CN114748201B - 一种牙科种植体的三维参数的获取方法、装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种牙科种植体的三维参数的获取方法、装置。所述方法包括：左右两个相机分别获取包含定位参考假体的定位参考假体图像；其中，所述定位参考假体与种植体连接；根据所述定位参考假体图像得到每个编码图案的码值；根据所述定位参考假体图像得到特征点的图像坐标；通过码值、图像坐标，利用双目标定参数，计算定位参考假体的空间位姿；利用定位参考假体和种植体的位置关系，反算出种植体的空间姿态和位置参数。采用本方法只需将定位参考假体固定于种植体上，即可通过双目立体相机实时获取种植体的三维空间参数，省去了繁琐的倒模和逆向操作，效率有了极大提升。
Description
技术领域
本申请涉及计算机技术领域，特别是涉及一种牙科种植体的三维参数的获取方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
传统的口腔种植操作中，一个关键步骤是获取种植体的实际空间位置及姿态，只有精准的获取植入体的空间位置参数，才能够对牙冠进行精确排布和设计，提高客户的舒适度。现有的牙齿种植操作中，绝大多数还是靠传统的物理采样和手工操作来完成，具体而言，医生将一个参考假体安装到种植体上，然后通过倒模的手段，将假体的凹模取出，再注入快速固化材料，然后得到假体的实际三维模型，进而对其姿态位置进行数字化分析计算，得到内部种植体的空间姿态参数，最终用于指导牙冠设计于排布。显然，这一过程繁琐而复杂，需要多次的人工干预，反复的取模、倒模操作导致整个操作过程的误差不可控，最终导致种植成功率的大幅下降，增加了病患负担和医生的手术效率。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够通过双目立体相机实时获取种植体的三维空间参数，省去了繁琐的倒模和逆向操作的牙科种植体的三维参数的获取方法、装置、计算机设备和计算机可读存储介质。
一种牙科种植体的三维参数的获取方法，所述方法包括：
左右两个相机分别获取包含定位参考假体的定位参考假体图像；其中，所述定位参考假体与种植体连接；
根据所述定位参考假体图像得到每个编码图案的码值；
根据所述定位参考假体图像得到特征点的图像坐标；
通过码值、图像坐标，利用双目标定参数，计算定位参考假体的空间位姿；
利用定位参考假体和种植体的位置关系，反算出种植体的空间姿态和位置参数。
在一种实施例中，所述根据所述定位参考假体图像得到每个编码图案的码值，包括：
分别进行所述右定位参考假体图像及左定位参考假体图像的环形轮廓检测，得到环形轮廓区域；
判断环形轮廓区域是否是环状编码区域；
当所述环形轮廓区域为环状编码区域时，计算所述环状编码区域的码值；
将所述码值确定为每个不同的参考假体的唯一编码信息。
在一种实施例中，所述根据所述定位参考假体图像得到特征点的图像坐标，包括：
若采用格子图案定位特征点，则：
图像中每个像素利用交叉型模板在邻域内分别计算值，得到该像素点在区域内对角线上的差值，其中，该交叉型模板为一方形区域，在方形区域内，两条对角线上的像素值为1，其余像素为0；
通过非极大值抑制法找出候选点；
利用旋转对称性实现对唯一特征点的亚像素定位。
若采用圆形图案定位特征点，则：
利用椭圆轮廓检测算子，提取圆心的亚像素坐标。
在一种实施例中，所述利用旋转对称性实现对唯一特征点的亚像素定位包括：
计算出所述候选特征点所在预设区域的对称度；
以对称度为权重，计算出中心角点的亚像素图像坐标；
将该亚像素图像坐标作为特征点。
在一种实施例中，所述利用椭圆轮廓检测算子，提取圆心的亚像素坐标包括：
通过椭圆轮廓检测算子，进行椭圆的检测，根据每个轮廓的长轴短轴比、轮廓圆度和轮廓像素的数量，筛选出椭圆轮廓；
对椭圆进行拟合，提取出圆心的亚像素坐标。
在一种实施例中，所述通过码值、图像坐标和双目标定参数，计算定位参考假体的位姿，包括：
利用张正友标定法，对双目相机进行标定，得到双目标定参数；
在每个编码图案中，根据码值和特征点位于图案中心点位置的不同，确定每个特征点的唯一编码信息，进行左右相机的特征匹配；
通过三角测量和平面拟合，计算得到定位参考假体的空间位姿。
在一种实施例中，所述通过所述定位参考假体的空间位姿，反算种植体的空间姿态和位置参数，包括：
根据定位参考假体和种植体的位置关系，反算得到种植体的位置和法向参数；
将种植体的位置和法向参数确定为空间位姿参数。
一种牙科种植体的三维参数的获取装置，所述装置包括：
