感器的像素和图案生成元件配置成提供每个像素对 应于包含在所述探测光中的空间图案的单个亮或暗区域。
[0049] 对于聚焦扫描器系统，通过识别对于图像传感器像素的该块物体表面在离传感器 系统多远的距离处焦点对准而导出图像传感器像素的指定块的表面几何形状信息。
[0050] 在一些实施例中，导出表面几何形状信息和表面颜色信息包括针对若干2D图像， 如对于被捕获2D图像的栈中的若干2D图像，计算由图像传感器像素的所述块捕获的2D图 像的部分和加权函数之间的相关度。在这里优选地基于空间图案的配置的信息确定加权函 数。可以针对栈的每个2D图像计算相关度。
[0051] 扫描器系统可以包括用于评价至少一个图像像素和加权函数之间的每个焦平面 位置处的相关度的装置，其中基于空间图案的配置的信息确定加权函数。
[0052] 在一些实施例中，导出图像传感器像素的块的表面几何形状信息和表面颜色信息 包括识别相应的相关度具有最大值的沿着光轴的位置。相应的相关度具有最大值的沿着光 轴的位置可以与已捕获2D图像的位置重合，但是它更加可能在2D图像的栈的两个相邻2D 图像之间。
[0053] 确定表面几何形状信息然后可以涉及针对焦平面的每个位置计算由图案提供的 空间结构化光信号和图案本身（我们称为参考）的变化的相关度并且找出2D图像的该栈 的极值的位置。在一些实施例中，图案是静态的。这样的静态图案例如可以作为覆铬玻璃 (chrome-on-glass)图案实现。
[0054] 用测量结果的离散集合数学地限定相关度的一种方式是作为从信号向量I= (II，…，In)和参考权重的参考向量f= (Π,…，fn)计算的点积，其中η>1元素表示传感 器信号。然后由下式给出相关度A:
[0056] 信号向量中的元素上的标引表示典型地在像素的块中的不同像素处记录的传感 器信号。参考向量f可以在校准步骤中获得。
[0057] 通过使用在扫描器中使用的光学系统的知识，能够在像素炔基础上将相关度的极 值的位置（即，焦平面）转换成深度数据信息。这样组合的所有像素块提供深度数据的阵 列。换句话说，深度沿着从光学设计获知和/或从校准发现的光路，并且图像传感器上的像 素的每个块表示光路的端点。所以，对于一束路径，沿着光路的深度产生扫描器的视场内的 表面几何形状，即，当前视图的子扫描。
[0058] 平滑和内插一系列相关度值会是有利的，从而获得最大值的位置的更稳健和精确 确定。
[0059] 在一些实施例中，生成子扫描包括确定对于图像传感器像素的每个块描述沿着光 轴的相关度的变化的相关度函数并且识别相关度函数对于该块具有它们的最大值的沿着 光轴的位置。
[0060] 在一些实施例中，最大相关度值是图像传感器像素的块的最高计算相关度值和/ 或图像传感器像素的块的相关度函数的最高最大值。
[0061] 例如，对于记录最大值的两侧的若干图像上的像素块，多项式可以拟合到值A，并 且可以从拟合多项式的最大值找到推断最大值的位置，其可以在两个图像之间。当从当前 视图导出表面几何形状时，即当导出该视图的子扫描时，推断最大值随后用作深度数据信 息。
[0062] 在一些实施例中，数据处理系统配置成基于对于图像传感器像素的相应块相关度 具有其最大值的系列的2D图像的表面颜色信息确定生成的子扫描上的点的子扫描颜色。 颜色例如可以作为图像传感器像素的所述块中的像素的RGB值被读出。
[0063] 在一些实施例中，数据处理系统配置成基于对于图像传感器像素的相应块相关度 具有其最大值的系列中的2D图像的表面颜色信息并且基于至少一个附加2D图像（例如来 自被捕获2D图像的系列的相邻2D图像）导出生成的子扫描上的点的子扫描颜色。表面颜 色信息仍然从从其导出表面几何形状信息的2D图像中的至少一个导出。
