Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erstellung dreidimensionaler Abbilder von Kavitäten, insbesondere von Teilen von Kavitäten und/oder zumindest von Teilen des Innenbereichs von Gegenständen, und gegebenenfalls des die Kavitäten umgebenden Bereichs und/oder von Referenzstrukturen außerhalb der Kavität, mit einer gemeinsamen Aufnahmeanordnung umfassend einen Träger mit einer Vorzugs-Vorschubrichtung zum Vorschub in die Kavität gemäß Patentanspruch 1 bzw. eine Aufnahmeanordnung gemäß Patentanspruch 12.

Die Vermessung und/oder dreidimensionale Abbildung von schwer zugänglichen, oft eng begrenzten Kavitäten bzw. Innenbereichen von Gegenständen erweist sich oftmals als problematisch, da einerseits der Zugang in derartige eng begrenzte Räume schwierig ist. Andererseits weisen die Kavitäten bzw. Innenräume oftmals keine bzw. wenig Oberflächenstruktur auf, sodass sich bei einer dreidimensionalen Abbildung die räumliche Verödung, der in einzelnen aufgenommenen Bildaufnahmen abgebildeten Bereiche beispielsweise der für die Herstellung von Hörhilfen benötigten Teile des Gehörgangs als schwierig bis nahezu unmöglich erweist, da diesbezügliche Referenzpunkte fehlen. Dies trifft auch auf den Bereich der Robotik zu, auf den Bereich der Fertigung bzw. Qualitätskontrolle von kleinsten mechanischen Bauelementen, aber auch auf Fachgebiete der Medizin, Kosmetik oder Elektronik, z.B. für die Herstellung von individuell angepassten Kopfhörern.

So ist es beispielsweise für die Anfertigung eines individuell an eine Person angepassten Hörgeräts bisher erforderlich, einen manuellen Abdruck von den benötigten Teilen des Gehörgangs und der Ohrmuschel zu nehmen, da der Gehörgang schwer zugänglich ist und kaum topographisch hinreichend eindeutige Referenzpunkte für die Verödung aufgenommener Bildaufnahmen bietet. Für die Anfertigung des Abdrucks wird dabei beispielsweise eine Art Silikonabdruckmasse in den Gehörkanal gefüllt und nach einigen Minuten Verfestigungszeit wieder entfernt. Dieser Abdruck wird anschließend für die Herstellung des Gehäuses der Hörhilfe bzw. des Ohrpassstückes verwendet, das am Hörgerät befestigt wird. Das Erstellen des Abdrucks des Gehörkanals mit Hilfe von Abdruckmaterial wird jedoch von vielen Personen als unangenehm wahrgenommen, kann zu einer besonderen Belastung der Personen führen, wenn beispielsweise das Abdrucknehmen wiederholt werden muss, da der Abdruck den Gehörgang unzureichend wiedergibt. Des Weiteren kann die Präzision des Abdrucks abhängig von der abdrucknehmenden Person variieren. Aufgabe der Erfindung ist es daher, diesbezüglich Abhilfe zu schaffen und ein Verfahren und eine Aufnahmeanordnung zur Verfügung zu stellen, die eine präzise dreidimensionale Aufnahme und Vermessung zumindest von Teilen von Kavitäten oder des Innenbereichs von Gegenständen einschließlich im Erfordernisfall über die Kavitäten hinausgehende Aufnahmebereiche ermöglichen, auch wenn die Kavitäten bzw. der Innenbereich der Gegenstände weitgehend unstrukturiert ausgebildet sind.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einem Verfahren zur Aufnahme und Modell- Registrierung dreidimensionaler Abbilder von Kavitäten, insbesondere von Teilen von Kavitäten und/oder zumindest von Teilen des Innenbereichs von Gegenständen, und gegebenenfalls des die Kavitäten umgebenden Bereichs und/oder von Referenzstrukturen außerhalb der Kavität, mit einer Aufnahmeanordnung umfassend einen Träger mit einer Vorzugs-Vorschubrichtung zum Vorschub in die Kavität.

Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass

- die Aufnahmeanordnung zumindest ein erstes Abbildungssystem und ein zweites Abbildungssystem umfasst,

- das erste und das zweite Abbildungssystem zueinander bewegungs- und drehungsstarr auf dem Träger angeordnet sind,

- das erste Abbildungssystem dazu ausgebildet ist, ein auf ein erstes Koordinatensystem bezogenes dreidimensionales Abbild zumindest von Teilen des Innenbereichs der Kavität zu erfassen, und

- das zweite Abbildungssystem dazu ausgebildet ist, ein auf ein zweites Koordinatensystem bezogenes dreidimensionales Abbild von Flächen und/oder Referenzstrukturen außerhalb der Kavität zu erfassen, wenn der Träger zumindest teilweise in die Kavität eingebracht ist,