图像获取模块，用于左右两个相机分别获取包含定位参考假体的定位参考假体图像；其中，所述定位参考假体与种植体连接；
码值获取模块，用于根据所述定位参考假体图像得到每个编码图案的码值；
图像坐标获得模块，用于根据所述定位参考假体图像得到特征点的图像坐标；
空间位姿计算模块，用于通过码值、图像坐标，利用双目标定参数，计算定位参考假体的空间位姿；
参数计算模块，用于利用定位参考假体和种植体的位置关系，反算出种植体的空间姿态和位置参数。
将所述码值确定为每个不同的参考假体的唯一编码信息一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。
上述的一种牙科种植体的三维参数的获取方法、装置、计算机设备和存储介质，通过设计的定位参考假体，实现了多个种植体的实时三维姿态高精度计算，提高了计算精度及操作效率；将编码信息和定位信息融合一体，在实现多个参考假体实时检测识别的同时，也实现了对参考假体空间姿态参数的高精度实时计算；通过参考假体编码工作面的三维重建模型，可直接计算出种植体中心轴的空间参数，快速方便，只需将定位参考假体固定于种植体上，即可通过双目立体相机实时获取种植体的三维空间参数，省去了繁琐的倒模和逆向操作，效率有了极大提升。
附图说明
图1为一个实施例中牙科种植体的三维参数的获取方法的流程示意图；
图2为一个实施例中双目立体定位装置方法的结构示意图；
图3为一个实施例中定位参考假体图像中编码图案解码的流程示意图；
图4为一个实施例中定位参考假体上格子图案定位特征点的示意图；
图5为一个实施例中定位参考假体上圆形图案定位特征点的示意图；
图6为一个实施例中定位参考假体上环状编码图案的示意图；
图7为一个实施例中图像坐标获得步骤的流程示意图；
图8为一个实施例中从候选特征点筛选出唯一特征点的流程示意图；
图9为一个实施例中另一种从候选特征点筛选出唯一特征点的流程示意图；
图10为一个实施例中特征点位于中心圆点不同的位置，分为第一、二、三、四象限的示意图；
图11为一个实施例计算定位参考假***姿的流程示意图；
图12为一个实施例中种植体空间姿态和位置参数计算步骤的流程示意图；
图13为本实施例的一种牙科种植体的三维参数的获取***的工作原理示意图；
图14为本实施例的一种种植体的参数获得的技术实施流程图；
图15为本实施例的一种16种定位参考假体的编码图案的示意图；
图16为本实施例的一种种植体与定位参考假体空间关系的示意图；
图17为一个实施例中牙科种植体的三维参数的获取装置的结构框图；
图18为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种牙科种植体的三维参数的获取方法，以该方法应用于终端为例进行说明，包括以下步骤：
步骤101，左右两个相机分别获取包含定位参考假体的定位参考假体图像；其中，所述定位参考假体与种植体连接；
其中，终端可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑、物联网设备和便携式可穿戴设备，物联网设备可为智能音箱、智能电视、智能空调、智能车载设备等。便携式可穿戴设备可为智能手表、智能手环、头戴设备等，在一种优选实施例中，该终端可以包括可穿戴口腔扫描仪。
本实施例中，该终端可以包含或连接双目立体定位装置，如图2所示，该双目立体定位装置可以包括右相机及左相机、近红外光源，右相机及左相机可以包括工业相机，如带有USB3.0接口的工业相机，采用近红外光源可以辅助照明，提高视觉***对环境光照的抗干扰性，近红外光源可以为850nm近红外LED阵列光源，同时相机镜头加装850nm窄带滤光片，用于滤除环境光干扰。
举例而言，可以采用160万像素分辨率的工业相机，在USB3.0接口下，其传输速度可达100FPS以上，完全满足动态定位和手持式动态操作的要求。
在一种实施例中，还可以采用普通光源进行辅助照明，本发明实施例对此不作过多的限制。
通过双目立体定位装置即右相机及左相机获取到包含定位参考假体的定位参考假体图像，即左右口腔图像，需要说明的是，该定位参考假体可以与牙科上的种植体刚性连接，举例而言，该定位参考假体可以插接于种植体对应的孔洞上，再使用该右相机及左相机分别拍摄右口腔图像及左口腔图像。
步骤102，根据所述定位参考假体图像得到每个编码图案的码值；
进一步地，在得到左右口腔图像后，可以解析出该左右口腔图像中的定位参考假体的编码图案；
具体而言，参照图3，是本实施例的一种定位参考假体图像解析出图像中的编码信息的示意图，所述步骤包括：
步骤11，分别进行左右定位参考假体图像的环形轮廓检测，得到环形轮廓区域；
