CN215738811U - 口腔数据采集器及口腔扫描系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及医疗设备技术领域，具体涉及一种口腔数据采集器及口腔扫描系统。一种口腔数据采集器，包括：本体，包括图像采集组件和数据编码芯片，所述图像采集组件用于采集图像数据；所述数据编码芯片的输入端口连接所述图像采集组件，用于将所述图像数据编码为V‑BY‑ONE数据；数据接头，与主机可拆卸通信连接，所述数据接头通过连接线与所述数据编码芯片的输出端口连接。本公开实施方式的采集器，数据传输稳定性更好，结构简单。

Description

口腔数据采集器及口腔扫描系统

技术领域

本公开涉及医疗设备技术领域，具体涉及一种口腔数据采集器及口腔扫描系统。

背景技术

口腔检查场景中，往往需要获取用户的口腔外形，对用户口腔进行重建。相关技术中，可采用例如激光、扫描等设备采集用户的口腔外形数据，利用程序算法对用户口腔进行3D重建。相关技术中的口腔数据采集设备结构复杂，使用效果较差。

实用新型内容

为解决相关技术中口腔数据采集设备结构复杂的技术问题，本公开实施方式提供了一种口腔数据采集器及口腔扫描系统。

第一方面，本公开实施方式提供了一种口腔数据采集器，包括：

本体，包括图像采集组件和数据编码芯片，所述图像采集组件用于采集图像数据；所述数据编码芯片的输入端口连接所述图像采集组件，用于将所述图像数据编码为V-BY-ONE数据；

数据接头，与主机可拆卸通信连接，所述数据接头通过连接线与所述数据编码芯片的输出端口连接。

在一些实施方式中，所述本体包括手柄和设于所述手柄一端的探头，所述图像采集组件设于所述探头内部。

在一些实施方式中，所述数据编码芯片设于所述手柄内部，所述连接线由所述手柄的另一端引出。

在一些实施方式中，所述图像采集组件包括RGB采集组件和TOF采集组件，所述RGB采集组件和所述TOF采集组件通过MIPI接口与所述数据编码芯片的输入端口连接。

在一些实施方式中，所述的采集器，还包括：

惯性测量组件，连接所述数据编码芯片，用于根据采集器的位姿变化生成位姿数据，所述数据编码芯片将所述位姿数据编码为V-BY-ONE数据；

在一些实施方式中，所述的采集器，还包括：

存储单元，与所述数据编码芯片通信连接，所述存储单元用于存储所述图像采集组件和/或所述惯性测量组件的标定参数数据。

在一些实施方式中，所述数据接头包括：

外壳；和

数据解码芯片，设于所述外壳内部，所述数据解码芯片的输入端口与所述数据编码芯片的输出端口通过所述连接线连接；所述数据解码芯片用于对所述V-BY-ONE数据进行解码。

在一些实施方式中，所述数据接头还包括：

输出转码芯片，设于所述外壳内部，所述输出转码芯片的输入端口连接所述数据解码芯片的输出端口；所述输出转码芯片用于将所述数据解码芯片解码后的数据转码为USB数据。

第二方面，本公开实施方式提供了一种口腔扫描系统，包括：

根据第一方面任一实施方式所述的采集器；和

主机，设有数据接口，所述采集器的数据接头与所述数据接口可拆卸连接。

在一些实施方式中，所述数据接口包括USB接口。

本公开实施方式的口腔数据采集器，包括本体和数据接头，本体包括图像采集组件和数据编码芯片，图像采集组件用于采集图像数据，数据编码芯片的输入端口连接图像采集组件，用于将图像数据编码为V-BY-ONE数据，数据接头通过连接线与所述数据编码芯片的输出端口连接，数据接头与主机可拆卸通信连接。本公开实施方式的采集器，通过连接线与主机实现有线方式的通信连接，数据传输稳定性更好，而且无需在采集器中设置无线通信和处理模块，简化采集器结构，减少采集器发热和重量，降低成本。并且，采用V-BY-ONE数据传输，实现长距离的数据传输，同时V-BY-ONE传输线材简单，降低设备落地成本。

附图说明

为了更清楚地说明本公开具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本公开一些实施方式中口腔数据采集器的结构示意图。

图2是根据本公开一些实施方式中口腔数据采集器的结构框图。

图3是根据本公开一些实施方式中口腔扫描系统的结构示意图。

附图标记说明：

100-本体；110-手柄；120-探头；130-图像采集组件；140-数据编码芯片；150-惯性测量单元；160-存储单元；200-数据接头；210-数据解码芯片；220-输出转码芯片；300-连接线；600-主机。

