[发明专利]一种基于微透镜阵列的牙科三维扫描仪

说明书

本发明公开了一种用于医疗及适当的非医疗的三维扫描仪，尤其涉及一种牙齿三维测量仪器。本发明提供的系统包括：图像摄取装置及数据处理程序。图像摄取装置包括：主镜头、微透镜阵列、图像传感器。牙齿通过主镜头成一次像后，由微透镜阵列将一次像成像到图像传感器上，形成二次像。通过数据处理程序将二次像恢复成牙齿的深度信息，进而得到牙齿的三维信息。本发明与现有的牙齿三维测量方法相比，具有结构简单、成本低、无需扫描、无需特殊照明模块投影、无需两个数码相机等巨大优势，本仪器的使用可以减少患者在牙齿获取过程中的痛苦，减少扫描时间同时保持精度，有效提高牙齿的测量效率。

技术领域

本发明涉及一种物体三维表面快速测量技术，特别适用于牙齿及其他适当的物体非接触三维成像。

背景技术

传统牙齿测量方法中，医生首先用牙齿印模材料在患者口中取出牙齿印模，然后用石膏或其他材料注入印模，进行修补后再复模，用精密铸造再烤瓷等方法获得最后的义齿。但是印模材料不仅会引起患者的不舒适而呕吐，而且容易受到温度等环境因素的影响而获得不准确的三维形貌数据，还有后续修补及制造工艺所需时间长、工艺繁琐，在印模制作失败情况下还需要病人复诊等缺点。

非接触测量手段以光学测量为主，主要通过主动或者被动方式获取牙齿表面的光学信息，然后通过探测器将光信号转化为电信号，最后将获取的三维信息转化为数字信息。这种方式的主要优点是可以不接触病人的牙齿直接获取三维数据，减少了病患的痛苦，速度快，精度高，经济便携。将三维数据存储成数字信息，不仅可以建立方便快捷的数据库，用以指导后续病人的诊疗方案，而且有助于病患与医生的沟通，医生可以根据病人的情况更加灵活地对三维数据进行设计、修改，还可以与计算机辅助制造(CAM)相结合，快速获得牙齿三维模型。

牙齿三维信息获取主要有三种测量方法：双目立体视觉原理，激光三角法和结构光投影法。以下对三种方法进行简要的介绍：

专利CN201410097928基于双目立体视觉原理，使用双摄像头同时拍摄，利用后期数据处理获得牙齿的三维结构，这种方法的优点为可以获取彩色信息和实时信息，但是这种测量方式的计算与摄像头的摆放姿态、位置等具有很大关系，系统精度低，仪器体积大，系统机械化整合难度高，设计困难，不便使用；

专利CN201010508330、CN201010029009、CN201080061297、CN201280038623、CN201280077210、CN201310079109、CN201410012040、CN201410229007、CN201410437051、CN201510371363、CN201610382526基于激光三角法或者结构光投影法实现深度测量原理，他们都是通过特殊的照明模块，在牙齿上投影出线激光或条纹结构光的方式，使用探测器接收牙齿表面的反射光，并需要扫描装置进行扫描，有两种扫描方式：移动牙齿和移动照明模块，改变条纹在牙齿表面的位置。并利用三角法测量原理或者相位解包裹进行三维结构的计算，重建牙齿三维模型，这两种方法需要特定的照明模块，增加了系统的复杂程度，极大地提高了系统的成本；且此种方式扫描时间长，在扫描过程中的轻微的抖动是难以避免的，扫描过程中会使系统的误差源增加，这就会影响图像从二维信息转换为三维信息的精度；且此方法一般使用激光或单色LED光进行照明，一般无法获取彩色图像；且此方法由于激光的使用，有时需要在牙齿表面涂上白色涂层以避免激光对牙齿表面的穿透作用，涂层的存在会带来测量精度的下降，并引起系统使用的不便，也会引起患者的不适与厌恶；且与双目立体视觉原理类似，此种方法也需标定，且标定操作复杂繁琐，不便于使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种牙齿三维表面快速测量技术，无需扫描，无需特殊照明模块投影，无需两个数码相机，无需牙齿表面涂层，以克服现有牙科三维扫描仪耗时长、标定操作复杂繁琐、价格高的缺点。

为达到上述目的，本发明采用如下方案：

快照式牙科三维成像仪包括：

图像摄取装置和数据处理程序。