步骤12，判断环形轮廓区域是否是环状编码区域；
步骤13，当所述环形轮廓为环状编码区域时，计算环状编码区域的码值；
步骤14，将所述码值确定为左右参考假体图像的编码信息；
首先对左右定位参考假体图像进行轮廓检测，若为环状编码，则进行解码，得到码值，该码值唯一标识每个不同的定位参考假体。
进一步应用到本实施例中，针对该定位参考假体图像的图像解析，首先可以检测出定位参考假体图像的环形轮廓区域，在一种实施例中，可以通过神经网络识别出对应的定位参考假体图像，再根据左定位参考假体图像或右定位参考假体图像中的“椭圆”特征，得到左定位参考假体图像及右定位参考假体图像的环状编码区域。
参照图4及图5，是本实施例的定位特征点的示意图，如图4所示，可以利用黑白方格来定位特征点，也可以用如图5所示的圆形来定位特征点；即黑白方格的交汇点即为特征点，或圆形的圆心即为特征点，
当然，也可以采用黑白方格、圆形以外的其他编码图案，只要自身可以精确定位即可。
针对定位参考假体编码图案本身，中间的图案为环形轮廓区域，分为三部分，分别为中心白点、黑圆环及N等分黑白相间的编码带组成；以二进制0、1代表编码带的黑色、白色。每个参考假体上都有唯一的编码图案，对应唯一的码值。
进一步应用到本实施例中，针对该定位参考假体图像的图案解析，首先可以检测出定位参考假体图像的环形轮廓区域，在一种实施例中，可以通过神经网络识别出对应的定位参考假体图像，再根据左定位参考假体图像或右定位参考假体图像中的“椭圆”特征，得到左定位参考假体图像及右定位参考假体图像的环状编码区域。
参照图6，是本实施例的一种定位参考假体上编码图案的示意图，图中的环形轮廓区域，分为三部分：第一圆环、第二圆环及第三圆环，第一圆环即正中央的中心白点，第二圆环即中心白点***的黑圆环，第三圆环为N等分黑白相间的编码带。
其中，第三圆环可以为9等分黑白相间的编码带，本发明实施例对N等分的具体数值不作过多的限制。
预设白色像素为1，黑色像素为0，则可以遍历第一圆环、第二圆环及第三圆环得到不同的像素值，以该像素值是否在预设范围内，判断该环形轮廓区域是否为环状编码区域。
当该环形轮廓区域为环状编码区域时，计算所述环状编码区域的码值；以中心白点作为环状编码区域的中心坐标，当采用9位编码标记点(第三圆环划分9等分时)，每次间隔40度，在三个圆环上均匀采样，将每一圈得到的码值转换为最小编码，作为该环状编码区域的码值。
以上操作分别针对右定位参考假体图像及左定位参考假体图像执行，得到右定位参考假体编码图案及左定位参考假体编码图案的码值，可以通过该码值对不同的定位参考假体进行唯一性区分。
需要说明的是，针对“椭圆”特征，对应图4及图5所示的定位参考假体图像的圆形，在左相机及右相机的在斜角拍摄角度下，图4及图5所示的定位参考假体图像中的圆形会因角度的原因变成“椭圆”。
在本实施例中，还可以通过其他的编码方式，如二维码等，对定位参考假体图像进行编码，本发明实施例对此不作过多的限制。
步骤103，根据所述定位参考假体图像得到特征点的图像坐标；
在得到参考假体的编码之后，可以在定位参考假体图像中识别特征点，并计算出特征点的图像坐标。
参照图7，是本实施例的一种根据所述定位参考假体图像得到特征点的图像坐标流程示意图，所述步骤包括：
步骤21，图像中每个像素利用“╳”型模板在邻域内分别计算值，进而得到该像素点在区域内对角线上的差值；
步骤22，通过非极大值抑制法找出候选点；
步骤23，利用旋转对称性实现对唯一特征点的亚像素定位。
若为椭圆，则利用椭圆轮廓检测算子，提取圆心的亚像素坐标。
首先对图像中每个像素利用交叉型模板即(即“╳”型模板)在邻域内分别计算值，得到两条区域内对角线上像素的最大差值，最后可以得到一张像素的差值图，其中，该“╳”型模板为一方形区域，在方形区域内，两条对角线上的像素值为1，其余像素为0；
然后，可以通过非极大值抑制法筛选出候选特征点，即该特征像素点的像素值在该特征像素点为中心的预设区域是否为极大值，若是，则确定该特征像素点为候选特征点。
再从所述候选特征点筛选出特征点，具体地，参照图8，是本实施例的一种特征点筛选步骤的流程示意图，所述步骤包括：
步骤31，计算出所述候选特征点所在预设区域的对称度；
步骤32，以对称度为权重，计算出中心角点的亚像素图像坐标；
步骤33，将该亚像素图像坐标作为特征点；
利用旋转对称性实现特征点的亚像素精确定位，具体应用到本实施例中，首先可以计算出所述候选特征点所在预设区域的对称度；再以对称度为权重，计算出中心角点的亚像素图像坐标；确定所述亚像素图像坐标对应的候选特征点为特征点；
