三维物体的空间色度测量设备和方法技术

本发明专利技术涉及三维物体的空间色度测量设备与方法，以根据多个分析点对三维物体的平缓起伏和色度坐标进行数字化建模。为此，本发明专利技术的测量设备结合照明装置和至少四个光学探测装置，光学探测装置包括对基本相同的光波长范围敏感的至少两个双探测装置，以通过立体视觉效果确定被分析物体的平缓起伏。因此，本发明专利技术提出了一种三维物体（２）的空间色度测量设备，其包括探测头（４），探测头（４）由物体的照明装置（１４）和用于探测物体（２）反射的光的至少四个探测装置（１６）组成，所述设备还包括用于处理由探测装置（１６）接收的信息的处理单元（８）。至少两个双探测装置（１６ｃ，１６ｅ）对基本相同的光波长范围敏感。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
在这点上，本专利技术涉及空间色度诊断领域，又称色度计量领域。
技术介绍
从现有技术中已知，存在允许分析二维物体色度特性的各种方案。例如，牙科医师 和修复学家使用能精确限定牙齿色度绘图(cartographie)的仪器，以制作与原牙具有基 本相同的色度特性的假牙。为此，有必要根据多个分析点精确地得到牙齿的色度。在这点上，专利文献WO 05/0809 示出了一种设备，用于在二维空间中且在多个 点上测量牙齿的色度特性。同样地，专利文献WO 06/002703披露了一种设备，其由几个发光二极管组成，这 些发光二极管向物体发射不同颜色的光束。随后这些光束被物体反射，并且被探测系统和 中央图像处理单元接收。因此，对图像各点进行分析以确定由与发光二极管发出的不同波 长对应的各个色阶(niveaux de couleurs)组成的光谱。基于这些色阶，中央处理单元为被分析表面的各点计算相应的色度坐标。因此，该 专利文献所描述的设备能够确定被分析物体的二维色度绘图。然而，由于在测量中未考虑被分析物体的起伏或形态结构(topologie)，这些方案 并不令人满意。因此，现有技术的设备只能计算被近似视为平面的物体的色度坐标。目前，三维物体的空间和色度测量的组合已广泛应用于牙科领域、生物统计学、工 业或艺术计量等。更具体地，根据空间中的三个方向同时测量被分析物体的空间坐标和色 度坐标的事实充分提高了结果的质量。事实上，由于物体接收的光量与该物体和这些照明装置之间距离的平方成比例减 少，因此色度坐标的值直接取决于被测物体相对于照明装置的位置。同样地，光线与物体法 线的夹角越大，在漫反射的范围内反射的光的量就越少。因此，现有技术的设备实现的近似 产生了显著误差，该误差至少部分地改变(d6natUrer) 了所实现的色度分析的质量。另一个与色度测量相关的困难来自于待分析物体的照明选择。事实上，优选地使 用允许根据预定的几何和色度标准进行光通量分布(^partition)的照明装置。然而，该 选择取决于质量、成本、体积(encombrement)和寿命的标准。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种来克服现有技 术的前述缺点，该设备和方法允许基于大量分析点对该物体的平缓起伏和色度坐标进行数字化建模。此外，本专利技术的目的还在于提供一种通过考虑测量设备的参数来计算三维物体色度绘图的方法。为此，根据本专利技术的测量设备提供了照明装置和单色探测装置的组合，其中至少 两个双探测装置对基本相同的光波长范围敏感，以通过立体视觉效果确定被分析物体的平 缓起伏。更具体地，本专利技术的对象是三维物体的空间色度测量设备，其包括探测头，该探测 头由物体照明装置和用于探测物体反射的光的至少四个探测装置构成，所述设备还包括处 理由探测装置接收的数据的处理单元，其中至少两个双探测装置对基本相同的光波长范围 敏感。使用对基本相同的光波长范围敏感的至少两个双探测装置允许通过立体视觉法 计算被分析点相对于探测装置的距离。因此，可根据空间中的三个方向确定所述物体的空 间坐标，可根据分析点相对于探测头的位置(距离和表面法线)修正色度坐标。此外，同时实现多个单色探测装置允许依靠算法组成被分析物体的数字化彩色图 像，其中每个单色探测装置均以互补的方式对可见波长范围的一部分敏感。该方法带来了 比彩色矩阵光子传感器更好的精确度，以及比连续多谱单色光子探测系统更低的采集速 度。根据具体实施例方式-两个双探测装置包括与至少一个矩阵光子传感器相关联的双滤光元件；-将矩阵光子传感器分成多个区域，这些区域分别接收来自双滤光元件中每个的 光线。