一种耳洞扫描系统的制作方法

1.本发明涉及耳道扫描技术领域，更具体的说是涉及一种耳洞扫描系统。


背景技术：

2.现如今耳道扫描的需求越来越旺盛。例如在需要定制的耳机、定制助听器等情况下，如何精准获取重构耳道内的三维模型是至关重要的。然而现有的扫描方式是通过向耳道内打光，再利用摄像头浅显快速扫描拍照，这样扫描出结果会导致耳道中的阴影部分和细节部分出现各种偏差，三维重构的结果也不理想。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种耳洞扫描系统，用于克服现有技术中的上述缺陷。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种耳洞扫描系统，包括摄像头和驱动装置，所述摄像头包括感光元件、标尺、光源和若干透光孔，若干所述透光孔形状均不同，所述标尺设置于所述摄像头镜头处；以及
5.还包括控制模块、曝光模块、测量模块、计算模块、所述重构模块和预设数据库；
6.所述预设数据库内置有若干透光孔孔径数据和若干透光孔间距数据；
7.所述曝光模块，控制所述光源点亮，光线通过所述透光孔映射至耳道内壁形成光斑，所述光斑反射至所述感光元件上，以使形成待定光斑图像信息，若收到继续曝光信息，则重新生成待定光斑图像信息，若收到停止信息，则关闭所述光源；
8.所述测量模块，获取所述待定光斑图像信息，通过所述标尺测量获取所述光斑的尺寸，并生成第一尺寸信息，通过所述标尺测量获取所述光斑之间间距尺寸，并生成第二尺寸信息，若收到重新比对信息，则重新测量并获取所述第一尺寸信息和第二尺寸信息；
9.所述计算模块，获取所述第一尺寸信息和所述透光孔孔径数据比对计算，得出光斑至所述光源的第一距离信息，获取所述第二尺寸信息和所述透光孔间距数据比对计算，得出光斑至所述光源的第二距离信息，将所述第一距离信息和所述第二距离信息比对，若比对结果差距小于距离预设值，则生成确定距离信息，并将所述待定光斑图像信息转换成确定光斑图像信息，若比对结果差距大于距离预设值，则生成重新比对信息并发送给所述测量模块重新测量；
10.所述控制模块，当获取所述确定距离信息，生成控制指令发送给所述驱动装置，所述驱动装置控制所述摄像头按预设转动角度转动，并生成继续曝光信息，若所述控制模块转动角度之和大于等于三百六十度时，则生成停止信息；
11.所述重构模块，实施获取所述确定距离信息和所述确定光斑图像信息，并建立含有坐标的三维模型。
12.作为本发明的进一步改进，所述测量模块配置有测量策略，所述测量策略包括：
13.图像识别步骤，获取所述待定光斑图像信息，将所述待定光斑图像信息与透光孔
匹配，并对光斑图像的边缘处进行若干次标记；
14.第一图像测量步骤，通过所述标尺测量若干所述标记之间的距离，确定光斑长度和光斑面积，以使生成第一尺寸信息；
15.中心确定步骤，通过若干所述标记，获取所述光斑图像的至少一个对称轴，若所述对称轴数量大于一，则若干所述对称轴交界点为中心点，若所述对称轴数量等于一，则所述对称轴的中点为中心点；
16.第二图像测量步骤，通过所述标尺测量相邻光斑中心点间距，以使生成第二尺寸信息。
17.作为本发明的进一步改进，所述计算模块包括第一计算策略，所述第一计算策略包括：
18.第一数据读取步骤，读取所述第一尺寸信息，获得光斑长度和光斑面积；
19.第一数据计算步骤，将所述光斑长度与所述透光孔长度相比，获得第一比例数据，将光斑面积与所述透光孔面积相比，获得第二比例数据；
20.第一数据得出步骤，获取所述第一比例数据、所述第二比例数据并取均值，以使获得第一距离信息。
21.作为本发明的进一步改进，所述标尺的间距为1mm-3mm。