在另外一种实施例中，参照图9，是本实施例的一种特征点筛选步骤的流程示意图，所述步骤包括：
步骤41，通过椭圆轮廓检测算子，首先进行椭圆的检测，根据每个轮廓的长轴短轴比、轮廓圆度和轮廓像素的数量，筛选出符合要求的椭圆轮廓；
步骤42，对椭圆进行拟合，提取出圆心的的亚像素坐标。
即当该定位参考假体图像是如图5所示的四个角为圆形的定位参考假体图案时，则可以通过椭圆轮廓检测算子，提取出圆心的亚像素图像坐标；将该亚像素图像坐标对应的候选特征点确定为特征点。
在本实施例中，通过环状编码区域与定位点的融合图案，对定位参考假体图像的进行编码及高精度定位。
步骤104，通过码值、图像坐标和双目标定参数，计算定位参考假体的空间位姿。
首先，对双目相机进行标定，得到相机的内、外参数及畸变系数(即双目标定参数)；根据每个编码图案的码值和特征点位于图案中心位置的不同，可以得到每个特征点唯一的编码信息，进而进行左右相机的特征匹配；最后，通过三角测量和平面拟合得到定位参考假体的空间位姿。
具体地，参照图11，是具体计算定位参考假***姿的流程示意图，所述步骤包括：
步骤51，利用张正友标定法，对双目相机进行标定，得到标定参数；
步骤52，在每个编码图案中，根据码值和特征点位于图案中心点位置的不同，确定每个特征点的唯一编码信息，进而进行左右相机的特征匹配；
步骤53，通过三角测量和平面拟合得到定位参考假体的空间位姿。
步骤105，通过定位参考假体的空间位姿，反算得到种植体的空间姿态和位置参数。
具体地，参照图12，是本实施例的种植体空间姿态和位置参数计算步骤的流程示意图，所述步骤包括：
步骤61，通过定位参考假体和种植***置关系，计算得到种植体的空间姿态和位置参数。
步骤62，将种植体的位置和法向参数确定为所要求的空间位姿参数。
得到种植体的空间姿态和位置参数后，再将该空间姿态和位置参数传输至后续的3D设计软件，用于排牙、假体设计等应用中。
本实施例中，通过设计的定位参考假体，实现了多个种植体的实时三维姿态高精度计算，提高了计算精度及操作效率；将编码信息和定位信息融合一体，在实现多个参考假体实时检测识别的同时，也实现了对参考假体空间姿态参数的高精度实时计算；通过参考假体编码工作面的三维重建模型，可直接计算出种植体中心轴的空间参数，快速方便，只需将定位参考假体固定于种植体上，即可通过双目立体相机实时获取种植体的三维空间参数，省去了繁琐的倒模和逆向操作，效率有了极大提升。
为了使本领域技术人员更好了理解本发明实施例，以下通过一个具体示例进行说明：
参照图13，是本实施例的一种牙科种植体的三维参数的获取***的工作原理示意图，本发明的核心在于，通过双目立体视觉定位技术，基于所设计的包含有编码信息的高精度的定位参考假体，实时获取口腔内种植体的三维姿态信息，省区繁琐的取模、倒模体外操作，提高种植手术的精度和成功率以及手术效率。如图14所示，技术实施流程及步骤如下，
1)将定位参考假体2固定在种植体1上，调整定位参考假体2的姿态，使得多个参考体之间保持充分可见性，消除严重互遮挡现象；
2)通过双目立体视觉相机(双目立体定位装置)，对口腔内的多个定位参考假体2进行拍摄，获取立体图像对(左右口腔图像)；
3)在左右图像中分别检测多个定位参考假体2，对其图案编码信息进行识别及解读，从而确定左右图像对中对应的定位参考假体；
4)检测参考假体上四个特征点的图像坐标；
5)通过立体视觉***标定参数，获取参考假体平面坐标和特征点的空间坐标，即定位参考假体的空间姿态及位置参数；
6)通过定位参考假体的结构设计参数，基于5)所获得的定位参数，计算出种植体的空间姿态及位置参数；
7)将种植体实际测得参数传输至后续的3D设计软件，用于排牙、假体设计等应用中。
本发明的具体技术实施方案如下：
1)定位参考假体放置
由于种植体是植入颌骨内部的，通过视觉定位方法是无法直接观察到并进行定位的，因此本发明提出了一种定位参考假体进行辅助定位的方法，将定位参考假体与种植体刚性连接固定后，对定位参考假体进行视觉定位，从而反算出种植体的位姿信息，由于口腔内可能有多个种植位需要定位，因此需要对多个定位参考假体的摆放角度进行调整，使得立体相机尽可能看到每个定位参考假体的定位面，然后固定定位参考假体。
2)双目立体定位相机
双目相机由两台USB3.0接口的工业相机和近红外光源组成，为了提高视觉***对环境光照的抗干扰性，采用近红外辅助照明，如850nm近红外LED阵列光源，同时相机镜头加装850nm窄带滤光片，用于滤除环境光干扰。为了实现实时的高精度3D视觉定位，可以采用了160万像素分辨率相机，在USB3.0接口下，其传输速度可达100FPS以上，完全满足动态定位和手持式动态操作的要求。双目***的标定方法可采用传统的立体视觉标定策略完成，属于常规技术手段，在此不做赘述。
