具有凹形头部的微型3D信息采集设备及医疗设备制造技术

本实用新型专利技术提供了一种具有凹形头部的微型3D信息采集设备及医疗设备，其中，采集设备包括外壳、至少三个光学结构、和导光结构，其中至少三个光学结构分布设置于外壳凹形区域上；至少三个光学结构分别与多个导光结构一端光学连接；多个导光结构设置于外壳内。首次提出通过多根光导来实现多角度的采集，既满足了小空间的需求，又能够满足3D采集的特殊要求。通过在光导头部设置光学结构，优化了3D采集的质量，提高合成速度和合成精度。

【技术实现步骤摘要】
具有凹形头部的微型3D信息采集设备及医疗设备
本技术涉及形貌测量
，特别涉及3D形貌测量

技术介绍
在进行3D测量时，需要首先采集3D信息。目前常用的方法包括使用机器视觉的方式，采集物体不同角度的图片，并将这些图片匹配拼接形成3D模型。在采集不同角度图片时，可以待测物不同角度设置多个相机，也可以通过单个或多个相机旋转从不同角度采集图片。但无论这两种方式哪一种，都具有较大体积，难以在空间较小的场合使用，例如各种细小的管道腔体内。这是由于无法将巨大的相机装入管道腔体内，并且还要进行转动或移动拍照。特别是，某些小空间区域内具有一些小凸起或小部件，采用普通3D合成方法，需要围绕其进行多次拍照，费时费力。目前也有一些通过光导方式在细小腔体拍照的技术方案，例如通过光纤将光场图像导出。但是这种设备均为平面视觉采集。也就是说，利用这种设备只能观察平面图像。而在很多场合下，单纯的平面图像并不能满足实际的需要。但是这种利用光纤的方式均为2D采集，并没有人进行3D采集的尝试，并且这种惯常的使用阻碍了本领域技术人员将光纤作为3D采集的手段。这是由于3D采集和2D采集的要求、目标完全不一样。2D采集仅仅要获得清晰完整的图像，而3D采集具有更为独特的要求，这些要求是单独使用2D采集设备中的光纤是无法实现的。在现有技术中，也曾提出使用包括旋转角度、目标物尺寸、物距的经验公式限定相机位置，从而兼顾合成速度和效果。然而在实际应用中发现：目标物尺寸难以准确确定，特别是某些应用场合目标物需要频繁更换，每次测量带来大量额外工作量，并且需要专业设备才能准确测量不规则目标物。测量的误差导致相机位置设定误差，从而会影响采集合成速度和效果；准确度和速度还需要进一步提高。因此，目前急需解决以下技术问题：①能够提供用于微小腔体中3D采集的设备；②在微小空间采集时，成本低、精度高、速度快。③能够对微小空间中的小凸起、小部件进行快速准确3D采集与合成。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本技术提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的具有凹形头部的微型3D信息采集设备。本技术提供了一种具有凹形头部的微型3D信息采集设备，包括外壳、至少三个光学结构、和导光结构，其中至少三个光学结构分布设置于外壳凹形区域上；至少三个光学结构分别与多个导光结构一端光学连接；多个导光结构设置于外壳内。可选的，所述外壳包括本体和头部。可选的，多个光学结构分布设置于头部和/或本体表面。可选的，光学结构为透镜。可选的，导光结构为光纤或光导板。可选的，光学结构与导光结构一体成型。可选的，至少部分导光结构直接或间接与光源光学连接。可选的，外壳头部紧密连接的本体的部分为柔性，且其较头部、本体其他部分更为柔软。可选的，本体为柔性和/或头部为柔性。可选的，所述光学结构位置满足如下条件：其中L为在相邻两个采集位置时光学结构光心的直线距离；f为光学结构的焦距；d为感光元件(CCD)的矩形长度或宽度；T为感光元件沿着光轴到目标物表面的距离；δ为调整系数，δ<0.565。本技术还提供了一种使用上述任一设备的医疗设备。专利技术点及技术效果1、首次提出通过多根光导来实现多角度的采集，既满足了小空间的需求，又能够满足3D采集的特殊要求。2、通过在光导头部设置光学结构，优化了3D采集的质量，提高合成速度和合成精度。3、优化了设备壳体上光学结构的分布位置，优化了3D采集的质量，提高合成速度和合成精度。4、首次提出了对于小空间内的小凸起、小部件通过凹形采集面进行快速准确采集，兼顾了3D合成的时间和效果。5、优化位置时，无需测量角度，无需测量目标尺寸，适用性更强。