数字口腔高精度医疗装备国内外研究与应用现状分析(6)
美国D4D公司是于2008年刚成立的一家口腔修复CAD/CAM公司，推出了E4D Dentist口腔修复CAD/CAM系统，其中IntraOral Digitizer口内扫描系统也是基于激光的一种测量系统，该系统仅在网络看到视频样机模型操作流程，未见在市场上使用相关报道。基于激光的测量技术很难满足口内快速测量的要求。
美国Procera（Nobel Biocare）公司也是较早进入口腔修复CAD/CAM系统的主要公司之一，于2006年10月在ADA会议上展示了他们的口内三文扫描系统iTero™，设备外形较大，主要由腔体测量部件和后端的空气压缩部件组成，空气压缩保持采集头不会产生雾化，CCD传感器件采用频闪彩色相机实现牙齿数据获取，该方法的优点是不受牙齿材质半透明及高光反射的影响。
德国Hint-Els公司联合德国一个工业大学进行了相关微型口内三文扫描实验性研究，采用基于双目立体视觉系统，投射光栅编码结构光，利用外极限约束和相关性技术，实现口内数据的三文测量，该产品处于实验室系统下功能测量研究阶段。
国内在物体的三文外形数据测量方面也做了大量的研究工作[8-12]，尤其是近年来各高校和研究院所都取得比较重要的研究进展，如西安交通大学、华中科技大学、天津大学、北京航空航天大学、上海交通大学等。
西安交通大学基于外差式多频相移三文光学技术研制的XJTUOM三文光学面扫描系统，如图2.4所示，用于不规则复杂曲面产品零件的移动便携式三文扫描和逆向设计。采用国际最先进的外差式多频相移三文光学测量技术，可以扫描测量几毫米到几十米的工件和物体，单幅扫描一次获得130万~660万的点云，点云的点间距为0.04mm ~ 0.67mm，海量数据测量和处理，测量精度从0.008mm到0.05mm。单幅（最大3米幅面）测量速度为3~6秒。已形成产品，能够应用于牙齿及畸齿矫正，但未见实际应用的相关报道。
图2. 4 西安交通大学研制的XJTUOM三文光学面扫描系统
西安交通大学在XJTUOM型移动便携式光学面扫描系统的基础上研制，专门针对小型工件的逆向扫描和三文全尺寸快速检测，还研制了XJTUSO小型三文光学面扫描系统。点云间距从0.025mm到0.15mm，曲面拟合精度更高，可用于单颗牙齿的测量与检测。如图2.5，系统对硬币的扫描图像。
图2. 5 西安交通大学研制的XJTUSO小型三文光学面扫描系统
此外，在医学三文测量技术研究方面，运用三文数值化技术，研究隐形牙套矫治器的牙齿三文扫描设备和软件、医学美容三文测量设备和软件、人体测量三文测量设备和软件、颌面、口腔、牙齿修复三文测量设备和软件。
华中科技大学在湖北省第十二届“挑战杯”省赛中采用基于光栅投影的非接触式测量方法，利用编码结构光对牙颌进行扫描，快速完成牙颌三文数字化测量，如图2.6显示的系统效果图。该作品采用无约束的三文重建模型，有效降低系统对制作的精度要求，从而降低成本；针对牙颌点云拼合问题，设计制作融入标定功能的专用夹具，提出基于坐标配准的点云自动拼合方法，实现多角度点云的自动拼接。为口腔CAD/CAM修复系统研制提供数字化基础，该作品已获专利，尚处于实验室阶段。
图2. 6 华中科技大学参赛作品效果图
天津大学刘斌等人采用线结构光视觉技术建立了微小三文尺寸(0.01-10mm)自动光学检测系统，图2.7为为小三围尺寸高精度测量系统实物图。在此研究成果的基础上，开发了电路板锡膏三文测量系统和微小直径高精度测量系统。目前仍处于实验室阶段。
图2. 7 微小三文尺寸高精度测量系统实物图