3)定位参考假体编码图案设计
为了提高解码的鲁棒性，本发明采用了如图7所示的设计方案。该图案背景为黑色正方形，中间的图案为环状编码区域，由中心白点、黑圆环和N等分黑白相间的编码带组成。以二进制0、1代表编码带的黑色、白色。由于解码方向、开始位置的不同，同一编码图案可能会对应不同的码值，因此，可以得到N个二进制码值后，将其对应的最小十进制数作为码值。采用9位编码标记点，三个同心圆的直径分别为2mm、5mm和7.5mm，正方形背景为10mm。最后得到60种编码标记点，考虑到实际应用中，口腔能能够摆放的参考假体数量有限，选择了其中16种图案，如图15所示，数量完全满足要求。圆点定位方案只是将上述图案的四个特征点换成圆点，编码图案不变。
由于编码图案本身包含特征点数量较少，且无法实现精确的特征定位，因此，在定位参考假体工作面的四个角落设计了圆点定位方案或者黑白方格图案，如图4及图6中的黑白方格的交汇点即为待测的特征点，如果采用图5所示的圆点定位方案，则以四个圆心作为特征点。
4)定位参考假体的检测与编码识别
a)在左右图像种检测定位参考假体的工作面区域，可采用YOLO V3深度神经网络进行检测，检测效率和准确率均可满足要求，属于常规技术手段，在此不做赘述；
b)环形编码轮廓检测，在a)步骤检测结果基础上，对每个检测出的编码区域，提取图案中椭圆，根据编码圆环之间的比例关系，提取整个环状编码区域的图案；
c)判断该区域是否环状编码区域：第一个圆环内，所有像素均为1，第二个圆环内，所有像素均为0，第三个圆环内，随机取一位置，获取圆环内像素值，每次间隔10度，遍历整个圆环，则该圆环内的像素值，在0至36之间；
d)计算环状编码的码值：以椭圆有中心点作为编码图案的中心坐标，因为采用9位编码标记点，每次间隔40度，在圆环上均匀采样，将每一圈得到的码值转换为最小编码，作为该图案的码值；
e)确定左右定位参考假体图像对应的编码区域位置：通过d)步骤计算的码值，可以直接获取左右定位参考假体图像对应的编码图像区域，为后续的特征匹配提供约束。
5)定位参考假体工作面上特征点的精确定位
对于黑白格子的角点检测，首先，图像中每一个像素点利用“╳”型模板在邻域内分别计算值，进而得到两条对角线上像素的最大差值，计算方法如下式所示：
其中，f(x，y)表示图像在点(x,y)的像素值，d根据白色方格所占像素数定义。下面就是利用这些值来寻找特征点。这个过程主要分为以下步骤：
a)利用非极大值抑制法找出候选点：遍历所有像素点(最大差值大于阈值的像素点)，判断在以其为中心的一个预设区域内是否是极大值，若是，则将其对应的像素点作为候选特征点，该方法可以排除掉大部分的普通点；
b)利用旋转对称性实现唯一特征点的亚像素精确定位：从候选特征点中找出真正的特征点，真正的特征点在一个小区域内是满足旋转对称性的，计算每个候选特征点所在区域的对称程度，并在局部小区域内，以对称度为权重，计算出中心角点的亚像素图像坐标；如果采用四个圆点的定位图案，则可以直接利用椭圆轮廓检测算子，提取出圆心的亚像素坐标，相关方法较为成熟，不做赘述；确定所述亚像素图像坐标对应的候选特征点为特征点；
c)判断特征点在编码图案中的顺序：以环形编码靶标中心点为原点建立坐标系，如图10所示，判断当前特征点位于哪个象限，从而确定每个特征点的唯一码值；
d)对左右图像分别进行上述计算后，即可确定对应靶标中至少5个点的匹配关系，即四个角点，1个中心点，进而可根据双目***标定参数，获取这5个点的三维坐标。
6)反算内部种植体空间姿态参数
由于实际操作中，口腔内空间有限，不同定位参考假体之间可能存在相互遮挡，导致特征点缺失，在获得编码工作面上不少于3个特征点的三维坐标后，则可进行参考面的平面方程计算。由于定位参考假体本身具有很高的加工精度，其与种植体连接部分与种植体具有同一轴线，且该轴线与参考面上的四个特征点具有固定的位置关系，如图16所示，可以通过定位参考假体的三维姿态信息可直接反算出种植体的空间姿态参数，因此可以通过特征点和特征面平面方程，可以直接计算出轴线位置和法向参数，该参数就是种植体的空间姿态和位置参数。
本发明提出的基于定位参考假体的双目立体视觉实时定位方法，具有以下显著优点：
只需将定位参考假体固定于种植体上，即可通过双目立体相机实时获取种植体的三维空间参数，省去了繁琐的倒模和逆向操作，效率有了极大提升；采用高分辨率相机和所提出的高精度特征定位算法，可实现精确的种植体参数实时计算，避免了传统方法中手工操作带来的误差；设备体积小巧，可实现佩戴式操作，更方便医生在实际操作中使用。
