CN109805886A - 一种口腔全景图像拍摄装置及其拍摄方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种口腔全景图像拍摄装置，包括拍摄手柄和拍摄头组件，拍摄头组件可旋转设置在拍摄手柄的一端，拍摄头组件包括正交布置的拍摄头，拍摄头为凹槽形，拍摄头的底端内设置有摄像头模组，拍摄头的槽口端均朝向直角夹角的内侧设置；其利用牙齿唇面和咬合面之间呈正交关系，采用正交布置的摄像头，同时对牙齿唇面和咬合面进行拍摄，并且利用拍摄头限定了拍摄时的像距，保证了拍摄角度和距离不变，减小了摄像头移动的自由度，大大提高了图像采集质量；并且提供了一种口腔全景图像拍摄装置的拍摄方法，操作简单方便，解决了现有产品存在的手动控制拍摄距离和角度困难、拍摄质量随机性大的问题，相比现有产品的拍摄方式，大大提高了其采集效率。
Description
技术领域
本发明涉及口腔内窥镜技术领域，具体涉及一种口腔全景图像拍摄装置及其拍摄方法。
背景技术
口腔内窥镜是口腔检查时常用的器械，能够抓拍口腔中的内部环境，进行清楚的判断，对患者的病情做好标记，以提高病情的治愈和治疗效率。一般口腔内全景图像需要拍摄上下两个咬合面及上下两个唇面的图片，目前现有的一些口腔内窥镜产品，几乎全部是简单的单摄像头模组产品，外形结构类似于牙刷，采用现成的摄像头模组，完全依靠用户手动控制摄像头的拍摄角度和距离来进行随机拍摄，拍摄效率极低，采集四个拍摄面需要分别进行四次拍摄。并且口腔的内部环境较为复杂，完全依靠用户手动控制摄像头的拍摄距离和拍摄角度是极其困难的，牙科专用图片的拍摄通常需要多个医务人员来进行操作，如果由用户自己控制摄像头进行随机拍摄，拍摄质量随机性较大，并且无法形成可靠的、能够用于口腔诊断的图像。因此亟需设计一种新的技术方案，以综合解决现有技术存在的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种口腔全景图像拍摄装置，其结构简单，使用方便，能有效解决现有的口腔内窥镜拍摄距离和拍摄角度随机，易导致图片质量不可靠、无法用于口腔预诊的问题；另外还提供了口腔全景图像拍摄装置的拍摄方法，能够同时拍摄咬合面和唇面，减小了拍摄次数和拍摄难度。
为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：
一种口腔全景图像拍摄装置，包括拍摄手柄和拍摄头组件，所述拍摄头组件可旋转设置在拍摄手柄的一端，所述拍摄头组件包括正交布置的拍摄头，所述拍摄头为凹槽形，拍摄头的底端内设置有摄像头模组，拍摄头的槽口端均朝向直角夹角的内侧设置。
进一步地方案为，所述拍摄头槽口端的直径大于拍摄头底端的直径。
进一步地方案为，所述拍摄头组件与拍摄手柄之间通过销钉和扭力弹簧相连，所述拍摄头组件与拍摄手柄的相接端设置有连接槽，所述拍摄手柄与拍摄头组件的相接端上设置有连接孔，销钉穿过所述连接孔置于所述连接槽内；所述扭力弹簧设置在连接槽内，且扭力弹簧的一端与拍摄手柄相接、另一端与拍摄头组件相接。
进一步地方案为，摄像头模组为多通道摄像头模组，摄像头模组的镜头焦距为0.9～1.2mm，F数为3.5～4.5，对角视场角为90～100度。
更进一步地方案为，所述拍摄头设置有四个，四个所述拍摄头处于同一平面内，且位于上侧的两拍摄头正交布置，位于下侧的两拍摄头正交布置。
并提供一种口腔全景图像拍摄装置的拍摄方法，包括以下步骤：
