[发明专利]一种光滑物体缺损部位轮廓模型的三维重建方法

说明书

技术领域

本方法涉及光滑物体缺损部位修复领域，尤其是关于一种光滑物体缺损部位轮廓模型的三维重建方法。

背景技术

现实生活中，光滑物体产生缺损的现象时有发生，涉及领域和产生原因也是多种多样，尤其是由于后天的伤害导致的人体骨骼或某些组织器官的缺损。为了修补这些缺损，人们需要尝试对光滑物体的受损部位进行修复。因此，如何获取光滑物体缺损部位轮廓的三维模型就成为了关键。

当光滑物体出现缺损时，其外部轮廓是不完整的，修复的难点是如何由残存部位的三维特征去推测缺损的三维模型。目前常用的光滑物体缺损部位模型的三维重建方法是：首先在数据库中获取光滑物体产生缺损之前完整的三维模型，之后通过CT扫描等技术获取光滑物体缺损后的三维模型，并与之前未缺损的三维模型进行对比，得到光滑物体缺损部位的三维模型。这种方法对于能够获取到原始模型的光滑物体具有良好的修复效果，但是对于原始模型未知的光滑物体，尤其是牙齿，骨骼，头盖骨以及器官等存在个性化差异的光滑物体来说，通过CT等方式得到的模型实质上是一个共性的模型，并不能满足个性化需求，所以该方法显然不能奏效。因此，寻找一种适用于原始图像未知的光滑物体缺损部位轮廓模型的三维重建方法至关重要。

发明内容

本发明的目的是为了弥补目前现有技术的上述不足，提出一种新的光滑物体缺损部位轮廓模型的三维重建方法。

本发明的技术方案如下：

一种光滑物体缺损部位轮廓模型的三维重建方法，在光滑物体缺损部位轮廓模型的三维重建过程中，逐行扫描受损的光滑物体，获得受损光滑物体在不同位置的截面轮廓线，之后通过截面曲线曲率的变化定位缺损部位，再通过曲率的连续性估算出光滑物体缺损部位的外部轮廓，最后通过放样的方法获得缺损部位的三维模型；

该方法重建过程具体包括如下步骤：

(1)光滑物体缺损部位原始数据的获取：通过激光位移传感器对光滑物体进行逐行扫描，记录下光滑物体缺损部位的三维坐标，并保存；

(2)光滑物体缺损部位截面外部轮廓的获取：取一组截面数据，通过截面曲线曲率的变化定位缺损部位，再通过曲率的连续性估算出光滑物体缺损部位的外部轮廓；

(3)多组截面外部轮廓的获取：重复执行(2)中步骤，取出光滑物体缺损部位的多组截面数据，得到多组缺损部位的截面轮廓；

(4)光滑物体缺损部位模型的生成：在建模软件中对(3)中所得到的多组缺损部位的截面轮廓进行放样处理，得到一个比较完整的光滑物体缺损部位的三维模型，并储存起来。

本发明的优点和有益效果是：

该方法可适用于原始图像未知的光滑物体，能够满足物体个性化需求，弥补了现有技术中只能通过物体的体积布尔运算来修复原始图像已知的光滑物体，而不能修复原始图像未知的光滑物体的不足。

附图说明

图1是通过扫描得到的包含光滑物体缺损部位的点云数据；

图2是所取光滑物体缺损部位某截面的轮廓图；

图3是光滑物体缺损部位某截面残留边界的轮廓图；

图4是光滑物体缺损部位某截面受损底面的轮廓图；

图5是光滑物体缺损部位在该截面的外部轮廓图；

图6是光滑物体缺损部位多组截面轮廓所组成的示意图；

图7是所得光滑物体缺损部位的三维模型

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚明确，下面参考附图对本发明进行具体的说明。一种光滑物体缺损部位轮廓模型的三维重建方法，具体实施步骤如下：

1)光滑物体缺损部位原始数据的获取：通过激光位移传感器对光滑物体进行逐行扫描，得到如图1所示的点云数据，记下图1中各个扫描点的三维坐标，并储存起来。

2)光滑物体缺损部位某截面外部轮廓的获取：取光滑物体缺损部位某一组截面数据，在建模软件中生成如图2所示的截面原始轮廓。通过截面曲线曲率的变化定位缺损部位，将图2所示截面轮廓区分为光滑物体受损部位残存边界曲线(如图3所示)和受损底面曲线(如图4所示)。之后通过曲率的连续性估算，得到如图5所示光滑物体缺损部位在该截面的外部轮廓。

3)多组截面外部轮廓的获取：重复执行2)步骤，得到光滑物体缺损部位的多组截面外部轮廓曲线，如图6所示。

4)在建模软件中对3)中所得图6的多组截面曲线进行放样处理，得到光滑物体受损部位的最终三维模型，如图7所示，并将其储存。