JP7298025B2 - 三次元スキャナー及び三次元走査方法 - Google Patents

Description

本願は三次元走査の分野に関し、具体的には、三次元スキャナー及び三次元走査方法に関する。

口腔内部の三次元走査の分野では、従来の三次元スキャナーは通常、タイムコードに基づいた正弦縞を脱位相して適合させ、次に三次元再構成とブレンドをして、物体の三次元形態を取得すること、タイムコードに基づいた縞の中心線を抽出し、三次元再構成とブレンドを行うアルゴリズムによって、物体の三次元形態を取得すること、共焦点顕微鏡三次元結像原理に基づき物体の三次元形態を取得することによって、三次元再構成処理を行う。

しかしながら、上記各方法は、それぞれ欠陥があり、口腔内部の三次元走査装置の普及や使用に適しておらず、具体的な欠陥は以下のとおりである。

先ず、タイムコードに基づいた三次元再構成方法は小体積のハンドヘルド式走査を実現することが困難であるため、口腔内部の三次元走査の分野に適用できず、そして、タイムコードに基づいた三次元再構成方法は高フレームレートカメラ及び高速アルゴリズムを必要とするので、三次元走査装置の生成コストが高くなり、普及や使用に不利である。

また、共焦点顕微鏡三次元結像原理に基づき三次元再構成を行うと、必要なハードウェアコストが高く、同様に三次元走査装置の普及や使用に不利である。

従来の三次元再構成方法に必要なハードウェアコストが高く、三次元走査装置の普及や使用に不利であるという関連技術の技術問題に対して、現在、効果的な解決手段はまだ提案されていない。

本願は、従来の三次元再構成方法に必要なハードウェアコストが高く、三次元走査装置の普及や使用に不利であるという関連技術の技術問題を解決するために、三次元スキャナー及び三次元走査方法を提供する。

本願の一態様によれば、三次元スキャナーを提供する。該三次元スキャナーは画像投影装置と、画像収集装置とを含み、画像投影装置は対象物に光を投射するために使用され、前記光はカラーコード縞の形で投射された所定光を含み、前記カラーコード縞は少なくとも２色の縞をコードしたものであり、画像収集装置は、前記対象物が前記画像投影装置により光が投射される場合、前記対象物によって変調された光を収集し少なくとも１つの縞画像を取得するために使用され、取得された縞画像は、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用され、及び前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用される。

選択可能に、前記画像収集装置は、少なくとも１つの白黒カメラを含む複数のカメラをさらに含み、前記画像収集装置は前記複数のカメラを介して前記対象物によって変調された光を収集し複数の縞画像を得て、少なくとも１つの前記白黒カメラで得られた縞画像は前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用され、及び、少なくとも複数の白黒カメラで得られた縞画像は各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用され、及び／又は、少なくとも１つのカラーカメラで得られた縞画像は各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用される。

選択可能に、画像収集装置は、入光部と少なくとも２つの出光部とを含むビーム処理装置をさらに含み、各カメラはそれぞれ異なる出光部に対応して設置され、前記画像収集装置はビーム処理装置を介して前記対象物によって変調された光を収集する。

選択可能に、前記ビーム処理装置は少なくとも１つの第１ビーム分離ユニットをさらに含み、前記第１ビーム分離ユニットは、入光部から投射された光を分光処理し、前記光がそれぞれ前記少なくとも２つの出光部から前記出光部に対応して設置されたカメラに投射されるために使用される。

選択可能に、前記ビーム処理装置は少なくとも１つの第２ビーム分離ユニットをさらに含み、前記第２ビーム分離ユニットは、指定されたカメラに対して取得された光を分離処理し、前記指定されたカメラが指定された波長帯域を含む光を取得するために使用され、前記カラーコード縞は、前記指定された波長帯域に対応する色の縞を含む。

選択可能に、前記指定されたカメラは前記白黒カメラである。

選択可能に、前記ビーム処理装置は、第３出光部と第４出光部とを含む直角２チャンネルダイクロイックプリズムを含み、前記ビーム処理装置は前記直角２チャンネルダイクロイックプリズムを介して、入光部から投射された光を分光処理し、前記光がそれぞれ前記第３出光部及び前記第４出光部からそれぞれ出光部に対応して設置されたカメラに投射されるのを実現し、前記画像収集装置は、前記第３出光部に対応して設置された第３カメラと、第４出光部に対応して設置された第４カメラとを含み、第３カメラは収集された光に基づき第３縞画像を生成し、第４カメラは収集された光に基づき第４縞画像を生成し、第３縞画像と第４縞画像は少なくとも２色の縞を含み且つ少なくとも２色の縞が識別可能であり、前記ビーム処理装置は前記直角２チャンネルダイクロイックプリズムを介して、指定されたカメラに対して取得された光を分離処理し、前記指定されたカメラが指定された波長帯域を含む光を取得するのを実現し、前記指定されたカメラが指定された波長帯域を含む光を取得するステップは、前記第３カメラが第１フィルタ波長帯域の光を取得し、及び／又は、前記第４カメラが第２フィルタ波長帯域の光を取得するステップを含む。

選択可能に、前記ビーム処理装置は、第５出光部と、第６出光部と、第７出光部とを含む３チャンネルダイクロイックプリズムを含み、前記ビーム処理装置は前記３チャンネルダイクロイックプリズムを介して、入光部から投射された光を分光処理し、前記光がそれぞれ前記第５出光部、前記第６出光部及び前記第７出光部からそれぞれ出光部に対応して設置されたカメラに投射されるのを実現し、前記画像収集装置は、前記第５出光部に対応して設置された第５カメラと、第６出光部に対応して設置された第６カメラと、前記第７出光部に対応して設置された第７カメラとを含み、第５カメラは収集された光に基づき第５縞画像を生成し、第６カメラは収集された光に基づき第６縞画像を生成し、第７カメラは収集された光に基づき第７縞画像を生成し、第５縞画像、第６縞画像及び第７縞画像は少なくとも２色の縞を含み且つ少なくとも２色の縞が識別可能であり、前記ビーム処理装置は前記３チャンネルダイクロイックプリズムを介して、指定されたカメラに対して取得された光を分離処理し、前記指定されたカメラが指定された波長帯域を含む光を取得するのを実現し、前記指定されたカメラが指定された波長帯域を含む光を取得するステップは、前記第５カメラが第３フィルタ波長帯域の光を取得し、前記第６カメラが前記第３フィルタ波長帯域と異なる第４フィルタ波長帯域の光を取得するステップを少なくとも含む。

選択可能に、前記ビーム処理装置は、第１出光部及び第２出光部を含む半透過反射型プリズムを含み、前記ビーム処理装置は前記半透過反射型プリズムを介して、入光部から投射された光を分光処理し、前記光がそれぞれ前記第１出光部及び第２出光部からそれぞれ出光部に対応して設置されたカメラに投射されるのを実現し、前記画像収集装置は、前記第１出光部に対応して設置された第１カメラと、第２出光部に対応して設置された第２カメラとを含み、第１カメラは収集された光に基づき第１縞画像を生成し、第２カメラは収集された光に基づき第２縞画像を生成し、第１縞画像と第２縞画像は少なくとも２色の縞を含み且つ少なくとも２色の縞が識別可能である。

選択可能に、前記ビーム処理装置は光学フィルタをさらに含み、前記ビーム処理装置は前記光学フィルタを介して、指定されたカメラに対して取得された光を分離処理し、前記指定されたカメラが第５フィルタ波長帯域を含む光を取得し、且つ前記複数のカメラの少なくとも１つは指定されたカメラである。

選択可能に、前記三次元スキャナーは照明部材をさらに含み、前記画像収集装置はさらに、対象物が照明部材により照射される場合、対象物によって反射された照明光を収集し、前記対象物のテクスチャデータを取得するために使用される。

選択可能に、前記画像収集装置は赤色光、緑色光及び青色光を識別して決定できる。

本願の別の態様によれば、三次元走査システムを提供し、該三次元走査システムは、三次元スキャナーと、画像プロセッサとを含み、三次元スキャナーは、対象物に光を投射し、且つ前記対象物に光が投射される場合、前記対象物によって変調された光を収集し少なくとも１つの縞画像を取得するために使用され、前記投射された光はカラーコード縞の形で投射された所定光を含み、前記カラーコード縞は少なくとも２色の縞をコードしたものであり、画像プロセッサは、前記三次元スキャナーに接続され、前記三次元スキャナーで取得された少なくとも１つの縞画像を取得し、且つ前記縞画像を、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用し、及び前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用するために使用される。

該前記三次元スキャナーは上記のいずれかの三次元スキャナーである。

選択可能に、前記三次元スキャナーは複数のカメラを介して前記対象物によって変調された光を収集し、少なくとも１つの縞画像を取得し、且つ前記複数のカメラは少なくとも１つの白黒カメラを含む場合、前記画像プロセッサはさらに、少なくとも１つの前記白黒カメラで得られた縞画像を前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用し、少なくとも複数の白黒カメラで得られた縞画像を、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用し、及び／又は、少なくとも１つのカラーカメラで得られた縞画像を、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用するために使用される。

本願の別の態様によれば、三次元走査方法を提供する。該三次元走査方法は、所定光をカラーコード縞の形で対象物に投射するステップと、前記対象物によって変調された光を収集し、且つ前記光に基づき少なくとも１つの縞画像を取得するステップであって、取得された縞画像は、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用され、及び前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用される、ステップと、前記コード画像に基づき前記複数の縞画像の各縞のシーケンスを決定するステップと、シーケンスに基づき前記再構成画像の三次元再構成を行って、前記対象物の三次元データを取得するステップとを含む。

該前記三次元走査方法は上記いずれかの三次元スキャナーに適用される。

選択可能に、前記三次元走査方法は、照明光を対象物に投射し且つ前記照明光に基づき前記対象物のテクスチャデータを取得するステップと、前記対象物の三次元データ及びテクスチャデータに基づいて、前記対象物のカラー三次元データを取得するステップとをさらに含む。

本願の別の態様によれば、三次元走査方法を提供する。該三次元走査方法は、同じビームに基づき取得された縞画像である第１画像及び第２画像を取得するステップと、前記第１画像に基づき各縞のコードシーケンスを決定するステップと、前記コードシーケンスに基づき前記第２画像の縞に対して縞のマッチングを行い、三次元再構成を実現して対象物の三次元データを取得するステップとを含む。

該前記三次元走査方法は上記いずれかの三次元スキャナーに適用される。

選択可能に、前記三次元走査方法は、テクスチャデータを取得し、三次元データ及びテクスチャデータに基づいて対象物のカラー三次元データを取得するステップをさらに含む。

本願の実施例が提供する三次元スキャナーでは、画像投影装置は対象物に光を投射し、光はカラーコード縞の形で投射された所定光を含み、且つ該カラーコード縞は少なくとも２色の縞をコードしたものであり、画像収集装置は、対象物が画像投影装置により光が投射される場合、対象物によって変調された光を収集し少なくとも１つの縞画像を取得し、画像収集装置の感光の波長帯域はカラーコード縞に含まれる縞色に一対一で対応し、取得された縞画像は、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用され、及び対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用される。これによって、従来の三次元再構成方法に必要なハードウェアコストが高く、三次元走査装置の普及や使用に不利であるという関連技術の技術問題が解決された。

なお、本願の実施例に係る三次元スキャナーは空間コードに基づいた縞抽出アルゴリズムにより、対象物の三次元形態を取得するため、該三次元スキャナーは最低１フレームのみの２次元画像を使用するだけで対象物の三次元再構成を実現することができ、カメラのフレームレート及びアルゴリズムの計算コストが大幅に低減され、三次元スキャナーの普及や使用が容易になり、具体的には、該三次元スキャナーは高フレームレートのカメラを使用する必要がないため、三次元スキャナーに必要なカメラの体積は小さくなり、さらに該三次元スキャナーは口腔内部の物体三次元形態の取得により適用する。

及び、該三次元スキャナーが最低１フレームのみの２次元画像を使用するだけで対象物の三次元再構成を実現することができるという技術的特性により、再構成画像とテクスチャ画像との間の取得時間差が大幅に短縮され、対象物の三次元再構成に対する投影、撮影に必要な時間が短縮され、それと同時に、該三次元スキャナーは口腔内部の物体三次元形態の取得により適用する（該三次元スキャナーがハンドヘルド式走査を行うことに有利である）。

また、本願の実施例が提供する三次元スキャナーは空間コードの情報として色を使用するため、コード情報の容易な識別及び識別精度の向上という技術的効果は同様に実現される。

また、本願の実施例に係る三次元スキャナーは空間コードに基づいた縞抽出アルゴリズムにより、対象物の三次元形態を取得するため、動的投影の投影ニーズがキャンセルされるという技術的効果は同様に実現される。

本願の一態様によれば、三次元スキャナーを提供する。該三次元スキャナーは、画像投影装置と、画像収集装置とを含み、画像投影装置は、各所定の周期においてそれぞれ対象物に該所定の周期に対応する所定の縞パターンを投射するために使用され、各所定の縞パターンの縞は所定のカラーコード縞に従って配置され、各所定の縞パターンは所定のカラーコード縞の少なくとも１色の縞を含み、且つ複数の所定の縞パターンは所定のカラーコード縞の少なくとも２色の縞を含み、且つ前記所定の縞パターンの縞は前記所定のカラーコード縞の同じ色の縞の配置と一致し、画像収集装置は、前記対象物に所定の縞パターンが投射される場合、前記対象物によって変調された光を収集し、複数の縞画像を取得するために使用され、取得された縞画像は、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用され、及び前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用される。

選択可能に、画像投影装置はＤＬＰ投影部をさらに含み、前記画像投影装置は前記ＤＬＰ投影部を介して、各所定の周期において、それぞれ対象物に該所定の周期に対応する所定の縞パターンを投射する。

選択可能に、画像投影装置は発光部と、光透過部とをさらに含み、発光部は、各所定の周期においてそれぞれ該所定の周期に対応する初期光を放射するために使用され、各前記初期光は少なくとも１種の縞色の光で構成され、前記縞色は前記所定のカラーコード縞の色であり、光透過部は、前記初期光の伝送経路に設置され、各前記初期光が前記光透過部に設けられた所定のカラーコード縞のパターンを介して透過すると、それぞれ対応する所定のカラー縞が生成されて対象物に投射される。

選択可能に、前記発光部は、それぞれ異なる波長帯域の光を放射する複数の光源ユニットをさらに含み、前記発光部は前記複数の光源ユニットを介して前記初期光を放射する。

選択可能に、前記発光部は、前記複数の光源ユニットが放射した光の伝送経路に設置された集光ユニットをさらに含み、前記複数の光源ユニットが放射した光は前記集光ユニットによって集光処理された後、同じ伝送経路で前記光透過部に投射される。

選択可能に、前記光源ユニットは、ＬＥＤ光源とレーザエミッタの少なくとも１つを含む。

選択可能に、前記光透過部は回折格子をさらに含み、前記光透過部は前記回折格子を介して所定の縞パターンを生成し、対象物に投射する。

選択可能に、前記三次元スキャナーはタイミング制御部をさらに含み、前記タイミング制御部は、前記画像投影装置、前記画像収集装置に接続され、前記画像投影装置を制御して各所定の周期においてそれぞれ該所定の周期に対応する所定の縞パターンを放射し、且つ前記画像収集装置を制御して複数の所定の周期においてそれぞれ前記対象物によって変調された光を収集し、各前記所定の縞パターンに対応する縞画像を取得するために使用される。

選択可能に、前記三次元スキャナーはタイミング制御部をさらに含み、前記タイミング制御部は、前記複数の光源ユニット、前記画像収集装置に接続され、前記複数の光源ユニットを制御して異なる所定の周期においてそれぞれ光を放射し、各所定の周期においてそれぞれ該所定の周期に対応する初期光を生成し、及び前記画像収集装置を制御して複数の所定の周期においてそれぞれ前記対象物によって変調された光を収集し、各前記初期光に対応する縞画像を取得するために使用される。

選択可能に、前記三次元スキャナーは、対象物を照射するための照明部材をさらに含み、前記画像収集装置はさらに、前記対象物には前記照明部材により照明光が投射される場合、前記対象物のテクスチャ画像を収集するために使用される。

選択可能に、前記画像収集装置は、少なくとも１つの白黒カメラを含む複数のカメラをさらに含み、前記画像収集装置は前記複数のカメラを介して前記対象物によって変調された光を収集し、複数の縞画像を得て、少なくとも１つの前記白黒カメラで得られた縞画像は前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用され、及び、少なくとも複数の白黒カメラで得られた縞画像は各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用され、及び／又は、少なくとも１つのカラーカメラで得られた縞画像は各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用される。

選択可能に、画像収集装置は、入光部と少なくとも２つの出光部とを含むビーム処理装置をさらに含み、各カメラはそれぞれ異なる出光部に対応して設置され、前記画像収集装置はビーム処理装置を介して前記対象物によって変調された光を収集する。

選択可能に、前記ビーム処理装置は少なくとも１つの第１ビーム分離ユニットをさらに含み、前記第１ビーム分離ユニットは、入光部から投射された光を分光処理し、前記光がそれぞれ前記少なくとも２つの出光部から前記出光部に対応して設置されたカメラに投射されるために使用される。

選択可能に、前記ビーム処理装置は少なくとも１つの第２ビーム分離ユニットをさらに含み、前記第２ビーム分離ユニットは、指定されたカメラに対して取得された光を分離処理し、前記指定されたカメラが指定された波長帯域の光を取得するために使用され、前記指定された波長帯域は、少なくとも１つの初期光に含まれる光の波長帯域を少なくとも含む。

選択可能に、前記ビーム処理装置は、第３出光部と第４出光部とを含む直角２チャンネルダイクロイックプリズムを含み、前記ビーム処理装置は前記直角２チャンネルダイクロイックプリズムを介して、入光部から投射された光を分光処理し、前記光がそれぞれ前記第３出光部及び前記第４出光部からそれぞれ出光部に対応して設置されたカメラに投射されるのを実現し、前記画像収集装置は、前記第３出光部に対応して設置された第３カメラと、第４出光部に対応して設置された第４カメラとを含み、第３カメラは収集された光に基づき第３縞画像を生成し、第４カメラは収集された光に基づき第４縞画像を生成し、第３縞画像と第４縞画像の両方は少なくとも２色の縞を含み且つ少なくとも２色の縞が識別可能であり、前記ビーム処理装置は前記直角２チャンネルダイクロイックプリズムを介して、指定されたカメラに対して取得された光を分離処理し、前記指定されたカメラが指定された波長帯域を含む光を取得するのを実現し、前記指定されたカメラが指定された波長帯域を含む光を取得するステップは、前記第３カメラが第３指定された波長帯域の光を取得し、前記第４カメラが第４指定された波長帯域の光を取得するステップを含む。

選択可能に、前記ビーム処理装置は、第５出光部と、第６出光部と、第７出光部とを含む３チャンネルダイクロイックプリズムを含み、前記ビーム処理装置は前記３チャンネルダイクロイックプリズムを介して、入光部から投射された光を分光処理し、前記光がそれぞれ前記第５出光部、前記第６出光部及び前記第７出光部からそれぞれ出光部に対応して設置されたカメラに投射されるのを実現し、前記画像収集装置は、前記第５出光部に対応して設置された第５カメラと、第６出光部に対応して設置された第６カメラと、前記第７出光部に対応して設置された第７カメラとを含み、第５カメラは収集された光に基づき第５縞画像を生成し、第６カメラは収集された光に基づき第６縞画像を生成し、第７カメラは収集された光に基づき第７縞画像を生成し、第５縞画像、第６縞画像及び第７縞画像は全て少なくとも２色の縞を含み且つ少なくとも２色の縞が識別可能であり、前記ビーム処理装置は前記３チャンネルダイクロイックプリズムを介して、指定されたカメラに対して取得された光を分離処理し、前記指定されたカメラが指定された波長帯域を含む光を取得するのを実現し、前記指定されたカメラが指定された波長帯域を含む光を取得するステップは、前記第５カメラが第５指定された波長帯域の光を取得し、前記第６カメラが前記第５指定された波長帯域と異なる第６指定された波長帯域の光を取得するステップを少なくとも含む。

選択可能に、前記ビーム処理装置は、第１出光部及び第２出光部を含む半透過反射型プリズムを含み、前記ビーム処理装置は前記半透過反射型プリズムを介して、入光部から投射された光を分光処理し、前記光がそれぞれ前記第１出光部及び第２出光部からそれぞれ出光部に対応して設置されたカメラに投射されるのを実現し、前記画像収集装置は、前記第１出光部に対応して設置された第１カメラと、第２出光部に対応して設置された第２カメラとを含み、第１カメラは収集された光に基づき第１縞画像を生成し、第２カメラは収集された光に基づき第２縞画像を生成し、第１縞画像と第２縞画像の両方は少なくとも２色の縞を含み且つ少なくとも２色の縞が識別可能である。

選択可能に、前記ビーム処理装置は光学フィルタをさらに含み、前記ビーム処理装置は前記光学フィルタを介して、指定されたカメラに対して取得された光を分離処理し、前記指定されたカメラが指定された波長帯域を含む光を取得し、且つ前記複数のカメラの少なくとも１つは指定されたカメラである。