S1.将口腔全景图像拍摄装置塞入口腔内最左/右侧，打开与摄像头模组相配合的APP观察实时图像，以能看到最内侧牙齿为佳；
S2.调整口腔全景图像拍摄装置与牙齿的相对位置，使四个拍摄头分别压紧拍摄牙面，并观察APP中实时画面，使牙齿咬合面与唇面正对摄像头且在画幅中心位置；
S3.从左/右往右/左均匀缓慢拖动拍摄手柄，进行图像采集，之后持续移动拍摄手柄，当拍摄位置越过门牙位置后将拖动动作变为推动动作，继续由左/右往右/左推动拍摄手柄进行拍摄；
S4.当画幅中出现最右/左侧牙齿时，拍摄结束；
S5.等待APP推出全景图，根据全景图判断拍摄是否成功，若确定成功则将拍摄数据上传进行进一步地处理，否则重复步骤S1～S4。
上述技术方案中提供了一种口腔全景图像拍摄装置，利用牙齿唇面和咬合面之间呈正交关系，且上下两个面拍摄时互不干涉的性质，采用正交布置的摄像头，同时对牙齿唇面和咬合面进行拍摄，并且利用拍摄头限定了拍摄时的像距，保证了拍摄角度和距离不变，减小了摄像头移动的自由度，降低摄像头的晃动，大大提高了图像采集质量；并且提供了一种口腔全景图像拍摄装置的拍摄方法，操作简便，用户可自主操作完成。
附图说明
图1为本发明口腔全景图像拍摄装置实施例1的结构示意图；
图2为本发明口腔全景图像拍摄装置实施例2的结构示意图；
图3为本发明实施例1的两路正交同时采集结构示意图；
图4为本发明实施例2的四路正交同时采集结构示意图；
图5为本发明拍摄头组件与拍摄手柄的连接结构爆炸图；
图6为多通道一体化广角微距摄像头模组示意图。
图中：1.拍摄手柄；11.连接孔；2.拍摄头组件；21.拍摄头；22.摄像头模组；23.连接槽；3.牙齿；4.销钉；5.扭力弹簧。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。
实施例1
一种口腔全景图像拍摄装置，如图1所示，包括拍摄手柄1和拍摄头组件2，所述拍摄头组件2可旋转设置在拍摄手柄1的一端，拍摄头组件2包括正交布置的拍摄头21，拍摄头21为凹槽形，拍摄头21的底端内设置有摄像头模组22，拍摄头21的槽口端均朝向直角夹角的内侧设置；且拍摄头21槽口端的直径大于拍摄头21底端的直径。其中拍摄头的大小与摄像头模组的成像画幅相匹配，拍摄头的深度即为拍摄物距。在拍摄过程中，只需将拍摄头用力压紧在牙齿表面即可保证拍摄角度和距离保持不变，这样即限定了拍摄时的像距，同时利用多面正交同时拍摄的结构，拍摄咬合面的拍摄头利用牙齿3的唇面进行了限位，拍摄唇面的摄像头利用了牙齿3的咬合面进行限位，减小了拍摄时摄像头移动的自由度，大大减小了拍摄时摄像头的晃动，角度转动，离焦等非理想情况的出现。
如图5所示，拍摄头组件2与拍摄手柄1之间通过销钉4和扭力弹簧5相连，以使拍摄头组件可以在+/-45°之间自由转动，拍摄头组件2与拍摄手柄1的相接端设置有连接槽23，所述拍摄手柄1与拍摄头组件2的相接端上设置有连接孔11，销钉4穿过所述连接孔11置于所述连接槽23内；所述扭力弹簧5设置在连接槽23内，且扭力弹簧5的一端与拍摄手柄1相接、另一端与拍摄头组件2相接；扭力弹簧置于连接槽内，拍摄手柄转动时带动扭力弹簧相应扭转，扭力弹簧发生形变，其产生的弹力趋于将手柄拉回原位(回中力)。
