具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

在此，需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

请参阅图1～图3所示，为本发明的提供的一种口内扫描成像系统100。口内扫描成像系统100包括壳体1、收容在壳体1内的第一成像组件2、第二成像组件3以及分别与第一成像组件2和第二成像组件3电性/信号连接的图像处理组件4，其中，第一成像组件2和第二成像组件3用于获取口内牙齿的三维图像，并进一步通过图像处理组件4拟合获取牙齿的精细三维图像。

在本发明中，壳体1包括第一壳体11和第二壳体(未图示)，第一壳体11和第二壳体相互扣合设置形成用于收容第一成像组件2和第二成像组件3的收容空间(未图示)。进一步的，第一成像组件2和第二成像组件3位于壳体1的同一端，壳体1远离第一成像组件2和第二成像组件3的另一端形成一握持部12，以方便使用者进行握持并进一步通过第一成像组件2和第二成像组件3对口内的牙齿进行成像。

第一成像组件2用于获取牙齿的初始三维图像，在本发明中，初始三维图像由第一成像组件2获取的多个初始图像拟合获取，进一步的，初始三维图像的获取还包括对多个初始图像拟合后的图像进行平滑处理，以提升初始三维图像的成像精度。

在本发明中，第一成像组件2的中心位于壳体1长度方向的中心线上，且壳体1上设有用于收容第一成像组件2的通孔，如此设置，可方便壳体1带动第一成像组件2伸入口腔中，对牙齿进行成像。

进一步的，第一成像组件2包括第一成像光源21和与所述第一成像光源21对应设置的接收器22；具体地，第一成像光源21用于对牙齿发射光线，并在牙齿的表面发生反射，经牙齿表面反射的反射光被接收器22接收，以通过接收器22传递至图像处理组件4中进行成像，以获取牙齿的初始三维图像。

在本发明的一较佳实施例中，第一成像组件2为与图像处理组件4信号/电性连接的结构光3D成像组件，优选的，第一成像光源21为激光器；接收器22为CCD相机，进一步的，激光器21与CCD相机22错位设置，激光器21将激光透射于牙齿表面，以在牙齿的表面上形成由牙齿表面形状所调制的光条三维图像；该光条三维图像可被处于另一位置的CCD相机22探测，从而获得光条二维畸变图像；具体地，光条二维畸变图像的畸变程度至少取决于牙齿的表面形状轮廓(高度)。因此，光条二维畸变图像的位移(或者偏移)与牙齿表面高度成比例，扭结表示了牙齿平面的变化，不连续显示了牙齿表面的物理间隙；光条二维畸变图像的图像坐标可重现牙齿表面的三维形状轮廓，获取牙齿表面的初始图像，继而通过一个或多个初始图像拟合获取牙齿的初始图像照片。

在本发明的另一较佳实施例中，第一成像组件2为与图像处理组件4信号/电性连接的飞行时间法成像组件(TOF，Time of Flight)，第一成像光源21为光脉冲发生器；接收器22为深度相机，进一步的，光脉冲发生器21可发射连续的光脉冲到牙齿上，并经由牙齿的表面进行反射；然后，深度相机22可接收从牙齿表面反射的光脉冲，深度相机22通过计算光脉冲发射和反射的时间差或相位差，换算牙齿之间/牙齿表面的距离，以产生牙齿表面各个位置处的深度信息继而获取牙齿表面的初始图像，继而通过一个或多个初始图像拟合获取牙齿的初始图像照片。

第二成像组件3用于获取所述牙齿的多个偏振三维图像，在本发明中，每个偏振三维图像对应的偏振光照射角度不同，如此设置，可有效对牙齿的每个面的形状进行表征。

在本发明中，第二成像组件3与第一成像组件2的中心均位于壳体1的中心线上，且在壳体1的延伸方向上，第二成像组件3位于第一成像组件2的后方。具体地，第二成像组件3包括第二成像光源31以及与第二成像光源31对应设置的偏振成像单元32；且壳体1上设有用于分别收容第二成像光源31和偏振成像单元32的过孔。

第二成像光源31用于向牙齿发射成像光源并在牙齿的表面进行反射，以进一步被偏振成像单元32接收，以最终获取牙齿的偏振三维模型。在本发明的一较佳实施例中，第二成像光源31为偏振光光源和非偏振光光源中的任一种。

偏振成像单元32可同时设置有一个或多个，偏振成像单元32包括偏振构件321以及与偏振构件321对应设置的偏振图像采集构件322，且偏振构件321设置在偏振图像采集构件322接收第二成像光源31照射在牙齿上发生反射的反射光的收光路径上。

在本发明的一较佳实施例中，偏振成像单元32设置有1个，偏振成像单元321与第二成像光源31的中心均位于壳体1的中心线上。进一步的，偏振构件321位于偏振图像采集构件322的上方，且偏振构件321与偏振图像采集构件322的旋转连接，继而使得经牙齿反射的反射光线通过转动的偏振构件321被偏振图像采集构件322收集，以通过偏振图像采集构件322获取不同的偏振光照射角度对应的偏振三维图像；优选的，偏振构件321的旋转速度≥1r/s，如此设置，可有效提升偏振三维图像的采集密度，以方便通过多个偏振三维图像对初始三维图像进行修正，进一步提升获取牙齿表面形状构造的精度。