因此，光子传感器区域不需要彼此同步；-矩阵光子传感器是CMOS传感器，因此，即使光子使一个像素严重饱和，也几乎不 会对邻近像素产生任何影响。然而，提供将围绕分析点的像素的色度值考虑在内的双线性 插值(interpolationbilin6aire)，以使获得的结果平滑；-两个双探测装置对与绿光波长范围基本相同的波长范围敏感，这允许获取尤其 与被分析物体的形态结构相关的结果；-两个初级探测装置中的一个对蓝光波长区域范围敏感，另一个对红光波长区域 范围敏感；-照明装置由中央光源组成，探测装置围绕该中央光源被布置；-照明装置由围绕探测装置布置的环形光源组成，这是有利的，因为该光源对一组 分析点来说基本是均勻的；-探测头上设置有具有预定深度的端盖以减少该方法的计算时间。事实上，迭代 计算是在与端盖深度基本对应的最小距离和与观察范围的深度对应的最大距离之间实现 的；根据另一方面，本专利技术还涉及三维物体的空间色度测量方法，其包括以下步骤发 出至少一束光以照射待分析的物体；在至少四个探测装置上接收由物体反射的光线；以及 将所述探测装置收集的光信息传送至处理单元。由物体反射的光线被对基本相同的光波长 范围敏感的至少两个双探测装置探测。根据具体实施例方式-该方法包括预先对探测装置进行校准的步骤；-处理单元通过迭代计算确定多个分析点相对于探测头的相对位置，以考虑这些点相对于光源和探测装置的位置来调整被分析物体的色度坐标；-处理单元通过立体视觉法确定多个分析点相对于探测装置的距离；-处理单元确定多个分析点中物体表面的法线的坐标；-在最小深度与确定的最大深度之间实现深度的迭代计算，最小深度对应于探测 装置与端盖端部之间距离；-迭代步长基本等于与预定最小深度的像素对应的范围的大小。因此所测量的值 基本上是各向同性的；-处理单元将色度值强度超过经校准预定的值的分析点丢弃，从而识别由镜面反 射导致的误差；-该方法包括根据分析点的位置计算多个加权的分析点的色度坐标的步骤；-各点的色度坐标通过双线性插值被调整，从而服从(respecter)被分析物体的 色度的线性。附图说明参照附图阅读下面具体的实施方式，本专利技术的其它特征和优点将会变得显而易 见，图中分别示出了 图1是根据本专利技术的测量设备的示意图；图加和2b是包括环形照明装置的本专利技术探测头的第一实施方式的示意图；图3a和北是包括中央照明装置的本专利技术探测头的第二实施方式的示意图；图4是双探测装置的工作示意图。具体实施例方式需要注意的是，术语“各向同性(isotropic)测量”指的是测量分辨率在空间中的 三个方向上基本上是相同的。现在将参照图1描述根据本专利技术的测量设备的一个实施方式。在该实施方式中， 该设备允许实现三维物体2的空间色度测量，本例中的三维物体2是牙齿。当然，任何其它平缓起伏的三维物体2、即其形态结构不具有任何间隙(contre depouille)的三维物体也可以作为这类空间色度测量的物体。例如，被测三维物体2可以 是画、工业生产的零件、票等。根据本专利技术的设备优选地包括探测头4和连接至处理单元8的支撑壳体6，处理单 元8处理来自探测头4的数据。处理单元8与支撑壳体6分离，并且通过通信装置10连接至支撑壳体6。这种结 构还允许减小支撑壳体6的尺寸，以及降低测量设备的生产成本。因此，该测量设备是紧凑 的，以能够由操作人员轻松地单手操控。处理单元8还可被集成在更稳固的支撑件8上，从 而提高测量结果的精确度并且测量更大体积的物体2。有利地，探测头4收集的数字数据通过通信装置10传送至处理单元8，处理单元8 允许通过迭代计算重构被分析物体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维物体（２）的空间色度测量设备，包括探测头（４），所述探测头（４）由物体照明装置（１４）和用于探测所述物体（２）反射的光的至少四个探测装置（１６）构成，所述设备还包括用于处理由所述探测装置（１６）接收的数据的处理单元（８），其特征在于，至少两个双探测装置（１６ｃ，１６ｅ）对基本相同的光波长范围敏感。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：伯纳德费罗尔，菲利普戈来米莱特，让玛丽马盖因，让特莱多特，弗雷德里克魏曼，
申请(专利权)人：利兹法国产品公司，
类型：发明
国别省市：FR[]