随着计算机技术的发展,数字取模技术已经变成当今主流技术,具有高精度、易存储、方便携带等优点的数字化三维牙模技术也越来越受到口腔正畸医生的青睐,这项技术不仅仅解决了传统石膏模型耗时长、误差大的缺点,而且提高了患者的就诊体验。本课题着力于数字化口腔医疗的发展和推广,针对基于双目视觉的口内扫描系统展开关键技术研究,包括相机标定、极线校正、双目立体匹配和牙三维模型的实现。本文主要针对以上的问题进行了研究。首先介绍了口内扫描技术的研究背景和国内外研究现状,并详细说明了摄像机针孔模型、双目视觉的成像原理和基于圆阵列标定块的平面标定法。然后根据实际的口内扫描环境,选取合适的实验仪器(双目相机、标定块),最后进行了摄像机的标定实验,得出了双目摄像机的内外参数,得到的相机内参和外参和实际数据相比较,其中实际求得的两相机之间的基线距离和利用游标卡尺测量值之间的误差仅为0.912mm,极线校正之后的偏差在0.422pixels,误差均在合理的范围内。接着利用标定得到的内外参数对拍摄的图像进行畸变和极线校正,并对左右图像进行平滑滤波等预处理。然后介绍了立体匹配基础知识及传统的局部和全局立体匹配方法,针对局部立体匹配算法中窗口尺寸对匹配结果的影响,并研究此方法在现实应用下的匹配策略,由于局部立体匹配是基于灰度的匹配策略。对于牙齿表面无纹理、反光等特殊情况极容易产生误匹配的情况,且生成的视差图出现断层,不平滑。故本文提出基于两层W循环多重网格的变分方法对左右图像间的立体匹配,通过灰度值,梯度值和平滑项这三个不同的参数的组合来定义匹配代价函数,并通过实际的立体匹配图像对给与不同的权重值,再通过两层W循环的多重网格对匹配代价函数进行优化求得最优解,进一步提高了生成视差图的连续性。并通过与真实视差图之间的平方根误差和整体误差两项指标来对局部立体匹配和本文算法进行对比,可知本文视差图出错率比传统局部立体匹配降低20%左右。并且在对于窄基线下无纹理的重建表面来说,该方法鲁棒性较强,可以得到更平滑准确的视差图。最后再通过反向视差图来对求得的牙齿视差图进行对比,得到视差分数图,验证得到视差图的正确性。最后介绍了不同双目立体视觉系统下的三维空间点的重建方法,选择将两个CCD相机光轴校正成平行配置的方式实现口内牙齿的重建,并通过贴图得到数字化三维牙模。