[0064] 在一些实施例中，数据处理系统配置成当确定子扫描颜色时内插系列中的至少两 个2D图像的表面颜色信息，例如内插系列中的相邻2D图像的表面颜色信息。
[0065] 在一些实施例中，数据处理系统配置成计算子扫描的多个点的平滑颜色，其中计 算包括不同点的子扫描颜色的平均，例如子扫描上的周围点的颜色的加权平均。
[0066] 图像传感器像素的块的表面颜色信息至少部分地从从其导出表面几何形状信息 的相同图像导出。在最大值A的位置由2D图像表示的情况下，然后颜色也从该相同图像导 出。在通过内插到两个图像之间找出最大值A的位置的情况下，然后那两个图像中的至少 一个应当用于导出颜色，或使用内插的两个图像也用于导出颜色。也可能平均来自相关度 的最大值的位置的确定中所使用的两个以上图像的颜色数据，或者平均来自用于导出表面 几何形状的多个图像的子集或超集的颜色。在任何情况下，一些图像传感器像素读数用于 导出被扫描物体的至少一部分的表面颜色和表面几何形状两者。
[0067] 典型地，有三个颜色过滤器，因此总体颜色由三个分布组成，如红、绿和蓝，或青、 品红和黄。应当注意颜色过滤器典型地允许一定范围的波长通过，并且典型地在过滤器之 间有干扰，例如使得一些绿光将有助于用红色过滤器在像素中测量的强度。
[0068] 对于具有颜色过滤器阵列的图像传感器，像素块内的颜色分量C]可以如下获得：
[0070] 其中如果像素i具有针对颜色C]的过滤器则gu= 1，否则为0。对于类似贝尔图 案中的RGB过滤器阵列，j是红、绿或蓝中的一种。可能需要单独的颜色分量的进一步加权 (即，颜色校准）以获得自然颜色数据，典型地补偿变化的过滤器效率、照明源效率和过滤 器图案中的颜色分量的不同分数。校准也可以取决于焦平面位置和/或视场内的位置，原 因是光源部件颜色的混合可以随着那些因素而变化。
[0071 ] 在一些实施例中，针对像素块中的每个像素获得表面颜色信息。在具有颜色过滤 器阵列或分离颜色的其它装置（如衍射装置）的彩色图像传感器中，取决于用特定像素测 量的颜色，获得该颜色的强度值。换句话说，在该情况下特定像素具有仅仅用于一种颜色的 颜色值。最近开发的彩色图像传感器允许在相同像素中、在衬底中的不同深度处测量若干 颜色，因此在该情况下，特定像素可以产生若干颜色的强度值。总之，能够获得固有地比表 面几何形状信息更高的表面颜色数据的分辨率。
[0072] 在导出颜色的分辨率高于物体的生成的数字3D表示的表面几何形状的分辨率的 实施例中，当至少近似地焦点对准时图案将是可见的。当导出颜色时优选地就是这种情况。 图像可以过滤从而视觉地去除图案，但是损失分辨率。实际上，用户能够看到图案是有利 的。例如在口内扫描中，检测预备体的边界线、缘边或边缘可能是重要的。覆盖在该边缘 的几何形状上的图案的图像在近似垂直看到的一侧更清晰，并且在成锐角看到的一侧更模 糊。因此，与单独地检查表面几何形状相比，在该例子中典型地是牙科医生或牙科技师的用 户可以使用清晰度的差异来更精确地定位边界线的位置。
[0073] 物体上的焦点对准图案图像的高空间对比度对于获得彩色图像传感器上的相关 度的良好信噪比来说是期望的。可以通过在彩色图像传感器上优先成像从物体的镜面反射 改善的空间对比度。因此，一些实施例包括用于镜面反射光的优先/选择成像的装置。如果 扫描器还包括用于例如借助于至少一个偏振分束器偏振探测光的装置，则这可以被提供。
