[发明专利]一种基于牙科stl模型和二维图像配准的牙模分类识别方法

说明书

本发明的一种基于牙科stl模型和二维图像配准的牙模分类识别方法，包括如下步骤：S1：使用工业相机对传送线上的目标牙模进行拍摄，获得拍摄二维图像，并对拍摄二维图像进行预处理；S2：将用于打印目标牙模的牙模三维stl文件的三维模型进行透视投影变换获得变换二维图像；S3：将拍摄二维图像与变换二维图像进行匹配，识别每个目标牙模所对应的牙模三维stl文件，从而实现精确分拣。该方法能够快速、精准地分拣批量生产的多件牙模，匹配相应的牙模三维文件。

技术领域

本发明涉及一种基于牙科stl模型和二维图像配准的牙模分类识别方法，属于牙科技术领域。

背景技术

随着数字化技术以及3D打印等广泛应用于口腔修复领域，口腔医疗进入数字化时代。在义齿的数字化制备过程中，需要对数字化的牙模进行制备。由于牙模高度个性化的特点，采用3D打印技术制作牙模成为最佳的选择，3D打印技术的普及在牙模制备上显现巨大的商业潜力。

3D打印机在打印牙模时，为了提高效率，通常批量打印多件牙模。而由于牙模之间常常只存在细微差别，批量生产之后，如何针对不同的使用者的牙模进行快速精确地分拣是急待解决的问题。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提出一种基于牙科stl模型和二维图像配准的牙模分类识别方法，其能够快速、精准地分拣批量生产的多件牙模，匹配相应的牙模三维文件。

为实现上述目的，本发明的一种基于牙科stl模型和二维图像配准的牙模分类识别方法，包括如下步骤：

S1：使用工业相机对传送线上的目标牙模进行拍摄，获得拍摄二维图像，并对拍摄二维图像进行预处理；

S2：将用于打印目标牙模的牙模三维stl文件的三维模型进行透视投影变换获得变换二维图像；

S3：将拍摄二维图像与变换二维图像进行匹配，识别每个目标牙模所对应的牙模三维stl文件，从而实现精确分拣。

进一步地，在步骤S1中，预先采用工业相机采集传送线上无牙模时的图像作为背景图像并保存，然后使用工业相机对传送线上的目标牙模进行拍照获得目标图像，对两张图像做背景差分，分割出目标牙模图像区域，通过Canny边缘检测算子提取目标牙模的边缘轮廓，通过最小外接矩形法获取目标牙模的最小外接矩形作为目标牙模的轮廓。

进一步地，在步骤S1中，通过目标牙模的轮廓确定目标牙模中心点的二维坐标，同时获知目标牙模在拍摄二维图像中的摆放角度，通过图像旋转算法将拍摄二维图像进行修正，使获取的拍摄二维图像与该目标牙模方向相同。

进一步地，在步骤S1中，通过以下公式计算背景图像与目标图像的像素差值，将像素差值大于阈值的像素点置0，将像素差值小于等于阈值的像素点置1，获取只包含目标牙模区域的二值化图像：

其中，f_k(x,y)表示目标图像，b_k(x,y)表示背景图像，T_h为图像灰度阈值，R_k(x,y)为目标牙模区域的二值化图像。

进一步地，在步骤S2中，读入牙模三维stl文件中的三维模型，以透视投影算法，通过以下公式计算三维模型的变换二维图像：

其中，E为透视视点位置，R^T为透视视点姿态R的逆矩阵，X为三维模型中的点，Y为二维图像平面上的点。

进一步地，在步骤S3中，使用模板匹配算法计算拍摄二维图像与变换二维图像匹配结果，通过以下公式计算：

其中，S(m,n)为拍摄二维图像,T(m,n)为变换二维图像，R为拍摄二维图像与变换二维图像的相关系数。