具体实施方式

下面将结合附图对本公开的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本公开一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本公开中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本公开保护的范围。此外，下面所描述的本公开不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

口腔扫描重建是口腔检查的重要辅助手段，通过对用户口腔进行扫描重建，可以得到用户完整的口腔外形数据，从而为例如牙周病检测、牙齿模型制备提供最真实的参数。

基于此场景，本公开实施方式提供了一种口腔数据采集器和口腔扫描系统，旨在通过本公开实施方式的采集器和系统采集人体口腔数据信息。

第一方面，本公开实施方式提供了一种口腔数据采集器，该采集器可与主机连接，从而采集器采集到的人体口腔数据可以传输至主机，进而主机通过相关算法对人体口腔进行重建和检测。

在一些实施方式中，本公开示例的口腔数据采集器包括本体和数据接头，本体包括图像采集组件和数据编码芯片。

图像采集组件可用来采集图像数据，例如在一些实施方式中，图像采集组件可以包括摄像头，在采集人体口腔数据时，可以利用摄像头获取口腔图像数据。

数据编码芯片的输入端口与图像采集组件连接，从而接收图像采集组件采集的图像数据，数据编码芯片将图像数据编码为V-BY-ONE数据。V-BY-ONE是一种面向图像传输开发出的数字高速串口通信标准。

例如，在一些实施方式中，图像采集组件通过MIPI(Mobile Industry ProcessorInterface，移动行业处理器接口)协议与数据编码芯片通信连接，从而数据编码芯片将图像采集组件采集的MIPI数据编码为符合V-BY-ONE传输协议的数据，也即V-BY-ONE数据。

数据接头用于与主机可拆卸通信连接，也即采集器通过数据接头与主机建立连接，数据接头通过连接线与数据编码芯片的输出端口连接。

如图1中所示，本公开实施方式中，数据接头200通过连接线300与本体100连接。从而，在数据接头200与主机连接时，数据编码芯片输出的V-BY-ONE数据即可通过连接线传输至数据接头200，经过数据接头200处理后传输至主机。

通过上述可知，本公开实施方式的采集器，通过有线的方式进行数据传输，相较于无线传输，数据传输稳定性更好。而且图像数据可传输至主机进行处理，从而在采集端无需设置无线通信和处理模块，简化采集器结构，降低工作时的发热和整机重量，同时无需考虑采集器自身的续航问题。

另外，值得说明的是，V-BY-ONE是一种高速串口通信标准，其可以实现长距离的信号稳定传输，例如10m～20m的信号传输。并且V-BY-ONE通信协议的CLK(时钟)和电源信号可以叠加在数据信号上，因此相较于其他传输方式，V-BY-ONE对传输线的线材要求更低，连接线结构更加简单，采用普通同轴线或者双绞线即可。

由此可知，本公开实施方式中，利用数据编码芯片将图像数据编码为V-BY-ONE数据进行传输，可以实现数据长距离的稳定传输。例如对于口腔医院等场景，主机与患者病床之间的距离往往可长达十几米，采用本公开实施方式的采集器，即可实现在该空间场景下的口腔数据长距离稳定传输。而且连接线的线材成本更低，更加利于医院等场景广泛铺设。

图1和图2中示出了本公开口腔数据采集器的一些实施方式，下面结合图1和图2对本公开示例中的采集器进行具体说明。

如图1所示，在一些实施方式中，本公开示例的采集器包括本体100和数据接头200，本体100和数据接头200通过连接线300建立通信连接。

本体100为采集器的主体部分，其大致上可包括手柄110和探头120两个部分。手柄110为采集器的手持部，在进行图像数据采集时，用户可以手持手柄110使用采集器。探头120设于手柄110的一端，为便于说明，本公开示例中将探头120所在一端定义为“前端”，远离探头120的一端定义为“后端”。

图像采集组件130可设置于探头120内部。如图2所示，在一些实施方式中，图像采集组件130包括RGB(Red-Green-Blue，彩色模式)采集组件和ToF(Time of flight，飞行时间)采集组件。可以理解，RGB采集组件可以是单目或者双目的RGB摄像头组件，其可以采集带有真实色彩的图像数据信息。ToF采集组件可以是ToF传感器，其可以采集人体口腔的深度信息。

结合图1和图2，在本示例中，数据编码芯片140可设于手柄110内部，RGB采集组件和ToF采集组件通过MIPI接口与数据编码芯片140的输入端口连接。基于前述可知，RGB采集组件和ToF采集组件采集的图像数据可通过MIPI协议传输至数据编码芯片140。