選択可能に、前記三次元スキャナーは照明部材をさらに含み、前記画像収集装置はさらに、対象物が照明部材により照射される場合、対象物によって反射された照明光を収集し、前記対象物のテクスチャデータを取得するために使用される。

選択可能に、前記画像収集装置は赤色光、緑色光及び青色光を識別して決定できる。

本願の一態様によれば、三次元走査システムを提供する。該三次元走査システムは、三次元スキャナーと、画像プロセッサとを含み、三次元スキャナーは、各所定の周期においてそれぞれ対象物に該所定の周期に対応する所定の縞パターンを投射し、且つ前記対象物に所定の縞パターンが投射される場合、前記対象物によって変調された光を収集し、複数の縞画像を取得するために使用され、各所定の縞パターンの縞は所定のカラーコード縞に従って配置され、各所定の縞パターンは所定のカラーコード縞の少なくとも１色の縞を含み、且つ複数の所定の縞パターンは所定のカラーコード縞の少なくとも２色の縞を含み、且つ前記所定の縞パターンの縞は前記所定のカラーコード縞の同じ色の縞の配置と一致し、画像プロセッサは、前記三次元スキャナーに接続され、前記三次元スキャナーで取得された複数の縞画像を取得し、且つ前記縞画像を、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用し、及び前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用するために使用される。

選択可能に、前記三次元スキャナーは複数のカメラを介して対象物によって変調された光を収集し、複数の縞画像を取得し、且つ前記複数のカメラは少なくとも１つの白黒カメラを含む場合、前記画像プロセッサはさらに、少なくとも１つの前記白黒カメラで得られた縞画像を前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用し、少なくとも複数の白黒カメラで得られた縞画像を、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用し、及び／又は、少なくとも１つのカラーカメラで得られた縞画像を、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用するために使用される。

本願の一態様によれば、三次元走査方法を提供する。該三次元走査方法は、各所定の周期においてそれぞれ該所定の周期に対応する初期光を放射するステップであって、各前記初期光は所定のカラーコード縞の少なくとも１色の光で構成され、且つ各前記初期光が前記光透過部に設けられた所定のカラーコード縞のパターンを介して透過すると、それぞれ対応する所定のカラー縞が生成されて対象物に投射される、ステップと、前記複数の所定の周期においてそれぞれ前記対象物によって変調された光を収集し、且つ上記光に基づき複数の縞画像を取得するステップであって、取得された縞画像は、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用され、及び前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用される、ステップと、前記コード画像に基づき前記複数の縞画像の各縞のシーケンスを決定するステップと、シーケンスに基づき前記再構成画像の三次元再構成を行って、前記対象物の三次元データを取得するステップとを含む。

選択可能に、前記三次元走査方法は、照明光を対象物に投射し且つ前記照明光に基づき前記対象物のテクスチャデータを取得するステップと、前記対象物の三次元データ及びテクスチャデータに基づいて、前記対象物のカラー三次元データを取得するステップとをさらに含む。

本願の一態様によれば、三次元走査方法を提供する。該三次元走査方法は、同じ光透過部に基づき取得された縞画像である第１画像及び第２画像を取得するステップと、前記第１画像に基づき各縞のコードシーケンスを決定するステップと、前記コードシーケンスに基づき前記第２画像の縞に対して縞のマッチングを行い、三次元再構成を実現して対象物の三次元データを取得するステップとを含む。

選択可能に、前記三次元走査方法は、テクスチャデータを取得し、前記三次元データ及び前記テクスチャデータに基づいて前記対象物のカラー三次元データを取得するステップとをさらに含む。

以上のように、本願は、空間コードに基づいた縞抽出アルゴリズムにより、動的投影の投影ニーズがキャンセルされ、少量の２次元画像だけで対象物の三次元再構成を完成できるという技術的効果が実現され、三次元再構成方法に必要なハードウェアコストが高く、三次元走査装置の普及や使用に不利であるという関連技術の技術問題が解決された。

また、該三次元スキャナーは空間コードの情報として色を使用することにより、さらに三次元識別精度が向上する。

本願の一部を構成する図面は本願のさらなる理解を提供するために使用され、本願の例示的な実施例及びその説明は本願を解釈するためのものであり、本願を不適に限定するものではない。
本願の実施例に係る選択可能な三次元スキャナーの模式図１である。 本願の実施例に係る物体での赤緑青３色の拡散度及びコントラストの模式図である。 本願の実施例に係る照明部材と反射鏡との位置関係の模式図である。 本願の実施例に係るビーム処理装置のビーム経路の模式図である。 本願の実施例に係る選択可能な三次元スキャナーの模式図２である。 本願の実施例に係る選択可能な三次元スキャナーの模式図３である。 本願の実施例に係る選択可能な三次元走査方法のフローチャート１である。 本願の実施例に係る選択可能な三次元走査方法のフローチャート２である。 本願の実施例に係る選択可能な三次元スキャナーの模式図４である。 本願の実施例に係る選択可能な三次元スキャナーの模式図５である。 本願の実施例に係る選択可能な三次元スキャナーの模式図６である。 本願の実施例に係る選択可能な三次元スキャナーの模式図７である。 本願の実施例に係る選択可能な三次元走査システムの模式図である。 本願の実施例に係る選択可能な三次元走査方法のフローチャート３である。

なお、矛盾しない限り、本願の実施例及び実施例における特徴は互いに組み合わせることができる。以下、図面を参照しながら実施例と組み合わせて本願を詳しく説明する。

当業者が本願の技術的解決手段をよく理解できるように、以下、本願の実施例における図面を参照しながら、本願の実施例の技術的解決手段を明確で完全に説明する。明らかなように、説明される実施例は本願の一部の実施例に過ぎず、全ての実施例ではない。本願における実施例に基づき、当業者が創造的な労働を必要とせずに得る全ての他の実施例は、いずれも本願の特許範囲に属する。

なお、本願の明細書、特許請求の範囲及び上記図面における用語「第１」、「第２」などは類似の対象を区別するものであり、特定の順番又は優先順位を説明するものではない。なお、ここで本願の実施例を説明するために、このように使用されるデータは場合によって交換可能である。さらに、用語「含む」、「有する」及びこれらの任意の変形は、非排他的な包含物をカバーすることを意図し、例えば、一連のステップ又はユニットを含むプロセス、方法、システム、製品又は機器は、明確に記載されたステップ又はユニットに制限されるわけではなく、明確に記載されていないもの、又はこれらのプロセス、方法、製品又は機器に固有の他のステップ又はユニットを含んでもよい。

本願の実施例によれば、三次元スキャナーを提供する。

図１は本願の実施例に係る三次元スキャナーの模式図である。図１に示すように、該三次元スキャナーは以下の部材を含む。

画像投影装置１０は対象物に光を投射するために使用され、光はカラーコード縞の形で投射された所定光を含み、カラーコード縞は少なくとも２色の縞をコードしたものであり、つまり、少なくとも２色の縞がコード及びソートされてカラーコード縞に結合する。

なお、上記カラーコード縞は、様々な単色縞でコードされて形成でき、又は様々な非単色縞でコードされて形成されてもよく、しかしながら、各色縞を区別して処理するように、赤、緑、青、シアン、マゼンタ及びイエローなどの様々な単色縞でコードされたカラーコード縞は好ましく、具体的には、カラーコード縞の各色縞のＲ、Ｇ、Ｂ成分は、好ましくは０又は２５５であり、且つ最大２つのみの成分は同時に２５５となる。

また、異なる色の歯表面での拡散特性、光透過特性が異なるため、高品質の縞パターン（各縞がより均一に分布し、且つ各縞の間のコントラストもより均一になる）を取得するために、本願において、カラーコード縞の各縞の幅をそれぞれ異なる値に設定することで、赤緑青３色の対象物での拡散特性を調整し、各色縞の間の相互干渉を低減し、各色縞の抽出精度を向上させる。

具体的には、図２に示すように、物体でのＲＧＢ３色の拡散及びコントラストはそれぞれ異なり、このとき、各色縞の幅を調整することで、ＲＧＢ３色の均一な拡散特性、及び均一な各色縞のコントラストが実現され、さらに縞の抽出精度が向上する。

選択可能に、上記画像投影装置１０は透過投影の方式を採用できる。

具体的には、光源エミッタ１２が少なくとも２つの異なる波長帯域の光を放射した後、少なくとも２つの異なる波長帯域の光に対してコリメート・収束処理を行うことにより、光がＭＡＳＫパターンを透過し、且つ第１結像レンズ１４を介してパターンを対象物に投射する。

つまり、上記画像投影装置１０は、光源エミッタ１２と、カラーレンチキュラーシート１３と、第１結像レンズ１４とを含み、光源エミッタ１２は少なくとも２つの異なる波長帯域の光を放射するために使用され、カラーレンチキュラーシート１３と第１結像レンズ１４は、光の伝送経路に設置され、且つ光はカラーレンチキュラーシート１３上のＭＡＳＫパターンを透過し、且つ第１結像レンズ１４を介してパターンを対象物に投射し、カラーレンチキュラーシート１３上のＭＡＳＫパターンに含まれる色の種類は透過光に含まれる波長帯域の種類と一対一で対応する。

選択可能な例では、上記光源エミッタ１２はレーザエミッタであってもよく、レーザエミッタが放射したレーザは、指向性発光、非常に高い輝度、非常に純粋な色、優れたコヒーレンスという特徴を有する。

なお、レーザエミッタを例にすると、レーザ光は、口径及び発散角が不適切で、光場の強度が不均一である状況がよくある。従って、本願の実施例が提供する画像投影装置１０はビーム結合システム１５及び光ロッド１６を介して光を処理することで、レーザ光の口径及び発散角が調整され、強度の均一な光場が出力される。

レーザ光の口径と発散角の両方が小さい場合、ビーム結合システム１５はコリメートシステムと収束レンズ、又はそれと同等の機能を有する光学システムで構成されてもよい。レーザ光の発散角が大きい場合、ビーム結合システム１５は、３つ又は４つ以上のレンズ素子で構成され、より複雑な収束システムを形成してもよい。

光ロッド１６は細長い六面体プリズム、円筒プリズム又は円錐プリズムであってもよく、光ロッド１６の放射端面が入射端面に平行であり、且つ放射端面及び入射端面は長方形又は正方形であってもよく、光ロッド１６は、光が固体透明媒体内に伝送する中実ロッドであってもよく、又は光が４つの固体界面により囲まれた空間に複数回反射される中空ロッドであってもよく、中実ロッドの放射端面及び入射端面に増透膜が塗布されており、表面に反射膜が塗布されているか又は膜が塗布されておらず、中空ロッドの内面に増反膜が塗布されている。具体的には、光は光ロッド１６の内面に複数回反射・光混合され、さらに強度の均一な光場が出力される。

つまり、上記画像投影装置１０はビーム結合システム１５と光ロッド１６とをさらに含み、ビーム結合システム１５及び光ロッド１６は光の伝送経路に設置され、且つ、光源エミッタ１２によって放射された少なくとも２つの異なる波長帯域の光は、それぞれビーム結合システム１５及び光ロッド１６を通過し、カラーレンチキュラーシート１３に投射される。

なお、レーザエミッタを例にすると、レーザ自体のコヒーレンスのため、投影パターンに回折スポットが生じてしまう。従って、本願の実施例が提供する画像投影装置１０がレーザ光源エミッタ１２を採用する場合、該画像投影装置１０は位相変調素子１７と駆動モーター１８とをさらに含む。具体的には、図２に示すように、位相変調素子はレーザ光の伝送経路に設置され、光源エミッタ１２は少なくとも２つの異なる波長帯域のレーザ光を放射した後、レーザ光の伝送経路に位置する位相変調素子はレーザ光の位相をリアルタイムに変調させ、この他、該位相変調素子は駆動モーター１８によって駆動され、一定の速度で回転軸を中心に回転する。

位相変調素子は透明な光学材料の薄板、マイクロ光学素子又はランダム位相板であってもよい。

位相変調素子はビーム結合システム１５の前に位置してもよいし、ビーム結合システム１５の後に位置してもよい。

図１を例にすると、上記画像投影装置１０に含まれる可能性のある複数の部材について、例を挙げて説明する。画像投影装置１０は、３つのレーザエミッタと、２つの半透過反射型ビームスプリッタと、位相変調素子１７（及び位相変調素子１７に接続される駆動モーター１８）と、ビーム結合システム１５と、光ロッド１６と、カラーレンチキュラーシート１３と、第１結像レンズ１４とを含む。

画像投影装置１０は３つのレーザエミッタを介してレーザビームを放射し、例えば、１つのレーザエミッタが赤色レーザビームを放射し、１つのレーザエミッタが緑色レーザビームを放射し、もう１つのレーザエミッタが青色レーザビームを放射し、該レーザビームはそれぞれ２つの半透過反射型ビームスプリッタを通過してビーム収束の技術的効果が実現され、収束後のレーザビームは回転している位相変調素子１７を透過し、レーザ自体のコヒーレンスによる投影パターンの回折スポットの発生が回避され、さらに、レーザビームをそれぞれビーム結合システム１５及び光ロッド１６に通過させることで、レーザ光の口径及び発散角が調整され、強度の均一な光場が出力され、最後、レーザビームはカラーレンチキュラーシート１３を透過し、カラーコード縞の形で投射された所定光を生成し、第１結像レンズ１４を介して対象物に投射される。勿論、画像投影装置１０は、少なくとも２色のレーザビームが放射されてカラー縞を形成できることを確保する限り、２つのみのレーザエミッタを設置してもよい。

また、三次元スキャナーは反射鏡４０をさらに含んでもよく、反射鏡４０は、光の伝送経路を変更するために使用され、本実施例では、画像投影装置１０が生成した所定光を反射して、所定光の伝送経路を変更するために使用でき、所定光は反射鏡４０によって対象物に反射され、対象物によって画像収集装置２０に反射され、画像投影装置１０及び画像収集装置２０の装着に対する制約が軽減され、画像投影装置１０及び画像収集装置２０の使用に必要な空間サイズが縮小される。例えば、画像投影装置１０が対象物に所定光を投射するのに必要な空間サイズは、画像投影装置１０自体の空間サイズ及び所定光が対象物に投射される経路の長さに対応する空間サイズであり、画像投影装置１０が口腔内部に適用され、且つ画像投影装置１０が反射鏡４０を含まないと、上記必要な２つの空間は直線的に設置され、画像投影装置１０の使用に多くの不便をもたらし、画像投影装置１０が口腔内部に適用され、且つ画像投影装置１０が反射鏡４０を含み、上記必要な２つの空間が折り畳まれて設置され、この場合、画像投影装置１０は口腔内部の空間をよりよく利用することができ、良好な投影効果が実現される。

選択可能に、上記画像投影装置１０はＤＬＰプロジェクターを採用してもよい。

具体的には、ＤＬＰプロジェクターは、ＤＬＰ投影技術（デジタル光処理投影技術、ＤｉｇｉｔａｌＬｉｇｈｔＰｒｏｃｅｓｓｉｏｎの略記）を採用し、且つデジタルマイクロミラー装置（ＤＭＤ、ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅの略記）を主な重要処理素子として使用することにより、デジタル光学処理を実現する。なお、本願では、ＤＬＰプロジェクターを画像投影装置１０として採用することにより、高コントラストの画像を取得し画面の美しさを保持するという技術的効果が実現される。

選択可能な例では、本願の実施例が提供する投影モジュールのピクセルサイズは７μｍ～８μｍである。具体的には、本願の実施例が提供する三次元スキャナーを歯の三次元走査分野に応用することについて、画像投影装置１０のデジタルマイクロミラー装置は最大２０４８＊１１５２アレイを内蔵でき、デジタルマイクロミラー装置が所定光を単一の歯（約１５ｍｍ）に投影するとき、単一ピクセルサイズが約７．３μｍのカラーコード縞を取得することができる。なお、小さいピクセルサイズは歯上の隣接する縞画像間の干渉を減少することができる。

例えば、本願の実施例が提供する画像投影装置１０はＤＬＰＬｉｇｈｔＣｒａｆｔｅｒを採用してもよく、具体的には、ＤＬＰＬｉｇｈｔＣｒａｆｔｅｒの光学エンジンは、揚明光学公司がＤＬＰ３０００ＤＭＤのために特に開発したＲＧＢＬＥＤ光源エンジンであってもよく、ＤＬＰ３０００ＤＭＤは光源エンジンの末端に装着され、０．３ＷＶＧＡチップセットのＤＬＰ３０００ＤＭＤは４１５，８７２個のマイクロミラーで構成され、マイクロミラーの間隔が７．６μｍであり、６０８×６８４のマイクロミラーアレイが構成され、最大ＷＶＧＡ（８５４×４８０）の解像度の画像を生成することができる。

画像収集装置２０は、対象物によって反射された光を収集するために使用され、本実施例では、対象物が画像投影装置１０により光が投射される場合、対象物によって変調された光を収集し少なくとも１つの縞画像を取得するために使用され、取得された縞画像は、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用され、及び対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用され、さらに、対象物が照明部材３０により照射される場合、対象物によって反射された照明光を収集するために使用される。

なお、対象物には画像投影装置１０により光が投射されるため、投射された光に含まれる所定光も対象物に投射され、このとき、所定光はカラーコード縞の形で対象物に投射され、カラーコード縞も対象物にマッピングされ、さらに、画像収集装置２０は対象物にマッピングされたカラーコード縞を収集し、少なくとも１つの縞画像を得る。

つまり、対象物が光を変調することは、対象物が自体の形状で所定光を変調し、所定光に対応するカラーコード縞は対象物の自体の形状に応じて対応して変化し、このとき、画像収集装置２０は変化した後のカラーコード縞を収集し少なくとも１つの縞画像を生成することである。

好ましくは、画像収集装置２０は、同じ変調されたカラーコード縞に対応する少なくとも２つの縞画像を同期取得する。具体的には、画像投影装置１０はカラーコード縞を対象物に投射し、カラーコード縞は対象物によって変調された後に、画像収集装置２０によって同期収集され、画像収集装置２０は少なくとも２つの縞画像をリアルタイムに生成する。

本願の実施例が提供する三次元スキャナーでは、画像投影装置１０は対象物に光を投射し、光はカラーコード縞の形で投射された所定光を含み、且つ該カラーコード縞は少なくとも２色のコード縞で構成され、画像収集装置２０は、対象物が画像投影装置１０により光が投射される場合、対象物によって変調された光を収集し少なくとも１つの縞画像を取得し、画像収集装置２０の感光の波長帯域はカラーコード縞に含まれる縞色に対応し、画像収集装置はカラーコード縞の少なくとも２色のコード縞を取得でき、一般に、画像投影装置と画像収集装置はマッチして設置され、画像投影装置の所定光に含まれる色は全て画像収集装置により収集でき、取得された縞画像は、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用され、及び対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用される。これによって、従来の三次元再構成方法に必要なハードウェアコストが高く、三次元走査装置の普及や使用に不利であるという関連技術の技術問題が解決された。

なお、本願の実施例に係る三次元スキャナーは空間コードに基づいた縞抽出アルゴリズムにより、対象物の三次元形態を取得するため、該三次元スキャナーは最低１フレームのみの２次元画像を使用するだけで対象物の三次元再構成を実現することができ、カメラ２１のフレームレート及びアルゴリズムの計算コストが大幅に低減され、三次元スキャナーの普及や使用が容易になり、具体的には、該三次元スキャナーは高フレームレートのカメラ２１を使用する必要がないため、三次元スキャナーに必要なカメラ２１の体積は小さくなり、さらに該三次元スキャナーは口腔内部の物体三次元形態の取得により適用する。

及び、該三次元スキャナーが最低１フレームのみの２次元画像を使用するだけで対象物の三次元再構成を実現することができるという技術的特性により、再構成画像とテクスチャ画像との間の取得時間差が大幅に短縮され、対象物の三次元再構成に対する投影、撮影に必要な時間が短縮され、それと同時に、該三次元スキャナーは口腔内部の物体三次元形態の取得により適用する（該三次元スキャナーがハンドヘルド式走査を行うことに有利である）。

また、本願の実施例が提供する三次元スキャナーは空間コードの情報として色を使用するため、コード情報の容易な識別及び識別精度の向上という技術的効果は同様に実現される。

また、本願の実施例に係る三次元スキャナーは空間コードに基づいた縞抽出アルゴリズムにより、対象物の三次元形態を取得するため、動的投影の投影ニーズがキャンセルされるという技術的効果は同様に実現される。

選択可能に、本願の実施例が提供する三次元スキャナーでは、画像収集装置２０は、少なくとも１つの白黒カメラを含む複数のカメラ２１をさらに含み、画像収集装置２０は複数のカメラ２１を介して対象物によって変調された光を処理し、複数の縞画像を得て、少なくとも１つの白黒カメラで得られた縞画像は対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用され、及び、少なくとも複数の白黒カメラで得られた縞画像は各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用され、及び／又は、少なくとも１つのカラーカメラで得られた縞画像は各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用される。

なお、コード画像の少なくとも１つの縞画像に含まれる縞情報として、各縞のコードシーケンスを決定する必要があり、つまり、コード画像は各縞のコードシーケンスを決定可能な縞画像で構成される。

