[发明专利]三维物体的空间色度测量设备和方法

说明书

本发明涉及平缓起伏(bas relief)三维物体的非侵入式、空间色度(colorimétrique)测量的设备和方法。

技术领域

在这点上，本发明涉及空间色度诊断领域，又称色度计量领域。

背景技术

从现有技术中已知，存在允许分析二维物体色度特性的各种方案。例如，牙科医师和修复学家使用能精确限定牙齿色度绘图(cartographie)的仪器，以制作与原牙具有基本相同的色度特性的假牙。为此，有必要根据多个分析点精确地得到牙齿的色度。

在这点上，专利文献WO 05/080929示出了一种设备，用于在二维空间中且在多个点上测量牙齿的色度特性。

同样地，专利文献WO 06/002703披露了一种设备，其由几个发光二极管组成，这些发光二极管向物体发射不同颜色的光束。随后这些光束被物体反射，并且被探测系统和中央图像处理单元接收。因此，对图像各点进行分析以确定由与发光二极管发出的不同波长对应的各个色阶(niveaux de couleurs)组成的光谱。

基于这些色阶，中央处理单元为被分析表面的各点计算相应的色度坐标。因此，该专利文献所描述的设备能够确定被分析物体的二维色度绘图。

然而，由于在测量中未考虑被分析物体的起伏或形态结构(topologie)，这些方案并不令人满意。因此，现有技术的设备只能计算被近似视为平面的物体的色度坐标。

目前，三维物体的空间和色度测量的组合已广泛应用于牙科领域、生物统计学、工业或艺术计量等。更具体地，根据空间中的三个方向同时测量被分析物体的空间坐标和色度坐标的事实充分提高了结果的质量。

事实上，由于物体接收的光量与该物体和这些照明装置之间距离的平方成比例减少，因此色度坐标的值直接取决于被测物体相对于照明装置的位置。同样地，光线与物体法线的夹角越大，在漫反射的范围内反射的光的量就越少。因此，现有技术的设备实现的近似产生了显著误差，该误差至少部分地改变(dénaturer)了所实现的色度分析的质量。

另一个与色度测量相关的困难来自于待分析物体的照明选择。事实上，优选地使用允许根据预定的几何和色度标准进行光通量分布(répartition)的照明装置。然而，该选择取决于质量、成本、体积(encombrement)和寿命的标准。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维物体的空间色度测量设备和方法来克服现有技术的前述缺点，该设备和方法允许基于大量分析点对该物体的平缓起伏和色度坐标进行数字化建模。

此外，本发明的目的还在于提供一种通过考虑测量设备的参数来计算三维物体色度绘图的方法。

为此，根据本发明的测量设备提供了照明装置和单色探测装置的组合，其中至少两个双探测装置对基本相同的光波长范围敏感，以通过立体视觉效果确定被分析物体的平缓起伏。

更具体地，本发明的对象是三维物体的空间色度测量设备，其包括探测头，该探测头由物体照明装置和用于探测物体反射的光的至少四个探测装置构成，所述设备还包括处理由探测装置接收的数据的处理单元，其中至少两个双探测装置对基本相同的光波长范围敏感。

使用对基本相同的光波长范围敏感的至少两个双探测装置允许通过立体视觉法计算被分析点相对于探测装置的距离。因此，可根据空间中的三个方向确定所述物体的空间坐标，可根据分析点相对于探测头的位置(距离和表面法线)修正色度坐标。

此外，同时实现多个单色探测装置允许依靠算法组成被分析物体的数字化彩色图像，其中每个单色探测装置均以互补的方式对可见波长范围的一部分敏感。该方法带来了比彩色矩阵光子传感器更好的精确度，以及比连续多谱单色光子探测系统更低的采集速度。

根据具体实施方式：

-两个双探测装置包括：与至少一个矩阵光子传感器相关联的双滤光元件；

-将矩阵光子传感器分成多个区域，这些区域分别接收来自双滤光元件中每个的光线。因此，光子传感器区域不需要彼此同步；

-矩阵光子传感器是CMOS传感器，因此，即使光子使一个像素严重饱和，也几乎不会对邻近像素产生任何影响。然而，提供将围绕分析点的像素的色度值考虑在内的双线性插值(interpolationbilinéaire)，以使获得的结果平滑；

-两个双探测装置对与绿光波长范围基本相同的波长范围敏感，这允许获取尤其与被分析物体的形态结构相关的结果；

-两个初级探测装置中的一个对蓝光波长区域范围敏感，另一个对红光波长区域范围敏感；