在一些实施方式中，如图2所示，本公开示例的采集器还包括惯性测量组件150，惯性测量组件150可以采用例如IMU(Inertial Measurement Unit，惯性测量)传感器。惯性测量组件150可设置在手柄110内部，惯性测量组件150可以感应采集器的位姿变化，例如角度、速度、加速度、角速度等位姿信息，从而根据感应到的位姿变化生成位姿数据。

惯性测量组件150可通过I2C总线与数据编码芯片140的输入端口连接，从而数据编码芯片140可以接收到惯性测量组件150的位姿数据。

通过上述可知，本公开实施方式的采集器，图像采集组件采用RGB+ToF采集组件，可以获取带有真实色彩的口腔图像数据，从而利于后续深度还原口腔牙周及牙齿的真实环境。而且，通过惯性测量组件获取采集器的位姿信息，结合位姿信息可以更加准确地还原口腔外形，进一步提高口腔模型重建效果。

在一些实施方式中，考虑到图像采集组件130和惯性测量组件150的误差校准，本公开示例的采集器还包括存储单元160。存储单元160可以预先存储有图像采集组件130和/或惯性测量组件150的物理标定参数数据，标定参数数据可以在采集器生产阶段通过实验等手段得到。标定参数数据可用于对图像采集组件130和惯性测量组件150的采集数据进行标定校准，进一步提高数据采集的精度。

存储单元160可通过I2C(Inter-Integrated Circuit，集成电路总线)总线与数据编码芯片140的输入端口连接，从而数据编码芯片140可以读取存储单元160存储的标定参数数据。

通过上述可知，本公开实施方式的采集器，可通过存储单元160中预存储的标定参数数据，在后续口腔重建过程中对采集数据进行标定校准，进一步提高口腔模型重建效果。

本公开实施方式的数据编码芯片140，其输入端口的数据共包括图像采集组件130采集的图像数据(MIPI数据)、惯性测量组件150感应的位姿数据以及存储单元160存储的标定参数数据。数据编码芯片140将这些数据打包编码为V-BY-ONE数据进行传输。

如图1所示，数据编码芯片140编码后得到的V-BY-ONE数据通过连接线300进行传输。为便于采集器的使用操作，连接线300由本体100的后端引出。

在一些实施方式中，连接线300的长度可以根据具体场景进行设置，例如可设置不同长度规格的连接线300，如5米、10米、15米等。本公开示例的采集器，至少可以实现15米以上的数据稳定传输。

继续参见图2，数据编码芯片140输出的V-BY-ONE数据通过连接线300传输至数据接头200。数据接头200包括外壳和设于外壳内部的数据解码芯片210，数据解码芯片210的输入端口通过连接线300与数据编码芯片140的输出端口连接，从而数据解码芯片210可对接收到的V-BY-ONE数据进行解码，得到原始的MIPI数据。

值得说明的是，数据接头200的作用是与主机进行连接，因此数据接头200输出数据的格式可以根据主机接口协议进行设置。例如，USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)协议是常用的接口协议，主机设备上往往会设置USB接口，因此数据接头200即可将接收到的V-BY-ONE数据解码后转码为USB数据进行输出。

如图2所示，在一些实施方式中，数据接头200还包括输出转码芯片220，输出转码芯片220的输入端口连接数据解码芯片210的输出端口。从而输出转码芯片220将数据解码芯片210输出的MIPI数据进行转码，输出USB数据，通过数据接头200的物理接口传输至主机。

通过上述可知，本公开实施方式的采集器，数据接头通过数据解码芯片和输出转码芯片，将传输的V-BY-ONE数据解码并转码为USB数据，考虑到例如PC(PersonalComputer，个人计算机)等处理设备往往均支持USB协议，因此输出USB数据使得采集器的通用性更强。

在一些实施方式中，考虑到口腔图像数据采集场景，可以在采集器的探头120前端设置光源，从而提高对口腔图像数据采集的效果。

第二方面，本公开实施方式提供了一种口腔扫描系统，该系统可用于对人体口腔进行扫描和3D重建。

如图3所示，在一些实施方式中，本公开示例的口腔扫描系统，包括采集器和主机600。采集器可以是上述任意实施方式中的采集器，本公开对此不再赘述。

主机600可以是任何具有数据处理能力的设备，例如个人PC、服务器、服务器集群等。在一些实施方式中，考虑到扫描系统的便携性和通用性，本公开示例的主机600可以是便携式电脑，从而便于系统的使用。

主机600上设有数据接口，从而采集器的数据接头200与数据接口可拆卸连接，实现主机600对采集器的供电和通信连接。主机600在接收到采集器传输的USB数据后，可对USB数据进行处理，从而实现口腔的重建，本公开下述进行说明，在此暂不详述。