在本发明的另一较佳实施例中，偏振成像单元32’同时设置有多个，且多个偏振成像单元32’关于第二成像光源31的中心旋转对称设置。在本实施例中，偏振构件321’连接在偏振图像采集构件322’的采集镜头上，且偏振构件321’的中心与偏振图像采集构件322’的采集镜头的中心同轴设置。

进一步的，由于多个偏振成像单元32’关于第二成像光源31的中心旋转对称设置，因此多个偏振成像单元32’可同时接受自牙齿表面不同角度反射的光信号，进一步实现多角度的偏振三维图像的获取。优选的，偏振成像单元32’同时设置有3个或4个，且当偏振成像单元32’同时设置有3个时，相邻两个偏振成像单元32’之间的夹角为60度；当偏振成像单元32’同时设置有4个时，相邻两个偏振成像单元32’之间的夹角为45度；当然在本发明的其它实施例中，相邻两个偏振成像单元32’之间的夹角还可为其它角度，只需保证每个偏振成像单元32’距离第二成像光源31之间的间距相等，且相邻两个偏振成像单元32’之间的夹角相等即可。

图像处理组件4用于接收第一成像组件2采集的初始三维图像和第二成像组件3采集的多个偏振三维图像，具体来讲，图像处理组件4用于对初始三维图像和多个偏振三维图像进行配准。在本发明中，图像处理组件4包括控制构件41以及与控制构件41电性/信号连接的显示构件42，在本发明的一较佳实施例中控制构件41集成在壳体1中，且分别与第一成像组件31和第二成像组件32、32’电性连接。

进一步的，控制构件41可对每个偏振三维图像进行像素分割，且控制构件41可执行空间法向量计算，继而对每个像素的空间法向量进行计算，以通过空间法向量对该像素点对应的牙齿的形状进行表征，同时，控制构件41可对初始三维图像和进行空间法向量计算和表征后的多个偏振三维图像进行配准，以通过经空间法向量计算和表征的多个偏振三维图像对初始三维图像进行修正，以准确的对每个牙齿的三维形状进行精细建模，以获取牙齿的精细三维图像；事实上，由于每个像素的空间法向量可同时通过控制构件41行计算，因此，可在保证牙齿的精细三维图像建立的精度的同时，提升牙齿的精细三维图像的获取速度。

显示构件42用于对第一成像组件2采集的初始三维图像、第二成像组件3的多个偏振三维图像、进行空间法向量计算和表征后的多个偏振三维图像以及牙齿的精细三维图像进行显示，以方便使用者对各类图像进行观察，同时还可通过连接在图像处理组件4中的外设结构，如鼠标、键盘、触摸控制板等外设结构对各类图像进行调整。

请参阅图4所示，本发明还提供了一种口内扫描成像方法200，用于通过前述的口内扫描成像系统100实现口内牙齿的精细三维图像的获取，具体地，口内扫描成像方法200包括：

S1、采用第一成像组件31对牙齿进行初始图像采集，获取所述牙齿的初始三维图像；

S2、采用第二成像组件32、32’对牙齿进行偏振三维图像的采集，获取牙齿在不同偏振角度下的多个偏振三维图像；

S3、以初始三维图像为约束，对偏振三维图像进行像素分割，计算每个像素的空间法向量，以对初始三维图像进行经精细化处理，获取所述牙齿的精细三维图像。

以下说明书部分将针对步骤S1～S3进行详细描述。

步骤S1具体为：

S11、通过第一成像组件31对牙齿进行多次初始图像的采集；

S12、对多个初始图像进行配准拟合，并对配准拟合后的图像进行平滑处理，以获取牙齿的初始三维图像。

进一步的，步骤S2具体包括以下步骤：

偏振构件321、321’处于第一状态，偏振图像采集构件322、322’对牙齿进行多次第一偏振三维图像的采集；

偏振构件321、321’处于第二状态，偏振图像采集构件322、322’对牙齿进行多次第二偏振三维图像的采集；

......

偏振构件321、321’处于第N状态，N≥3；偏振图像采集构件322、322’对牙齿进行多次第N偏振三维图像的采集；

第二成像组件32、32’对第一偏振三维图像、第二偏振三维图像、......以及第N偏振三维图像进行拟合、配准，以分别获取牙齿在不同偏振角度下的偏振三维图像。

具体地，第一状态、第二状态、......以及第N状态至少包括偏振构件321、321’的设置角度和/或设置位置的不同。

步骤S3包括：

S31、选取牙齿的特征点，并在初始三维图像和多个偏振三维图像上对特征点进行标定；

S32、对每个偏振三维图像进行像素分割，并通过图像处理组件4对每个像素进行空间表面法向量的计算；

S33、根据特征点对初始三维图像和经空间法向量计算和表征的多个偏振三维图像进行配准，获取所述牙齿的所述配准三维图像。

综上所述，本发明的口内扫描成像系统100通过设置第一成像组件31和第二成像组件32、32’同时/分别对牙齿进行成像，以分别获取牙齿的初始三维图像和偏振三维图像，同时，通过图像处理组件4对获取的初始三维图像和偏振三维图像进行拟合，并进一步通过偏振三维图像对初始三维图像进行修正获取精细三维图像，使得精细三维图像具有较高的成像精度。进一步的，由于第一成像组件31和第二成像组件32、32’同时/分别对牙齿进行成像，在提升最终获取的牙齿的精细三维模型的精度的同时，有效降低了口内扫描系统100的成像时间，适于推广和使用。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。