应该理解的是，虽然图1-12中的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1-12中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图17所示，提供了一种牙科种植体的三维参数的获取装置，包括：图像获取模块301、码值获取模块302、图像坐标获得模块303、空间位姿计算模块304及参数计算模块305，其中：
图像获取模块301，用于左右两个相机分别获取包含定位参考假体的定位参考假体图像；其中，所述定位参考假体与种植体连接；
码值获取模块302，用于根据所述定位参考假体图像得到每个编码图案的码值；
图像坐标获得模块303，用于根据所述定位参考假体图像得到特征点的图像坐标；
空间位姿计算模块304，用于通过码值、图像坐标，利用双目标定参数，计算定位参考假体的空间位姿；
参数计算模块305，用于利用定位参考假体和种植体的位置关系，反算出种植体的空间姿态和位置参数。
在一种实施例中，所述码值获取模块包括：
环形轮廓区域获得子模块，用于分别进行所述右定位参考假体图像及左定位参考假体图像的环形轮廓检测，得到环形轮廓区域；
判断子模块，用于判断环形轮廓区域是否是环状编码区域；
码值计算子模块，用于当所述环形轮廓区域为环状编码区域时，计算所述环状编码区域的码值；
标识确定子模块，用于将所述码值确定为每个不同的参考假体的唯一编码信息。
在一种实施例中，所述图像坐标获得模块包括：
若采用格子图案定位特征点，则包括：
差值获得子模块，用于图像中每个像素利用交叉型模板在邻域内分别计算值，得到该像素点在区域内对角线上的差值，其中，该交叉型模板为一方形区域，在方形区域内，两条对角线上的像素值为1，其余像素为0；
候选点获得子模块，用于通过非极大值抑制法找出候选点；
亚像素定位子模块，用于利用旋转对称性实现对唯一特征点的亚像素定位。
若采用圆形图案定位特征点，则包括：
亚像素坐标提取子模块，用于利用椭圆轮廓检测算子，提取圆心的亚像素坐标。
在一种实施例中，所述亚像素定位子模块包括：
对称度计算单元，用于计算出所述候选特征点所在预设区域的对称度；
亚像素图像坐标计算单元，用于以对称度为权重，计算出中心角点的亚像素图像坐标；
特征点确定单元，用于将该亚像素图像坐标作为特征点。
在一种实施例中，所述亚像素坐标提取子模块包括：
椭圆轮廓筛选单元，用于通过椭圆轮廓检测算子，首先进行椭圆的检测，根据每个轮廓的长轴短轴比、轮廓圆度和轮廓像素的数量，筛选出椭圆轮廓；
亚像素坐标提取单元，用于对椭圆进行拟合，提取出圆心的亚像素坐标。
在一种实施例中，所述空间位姿计算模块包括：
双目标定参数获得子模块，用于利用张正友标定法，对双目相机进行标定，得到双目标定参数；
特征匹配子模块，用于在每个编码图案中，根据码值和特征点位于图案中心点位置的不同，确定每个特征点的唯一编码信息，进行左右相机的特征匹配；
空间位姿计算子模块，用于通过三角测量和平面拟合，计算得到定位参考假体的位姿。
在一种实施例中，所述参数计算模块包括：
反算子模块，用于将根据定位参考假体和种植体的位置关系，反算得到种植体的位置和法向参数；
参数确定子模块，用于将种植体的位置和法向参数确定为空间位姿参数。
关于牙科种植体的三维参数的获取装置的具体限定可以参见上文中对于牙科种植体的三维参数的获取方法的限定，在此不再赘述。上述牙科种植体的三维参数的获取装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图18所示。该计算机设备包括通过***总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作***和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作***和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、移动蜂窝网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种牙科种植体的三维参数的获取方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图18中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