本实施例中拍摄头21设置有两个，且两个拍摄头21正交布置，所述摄像头模组22为多通道摄像头模组，且摄像头采用广角微距镜头，镜头焦距为0.9mm，F数为3.5，对角视场角为90度。如图3所述，两个摄像头模组按照图3所示位置，置于拍摄头内，摄像头模组与处理电路通过柔性电路板相连，置于手柄内。如图6所示，摄像头模组为一体化摄像头模组，集成了LED补光装置以适应口腔内的拍摄环境，摄像头采用广角微距镜头，配合小于等于1/6英寸的CMOS传感专门定制(本实施例中选用1/9英寸)。摄像头模组两个为一组共用一组信号排线，方便了信号走线，使结构设计更加紧凑。由于采用了微型化的短焦广角镜头，摄像头模组的单体体积长宽高均不超过5mm(本实施例中单体体积为3.5*3.5*3.5mm)，镜头与主控芯片之间的信号连接采用柔性电路板和高速微型连接器。且其最大视场角可达110°，最近拍摄距离为5mm。
一种上述口腔全景图像拍摄装置的拍摄方法，包括以下步骤：
S1.将口腔全景图像拍摄装置塞入口腔内最左/右侧，打开与摄像头模组相配合的APP观察实时图像，以能看到最内侧牙齿为佳；
S2.调整口腔全景图像拍摄装置与牙齿的相对位置，使两个拍摄头分别压紧上牙面进行拍摄，并观察APP中实时画面，使牙齿咬合面与唇面正对摄像头且在画幅中心位置；
S3.从左/右往右/左均匀缓慢拖动拍摄手柄，进行图像采集，之后持续移动拍摄手柄，当拍摄位置越过门牙位置后将拖动动作变为推动动作，继续由左/右往右/左推动拍摄手柄进行拍摄；
S4.当画幅中出现最右/左侧牙齿时，拍摄结束；
S5.等待APP推出全景图，根据全景图判断上牙面拍摄是否成功，若确定成功则将拍摄数据上传进行进一步地处理，重复步骤S1～S4，对下牙面进行拍摄采集图像；否则重复步骤步骤S1～S4，对上牙面进行重新拍摄采集图像；
S5.确定上牙面拍摄成功后，等待APP推出下牙面的全景图，根据全景图判断下牙面拍摄是否成功，若确定成功则将拍摄数据上传进行进一步地处理，否则重复步骤S1～S4，对下牙面进行重新拍摄采集图像。
实施例2
一种口腔全景图像拍摄装置，如图2所示，包括拍摄手柄1和拍摄头组件2，所述拍摄头组件2可旋转设置在拍摄手柄1的一端，所述拍摄头组件2包括正交布置的拍摄头21，拍摄头21为凹槽形，拍摄头21的底端内设置有摄像头模组22，拍摄头21的槽口端均朝向直角夹角的内侧设置；且拍摄头21槽口端的直径大于拍摄头21底端的直径；其中拍摄头21的大小与摄像头模组22的成像画幅相匹配，拍摄头的深度即为拍摄物距，在拍摄过程中，只需将拍摄头用力压紧在牙齿表面即可保证拍摄角度和距离保持不变，这样即限定了拍摄时的像距，同时利用多面正交同时拍摄的结构，拍摄咬合面的摄像头利用牙齿3的唇面进行了限位，拍摄唇面的摄像头利用了牙齿3的咬合面进行限位，减小了拍摄时摄像头移动的自由度，大大减小了拍摄时摄像头的晃动，角度转动，离焦等非理想情况的出现。
如图5所示，所述拍摄头组件2与拍摄手柄1之间通过销钉4和扭力弹簧5相连，以使拍摄头组件可以在+/-45°之间自由转动，拍摄头组件2与拍摄手柄1的相接端设置有连接槽23，所述拍摄手柄1与拍摄头组件2的相接端上设置有连接孔11，销钉4穿过所述连接孔11置于所述连接槽23内；所述扭力弹簧5设置在连接槽23内，且扭力弹簧5的一端与拍摄手柄1相接、另一端与拍摄头组件2相接。
由于口腔内部环境比较复杂，牙齿分布呈现特有的牙弓曲线，本实施例为了保证拍摄角度始终与牙齿的咬合面和唇面垂直，摄像头部分在拍摄移动过程中能够自适应根据牙齿表面的牙弓曲线进行转动；本实施例中采用卡簧结构将拍摄头组件和拍摄手柄连接起来，使得拍摄头组件相对于拍摄手柄既能自由转动，又具有一定的回中力。这样当拍摄头组件在牙齿表面移动时始终有一个回弹的力矩保证拍摄头的开口端紧贴牙齿表面，且摄像头的光轴可以始终与被拍摄牙齿表面保持垂直。
