[发明专利]一种基于微透镜阵列的牙科三维扫描仪

权利要求书

1.一种用于医疗领域及适当的非医疗三维物体成像设备，其特征在于，包括：图像摄取装置(1)和数据处理程序(2)。

2.如权利要求1所述的图像摄取装置(1)，其特征在于：图像摄取装置(1)包含主镜头(3)、微透镜阵列(4)和图像传感器(5)，图像传感器(5)通过数据接口连接到计算机(6)。

3.如权利要求2所述的主镜头(3)，其特征在于：用于将牙齿清晰成像，所成像称为一次像，所成像位置称为一次像面，且主镜头(3)的F数要匹配微透镜阵列(4)上单个微透镜(7)的F数；其中，F数为镜头或透镜的焦距与入瞳直径之比。

4.如权利要求3所述的微透镜阵列(4)，其特征在于：用于形成三维信息，将一次像再次成像到图像传感器(5)，形成二次像，在图像传感器(5)上得到的二次像是微透镜阵列(4)对图像进行分割后的阵列子图像；微透镜阵列(4)是本发明中的关键元件，微透镜阵列(4)具有阵列排布的多个微透镜(7)，可以是方形阵列，但不限于方形阵列，每个微透镜(7)的F数要匹配主镜头(3)的F数，每个微透镜(7)之间可以相同也可以不同。

5.如权利要求4所述的图像传感器(5)，其特征在于：用于接收光信号，并对微透镜阵列(4)形成的三维信息进行采集，将光信号转换为电信号，并将电信号传输给计算机(6)。

6.如权利要求5中所述的计算机(6)，其特征在于：用于存储图像传感器(5)接收到的图像，且作为数据处理程序(2)的硬件载体，但所述图像传感器(5)和数据处理程序(2)的硬件载体并不仅限于一个计算机(6)，可以为其他任意具有操纵界面、能接收所述三维数据及发出控制信号的装置，可以是一台，也可以是多台，数据接口可以为USB接口，也可以为其他类型数据接口，均同理包含在本发明的保护范围之内。

7.如权利要求1所述的数据处理程序(2)，其特征在于：数据处理程序(2)包括测试部分(8)、图像预处理部分(9)和三维重建部分(10)三个部分；其中测试部分(8)是在仪器安装完成后第一次使用时需要进行的，在之后的使用过程中无需运行，图像预处理部分(9)和三维重建部分(10)是后续测量牙齿及其他物体时需要运行的步骤。

8.如权利要求7所述的测试部分(8)，其特征在于：测试部分(8)包括3步，分别为步骤1、2、3，具体步骤如下：

步骤1：对微透镜阵列(4)和图像传感器(5)的姿态进行标定；

步骤2：图像处理时，标定每个子图像的中心位置坐标，确定每个子图像的中心；

步骤3：按照微透镜阵列(4)中微透镜(7)的排布方式，标定阵列子图像的大小，和步骤2共同决定了每个子图像的像素区域与像素位置。

9.如权利要求7所述的图像预处理部分(9)，其特征在于：图像预处理部分(9)包括步骤4一个步骤，用于根据微透镜阵列(4)和图像传感器(5)间相对位姿状态对获取图像进行预处理。

10.如权利要求7所述的三维重建部分(10)，其特征在于：三维重建部分(10)包括3步，分别为步骤5、6、7，具体步骤如下：

步骤5：根据微透镜阵列(4)的几何关系M与对应的深度，确定视差计算过程中图像块的大小m，并进行多视角图像的计算

其中，D为微透镜阵列中微透镜的直径，p为图像传感器中每个像素的大小，[]是取整函数，取不大于D/kMp的最大整数，k为深度转换系数；

步骤6：利用多视角图像计算视差；

步骤7：计算全视场深度图，将视差信息转化为三维坐标信息，形成全视场牙齿三维成像模型。