一种利用光场相机进行口腔扫描的装置的制作方法

1.本实用新型涉及口腔扫描技术领域，具体涉及一种利用光场相机进行口腔扫描的装置。


背景技术：

2.随着人民生活质量的不断提高，对个人口腔健康的关注在持续上升。针对口腔方面的修复、正畸、矫正需求越来越多。为了实现上述目的首先需要对患者的口腔内部的牙齿姿态进行建模还原，该模型可用于进行模型测量分析、牙排列试验，同时是各种矫治装置制作的载体，通过对该模型的分析以便于提供相应的矫正策略。
3.现有的口内牙齿模型的获取方式为采用藻酸盐或硅橡胶等印模材料制取还原患者口腔内的结构。但是该方法所制作的牙模存在精度低适配性较差的问题，同时在制作过程中还会引起患者的不适。为了提升患者的舒适度以及简化后续的加工定制流程以及提高模型的精度，市场上出现了数字化的口腔扫描设备。由于数字化的口腔扫描设备使用的三维测量的技术需要在探头中集成一定的运动部件或者特殊部件，使得探头体积很难做小，进而使得探头放在口腔中时患者舒适度不够，同时也使得对儿童患者进行口扫变得不可能。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种利用光场相机进行口腔扫描的装置，该装置识别精度高，探头体积小。
5.为了实现上述目的，本实用新型的第一目的在于提供一种利用光场相机进行口腔扫描的装置，包括采集端头及持握本体，所述采集端头可拆卸连接于持握本体上，其特征在于，所述持握本体一端部设有一受光窗口，所述采集端头内设置有一反射镜，所述反射镜将采集到的口腔内部的像转送至受光窗口处；
6.所述持握本体内部沿光线入射方向依次设置有光照补偿组件及光场相机，所述光照补偿组件包括照明光源及光线传输机构，所述光线传输机构将照明光源的补偿光线传送至反射镜上，所述补偿光线所形成的光照区域经反射镜反射后照射于口内的图像采集区域上；
7.所述光场相机接收由采集端头所获取的图像信息。
8.在本实用新型中，进一步的，在所述受光窗口及光场相机之间设置有透镜组，所述透镜组用于将经所述反射镜采集的到的被扫描物的光线收聚后发送至光场相机的镜头上。
9.在本实用新型中，进一步的，所述光线传输机构包括准直透镜及分束镜，所述准直透镜设置于分束镜及照明光源之间以使补偿光线以平行光的形式入射至分束镜上，所述分束镜出射至反射镜上的光线的光轴与透镜组的光轴共线。
10.在本实用新型中，进一步的，所述采集端头包括探测套筒，所述探测套筒上开设有采集窗口，所述反射镜固定设置于探测套筒端部以透过采集窗口获取口腔内部图像。
11.在本实用新型中，进一步的，所述反射镜连接有加热组件，以升高镜面温度。
12.在本实用新型中，进一步的，所述反射镜与光轴之间的夹角为45
°
。
13.在本实用新型中，进一步的，所述光场相机连接有图像处理器，所述图像处理器用于获取光场相机所采集到的图像信息并重建口内被扫描物的三维模型。
14.本实用新型的第二目的在于提供一种利用光场相机进行口腔扫描的方法，包括如下按步骤：
15.1)、通过上述任意一项所述的一种利用光场相机进行口腔扫描的装置获取口内被扫描物的图像信息；
16.2)、完成对光场相机的重聚焦；
17.3)、获取每一像素点的实际像距值；
18.4)、获取每一像素点相对相机的三维坐标；
19.5)、将4)中的每一相对相机的三维坐标转换为实际三维坐标，得到三维点云合集，并利用三维点云合集中的坐标完成三维重建。
20.在本实用新型中，进一步的，获取某一像素点的所述像距值包括如下步骤：
21.1)获取第一像距上的n张不同焦深的图片，并对每一张图片进行像素梯度转换；
22.2)记录下n张图片中该像素点所对应的最大梯度值的图片的像素索引值；
23.3)根据像素索引值之前的步进值能得到像素点的实际像距值；
24.在本实用新型中，进一步的，所述n为150
‑
255之间的整数。
25.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
