[实用新型]微型3D信息采集装置及医疗设备

说明书

本实用新型提供了一种微型3D信息采集装置，其特征在于：包括外壳、至少三个光学结构、和导光结构，其中至少三个光学结构分布设置于外壳上；至少三个光学结构分别与多个导光结构一端光学连接；多个导光结构设置于外壳内；至少部分导光结构直接或间接与图像采集装置光学连接。首次提出通过多根光导来实现多角度的采集，既满足了小空间的需求，又能够满足3D采集的特殊要求。通过在光导头部设置光学结构，优化了3D采集的质量，提高合成速度和合成精度。本实用新型还提供了一种使用该微型3D信息采集装置的医疗设备。

技术领域

本实用新型涉及形貌测量技术领域，特别涉及3D形貌测量技术领域。

背景技术

在进行3D测量时，需要首先采集3D信息。目前常用的方法包括使用机器视觉的方式，采集物体不同角度的图片，并将这些图片匹配拼接形成3D模型。在采集不同角度图片时，可以待测物不同角度设置多个相机，也可以通过单个或多个相机旋转从不同角度采集图片。但无论这两种方式哪一种，都具有较大体积，难以在空间较小的场合使用，例如各种细小的管道腔体内。这是由于无法将巨大的相机装入管道腔体内，并且还要进行转动或移动拍照。

目前也有一些通过光导方式在细小腔体拍照的技术方案，例如通过光纤将光场图像导出。但是这种设备均为平面视觉采集。也就是说，利用这种设备只能观察平面图像。而在很多场合下，单纯的平面图像并不能满足实际的需要。但是这种利用光纤的方式均为2D采集，并没有人进行3D采集的尝试，并且这种惯常的使用阻碍了本领域技术人员将光纤作为3D采集的手段。这是由于3D 采集和2D采集的要求、目标完全不一样。2D采集仅仅要获得清晰完整的图像，而3D采集具有更为独特的要求，这些要求是单独使用2D采集设备中的光纤是无法实现的。

目前采用相机进行拍照合成3D模型的方法通常用于较大物体的3D采集和合成过程中，这是由于相机本身体积较大，光学镜头也具有一定的物理尺寸，无论是相机进行移动、旋转，或是采用多个相机，都需要很大空间容纳相机。这阻碍了这种3D合成方法应用于待测空间较小的场景。例如，在人体口腔、腹腔、消化道甚至血管。虽然目前也有一些体内成像装置，但均是平面成像，而不能形成待测区域的3D模型。但是在一些应用场合，例如进行体内检查时，仅仅从平面图像的角度去观察很难看清病灶，给医生准确诊断带来风险。另外一些工业场合也需要对半径小、深度深的孔进行探查，如果用传统平面成像，无法全面掌握孔内形貌。

在现有技术中，为了同时提高合成速度和合成精度，通常通过优化算法的方法实现。并且本领域一直认为解决上述问题的途径在于算法的选择和更新，截止目前没有任何提出其他角度同时提高合成速度和合成精度的方法。然而，算法的优化目前已经达到瓶颈，在没有更优理论出现前，已经无法兼顾提高合成速度和合成的精度。

在现有技术中，也曾提出使用包括旋转角度、目标物尺寸、物距的经验公式限定相机位置，从而兼顾合成速度和效果。然而在实际应用中发现：除非有精确量角装置，否则用户对角度并不敏感，难以准确确定角度；目标物尺寸难以准确确定，特别是某些应用场合目标物需要频繁更换，每次测量带来大量额外工作量，并且需要专业设备才能准确测量不规则目标物。测量的误差导致相机位置设定误差，从而会影响采集合成速度和效果；准确度和速度还需要进一步提高。

因此，目前急需解决以下技术问题：①能够提供用于微小腔体中3D采集的设备；②在微小空间采集时，成本低、精度高、速度快。

实用新型内容

鉴于上述问题，提出了实用新型提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的采集设备。

本实用新型提供了一种微型3D信息采集装置，其特征在于：包括外壳、至少三个光学结构、和导光结构，其中

至少三个光学结构分布设置于外壳上；

至少三个光学结构分别与多个导光结构一端光学连接；

多个导光结构设置于外壳内；