22.作为本发明的进一步改进，所述计算模块配置有第一变更单元，所述第一变更单元用于更改所述距离预设值。
23.作为本发明的进一步改进，所述控制模块配置有第二变更单元，所述第二变更单元用于更改所述预设转动角度转动。
24.作为本发明的进一步改进，所述驱动装置包括驱动电机，所述驱动电机的输出端与所述摄像头连接，以使带动所述摄像头转动。
25.作为本发明的进一步改进，所述驱动装置还包括推动组件，所述推动组件用于驱动所述摄像头沿耳道移动。
26.作为本发明的进一步改进，若干所述透光孔均为对称图形。
27.本发明的有益效果：本发明中设置了一种可以扫描耳洞内部的系统，相较于现有技术中的扫描方式，本发明再摄像头外侧开设了若干个不同形状的小孔，这样设置的好处是，可以同时扫描耳道内较大面积的区域，同时不同形状的小孔，本系统各个模块或硬件在测量、识别、计算的过程中，不容易出现透光孔与光斑匹配错误的情况，使得本发明耳道的重构模型更为精准。并且本发明的扫描方式为旋转式扫描，可以在扫描一块区域后，通过转动摄像头，对下一块区域进行扫描，满足了对各个区域细致化扫描这一需求，提高了扫描时的完整性和精确性。
附图说明
28.图1是本发明的模块图；
29.图2是本发明的结构主视图；
30.图3是本发明图2的结构放大图。
31.附图标记：1、摄像头；11、驱动装置；12、驱动电机；13、推动组件；14、感光元件；15、光源；16、透光孔；17、标尺；2、预设数据库；3、控制模块；31、第二变更单元；4、曝光模块；5、
计算模块；51、第一变更模块；6、重构模块；7、测量模块。
具体实施方式
32.下面结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
33.一种耳洞扫描系统，包括摄像头和驱动装置，所述摄像头1包括感光元件14、标尺17、光源15和若干透光孔16，若干所述透光孔16形状均不同，对于所述透光孔16形状不同的设置，在图像识别过程中，可以更快更准确地将光斑图像与所述透光孔16进行匹配，所述标尺17设置于所述摄像头1镜头处；以及
34.还包括控制模块3、曝光模块4、测量模块7、计算模块5、所述重构模块6和预设数据库2；
35.所述预设数据库2内置有若干透光孔孔径数据和若干透光孔间距数据；
36.具体的，所述透光孔孔径数据包括所述透光孔16的长度(在本发明中将其定义成透光孔16边缘处两点的最大距离值)、透光孔16的面积，透光孔16的中心点位置等数据。
37.具体的，所述透光孔间距数据包括相邻透光孔16之间中心点间距。
38.所述曝光模块4，控制所述光源15点亮，光线通过所述透光孔16映射至耳道内壁形成光斑，所述光斑反射至所述感光元件14上，以使形成待定光斑图像信息，光斑图像信息包括了含有映射在耳道内壁上光斑图像的电信号，读取该电信号，可以复原光斑图像，若收到继续曝光信息，则重新生成待定光斑图像信息，若收到停止信息，则关闭所述光源15；
39.所述测量模块7，获取所述待定光斑图像信息，通过所述标尺17测量获取所述光斑的尺寸，并生成第一尺寸信息(包含光斑图像的长度和面积)，通过所述标尺17测量获取所述光斑之间间距尺寸，并生成第二尺寸信息(包含相邻光斑图像中心点的间距)，若收到重新比对信息，则重新测量并获取所述第一尺寸信息和第二尺寸信息；
40.所述计算模块5，获取所述第一尺寸信息和所述透光孔孔径数据比对计算，得出光斑至所述光源15的第一距离信息(光斑至光源15的距离)，获取所述第二尺寸信息和所述透光孔间距数据比对计算，得出光斑至所述光源15的第二距离信息(光斑至光源15的距离)，将所述第一距离信息和所述第二距离信息比对，若比对结果差距小于距离预设值，则生成确定距离信息，并将所述待定光斑图像信息转换成确定光斑图像信息，若比对结果差距大于距离预设值，则生成重新比对信息并发送给所述测量模块7重新测量；
