本发明涉及牙齿扫描技术领域，具体为一种基于齿扫的三维成像扫描系统。
背景技术：
齿科三维扫描仪（以下简称齿扫）是数字化齿科修复中的重要组成部分，是牙医获取患者口腔三维模型必不可少的设备，在种植、正畸、嵌体、贴面、牙冠、桥体等各类齿科修复应用中发挥着模型数据获取的关键作用。
伴随齿科修复技术的快速发展和人们对齿科修复以及美容需求的不断增长，行业从速度、精度、扫描方式以及和后端设计软件的衔接等各方面对齿扫不断提出新的要求，使得其面临各种技术革新挑战以及巨大的市场机遇。另一方面，由于齿扫行业的技术壁垒、资金壁垒、以及注册证壁垒较高，因此行业的进入壁垒较高，国际市场上的生产企业数量不多，国内生产企业数量更少。因此，研发高性能、高智能化的齿扫设备，对提升我国在数字化口腔医疗领域的技术和市场竞争力具有极其重要的意义。
进入21世纪后，全球齿科修复行业逐渐从开始从手工制作转向数字化加工。作为数字化加工的关键设备，第一代的齿扫是以桌面设备的形式出现的，其目的是为了获取患者口腔的三维模型，从而个性化地生成修复体的三维数据。使用齿扫的齿科数字化修复的加工流程通常是牙医在取得患者的口腔印模后，交给技工厂，技工厂在翻出石膏模后，用齿扫获取石膏模的三维点云，然后再转化成三角网格格式的stl文件，由exocad等cad齿科设计软件导入后进行修复体设计，最后再将设计好的修复体模型导入cam软件生成gcode等刀路指令对相应的材料（氧化锆、玻璃陶瓷、pmma、蜡盘等）进行加工。最早的齿扫使用激光线扫描技术，逐行获取三维测量数据并堆砌生成最终模型，速度较慢。
其后随着齿科数字化修复案例的大量增加以及患者及牙医对时效性要求的逐渐提高，齿扫技术开始向面扫描技术如白光、蓝光等速度较快的结构光技术发展，并且逐渐发展出了可直接扫描印模的桌面齿扫。各种尝试后大家达成共识，认为最终的发展方向是用数字扫描完全取代传统印模，以减少人工、耗材开销，提高数字化模型生成效率，并改善患者舒适度。但是口内直接数字印模在技术上提出了诸多挑战，包括成型设备小型化，对口内呈半透明及高反光特性的牙釉质的成像，扫描时由于患者头部运行而导致的坐标系统重构，连续扫描时多个小窗口成像的拼接，以及后端的配套系统等。为了应对这些挑战，国内外投入大量资金对三角测量、共聚焦成像、主动波前采样等三维测量技术进行了大量应用研究，先后推出了需要显影剂和无需显影剂的基于各种技术的口内三维扫描仪（以下简称口扫）。然而迄今为止，口扫在连续扫描多个牙齿时的累计误差仍然较大，无法满足3颗牙以上的修复精度要求，故在做涉及多颗牙的冠桥等修复时仍不得不使用桌面齿扫。
经过这几年齿扫技术的蓬勃发展，目前我国已经先后推出了口扫设备，但是国内整体行业仍然呈现自主核心技术掌握较少、核心光学影像等部件主要依赖进口、连续扫描误差较大等弱点。而根据行业发展趋势和预测，随着全球老年化的加剧，齿扫市场仍然在迅速增长，更为重要的是，随着齿扫技术的进一步发展，在不远的将来必定会出现更加智能化的齿扫设备，从而对整个行业的发展产生根本性的影响，预计智能化齿扫设备将以数字化的形式逐渐取代掉传统上需要牙科技工厂配合完成的翻模、分型、比色、设计等人工流程，最终可能出现所有的修复工作在牙医诊所一次性自动化完成，患者仅需短暂等待就可完成整个治疗过程，甚至可能催生到目前为止尚未在齿科行业出现的新互联网模式。因此，通过借鉴国外研究工作的先进经验，从高起点出发，尽早研制出具有当今国际水平的高性能、智能化的齿扫系统，对于促进我国口腔医疗健康行业的发展，跟踪和赶上世界先进水平，并将中国人自己的口腔健康掌握在我们自己手里具有重要现实意义。
技术实现要素：
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种基于齿扫的三维成像扫描系统。
本发明的技术方案是提供一种基于齿扫的三维成像扫描系统，其特征在于，其包括：
桌面齿扫软件模块，与齿扫/口扫硬件配合运行，完成客户的牙齿模型扫描。软件主要功能包含对牙齿模型图像数据获取和分析，3d数据测量重建和处理；
桌面齿扫电机转台自动控制模块，扫描速度快，能够更快速且更精密地完成扫描工作；
相位移结构光控制模块，通过射条纹结构光并采集变形条纹图，通过对条纹图的解调处理来获得相位信息并用于后续的三维重建计算；
几何模型简化模块，采用简单的模型来代替原始模型；
承载组件，包括连接座，所述连接座上设置有旋转座，所述旋转座能够在连接座上旋转，所述旋转座顶部设置有托盘用于待检测的牙齿放置扫描；
扫描组件，包括有一检测面板，所述检测面板位于所述检测座的一侧面，所述检测面板上设置多个扫描摄像头，所述扫描摄像头间隔排列且对着所述托盘设置；
光源组件，包括有多组灯光模组，所述灯光模组均对应其中之一的扫描摄像头分布排列。
所述系统还包括：深度图像匹配模块，标定转轴匹配技术以及icp算法技术实现粗匹配。
