进行平面特征的提取,并根据平面属性及其相互间的空间关系,完成室 内场景框架的辨识.为了借鉴图像处理领域的物体识别方法, 本文提出一种基于Bearing Angle模型的激光测距数据表述方法,从而将三维点云数据转换为二维Bearing Angle图. 同一类物体中的个体形态具有多样性,同时观测视角也导致激光测距数据的显著差异.针对这些 问题,采用一种基于Gentleboost算法的有监督学习方法, 并利用物体碎片及其相对于物体中心的位置作为特征,从而完成室内场景中的物体认知. 利用室内场景框架辨识结果在Bearing Angle图中进行天棚、地面、墙壁、房门等区域的标记,并利用所产生的语义信息去除错误的认知结果,从而有助于提高识别率. 利用实际机器人平台所获得的实验结果验证了所提方法的有效性.