一种用于牙颌模型的颜色信息扫描装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于牙颌模型的颜色信息扫描装置及方法，该装置包括投影仪、控制系统以及至少一台黑白相机，控制系统与上述投影仪、所有黑白相机均分别相连，所述的投影仪仅投射红、绿、蓝三种单色光。控制系统控制投影仪向牙颌模型投射红、绿、蓝单色光，在每种单色光下拍摄牙颌模型不同角度照片；将不同单色光下同一角度拍摄的照片组合获得在该拍摄角度下牙颌模型的单片数据；对不同角度的单片数据上的颜色信息进行融合，消除方向光造成的光影差异。本发明专利技术中的牙颌模型颜色信息扫描方法利用黑白相机获取彩色图像，避免彩色相机对几何数据测量的影响；利用融合算法消除不同角度测量结果的光影差异，大大降低了设备成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于牙颌模型的颜色信息扫描装置及方法，尤其涉及一种仅用投影仪与黑白相机即可获得消除光影差异的牙颌模型颜色信息的扫描方法。
技术介绍
牙颌模型的颜色信息或者纹理信息是数字化义齿修复中重要辅助信息，例如医生在牙颌石膏模型上留下的笔记。传统对于牙颌模型的颜色记录通常利用高清晰摄像机拍摄进行，随着光学测量、计算机视觉、三维几何处理技术的发展，利用三维扫描获取牙颌模型的三维曲面信息已成为牙齿修复中形状设计的主流方式。三维扫描是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，主要用于对被扫描物体空间外形和结构，以获得该物体表面的空间坐标。利用三维扫描技术制备的三维扫描仪(3DScanner)作为一种快速的立体测量设备，因其测量速度快、精度高，非接触，使用方便等优点，而成为将物体三维建模的重要工具，得到越来越广泛的应用。一般的三维扫描仪采用投射条纹到物体表面，再用黑白相机采集图像，通过计算条纹在物体表面的变形，从而获得的物体三维轮廓信息。现实中要求测量的物体大多是彩色的，如一些彩色的文物，不仅要求能准确获取物体的三维轮廓信息，而且希望保留尽可能真实的表面颜色纹理信息。现有的获取彩色纹理的方法有二种：一种是把一般三维扫描仪的相机改为彩色相机，这样会增加噪声，使得数据质量变差。另一种获得彩色信息的办法是，通过在一般的扫描仪上额外增加了一个彩色相机，如单反相机。这样保证轮廓信息和较好的颜色纹理效果，然而，却增加了不少成本。因此，有必要提供一种能够用黑白相机获取牙颌模型颜色信息的扫描方法，以解决现有彩色三维扫描仪成本较高的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种成本低、效果佳的用于牙颌模型的颜色信息扫描装置及方法。本专利技术是这样实现的：一种用于牙颌模型的颜色信息扫描装置，包括投影仪、控制系统以及至少一台黑白相机，控制系统与上述投影仪、所有黑白相机均分别相连，所述的投影仪仅投射红、绿、蓝三种单色光。应用该装置进行牙颌模型颜色信息扫描的方法，包括如下步骤：1)控制系统控制投影仪向牙颌模型投射红、绿、蓝单色光中的一种，在每种单色光下均采用黑白相机从不同角度拍摄牙颌模型照片，并传输至控制系统；2)将牙颌模型于同一角度拍摄的：红色光下采集的图像的灰度值作为红色通道的值，绿色光下采集的图像的灰度值作为绿色通道的值，蓝色光下采集的图像的灰度值作为蓝色通道的值，组合三通道的值获得在该拍摄角度下牙颌模型的单片数据；3)对不同角度的单片数据上的颜色信息进行融合，消除方向光造成的光影差异。上述技术方案中，所述的步骤1)中可以采用一台黑白相机从不同角度拍摄牙颌模型照片；或者采用多台分布于牙颌模型周围不同角度的黑白相机分别同时拍摄牙颌模型照片。所述的步骤3)具体如下：利用几何拼接算法将多片数据进行拼合，构建空间八叉树结构，在该结构中计算顶点的颜色差异属性信息，利用泊松方程求解差异扩散标量场，最终将差异信息反加到单片颜色数据中，实现边界颜色差异的过渡，消除不同单片数据之间的光影差异，获得融合后的颜色。与现有技术相比，本专利技术的技术方案，通过仅采用黑白相机分别获取被扫描物体被红、绿、蓝三色光投射时的图像，即可得到被扫描物体的彩色图像，大大降低了设备成本。附图说明图1是本专利技术装置的部分结构示意图；图2是牙颌模型颜色融合前后的效果图。