左右两个相机分别获取包含定位参考假体的定位参考假体图像；其中，所述定位参考假体与种植体连接；
根据所述定位参考假体图像得到每个编码图案的码值；
根据所述定位参考假体图像得到特征点的图像坐标；
通过码值、图像坐标，利用双目标定参数，计算定位参考假体的空间位姿；
利用定位参考假体和种植体的位置关系，反算出种植体的空间姿态和位置参数。在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
分别对左、右参考定位参考假体图像进行环形轮廓检测，得到环形轮廓区域；
当所述环形轮廓区域为环状编码区域时，计算所述环状编码区域的码值；
将所述码值确定为右定位参考假体图像及左定位参考假体图像的编码信息。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
若采用格子图案定位特征点，则：
图像中每个像素利用交叉型模板在邻域内分别计算值，得到该像素点在区域内对角线上的差值，其中，该交叉型模板为一方形区域，在方形区域内，两条对角线上的像素值为1，其余像素为0；
通过非极大值抑制法找出候选点；
利用旋转对称性实现对唯一特征点的亚像素定位。
所采用的圆形图案定位特征点，则：
利用椭圆轮廓检测算子，提取圆心的亚像素坐标。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
计算出所述候选特征点所在预设区域的对称度；
以对称度为权重，计算出中心角点的亚像素图像坐标；
将该亚像素图像坐标作为特征点；
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
通过椭圆轮廓检测算子，首先进行椭圆的检测，根据每个轮廓的长轴短轴比、轮廓圆度和轮廓像素的数量，筛选出符合要求的椭圆轮廓；
对椭圆进行拟合，提取出圆心的的亚像素坐标。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
利用张正友标定法，对双目相机进行标定，得到双目标定参数；
在每个编码图案中，根据码值和特征点位于图案中心点位置的不同，确定每个特征点的唯一编码信息，进行左右相机的特征匹配；
通过三角测量和平面拟合得到定位参考假体的空间位姿。。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
通过定位参考假体和种植***置关系，计算得到种植体的空间姿态和位置参数；
将种植体的位置和法向参数确定为所要求的空间位姿参数。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
左右两个相机分别获取包含定位参考假体的定位参考假体图像；其中，所述定位参考假体与种植体连接；
根据所述定位参考假体图像得到每个编码图案的码值；
根据所述定位参考假体图像得到特征点的图像坐标；
通过码值、图像坐标，利用双目标定参数，计算定位参考假体的空间位姿；
利用定位参考假体和种植体的位置关系，反算出种植体的空间姿态和位置参数。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
分别对左、右参考定位参考假体图像进行环形轮廓检测，得到环形轮廓区域；
当所述环形轮廓区域为环状编码区域时，计算所述环状编码区域的码值；
将所述码值确定为右定位参考假体图像及左定位参考假体图像的编码信息。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
若采用格子图案定位特征点，则：
图像中每个像素利用交叉型模板在邻域内分别计算值，得到该像素点在区域内对角线上的差值，其中，该交叉型模板为一方形区域，在方形区域内，两条对角线上的像素值为1，其余像素为0；
通过非极大值抑制法找出候选点；
利用旋转对称性实现对唯一特征点的亚像素定位。
所采用的圆形图案定位特征点，则：
利用椭圆轮廓检测算子，提取圆心的亚像素坐标。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
计算出所述候选特征点所在预设区域的对称度；
以对称度为权重，计算出中心角点的亚像素图像坐标；
将该亚像素图像坐标作为特征点；
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
通过椭圆轮廓检测算子，首先进行椭圆的检测，根据每个轮廓的长轴短轴比、轮廓圆度和轮廓像素的数量，筛选出符合要求的椭圆轮廓；