つまり、画像投影装置１０によって予め設計されたカラーコード縞画像を対象物（例えば、歯又は歯肉）に投影し、それと同時に、画像収集装置２０を制御して投影パターンを有する対象物の画像を迅速に収集し、画像収集装置２０に含まれるカメラ２１はそれぞれ異なる縞画像を収集し、例えば、カメラＡはカラーカメラであり、カラー縞画像を取得し、カメラＢは白黒カメラであり、白黒縞画像を取得する。このとき、カラー縞画像と白黒縞画像がコンピュータ端末に伝送され、コンピュータ端末はカラー縞画像をコード情報として、白黒縞画像を再構成画像として使用し、対象物の三次元形態を取得する。

なお、白黒カメラの結像解像度がカラーカメラよりも高いので、画像収集装置２０は単に１つのカラーカメラで縞画像を取得すると、解像度が低くなるという状況が発生する。低解像度による三次元再構成が困難になる状況の発生を回避するために、上記実施例では、画像収集装置２０は少なくとも１つの白黒カメラを含む複数のカメラ２１を含み、高結像解像度の白黒縞画像を再構成画像とすることにより、対象物の三次元形態を取得する。画像収集装置２０に含まれるカメラ２１がＣＣＤカメラであることを例として説明すると、所定光に対応するカラーコード縞は２色（例えば、赤色、青色）の縞をコードしたものである場合、画像収集装置２０は異なるＣＣＤカメラを介して異なる縞画像を取得し、例えば、カラーＣＣＤカメラは赤青２色の縞画像を取得し、白黒ＣＣＤカメラは青色である１色を含む縞画像を取得し（白黒ＣＣＤカメラの前に青色光学フィルタが設けられる）、このとき、カラーＣＣＤカメラで取得された縞画像を採用して、各青色縞のシーケンスコードを識別してマッチングし、次に、得られたシーケンスコード及び白黒ＣＣＤカメラで取得された縞画像に基づいて、三次元再構成アルゴリズム及びブレンドアルゴリズムを行い、対象物の三次元形態を構築する。なお、ＣＣＤカメラは小型、軽量、磁場により影響されず、耐振動、耐衝撃の特性を有し、三次元スキャナーが２ＣＣＤカメラを採用して縞画像を取得する場合、該三次元スキャナーの体積も対応して減少し、該三次元スキャナーを手で持って使用することが容易になり、空間の小さい被走査環境（例えば、口腔）に適用できる。

なお、選択可能な手段として、白黒ＣＣＤカメラの前に指定された色の光学フィルタ２２ｄが設けられ、本願の実施例はこれについて具体的に限定しない。しかしながら、白黒ＣＣＤカメラの前に指定された色の光学フィルタ２２ｄが設けられると、白黒ＣＣＤカメラは指定された色の縞画像を取得でき、このとき、指定された色のみを含む縞画像は、後続の三次元再構成アルゴリズム及びブレンドアルゴリズムを行って、対象物の三次元形態を構築することにより有利である。

なお、本願はカメラの形態について具体的に限定せず、当業者は、技術要件に応じて対応して置換することができ、例えば、該カメラはＣＣＤカメラであってもよく、又はＣＭＯＳカメラであってもよい。

選択可能に、本願の実施例が提供する三次元スキャナーでは、該三次元走査に含まれる画像収集装置２０に配置される感光の波長帯域は、前記カラーコード縞に含まれる縞色に対応する複数の指定された波長帯域を少なくとも含む。つまり、選択可能な例では、画像収集装置２０にカラーカメラが設置され、該カラーカメラは、所定光に対応するカラーコード縞の複数の縞色を収集することができ、これによって、各縞シーケンスを決定する。本願に記載の指定された波長帯域は指定された１つの波長帯域であってもよく、又は指定された複数の波長帯域であってもよい。

また、図３に示すように、三次元スキャナーは、後で対象物のテクスチャ画像を収集するように、対象物を照射するための照明部材３０をさらに含んでもよく、照明部材３０は、フルカラー走査を実現し、即ち、対象物と色が一致し又は色が基本的に一致する三次元モデルを取得するために、好ましくは白色光ＬＥＤランプである。照明部材３０は反射鏡４０の外周に設置されてもよいし、又はスキャナーの他の部位に設置されてもよく、反射鏡４０と連携して設置されて、反射鏡４０によって照明光が対象物に反射され、例えば、該照明部材３０は第１結像レンズ１４の光源エミッタ１２に接近する一方側に位置し、これにより、照明部材３０と光源エミッタ１２が投射した光は全て第１結像レンズ１４を通過でき、反射鏡４０によって対象物に反射される。具体的には、三次元スキャナーは把持部と、把持部の前端に設置された入口部とを含み、画像投影装置１０と画像収集装置２０の両方は把持部に装着され、反射鏡４０は入口部に装着され、照明部材３０は入口部に装着されてもよいし、把持部に装着されてもよい。

なお、画像収集装置２０は赤色光、緑色光及び青色光を識別して決定でき、これによって、画像収集装置２０は照明光に基づいた対象物のテクスチャ画像を収集することができる。

選択可能に、本願の実施例が提供する三次元スキャナーでは、該三次元スキャナーはタイミング制御回路をさらに含んでもよく、該タイミング制御回路は、画像投影装置１０、照明部材３０、及び画像収集装置２０に接続され、タイミング制御回路は画像投影装置１０を制御して対象物に光を投射し、且つ画像収集装置２０を同期制御して複数の縞画像を取得するために使用され、タイミング制御回路は照明部材３０を制御して対象物を照射し、且つ画像収集装置２０を同期制御してテクスチャ画像を取得するために使用され、好ましくは、タイミング制御回路は画像投影装置１０と照明部材３０を制御して対象物に光を交互に投射するために使用される。

選択可能に、本願の実施例が提供する三次元スキャナーでは、画像収集装置２０は、入光部と少なくとも２つの出光部とを含むビーム処理装置をさらに含み、各カメラ２１はそれぞれ異なる出光部に対応して設置され、画像収集装置２０はビーム処理装置を介して対象物によって変調された光を収集する。

つまり、画像収集装置２０にビーム処理装置が設置されるので、複数のカメラ２１がそれぞれ取得した縞パターンは完全に一致する視野及び角度を有し、つまり、複数のカメラ２１は同じ第２結像レンズ２３から入射された同軸光を受光することができ、該同軸光はそれぞれ上記複数のカメラ２１に投射される。具体的には、図４に示すように、対象物の像光はビーム処理装置の入光部から入射し、このとき、ビーム処理装置は対象物の像光を分光処理し、該像光はそれぞれ少なくとも２つの出光部から放射されて、複数のカメラ２１に投射され、このとき、複数のカメラ２１が収集した縞画像は全て同じ視角から取得され、且つ同じ変調されたカラーコード縞に基づいて取得された縞画像であり、各縞画像中の縞シーケンスは同じ変調されたカラーコード縞と関連性があり、これにより、後続のアルゴリズムで該縞画像の三次元再構成を行うことに有利である。

選択可能な例では、ビーム処理装置は少なくとも１つの第１ビーム分離ユニットをさらに含み、該第１ビーム分離ユニットは、入光部から投射された光を分光処理し、光がそれぞれ少なくとも２つの出光部から出光部に対応して設置されたカメラ２１に投射されるために使用され、具体的には、第１ビーム分離ユニットは各色の光を２方向の光に分離し、例えば、１つの赤青色光が第１ビーム分離ユニットによって処理された後、２つの赤青色光が形成され、２つの赤青色光はそれぞれ異なる方向に放射される。

つまり、該ビーム処理装置内に少なくとも１つの第１ビーム分離ユニットが設けられ、該第１ビーム分離ユニットは、入光部から投射された光を分光処理し、対象物の像光がそれぞれ少なくとも２つの出光部から投射され得、少なくとも２つの出光部に対応して設置されたカメラ２１が同じ視角の縞画像を取得できるために使用される。

別の選択可能な例では、ビーム処理装置は少なくとも１つの第２ビーム分離ユニットをさらに含み、第２ビーム分離ユニットは、指定されたカメラに対して取得された光を分離処理し、各カメラが指定された波長帯域を含む光を取得するために使用され、具体的には、第２ビーム分離ユニットは一部の波長帯域の光を光から分離し、該一部の波長帯域の光は１方向に放射され、又は、第２ビーム分離ユニットは２部分の波長帯域の光を光から分離し、２部分の指定された波長帯域の光はそれぞれ異なる方向から放射され、例えば、赤青色光は第２ビーム分離ユニットによって処理された後、青色光が形成されて１方向に放射され、又は、赤青色光は第２ビーム分離ユニットによって処理された後、赤色光と青色光が形成され、赤色光と青色光はそれぞれ異なる方向に放射される。カラーコード縞は、指定された波長帯域に対応する色の縞を含む。

つまり、該ビーム処理装置内に少なくとも１つの第２ビーム分離ユニットが設けられ、該第２ビーム分離ユニットは、該第２ビーム分離ユニットに投射された光を分離処理するために使用され、これによって、投射された光の波長帯域の一部の光が該第２ビーム分離ユニットを通過し、波長帯域の別の部分の光が第２ビーム分離ユニットの表面から反射され（又は、波長帯域の別の部分の光が第２ビーム分離ユニットにより吸収される）、さらに指定されたカメラが指定された波長帯域を含む光を取得する。

なお、前記指定されたカメラは前記白黒カメラである。

選択可能に、本願の実施例が提供する三次元スキャナーでは、該三次元スキャナーは、放熱システム、加熱防霧システム、ソフトウェアアルゴリズムシステムなどを含んでもよい。

放熱システムは、三次元スキャナー装置の内部が過熱してスキャナーに損傷を与える状況を防止するために使用される。

加熱防霧システムは、三次元スキャナーの様々な光学機器に曇りが発生するので、正確な縞画像を取得できない状況を防止するために使用される。

ソフトウェアアルゴリズムシステムは、画像収集装置２０が取得した少なくとも１つの縞画像に基づいて、対象物の三次元再構成を行うために使用される。

当業者が本願の技術的解決手段をより明確に理解できるように、以下、具体的な実施例を参照して説明する。

＜実施例１＞
図１を例にすると、ビーム処理装置は、第１出光部及び第２出光部を含む半透過反射型プリズム２２ｃを含み、前記ビーム処理装置は前記半透過反射型プリズム２２ｃを介して光の透過及び反射を行い、入光部から投射された光を分光処理し、前記光がそれぞれ前記第１出光部及び第２出光部からそれぞれ出光部に対応して設置されたカメラ２１に投射されるのを実現し、このような場合、画像収集装置２０は、第１出光部に対応して設置された第１カメラ２１１と、第２出光部に対応して設置された第２カメラ２１２とをさらに含み、第１カメラ２１１は収集された光に基づき第１縞画像を生成し、第２カメラ２１２は収集された光に基づき第２縞画像を生成し、第１縞画像と第２縞画像は少なくとも２色の縞を含み且つ少なくとも２色の縞が識別可能である。

また、ビーム処理装置は光学フィルタ２２ｄをさらに含み、前記ビーム処理装置は前記光学フィルタ２２ｄを介して、指定されたカメラに対して取得された光を分離処理し、前記指定されたカメラが第５フィルタ波長帯域を含む光を取得し、前記複数のカメラの少なくとも１つは指定されたカメラである。

具体的には、光学フィルタ２２ｄは第１出光部と第１カメラ２１１との間に設置され、これにより第１カメラ２１１は第５フィルタ波長帯域の光を取得し、及び／又は、第２出光部と第２カメラ２１２との間に設置され、これにより第２カメラ２１２は第５フィルタ波長帯域の光を取得する。

なお、光学フィルタ２２ｄが第１出光部と第１カメラ２１１との間に設置され、これにより、第１カメラ２１１が第５フィルタ波長帯域の光を取得することを例として説明すると、第１縞画像に含まれる２色の縞はそれぞれ黒色縞及び白色縞であり、そのうち、該白色縞はカラーコード縞に位置し、対応する縞色は光学フィルタ２２ｄに対応するフィルタ色である。

このとき、第２縞画像に含まれる少なくとも２色の縞のうち少なくとも１つの縞の色は光学フィルタ２２ｄに対応するフィルタ色であり、これによって、第２縞画像は第１縞画像に含まれる縞のコードシーケンスを識別することができる。

具体的には、第１カメラは白黒カメラであり、第２カメラはカラーカメラであり、白黒カメラは光学フィルタ２２ｄに対応して設置され、画像投影装置１０が赤緑青色のカラーコード縞（即ち、赤色縞、緑色縞及び青色縞を含むカラーコード縞）を投射することを例にすると、光学フィルタ２２ｄは好ましくは青色光学フィルタであり、画像投影装置１０は赤緑青色のカラーコード縞を対象物に投射し、対象物によって変調された後に画像処理装置に伝送され、赤緑青色のカラーコード縞は半透過反射型プリズム２２ｃによって分離され、１つの赤緑青色のカラーコード縞が透過され且つ１つの赤緑青色のカラーコード縞が反射され、ここで、１つの赤緑青色のカラーコード縞は光学フィルタ２２ｄを通過した後に、そのうちの青色光が白黒カメラにより収集され、白黒カメラは青色縞を含む第１縞画像を生成し、もう１つの赤緑青色のカラーコード縞がカラーカメラにより収集され、カラーカメラは赤色縞、緑色縞及び青色縞を含む第２縞画像を生成し、第１縞画像の各縞は第２縞画像の青色縞に対応し、第２縞画像がコード画像となり、具体的には、第２縞画像がカラーカメラにより収集され、第２縞画像の赤色縞、緑色縞及び青色縞が全て識別して決定できるため、第２縞画像の各縞のコードシーケンスを決定でき、第１縞画像が再構成画像となり、第１縞画像と第２縞画像の縞の対応関係に基づいて、第１縞画像の各縞は第２縞のコードシーケンスによって識別してマッチングでき、三次元再構成が実現される。

勿論、白黒カメラの前に光学フィルタ２２ｄが設置されなくてもよく、白黒カメラで取得された第１縞画像は赤色縞、緑色縞及び青色縞を含み、又は赤緑青３色の光のうち２色が放射されて白黒カメラにより収集されるように、白黒カメラの前に２色光学フィルタ２２ｄが設置されてもよく、又はカラーカメラの前に光学フィルタ２２ｄが設置されてもよく、カラーカメラの前に赤色光学フィルタが設置されることを例にすると、カラーカメラは赤色縞を含む第２縞画像を生成し、第１縞画像の青色縞は赤緑青色のカラーコード縞の青色縞に対応し、第２縞画像の赤色縞は赤緑青色のカラーコード縞の青色縞に対応し、白黒カメラの前に単色光学フィルタ２２ｄが設置され、指定された光しか放射できないため、白黒カメラが収集した第１縞画像中の縞も識別して決定でき、第１縞画像と第２縞画像は組み合わせて各縞のコードシーケンスを決定することができ、第１縞画像と第２縞画像の両方がコード画像となり、第１縞画像が再構成画像となる。又は、カラーカメラの前に２色光学フィルタ２２ｄが設置され、カラーカメラの前に赤緑色光学フィルタ２２ｄが設置されることを例にすると、カラーカメラは赤色縞及び緑色縞を含む第２縞画像を生成し、第１縞画像と第２縞画像の両方がコード画像となり、又は第２縞画像のみがコード画像となり、第１縞画像が再構成画像となる。

一部の実施例では、画像収集装置２０は赤色光、緑色光及び青色光のうち２つしか識別して決定できず、該一部の実施例に対して、画像収集装置２０は白色光での対象物のテクスチャデータを完全に取得できず、一部の実施例に対して、画像収集装置２０は赤色光、緑色光及び青色光を識別して決定でき、白色光での対象物のテクスチャデータを完全に取得し、カラー三次元データの取得を実現することができる。

強調する必要がある点として、該実施例では、ビーム処理装置は前記半透過反射型プリズム２２ｃを介して光の透過及び反射を行い、入光部から投射された光を分光処理し、前記光がそれぞれ前記第１出光部及び第２出光部からそれぞれ出光部に対応して設置されたカメラに投射されるのを実現し、つまり、ビーム処理装置は半透過反射型プリズム２２ｃにより第１ビーム分離ユニットに対応する機能を実現する。

また、強調する必要がある点として、該実施例では、ビーム処理装置は前記光学フィルタ２２ｄを介して、指定されたカメラに対して取得された光を分離処理し、前記指定されたカメラが指定された波長帯域を含む光を取得し、つまり、ビーム処理装置は光学フィルタ２２ｄにより第２ビーム分離ユニットに対応する機能を実現する。

＜実施例２＞
図５を例にすると、ビーム処理装置は、第３出光部と第４出光部とを含む直角２チャンネルダイクロイックプリズム２２ａを含み、前記ビーム処理装置は前記直角２チャンネルダイクロイックプリズム２２ａを介して、入光部から投射された光を分光処理し、前記光がそれぞれ前記第３出光部及び前記第４出光部からそれぞれ出光部に対応して設置されたカメラ２１に投射されるのを実現し、このような場合、画像収集装置２０は、第３出光部に対応して設置された第３カメラ２１３と、第４出光部に対応して設置された第４カメラ２１４とを含み、第３カメラ２１３は収集された光に基づき第３縞画像を生成し、第４カメラ２１４は収集された光に基づき第４縞画像を生成し、第３縞画像と第４縞画像は少なくとも２色の縞を含み且つ少なくとも２色の縞が識別可能である。

この他、ビーム処理装置はさらに前記直角２チャンネルダイクロイックプリズム２２ａを介して、指定されたカメラに対して取得された光を分離処理し、前記指定されたカメラが指定された波長帯域を含む光を取得するのを実現し、前記指定されたカメラが指定された波長帯域を含む光を取得するステップは、前記第３カメラ２１３が第１フィルタ波長帯域の光を取得し、及び／又は、前記第４カメラ２１４が第２フィルタ波長帯域の光を取得するステップを含む。

なお、ビーム処理装置は前記直角２チャンネルダイクロイックプリズム２２ａを介して、第３カメラ２１３に対して取得された光を分離処理し、第３カメラ２１３が第１フィルタ波長帯域を含む光を取得するのを実現することを例として説明すると、第３縞画像に含まれる２色の縞はそれぞれ黒色縞及び白色縞であり、そのうち、該白色縞はカラーコード縞に位置し、対応する縞色は光学フィルタ２２ｄに対応するフィルタ色である。

このとき、第４縞画像に含まれる少なくとも２色の縞のうち少なくとも１つの縞の色は光学フィルタ２２ｄに対応するフィルタ色であり、これによって、第４縞画像は第３縞画像に含まれる縞のコードシーケンスを識別することができる。

具体的には、第３カメラは白黒カメラであり、第４カメラはカラーカメラであり、画像投影装置１０が赤緑青色のカラーコード縞（即ち、赤色縞、緑色縞及び青色縞を含むカラーコード縞）を投射することを例にすると、画像投影装置１０は赤緑青色のカラーコード縞を対象物に投射し、対象物によって変調された後に画像処理装置に伝送され、赤緑青色のカラーコード縞は直角２チャンネルダイクロイックプリズム２２ａによって、１つの赤緑色のカラーコード縞及び１つの青色のカラーコード縞に分解され、青色のカラーコード縞が白黒カメラにより収集され、白黒カメラは青色縞を含む第３縞画像を生成し、赤緑色のカラーコード縞がカラーカメラにより収集され、カラーカメラは赤色縞及び緑色縞を含む第４縞画像を生成し、第３縞画像の青色縞は第４縞画像の各縞に対応し、具体的には、第３縞画像と第４縞画像とが組み合わせた後に赤緑青色のカラーコード縞に対応し、第４縞画像がコード画像となり、具体的には、第４縞画像がカラーカメラにより収集され、第４縞画像の赤色縞と緑色縞の両方が識別して決定できるため、第４縞画像の各縞のコードシーケンスを決定することができ、第３縞画像が再構成画像となり、第３縞画像と第４縞画像の縞の対応関係に基づいて、第３縞画像の各縞は第４縞のコードシーケンスによって識別してマッチングでき、三次元再構成が実現される。勿論、本実施例では、白黒カメラは単色光しか取得できないため、第３縞画像も識別して決定でき、第３縞画像と第４縞画像は組み合わせて各縞のコードシーケンスを決定することができ、第３縞画像と第４縞画像の両方がコード画像として使用される。この他、本実施例では、光学フィルタ２２ｄが設置されてもよく、光学フィルタ２２ｄが設置されなくてもよく、光学フィルタ２２ｄは直角２チャンネルダイクロイックプリズム２２ａと連携して設置さればよい。

強調する必要がある点として、該実施例では、ビーム処理装置は前記直角２チャンネルダイクロイックプリズム２２ａを介して、入光部から投射された光を分光処理し、前記光がそれぞれ前記第３出光部及び前記第４出光部からそれぞれ出光部に対応して設置されたカメラ２１に投射されるのを実現し、つまり、ビーム処理装置は直角２チャンネルダイクロイックプリズム２２ａにより第１ビーム分離ユニットに対応する機能を実現する。