本实施例中拍摄头设置有四个，四个所述拍摄头处于同一平面内，且位于上侧的两拍摄头正交布置，位于下侧的两拍摄头正交布置；所述摄像头模组为多通道摄像头模组，且其摄像头采用广角微距镜头，镜头焦距为1.04mm，F数为4，对角视场角为100度。如图4所述，四个摄像头模组按照图4所示位置，置于拍摄头内，摄像头模组与处理电路通过柔性电路板相连，置于手柄内。如图6所示，摄像头模组为一体化摄像头模组，集成了LED补光装置以适应口腔内的拍摄环境，摄像头采用广角微距镜头，配合小于等于1/6英寸的CMOS传感专门定制(本实施例中选用1/9英寸)。摄像头模组两个为一组共用一组信号排线，方便了信号走线，使结构设计更加紧凑。由于采用了微型化的短焦广角镜头，摄像头模组的单体体积长宽高均不超过5mm(本实施例中单体体积为3.5*3.5*3.5mm)，镜头与主控芯片之间的信号连接采用柔性电路板和高速微型连接器。且其最大视场角可达110°，最近拍摄距离为5mm。
由于口腔内四个面的相对位置是固定的，且唇面和咬合面之间呈正交关系，同时拍摄不会相互影响，即一个面的图像不会进入另外一个摄像头的视野内，上下两个面拍摄时也不会互相干涉。在互相正交的两个摄像头之间，进行了光路隔离，以保证每个摄像头模组所自带的补光LED光线不会直射进入其余摄像头内，本实施例采用四路摄像头正交布置同时拍摄上下咬合面和上下唇面，相比于现有产品的拍摄方式，采集效率可提高4倍。
一种上述口腔全景图像拍摄装置的拍摄方法，包括以下步骤：
S1.将口腔全景图像拍摄装置塞入口腔内最左/右侧，打开与摄像头模组相配合的APP观察实时图像，以能看到最内侧牙齿为佳；
S2.调整口腔全景图像拍摄装置与牙齿的相对位置，使四个拍摄头分别压紧拍摄牙面，并观察APP中实时画面，使牙齿咬合面与唇面正对摄像头且在画幅中心位置；
S3.从左/右往右/左均匀缓慢拖动拍摄手柄，进行图像采集，之后持续移动拍摄手柄，当拍摄位置越过门牙位置后将拖动动作变为推动动作，继续由左/右往右/左推动拍摄手柄进行拍摄；
S4.当画幅中出现最右/左侧牙齿时，拍摄结束；
S5.等待APP推出全景图，根据全景图判断拍摄是否成功，若确定成功则将拍摄数据上传进行进一步地处理，否则重复步骤S1～S4。
附注：结合公式对实施例2中的拍摄头尺寸进行说明：
首先计算最小拍摄物距，拍摄物距即拍摄头开口端到摄像头之间的距离；通过理论计算、光路仿真并结合后端图像处理的实际需求可以确定出最小拍摄物距。
设像距为d1，物距为d2，对焦位置距离镜头距离为U，镜头焦距为f，镜头F数(F-number)标记为F，算法允许的图像弥散圆直径为C，CMOS长边长度为Wcmos；根据拼接要求，摄像头视场宽度为W。计算的目标，是为了得出最小的物距，即d2最小。
根据物像关系，可以得出：
d2需位于景深范围之中，即满足：
综合(1)－(3)式，得到d2的最小值为：
根据拍摄物距，结合摄像头模组参数可以得到拍摄画幅的大小，并根据拍摄画幅的大小决定拍摄头的实际尺寸。当获取了最小物距d2，视场角为θ，那么拍摄头开口端的大小宽度为
以F＝4，Wcmos≈2.258(mm)，W≈10(mm)一颗牙齿的宽度；
C＝5pixel≈5×3.88×10-3(mm)，f＝1.04(mm)为例，
最小像距
最小物距