41.具体的，所述透光孔16至所述光源15的距离是确定的，通过光斑尺寸与透光孔16尺寸的比值乘以所述透光孔16至所述光源15的距离节即可得出第一距离信息。
42.具体的，所述透光孔16至所述光源15的距离是确定的，通过相邻光斑之间的间距与相邻透光孔16之间的间距的比值乘以所述透光孔16至所述光源15的距离节即可得出第二距离信息。
43.具体的，理论上第一距离信息和第二距离信息应该是相等的。但是在测量时，可能会产生测量数据的误差，导致所述第一距离信息和所述第二距离信息差距过大的情况，此时需要测量模块7重新测量光斑的数据，消除误差过大的问题。
44.进一步的，所述距离预设值为百分比，当第一距离信息中的数据和第二距离信息中的数据比值大于距离预设值为百分比时，则生成重新比对信息并发送给所述测量模块7重新测量。
45.进一步的，当第一距离信息中的数据和第二距离信息中的数据比值小于距离预设值为百分比时，则取第一距离信息中的数据和第二距离信息中的数据均值。
46.所述控制模块3，当获取所述确定距离信息，生成控制指令发送给所述驱动装置11，所述驱动装置11控制所述摄像头1按预设转动角度转动，并生成继续曝光信息，若所述控制模块3转动角度之和大于等于三百六十度时，则生成停止信息；
47.所述重构模块6，实施获取所述确定距离信息和所述确定光斑图像信息，并建立含有坐标的三维模型。
48.具体的，重构模块6即实现三维重建功能,三维重建是指根据单视图或者多视图的图像重建三维信息的过程，其方法是先对摄像头1(在本发明中将光源15作为坐标系原点)进行标定,即计算出摄像头1的图象坐标系与世界坐标系的关系，然后利用多个二维图象中的信息重建出三维信息(对应本发明中的确定距离信息和所述确定光斑图像信息)，其构建方式不是本发明中需要保护内容，在此不做过多赘述。
49.本发明中设置了一种可以扫描耳洞内部的系统，相较于现有技术中的扫描方式，本发明再摄像头1外侧开设了若干个不同形状的小孔，这样设置的好处是，可以同时扫描耳道内较大面积的区域，同时不同形状的小孔，本系统各个模块或硬件在测量、识别、计算的过程中，不容易出现透光孔16与光斑匹配错误的情况，使得本发明耳道的重构模型更为精准。并且本发明的扫描方式为旋转式扫描，可以在扫描一块区域后，通过转动摄像头1，对下一块区域进行扫描，满足了对各个区域细致化扫描这一需求，提高了扫描时的完整性和精确性。
50.在一个实施例中，待定光斑图像信息、所述第一尺寸信息、第二尺寸信息、第一距离信息、第二距离信息、确定光斑图像信息均为一个透光孔16或相邻透光孔16之间的数据信息。在测量扫描时，因为多个透光孔16的设置，因此会产生若干组上述信息，实际测量时，若产生重新比对信息，则是重新测量并获取对应的透光孔16或对应的相邻透光孔16之间的所述第一尺寸信息和第二尺寸信息，而不是全部透光孔16的第一尺寸信息和第二尺寸信息。
51.在一个实施例中，还包括消除模块，当控制模块3控制驱动装置11带动摄像头1转动时，会产生新的光斑，新的光斑可能会与上一个光斑产生位置上的重合，所述消除模块用于比对新生成的确定光斑图像信息和上一个生成的确定光斑图像信息重合部分，并消除新生成的确定光斑图像信息中的重合部分。这样设置后，可以消除确定光斑图像信息的冗余数据。
52.在一个实施例中，所述摄像头1还配置有启动模块，启动模块用于向所述曝光模块4发送启动信息，当所述曝光模块4接收到所述启动信息时，可以控制所述光源15点亮。
53.具体的，在所述驱动装置11表面可设置按钮，所述按钮与所述启动模块信号连接，通过所述按钮可以控制所述启动模块发送所述启动信息。
54.在一个实施例中，所述驱动装置11还包括推动组件13，所述推动组件13用于驱动所述摄像头1沿耳道移动。