同様に、また強調する必要がある点として、該実施例では、ビーム処理装置はさらに前記直角２チャンネルダイクロイックプリズム２２ａを介して、指定されたカメラに対して取得された光を分離処理し、前記指定されたカメラが指定された波長帯域を含む光を取得するのを実現し、つまり、ビーム処理装置は直角２チャンネルダイクロイックプリズム２２ａにより第２ビーム分離ユニットに対応する機能を実現する。

＜実施例３＞
図６を例にすると、ビーム処理装置は、第５出光部と、第６出光部と、第７出光部とを含む３チャンネルダイクロイックプリズム２２ｂを含み、前記ビーム処理装置は前記３チャンネルダイクロイックプリズム２２ｂを介して、入光部から投射された光を分光処理し、前記光がそれぞれ前記第５出光部、前記第６出光部及び前記第７出光部からそれぞれ出光部に対応して設置されたカメラ２１に投射されるのを実現する。

このような場合、前記画像収集装置２０は、前記第５出光部に対応して設置された第５カメラ２１５と、第６出光部に対応して設置された第６カメラ２１６と、前記第７出光部に対応して設置された第７カメラ２１７とを含み、第５カメラ２１５は収集された光に基づき第５縞画像を生成し、第６カメラ２１６は収集された光に基づき第６縞画像を生成し、第７カメラ２１７は収集された光に基づき第７縞画像を生成し、第５縞画像、第６縞画像及び第７縞画像は少なくとも２色の縞を含み且つ少なくとも２色の縞が識別可能である。

前記ビーム処理装置は前記３チャンネルダイクロイックプリズム２２ｂを介して、指定されたカメラに対して取得された光を分離処理し、前記指定されたカメラが指定された波長帯域を含む光を取得するのを実現し、前記指定されたカメラが指定された波長帯域を含む光を取得するステップは、前記第５カメラ２１５が第３フィルタ波長帯域の光を取得し、前記第６カメラ２１６が前記第３フィルタ波長帯域と異なる第４フィルタ波長帯域の光を取得するステップを少なくとも含む。

第５カメラ、第６カメラ及び第７カメラの少なくとも１つは白黒カメラであり、具体的には、第５カメラは白黒カメラであり、第６カメラ及び第７カメラはカラーカメラであり、又は第５カメラ及び第６カメラは白黒カメラであり、第７カメラはカラーカメラであり、好ましくは、上記第５カメラ２１５、第６カメラ２１６及び第７カメラ２１７はいずれも白黒カメラである。

なお、本願の画像収集装置２０の感光の波長帯域はカラーコード縞に含まれる縞色に一対一で対応するため、第５カメラ２１５、第６カメラ２１６及び第７カメラ２１７がいずれも白黒カメラである場合、該カラーコード縞に含まれる縞色は３種であり、そのうち、少なくとも２種の縞色は前記第３フィルタ波長帯域、前記第４フィルタ波長帯域と対応関係がある。

例えば、カラーコード縞は赤色縞、青色縞及び緑色縞からなり、このとき、第１フィルタ表面に対応するフィルタ色が赤色、第２フィルタ表面に対応するフィルタ色が青色であってもよく、このとき、取得された第５縞画像は白黒縞画像であり、そのうち、白色縞はカラーコード縞の赤色縞に対応し、取得された第６縞画像は白黒縞画像であり、そのうち、白色縞はカラーコード縞の青色縞に対応する。

例えば、カラーコード縞は赤色縞、青色縞及びイエロー縞からなり、このとき、第１フィルタ表面に対応するフィルタ色が赤色、第２フィルタ表面に対応するフィルタ色が緑色であってもよく、このとき、取得された第５縞画像は白黒縞画像であり、そのうち、白色縞はカラーコード縞の赤色縞及びイエロー縞に対応し（光学分野で、イエロー光は緑色光及び赤色光からなる）、取得された第６縞画像は白黒縞画像であり、そのうち、白色縞はカラーコード縞のイエロー縞に対応する（光学分野で、イエロー光は緑色光及び赤色光からなる）。

選択可能な例では、前記ビーム処理装置はさらに前記３チャンネルダイクロイックプリズム２２ｂを介して、指定されたカメラに対して取得された光を分離処理し、前記第７カメラ２１７は、前記第３フィルタ波長帯域及び前記第４フィルタ波長帯域と異なる第６フィルタ波長帯域の光を取得するのを実現する。

例えば、カラーコード縞は赤色縞、青色縞及び緑色縞からなり、このとき、第１フィルタ表面に対応するフィルタ色が赤色、第２フィルタ表面に対応するフィルタ色が青色であり、第３フィルタ表面に対応するフィルタ色が緑色であってもよく、このとき、取得された第７縞画像は白黒縞画像であり、そのうち、白色縞はカラーコード縞の緑色縞に対応する。

このとき、第５縞画像、第６縞画像及び第７縞画像のいずれかは、対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用できる。例えば、第５縞画像は対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用され、第５縞画像、第６縞画像及び第７縞画像は全て、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用される。この他、第５縞画像、第６縞画像及び第７縞画像は全て再構成画像として使用されることは好ましい。

強調する必要がある点として、該実施例では、ビーム処理装置は前記３チャンネルダイクロイックプリズム２２ｂを介して、入光部から投射された光を分光処理し、前記光がそれぞれ前記第５出光部、前記第６出光部及び前記第７出光部からそれぞれ出光部に対応して設置されたカメラ２１に投射されるのを実現し、つまり、ビーム処理装置は３チャンネルダイクロイックプリズム２２ｂにより第１ビーム分離ユニットに対応する機能を実現する。

同様に、また強調する必要がある点として、該実施例では、ビーム処理装置はさらに前記３チャンネルダイクロイックプリズム２２ｂを介して、指定されたカメラに対して取得された光を分離処理し、前記指定されたカメラが指定された波長帯域を含む光を取得するのを実現し、つまり、ビーム処理装置は３チャンネルダイクロイックプリズム２２ｂにより第２ビーム分離ユニットに対応する機能を実現する。

なお、本願に挙げられる上記実施例１、実施例２及び実施例３はいずれも、当業者が本願の技術的解決手段をより明確に理解するための例示的なものであり、ここで、本願は具体的に限定されない。その他の具体的な装置は、本願におけるビーム処理装置の機能の限定的な説明を実現できれば、同様に本願の実行可能な技術的解決手段としてもよい。

また、本願に挙げられる上記実施例１、実施例２及び実施例３は、本願におけるビーム処理装置の機能の限定的な説明を実現するために、いずれも相互に組み合わせて参照することができ、例えば、実施例２及び実施例３では、ビーム処理装置は直角２チャンネルダイクロイックプリズム２２ａ又は３チャンネルダイクロイックプリズム２２ｂにより第２ビーム分離ユニットに対応する機能を実現した後、該ビーム処理装置は続いて光学フィルタにより第２ビーム分離ユニットに対応する機能を再び実現することができる。

以上より、本手段と従来技術とを比較して、本発明の有益な効果は以下のとおりである。

１、空間コードに基づいた縞抽出アルゴリズムにより、１フレームのみの２次元画像を使用するだけで対象物の三次元再構成を行うことができるという技術目的が実現され、カメラ２１のフレームレート及びアルゴリズムの計算コストを低減させるという技術的効果が達成する。

２、空間コードの情報として色を使用することにより、コード情報が容易に識別でき、さらに識別精度を向上させるという技術的効果が達成する。

３、本願の三次元スキャナーの技術原理に基づき、該三次元スキャナーは動的投影のニーズをキャンセルし、これによって、該三次元スキャナーは簡単な透過投影の方式で、パターンの投影処理を行うことができ、さらに、三次元スキャナーが透過投影の方式でパターンの投影処理を行うと、ハードウェアコストが大幅に削減される。

４、該三次元スキャナーがレーザを光源として使用しパターンの投影処理を行うと、該画像投影装置１０の輝度及び被写界深度を高めることができ、さらに、低コスト、高輝度、高被写界深度の技術的効果が実現される。

つまり、本願が提供する三次元スキャナーは、ハードウェアコストが低く、リアルタイムフレームレートの要件が低く、光学システムの輝度が高く、被写界深度が大きく、装置が小型化であるという利点を有し、これによって、該三次元スキャナーは、口腔内の歯や歯肉などに対して、光反射、光透過及び光拡散などの特性を有する材質にカラーテクスチャ付きの動的リアルタイムな三次元走査を直接的に行うことができる。

本願の実施例によれば、三次元走査システムを提供する。該三次元走査システムは、三次元スキャナーと、画像プロセッサとを含み、
三次元スキャナーは、対象物に光を投射し、且つ前記対象物に光が投射される場合、前記対象物によって変調された光を収集し少なくとも１つの縞画像を取得するために使用され、前記投射された光はカラーコード縞の形で投射された所定光を含み、前記カラーコード縞は少なくとも２色の縞をコードしたものであり、
画像プロセッサは、前記三次元スキャナーに接続され、前記三次元スキャナーで取得された少なくとも１つの縞画像を取得し、且つ前記縞画像を、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用し、及び前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用するために使用される。

なお、該三次元走査システムに含まれる三次元スキャナーは本願の実施例が提供する上記三次元スキャナーである。

選択可能に、前記三次元スキャナーは複数のカメラを介して前記対象物によって変調された光を収集し、少なくとも１つの縞画像を取得し、且つ前記複数のカメラは少なくとも１つの白黒カメラを含む場合、前記画像プロセッサはさらに、少なくとも１つの前記白黒カメラで得られた縞画像を前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用し、少なくとも複数の白黒カメラで得られた縞画像を各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用し、及び／又は、少なくとも１つのカラーカメラで得られた縞画像を各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用するために使用される。

本願の実施例が提供する三次元走査システムでは、三次元スキャナーは対象物に光を投射し、且つ前記対象物に光が投射される場合、前記対象物によって変調された光を収集し少なくとも１つの縞画像を取得し、前記投射された光はカラーコード縞の形で投射された所定光を含み、前記カラーコード縞は少なくとも２色の縞をコードしたものであり、画像プロセッサは前記三次元スキャナーに接続され、前記三次元スキャナーで取得された少なくとも１つの縞画像を取得し、且つ前記縞画像を、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用し、及び前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用するために使用される。これによって、従来の三次元再構成方法に必要なハードウェアコストが高く、三次元走査装置の普及や使用に不利であるという関連技術の技術問題が解決された。

なお、本願の実施例に係る三次元走査システムは空間コードに基づいた縞抽出アルゴリズムにより、対象物の三次元形態を取得するため、該三次元走査システムは最低１フレームのみの２次元画像を使用するだけで対象物の三次元再構成を実現することができ、カメラのフレームレート及びアルゴリズムの計算コストが大幅に低減され、三次元システムの普及や使用が容易になり、具体的には、該三次元走査システムは高フレームレートのカメラを使用する必要がないため、三次元走査システムに必要なカメラの体積は小さくなり、さらに該三次元走査システムは口腔内部の物体三次元形態の取得により適用する。

及び、該三次元走査システムが最低１フレームのみの２次元画像を使用するだけで対象物の三次元再構成を実現することができるという技術的特性により、再構成画像とテクスチャ画像との間の取得時間差が大幅に短縮され、対象物の三次元再構成に対する投影、撮影に必要な時間が短縮され、それと同時に、該三次元走査システムは口腔内部の物体三次元形態の取得により適用する（該三次元走査システムがハンドヘルド式走査を行うことに有利である）。

また、本願の実施例が提供する三次元走査システムは空間コードの情報として色を使用するため、コード情報の容易な識別及び識別精度の向上という技術的効果は同様に実現される。

また、本願の実施例に係る三次元走査システムは空間コードに基づいた縞抽出アルゴリズムにより、対象物の三次元形態を取得するため、動的投影の投影ニーズがキャンセルされるという技術的効果は同様に実現される。

本願の実施例は三次元走査方法をさらに提供し、なお、本願の実施例の三次元走査方法は本願の実施例が提供する上記三次元スキャナーに適用される。以下、本願の実施例が提供する三次元走査方法を説明する。

図７は本願の実施例に係る三次元走査方法のフローチャートである。図７に示すように、該三次元走査方法は、
所定光をカラーコード縞の形で対象物に投射するステップＳ７０１と、
対象物によって変調された光を収集し、且つ光に基づき少なくとも１つの縞画像を取得するステップＳ７０３であって、取得された縞画像は、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用され、及び対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用される、ステップＳ７０３と、
コード画像に基づき複数の縞画像の各縞のシーケンスを決定するステップＳ７０５と、
シーケンスに基づき再構成画像の三次元再構成を行って、対象物の三次元データを取得するステップＳ７０７とを含む。

本願の実施例が提供する三次元走査方法は、所定光をカラーコード縞の形で対象物に投射し、対象物によって変調された光を収集し、且つ光に基づき少なくとも１つの縞画像を取得し、取得された縞画像は、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用され、及び対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用され、コード画像に基づき複数の縞画像の各縞のシーケンスを決定し、シーケンスに基づき再構成画像の三次元再構成を行って、対象物の三次元データを取得する。これによって、従来の三次元再構成方法に必要なハードウェアコストが高く、三次元走査装置の普及や使用に不利であるという関連技術の技術問題が解決された。

なお、本願の実施例に係る三次元走査方法は空間コードに基づいた縞抽出アルゴリズムにより、対象物の三次元形態を取得するため、該三次元走査方法は最低１フレームのみの２次元画像を使用するだけで対象物の三次元再構成を実現することができ、カメラのフレームレート及びアルゴリズムの計算コストが大幅に低減され、三次元走査方法の普及や使用が容易になり、具体的には、該三次元走査方法は高フレームレートのカメラを使用する必要がないため、三次元走査方法に必要なカメラの体積は小さくなり、さらに該三次元走査方法は口腔内部の物体三次元形態の取得により適用する。

及び、該三次元走査方法が最低１フレームのみの２次元画像を使用するだけで対象物の三次元再構成を実現することができるという技術的特性により、再構成画像とテクスチャ画像との間の取得時間差が大幅に短縮され、対象物の三次元再構成に対する投影、撮影に必要な時間が短縮され、それと同時に、該三次元走査方法は口腔内部の物体三次元形態の取得により適用する（該三次元走査方法がハンドヘルド式走査を行うことに有利である）。

また、本願の実施例が提供する三次元走査方法は空間コードの情報として色を使用するため、コード情報の容易な識別及び識別精度の向上という技術的効果は同様に実現される。

また、本願の実施例に係る三次元走査方法は空間コードに基づいた縞抽出アルゴリズムにより、対象物の三次元形態を取得するため、動的投影の投影ニーズがキャンセルされるという技術的効果は同様に実現される。

選択可能に、本願の実施例が提供する三次元走査方法では、三次元走査方法は、前記対象物のテクスチャデータを取得するステップと、前記対象物の三次元データ及びテクスチャデータに基づいて、前記対象物のカラー三次元データを取得するステップとをさらに含む。

選択可能に、本願の実施例が提供する三次元走査方法では、三次元走査方法は、照明光を対象物に投射し且つ前記照明光に基づき前記対象物のテクスチャデータを取得するステップと、前記対象物の三次元データ及びテクスチャデータに基づいて、前記対象物のカラー三次元データを取得するステップとをさらに含む。

テクスチャデータは単一のカメラで取得されてもよいし、複数のカメラで取得されたデータから合成されてもよい。

具体的には、ステップＳ７０３において、対象物によって変調された光を収集し、且つ同じ光に基づき少なくとも２つの縞画像を取得し、そのうち、少なくとも１つの縞画像は白黒カメラにより取得され、取得された縞画像は、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用され、及び対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用され、好ましくは、白黒カメラが取得した縞画像は再構成画像として使用される。

具体的には、ステップＳ７０５において、コード画像に基づき複数の縞画像の各縞のシーケンスを決定し、コード画像の各縞の配列情報及び色情報に基づいてコードシーケンスを決定し、例えば、赤、緑、緑、赤に従って配列された４つの縞の場合、例えば、赤色（１、０）、緑色（０、１）でコーデックを行い、コードシーケンスは（１、０）（０、１）（０、１）（１、０）であり、また、赤、青、青、緑、赤に従って配列された５つの縞の場合、例えば、赤色（１、０、０）、緑色（０、１、０）、青色（０、０、１）でコーデックを行い、コードシーケンスは（１、０、０）、（０、０、１）、（０、０、１）、（０、１、０）、（１、０、０）である。

具体的には、ステップＳ７０７において、コードシーケンスに基づき再構成画像の各縞に対して縞のマッチングを行い、ステレオ再構成の場合、本実施例によれば、２つの画像収集装置があり、２つの画像収集装置の再構成画像に対して縞のマッチングを行い、マッチングした後にポイントクラウド再構成を行い、対象物の三次元データを取得し、単眼再構成の場合、本実施例によれば、１つの画像収集装置があり、画像収集装置の再構成画像及び画像投影装置の所定光に対して縞のマッチングを行い、マッチングした後にポイントクラウド再構成を行い、対象物の三次元データを取得する。

図８は本願の実施例に係る三次元走査方法のフローチャートである。図８に示すように、該三次元走査方法は、
同じビームに基づき取得された縞画像である第１画像及び第２画像を取得するステップＳ８０１と、
第１画像に基づき各縞のコードシーケンスを決定するステップＳ８０３と、
コードシーケンスに基づき第２画像の縞に対して縞のマッチングを行い、三次元再構成を実現して対象物の三次元データを取得するステップＳ８０５とを含む。

該三次元走査方法は、
テクスチャデータを取得し、三次元データ及びテクスチャデータに基づいて対象物のカラー三次元データを取得するステップＳ８０７をさらに含む。

好ましくは、第１画像（第２画像）はテクスチャデータと交互に取得される。

以下、具体的な方法で説明する。
画像投影装置は第１時点で赤緑青色のカラーコード縞を対象物に投射し、対象物によって変調された後に画像処理装置に伝送され、赤緑青色のカラーコード縞は半透過反射型プリズムによって２つの赤緑青色のカラーコード縞に分離され、１つの赤緑青色のカラーコード縞がカラーカメラにより収集され、カラーカメラは対応する赤緑青色のカラーコード縞画像を生成し、もう１つの赤緑青色のカラーコード縞は青色光学フィルタを通過して白黒カメラにより収集され、白黒カメラは対応する青色縞画像を生成し、照明部材は第２時点で白色光を対象物に照射し、対象物によって反射された後にカラーカメラにより収集され、カラーカメラはテクスチャ画像を生成し、赤緑青色のカラーコード縞画像に基づき各縞のコードシーケンスを決定し、コードシーケンスに基づき青色縞画像の各縞に対して縞のマッチングを行い、三次元再構成を実現して対象物の三次元データを取得し、三次元データ及びテクスチャ画像に基づき対象物のフルカラー三次元データを取得する。

画像投影装置は第１時点で赤緑青色のカラーコード縞を対象物に投射し、対象物によって変調された後に画像処理装置に伝送され、赤緑青色のカラーコード縞は半透過反射型プリズムによって２つの赤緑青色のカラーコード縞に分離され、１つの赤緑青色のカラーコード縞がカラーカメラにより収集され、カラーカメラは対応する赤緑青色のカラーコード縞画像を生成し、画像投影装置は第３時点で青色のカラーコード縞を対象物に投射し、対象物によって変調された後に画像処理装置に伝送され、青色のカラーコード縞は順に半透過反射型プリズム及び青色光学フィルタを通過して白黒カメラにより収集され、白黒カメラは対応する青色縞画像を生成し、そのうち、青色のカラーコード縞は赤緑青色のカラーコード縞の青色縞に対応し、照明部材は第２時点で白色光を対象物に照射し、対象物によって反射された後にカラーカメラにより収集され、カラーカメラはテクスチャ画像を生成し、赤緑青色のカラーコード縞画像に基づき各縞のコードシーケンスを決定し、コードシーケンスに基づき青色縞画像の各縞に対して縞のマッチングを行い、三次元再構成を実現して対象物の三次元データを取得し、三次元データ及びテクスチャ画像に基づき対象物のフルカラー三次元データを取得する。

画像投影装置は第１時点で赤緑青色のカラーコード縞を対象物に投射し、対象物によって変調された後に画像処理装置に伝送され、赤緑青色のカラーコード縞は直角２チャンネルダイクロイックプリズムによって赤緑色縞及び青色縞に分解され、赤緑色縞がカラーカメラにより収集され、カラーカメラは対応する赤緑色縞画像を生成し、青色縞が白黒カメラにより収集され、白黒カメラは対応する青色縞画像を生成し、照明部材は第２時点で白色光を対象物に照射し、対象物によって反射された後にカラーカメラ及び白黒カメラにより収集され、カラーカメラは赤色光及び緑色光に基づいたテクスチャ画像を生成し、白黒カメラは青色光に基づいたテクスチャ画像を生成し、赤緑色縞画像に基づき各縞のコードシーケンスを決定し、コードシーケンスに基づき青色縞画像の各縞に対して縞のマッチングを行い、三次元再構成を実現して対象物の三次元データを取得し、カラーカメラのテクスチャ画像及び白黒カメラのテクスチャ画像に基づき、白色光に基づいたテクスチャ画像を合成し、三次元データ及び白色光のテクスチャ画像に基づき対象物のフルカラー三次元データを取得する。