[0074] 在一些实施例中，偏振光学器件被涂覆从而优化用于记录表面几何形状的多色光 源的光谱的一部分的圆偏振的保持。
[0075] 扫描器系统还可以包括用于改变探测光和/或从物体接收的光的偏振状态的装 置。这可以借助于优选地位于光路中的延迟板被提供。在一些实施例中，延迟板是四分之 一波长延迟板。
[0076] 尤其对于被扫描物体例如是患者的牙齿组的口内应用，扫描器可以具有长形尖 端，具有用于引导探测光和/或成像物体的装置。这可以借助于至少一个折叠元件被提供。 折叠元件可以是光反射元件，如反射镜或棱镜。探测光然后沿着至少部分地由折叠元件限 定的光轴从扫描器系统出现。
[0077] 对于聚焦扫描技术的更深入描述，参见W02010145669。
[0078] 在一些实施例中，数据处理系统配置成确定物体的生成的数字3D表示的至少一 个点的颜色，使得数字3D表示表达物体的几何形状和颜色配置两者。可以针对生成的数字 3D表示的若干点确定颜色使得物体的被扫描部分的颜色配置由数字3D表示表达。
[0079] 在一些实施例中确定物体颜色包括计算针对物体表面的该点处的重叠子扫描中 的相应点导出的颜色值的加权平均值。该加权平均值然后可以用作物体的数字3D表示中 的点的颜色。
[0080] 在一些实施例中，数据处理系统配置成检测被捕获2D图像中的饱和像素并且减 轻或去除由像素饱和导致的导出表面颜色信息或子扫描颜色中的误差。
[0081] 在一些实施例中，通过在子扫描的平滑颜色的计算中将低权重分配给饱和像素的 表面颜色信息和/或将低权重分配给基于饱和像素计算的子扫描的颜色减轻或去除由饱 和像素导致的误差。
[0082] 在一些实施例中，数据处理系统配置成比较被捕获2D图像和/或物体的生成子扫 描的部分的导出表面颜色信息和牙齿和口内组织的预定颜色范围，并且抑制颜色不是两个 预定颜色范围中的一个的部分的导出表面颜色信息或子扫描颜色的红色分量。
[0083] 这里公开的扫描器系统包括多色光源，例如白光源，例如多晶片LED。
[0084] 从被扫描物体接收的光（如从物体表面返回的探测光或通过激发物体的荧光部 分由探测光生成的荧光）由彩色图像传感器记录。在一些实施例中，彩色图像传感器包括 颜色过滤器阵列使得彩色图像传感器中的每个像素是颜色特定过滤器。颜色过滤器优选地 以规则图案布置，例如其中颜色过滤器根据贝尔颜色过滤器图案布置。这样获得的图像数 据用于导出像素的每个块的表面几何形状和表面颜色两者。对于使用相关度的聚焦扫描 器，可以从相关度的极值找到表面几何形状，如上所述。
[0085] 在一些实施例中，从由多色光源提供的探测光的光谱的第一部分中的光导出表面 几何形状。
[0086] 优选地，颜色过滤器与图像传感器像素对准，优选地使得每个像素具有仅仅用于 特定颜色的颜色过滤器。
[0087] 在一些实施例中，颜色过滤器阵列使得它的具有匹配光谱的第一部分的颜色过滤 器的像素的比例大于50%。
[0088] 在一些实施例中，表面几何形状信息从由多色光源提供的光谱的选定波长范围中 的光导出。其它波长范围中的光因此不用于导出表面几何形状信息。这提供的优点在于扫 描器系统的光学系统中的光学元件的色散不影响物体的扫描。
[0089] 仅仅从具有一种或两种类型的颜色过滤器的像素计算表面几何形状会是优选的。 单个颜色不需要消色差光学器件并且因此提供制造更容易和更便宜的扫描器。此外，折叠 元件通常不会同样好地保持所有颜色的偏振状态。当仅仅一些颜色用于计算表面几何形状 时，对于具有用于其它颜色的过滤器的像素，参考向量f将包含零。因此，总信号强度通常 减小，但是对于足够大的像素的块，它通常