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在获知本发明中记载内容后，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对其作出若干同等变换和替代，这些同等变换和替代也应视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种口腔全景图像拍摄装置，包括拍摄手柄和拍摄头组件，所述拍摄头组件可旋转设置在拍摄手柄的一端，其特征在于：所述拍摄头组件包括正交布置的拍摄头，所述拍摄头为凹槽形，拍摄头的底端内设置有摄像头模组，拍摄头的槽口端均朝向直角夹角的内侧设置。
2.根据权利要求1所述的口腔全景图像拍摄装置，其特征在于：所述拍摄头槽口端的直径大于拍摄头底端的直径。
3.根据权利要求1所述的口腔全景图像拍摄装置，其特征在于：所述拍摄头组件与拍摄手柄之间通过销钉和扭力弹簧相连，所述拍摄头组件与拍摄手柄的相接端设置有连接槽，拍摄手柄与拍摄头组件的相接端上设置有连接孔，销钉穿过所述连接孔置于所述连接槽内；所述扭力弹簧设置在连接槽内，且扭力弹簧的一端与拍摄手柄相接、另一端与拍摄头组件相接。
4.根据权利要求1所述的口腔全景图像拍摄装置，其特征在于：摄像头模组为多通道摄像头模组，摄像头模组的镜头焦距为0.9～1.2mm，F数为3.5～4.5，对角视场角为90～100度。
5.根据权利要求1所述的口腔全景图像拍摄装置，其特征在于：所述拍摄头设置有两个，且两个拍摄头正交布置。
6.根据权利要求1所述的口腔全景图像拍摄装置，其特征在于：所述拍摄头设置有四个，四个所述拍摄头处于同一平面内，且位于上侧的两拍摄头正交布置，位于下侧的两拍摄头正交布置。
7.一种如权利要求5所述的口腔全景图像拍摄装置的拍摄方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将口腔全景图像拍摄装置塞入口腔内最左/右侧，打开与摄像头模组相配合的APP观察实时图像，以能看到最内侧牙齿为佳；
S2.调整口腔全景图像拍摄装置与牙齿的相对位置，使两个拍摄头分别压紧上牙面进行拍摄，并观察APP中实时画面，使牙齿咬合面与唇面正对摄像头且在画幅中心位置；
S3.从左/右往右/左均匀缓慢拖动拍摄手柄，进行图像采集，之后持续移动拍摄手柄，当拍摄位置越过门牙位置后将拖动动作变为推动动作，继续由左/右往右/左推动拍摄手柄进行拍摄；
S4.当画幅中出现最右/左侧牙齿时，拍摄结束；
S5.等待APP推出全景图，根据全景图判断上牙面拍摄是否成功，若确定成功则将拍摄数据上传进行进一步地处理，重复步骤S1～S4，对下牙面进行拍摄采集图像；否则重复步骤步骤S1～S4，对上牙面进行重新拍摄采集图像；
S5.确定上牙面拍摄成功后，等待APP推出下牙面的全景图，根据全景图判断下牙面拍摄是否成功，若确定成功则将拍摄数据上传进行进一步地处理，否则重复步骤S1～S4，对下牙面进行重新拍摄采集图像。
8.一种如权利要求6所述的口腔全景图像拍摄装置的拍摄方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将口腔全景图像拍摄装置塞入口腔内最左/右侧，打开与摄像头模组相配合的APP观察实时图像，以能看到最内侧牙齿为佳；
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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