- wobei vorab eine Kalibrierung der Abbildungssysteme zueinander durchgeführt wird, indem für jedes der Abbildungssysteme jeweils eine Koordinaten-Transformation vom jeweiligen Koordinatensystem in ein gemeinsames Aufnahme-Koordinatensystem ermittelt wird, und

- diese Koordinaten-Transformationen jeweils

- einer mit einem der Abbildungssysteme im jeweiligen Koordinatensystem ermittelten Position eines Messraumpunkts genau eine Position im Aufnahme-Koordinatensystem zuordnet,

- und gegebenenfalls den jeweils mit zumindest einem anderen Abbildungssystem im jeweiligen Koordinatensystem ermittelten Positionen desselben Messraumpunkts auf Basis der aufgezeichneten Abbilder des Messraums dieselbe Position im Aufnahme-Koordinatensystem zuordnet,

- wobei zumindest die Koordinaten-Transformation für das erste Abbildungssystem und die Koordinaten-Transformation für das zweite Abbildungssystem so gewählt sind, dass

- bei Vorgabe zumindest zweier Messraumpunkte mit jeweils einer gegebenen Relativposition, wobei

- der erste Messraumpunkt sich im Aufnahmenbereich des ersten Abbildungssystems befindet, und

- der zweite Messraumpunkt sich im Aufnahmebereich des zweiten Abbildungssystems befindet,

- die Relativposition des Abbilds des ersten Messraumpunkts im durch das gemeinsame Aufnahme-Koordinatensystem definierten Messraum unter Anwendung der Koordinaten-Transformation für das erste

Abbildungssystem und des Abbilds des zweiten Messraumpunkts unter Anwendung der Koordinaten-Transformation für das zweite

Abbildungssystem zueinander der gegebenen Relativposition der beiden Messraumpunkte, insbesondere der gegebenen Relativposition der beiden Messraumpunkte mit einer Abweichung von kleiner als 250 gm, besonders bevorzugt mit einer Abweichung von kleiner als 100 gm, zueinander entspricht,

- wobei der Träger zumindest teilweise in den Innenbereich der Kavität eingeführt wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass vom Träger während des Einführens eine Überlagerungsbewegung umfassend eine Vorwärts- und/oder Rückwärtsbewegung in Vorschubrichtung und gegebenenfalls eine Rotations- und/oder Schwenkbewegung um die Längsachse des Trägers ausgeführt wird und/oder gegebenenfalls auch weitere Schwenkungen und Translationen vom Träger ausgeführt werden,

- wobei mit den Abbildungssystemen eine Vielzahl von dreidimensionalen Abbildern der Kavität, insbesondere zumindest von Teilen des Innenbereichs der Kavität und/oder des die Kavität umgebenden Bereichs und/oder von Referenzstrukturen außerhalb der Kavität, erstellt wird,

- wobei ausgewählte, vorzugsweise alle, mit den Abbildungssystemen erstellten dreidimensionalen Abbilder, deren Aufnahmezeitpunkte einen vorgegebenen zeitlichen Abstandsschwellenwert zueinander nicht überschreiten, unter Anwendung der ermittelten Koordinaten-Transformationen jeweils in ein Aufnahme-Koordinatensystem überführt und zu einem Aufnahme- Abbild vereinigt werden, - wobei eine Registrierung der erstellten Aufnahme-Abbilder zu einem dreidimensionalen Gesamtabbild in Bezug auf ein Referenz-Abbild durchgeführt wird, insbesondere unter Vorgabe von Teilen des Aufnahme-Abbilds, insbesondere von Teilen des Aufnahme- Abbilds die mit dem zweiten Abbildungssystem erstellt wurden, als Referenz-Abbild, und derart jeweils eine Transformation ermittelt wird,

wobei die Transformation jeweils die Positionen der Bildpunkte des Referenz- Abbilds in Bezug auf ein dreidimensionales Gesamtabbild angibt,

wobei diejenigen Teile des Aufnahme-Abbilds die nicht dem im Aufnahme-Abbild enthaltenen Referenzabbild entsprechen, insbesondere diejenigen Bildpunkte im Aufnahme-Abbild die mit dem ersten Abbildungssystem erstellt wurden, über die jeweiligen Koordinaten-Transformationen in Beziehung zur Transformation stehen und über diese Beziehung in das Gesamtabbild (GA) eingefügt werden,

- wobei unter Anwendung der jeweils ermittelten Transformation die Aufnahme-Abbilder oder zumindest die vom ersten Abbildungssystem erstellten Teile der Aufnahme-Abbilder zu einem dreidimensionalen Gesamtabbild, insbesondere von Teilen von Kavitäten und/oder zumindest von Teilen des Innenbereichs von Gegenständen und/oder des die Kavitäten umgebenden Bereichs und/oder von Referenzstrukturen außerhalb der Kavität, zusammengeführt und zur Verfügung gehalten werden.