55.在一个实施例中，所述推动组件13包括推动气缸，所述推动气缸的输出端与所述摄像头1本体之间采用柔性连接(例如橡胶管连接)。
56.在一个实施例中，所述摄像头1还包括光源15记录模块，所述光源15记录模块用于记录光源15当前位置与上一次移动位置之间距离差和行进偏差角度，原理是通过获取所述推动组件13的伸长量、伸长方向和摄像头1偏转量来确定上述数据，因此就可以将光源15在不同位置下获得的确定光斑图像信息进行拼接，方便重构完整的耳道三维图。
57.具体的，在摄像头1内设置有角度传感器，用于测量摄像头1移动后角度的偏转量，并将偏转量通过信号发送给光源15记录模块。
58.具体的，所述推动组件13的伸长量和伸长方向通过信号发送给光源15记录模块。
59.进一步的，所述推动组件13的输出端设置有水平传感器和垂直传感器，用于检测推动组件13伸长的具体方向。
60.在一个实施例中，所述驱动装置11包括驱动电机12，所述驱动电机12的输出端与所述摄像头1连接，以使带动所述摄像头1转动。
61.具体的，所述驱动电机12为伺服电机，可以更好的控制摄像头1的转动角度。
62.在一个实施例中，如附图所示，所述透光孔16阵列设置在所述摄像头1表面的，同时光源15和所述感光元件14之间是间隔设置的，光源15不会影响到感光元件14的检测，并且感光元件14与所述光源15之间的距离十分小，可以减小测量误差。
63.具体的，所述标尺17设置在所述摄像头1的镜片处。
64.具体的，所述标尺17的间距为1mm-3mm。
65.在一个实施例中，所述推动组件，推动1-2次即可。
66.在一个实施例中，所述测量模块7配置有测量策略，所述测量策略包括：
67.图像识别步骤，获取所述待定光斑图像信息，将所述待定光斑图像信息与透光孔16匹配，并对光斑图像的边缘处进行若干次标记；
68.第一图像测量步骤，通过所述标尺17测量若干所述标记之间的距离(其中距离最大的为光斑长度)，确定光斑长度和光斑面积，以使生成第一尺寸信息；
69.中心确定步骤，通过若干所述标记，获取所述光斑图像的至少一个对称轴，若所述对称轴数量大于一，则若干所述对称轴交界点为中心点，若所述对称轴数量等于一，则所述对称轴的中点为中心点；
70.第二图像测量步骤，通过所述标尺17测量相邻光斑中心点间距，以使生成第二尺寸信息。
71.通过所述测量策略对的设置，可以快速测量得出第一尺寸信息和第二尺寸信息，并且通过中心确定步骤，可以快速找到光斑的中心点。
72.具体的，所述标记通常标记于各个光斑图像的角处。
73.在一个实施例中，所述计算模块5包括第一计算策略，所述第一计算策略包括：
74.第一数据读取步骤，读取所述第一尺寸信息，获得光斑长度和光斑面积；
75.第一数据计算步骤，将所述光斑长度与所述透光孔16长度相比，获得第一比例数据，将光斑面积与所述透光孔16面积相比，获得第二比例数据；
76.第一数据得出步骤，获取所述第一比例数据、所述第二比例数据并取均值，以使获得第一距离信息。
77.在一个实施例中，所述计算模块5配置有第一变更单元，所述第一变更单元用于更改所述距离预设值。
78.具体的，所述距离预设值默认为百分之5。
79.在一个实施例中，所述控制模块3配置有第二变更单元31，所述第二变更单元31用于更改所述预设转动角度转动。
80.具体的，预设转动角度转动默认为1度。
81.在一个实施例中，若干所述透光孔16均为对称图形。
82.具体的，具体的，所述透光孔16的形状包括但不限于圆形、矩形、三角形、多边形等，这是为了方便找到光斑的中心点。
83.以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。