三维数字化牙颌模型在口腔正畸领域有着广泛的应用,它是牙科计算机辅助诊断的前提,对于提高口腔正畸自动化水平有重要的意义。由于牙颌石膏模型的自遮挡及视角局限性,一次三维扫描无法获取完整的模型三维信息,必须对模型各个侧面进行分别扫描,然后通过配准技术进行拼接,才能构成一个完整的三维数字化牙颌模型。其中,曲面配准是牙颌模型三维数字化的关键,直接影响到数字化模型的精度。本文重点研究三维曲面配准技术,为三维数字化牙颌模型的建立奠定基础。本文首先通过对比研究国内外主要配准技术的优缺点,提出了基于迭代最近点(Iterative Closest Point, ICP)算法的三维曲面配准方案。但标准ICP算法在配准效率及精度上不能满足实际需求。本文在标准ICP算法基础上进行了如下有针对性的改进:1.采用八叉树搜索算法提高算法效率;2.采用伪对应点对滤除策略提高算法精度;3.采用初始运动参数估计提高算法稳定性。结果证明,本文针对原始ICP算法进行的改进,显著提高了算法的配准效率与精度,该方案能较好完成牙颌石膏模型的三维曲面配准。但是该方案有一定的局限性,它依赖一定的重叠区域,当曲面间重叠区域过小时,配准可能失败。由于上述配准方案具有一定局限性,本文又提出了一种基于旋转台的配准方案。该方案通过一种二维旋转台来避免测量死角。牙颌石膏模型被固定在旋转台上完成全方位扫描,最后通过旋转轴及旋转角度完成配准。该方案原理简单,实时性好,配准过程稳定可靠,且配准精度仅与旋转台机械精度及旋转轴标定相关。本文通过实验验证了此方案的可行性。本文通过研究基于牙颌模型的三维曲面配准,提出了两种不同的配准方案,并通过实验验证了方案的可行性,为三维数字化牙颌模型的建立奠定了基础。