26.本实用新型的装置通过在持握本体内设置光场相机可以获得由采集端头采集到的被扫描物的图像信息，由于光场相机才进行图像采集时会在记录光线强度的同时记录下光线的入射角度。由此可以获得不同焦深上的图像，在通过索引每一像素点的最大梯度值所在的索引位置得出实际像距进而得出对应像素点的实际物距最终形成该被测物的三维点云合集，并根据三维点云合集中的坐标完成三维重建。通过此设置可以减少在采集端头内设置多余的采集组件，只设置一组反射镜即可，由此可以大幅缩减采集端头的体积，另外，通过数字化的建模还原口腔内部的三维模型也进一步提高了模型的精度。
附图说明
27.图1为本实用新型的光路结构示意图。
28.图2为光场相机内的成像结构示意图。
29.图3为光场相机内的成像的简化模型示意图。
30.图4为选择新的对焦平面w’后的成像示意图。
31.图5为本实用新型中的扫描装置的部分结构及示意图。
32.附图中：1、图像传感器；2、微透镜阵列；3、光场相机；4、照明光源；5、准直透镜；6、分束镜；7、透镜组；8、防护镜片；9、反射镜；10、持握本体；11、探测套筒；110、采集窗口；111、加热组件。
具体实施方式
33.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行
清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
35.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
36.请同时参见图1至图5，本实用新型一较佳实施方式提供一种利用光场相机进行口腔扫描的装置，包括采集端头及持握本体10，所述采集端头包括探测套筒11，所述探测套筒11上开设有采集窗口110，所述反射镜9固定设置于探测套筒11端部以透过采集窗口110获取口腔内部图像。探测套筒11与持握本体10的连接端可以通过过渡配合或螺纹方式进行可拆卸连接。由于探测套筒11为需要伸入口腔内部，所以每次操作完成后需要拆取下来进行清洗以及高温消毒，所以将采集端头及持握本体10之间设置为可拆卸式连接，另外，由于采集端头需要进行消毒及清洗，所以需要尽量避免在采集端头内设置其余部件。
37.如图5所示，为了防止在进行口腔内部扫描采集时，人体呼出的气体会在反射镜9表面雾化进而阻挡反射镜9对口腔内部的图像采集，由此可在所述反射镜9的下表面处设置加热组件111，通过加热组件111的升温来去除反射镜9表面的雾化，另外还可以在反射镜9的表面镀设一层化学防雾膜来起到防雾的作用。
38.如图1所示，在设置反射镜9时通常选择反射镜9与光场相机3的镜头的中心轴线(即为光轴)之间的夹角为30
°
～50
°
，优选为45
°
。
39.所述持握本体10一端部设有一受光窗口，该受光窗口上安装有一组防护镜片8，可防止外部杂质污物进入，采集端头内的反射镜9将采集到的口腔内部图像的光线经过反射后被发送至持握本体10的受光窗口上，光线在透过受光窗口后进入到光场相机3的镜头内。
40.如图1所示，所述持握本体10内部沿光线入射方向在光场相机3及受光窗口之间设置有光照补偿组件，所述光照补偿组件包括照明光源4及光线传输机构，所述光线传输机构将照明光源4的补偿光线传送至反射镜9上，所述补偿光线所形成的光照区域经反射镜9反射后照射于口内的图像采集区域上；由此通过增加光照补偿组件可以提高口内被采集区域内的光照亮度，由此可以提高光场相机3采集到的图像清晰度。
41.光照补偿组件的设置方式有两种，其中一种为所述光线传输机构包括准直透镜5及分束镜6，所述准直透镜5设置于分束镜6及照明光源4之间以使补偿光线以平行光的形式入射至分束镜6上，所述分束镜6出射至反射镜9上的光线的光轴与透镜组7的光轴共线。
42.另一种方式为在持握本体10与采集端头的连接一端的端面上设置多组照明光源4，在采集端头与持握本体10连接后点亮，光线可在采集端头的内部空腔内传输至反射镜9上再由反射镜9将光线反射至被扫描区域以提高该区域的亮度。
shap算法得到点云边界。然后利用点云法向量和边界进行delaunay。完成这一步后将得到最终表面的网络结构，也既完成表面三维重建。
55.上述说明是针对本实用新型较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本实用新型的专利申请范围，凡本实用新型所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本实用新型所涵盖专利范围。