[发明专利]一种基于齿扫的三维成像扫描系统

说明书

本发明公开了一种基于齿扫的三维成像扫描系统，其包括：承载组件、扫描组件、光源组件；桌面齿扫软件模块，与齿扫/口扫硬件配合运行，完成客户的牙齿模型扫描。软件主要功能包含对牙齿模型图像数据获取和分析，3D数据测量重建和处理；桌面齿扫电机转台自动控制模块，扫描速度快，能够更快速且更精密地完成扫描工作；相位移结构光控制模块，通过射条纹结构光并采集变形条纹图，通过对条纹图的解调处理来获得相位信息并用于后续的三维重建计算；几何模型简化模块，采用简单的模型来代替原始模型；本发明快速获取单齿、全齿、扫描植体、咬合状态、石膏模型或印模的高精度、高清晰三维数据，广泛应用于补牙、牙齿的修复和矫正、教育等专业领域。

技术领域

本发明涉及牙齿扫描技术领域，具体为一种基于齿扫的三维成像扫描系统。

背景技术

齿科三维扫描仪（以下简称齿扫）是数字化齿科修复中的重要组成部分，是牙医获取患者口腔三维模型必不可少的设备，在种植、正畸、嵌体、贴面、牙冠、桥体等各类齿科修复应用中发挥着模型数据获取的关键作用。

伴随齿科修复技术的快速发展和人们对齿科修复以及美容需求的不断增长，行业从速度、精度、扫描方式以及和后端设计软件的衔接等各方面对齿扫不断提出新的要求，使得其面临各种技术革新挑战以及巨大的市场机遇。另一方面，由于齿扫行业的技术壁垒、资金壁垒、以及注册证壁垒较高，因此行业的进入壁垒较高，国际市场上的生产企业数量不多，国内生产企业数量更少。因此，研发高性能、高智能化的齿扫设备，对提升我国在数字化口腔医疗领域的技术和市场竞争力具有极其重要的意义。

进入21世纪后，全球齿科修复行业逐渐从开始从手工制作转向数字化加工。作为数字化加工的关键设备，第一代的齿扫是以桌面设备的形式出现的，其目的是为了获取患者口腔的三维模型，从而个性化地生成修复体的三维数据。使用齿扫的齿科数字化修复的加工流程通常是牙医在取得患者的口腔印模后，交给技工厂，技工厂在翻出石膏模后，用齿扫获取石膏模的三维点云，然后再转化成三角网格格式的STL文件，由Exocad等CAD齿科设计软件导入后进行修复体设计，最后再将设计好的修复体模型导入CAM软件生成gcode等刀路指令对相应的材料（氧化锆、玻璃陶瓷、PMMA、蜡盘等）进行加工。最早的齿扫使用激光线扫描技术，逐行获取三维测量数据并堆砌生成最终模型，速度较慢。

其后随着齿科数字化修复案例的大量增加以及患者及牙医对时效性要求的逐渐提高，齿扫技术开始向面扫描技术如白光、蓝光等速度较快的结构光技术发展，并且逐渐发展出了可直接扫描印模的桌面齿扫。各种尝试后大家达成共识，认为最终的发展方向是用数字扫描完全取代传统印模，以减少人工、耗材开销，提高数字化模型生成效率，并改善患者舒适度。但是口内直接数字印模在技术上提出了诸多挑战，包括成型设备小型化，对口内呈半透明及高反光特性的牙釉质的成像，扫描时由于患者头部运行而导致的坐标系统重构，连续扫描时多个小窗口成像的拼接，以及后端的配套系统等。为了应对这些挑战，国内外投入大量资金对三角测量、共聚焦成像、主动波前采样等三维测量技术进行了大量应用研究，先后推出了需要显影剂和无需显影剂的基于各种技术的口内三维扫描仪（以下简称口扫）。然而迄今为止，口扫在连续扫描多个牙齿时的累计误差仍然较大，无法满足3颗牙以上的修复精度要求，故在做涉及多颗牙的冠桥等修复时仍不得不使用桌面齿扫。