6、通过中间设置柔性结构，兼顾了方便插入和适应性。7、通过导光结构传输照明光，使得结构更小，且能够360°全方位照亮。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本技术实施例提供的具有凹形头部的微型3D信息采集设备的外部结构示意图；图2为本技术实施例提供的具有凹形头部的微型3D信息采集设备的外部结构示意图；附图标记和各部件的对应关系：1外壳、2光学结构、3导光结构、11本体、12头部。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。微型3D信息采集结构为解决上述技术问题，本技术的一实施例提供了一种具有凹形头部的微型3D信息采集设备，包括外壳1、多个光学结构2、和导光结构3。外壳1分为本体11和头部12两部分。外壳1的本体为圆柱体，圆柱形的本体11更有利于插入类圆柱形腔体中，例如人体的耳道、鼻腔，或机械设备的圆孔。同时也利于的光学结构2在其表面均匀分布，从而保证采集图片符合3D合成的要求。但特殊情况下，也可以为长方体或按照被测腔体形状设计的不规则体。特别的，由于一些腔体为弯曲状，因此外壳也可以对应设置为柔性材料(例如为硅胶)，以在插入腔体时自动适应腔体形状。例如在插入人体血管时，可以根据血管的弯曲情况自动柔性弯曲，以更方便的进去血管深处。外壳1的头部12为凹形的半球体，从而使得能够全部或部分覆盖目标区域的小凸起或小部件。例如在人体腔体内具有一个小的凸起病变，此时将凹形半球体扣在该凸起病变上，即可快速地进行图像采集并最终实现3D模型合成。为了方便覆盖小凸起，与外壳头部紧密连接的本体的部分为柔性，且其较头部12、本体11其他部分更为柔软，这样使得外壳的头部能够顺利弯曲，便于凹形的头部12能够扣住腔体侧面的小凸起，从而采集其图像。在某些场合下，头部12也可以为凹形球面，或凹形曲面体、凹形圆锥体、凹形圆柱体、凹形圆台体或不规则体凹形体等。同时，为了方便头部插入，头部12可以为具有一定刚性的材料制成，例如可以为树脂材料。但是有些场合要防止头部插入时对目标物造成损坏，也可以将头部设置为柔性材料，例如硅胶。光学结构2可以为透镜，用于提高图像采集能力。透镜分布在外壳的凹形头部内侧，以方便采集扣入其中的小凸起信息，但有时为了同时采集腔体四周3D信息，透镜也可以分布在外壳1的本体四周。这里透镜可以为球面透镜、非球面透镜，但也可以为透镜组，以提高成像质量。同时，光学结构2也不限于透镜，可以为其它能够成像的光学结构，例如准直器、菲涅尔透镜等。透镜将其相对的目标物某区域的图像传递至光导结构。光导结构2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有凹形头部的微型3D信息采集设备，其特征在于：包括外壳、至少三个光学结构、和导光结构，其中/n至少三个光学结构分布设置于外壳凹形区域上；/n至少三个光学结构分别与多个导光结构一端光学连接；/n多个导光结构设置于外壳内。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有凹形头部的微型3D信息采集设备，其特征在于：包括外壳、至少三个光学结构、和导光结构，其中
至少三个光学结构分布设置于外壳凹形区域上；
至少三个光学结构分别与多个导光结构一端光学连接；
多个导光结构设置于外壳内。


2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述外壳包括本体和头部。


3.如权利要求2所述的设备，其特征在于：多个光学结构分布设置于头部和/或本体表面。


4.如权利要求1所述的设备，其特征在于：光学结构为透镜。


5.如权利要求1所述的设备，其特征在于：导光结构为光纤或光导板。


6.如权利要求1所述的设备，其特征在于：光学结构与导光结构一体成型。

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【专利技术属性】
技术研发人员：左忠斌，左达宇，
申请(专利权)人：天目爱视北京科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11