画像投影装置は第１時点で赤緑青色のカラーコード縞を対象物に投射し、対象物によって変調された後に画像処理装置に伝送され、赤緑青色のカラーコード縞は３チャンネルダイクロイックプリズムによって、赤色縞、緑色縞及び青色縞に分解され、赤色縞が第１白黒カメラにより収集され、第１白黒カメラは対応する赤色縞画像を生成し、緑色縞が第２白黒カメラにより収集され、第２白黒カメラは対応する緑色縞画像を生成し、青色縞が第３白黒カメラにより収集され、第３白黒カメラは対応する青色縞画像を生成し、照明部材は第２時点で白色光を対象物に照射し、対象物によって反射された後に３つの白黒カメラにより収集され、第１白黒カメラは赤色光に基づいたテクスチャ画像を生成し、第２白黒カメラは緑色光に基づいたテクスチャ画像を生成し、第３白黒カメラは青色光に基づいたテクスチャ画像を生成し、赤色縞画像、緑色縞画像及び青色縞画像の組み合わせに基づき各縞のコードシーケンスを決定し、コードシーケンスに基づき赤色縞画像、緑色縞画像及び青色縞画像の各縞に対して縞のマッチングを行い、三次元再構成を実現して対象物の三次元データを取得し、３つの白黒カメラのテクスチャ画像に基づき、白色光に基づいたテクスチャ画像を合成し、三次元データ及び白色光のテクスチャ画像に基づき対象物のフルカラー三次元データを取得する。画像投影装置は第１時点で緑青色のカラーコード縞を対象物に投射し、対象物によって変調された後に画像処理装置に伝送され、緑青色のカラーコード縞は３チャンネルダイクロイックプリズムによって緑色縞及び青色縞に分解され、緑色縞が第２白黒カメラにより収集され、第２白黒カメラは対応する緑色縞画像を生成し、青色縞が第３白黒カメラにより収集され、第３白黒カメラは対応する青色縞画像を生成し、照明部材は第２時点で白色光を対象物に照射し、対象物によって反射された後に３つの白黒カメラにより収集され、第１白黒カメラは赤色光に基づいたテクスチャ画像を生成し、第２白黒カメラは緑色光に基づいたテクスチャ画像を生成し、第３白黒カメラは青色光に基づいたテクスチャ画像を生成し、緑色縞画像と青色縞画像の組み合わせに基づき各縞のコードシーケンスを決定し、コードシーケンスに基づき緑色縞画像及び青色縞画像の各縞に対して縞のマッチングを行い、三次元再構成を実現して対象物の三次元データを取得し、３つの白黒カメラのテクスチャ画像に基づき、白色光に基づいたテクスチャ画像を合成し、三次元データ及び白色光のテクスチャ画像に基づき対象物のフルカラー三次元データを取得する。

なお、図面のフローチャートに示されるステップは、例えば１セットのコンピュータ実行可能命令を含むコンピュータシステムで実行されてもよく、そして、フローチャートには論理的な順序が示されているが、場合によって、示される又は説明されるステップは記載内容と異なる順序で実行されてもよい。

本発明の実施例は、プログラムが記憶されている記憶媒体を提供し、該プログラムはプロセッサによって実行されるときに前記三次元走査方法を実現する。

本発明の実施例は、プログラムを実行するためのプロセッサを提供し、そのうち、前記プログラムが実行されるときに前記三次元走査方法を実行する。

本願の実施例によれば、三次元スキャナーを提供する。

図９は本願の実施例に係る三次元スキャナーの模式図である。図９に示すように、該三次元スキャナーは画像投影装置１０と画像収集装置２０とを含む。

画像投影装置１０は、各所定の周期においてそれぞれ対象物に該所定の周期に対応する所定の縞パターンを投射するために使用され、各所定の縞パターンの縞は所定のカラーコード縞に従って配置され、各所定の縞パターンは所定のカラーコード縞の少なくとも１色の縞を含み、且つ複数の所定の縞パターンは所定のカラーコード縞の少なくとも２色の縞を含み、且つ前記所定の縞パターンの縞は前記所定のカラーコード縞の同じ色の縞の配置と一致する。

なお、各所定の周期において対象物に該所定の周期に対応する所定の縞パターンを投射することは、画像投影装置１０が所定の縞パターンを周期的に投射し、画像投影装置１０が各所定の周期において複数の所定の縞パターンを投射して、複数の所定の縞パターンがタイムシェアリング方式で投射されることであってもよい。例えば、画像投影装置１０は第１期間で第１所定の縞パターンを投射し、第２期間で第２所定の縞パターンを投射し、画像収集装置２０は第１期間で第１所定の縞パターンを収集し、第２期間で第２所定の縞パターンを収集し、画像収集装置２０は、対象物の走査が完了するまでこのプロセスを繰り返す。

選択可能な例では、図１０に示すように、画像投影装置１０はＤＬＰ投影部１１をさらに含み、前記画像投影装置１０は前記ＤＬＰ投影部１１を介して、各所定の周期においてそれぞれ対象物に該所定の周期に対応する複数の所定の縞パターンを投射する。

つまり、前記画像投影装置１０はＤＬＰ投影部１１によりその機能を実現することができる。

具体的には、ＤＬＰ投影部１１は、各所定の周期においてそれぞれ対象物に該所定の周期に対応する複数の所定の縞パターンを投射し、各所定の縞パターンの縞は所定のカラーコード縞に従って配置され、各所定の縞パターンは所定のカラーコード縞の少なくとも１色の縞を含み、且つ複数の所定の縞パターンは所定のカラーコード縞の少なくとも２色の縞を含み、且つ前記所定の縞パターンの縞は前記所定のカラーコード縞の同じ色の縞の配置と一致する。

選択可能な例では、画像投影装置１０は、発光部１２と光透過部１３とをさらに含み、発光部１２は、各所定の周期においてそれぞれ該所定の周期に対応する複数の初期光を発光するために使用され、各前記初期光は少なくとも１種の縞色の光で構成され、前記縞色は前記所定のカラーコード縞の色であり、光透過部１３は、前記初期光の伝送経路に設置され、各前記初期光が前記光透過部１３に設けられた所定のカラーコード縞のパターンを介して透過すると、それぞれ対応する所定のカラー縞が生成され、即ち所定の縞パターンが対象物に投射され、前記所定の縞パターンの縞は前記所定のカラーコード縞の同じ色の縞の配置と一致する。

なお、所定のカラーコード縞は所定の各色縞の配置基準であり、本願では、ＤＬＰ投影部１１を介して、所定の各色縞の配置基準に合致する所定の縞パターンを直接投射することができ、又は光透過部１３を所定の各色縞の配置基準のキャリアとしてもよく、即ち、光透過部１３は所定の各色縞の配置基準を決定し、初期光が光投射部を通過した後に、所定の各色縞の配置基準に従って配置された所定の縞パターンが生成される。

つまり、前記画像投影装置１０は発光部１２及び光透過部１３によりその機能を実現することができる。

具体的には、三次元スキャナーは透過投影の方式で、異なる所定の縞パターンを形成して対象物に投射することができ、且つ生成された各所定の縞パターンの縞は、光透過部１３に設けられた所定のカラーコード縞に従って配置され、各所定の縞パターンは所定のカラーコード縞の少なくとも１色の縞を含み、且つ複数の所定の縞パターンは所定のカラーコード縞の少なくとも２色の縞を含み、且つ前記所定の縞パターンの縞は前記所定のカラーコード縞の同じ色の縞の配置と一致する。

選択可能に、前記発光部１２は、それぞれ異なる波長帯域の光を放射する複数の光源ユニット１２１をさらに含み、前記発光部１２は前記複数の光源ユニット１２１を介して前記初期光を放射し、初期光は単一の光源ユニット１２１により放射された単一の波長帯域の光であってもよく、又は複数の光源ユニット１２１により同期放射された複数の波長帯域の光であってもよい。

例えば、図９に示すように、発光部１２は、それぞれ異なる波長帯域の光を放射する３つの光源ユニット１２１を含み、例えば、第１光源ユニット１２１は６０５～７００波長帯域の光、即ち、赤色光を放射し、第２光源ユニット１２１は４３５～４８０波長帯域の光、即ち、青色光を放射し、第３光源ユニット１２１は５００～５６０波長帯域の光、即ち、緑色光を放射する。

所定の周期のＡ期間において、第１光源ユニット１２１は６０５～７００波長帯域の光を放射し、所定の周期のＢ期間において、第２光源ユニット１２１は４３５～４８０波長帯域の光を放射し、所定の周期のＣ期間において、第１光源ユニット１２１は６０５～７００波長帯域の光を放射し、第２光源ユニット１２１は４５０～４８０波長帯域の光を放射し、それと同時に、第３光源ユニット１２１は５００～５６０波長帯域の光を放射する。

又は、所定の周期のＡ期間において、第１光源ユニット１２１は６０５～７００波長帯域の光を放射し、所定の周期のＢ期間において、第２光源ユニット１２１は４５０～４８０波長帯域の光を放射し、所定の周期のＣ期間において、第３光源ユニット１２１は５００～５６０波長帯域の光を放射する。

なお、上記の第１光源ユニット１２１、第２光源ユニット１２１及び第３光源ユニット１２１についての設定は、例示的なものであり、光源ユニット１２１が放射可能な光の波長帯域を具体的に限定するものではない。上記例示的な例に加えて、光源ユニット１２１が放射可能な光の波長帯域は任意に選択することができ、本願はこれについて具体的に限定しない。

また、上記の所定の周期Ａ、所定の周期Ｂ、所定の周期Ｃにおいて動作する光源ユニット１２１についての設定は、例示的なものであり、各所定の周期において発光可能な光源ユニット１２１を具体的に限定するものではない。上記例示的な例に加えて、各所定の周期において起動可能な光源ユニット１２１は任意に選択することができ、本願はこれについて具体的に限定しない。

選択可能に、光源ユニット１２１は、ＬＥＤ光源とレーザエミッタの少なくとも１つを含んでもよい。

つまり、前記光源ユニット１２１はレーザエミッタによりその機能を実現でき、又はＬＥＤ光源によりその機能を実現することができる。レーザは、指向性発光、非常に高い輝度、非常に純粋な色、優れたコヒーレンスという利点を有する。

具体的には、前記発光部１２は、それぞれ異なる波長帯域の光を放射する複数のＬＥＤ光源をさらに含み、前記発光部１２は前記複数のＬＥＤ光源を介して前記初期光を放射する。

具体的には、前記発光部１２は、それぞれ異なる波長帯域の光を放射する複数のレーザエミッタをさらに含み、前記発光部１２は前記複数のレーザエミッタを介して前記初期光を放射する。

選択可能に、前記発光部１２は、前記複数の光源ユニット１２１が放射した光の伝送経路に設置された集光ユニットをさらに含み、前記複数の光源ユニット１２１が放射した光は前記集光ユニットによって集光処理された後、同じ伝送経路で前記光透過部１３に投射される。

つまり、初期光は、前記集光ユニットによって集光処理された後、同じ伝送経路で前記光透過部１３に投射される光の組み合わせであり、そのうち、集光ユニットは半透過反射型プリズム２２ｃによりその機能を実現することができる。

例えば、図９に示すように、発光部１２は、それぞれ異なる波長帯域の光を放射する３つの光源ユニット１２１を含み、第１光源ユニット１２１と第２光源ユニット１２１の光経路に第１半透過反射型プリズム２２ｃが設けられ、前記第１半透過反射型プリズム２２ｃは、前記第１光源ユニット１２１及び前記第２光源ユニット１２１が放射した光を集光処理し、第２半透過反射型プリズム２２ｃに投射するために使用され、第３光源ユニット１２１は第２半透過反射型プリズム２２ｃの前記集光処理された光から離れる一方側に設置され、前記第３光源ユニット１２１が放射した光及び上記集光処理された光は、前記第２半透過反射型プリズム２２ｃによって集光処理され、同じ伝送経路で前記光透過部１３に投射される光の組み合わせが生成される。

選択可能に、前記光透過部１３は回折格子をさらに含み、具体的には、前記光透過部１３は前記回折格子を介して所定の縞パターンを生成し、対象物に投射する。

具体的には、回折格子に異なる領域が設けられ、且つ異なる領域は異なる波長帯域に対応し、即ち異なる領域は異なる波長帯域の光を透過でき、回折格子上の異なる領域は所定のカラーコード縞を決定し、これは、前記回折格子上の各領域は前記所定のカラーコード縞の各縞の配置と一致し、且つ各領域に対応する波長帯域は、配置が一致する縞に対応する縞色に対応する。例えば、回折格子は、第１波長帯域の光を透過するための第１領域と、第２波長帯域の光を透過させるための第２領域とを含み、第１波長帯域の光は回折格子を通過した後に第１波長帯域の縞を形成し且つ縞の配置は第１領域の配置に一致し、第２波長帯域の光は回折格子を通過した後に第２波長帯域の縞を形成し且つ縞の配置は第２領域の配置に一致する。

つまり、発光部１２は所定の周期の異なる期間に異なる初期光を放射し、このとき、特定の初期光が回折格子に投射されると、様々な色の光はそれぞれ対応する領域を透過し、所定の縞パターンを形成する。

なお、該発光部１２が前記複数のレーザエミッタを介して初期光を放射する場合、前記発光部１２は位相変調ユニットをさらに含み、該位相変調ユニットは初期光の伝送経路に設置され、これによって、初期光は位相変調ユニットによって回折スポットを除去した後、光透過部１３に投射される。

具体的には、位相変調ユニットは位相変調素子とビーム結合素子とを含んでもよく、前記位相変調素子は初期光の伝送経路に設置され、且つ前記位相変調素子は所定の軸線を中心に回転し、初期光の伝送経路は前記位相変調素子の所定の軸線と平行であり、前記ビーム結合素子は初期光の伝送経路に設置され、初期光をコリメートして調整し、初期光の発散角を低下させるために使用される。

前記位相変調素子は透明な光学材料の薄板、マイクロ光学素子又はランダム位相板の形態のいずれかであってもよく、及び、位相変調ユニットは駆動モーターをさらに含み、該位相変調素子は駆動モーターによって駆動され、一定の速度で回転軸を中心に回転する。

ビーム結合素子はコリメートシステムと収束レンズ、又はそれと同等の機能を有する光学システムで構成されてもよい。

位相変調素子はビーム結合素子の前に位置してもよいし、ビーム結合素子の後に位置してもよい。

なお、該発光部１２が前記複数の光源ユニット１２１を介して初期光を放射する場合、前記発光部１２は固体媒体素子をさらに含んでもよく、前記固体媒体素子は初期光の伝送経路に設置され、初期光は固体媒体素子によって複数回反射・光混合された後、光場強度が均一な形態で光透過部１３に投射される。

具体的には、固体媒体素子は細長い六面体プリズム、円筒プリズム、円錐プリズムの形態のいずれかであってもよく、同時に、固体媒体素子は光が固体界面により囲まれた空間に複数回反射される中空ロッドであってもよく、又は光が固体透明媒体内に複数回反射される中実ロッドであってもよく、中実ロッドの入力端子及び出力端子に増透膜がメッキされており、中空ロッドの内面に増反膜が塗布されており、また、固体媒体素子の放射端面は入射端面と平行に設置される。

選択可能に、前記三次元スキャナーはタイミング制御部をさらに含み、前記タイミング制御部は、前記画像投影装置１０、前記画像収集装置２０に接続され、前記画像投影装置１０を制御して各所定の周期においてそれぞれ該所定の周期に対応する所定の縞パターンを放射し、且つ前記画像収集装置２０を制御して複数の所定の周期においてそれぞれ前記対象物によって変調された光を収集し、各前記所定の縞パターンに対応する縞画像を取得するために使用される。

つまり、三次元スキャナーはタイミング制御部を介して、前記画像投影装置１０を制御して各所定の周期においてそれぞれ該所定の周期に対応する所定の縞パターンを放射し、及び前記画像収集装置２０を制御して複数の所定の周期においてそれぞれ前記対象物によって変調された光を収集し、各前記所定の縞パターンに対応する縞画像を取得する。

つまり、三次元スキャナーはタイミング制御部を介して、画像投影装置１０と画像収集装置２０の工程を一致させる。

選択可能に、前記三次元スキャナーはタイミング制御部をさらに含み、前記タイミング制御部は、前記複数の光源ユニット１２１、前記画像収集装置２０に接続され、前記複数の光源ユニット１２１を制御して異なる所定の周期においてそれぞれ光を放射し、各所定の周期においてそれぞれ該所定の周期に対応する初期光を生成し、及び前記画像収集装置２０を制御して複数の所定の周期においてそれぞれ前記対象物によって変調された光を収集し、各前記初期光に対応する縞画像を取得するために使用される。

つまり、三次元スキャナーはタイミング制御部を介して、前記複数の光源ユニット１２１を制御して異なる所定の周期においてそれぞれ光を放射し、各所定の周期に対応する、対象物に投射される所定の縞パターンを生成し、及び前記画像収集装置２０を制御して複数の所定の周期においてそれぞれ前記対象物によって変調された光を収集し、各前記初期光に対応する縞画像を取得する。

つまり、三次元スキャナーはタイミング制御部を介して、複数の光源ユニット１２１と画像収集装置２０の工程を一致させる。

なお、上記２種のタイミング制御部はいずれも本願の選択可能な例であってもよく、つまり、本願では、三次元走査装置は第１タイミング制御部又は第２タイミング制御部を含み、前記第１タイミング制御部は、前記画像投影装置１０、前記画像収集装置２０に接続され、前記画像投影装置１０を制御して各所定の周期においてそれぞれ該所定の周期に対応する所定の縞パターンを放射し、且つ前記画像収集装置２０を制御して複数の所定の周期においてそれぞれ前記対象物によって変調された光を収集し、各前記所定の縞パターンに対応する縞画像を取得するために使用され、前記第２タイミング制御部は、前記複数の光源ユニット１２１、前記画像収集装置２０に接続され、前記複数の光源ユニット１２１を制御して異なる所定の周期においてそれぞれ光を放射し、各所定の周期においてそれぞれ該所定の周期に対応する初期光を生成し、及び前記画像収集装置２０を制御して複数の所定の周期においてそれぞれ前記対象物によって変調された光を収集し、各前記初期光に対応する縞画像を取得するために使用される。

選択可能に、前記三次元スキャナーは照明部材３０をさらに含み、前記画像収集装置２０はさらに、対象物が照明部材３０により照射される場合、対象物によって反射された照明光を収集し、前記対象物のテクスチャデータを取得するために使用される。

さらに、三次元スキャナーが照明部材３０をさらに含む場合、前記画像収集装置２０は赤色光、青色光及び緑色光を識別して決定でき、対象物には前記照明部材３０により照明光が投射される場合、画像収集装置２０は該対象物のテクスチャ画像を収集し、テクスチャ画像及び三次元データによって、対象物と色が一致する（又は、色が基本的に一致する）三次元モデルを生成し、つまり、フルカラー走査が実現される。

例えば、上記照明部材３０は白色光を放射するＬＥＤランプであってもよく、画像投影装置１０はＤＬＰ投影部１１を含み、ＤＬＰ投影部１１を介して照明光を投射すればよく、即ち、画像投影装置１０と照明部材３０は一体成形された装置である。

さらに、三次元スキャナーが照明部材３０をさらに含む場合、前記タイミング制御部はさらに前記照明部材３０に接続され、照明部材３０を制御して照明光を対象物に投射し、且つ画像収集装置２０を制御して、前記対象物には前記照明部材３０により照明光が投射される場合、前記対象物のテクスチャ画像を収集するために使用される。

さらに、三次元スキャナーが照明部材３０をさらに含み、且つタイミング制御部がさらに前記照明部材３０に接続される場合、タイミング制御部は、画像投影装置１０と照明部材３０を制御して所定の縞パターンと照明光を対象物に交互に投射するために使用され、且つタイミング制御部は、画像収集装置２０を制御して画像投影装置１０に対して所定の縞パターンを同期収集し、画像収集装置２０を制御して照明部材３０に対してテクスチャ画像を同期収集するために使用され、又は、タイミング制御部は、複数の光源ユニット１２１と照明部材３０を制御して所定の縞パターンと照明光を対象物に交互に投射するために使用され、且つタイミング制御部は、画像収集装置２０を制御して画像投影装置１０に対して所定の縞パターンを同期収集し、画像収集装置２０を制御して照明部材３０に対してテクスチャ画像を同期収集するために使用される。

選択可能に、前記三次元スキャナーは、光の伝送経路を変更するための反射鏡４０をさらに含む。

例えば、前記反射鏡４０は所定の縞パターンの伝送経路に設置され、具体的には、所定の縞パターンは反射鏡４０によって対象物に反射され、対象物によって変調された後に画像収集装置２０に反射され、このとき、画像投影装置１０及び画像収集装置２０の装着に対する制約が軽減され、画像投影装置１０及び画像収集装置２０に必要な空間サイズが縮小される。

例えば、前記反射鏡４０は複数の光源ユニット１２１が放射した光の伝送経路に設置され、具体的には、反射鏡４０は複数の光源ユニット１２１が放射した光の伝送経路を変更し、複数の光源ユニット１２１の装着に対する制約を軽減し、複数の光源ユニット１２１に必要な空間サイズを縮小するために使用される。

