专利名称：激光扫描及快速成型技术用于个性化脸部假体的制作方法
技术领域：
本发明涉及个性化脸部假体制作技术领域，特别涉及利用科学手段，找出脸部假体的个性化，制作出脸部假体的相关技术。
背景技术：
医学假体是用于修复人体某部分因疾病或创伤形成的解剖形态或功能性缺损，辅助或增强某些衰弱功能的人工修复物、替代物或辅助装置，用于替代人体可见器官的假体又称赝复体。由于先天、外伤或肿瘤手术后所导致的口腔颌面部器官(如眼、耳、鼻)等的缺损修复一直是口腔修复医生的难题，因受患者状况和修复技术的限制，目前大部分仍采用赝复体进行修复。传统的修复过程是首先取模，然后由有经验的医生根据健侧器官雕刻缺损部分，再给患者试戴、修整，直至满意。如此制作的赝复体的逼真程度与医生的水平、经验和修养有很大的关系。20世纪80年代末发展起来的快速成型技术(RP)以其不受零件任何复杂程度限制的优点为医学领域带来了无限生机。目前，RP技术在医疗领域的应用主要在于医疗诊断和外科手术策划，它能有效地提高诊断和手术水平、缩短时间、节省费用。
发明内容
本发明目的是针对现有技术存在的不足，设计一种利用激光扫描与快速成型技术快速、低成本的制作出个性化脸部假体。本发明可通过以下技术方案实现激光扫描及快速成型技术用于个性化脸部假体的制作方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤(I)用激光扫描设备对人脸特征进行拍摄记录，使其特征成为点云数据文件；激光扫描设备要求尽量快速，精准的将人脸特征记录下来。通常一张照片可以将人脸上多数特征记录下来，三张照片可以将人脸所有特征(包括从耳朵到耳朵在发际线以内人脸所有三维特征)全部记录下来。在拍摄照片结束后，利用图像处理软件将激光扫描设备中的扫描数据转化成完整的点云数据，如果用两张以上的照片，则用重叠区内的三维特征进行匹配，将多张三维模型配合为一个完整的人脸模型点云数据。(2)在获得人脸模型点云数据后，利用点云编辑软件将扫描到的人脸模型点云数据进行个性化修整成符合要求的人脸三维数据模型。所述的点云数据个性化修整包括以下步骤I、将激光扫描后的人脸模型点云数据输入点云编辑软件中，在软件中建立三维坐标系;2、设置人脸模型点云数据的厚度，以便于人脸模型点云数据的编辑；3、根据脸部假体的部位截取部分人脸模型点云数据；4、通过点云编辑软件个性化编辑截取的人脸模型点云数据，使其成为符合要求的人脸模型点云数据。(3)完成人脸三维数据模型以后，进行三维成形，输出模型数码文件，将其输入到快速成型机中进行加工成形，制作个性化脸部假体；(4)将制作的脸部假体进行硅胶模制作，然后进行硅胶复模。(5)将硅胶复模的脸部假体进行计算机辅助检测分析，与原扫描数据进行对比，符合精度要求，即可制得个性化脸部假体。
图I为本发明的工艺流程图；图2为本发明的制作个性化脸部假体流程图。具体实施方法利用我们激光扫描设备及快速成型设备能快速、低成本的制作出个性化脸部假体。这使得医院可以制作出符合患者自身要求的廉价脸部假体，解决患者医疗费昂贵及医疗效果差的问题。我们以患者为激光扫描对象，利用我们的激光扫描设备能方便快速的获取患者脸部的特征。激光扫描技术应用于个性化脸部假体的制作说明①.用激光扫描技术生成一个准确的人脸三维图像(从一个耳朵到另一个耳朵)。②.拍照可以采用180度成像系统，即可采用一台设备拍摄，采用旋转的座椅改变被拍摄者的拍摄角度或固定座椅，以移动设备进行多角度的拍摄。③.激光扫描设备能够实现自动或手动拼接。④.在拍摄人脸时尽量要求在短时间内拍摄所有的角度的三维模型和对应的彩色贴图。要求能够抓住人脸上的细节特征。I、用激光扫描设备对人脸特征进行拍摄记录，使其特征成为点云数据文件；激光扫描设备要求尽量快速，精准的将人脸特征记录下来。通常一张照片可以将人脸上多数特征记录下来，三张照片可以将人脸所有特征(包括从耳朵到耳朵在发际线以内人脸所有三维特征)全部记录下来。在拍摄照片结束后，利用图像处理软件将激光扫描设备中的扫描数据转化成完整的点云数据，如果用两张以上的照片，则用重叠区内的三维特征进行匹配，将多张三维模型配合为一个完整的人脸模型点云数据。所述的激光扫描包括以下步骤①被测量者先背靠白色背景墙坐正，带上防护眼镜(保护眼睛)。注意扫描过程中，被测者不能移动。尽量保持原来的坐姿。②把激光扫描设备架设好。调整设备镜头的高度，使拍摄区域对着被测者的脸部特征部位。③通过激光扫描设备遥控上的按钮进行拍摄第一张人脸部特征数据。第一个人脸部特征数据会出现在激光扫描设备配套软件窗口中，很清晰的反映出已获取到的数据，方便测量者判断还所需的测量数据，进而对激光扫描设备镜头位置进行调整。④测量者通过移动激光扫描设备机架，使镜头对着被测者的头部左边位置，拍摄第二张，可在配套软件窗口内看到第一张图片的数据与第二张图片数据自行重叠在一起。⑤再次移动激光扫描设备支架，实现多方位拍摄被测者脸部特征，分别得到各个方位的点云数据。
