一种口内三维扫描仪制造技术

本实用新型专利技术提供了一种口内三维扫描仪，基于共焦扫描技术实现三维数据获取的口内三维扫描系统，通过搭配多个黑白图像传感器和图像拼接技术，实现高速图像采集；搭配彩色传感器，获取统一视场的全彩色信息，实现彩色的三维物体结构；和传统的口内扫描系统相比，本扫描仪能够提高高分辨率传感器图像采集速度，实现快速获取表面几何形状的同时，获取了物体真实的彩色信息；而且，本实用新型专利技术中液体透镜的引入，实现了焦平面的自由调整，同时提高了焦平面变化的精度和速度；还减小了三维扫描系统的体积，实现口内三维扫描系统的小型化。本系统提出的口内三维扫描系统，将进一步缩小体积，加快扫描速度，提供更高精度的真彩色三维信息。

【技术实现步骤摘要】
一种口内三维扫描仪
本技术涉及三维扫描
，尤其涉及一种口内三维扫描仪。
技术介绍
在临床口腔诊疗和修复过程中，通过三维扫描获得口腔内部的三维数字化模型的方法主要分为口外扫描和口内扫描两种。口外扫描方式需要医生先对口腔进行印模获取牙齿的石膏模型，再利用三维扫描设备对石膏牙模进行扫描得到其三维数字模型；口内扫描方式则是将探测器伸进口腔直接对牙齿进行扫描从而获得牙齿的三维数字模型，该方式操作简单、高效且测量速度快，因而节省了医生椅边操作的时间，又因无需手工印模，也避免了因制模和翻模引起的误差，所以测量精度较高，更重要的是减少了患者在印模过程中的不适，提高了患者的满意度。口内三维扫描主要原理包括：共焦扫描技术、结构光视觉测量技术，双目立体视觉技术等。共焦扫描技术是用来获取3D图像较为重要的手段之一。共焦扫描技术基于点照明、点成像和点探测三点共轭的原理，当被测表面与探测面共轭时，在点探测器上的像点最小，点探测器接收到的光能量最大；当被测表面偏离物点时，探测器上的像点变大，点探测器接收到的光能量变小。测量时控制物点与被测面重合，保证探测器的输出值最大，便可描绘出被测表面的形貌。结构光视觉测量技术，经常采用光栅类型的投影图案，通过光栅投影装置投影若干幅正弦结构光栅到待测物体上，由摄像机同步采集相应图像，然后对采集得到的光栅图像进行解码，计算视区内像素点的相位值，根据相位高度对应关系重建出各对应点的三维坐标，从而实现物体的三维形貌测量和信息数字化。该技术已成为解决物体表面形貌测量、空间位置测量、三维运动信息获取等许多在线测量的有效途径之一，具有非接触、动态响应快、系统柔性好等特点，广泛应用于产品快速设计和加工质量控制、逆向工程以及自动控制等诸多领域。双目立体视觉也是机器视觉的一种重要形式，它是基于视差原理并由多幅图像获取物体三维几何信息的方法。双目立体视觉系统一般由双摄像机从不同角度同时获得被测物的两幅数字图像，或由单摄像机在不同时刻从不同角度获得被测物的两幅数字图像，并基于视差原理恢复出物体的三维几何信息，重建物体三维轮廓及位置。由于口内扫描的特殊性，除了要求探测器小巧之外，还要求扫描速度尽可能的快速。因此，现在需要一种可直接在人体口腔内部进行扫描并实时获取三维扫描结果的口内扫描技术。
技术实现思路
本技术的实施例提供了一种口内三维扫描仪，用于解决现有技术中存在的问题。为了实现上述目的，本技术采取了如下技术方案。一种口内三维扫描仪，包括投影照明装置、成像装置和控制装置；成像装置包括由物侧至像侧依次设置的反射镜、变焦镜头、第一分束镜和第二分束镜，还具有图像传感器；变焦镜头包括液体透镜和第一常规透镜；图像传感器具有高帧速灰度图像传感器和彩色图像传感器；高帧速灰度图像传感器与第一分束镜相对应，彩色图像传感器与第二分束镜相对应；投影照明装置用于将预设的图案投影到被测物体，让被测物体呈现出投影图像的特征，包括照明光源、数字微镜元件和投影镜头；照明光源通过成像装置向被测物体投射照明光路；控制装置与成像装置电连接，用于控制变焦镜头的光焦度，还用于采集变焦镜头获取的影像。优选地，变焦镜头包括由物侧至像侧依次设置的第一常规透镜和液体透镜。优选地，第一分束镜和第二分束镜为偏振分束镜；口内三维扫描仪还具有相位延迟板，位于反射镜和变焦镜头之间。优选地，高帧速灰度图像传感器为阵列式传感器。优选地，控制装置用于控制变焦镜头的光焦度使焦平面变化步长小于50um。优选地，投影照明装置具有DLP光学引擎，照明光源为多色照明光源。优选地，高帧速灰度图像传感器和彩色图像传感器交替工作。优选地，还具有处理装置，该处理装置与控制装置通信连接，用于将控制装置采集的影像进行处理，合成彩色三维图像。优选地，第一分束镜与高帧速灰度图像传感器之间还具有第二常规透镜，第二分束镜与彩色图像传感器之间还具有第三常规透镜。由上述本技术的实施例提供的技术方案可以看出，本技术提出的一种基于共焦扫描技术实现三维数据获取的口内三维扫描系统，通过搭配多个灰度图像传感器和图像拼接技术，实现高速图像采集；搭配彩色传感器，获取同一视场的全彩色信息，实现彩色的三维物体结构，它最大的优点是摆脱了高分辨率传感器图像采集速度慢的缺陷，实现了快速获取表面几何形状的同时，获取了物体真实的彩色信息。对于快速获取口内真实信息，为医生提供有效的引导，减少病人若不适感，具有重大的实际意义和应用价值。本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术提供的一种口内三维扫描仪的结构示意图。图中：11.投影照明装置21.第一分束镜22.第二分束镜23.液体透镜24.第一常规透镜25.相位延迟板26.反射镜27.牙齿28.第三常规透镜29.第二常规透镜30.彩色图像传感器31.高帧速灰度图像传感器。具体实施方式下面详细描述本技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本技术，而不能解释为对本技术的限制。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。为便于对本技术实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本技术实施例的限定。参见图1，本技术提供的一种口内三维扫描仪，包括投影照明装置11、成像装置和控制装置；成像装置包括由物侧至像侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种口内三维扫描仪，其特征在于，包括投影照明装置、成像装置和控制装置；/n所述成像装置包括由物侧至像侧依次设置的反射镜、变焦镜头、第一分束镜和第二分束镜，还具有图像传感器；所述变焦镜头包括液体透镜和第一常规透镜；所述图像传感器具有高帧速灰度图像传感器和彩色图像传感器；所述高帧速灰度图像传感器与所述第一分束镜相对应，所述彩色图像传感器与所述第二分束镜相对应；/n所述投影照明装置用于将预设的图案投影到被测物体，让被测物体呈现出投影图像的特征，包括照明光源、数字微镜元件和投影镜头；所述照明光源通过所述成像装置向被测物体投射照明光路；/n所述控制装置与所述成像装置电连接，用于控制所述变焦镜头的光焦度，还用于采集所述变焦镜头获取的影像。/n