選択可能に、三次元スキャナーが照明部材３０及び反射鏡４０をさらに含み、且つ反射鏡４０が所定の縞パターンの伝送経路に設置される場合、図３に示すように、前記照明部材３０は前記反射鏡４０の外周に設置されてもよいし、又はスキャナーの他の部位に設置されてもよく、反射鏡４０と連携して設置されて、反射鏡４０によって照明光が対象物に反射され、例えば、該照明部材３０は第１結像レンズ１４の光源ユニット１２１に接近する一方側に設置され、照明部材３０と光源ユニット１２１が投射した光は全て第１結像レンズ１４を通過でき、反射鏡４０によって対象物に反射される。

例えば、三次元スキャナーは把持部と、把持部の前端に設置された入口部とを含み、画像投影装置１０と画像収集装置２０の両方は把持部に装着され、反射鏡４０は入口部に装着され、照明部材３０は入口部に装着されてもよいし、把持部に装着されてもよい。

画像収集装置２０は、前記対象物に所定の縞パターンが投射される場合、前記対象物によって変調された光を収集し、複数の縞画像を取得するために使用され、取得された縞画像は、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用され、及び前記対象物の三次元再構成を行って対象物の三次元データを生成するために再構成画像として使用される。

つまり、対象物に所定の縞パターンが投射される場合、投射された所定の縞パターンが対象物にマッピングされ、該所定の縞パターンは対象物の自体の形状に応じて変形（即ち変調）され、このとき、画像収集装置２０は上記変形した所定の縞パターンを収集し、さらに縞画像を取得し、そのうち、縞画像は、各縞シーケンスを決定し、及び対象物の三次元再構成を行うために使用される。

選択可能な例では、前記画像収集装置２０は、少なくとも１つの白黒カメラ２１を含む複数のカメラ２１をさらに含み、前記画像収集装置２０は前記複数のカメラ２１を介して前記対象物によって変調された光を収集し、複数の縞画像を得て、少なくとも１つの前記白黒カメラ２１で得られた縞画像は前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用され、及び、少なくとも複数の白黒カメラ２１で得られた縞画像は各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用され、及び／又は、少なくとも１つのカラーカメラ２１で得られた縞画像は各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用される。

つまり、前記画像収集装置２０は前記複数のカメラ２１を介して前記対象物によって変調された光を収集し、複数の縞画像を得て、上記複数のカメラ２１は少なくとも１つの白黒カメラ２１を含み、少なくとも１つの前記白黒カメラ２１で得られた縞画像は前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用される。

なお、白黒カメラ２１の結像解像度がカラーカメラ２１よりも高いので、複数のカメラ２１が少なくとも１つの白黒カメラ２１を含み、白黒カメラ２１で生成された縞画像を使用して三次元再構成を行うことで、対象物の三次元再構成精度が向上する。

具体的には、少なくとも１つの前記白黒カメラ２１で得られた縞画像は前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用されることは、１つの白黒カメラ２１で得られた縞画像は前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用されること、複数の白黒カメラ２１で得られた縞画像は前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用されること、１つの白黒カメラ２１及び少なくとも１つのカラーカメラ２１で得られた縞画像は前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用されること、複数の白黒カメラ２１及び少なくとも１つのカラーカメラ２１で得られた縞画像は前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用されることを含む。

具体的には、少なくとも複数の白黒カメラ２１で得られた縞画像は各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用され、及び／又は、少なくとも１つのカラーカメラ２１で得られた縞画像は各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用されることは、複数の白黒カメラ２１で得られた縞画像は各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用されること、少なくとも１つのカラーカメラ２１で得られた縞画像は各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用されること、少なくとも１つのカラーカメラ２１及び少なくとも１つの白黒カメラ２１で得られた縞画像は各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用されることを含む。

つまり、コード画像の少なくとも１つの縞画像に含まれる縞情報として、各縞のコードシーケンスを決定できる必要があり、即ち、コード画像は、各縞のコードシーケンスを決定できる縞画像で構成される。

選択可能に、前記カメラ２１はＣＤＤカメラであってもよく、又はＣＭＯＳカメラであってもよい。具体的には、本願はカメラの形態について具体的に限定せず、当業者は、技術要件に応じて対応して置換することができる。

なお、ＣＣＤカメラは小型、軽量、磁場により影響されず、耐振動、耐衝撃の特性を有し、従って、三次元スキャナーが２ＣＣＤカメラを採用して縞画像を取得する場合、該三次元スキャナーの体積も対応して減少し、該三次元スキャナーを手で持って使用することが容易になり、空間の小さい被走査環境（例えば、口腔）に適用できる。

例えば、画像投影装置１０によって、所定の周期のａ期間において、予め設計された所定の縞画像Ａを対象物に投射し、所定の周期のｂ期間において、所定の設計された所定の縞画像Ｂを対象物に投射し、画像収集装置２０を制御して所定の縞画像を有する対象物の画像を迅速に収集し、画像収集装置２０に含まれるカメラ２１はそれぞれ異なる縞画像を収集し、例えば、カメラ２１はカラーカメラ２１であり、所定の縞パターンＡが前記対象物に投射される場合、カラー縞画像を取得するために使用され、カメラ２１は白黒カメラ２１であり、所定の縞パターンＢが前記対象物に投射される場合、白黒縞画像を取得するために使用される。

このとき、カラー縞画像と白黒縞画像がコンピュータ端末に伝送され、コンピュータはカラー縞画像をコード情報として、白黒縞画像を再構成画像として使用し、対象物の三次元形態を取得する。

選択可能な例では、画像収集装置２０は、入光部と少なくとも２つの出光部とを含むビーム処理装置２２をさらに含み、各カメラ２１はそれぞれ異なる出光部に対応して設置され、前記画像収集装置２０はビーム処理装置２２を介して前記対象物によって変調された光を収集する。

前記画像収集装置２０は、前記ビーム処理装置２２の入光部に対応して設置される第２結像レンズ２３をさらに含み、前記画像収集装置２０が収集した光は前記第２結像レンズ２３を通過し、前記ビーム処理装置２２の入光部に向かって、前記ビーム処理装置２２の異なる出光部まで到達する。

つまり、画像収集装置２０にビーム処理装置２２が設置されるので、複数のカメラ２１は同じ第２結像レンズ２３から入射された同軸光に基づきそれぞれ結像することができ、即ち、複数のカメラ２１がそれぞれ取得した縞パターンは一致する視野及び角度を有する。具体的には、ビーム処理装置２２の入光部に第２結像レンズ２３が設けられ、ビーム処理装置２２は、カメラ２１とそれぞれ一対一で対応して設置される複数の出光部を含み、ビーム処理装置２２は、その中に入射された光の方向を調整し及び／又は波長帯域を分離し、これによって、各カメラ２１は、同じ入射方向の光に基づきそれぞれ結像することができ、且つ指定された波長帯域の光に基づき結像することができる。

例えば、図４に示すように、対象物の光はビーム処理装置２２の入光部を通って入射し、ビーム処理装置２２は対象物の像光を分光処理し、該像光はそれぞれ少なくとも２つの出光部から放射されて、複数のカメラ２１に投射され、このとき、複数のカメラ２１が収集した縞画像は全て同じ視角から取得された縞画像である。

選択可能に、前記ビーム処理装置２２は少なくとも１つの第１ビーム分離ユニットをさらに含み、前記第１ビーム分離ユニットは、入光部から投射された光を分光処理し、前記光がそれぞれ前記少なくとも２つの出光部から前記出光部に対応して設置されたカメラ２１に投射されるために使用される。

つまり、ビーム処理装置２２は第１ビーム分離ユニットによって、受光された光を複数の方向へ投射された光に分離する。例えば、１つの赤青色光は第１ビーム分離ユニットによって処理された後、２つの赤青色光が形成され、２つの赤青色光がそれぞれ異なる方向へ放射される。

選択可能に、前記ビーム処理装置２２は少なくとも１つの第２ビーム分離ユニットをさらに含み、前記第２ビーム分離ユニットは、指定されたカメラ２１に対して取得された光を分離処理し、前記指定されたカメラ２１が指定された波長帯域の光を取得するために使用され、前記指定された波長帯域は、少なくとも１つの初期光に含まれる光の波長帯域を少なくとも含む。

つまり、ビーム処理装置２２は第２ビーム分離ユニットによって、受光された光から一部の波長帯域の光を分離することができる。例えば、１つの赤青色光は第２ビーム分離ユニットによって処理された後、１つの青色光が形成される。

なお、本願における前記第１ビーム分離ユニットと前記第２ビーム分離ユニットは１つの物理ユニットに統合されてもよいし、又は物理的に別々に存在してもよい。

例えば、前記第１ビーム分離ユニットは半透過反射型プリズム２２ｃであってもよく、前記第２ビーム分離ユニットは光学フィルタ２２ｄであってもよく、前記第１ビーム分離ユニットと前記第２ビーム分離ユニットは直角２チャンネルダイクロイックプリズム２２ａに統合されてもよく、前記第１ビーム分離ユニットと前記第２ビーム分離ユニットは３チャンネルダイクロイックプリズム２２ｂに統合されてもよい。

例えば、所定の周期のａ期間において、画像投影装置１０は、予め設計された所定の縞画像Ａを対象物に投射し、所定の縞画像Ａは青色縞及び緑色縞からなり、及び画像収集装置２０中のカメラ２１が前記対象物によって変調された光を収集する場合、カメラ２１に対応する第２ビーム分離ユニットはカメラ２１に対して取得された光を分離処理し、これによって、前記カメラ２１は緑色光及び青色光を取得できる。好ましくは、前記カメラ２１は緑色光及び青色光しか取得できない。

好ましくは、前記画像収集装置２０に含まれる複数のカメラ２１は複数の所定の縞パターンに一対一で対応し、つまり、各カメラ２１が識別して決定できる光の色は、その対応する所定の縞パターンに含まれる縞色と一致する。

選択可能に、再構成画像の縞色の数量は所定のカラーコード縞の縞色の数量よりも少ないため、隣接する縞の間の間隔が小さくなりすぎず、縞のマッチングのプロセスで間隔が小さすぎるので正確にマッチングできないという問題が解決される。好ましくは、再構成画像が１つのみの色縞からなる。好ましくは、再構成画像は白黒カメラ２１により取得される。好ましくは、再構成画像は青色光のみで生成された白黒縞画像であり、青色光は他の色の光に比べて干渉抵抗性及び安定性がより高い。

なお、前記三次元スキャナーは、放熱システム、加熱防霧システム、ソフトウェアアルゴリズムシステムなどを含んでもよく、放熱システムは、三次元スキャナー装置の内部が過熱してスキャナーに損傷を与える状況を防止するために使用され、加熱防霧システムは、三次元スキャナーの様々な光学機器に曇りが発生するので、正確な縞画像を取得できない状況を防止するために使用され、ソフトウェアアルゴリズムシステムは、画像収集装置２０が取得した少なくとも１つの縞画像に基づいて、対象物の三次元再構成を行うために使用される。

以上のように、本願の実施例が提供する三次元スキャナーは、空間コードに基づいた縞抽出アルゴリズムにより、動的投影の投影ニーズがキャンセルされ、少量の２次元画像だけで対象物の三次元再構成を完成できるという技術的効果が実現され、三次元再構成方法に必要なハードウェアコストが高く、三次元走査装置の普及や使用に不利であるという関連技術の技術問題が解決された。

また、該三次元スキャナーは空間コードの情報として色を使用することにより、さらに三次元識別精度が向上する。

当業者が本願の技術的解決手段をより明確に理解するための、以下、具体的な実施例と組み合わせて説明する。

＜実施例１＞
図９を例にすると、前記ビーム処理装置２２は、第３出光部と第４出光部とを含む直角２チャンネルダイクロイックプリズム２２ａを含み、前記ビーム処理装置２２は前記直角２チャンネルダイクロイックプリズム２２ａを介して、入光部から投射された光を分光処理し、前記光がそれぞれ前記第３出光部及び前記第４出光部からそれぞれ出光部に対応して設置されたカメラ２１に投射されるのを実現する。

対応して、前記画像収集装置２０は、前記第３出光部に対応して設置された第３カメラ２１３と、第４出光部に対応して設置された第４カメラ２１４とを含み、第３カメラ２１３は収集された光に基づき第３縞画像を生成し、第４カメラ２１４は収集された光に基づき第４縞画像を生成し、第３縞画像と第４縞画像の両方は少なくとも２色の縞を含み且つ少なくとも２色の縞が識別可能である。

なお、第３縞画像と第４縞画像の両方が少なくとも２色の縞を含むことは、色を限定せずに、色の観点から２種の縞を区別して処理するために使用される。

また、前記ビーム処理装置２２は前記直角２チャンネルダイクロイックプリズム２２ａを介して、指定されたカメラ２１に対して取得された光を分離処理し、前記指定されたカメラ２１が指定された波長帯域を含む光を取得するのを実現し、前記指定されたカメラ２１が指定された波長帯域を含む光を取得するステップは、前記第３カメラ２１３が第３指定された波長帯域の光を取得し、前記第４カメラ２１４が第４指定された波長帯域の光を取得するステップを含む。

例えば、
好ましくは、第３カメラ２１３は白黒カメラ２１であり、第４カメラ２１４はカラーカメラ２１である。

発光部１２は第１期間で赤色光を光透過部１３に放射し、該赤色光は光透過部１３に設けられた所定のパターンを介して透過すると、第１所定の縞パターンが生成され、該第１所定の縞パターンは赤色のカラーコード縞の形で対象物に投射され、光は対象物によって変調された後に画像処理装置に伝送され、本実施例では、直角２チャンネルダイクロイックプリズム２２ａは赤色、緑青色ダイクロイックプリズムであり、赤色光が第３出光部から放射され、緑色光及び青色光が第４出光部から放射され、このとき、赤色のカラーコード縞は直角２チャンネルダイクロイックプリズム２２ａを介して第３出光部から放射されて白黒カメラ２１により収集され、白黒カメラ２１は赤色縞を含む第３縞画像を生成する。

発光部１２は第２期間で緑色光及び青色光を光透過部１３に放射し、該緑色光及び青色光は光透過部１３に設けられた所定の画像を介して透過すると、第２所定の縞パターンが生成され、該第２所定の縞パターンは緑青色のカラーコード縞の形で対象物に投射され、光は対象物によって変調された後に画像処理装置に伝送され、このとき、緑青色のカラーコード縞は直角２チャンネルダイクロイックプリズム２２ａを介して第４出光部から放射されてカラーカメラ２１により収集され、カラーカメラ２１は緑色縞及び青色縞を含む第４縞画像を生成する。

照明部材３０は第８期間で照明光を対象物に投射し、対象物から放射された後に画像処理装置に伝送され、照明光の青色光及び緑色光はカラーカメラ２１により収集されて第４テクスチャ画像が生成され、赤色光が白黒カメラ２１により収集されて第３テクスチャ画像が生成され、第３テクスチャ画像と第４テクスチャ画像は対象物のテクスチャ画像を合成する。明らかなように、対象物のテクスチャ画像を取得するために、赤色光、緑色光及び青色光は全てカラーカメラ２１により収集されて識別される必要があり、又は赤色光、緑色光及び青色光は全てカラーカメラ２１及び白黒カメラ２１により収集されて識別される必要があり、即ち一部の色の光はカラーカメラ２１により収集されて識別され、一部の色の光は白黒カメラ２１により収集されて識別される。

さらに、第３縞画像と第４縞画像の両方は同じ光透過部１３に対応するため、第３縞画像と第４縞画像の各縞は対応し、具体的には、第３縞画像と第４縞画像が同じ座標系に基づいて組み合わせた後に、その中の縞は光透過部１３上の所定のカラーコード縞に対応する。

具体的には、第３縞画像が再構成画像として、第４縞画像がコード画像として使用され、第４縞画像がカラーカメラ２１により収集され、第４縞画像の緑色縞と青色縞の両方は識別して決定できるため、第４縞画像の各縞のコードシーケンスを決定することができ、第３縞画像と第４縞画像の縞の対応関係に基づいて、第３縞画像の各縞は第４縞のコードシーケンスによって識別してマッチングでき、三次元再構成が実現される。

好ましくは、白黒カメラ２１は単色光しか取得できないため、第３縞画像も識別して決定でき、第３縞画像と第４縞画像は組み合わせて各縞のコードシーケンスを決定することができ、即ち、第３縞画像と第４縞画像の両方がコード画像として使用される。

また、本実施例では、光学フィルタ２２ｄが設置されてもよく、光学フィルタ２２ｄが設置されなくてもよく、光学フィルタ２２ｄは直角２チャンネルダイクロイックプリズム２２ａと連携して設置さればよい。

強調する必要がある点として、該実施例では、ビーム処理装置２２は前記直角２チャンネルダイクロイックプリズム２２ａを介して、入光部から投射された光を分光処理し、前記光がそれぞれ前記第３出光部及び前記第４出光部からそれぞれ出光部に対応して設置されたカメラ２１に投射されるのを実現し、つまり、ビーム処理装置２２は直角２チャンネルダイクロイックプリズム２２ａにより第１ビーム分離ユニットに対応する機能を実現する。

同様に、また強調する必要がある点として、該実施例では、ビーム処理装置２２はさらに前記直角２チャンネルダイクロイックプリズム２２ａを介して、指定されたカメラ２１に対して取得された光を分離処理し、前記指定されたカメラ２１が指定された波長帯域を含む光を取得するのを実現し、つまり、ビーム処理装置２２は直角２チャンネルダイクロイックプリズム２２ａにより第２ビーム分離ユニットに対応する機能を実現する。

直角２チャンネルダイクロイックプリズム２２ａには第１ビーム分離ユニットと第２ビーム分離ユニットが統合され、これによって、指定された波長帯域の光が指定された方向から放射されるのが実現され、例えば、直角２チャンネルダイクロイックプリズム２２ａは赤緑色光を第３出光部から放射させ、青色光を第４出光部から放射させるために、赤緑青３色光を含むビームが直角２チャンネルダイクロイックプリズム２２ａを通過すると、赤緑色光と青色光が分離され、赤緑色光は第３出光部から放射され、青色光は第３出光部から放射される。

＜実施例２＞
図１１を例にすると、前記ビーム処理装置２２は、第５出光部と、第６出光部と、第７出光部とを含む３チャンネルダイクロイックプリズム２２ｂを含み、前記ビーム処理装置２２は前記３チャンネルダイクロイックプリズム２２ｂを介して、入光部から投射された光を分光処理し、前記光がそれぞれ前記第５出光部、前記第６出光部及び前記第７出光部からそれぞれ出光部に対応して設置されたカメラ２１に投射されるのを実現する。

このような場合、前記画像収集装置２０は、前記第５出光部に対応して設置された第５カメラ２１５と、第６出光部に対応して設置された第６カメラ２１６と、前記第７出光部に対応して設置された第７カメラ２１７とを含み、第５カメラ２１５は収集された光に基づき第５縞画像を生成し、第６カメラ２１６は収集された光に基づき第６縞画像を生成し、第７カメラ２１７は収集された光に基づき第７縞画像を生成し、第５縞画像、第６縞画像及び第７縞画像は全て少なくとも２色の縞を含み且つ少なくとも２色の縞が識別可能である。

なお、第５縞画像、第６縞画像及第７縞画像が少なくとも２色の縞を含むことは、色を限定せずに、色の観点から２種の縞を区別して処理するために使用される。

このとき、前記ビーム処理装置２２は前記３チャンネルダイクロイックプリズム２２ｂを介して、指定されたカメラ２１に対して取得された光を分離処理し、前記指定されたカメラ２１が指定された波長帯域を含む光を取得するのを実現し、前記指定されたカメラ２１が指定された波長帯域を含む光を取得するステップは、前記第５カメラ２１５が第５指定された波長帯域の光を取得し、前記第６カメラ２１６が前記第５指定された波長帯域と異なる第６指定された波長帯域の光を取得するステップを少なくとも含む。

好ましくは、第５カメラ２１５、第６カメラ２１６及び第７カメラ２１７の少なくとも１つは白黒カメラ２１であり、具体的には、第５カメラ２１５は白黒カメラ２１であり、第６カメラ２１６及び第７カメラ２１７はカラーカメラ２１であり、又は、第５カメラ２１５及び第６カメラ２１６は白黒カメラ２１であり、第７カメラ２１７はカラーカメラ２１であり、又は、第５カメラ２１５、第６カメラ２１６及び第７カメラ２１７はいずれも白黒カメラ２１である。

好ましくは、第５カメラ２１５、第６カメラ２１６及び第７カメラ２１７はいずれも白黒カメラ２１である。

発光部１２は第３期間で赤色光を光透過部１３に放射し、該赤色光は光透過部１３に設けられた所定のカラーコード縞を介して透過すると、第３所定の縞パターンが生成され、該第３所定の縞パターンは赤色のカラーコード縞の形で対象物に投射され、光は対象物によって変調された後に画像処理装置に伝送され、本実施例では、ビーム処理装置は赤、緑、青の３色を分離する３チャンネルダイクロイックプリズム２２ｂであり、赤色光が第５出光部から放射され、緑色光が第６出光部から放射され、青色光が第７出光部から放射され、このとき、赤色のカラーコード縞は３チャンネルダイクロイックプリズム２２ｂによって分解され、第５出光部を通過して第５カメラ２１５により収集され、第５カメラ２１５は赤色縞を含む第５縞画像を生成する。