⑥得到足够多的局部脸部特征数据后，通过配套软件进行数据整合，形成完整的脸部特征点云数据，保存为点云数据文件。2、在获得人脸模型点云数据后，利用点云编辑软件将扫描到的人脸模型点云数据进行个性化修整成符合要求的人脸三维数据模型。所述的点云数据个性化修整包括以下步骤①将激光扫描后的人脸模型点云数据输入点云编辑软件中，在软件中建立三维坐标系;②设置人脸模型点云数据的厚度，以便于人脸模型点云数据的编辑；③根据脸部假体的部位截取部分人脸模型点云数据；④通过点云编辑软件个性化编辑截取的人脸模型点云数据，使其成为符合要求的人脸模型点云数据。 3、完成人脸三维数据模型以后，进行三维成形，输出模型数码文件，将其输入到快速成型机中进行加工成形，制作个性化脸部假体；4、将制作的脸部假体进行硅胶模制作，然后进行硅胶复模。所述硅胶复模包括以下步骤①.根据快速成型加工制得的个性化脸部假体的体积，通过计算，称量所需要的
娃胶用量。②.按照已称量好量的硅胶加入固化剂，并用搅拌器搅拌，使其混合均匀。③.对搅拌均匀的硅胶混合液进行抽真空。④.将抽完真空后的硅胶混合液注入模框中。⑤.将有硅胶的模框进行抽真空操作。⑥.将抽真空后的硅胶模进行烘干操作⑦.最后进行硅胶模开模及硅胶模复模个性化脸部假体。5、将硅胶复模的脸部假体进行计算机辅助检测分析，与原扫描数据进行对比，符合精度要求，即可制得个性化脸部假体。
权利要求
1.激光扫描及快速成型技术用于个性化脸部假体的制作方法，其特征在于所述方法包括以下步骤 A、用激光扫描设备对人脸特征进行拍摄记录，使其特征成为点云数据文件； B、在激光扫描后，利用点云编辑软件将扫描到的点云数据修整成完整的三维数据模型； C、完成三维数据模型以后，进行三维成形，输出模型数码文件，将其输入到快速成型机中进行加工成形，制作个性化脸部假体； D、将制作的脸部假体进行硅胶模制作，然后进行硅胶复模。
2.根据权利要求I所述的激光扫描及快速成型技术用于个性化脸部假体的制作方法，其特征在于，所述的参照物特征进行拍摄记录采用多角度成像系统，即用激光扫描设备在多个角度进行拍摄。
3.根据权利要求I所述的激光扫描及快速成型技术用于个性化脸部假体的制作方法，其特征在于，所述的参照物特征进行拍摄记录采用一台激光扫描设备拍摄，用旋转台或移动台改变被拍摄物的拍摄角度。
4.根据权利要求I所述的激光扫描及快速成型技术用于个性化脸部假体的制作方法，其特征在于所用的三维数据处理软件可以为Imageware及FreeForm。
5.根据权利要求I所述的激光扫描及快速成型技术用于个性化脸部假体的制作方法，其特征在于对扫描所得的点云数据进行三维数据加工，包括以下步骤 ①输入脸部扫描数据，建立三维坐标系； ②设置点云数据厚度，便于点云数据编辑； ③截取点云数据(在所获取的脸部扫描数据上截取本实验所需要的鼻子和耳朵点云数据)； ④通过点云编辑软件便捷地设计假体外形，运用雕刻功能对鼻子部位进行光顺处理，完成假体外形的逆向建模。
6.根据权利要求I或2或3所述的激光扫描及快速成型技术用于个性化脸部假体的制作方法，其特征在于，所述的脸部假体制作方法为传统的技师手工雕刻赝复体。
全文摘要
激光扫描及快速成型技术用于个性化脸部假体的制作方法，涉及利用科学手段，找出假体个性化特点，成型出假体的相关技术，本发明所述方法包括以下步骤①用激光扫描成像设备对人脸特征进行扫描记录，使其特征成为点云数据文件；②激光扫描成像后，利用点云数据处理软件对数据进行处理，使其特征成为三维模型数据；③将处理完的三维模型数据输入快速成型机中进行加工成形，使其特征得到三维实体模型；④将三维实体模型进行硅胶模制作，使其特征得到硅胶模具，然后进行硅胶复模；⑤将硅胶复模得到的模型进行计算机辅助检测分析，分析结果符合要求即可制得脸部假体。本技术可快速、低成本的制作出个性化脸部假体。
文档编号A61F2/50GK102961201SQ201210540628
公开日2013年3月13日 申请日期2012年12月13日 优先权日2012年12月13日
发明者陈盛贵, 陈若瀚, 林玉衡, 李栩丹, 邹顺强 申请人:陈若瀚