三维扫描系统、扫描数据处理方法、装置、设备及介质与流程

专利2025-05-26  14


本公开涉及三维扫描,尤其涉及三维扫描系统、扫描数据处理方法、装置、设备及介质。


背景技术:

1、在牙齿修复领域,牙模数据的获取方式已经从印模三维扫描方式逐渐转向口内三维扫描方式。口内三维扫描方式应用口内扫描仪(又称口腔数字印模仪,是一种应用探入式光学扫描头),直接扫描患者口腔,以获取口腔内牙齿、牙龈、黏膜等软硬组织表面的三维形貌以及彩色纹理信息。口内扫描仪通常能扫描的病例有:修复、正畸和种植。评价病历的成功与否取决于修复的牙冠、种植的牙位、正畸的牙套等的精确度。

2、为了提高口内三维扫描方式的精确度,目前较多的解决方法是采用辅助设备辅助口内扫描仪进行扫描。例如,种植带有可识别特征的扫描杆等大视场角的辅助设备。然而,此类辅助设备成本高于口内扫描仪,较难在市面上普及。


技术实现思路

1、为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题,本公开提供了三维扫描系统、扫描数据处理方法、装置、设备及介质,可以提高三维扫描的精度并降低扫描成本。

2、本公开提供了一种三维扫描系统,该系统包括:三维扫描设备和辅助件;

3、辅助件用于安装在口腔内牙弓的种植体上;

4、三维扫描设备用于对口腔进行扫描,得到口腔的多帧局部三维数据,并对口腔的多帧局部三维数据和辅助件的标准三维数据进行优化拼接,得到口腔的整体三维数据。

5、可选的,所述口腔的多帧局部三维数据包括口腔内牙齿的多帧局部三维数据和辅助件的多帧局部三维数据,所述口腔的整体三维数据包括牙弓的三维数据和辅助件的标准三维数据。

6、可选的,所述辅助件的标准三维数据通过计算机辅助技术软件设计形成。可选的,三维扫描设备包括:

7、口内扫描仪,用于对口腔进行扫描,得到口腔的多帧局部二维数据;

8、扫描数据处理设备,用于对口腔的多帧局部二维数据进行三维重建,生成口腔的多帧局部三维数据,以及对口腔的多帧局部三维数据和辅助件的标准三维数据进行优化拼接,得到口腔的整体三维数据。

9、可选地,扫描数据处理设备,对口腔的多帧局部三维数据和辅助件的标准三维数据进行优化拼接,得到口腔的整体三维数据的步骤,包括:

10、将口腔的多帧局部三维数据与辅助件的标准三维数据模拟到点云空间中;

11、在点云空间中,对口腔的多帧局部三维数据和辅助件的标准三维数据进行优化拼接,得到口腔的整体三维数据。

12、可选地,扫描数据处理设备,在点云空间中,对口腔的多帧局部三维数据和辅助件的标准三维数据进行优化拼接,得到口腔的整体三维数据的步骤,包括:

13、在点云空间中,基于口腔的多帧局部三维数据和辅助件的标准三维数据,生成多个配准点对;

14、根据多个配准点对,对口腔的多帧局部三维数据和辅助件的标准三维数据进行优化拼接,得到口腔的整体三维数据。可选地,扫描数据处理设备,根据多个配准点对,对口腔的多帧局部三维数据和辅助件的标准三维数据进行优化拼接,得到口腔的整体三维数据的步骤,包括:

15、对口腔的多帧局部三维数据和辅助件的标准三维数据进行抽样拼接,得到抽样拼接的相对运动值和配准点对间的距离平均值;

16、基于抽样拼接的相对运动值和配准点对间的距离平均值,对口腔的多帧局部三维数据进行优化拼接,得到口腔的整体三维数据。

17、可选地,辅助件,用于安装在口腔内牙弓的种植体上,辅助件设有与种植体适配的安装部;

18、辅助件是由多个不规则的多边形构成的多面体,所述辅助件的标准三维数据包括每个多边形的特征点数据,和/或,所述辅助件为带有标志点的扫描杆,所述辅助件的标准三维数据包括标志点的数据。

