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申请/专利权人：浙江大学

摘要：本发明公开了一种基于多目计算机视觉的电子面弓方法。1刚性连接标志物，标志物与患者的上下牙列刚性连接在一起；2多相机视频数据采集，将多个相机从不同角度对准牙列及标志物，采集标志物与牙齿的运动视频；3运动轨迹数据处理，将每个相机同一帧的图像化简为最小二乘优化问题，求解得到更加准确的标志物位置信息；4运动轨迹可视化，将标志物的运动轨迹数据转换后应用在三维头骨下颌骨模型上，得到重建出的人体头部动态虚拟咬合动作，并渲染输出到屏幕上。本发明方法基于多相机计算机视觉，捕捉上下颌关节的移动轨迹，实现精确的动态虚拟咬合模拟。

主权项：1.一种基于多目计算机视觉的电子面弓方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1）根据被试者的口腔CBCT数据获取上下颌骨和牙齿模型，在上下颌骨和牙齿模型的上下牙列通过连接杆固定多个标志物，通过3D数字化打印技术将固定有标志物的牙颌模型进行整体打印；步骤2）采用多个工业相机进行数据采集：通过张定友法对多个工业相机进行相机标定，将多个相机从不同角度且等间距位置处对准打印后的牙颌模型，且牙颌模型上的多个标志物位于多个工业相机的拍摄画面中央，控制牙颌模型的颌骨关节做咬合动作，多个工业相机同步采集牙颌模型从咬合开始至结束的视频；步骤3）根据多个视频在同一时刻的多张同一帧图像，计算上牙列或下牙列的标志物在每一帧的坐标和姿态，将标志物在每一帧的坐标和姿态进行整合获得标志物在咬合过程中的轨迹；步骤4）根据上牙列上标志物和上颌骨的相对位置关系获得上颌骨变换矩阵，将上牙列上标志物的轨迹与变换矩阵相乘获得上颌骨的运动轨迹；根据下牙列上识别标志物和下颌骨的相对位置关系获得下颌骨变换矩阵，将上牙列上识别标志物的轨迹与变换矩阵相乘获得下颌骨的运动轨迹；所述步骤3）具体为：3.1）对于标志物在视频中的每一帧，标志物在该帧相对第一帧的相对运动记为旋转矩阵R和平移矩阵T；3.2）对于视频中每一帧的标志物，使用计算机图形学的方法，在多个相机位置生成多个与实际图像分辨率相同的虚像，每个实际图像对应一个虚像；在世界空间的所有标志物上，选择在标志图案的四个角点作为采样点，根据旋转矩阵R和平移矩阵T计算采样点在虚像上的坐标，即为虚像上的投影点集；计算采样点在实际图像的投影点集和虚像上投影点集的曼哈顿距离或者欧氏距离，将曼哈顿距离或者欧氏距离求和得到标志物对应的损失函数；3.3）以旋转矩阵R、平移矩阵T为最小二乘优化的自变量，以损失函数为最小二乘优化的目标函数，采用最速下降法、高斯-牛顿法或共轭梯度法求解每一帧标志物优化后的旋转矩阵R、平移矩阵T；3.4）取上牙列或下牙列上其中一个标志物作为识别标志物，通过步骤3.1）~步骤3.3）计算得到识别标志物每帧优化后的旋转矩阵R、平移矩阵T，根据识别标志物每帧优化后的旋转矩阵R、平移矩阵T得到识别标志物每帧的坐标和姿态，将标志物在每帧的坐标和姿态进行整合获得标志物在咬合过程中的轨迹。

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