[發明專利]一種手持式口腔三維掃描裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201610252136.0
• 申請日: 2016-04-21
• 公開（公告）號: CN107303204B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 孫玉春;崔海華;王勇;戴寧;原福松;張馨月
• 申請（專利權）人: 北京大學口腔醫學院;南京智周信息科技有限公司
• 主分類號: A61C19/04
• 分類號: A61C19/04
• 代理公司: 11358 北京神州華茂知識產權有限公司
• 代理人: 吳照幸

本發明涉及一種手持式口腔三維掃描裝置，包括：特征圖案投射器，用于向被測對象表面投射特征圖案；兩套不同焦深的相機鏡頭，分別與特征圖案投射器投射方向呈不同的夾角，用于接收從不同深徑比被掃描口腔對象表面漫反射出來的條紋圖案，能通過電子切換，完成同一被掃描對象不同深度區域的反射光拾取；計算機，通過軟件實現空間坐標解算與多視場掃描數據拼接；所述計算機分別與特征圖案投射器、相機鏡頭電連接。本發明能夠結合操作者手部運動的靈活性與大尺寸單視場掃描的高效性，不同焦深的兩套相機分別掃描印模的后牙區和前牙區，快速獲得被口腔印模的三維表面數據。

技術領域

本發明涉及一種口腔三維掃描裝置，本發明還涉及一種手持式口腔三維掃描裝置的控制方法。

背景技術

口腔三維掃描需求旺盛，目前常見的牙頜模型三維掃描儀掃描運動路徑是由生產方預先設置的，不同個體的口腔模型和口腔印模存在較大的形態差異，應用此類裝置掃描時，掃描路徑無法個性化設置，導致掃描路徑無法遍歷所有被掃描對象表面，或者同一表面區域不必要的多次重復掃描，不但影響掃描效率，而且大量冗余掃描數據會加大數據融合難度，增加掃描誤差。

人的手眼配合可實現超過多軸數控運動結構的自由度，且可通過觀察計算機屏幕上當前掃描結果進行有針對性地高效率補充掃描。手持式掃描儀可以實現上述效果。但口腔內部、模型和印模表面存在大量的凸起區域的同時，也存在諸如全冠預備體的鄰面區域、樁核預備體、種植區域以及口腔印模的前牙區或倒凹較大的區域。現有的工業用手持式掃描儀多為固定焦深，單一焦深相機、投射接收光路單一夾角很難滿足口腔內部、模型和印模的全部掃描需求。

發明內容

本發明的目的是提供一種內置兩種焦深、兩種投射接收光路夾角射擊的手持式口腔三維掃描裝置，能夠結合操作者手部運動的靈活性與大尺寸單視場掃描的高效性，不同焦深的兩套相機分別掃描印模的后牙區和前牙區，快速獲得被口腔印模的三維表面數據。與傳統多軸電控運動機構用固定掃描程序掃描方式相比，可減少大量不必要的掃描角度，提高探測效率的同時，能夠降低圖像拼接過程中的誤差，增加掃描的準確性。與常見的手持式三維掃描裝置相比，可通過切換當 前工作相機實現變焦深掃描，滿足不同深徑比口腔區域的掃描要求。

為了達到上述目的，本發明有如下技術方案：

本發明的一種手持式口腔三維掃描裝置，包括：

特征圖案投射器，用于向被測對象表面投射特征圖案；

兩套不同焦深的相機鏡頭，分別與特征圖案投射器投射方向呈不同的夾角，用于接收從不同深徑比被掃描口腔對象表面漫反射出來的條紋圖案，能通過電子切換，完成同一被掃描對象不同深度區域的反射光拾取；

計算機，通過軟件實現空間坐標解算與多視場掃描數據拼接；

所述計算機分別與特征圖案投射器、相機鏡頭電連接。

其中，所述相機鏡頭包括主相機鏡頭、輔相機鏡頭，所述主相機鏡頭掃描面積大于輔相機鏡頭，但主相機鏡頭焦深小于輔相機鏡頭，主相機鏡頭適合于掃描口腔內部、模型印模的大部分區域；輔相機鏡頭適于掃描深徑比較大的口腔內部，模型上的樁核預備體、種植區域以及口腔印模的前牙區或倒凹較大的區域。

其中，所述特征圖案投射器包括控制系統、鏡頭驅動系統和投射鏡頭，所述控制系統與鏡頭驅動系統連接，鏡頭驅動系統與投射鏡頭連接，將所述特征圖案投射器與計算機相連，對特征圖案投射器進行控制，將計算機內預設的結構光圖案投射出來，通過計算機能控制投射過程中的圖案的形狀、頻率、速度的參數，投射出的圖案進行結構光編碼用于三維測量。