口腔牙齿三维轮廓的测量需要快速准确的获取高质量的牙齿三维轮廓数据,是构成数字化口腔治疗中最重要的一个环节。自从上个世纪60年代,虽然已经形成了较为成熟的口腔印模技术,但是该方法与数字化口内测量技术相比,具有测量速度较慢,测量过程复杂,并且无法获取牙齿表面纹理信息等缺点。针对高效快速的口内测量需求,本文提出并研究了基于彩色结构光的三维轮廓测量技术,利用三通道彩色图像编码相位信息和双目视觉系统,实现三维轮廓的快速提取,主要的研究内容如下:(1)针对不同牙齿表面不同颜色对于彩色信息的干扰问题,本文分析了光波在投射反射中的传播特性以及颜色在传播过程中的失真过程,针对性的建立颜色失真模型,并提出基于三原色以及次三原色的颜色校正方法,实现了颜色信息的准确提取。(2)在利用彩色编码图进行三维轮廓重建时,准确识别颜色并分割是重要的环节。本文基于HSI颜色模型提出了颜色识别方法,并且建立了色调变化模型实现亚像素彩色条纹边缘的快速提取,基于精确的亚像素边缘以及双目视觉系统实现三维轮廓的稀疏重建。(3)为得到高质量稠密的牙齿表面的三维轮廓信息,本文进一步针对条纹中部区域在三个颜色通道进行编码,并将彩色编码图转换到HSI颜色模型中进行解码,通过单张彩色图像便能够得到包裹相位信息,基于彩色条纹序列的唯一性编码,将包裹相位展开为相位值唯一的绝对相位,通过绝对相位信息以及双目视觉系统高速重建稠密的牙齿表面。(4)为提高方法的鲁棒性以及稳定性,针对投影仪的伽马非线性以及相机不同通道的颜色串扰干扰,分为两步消除由于硬件原因导致的噪声。根据以上的研究内容,本文研究的彩色三维扫描技术能够快速重建出物体表面的三维轮廓,适用于口腔修复的测量应用。