牙颌数据的三维测量是数字化口腔医疗过程中的一个重要环节,与传统口腔印模相比,数字化牙颌三维测量有着无法比拟的优势。为解决高精度牙颌三维测量的空间有限和便携式的特殊需求,本文提出采用多视图几何的测量方法,通过单相机多视角自由拍摄实现了三维数据快速测量,研究内容如下:(1)设计和验证了面向牙颌模型特殊需求的多视图几何三维测量模型,采用张正友平面标定方法完成了系统参数的精确标定,实现了基于单相机多视角自由拍摄的便捷式牙颌三维重建。为解决小视场下牙齿表面形态特征不明显造成的误匹配问题,改进了SIFT匹配算法,利用Hellinger距离代替传统的欧式距离,增强了特征点的轮廓信息,实现了图像间的精确匹配,从而实现牙颌表面的稀疏重建。(2)为提高本质矩阵精确估算的鲁棒性,利用自适应优化的RANSAC算法求解本质矩阵,通过两视图三维重建验证,精度达到0.06mm。为降低序列图像重建带来的累积误差,利用点云之间的比例系数精确计算相机位姿,相比传统方法降低了重叠部分的点云距离,实现单片点云的稠密重建。(3)为实现空间自由视角多片点云配准,提出基于快速点特征直方图的双邻域配准算法,有效解决了传统方法普遍存在的匹配歧义性问题。结果表明该算法能有效处理局部特征不明显的点云,满足牙颌测量中配准精度和稳定性的要求。在上述研究成果的基础上,开发了基于单相机的便携式牙颌三维测量系统,初步实现了系统标定、特征提取、稀疏重建、稠密重建以及点云配准等功能模块,实验结果表明效果良好。