発光部１２は第４期間で青色光を光透過部１３に放射し、該青色光は光透過部１３に設けられた所定の画像を介して透過すると、第４所定の縞パターンが生成され、該第４所定の縞パターンは青色のカラーコード縞の形で対象物に投射され、光は対象物によって変調された後に画像処理装置に伝送され、このとき、青色のカラーコード縞は３チャンネルダイクロイックプリズム２２ｂによって分解され、第６出光部を通過して第６カメラ２１６により収集され、第６カメラ２１６は青色縞を含む第６縞画像を生成する。

発光部１２は第５期間で緑色光を光透過部１３に放射し、該緑色光は光透過部１３に設けられた所定の画像を介して透過すると、第５所定の縞パターンが生成され、該第５所定の縞パターンは緑色のカラーコード縞の形で対象物に投射され、光は対象物によって変調された後に画像処理装置に伝送され、このとき、緑色のカラーコード縞は３チャンネルダイクロイックプリズム２２ｂによって分解され、第７出光部を通過して第７カメラ２１７により収集され、第７カメラ２１７は緑色縞を含む第７縞画像を生成する。

照明部材３０は第９期間で照明光を対象物に投射し、対象物から放射された後に画像処理装置に伝送され、照明光の赤色光は第５カメラ２１５により収集されて第５テクスチャ画像が生成され、青色光は第６カメラ２１６により収集されて第６テクスチャ画像が生成され、緑色光は第７カメラ２１７により収集されて第７テクスチャ画像が生成され、第５テクスチャ画像、第６テクスチャ画像及び第７テクスチャ画像は対象物のテクスチャ画像を合成する。明らかなように、対象物のテクスチャ画像を取得するために、赤色光、緑色光及び青色光は全てカラーカメラ２１により収集されて識別される必要があり、又は赤色光、緑色光及び青色光は全てカラーカメラ２１及び白黒カメラ２１により収集されて識別される必要があり、即ち、一部の色の光はカラーカメラ２１により収集されて識別され、一部の色の光は白黒カメラ２１により収集されて識別され、又は赤色光、緑色光及び青色光は全て白黒カメラ２１により収集されて識別される必要があり、即ち、各色の光は、識別及び決定のために、それぞれ１つの白黒カメラ２１により独立して収集される。

さらに、第５縞画像、第６縞画像及び第７縞画像は全て同じ光透過部１３に対応するため、第５縞画像、第６縞画像及び第７縞画像の各縞は対応し、具体的には、第５縞画像、第６縞画像及び第７縞画像は組み合わせた後に光透過部１３上の所定のパターンに対応する。

具体的には、第５縞画像、第６縞画像及び第７縞画像によって決定される任意の縞画像が組み合わせた後再構成画像となり、第５縞画像、第６縞画像及び第７縞画像によって決定される任意の縞画像が組み合わせた後コード画像となることができる。好ましくは、第５縞画像、第６縞画像及び第７縞画像は、各縞のコードシーケンスを決定するために共同でコード画像として使用され、第５縞画像、第６縞画像及び第７縞画像は、三次元再構成を実現するために共同で再構成画像とし使用される。

また、本実施例では、光学フィルタ２２ｄが設置されてもよく、光学フィルタ２２ｄが設置されなくてもよく、光学フィルタ２２ｄは３チャンネルダイクロイックプリズム２２ｂと連携して設置さればよい。

強調する必要がある点として、該実施例では、ビーム処理装置２２は前記３チャンネルダイクロイックプリズム２２ｂを介して、入光部から投射された光を分光処理し、前記光がそれぞれ前記第５出光部、前記第６出光部及び前記第７出光部からそれぞれ出光部に対応して設置されたカメラ２１に投射されるのを実現し、つまり、ビーム処理装置２２は３チャンネルダイクロイックプリズム２２ｂにより第１ビーム分離ユニットに対応する機能を実現する。

同様に、該実施例では、ビーム処理装置２２はさらに前記３チャンネルダイクロイックプリズム２２ｂを介して、指定されたカメラ２１に対して取得された光を分離処理し、前記指定されたカメラ２１が指定された波長帯域を含む光を取得するのを実現し、つまり、ビーム処理装置２２は３チャンネルダイクロイックプリズム２２ｂにより第２ビーム分離ユニットに対応する機能を実現する。

＜実施例３＞
図１２を例にすると、前記ビーム処理装置２２は、第１出光部及び第２出光部を含む半透過反射型プリズム２２ｃを含み、前記ビーム処理装置２２は前記半透過反射型プリズム２２ｃを介して、入光部から投射された光を分光処理し、前記光がそれぞれ前記第１出光部及び第２出光部からそれぞれ出光部に対応して設置されたカメラ２１に投射されるのを実現する。

このような場合、前記画像収集装置２０は、前記第１出光部に対応して設置された第１カメラ２１１と、第２出光部に対応して設置された第２カメラ２１２とを含み、第１カメラ２１１は収集された光に基づき第１縞画像を生成し、第２カメラ２１２は収集された光に基づき第２縞画像を生成し、第１縞画像と第２縞画像の両方は少なくとも２色の縞を含み且つ少なくとも２色の縞が識別可能である。

なお、第１縞画像と第２縞画像の両方が少なくとも２色の縞を含むことは、色を限定せずに、色の観点から２種の縞を区別して処理するために使用される。

また、実施例では、前記ビーム処理装置２２は光学フィルタ２２ｄをさらに含み、前記ビーム処理装置２２は前記光学フィルタ２２ｄを介して、指定されたカメラ２１に対して取得された光を分離処理し、前記指定されたカメラ２１が指定された波長帯域を含む光を取得し、且つ前記複数のカメラ２１の少なくとも１つは指定されたカメラ２１である。

選択可能な例では、光学フィルタ２２ｄは第１出光部と第１カメラ２１１との間に設置され、これにより第１カメラ２１１は第１指定された波長帯域の光を取得し、及び／又は、第２出光部と第２カメラ２１２との間に設置され、これにより第２カメラ２１２は第２指定された波長帯域の光を取得する。

例えば、
好ましくは、第１カメラ２１１は白黒カメラ２１であり、第２カメラ２１２はカラーカメラ２１であり、且つ白黒カメラ２１は光学フィルタ２２ｄに対応して設置される。

発光部１２は第６期間で赤色光を光透過部１３に放射し、該赤色光は光透過部１３に設けられた所定のパターン（即ち所定のコード縞）を介して透過すると、第６所定の縞パターンが生成され、該第６所定の縞パターンは赤色のカラーコード縞の形で対象物に投射され、光は対象物によって変調された後に画像処理装置に伝送され、このとき、赤色のカラーコード縞は半透過反射型プリズム２２ｃによって２つの赤色光に分解され、少なくとも１つの光が白黒カメラ２１により収集され、第１縞画像が生成される。

また、該光は白黒カメラ２１により収集される前に、赤色光学フィルタ２２ｄによってフィルタリングされる。つまり、カメラ２１の前に設置された光学フィルタ２２ｄのフィルタ色は、カメラ２１が収集したビーム色に対応する。

発光部１２は第７期間で赤色光及び青色光を光透過部１３に放射し、該赤色光及び青色光は光透過部１３に設けられた所定の画像を介して透過すると、第７所定の縞パターンが生成され、該第７所定の縞パターンは赤青色のカラーコード縞の形で対象物に投射され、光は対象物によって変調された後に画像処理装置に伝送され、このとき、赤青色のカラーコード縞は半透過反射型プリズム２２ｃによって、２つの赤青色光に分解され、少なくとも１つの光はカラーカメラ２１により収集され、第２縞画像が生成される。

照明部材３０は第１０期間で照明光を対象物に投射し、対象物から放射された後に画像処理装置に伝送され、照明光の赤色光、青色光及び緑色光は第２カメラ２１２により収集されてテクスチャ画像が生成される。本実施例では、カラーカメラ２１の前に光学フィルタ２２ｄが設置されると、対象物のテクスチャ画像を取得するために、赤色光、緑色光及び青色光はカラーカメラ２１及び白黒カメラ２１により収集されて識別される必要があり、即ち、一部の色の光はカラーカメラ２１により収集されて識別され、一部の色の光は白黒カメラ２１により収集されて識別される。

さらに、第１縞画像と第２縞画像の両方は同じ光透過部１３に対応するため、第１縞画像と第２縞画像の各縞は対応し、具体的には、第１縞画像と第２縞画像とが組み合わせた後に光透過部１３上の所定のパターンに対応する。

具体的には、第１縞画像が再構成画像として、第２縞画像がコード画像として使用され、第２縞画像がカラーカメラ２１により収集され、第２縞画像の赤色縞と青色縞の両方が識別して決定できるため、第２縞画像の各縞のコードシーケンスを決定することができ、第１縞画像と第２縞画像の縞の対応関係に基づいて、第１縞画像の各縞は第２縞画像のコードシーケンスによって識別してマッチングでき、三次元再構成が実現される。

なお、白黒カメラ２１の前に光学フィルタ２２ｄが設置されることは選択可能な例であり、本願はカメラ２１の前に光学フィルタ２２ｄを設置するか否かを具体的に限定せず、各カメラ２１で取得された縞画像に少なくとも２色の縞が識別して決定できることを確保できればよい。

具体的には、白黒カメラ２１の前に光学フィルタ２２ｄが設置せず、白黒カメラ２１で取得された第１縞画像は赤色縞を含み、又は、カラーカメラ２１の前に青色光学フィルタ２２ｄが設置され、カラーカメラ２１で取得された第２縞画像は青色縞を含み、発光部１２は第６期間で赤色光を放射し、第７期間で赤色光及び青色光を放射するため、各カメラ２１で取得された縞画像に少なくとも２色の縞が識別して決定できることを確保するために、白黒カメラ２１とカラーカメラ２１が取得した縞画像に赤色縞のみを有することを回避するように、カラーカメラ２１の前に赤色光学フィルタ２２ｄを設置してはならず、又は、カラーカメラ２１の前に２色光学フィルタ２２ｄが設置され、カラーカメラ２１で取得された第２縞画像は赤色縞及び青色縞を含む。

なお、各周期において、各所定の縞パターンと照明光の投射時間間隔が非常に小さく設置され、これにより、三次元スキャナーがこの周期に静止し又は基本的に静止することを確保し、所定の縞パターンと照明光は対象物の同じ領域に（基本的に）投射される。

強調する必要がある点として、該実施例では、ビーム処理装置２２は前記半透過反射型プリズム２２ｃを介して光の透過及び反射を行い、入光部から投射された光を分光処理し、前記光がそれぞれ前記第１出光部及び第２出光部からそれぞれ出光部に対応して設置されたカメラ２１に投射されるのを実現し、つまり、ビーム処理装置２２は半透過反射型プリズム２２ｃにより第１ビーム分離ユニットに対応する機能を実現する。

また、強調する必要がある点として、該実施例では、ビーム処理装置２２は前記光学フィルタ２２ｄを介して、指定されたカメラ２１に対して取得された光を分離処理し、前記指定されたカメラ２１が指定された波長帯域を含む光を取得し、つまり、ビーム処理装置２２は光学フィルタ２２ｄにより第２ビーム分離ユニットに対応する機能を実現する。

なお、本願に挙げられる上記実施例１、実施例２及び実施例３はいずれも、当業者が本願の技術的解決手段をより明確に理解するための例示的なものであり、ここで、本願は具体的に限定されない。その他の具体的な装置は、本願におけるビーム処理装置２２の機能の限定的な説明を実現できれば、同様に本願の実行可能な技術的解決手段としてもよい。

また、本願に挙げられる上記実施例１、実施例２及び実施例３は、本願におけるビーム処理装置２２の機能の限定的な説明を実現するために、いずれも相互に組み合わせて参照することができ、例えば、実施例２及び実施例３では、ビーム処理装置２２は直角２チャンネルダイクロイックプリズム２２ａ又は３チャンネルダイクロイックプリズム２２ｂにより第２ビーム分離ユニットに対応する機能を実現した後、該ビーム処理装置２２は続いて光学フィルタ２２ｄにより第２ビーム分離ユニットに対応する機能を再び実現することができる。

以上より、本手段と従来技術とを比較して、本発明の有益な効果は以下のとおりである。

１、空間コードに基づいた縞抽出アルゴリズムにより、少量の２次元画像を使用するだけで対象物の三次元再構成を行うことができるという技術目的が実現され、カメラ２１のフレームレート及びアルゴリズムの計算コストを低減させるという技術的効果が達成する。

２、空間コードの情報として色を使用することにより、コード情報が容易に識別でき、さらに識別精度を向上させるという技術的効果が達成する。

３、本願の三次元スキャナーの技術原理に基づき、該三次元スキャナーは簡単な透過投影の方式で、パターンの投影処理を行うことができ、さらに、三次元スキャナーが透過投影の方式でパターンの投影処理を行うと、ハードウェアコストが大幅に削減される。

４、該三次元スキャナーがレーザを光源として使用しパターンの投影処理を行うと、該投影装置（即ち、発光部１２と光透過部１３の組み合わせ）の輝度及び被写界深度を高めることができ、さらに、低コスト、高輝度、高被写界深度の技術的効果が実現される。

つまり、本願が提供する三次元スキャナーは、ハードウェアコストが低く、リアルタイムフレームレートの要件が低く、光学システムの輝度が高く、被写界深度が大きく、装置が小型化であるという利点を有し、これによって、該三次元スキャナーは、口腔内の歯や歯肉などに対して、光反射、光透過及び光拡散などの特性を有する材質にカラーテクスチャ付きの動的リアルタイムな三次元走査を直接的に行うことができる。

本願の実施例によれば、三次元走査システムをさらに提供する。

図１３は本願の実施例に係る三次元走査システムの模式図である。図１３に示すように、該三次元走査システムは、三次元スキャナー７１と画像プロセッサ７３とを含む。

三次元スキャナー７１は、各所定の周期においてそれぞれ対象物に該所定の周期に対応する所定の縞パターンを投射し、且つ前記対象物に所定の縞パターンが投射される場合、前記対象物によって変調された光を収集し、複数の縞画像を取得するために使用され、各所定の縞パターンの縞は所定のカラーコード縞に従って配置され、各所定の縞パターンは所定のカラーコード縞の少なくとも１色の縞を含み、且つ複数の所定の縞パターンは所定のカラーコード縞の少なくとも２色の縞を含み、且つ前記所定の縞パターンの縞は前記所定のカラーコード縞の同じ色の縞の配置と一致する。

画像プロセッサ７３は、前記三次元スキャナー７１に接続され、前記三次元スキャナー７１で取得された複数の縞画像を取得し、且つ前記縞画像を、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用し、及び前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用するために使用される。

なお、該三次元スキャナー７１は上記実施例が提供する三次元スキャナーのいずれかである。

また、該三次元走査システムは空間コードに基づいた縞抽出アルゴリズムにより、三次元スキャナー７１が簡単な透過投影の方式で、パターンの投影処理を行うことができて、少量の２次元画像だけで対象物の三次元再構成を完成できるという技術的効果を実現し、三次元再構成方法に必要なハードウェアコストが高く、三次元走査装置の普及や使用に不利であるという関連技術の技術問題が解決された。

また、該三次元走査システムは空間コードの情報として色を使用することにより、さらに三次元識別精度が向上する。

選択可能な例では、前記三次元スキャナー７１が複数のカメラ２１を介して対象物によって変調された光を収集し、複数の縞画像を取得し、且つ前記複数のカメラ２１が少なくとも１つの白黒カメラ２１を含む場合、前記画像プロセッサ７３はさらに、少なくとも１つの前記白黒カメラ２１で得られた縞画像を前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用し、少なくとも複数の白黒カメラ２１で得られた縞画像を、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用し、及び／又は、少なくとも１つのカラーカメラ２１で得られた縞画像を、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用するために使用される。

本願の実施例によれば、三次元走査方法をさらに提供する。

なお、本願の実施例の三次元走査方法は本願の実施例が提供する上記三次元スキャナーに適用される。以下、本願の実施例が提供する三次元走査方法を説明する。

図１４は本願の実施例に係る三次元走査方法のフローチャートである。図１４に示すように、該三次元走査方法は、
各所定の周期においてそれぞれ該所定の周期に対応する初期光を放射するステップＳ１４０１であって、各前記初期光は所定のカラーコード縞の少なくとも１色の光で構成され、且つ各前記初期光が前記光透過部１３に設けられた所定のカラーコード縞のパターンを介して透過すると、それぞれ対応する所定のカラー縞が生成されて対象物に投射される、ステップＳ１４０１と、
前記複数の所定の周期においてそれぞれ前記対象物によって変調された光を収集し、且つ上記光に基づき複数の縞画像を取得するステップＳ１４０３であって、取得された縞画像は、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用され、及び前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用される、ステップＳ１４０３と、
前記コード画像に基づき前記複数の縞画像の各縞のシーケンスを決定するステップＳ１４０５と、
シーケンスに基づき前記再構成画像の三次元再構成を行って、前記対象物の三次元データを取得するステップＳ１４０７とを含む。

以上のように、本願の実施例が提供する三次元走査方法は空間コードに基づいた縞抽出アルゴリズムにより、三次元スキャナーが簡単な透過投影の方式で、パターンの投影処理を行うことができて、少量の２次元画像だけで対象物の三次元再構成を完成できるという技術的効果を実現し、三次元再構成方法に必要なハードウェアコストが高く、三次元走査装置の普及や使用に不利であるという関連技術の技術問題が解決された。

また、該三次元走査方法は空間コードの情報として色を使用することにより、さらに三次元識別精度を向上させるという技術的効果が達成した。

選択可能な例では、前記三次元走査方法は、照明光を対象物に投射し且つ前記照明光に基づき前記対象物のテクスチャデータを取得するステップと、前記対象物の三次元データ及びテクスチャデータに基づいて、前記対象物のカラー三次元データを取得するステップとをさらに含む。
選択可能に、テクスチャデータは単一のカメラ２１で取得されてもよいし、複数のカメラ２１で取得されたデータから合成されてもよい。

好ましくは、ステップＳ８０３において、対象物によって変調された光を収集し、且つ該光に基づき少なくとも２つの縞画像を取得し、そのうち、少なくとも１つの縞画像が白黒カメラ２１により取得され、白黒カメラ２１が取得した縞画像は再構成画像として使用される。

具体的には、ステップＳ８０５において、コード画像に基づき複数の縞画像の各縞のシーケンスを決定し、コード画像の各縞の配列情報及び色情報に基づいてコードシーケンスを決定し、例えば、赤、緑、緑、赤に従って配列された４つの縞の場合、例えば、赤色（１、０）、緑色（０、１）でコーデックを行い、コードシーケンスは（１、０）（０、１）（０、１）（１、０）であり、また、赤、青、青、緑、赤に従って配列された５つの縞の場合、例えば、赤色（１、０、０）、緑色（０、１、０）、青色（０、０、１）でコーデックを行い、コードシーケンスは（１、０、０）、（０、０、１）、（０、０、１）、（０、１、０）である。

具体的には、ステップＳ８０７において、コードシーケンスに基づき再構成画像の各縞に対して縞のマッチングを行い、ステレオ再構成の場合、本実施例によれば、２つの画像収集装置２０があり、２つの画像収集装置２０の再構成画像に対して縞のマッチングを行い、マッチングした後にポイントクラウド再構成を行い、対象物の三次元データを取得し、単眼再構成の場合、本実施例によれば、１つの画像収集装置２０があり、画像収集装置２０の再構成画像及び光透過部１３に設けられた所定のカラーコード縞に対して縞のマッチングを行い、マッチングした後にポイントクラウド再構成を行い、対象物の三次元データを取得する。

以下、具体的な方法で説明する。
選択可能な例では、発光部１２及び光透過部１３は第１期間で赤青色のカラーコード縞を対象物に投射し、対象物によって変調された後に画像処理装置に伝送され、赤青色のカラーコード縞の光は半透過反射型プリズム２２ｃによって少なくとも１つの赤青色のカラーコード縞の光に分離され、１つの赤青色のカラーコード縞の光はカラーカメラ２１により収集され、カラーカメラ２１は対応する赤青色のカラーコード縞画像を生成し、及び、発光部１２及び光透過部１３は第２期間で青色のカラーコード縞を対象物に投射し、対象物によって変調された後に画像処理装置に伝送され、青色のカラーコード縞の光は半透過反射型プリズム２２ｃによって少なくとも１つの青色のカラーコード縞の光に分離され、１つの青色のカラーコード縞の光は青色光学フィルタ２２ｄを通過して白黒カメラ２１により収集され、白黒カメラ２１は対応する青色縞画像を生成する。