所述系统还包括：深度图像融合模块，通过匹配可以得到不同视点深度像之间的变换关系，将它们融合成一个完整的、无冗余的、带有几何和拓扑结构的模型。
本发明的有益效果是：本发明的一种基于齿扫的三维成像扫描系统具有如下优点：
1、桌面齿扫整体结构设计：快速获取单齿、全齿、扫描植体、咬合状态、石膏模型或印模的高精度、高清晰三维数据，数据可直接用于cad/cam数字化牙科领域，广泛应用于补牙、牙齿的修复和矫正、教育等专业领域；
2、承载组件、扫描组件和光源组件的设置，安装、拆卸方便、并且能同时扫描手工对准和颌架对准的牙齿模型；
2、桌面齿扫软件模块，与齿扫/口扫硬件配合运行，完成客户的牙齿模型扫描。软件主要功能包含对牙齿模型图像数据获取和分析，3d数据测量重建和处理；
3、桌面齿扫电机转台自动控制模块，扫描速度快，可以更快速且更精密地完成扫描工作；
4、相位移结构光控制模块：通过射条纹结构光并采集变形条纹图，通过对条纹图的解调处理来获得相位信息并用于后续的三维重建计算；
5、深度图像匹配模块：标定转轴匹配技术以及icp算法技术实现粗匹配；
6、深度图像融合模块：通过匹配可以得到不同视点深度像之间的变换关系，但是将这些深度像变换到同一坐标系后，各深度像之间往往存在着重叠区域，因此必须将它们融合成一个完整的、无冗余的、带有几何和拓扑结构的模型；
7、几何模型简化模块：三维数字模型越来越精细、越来越复杂，这些复杂的模型动辄就产生数以百万计的面片，对计算机的存储容量、处理速度、绘制速度、传输效率等都提出了很高的要求。然而在很多情况下，高分辨率的模型并不总是必要的，模型的准确度以及需要处理的时间也要有一个折衷，因此必须用一些相对简单的模型来代替原始模型，这就需要对模型进行简化。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，如有术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面具体描述根据本发明实施例的一种基于齿扫的三维成像扫描系统。
本发明的一种基于齿扫的三维成像扫描系统，其特征在于，其包括：
桌面齿扫软件模块，与齿扫/口扫硬件配合运行，完成客户的牙齿模型扫描。软件主要功能包含对牙齿模型图像数据获取和分析，3d数据测量重建和处理；
桌面齿扫电机转台自动控制模块，扫描速度快，能够更快速且更精密地完成扫描工作；
相位移结构光控制模块，通过射条纹结构光并采集变形条纹图，通过对条纹图的解调处理来获得相位信息并用于后续的三维重建计算；
几何模型简化模块，采用简单的模型来代替原始模型；
承载组件，包括连接座，所述连接座上设置有旋转座，所述旋转座能够在连接座上旋转，所述旋转座顶部设置有托盘用于待检测的牙齿放置扫描；
扫描组件，包括有一检测面板，所述检测面板位于所述检测座的一侧面，所述检测面板上设置多个扫描摄像头，所述扫描摄像头间隔排列且对着所述托盘设置；
光源组件，包括有多组灯光模组，所述灯光模组均对应其中之一的扫描摄像头分布排列。
所述系统还包括：深度图像匹配模块，标定转轴匹配技术以及icp算法技术实现粗匹配。
所述系统还包括：深度图像融合模块，通过匹配可以得到不同视点深度像之间的变换关系，将它们融合成一个完整的、无冗余的、带有几何和拓扑结构的模型。
本发明的一种基于齿扫的三维成像扫描系统具有如下优点：
1、桌面齿扫整体结构设计：快速获取单齿、全齿、扫描植体、咬合状态、石膏模型或印模的高精度、高清晰三维数据，数据可直接用于cad/cam数字化牙科领域，广泛应用于补牙、牙齿的修复和矫正、教育等专业领域；
2、承载组件、扫描组件和光源组件的设置，安装、拆卸方便、并且能同时扫描手工对准和颌架对准的牙齿模型；
2、桌面齿扫软件模块，与齿扫/口扫硬件配合运行，完成客户的牙齿模型扫描。软件主要功能包含对牙齿模型图像数据获取和分析，3d数据测量重建和处理；
3、桌面齿扫电机转台自动控制模块，扫描速度快，可以更快速且更精密地完成扫描工作；
4、相位移结构光控制模块：通过射条纹结构光并采集变形条纹图，通过对条纹图的解调处理来获得相位信息并用于后续的三维重建计算；
5、深度图像匹配模块：标定转轴匹配技术以及icp算法技术实现粗匹配；
6、深度图像融合模块：通过匹配可以得到不同视点深度像之间的变换关系，但是将这些深度像变换到同一坐标系后，各深度像之间往往存在着重叠区域，因此必须将它们融合成一个完整的、无冗余的、带有几何和拓扑结构的模型；
7、几何模型简化模块：三维数字模型越来越精细、越来越复杂，这些复杂的模型动辄就产生数以百万计的面片，对计算机的存储容量、处理速度、绘制速度、传输效率等都提出了很高的要求。然而在很多情况下，高分辨率的模型并不总是必要的，模型的准确度以及需要处理的时间也要有一个折衷，因此必须用一些相对简单的模型来代替原始模型，这就需要对模型进行简化。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。