对椭圆进行拟合，提取出圆心的的亚像素坐标。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
利用张正友标定法，对双目相机进行标定，得到双目标定参数；
在每个编码图案中，根据码值和特征点位于图案中心点位置的不同，确定每个特征点的唯一编码信息，进而进行左右相机的特征匹配；
通过三角测量和平面拟合得到定位参考假体的空间位姿。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
通过定位参考假体和种植***置关系，计算得到种植体的空间姿态和位置参数；
将种植体的位置和法向参数确定为所要求的空间位姿参数。
需要说明的是，本申请所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种牙科种植体的三维参数的获取方法，其特征在于，所述方法包括：
左右两个相机分别获取包含定位参考假体的定位参考假体图像；其中，所述定位参考假体与种植体连接；
根据所述定位参考假体图像得到每个编码图案的码值；
根据所述定位参考假体图像得到特征点的图像坐标；
通过码值、图像坐标，利用双目标定参数，计算定位参考假体的空间位姿；
利用定位参考假体和种植体的位置关系，反算出种植体的空间姿态和位置参数；
所述根据所述定位参考假体图像得到每个编码图案的码值，包括：
分别进行右定位参考假体图像及左定位参考假体图像的环形轮廓检测，得到环形轮廓区域；
判断环形轮廓区域是否是环状编码区域；
当所述环形轮廓区域为环状编码区域时，计算所述环状编码区域的码值；
将所述码值确定为每个不同的参考假体的唯一编码信息。
2.根据权利要求1所述的方法，所述根据所述定位参考假体图像得到特征点的图像坐标，包括：
若采用格子图案定位特征点，则：
图像中每个像素利用交叉型模板在邻域内分别计算值，得到该像素点在区域内对角线上的差值，其中，该交叉型模板为一方形区域，在方形区域内，两条对角线上的像素值为1，其余像素为0；
通过非极大值抑制法找出候选点；
利用旋转对称性实现对唯一特征点的亚像素定位；
若采用圆形图案定位特征点，则：
利用椭圆轮廓检测算子，提取圆心的亚像素坐标。
3.根据权利要求2所述的方法，所述利用旋转对称性实现对唯一特征点的亚像素定位包括：
计算出所述候选特征点所在预设区域的对称度；
以对称度为权重，计算出中心角点的亚像素图像坐标；
将该亚像素图像坐标作为特征点。
4.根据权利要求2所述的方法，所述利用椭圆轮廓检测算子，提取圆心的亚像素坐标包括：
通过椭圆轮廓检测算子，进行椭圆的检测，根据每个轮廓的长轴短轴比、轮廓圆度和轮廓像素的数量，筛选出椭圆轮廓；
对椭圆进行拟合，提取出圆心的亚像素坐标。
5.根据权利要求1所述的方法，所述通过码值、图像坐标和双目标定参数，计算定位参考假体的位姿，包括：
利用张正友标定法，对双目相机进行标定，得到双目标定参数；
在每个编码图案中，根据码值和特征点位于图案中心点位置的不同，确定每个特征点的唯一编码信息，进行左右相机的特征匹配；
通过三角测量和平面拟合，计算得到定位参考假体的空间位姿。
6.根据权利要求1所述的方法，通过所述定位参考假体的空间位姿，反算种植体的空间姿态和位置参数，包括：
根据定位参考假体和种植体的位置关系，反算得到种植体的位置和法向参数；
将种植体的位置和法向参数确定为空间位姿参数。
7.一种牙科种植体的三维参数的获取装置，其特征在于，所述装置包括：
图像获取模块，用于左右两个相机分别获取包含定位参考假体的定位参考假体图像；其中，所述定位参考假体与种植体连接；
码值获取模块，用于根据所述定位参考假体图像得到每个编码图案的码值；
图像坐标获得模块，用于根据所述定位参考假体图像得到特征点的图像坐标；
空间位姿计算模块，用于通过码值、图像坐标，利用双目标定参数，计算定位参考假体的空间位姿；
参数计算模块，用于利用定位参考假体和种植体的位置关系，反算出种植体的空间姿态和位置参数；
所述码值获取模块包括：
环形轮廓区域获得子模块，用于分别进行右定位参考假体图像及左定位参考假体图像的环形轮廓检测，得到环形轮廓区域；
判断子模块，用于判断环形轮廓区域是否是环状编码区域；
码值计算子模块，用于当所述环形轮廓区域为环状编码区域时，计算所述环状编码区域的码值；
标识确定子模块，用于将所述码值确定为每个不同的参考假体的唯一编码信息。
8.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
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