(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210600662.7 (22)申请日 2022.05.30 (71)申请人 广州大学 地址 510006 广东省广州市大 学城外环西 路230号 (72)发明人 王文龙　吴昱彦　陈礼智　郭俊城　 (74)专利代理 机构 广州高炬知识产权代理有限 公司 44376 专利代理师 孔令环 (51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06T 7/55(2017.01) G06T 7/73(2017.01) (54)发明名称 一种基于3D-DIC的牙齿裂纹检测方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于3D ‑DIC的牙齿裂纹 检测方法， 包括以下步骤： S1： 使用喷笔在牙齿表 面喷涂黑色墨水， 使 得墨水呈密集的斑点状均匀 分布于牙齿表面， 所述斑点集合称为散斑图， 通 过双目相机获取牙齿的 图像， 图像 分为左视图和 右视图， 经过校正后得到无畸变的左、 右视图， S2： 提取所述左视图和右视图中牙齿所在的区 域， 得到只包含牙齿的图像， S3： 对左视图和右 视 图中牙齿所在区域的进行立体匹配， S4： 计算得 到视差图， S5： 对视差图进行后处理， S6： 生成局 部点云图且经融合后生成完整点云图， S7： 对牙 齿施加压力重复以上步骤得到另一点云， S8： 用 3D‑DIC方法对比点 云， 得到三维应变场， S9： 分析 应变场得到主裂纹位置 。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 115082382 A 2022.09.20 CN 115082382 A 1.一种基于 3D‑DIC的牙齿裂纹检测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 使用喷笔在牙齿表面喷涂黑色墨水， 使得墨水呈密集的斑点状均匀分布于牙齿表 面， 所述斑点集合称为散斑图， 通过双目相机获取牙齿的图像， 图像分为左视图和右视图， 经过校正后得到无畸变的左视图和右视图； S2： 提取所述左视图和右视图中牙齿所在的区域， 得到只包 含牙齿的图像； S3： 对左视图和右视图中牙齿所在区域的进行立体匹配， 立体匹配即对于左视 图中的 一个像素， 找到其 位于右视图中的匹配 像素， 并且 对每对像素进行匹配代价计算； S4： 计算得到每一对像素点的视 差值， 得到 视差图； S5： 对视差图进行后处 理， 得到平 滑的视差图； S6： 根据三角原理， 把视差图映射到三维空间中， 形成点云， 接下来处理下一对图像， 得 到点云后与上一对图像点云进行配准， 得到融合的点云； S7： 对目标牙齿侧面施加平行于牙齿截面且的压力， 压力不超过2N。 对施加压力后的牙 齿重复步骤S1 ‑S6， 得到另一个点云； S8： 对比S7中得到的两个点云， 根据3D ‑DIC方法进行计算得到位移场， 进一步计算得到 应变场。 最后分析应 变场， 得到主裂纹的位置 。 2.根据权利 要求1所述的基于3D ‑DIC的牙齿裂纹检测方法， 其特征在于： 所述S1中相机 以牙齿中心轴为轴旋转， 每旋转5度获取一对图像， 并且 对图像进行 校正。 3.根据权利 要求1所述的基于3D ‑DIC的牙齿裂纹检测方法， 其特征在于： 所述S3中立体 匹配包括代价计算、 代 价聚合， 代 价计算准则选用ZNCC(归一化互相关准则)， 在右视图中寻 找所述左视图的每个像素的配对点， 其代价值越高则其相似度越高， 利用极限约束， 可以减 少搜索的范围， 减少计算资源消耗， 所述极线约束， 即经过校正的双目相机拍摄的左视图和 右视图中， 每对匹配的像素应该在一条直线上。 4.根据权利 要求1所述的基于3D ‑DIC的牙齿裂纹检测方法， 其特征在于： 所述S3中代价 计算完成后， 得到了代价空间， 在代 价空间中作 代价聚合， 代价聚合结合全局信息优化像素 代价值， 得到更精确的代价值， 完成代价匹配后， 每一个像素选取其最低代价值， 计算出视 差图。 5.根据权利 要求1所述的基于3D ‑DIC的牙齿裂纹检测方法， 其特征在于： 所述S4中视差 图在立体匹配后仍因为误匹配等具有一定噪声， 需要对其进 行左右一致性检查、 中值滤波、 填补空洞等后处理， 左右一致性检查为调换左右视图， 再进 行一次立体匹配， 检查前后 偏移 距离超出限度的像素则视为误匹配， 将其删除， 所述中值滤波则用于去除噪点， 平滑视差 图， 填补空洞， 则为 填补其中的缺漏空洞。 6.根据权利 要求1所述的基于3D ‑DIC的牙齿裂纹检测方法， 其特征在于： 所述S6中完成 第二组的点云生 成后， 由于误差原因， 生成的点云有一定距离的偏移， 需要对两个点云进 行 配准， 融合 为一个点云， 融合采用最近邻迭代算法。 7.根据权利 要求1所述的基于3D ‑DIC的牙齿裂纹检测方法， 其特征在于： 所述一直重 复 以上步骤， 直到所有图片完成计算， 此时得到了初步的牙齿三维点云数据， 得到点云图后， 需要对其进 行后处理， 所述后处理包括： 滤波去除离群点、 填补空洞等， 点云进 行曲面重 建， 得到三维模型， 曲面重建采用泊松重建方法。 8.根据权利 要求1所述的基于3D ‑DIC的牙齿裂纹检测方法， 其特征在于： 所述S7中对牙权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115082382 A 2齿两侧施加压力， 重复步骤S1 ‑S7得到施加压力之后的牙齿三维模型。 9.根据权利 要求1所述的基于3D ‑DIC的牙齿裂纹检测方法， 其特征在于： 对比受力变形 前后的牙齿三维模型， 通过三维数字图像相关法(3D ‑DIC)匹配相关度较高的点， 并且计算 得到该点对的位移信息和应变信息， 完成点云集合中所有点的匹配后得到牙齿整体的三 维 应变场。 10.根据权利要求1所述的基于3D ‑DIC的牙齿裂纹检测方法， 其特征在于： 利用裂纹区 域对压力更敏感的特性， 在三 维应变场中寻得应变最大的位置， 即裂纹所在的位置， 根据上 述原理， 首先设置阈值， 排除细小的裂纹分支对主裂纹的干扰， 然后设置搜索步长， 经过迭 代提取三维应 变场中的高应 变区域， 即为裂纹所在的区域。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115082382 A 3