一种适用于牙颌模型三维测量的定位系统及其标定方法

摘要

本发明涉及数字化齿科行业与三维测量技术领域，尤其涉及一种扫描传感器相对于被测量牙颌俯仰运动的三维测量定位系统及其标定方法。本发明的技术方案主要包括1.扫描传感器与载物转台联动的完整牙颌三维测量系统；2.扫描传感器定位摆动臂标定方法；3.载物转台标定方法。本发明针对桌面式牙颌三维扫描仪的数据缺失问题，采用扫描传感器相对于载有牙颌的自转转台俯仰运动的技术方案，扩大了多次测量的总体扫描范围。相对于扫描传感器固定的两轴旋转转台牙颌三维测量技术方案，具有能够稳定获取完整三维数据、避免数据缺失的优点。利用本发明提供的三维测量定位系统、扫描传感器定位摆动臂标定参数、自转转台标定参数，能够将多次测量的单片数据统一到全局坐标系下，完成牙颌三维数据的拼合。

主权项

一种适用于牙颌三维测量的定位系统，其特征在于，包括：扫描传感器定位摆臂、载物自转转台、标定方法；所述扫描传感器定位摆臂包括摆动轴、摆动支撑；所述摆动支撑由两侧组成，其末端固定有由投影光机与黑白相机构成的三维扫描传感器； 所述定位摆臂摆动轴的轴线垂直于两侧摆动支撑，其轴线上的中心点位于距两侧摆动支撑等距的位置，以该中心点作为定位摆臂局部坐标系的原点，以摆动轴的轴线作为该局部坐标系的Z轴，在过中心点垂直于摆动轴的平面上，选取载物自转转台的方向作为Y轴，以垂直于Y、Z两轴的方向作为X轴；所述载物自转转台包括单一旋转轴；该自转转轴驱动牙颌模型在扫描传感器姿态固定的情况下，变换在固定视域范围内的被扫描牙颌的可见区域；以自转转轴作为自转转台局部坐标系的Z轴，在该轴上任选一点作为该坐标系原点，并在过原点垂直于Z轴的平面内，任选两垂直轴线作为该局部坐标系的X、Y轴；所述标定算法包括定位摆动臂转轴标定、载物转台转轴标定；两种转轴标定的基本过程一致，标定技术方案包括利用相机标定板获得粗略转轴方向(以下称为转轴计算)，再利用测量模型拼接优化对粗略计算的转轴方向进行优化(以下称为转轴优化)；基于本发明中的三维测量定位系统，以及标定方法获得的转轴标定信息，将从不同角度拍摄的单片牙颌测量数据在全局世界坐标系中形成初步定位。