基于栅线投影法对牙冠三维形貌的研究

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1、基于栅线投影法对牙冠三维形貌的研究作者：武子靖，董萼良，陈耀忠，刘根娣【摘要】目的：将计算机图像处理技术与生物医学工程技术相结合，采用栅线投影法对牙冠三维形貌进行再现研究。方法：使用显示投影仪将计算机编码的正弦条纹图像投射到待测物体表面，利用四步相移技术实现对人体牙齿三维形貌的显示和测量。结果：四步相移法将4幅规则的相移光栅图像依次投射到物体表面，受物体高度的调制，光栅将发生变形，变形光栅被CCD采集并存储为图像后，经计算机处理可得到调制相位主值。对该调制相位进行解包裹，可得到物体的高度信息。结论：实验表明，该方法能快速准确地得到物体高度的

2、信息，为口腔医学研究提供了另外一种有效的分析途径。【关键词】相移法;栅线投影;相位解包裹;牙冠模型　　[Abstract]Objective:Tostudyonthereappearanceof3Dshapeofdentalcrownsbasedongratingprojection.Methods:Sinusoidalfringeimagescodedbycomputerwereprojectedontothemodelsurfaceusingdisplayprojector,andwithfourstepphaseshifting

3、technology,thedisplayandmeasurementof3Dmorphologyofhumanteethwereachieved.Results:Accordingtothefourstepphaseshiftmethod,aseriesofgratings13constructedwasprojectedonthesurfaceoftheobject,deformedgratinginformationwascollectedandstoredasanimage,andthephasecollapsedinther

4、angewasobtained.Then,aseriesofgraycodedlightwasprojectedonthesameareaandtheperiodswerecombinedtogethertoobtainthetrue,exactmainvalueofthephase.Conclusion:Experimentsshowedthat3Dscansystemcangetsatisfyingresults.Itisprovedthatthedigitalopticalapproachisanalternativemeansfo

5、rthestudyofstomatology.　　[Keywords]phaseshifting;gratingprojection;phaseunwrapping;dentalmodel　　三维轮廓测量技术通过分析物体高度调制的图像，得到被测物体表面形状的三维信息，在医疗诊断等领域有着广阔的应用前景。13　　口腔生物力学是以力学作为手段来研究口腔生物学的问题，其内容涉及口腔解剖学、组织学、生理学、病理学及工程学等方面的知识。随着材料的发展和技术的进步，根管治疗技术和固定修复技术日臻完善，这些技术的应用都离不开口腔生物力学的研究。口腔医学

6、临床常用的石膏牙颌模型具有复杂的表面结构，对其形态的观察与测量分析涉及口腔医学多个领域，直接关系到对口腔疾病的诊断、治疗方案的制定及对治疗效果的分析评价[1]。一方面,实验类研究多采用光弹法[2]，近几年又发展了数字光弹,但由于光弹实验难以细致刻划牙齿及修复体不同部位的材料特性,无法复制出复杂的几何构型,缺乏一定的真实性,加上实验设备和实验材料的限制更使得实验类分析难以有较大的突破;另一方面,自20世纪90年代以来,逐步采用有限元法对此问题进行初步探讨，但仍然存在一些问题,主要是利用三维有限元建模比较困难,耗费大量的时间,同时,模型几何尺寸

7、和材料性质均与实际情况有差别[3]。　　随着激光技术、计算机技术以及图像处理等高新技术的发展，光学式非接触测量技术也得到很大发展，尤其是三维轮廓测量技术由于具有快速、分辨率高、非接触和数据获取速度快等优点受到广泛的重视，目前用于牙冠形状三维测量方法有moire影像云纹方法、立体照相术。其中基于栅线投影的相位测量方法在人体测量、牙科模型研究等方面的应用越来越广泛[4]。本研究采用投影光栅法测量牙冠的三维形貌。相位测量技术主要分为傅立叶变换法和相移法,本研究采用四步相移法。相移法较傅立叶变换法计算量小，并且在被测物体陡峭度和抗静态噪声方面都有其

8、优势。　　临床上，对口腔相关组织的数据采集是口腔修复体CAD/CAM系统的重要组成部分，可以用于以后修复体CAD/CAM系统光学印模的制取[5]。13　　1方法原理　　1.1光栅