19、可选地,同一辅助件上每个多边形的边长值不同,以使所述辅助件上每个多边形的形状均不同,所述辅助件的表面无反光层。

20、本公开实施例提供了一种扫描数据处理方法,应用于三维扫描系统中的三维扫描设备,该方法包括:

21、获取口腔的多帧局部三维数据和辅助件的标准三维数据;

22、对口腔的多帧局部三维数据与辅助件的标准三维数据进行优化拼接,得到口腔的整体三维数据。

23、可选的,对口腔的多帧局部三维数据与辅助件的标准三维数据进行优化拼接,得到口腔的整体三维数据,包括:

24、将口腔的多帧局部三维数据与辅助件的标准三维数据模拟到点云空间中;

25、在点云空间中,对口腔的多帧局部三维数据和辅助件的标准三维数据进行优化拼接,得到口腔的整体三维数据。

26、可选地,所述在所述点云空间中,对所述口腔的多帧局部三维数据和辅助件的标准三维数据进行优化拼接,得到所述口腔的整体三维数据,包括:

27、在所述点云空间中,基于所述口腔的多帧局部三维数据和所述辅助件的标准三维数据,生成多个配准点对;

28、根据所述多个配准点对,对所述口腔的多帧局部三维数据和辅助件的标准三维数据进行优化拼接,得到所述口腔的整体三维数据。可选地,根据多个配准点对,对口腔的多帧局部三维数据和辅助件的标准三维数据进行优化拼接,得到口腔的整体三维数据,包括:

29、对口腔的多帧局部三维数据和辅助件的标准三维数据进行抽样拼接,得到当前抽样拼接的相对运动值和当前抽样拼接的配准点对间的距离平均值;

30、基于当前抽样拼接的相对运动值和当前抽样拼接的配准点对间的距离平均值,对口腔的多帧局部三维数据进行优化拼接,得到口腔的整体三维数据。

31、可选地,基于当前抽样拼接的相对运动值和当前抽样拼接的配准点对间的距离平均值,对口腔的多帧局部三维数据进行优化拼接,得到口腔的整体三维数据,包括:

32、基于当前抽样拼接的相对运动值、当前抽样拼接的配准点对间的距离平均值以及前一次拼接的相对运动值,构建全局优化能量函数;

33、在全局优化能量函数满足迭代停止条件且当前抽样拼接的相对运动值满足视角约束条件的情况下,将当前抽样拼接的相对运动值作为相对运动目标值;

34、根据相对运动目标值拼接口腔的多帧局部三维数据,确定口腔的整体三维数据。

35、可选的,前一次拼接得到的相对运动值,包括:相对运动初始值;

36、其中,在基于当前抽样拼接的相对运动值、当前抽样拼接的配准点对间的距离平均值以及前一次拼接的相对运动值,构建全局优化能量函数之前,该方法还包括:

37、对口腔的多帧局部三维数据和辅助件的标准三维数据进行全量拼接,确定相对运动初始值。

38、可选的,迭代停止条件包括预设阈值,视角约束条件包括预设相对运动关系;

39、其中,在将当前拼接得到的相对运动值作为相对运动目标值之前,该方法还包括:

40、判断全局优化能量函数的值是否小于或等于预设阈值;

41、判断相对运动值是否满足预设相对运动关系;

42、在全局优化能量函数的值小于或等于预设阈值且相对运动值满足预设相对运动关系的情况下,确定全局优化能量函数满足迭代停止条件且当前拼接得到的相对运动值满足视角约束条件。

43、本公开提供了一种扫描数据处理装置,配置于三维扫描系统中的三维扫描设备中,该装置包括:

44、数据获取模块,用于获取口腔的多帧局部三维数据和辅助件的标准三维数据;

45、整体三维数据确定模块,用于对口腔的多帧局部三维数据与辅助件的标准三维数据进行优化拼接,得到口腔的整体三维数据。

46、本公开提供了一种扫描数据处理设备,包括:

47、处理器;

48、存储器,用于存储可执行指令;

49、其中,处理器用于从存储器中读取可执行指令,并执行可执行指令以实现上述任一项的扫描数据处理方法。

50、本公开提供了一种计算机可读存储介质,存储介质存储有计算机程序,当计算机程序被处理器执行时,使得处理器实现上述任一项的扫描数据处理方法。

51、本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点:

52、将辅助件安装在口腔内牙弓的种植体上之后,通过三维扫描设备扫描得到口腔的多帧局部三维数据后,扫描数据处理设备可以基于辅助件的标准三维数据对口腔的多帧局部三维数据进行优化拼接,相比于基于大视场角的辅助设备获取的框架数据优化三维扫描数据的方式来说,由于辅助件的标准三维数据参与拼接,优化了多帧局部三维数据的拼接精度,在提高扫描数据的精度的同时,可以降低优化成本,达到精确的模拟整个牙弓的目的。


技术特征:

1.一种三维扫描系统,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的三维扫描系统,其特征在于,

3.根据权利要求1所述的三维扫描系统,其特征在于,所述辅助件的标准三维数据通过计算机辅助技术软件设计形成。

4.根据权利要求1所述的三维扫描系统,其特征在于,所述三维扫描设备,包括:

5.根据权利要求4所述的三维扫描系统,其特征在于,所述扫描数据处理设备,对所述口腔的多帧局部三维数据和辅助件的标准三维数据进行优化拼接,得到所述口腔的整体三维数据的步骤,包括:

6.根据权利要求5所述的三维扫描系统,其特征在于,所述扫描数据处理设备,在所述点云空间中,对所述口腔的多帧局部三维数据和辅助件的标准三维数据进行优化拼接,得到所述口腔的整体三维数据的步骤,包括:

7.根据权利要求6所述的三维扫描系统,其特征在于,所述扫描数据处理设备,根据所述多个配准点对,对所述口腔的多帧局部三维数据和辅助件的标准三维数据进行优化拼接,得到所述口腔的整体三维数据的步骤,包括:

8.根据权利要求1所述的三维扫描系统,其特征在于,所述辅助件,用于安装在口腔内牙弓的种植体上,所述辅助件设有与种植体适配的安装部;

9.根据权利要求8所述的三维扫描系统,其特征在于,

10.一种扫描数据处理方法,其特征在于,应用于权利要求1~9任一项所述的三维扫描系统中的三维扫描设备,所述方法包括:

11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述对所述口腔的多帧局部三维数据和所述辅助件的标准三维数据进行优化拼接,得到口腔的整体三维数据,包括:

12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述在所述点云空间中,对所述口腔的多帧局部三维数据和辅助件的标准三维数据进行优化拼接,得到所述口腔的整体三维数据,包括:

13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述根据所述多个配准点对,对所述口腔的多帧局部三维数据和辅助件的标准三维数据进行优化拼接,得到所述口腔的整体三维数据,包括:

14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述基于所述当前抽样拼接的相对运动值和所述当前抽样拼接的配准点对间的距离平均值,对所述口腔的多帧局部三维数据进行优化拼接,得到所述口腔的整体三维数据,包括:

15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,所述前一次拼接的相对运动值,包括:相对运动初始值;

16.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,所述迭代停止条件包括预设阈值,所述视角约束条件包括预设相对运动关系;

17.一种扫描数据处理装置,其特征在于,配置于权利要求1~9中任一项所述的三维扫描系统中的三维扫描设备,所述装置包括:

18.一种三维扫描设备,其特征在于,包括:

19.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述存储介质存储有计算机程序,当所述计算机程序被处理器执行时,使得处理器实现权利要求10-16中任一项所述的扫描数据处理方法。


技术总结
本公开涉及三维扫描系统、扫描数据处理方法、装置、设备及介质。该系统包括:三维扫描设备和辅助件;辅助件用于安装在口腔内牙弓的种植体上,三维扫描设备用于对口腔进行扫描,得到口腔的多帧局部三维数据,并对口腔的多帧局部三维数据和辅助件的标准三维数据进行优化拼接,最终优化确定口腔的整体三维数据。由于辅助件的标准三维数据参与拼接,优化了多帧局部三维数据的拼接精度,可以达到降低优化成本,提升全牙弓精度的目的,满足多缺失位或无牙颌种植体桥精度要求,有利于推广应用。

技术研发人员:马超
受保护的技术使用者:先临三维科技股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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