在一些实施方式中，主机600的数据接口包括USB接口。当然，本领域技术人员可以理解，数据接口也可以是其他任何适于实现的数据接口，只要能够实现采集器与主机数据通信即可，本公开对此不作限制。

上述对本公开实施方式的口腔数据采集器和口腔扫描系统的结构进行了说明，下面结合口腔3D重建的场景，对上述的采集器和扫描系统的工作原理进行说明。

在工作人员使用上述口腔扫描系统进行口腔重建时，首先可将采集器的数据接头200与主机600的数据接口拔插连接，从而建立采集器与主机600的通信连接，同时主机600为采集器进行供电。

工作人员可手持采集器的手柄，对人体口腔进行数据采集。具体来说，RGB采集组件采集包含色彩信息的口腔图像数据，ToF采集组件采集包括深度信息的口腔数据，惯性测量组件150检测采集器的位姿数据，同时数据编码芯片140读取存储单元160存储的标定参数数据。数据编码芯片140将接收到的所有数据打包编码为V-BY-ONE数据，通过连接线300传输至数据接头200。

数据接头200的数据解码芯片210将接收到的V-BY-ONE数据解码为MIPI数据，输出转码芯片220将MIPI数据转码为USB数据输出。

主机600通过数据接口接收到数据接头200传输的USB数据，首先对USB输出进行处理，分离RGB数据信息和ToF数据信息，同时结合位姿信息计算深度信息。然后基于标定参数数据对获取数据进行标定校准，最终对口腔外形进行3D重建后输出，得到口腔重建结果。

通过上述可知，本公开实施方式的采集器和口腔扫描系统，通过有线的方式进行数据传输，相较于无线传输，数据传输稳定性更好。而且图像数据可传输至主机进行处理，从而在采集端无需设置无线通信和处理模块，简化采集器结构，降低工作时的发热和整机重量，同时无需考虑采集器自身的续航问题。图像采集组件采用RGB+ToF采集组件，可以获取带有真实色彩的口腔图像数据，从而利于后续深度还原口腔牙周及牙齿的真实环境。而且，通过惯性测量组件获取采集器的位姿信息，结合位姿信息可以更加准确地还原口腔外形，提高口腔模型重建效果。通过存储单元160中预存储的标定参数数据，在后续口腔重建过程中对采集数据进行标定校准，进一步提高口腔模型重建效果。

显然，上述实施方式仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本公开创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种口腔数据采集器，其特征在于，包括：

本体，包括图像采集组件和数据编码芯片，所述图像采集组件用于采集图像数据；所述数据编码芯片的输入端口连接所述图像采集组件，用于将所述图像数据编码为V-BY-ONE数据；

数据接头，与主机可拆卸通信连接，所述数据接头通过连接线与所述数据编码芯片的输出端口连接。

2.根据权利要求1所述的采集器，其特征在于，

所述本体包括手柄和设于所述手柄一端的探头，所述图像采集组件设于所述探头内部。

3.根据权利要求2所述的采集器，其特征在于，

所述数据编码芯片设于所述手柄内部，所述连接线由所述手柄的另一端引出。

4.根据权利要求1至3任一项所述的采集器，其特征在于，

所述图像采集组件包括RGB采集组件和TOF采集组件，所述RGB采集组件和所述TOF采集组件通过MIPI接口与所述数据编码芯片的输入端口连接。

5.根据权利要求1至3任一项所述的采集器，其特征在于，还包括：

惯性测量组件，连接所述数据编码芯片，用于根据采集器的位姿变化生成位姿数据，所述数据编码芯片将所述位姿数据编码为V-BY-ONE数据。

6.根据权利要求5所述的采集器，其特征在于，还包括：

存储单元，与所述数据编码芯片通信连接，所述存储单元用于存储所述图像采集组件和/或所述惯性测量组件的标定参数数据。

7.根据权利要求1至3任一项所述的采集器，其特征在于，所述数据接头包括：

外壳；和

数据解码芯片，设于所述外壳内部，所述数据解码芯片的输入端口与所述数据编码芯片的输出端口通过所述连接线连接；所述数据解码芯片用于对所述V-BY-ONE数据进行解码。

8.根据权利要求7所述的采集器，其特征在于，所述数据接头还包括：

输出转码芯片，设于所述外壳内部，所述输出转码芯片的输入端口连接所述数据解码芯片的输出端口；所述输出转码芯片用于将所述数据解码芯片解码后的数据转码为USB数据。

9.一种口腔扫描系统，其特征在于，包括：

根据权利要求1至8任一项所述的采集器；和

主机，设有数据接口，所述采集器的数据接头与所述数据接口可拆卸连接。

10.根据权利要求9所述的口腔扫描系统，其特征在于，

所述数据接口包括USB接口。

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