また、照明部材３０は第３期間で白色光を対象物に照射し、対象物によって反射された後にカラーカメラ２１により収集され、カラーカメラ２１はテクスチャ画像を生成し、赤青色のカラーコード縞画像に基づき各縞のコードシーケンスを決定し、コードシーケンスに基づき青色縞画像の各縞に対して縞のマッチングを行い、三次元再構成を実現して対象物の三次元データを取得し、三次元データ及びテクスチャ画像に基づき対象物のフルカラー三次元データを取得する。

選択可能な例では、発光部１２及び光透過部１３は第１期間で赤緑色のカラーコード縞を対象物に投射し、対象物によって変調された後に画像処理装置に伝送され、赤緑色のカラーコード縞の光から直角２チャンネルダイクロイックプリズム２２ａによって１つの赤緑色のカラーコード縞の光が分解され、該１つの赤緑色のカラーコード縞の光はカラーカメラ２１により収集され、カラーカメラ２１は対応する赤緑色のカラーコード縞画像を生成し、及び、発光部１２及び光透過部１３は第２期間で青色のカラーコード縞を対象物に投射し、対象物によって変調された後に画像処理装置に伝送され、青色のカラーコード縞の光から直角２チャンネルダイクロイックプリズム２２ａによって１つの青色のカラーコード縞の光が分解され、該１つの青色のカラーコード縞の光が白黒カメラ２１により収集され、白黒カメラ２１は対応する青色縞画像を生成する。

また、照明部材３０は第３期間で白色光を対象物に照射し、対象物によって反射された後にカラーカメラ２１及び白黒カメラ２１により収集され、カラーカメラ２１は赤色光及び緑色光に基づいたテクスチャ画像を生成し、白黒カメラ２１は青色光に基づいたテクスチャ画像を生成し、赤緑色のカラーコード縞画像に基づき各縞のコードシーケンスを決定し、コードシーケンスに基づき青色縞画像の各縞に対して縞のマッチングを行い、三次元再構成を実現して対象物の三次元データを取得し、カラーカメラ２１のテクスチャ画像及び白黒カメラ２１のテクスチャ画像に基づき、白色光に基づいたテクスチャ画像を合成し、三次元データ及び白色光のテクスチャ画像に基づき対象物のフルカラー三次元データを取得する。

選択可能な例では、発光部１２及び光透過部１３は第１期間で赤色のカラーコード縞を対象物に投射し、対象物によって変調された後に画像処理装置に伝送され、赤色のカラーコード縞の光から３チャンネルダイクロイックプリズム２２ｂによって１つの赤色のカラーコード縞の光が分解され、該１つの赤色のカラーコード縞の光が第１白黒カメラ２１により収集され、第１白黒色カメラ２１は対応する赤色のカラーコード縞画像を生成し、発光部１２及び光透過部１３は第２期間で緑色のカラーコード縞を対象物に投射し、対象物によって変調された後に画像処理装置に伝送され、緑色のカラーコード縞の光から３チャンネルダイクロイックプリズム２２ｂによって１つの緑色のカラーコード縞の光が分解され、該１つの緑色のカラーコード縞の光が第２白黒カメラ２１により収集され、第２白黒色カメラ２１は対応する緑色のカラーコード縞画像を生成し、及び、発光部１２及び光透過部１３は第３期間で青色のカラーコード縞を対象物に投射し、対象物によって変調された後に画像処理装置に伝送され、青色のカラーコード縞の光から３チャンネルダイクロイックプリズム２２ｂによって１つの青色のカラーコード縞の光が分解され、該１つの青色のカラーコード縞の光が第３白黒カメラ２１により収集され、第３白黒色カメラ２１は対応する青色のカラーコード縞画像を生成する。

また、照明部材３０は第４期間で白色光を対象物に照射し、対象物によって反射された後に３つの白黒カメラ２１により収集され、第１白黒カメラ２１は赤色光に基づいたテクスチャ画像を生成し、第２白黒カメラ２１は緑色光に基づいたテクスチャ画像を生成し、第３白黒カメラ２１は青色光に基づいたテクスチャ画像を生成し、赤色縞画像、緑色縞画像及び青色縞画像の組み合わせに基づき各縞のコードシーケンスを決定し、コードシーケンスに基づき赤色縞画像、緑色縞画像及び青色縞画像の各縞に対して縞のマッチングを行い、三次元再構成を実現して対象物の三次元データを取得し、３つの白黒カメラ２１のテクスチャ画像に基づき、白色光に基づいたテクスチャ画像を合成し、三次元データ及び白色光のテクスチャ画像に基づき対象物のフルカラー三次元データを取得する。

なお、図面のフローチャートに示されるステップは、例えば１セットのコンピュータ実行可能命令を含むコンピュータシステムで実行されてもよく、そして、フローチャートには論理的な順序が示されているが、場合によって、示される又は説明されるステップは記載内容と異なる順序で実行されてもよい。

なお、図面のフローチャートに示されるステップは、例えば１セットのコンピュータ実行可能命令を含むコンピュータシステムで実行されてもよく、そして、フローチャートには論理的な順序が示されているが、場合によって、示される又は説明されるステップは記載内容と異なる順序で実行されてもよい。

本発明の実施例は、プログラムが記憶されている記憶媒体を提供し、該プログラムはプロセッサによって実行されるときに前記三次元走査方法を実現する。

本発明の実施例は、プログラムを実行するためのプロセッサを提供し、前記プログラムが実行されるときに前記三次元走査方法を実行する。

また、用語「備える」、「含む」又はこれらの任意の変形は、非排他的な包含物をカバーすることを意図し、それにより、一連の要素を含む過程、方法、システム、製品又は装置はこれらの要素を含むだけでなく、明瞭に示されていない又はこれらの過程、方法、製品又は装置に固有の他の要素をさらに含む。さらなる制限がない限り、句「１つ…を含む」によって限定される要素は、要素を含む過程、方法、製品又は装置において別の同じ要素がまだ存在することを排除しない。

また、本発明の各実施例における各機能ユニットは１つの物理ユニットに統合されてもよいし、物理的に別々に存在してもよいし、２つ又は２つ以上のユニットが１つのユニットに統合されてもよい。

当業者にとって明らかなように、本願の実施例は方法、システム又はコンピュータプログラム製品として提供され得る。従って、本願は、完全ハードウェア実施例、完全ソフトウェア実施例又はソフトウェアとハードウェアを組み合わせた実施例の形態を採用することができる。且つ、本願は、コンピュータ利用可能なプログラムコードを含む１つ又は複数のコンピュータ利用可能な記憶媒体（磁気ディスクメモリ、ＣＤ－ＲＯＭ、光学メモリなどを含むが、これらに制限されない）で実施されるコンピュータプログラム製品の形態を採用することができる。

以上は本願の実施例に過ぎず、本願を制限するためのものではない。当業者にとって、本願に対して各種の変更や変化が可能である。本願の趣旨及び原理を逸脱することなく行われる全ての修正、同等置換、改良などは、本願の特許請求の範囲に含まれるものとする。

そして、本発明の上記実施例で、様々な実施例に対する説明が異なり、ある実施例において詳述されない部分は、他の実施例の関連する説明を参照することができる。

１０ 画像投影装置
２０ 画像収集装置
３０ 照明部材
４０ 反射鏡
１１ ＤＬＰ投影部
１２ 発光部（光源エミッタ）
１３ 光透過部（カラーレンチキュラーシート）
１４ 第１結像レンズ
１５ ビーム結合システム
１６ 光ロッド
１７ 位相変調素子
１８ 駆動モーター
１２１ 光源ユニット
２１ カメラ
２２ ビーム処理装置
２２ａ 直角２チャンネルダイクロイックプリズム
２２ｂ ３チャンネルダイクロイックプリズム
２２ｃ 半透過反射型プリズム
２２ｄ 光学フィルタ
２３ 第２結像レンズ
２１１ 第１カメラ
２１２ 第２カメラ
２１３ 第３カメラ
２１４ 第４カメラ
２１５ 第５カメラ
２１６ 第６カメラ
２１７ 第７カメラ

Claims (13)

1. 三次元スキャナーであって、
   画像投影装置（１０）と、画像収集装置（２０）とを含み、
   画像投影装置（１０）は対象物に光を投射するために使用され、前記光はカラーコード縞の形で投射された所定光を含み、前記カラーコード縞は少なくとも２色の縞をコードしたものであり、
   画像収集装置（２０）は、前記対象物が前記画像投影装置（１０）により光が投射される場合、前記対象物によって変調された光を収集し少なくとも１つの縞画像を取得するために使用され、取得された縞画像は、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用され、及び前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用され、
   前記画像収集装置（２０）は、少なくとも１つの白黒カメラを含む複数のカメラ（２１）をさらに含み、前記画像収集装置（２０）は前記複数のカメラ（２１）を介して前記対象物によって変調された光を収集し複数の縞画像を得て、少なくとも１つの前記白黒カメラで得られた縞画像は前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用され、及び、少なくとも複数の白黒カメラで得られた縞画像は各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用され、及び／又は、少なくとも１つのカラーカメラで得られた縞画像は各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用される、ことを特徴とする三次元スキャナー。
2. 画像収集装置（２０）は、入光部と少なくとも２つの出光部とを含むビーム処理装置（２２）をさらに含み、各カメラ（２１）はそれぞれ異なる出光部に対応して設置され、前記画像収集装置（２０）はビーム処理装置（２２）を介して前記対象物によって変調された光を収集する、ことを特徴とする請求項１に記載の三次元スキャナー。
3. 前記ビーム処理装置（２２）は少なくとも１つの第１ビーム分離ユニットをさらに含み、前記第１ビーム分離ユニットは、入光部から投射された光を分光処理し、前記光がそれぞれ前記少なくとも２つの出光部から前記出光部に対応して設置されたカメラ（２１）に投射されるために使用され、
   前記ビーム処理装置（２２）は少なくとも１つの第２ビーム分離ユニットをさらに含み、前記第２ビーム分離ユニットは、指定されたカメラに対して取得された光を分離処理し、前記指定されたカメラが指定された波長帯域を含む光を取得するために使用され、前記カラーコード縞は、前記指定された波長帯域に対応する色の縞を含む、ことを特徴とする請求項２に記載の三次元スキャナー。
4. 前記ビーム処理装置（２２）は、第３出光部と第４出光部とを含む直角２チャンネルダイクロイックプリズム（２２ａ）を含み、前記ビーム処理装置（２２）は前記直角２チャンネルダイクロイックプリズム（２２ａ）を介して、入光部から投射された光を分光処理し、前記光がそれぞれ前記第３出光部及び前記第４出光部からそれぞれ出光部に対応して設置されたカメラ（２１）に投射されるのを実現し、
   前記画像収集装置（２０）は、前記第３出光部に対応して設置された第３カメラ（２１３）と、第４出光部に対応して設置された第４カメラ（２１４）とを含み、第３カメラ（２１３）は収集された光に基づき第３縞画像を生成し、第４カメラ（２１４）は収集された光に基づき第４縞画像を生成し、第３縞画像と第４縞画像は少なくとも２色の縞を含み且つ少なくとも２色の縞が識別可能であり、
   前記ビーム処理装置（２２）は前記直角２チャンネルダイクロイックプリズム（２２ａ）を介して、指定されたカメラに対して取得された光を分離処理し、前記指定されたカメラが指定された波長帯域を含む光を取得するのを実現し、前記指定されたカメラが指定された波長帯域を含む光を取得するステップは、前記第３カメラ（２１３）は第１フィルタ波長帯域の光を取得するステップ、及び／又は、前記第４カメラ（２１４）は第２フィルタ波長帯域の光を取得するステップを含み、
   前記ビーム処理装置（２２）は、第５出光部と、第６出光部と、第７出光部とを含む３チャンネルダイクロイックプリズム（２２ｂ）を含み、前記ビーム処理装置（２２）は前記３チャンネルダイクロイックプリズム（２２ｂ）を介して、入光部から投射された光を分光処理し、前記光がそれぞれ前記第５出光部、前記第６出光部及び前記第７出光部からそれぞれ出光部に対応して設置されたカメラ（２１）に投射されるのを実現し、
   前記画像収集装置（２０）は、前記第５出光部に対応して設置された第５カメラ（２１５）と、第６出光部に対応して設置された第６カメラ（２１６）と、前記第７出光部に対応して設置された第７カメラ（２１７）とを含み、第５カメラ（２１５）は収集された光に基づき第５縞画像を生成し、第６カメラ（２１６）は収集された光に基づき第６縞画像を生成し、第７カメラ（２１７）は収集された光に基づき第７縞画像を生成し、第５縞画像、第６縞画像及び第７縞画像は少なくとも２色の縞を含み且つ少なくとも２色の縞が識別可能であり、
   前記ビーム処理装置（２２）は前記３チャンネルダイクロイックプリズム（２２ｂ）を介して、指定されたカメラに対して取得された光を分離処理し、前記指定されたカメラが指定された波長帯域を含む光を取得するのを実現し、前記指定されたカメラが指定された波長帯域を含む光を取得するステップは、前記第５カメラ（２１５）が第３フィルタ波長帯域の光を取得し、前記第６カメラ（２１６）が前記第３フィルタ波長帯域と異なる第４フィルタ波長帯域の光を取得するステップを少なくとも含み、
   前記ビーム処理装置（２２）は、第１出光部及び第２出光部を含む半透過反射型プリズム（２２ｃ）を含み、前記ビーム処理装置（２２）は前記半透過反射型プリズム（２２ｃ）を介して、入光部から投射された光を分光処理し、前記光がそれぞれ前記第１出光部及び第２出光部からそれぞれ出光部に対応して設置されたカメラ（２１）に投射されるのを実現し、
   前記画像収集装置（２０）は、前記第１出光部に対応して設置された第１カメラ（２１１）と、第２出光部に対応して設置された第２カメラ（２１２）とを含み、第１カメラ（２１１）は収集された光に基づき第１縞画像を生成し、第２カメラ（２１２）は収集された光に基づき第２縞画像を生成し、第１縞画像と第２縞画像は少なくとも２色の縞を含み且つ少なくとも２色の縞が識別可能である、ことを特徴とする請求項３に記載の三次元スキャナー。
5. 三次元走査システムであって、
   三次元スキャナーと、画像プロセッサとを含み、
   三次元スキャナーは、対象物に光を投射し、且つ前記対象物に光が投射される場合、前記対象物によって変調された光を収集し少なくとも１つの縞画像を取得するために使用され、前記投射された光はカラーコード縞の形で投射された所定光を含み、前記カラーコード縞は少なくとも２色の縞をコードしたものであり、
   画像プロセッサは、前記三次元スキャナーに接続され、前記三次元スキャナーで取得された少なくとも１つの縞画像を取得し、且つ前記縞画像を、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用し、及び前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用するために使用され、
   前記三次元スキャナーは前記請求項１に記載の三次元スキャナーであり、
   前記三次元スキャナーは複数のカメラを介して前記対象物によって変調された光を収集し、少なくとも１つの縞画像を取得し、且つ前記複数のカメラは少なくとも１つの白黒カメラを含む場合、前記画像プロセッサはさらに、
   少なくとも１つの前記白黒カメラで得られた縞画像を前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用し、
   少なくとも複数の白黒カメラで得られた縞画像を各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用し、及び／又は、少なくとも１つのカラーカメラで得られた縞画像を各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用するために使用されることを特徴とする三次元走査システム。
6. 三次元走査方法であって、前記三次元走査方法は上記請求項１に記載の三次元スキャナーに適用され、前記三次元走査方法は、
   所定光をカラーコード縞の形で対象物に投射するステップと、
   前記対象物によって変調された光を収集し、且つ前記光に基づき少なくとも１つの縞画像を取得するステップであって、取得された縞画像は、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用され、及び前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用される、ステップと
   前記コード画像に基づき前記複数の縞画像の各縞のシーケンスを決定するステップと、
   シーケンスに基づき前記再構成画像の三次元再構成を行って、前記対象物の三次元データを取得するステップとを含む、ことを特徴とする三次元走査方法。
7. 三次元走査方法であって、前記三次元走査方法は上記請求項１に記載の三次元スキャナーに適用され、前記三次元走査方法は、
   同じビームに基づき取得された縞画像である第１画像及び第２画像を取得するステップと、
   前記第１画像に基づき各縞のコードシーケンスを決定するステップと、
   前記コードシーケンスに基づき前記第２画像の縞に対して縞のマッチングを行い、三次元再構成を実現して対象物の三次元データを取得するステップとを含む、ことを特徴とする三次元走査方法。
8. 画像投影装置（１０）と、画像収集装置（２０）とを含み、
   画像投影装置（１０）は、各所定の周期においてそれぞれ対象物に該所定の周期に対応する所定の縞パターンを投射するために使用され、各所定の縞パターンの縞は所定のカラーコード縞に従って配置され、各所定の縞パターンは所定のカラーコード縞の少なくとも１色の縞を含み、且つ複数の所定の縞パターンは所定のカラーコード縞の少なくとも２色の縞を含み、且つ前記所定の縞パターンの縞は前記所定のカラーコード縞の同じ色の縞の配置と一致し、
   画像収集装置（２０）は、前記対象物に所定の縞パターンが投射される場合、前記対象物によって変調された光を収集し、複数の縞画像を取得するために使用され、取得された縞画像は、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用され、及び前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用され、
   前記画像収集装置（２０）は、少なくとも１つの白黒カメラを含む複数のカメラ（２１）をさらに含み、前記画像収集装置（２０）は前記複数のカメラ（２１）を介して前記対象物によって変調された光を収集し複数の縞画像を得て、少なくとも１つの前記白黒カメラで得られた縞画像は前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用され、及び、少なくとも複数の白黒カメラで得られた縞画像は各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用され、及び／又は、少なくとも１つのカラーカメラで得られた縞画像は各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用される、ことを特徴とする三次元スキャナー。
9. 画像投影装置（１０）は、発光部（１２）と、光透過部（１３）とをさらに含み
   発光部（１２）は、各所定の周期においてそれぞれ該所定の周期に対応する初期光を放射するために使用され、各前記初期光は少なくとも１種の縞色の光で構成され、前記縞色は前記所定のカラーコード縞の色であり、
   光透過部（１３）は前記初期光の伝送経路に設置され、各前記初期光が前記光透過部（１３）に設けられた所定のカラーコード縞のパターンを介して透過すると、それぞれ対応する所定のカラー縞が生成されて対象物に投射される、ことを特徴とする請求項８に記載の三次元スキャナー。
10. 前記発光部（１２）は、それぞれ異なる波長帯域の光を放射する複数の光源ユニット（１２１）をさらに含み、前記発光部（１２）は前記複数の光源ユニット（１２１）を介して前記初期光を放射する、ことを特徴とする請求項９に記載の三次元スキャナー。
11. 前記三次元スキャナーはタイミング制御部をさらに含み、前記タイミング制御部は、前記画像投影装置（１０）、前記画像収集装置（２０）に接続され、前記画像投影装置（１０）を制御して各所定の周期においてそれぞれ該所定の周期に対応する所定の縞パターンを放射し、且つ前記画像収集装置（２０）を制御して複数の所定の周期においてそれぞれ前記対象物によって変調された光を収集し、各前記所定の縞パターンに対応する縞画像を取得するために使用される、ことを特徴とする請求項８に記載の三次元スキャナー。
12. 三次元走査システムであって、
    三次元スキャナーと、画像プロセッサとを含み、
    三次元スキャナーは、各所定の周期においてそれぞれ対象物に該所定の周期に対応する所定の縞パターンを投射し、且つ前記対象物に所定の縞パターンが投射される場合、前記対象物によって変調された光を収集し、複数の縞画像を取得するために使用され、各所定の縞パターンの縞は所定のカラーコード縞に従って配置され、各所定の縞パターンは所定のカラーコード縞の少なくとも１色の縞を含み、且つ複数の所定の縞パターンは所定のカラーコード縞の少なくとも２色の縞を含み、且つ前記所定の縞パターンの縞は前記所定のカラーコード縞の同じ色の縞の配置と一致し、
    画像プロセッサは、前記三次元スキャナーに接続され、前記三次元スキャナーで取得された複数の縞画像を取得し、且つ前記縞画像を、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用し、及び前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用するために使用され、
    前記三次元スキャナーは前記請求項８に記載の三次元スキャナーである、ことを特徴とする三次元走査システム。
13. 三次元走査方法であって、前記三次元走査方法は前記請求項９に記載の三次元スキャナーに適用され、前記三次元走査方法は、
    各所定の周期においてそれぞれ該所定の周期に対応する初期光を放射するステップであって、各前記初期光は所定のカラーコード縞の少なくとも１色の光で構成され、且つ各前記初期光が前記光透過部に設けられた所定のカラーコード縞のパターンを介して透過すると、それぞれ対応する所定のカラー縞が生成されて対象物に投射される、ステップと、
    前記複数の所定の周期においてそれぞれ前記対象物によって変調された光を収集し、且つ上記光に基づき複数の縞画像を取得するステップであって、取得された縞画像は、各縞シーケンスを決定するためにコード画像として使用され、及び前記対象物の三次元再構成のために再構成画像として使用される、ステップと、
    前記コード画像に基づき前記複数の縞画像の各縞のシーケンスを決定するステップと、
    シーケンスに基づき前記再構成画像の三次元再構成を行って、前記対象物の三次元データを取得するステップとを含む、ことを特徴とする三次元走査方法。

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