【技术特征摘要】
1.一种口内三维扫描仪，其特征在于，包括投影照明装置、成像装置和控制装置；
所述成像装置包括由物侧至像侧依次设置的反射镜、变焦镜头、第一分束镜和第二分束镜，还具有图像传感器；所述变焦镜头包括液体透镜和第一常规透镜；所述图像传感器具有高帧速灰度图像传感器和彩色图像传感器；所述高帧速灰度图像传感器与所述第一分束镜相对应，所述彩色图像传感器与所述第二分束镜相对应；
所述投影照明装置用于将预设的图案投影到被测物体，让被测物体呈现出投影图像的特征，包括照明光源、数字微镜元件和投影镜头；所述照明光源通过所述成像装置向被测物体投射照明光路；
所述控制装置与所述成像装置电连接，用于控制所述变焦镜头的光焦度，还用于采集所述变焦镜头获取的影像。


2.根据权利要求1所述的口内三维扫描仪，其特征在于，变焦镜头包括由物侧至像侧依次设置的第一常规透镜和液体透镜。


3.根据权利要求1所述的口内三维扫描仪，其特征在于，所述第一分束镜和第二分束镜为偏振分束镜；所述口内三维扫描仪还具有相位延迟板，位于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，王瑞平，吴宏新，王亚杰，张文宇，俞冬梅，
申请(专利权)人：北京朗视仪器有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11