具体实施方式以下基于附图对本专利技术的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅作为实施例，并不用于限定本专利技术的保护范围。如图1所示，本实施例的用于牙颌模型的颜色信息扫描装置包括控制系统，投影机101,两个黑白相机102,以及目标牙颌模型103。所述投影仪101能够向被扫描牙颌103投射红、绿、蓝三种单色光，所述单色光均为结构光。所述黑白相机102包括黑白感光元件，所述感光元件可为电子耦合器件(CCD)，也可为互补金属氧化物半导体(COMS)感光元件。当所述投影仪101向被扫描物体103投射每种单色光时，黑白相机102从不同角度分别拍摄被扫描物体103的多张图像。以投影仪101投红色光采集到的图像的灰度值作为红色通道的值，投绿色光采集到的图像的灰度值作为绿色通道的值，以投蓝色光采集到的图像的灰度值作为蓝色通道的值，由组合的三通道值得到完整的彩色图像，从而得到被扫描物体103不同角度的彩色图像。然后，根据所述被扫描物体多个角度的彩色图像通过计算机多目视觉成像原理即可重建出被扫描物体103的立体彩色模型。应用上述装置进行牙颌模型颜色信息扫描的方法包括以下步骤：1).采用投影仪101向被扫描物体103投射红色光，采用一个黑白相机102从多个角度分别拍摄被扫描物体103的多张图像；采用投影仪101向被扫描物体103投射绿色光，采用一个黑白相机102从上述各角度分别拍摄被扫描物体103的多张图像；采用投影仪101向被扫描物体103投射蓝色光，采用一个黑白相机102从上述各角度分别拍摄被扫描物体103的多张图像；当所述投影仪101向被扫描物体103投射每种单色光时，可以采用一个黑白相机102从一个角度拍摄被扫描物体103的图像后，再移动到另一个或多个角度拍摄被扫描物体103的图像。当所述投影仪向101被扫描物体103投射每种单色光时，也可以采用多个黑白相机102从多个角度同时拍摄被扫描物体103的图像。2).对于每个角度三种光下的照片，以投影仪101投红色光采集到的图像的灰度值作为红色通道的值，投绿色光采集到的图像的灰度值作为绿色通道的值，以投蓝色光采集到的图像的灰度值作为蓝色通道的值，由组合的三通道值得到相应角度下的单片数据。3).对不同角度的单片数据上的颜色信息进行融合，消除方向光造成的光影差异。对所述被扫描物体103多个角度的彩色图像通过计算机多目视觉成像原理重建出被扫描物体103的立体彩色模型：首先利用几何拼接算法将多片数据进行拼合，构建空间八叉树结构，在该结构中计算顶点的颜色差异属性信息，再利用泊松方程求解差异扩散标量场，最终将差异信息反加到单片颜色数据中，实现边界颜色差异的过渡，消除不同单片数据之间的光影差异，获得融合后的颜色。所述颜色融合方法的效果如图2所示，牙颌模型中的线条包括轮廓线、医生画笔线、光影过渡线，由图中可以看到经过颜色融合之后，消除了光影过度线。与现有技术相比，本专利技术的装置及其扫描方法中，通过仅采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于牙颌模型的颜色信息扫描装置，其特征在于，包括投影仪、控制系统以及至少一台黑白相机，控制系统与上述投影仪、所有黑白相机均分别相连，所述的投影仪仅投射红、绿、蓝三种单色光。

【技术特征摘要】
1.一种用于牙颌模型的颜色信息扫描装置，其特征在于，包括投影仪、控
制系统以及至少一台黑白相机，控制系统与上述投影仪、所有黑白相机均分别
相连，所述的投影仪仅投射红、绿、蓝三种单色光。
2.应用如权利要求1所述的装置进行牙颌模型颜色信息扫描的方法，其特
征在于，包括如下步骤：
1)控制系统控制投影仪向牙颌模型投射红、绿、蓝单色光中的一种，在每
种单色光下均采用黑白相机从不同角度拍摄牙颌模型照片，并传输至控制系统；
2)将牙颌模型于同一角度拍摄的：红色光下采集的图像的灰度值作为红色
通道的值，绿色光下采集的图像的灰度值作为绿色通道的值，蓝色光下采集的
图像的灰度值作为蓝色通道的值，组合三通道的值获得在该拍摄角度下牙颌模
...

【专利技术属性】
技术研发人员：范然，
申请(专利权)人：杭州师范大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33