Dies ermöglicht vorteilhafterweise eine dreidimensionale Vermessung bzw. Modellierung zumindest von Teilen von Kavitäten und/oder dem Innenbereich von Gegenständen, die aufgrund ihrer Größe und/oder Form schwer zugänglich sind bzw. eine vergleichsweise geringe räumliche Ausdehnung besitzen bzw. keine markanten Oberflächenstrukturen aufweisen. Selbst wenn die derart aufzunehmenden bzw. zu vermessenden Kavitäten bzw. Innebereiche von Gegenständen keine markanten Strukturen, die für die Orientierung dienen könnten, aufweisen, ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhafterweise möglich, durch die zusätzliche Aufnahme auch des die Kavität bzw. den Gegenstand umgebenden Außenbereichs der Strukturen aufweist, oder einer anderen Referenzstruktur außerhalb der Kavität eine räumlichen Verödung der aufgenommenen dreidimensionalen Abbilder des Innenbereichs der Kavität bzw. des Gegenstands vorzunehmen.

Besonders vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ist, dass quasi in Echtzeit dreidimensionale Gesamtabbilder bzw. Modelle des Innenbereichs von Kavitäten bzw. Gegenständen erstellt werden können, da die Abbildungssysteme parallel Abbilder, insbesondere von Teilen von Kavitäten und/oder zumindest von Teilen des Innenbereichs von Gegenständen, und gegebenenfalls des die Kavitäten umgebenden Außenbereichs oder einer anderen über die Kavität hinausgehenden Referenzstruktur, aufnehmen und die erstellten Abbilder parallel verarbeitet werden, d.h. in ein gemeinsames Koordinatensystem überführt werden und eine Registrierung der erstellten dreidimensionalen Abbilder zueinander in Bezug auf ein Referenz-Abbild durchgeführt wird. Derart sind quasi in Echtzeit dreidimensionale Modelle der untersuchten Kavitäten bzw. Gegenstände und im Bedarfsfall darüber hinausgehender Oberflächen erhältlich.

Für die Anwendung im medizinischen und/oder kosmetischen Bereich kann vorteilhaft sein, wenn dreidimensionale Abbilder von Körperöffnungen von Menschen oder Tieren, insbesondere zumindest von Teilen des Innenbereichs der Körperöffnung und gegebenenfalls der die Körperöffnung umgebenden Körperfläche oder von Referenzstrukturen, erfasst werden,

- wobei die Aufnahmeanordnung einen Träger mit einer Vorzugs-Vorschubrichtung zum Vorschub in die Körperöffnung umfasst,

- wobei das erste Abbildungssystem zur Erfassung eines dreidimensionalen Abbilds zumindest des Innenbereichs der Körperöffnung, insbesondere Teilen davon, ausgebildet ist, und

- wobei das zweite Abbildungssystem dazu ausgebildet ist, ein dreidimensionales Abbild der die Körperöffnung umgebenden Körperfläche oder der Referenzstrukturen zu erfassen, wenn der Träger zumindest teilweise in den Innenbereich der Körperöffnung eingebracht ist,

- wobei der Träger zumindest teilweise in den Innenbereich der Körperöffnung eingeführt wird,

- wobei mit den Abbildungssystemen eine Vielzahl von dreidimensionalen Abbildern der Körperöffnung, insbesondere zumindest von Teilen des Innenbereichs der Körperöffnungen und gegebenenfalls der die Körperöffnung umgebenden Körperfläche oder der Referenzstrukturen, erstellt wird,

- wobei die Registrierung der erstellten Aufnahme-Abbilder zu einem dreidimensionalen Gesamtabbild unter Vorgabe insbesondere von Teilen des Aufnahme-Abbilds, die mit dem zweiten Abbildungssystem zumindest von Teilen der die Körperöffnung umgebenden Körperfläche oder der Referenzstrukturen erstellt wurden, als Referenz-Abbild durchgeführt wird, und

- wobei unter Anwendung der jeweils ermittelten Transformation zumindest diejenigen Teile der Aufnahme-Abbilder, die mit dem ersten Abbildungssystem erstellt wurden, zu einem dreidimensionalen Gesamtabbild, insbesondere zumindest von Teilen des Innenbereichs der Körperöffnung und gegebenenfalls der die Körperöffnung umgebenden Körperfläche oder der Referenzstrukturen, zusammengeführt werden und das Gesamtabbild zur Verfügung gehalten wird.

Auf diese Weise können vorteilhaft dreidimensionale Abbilder bzw. Modelle von schwer zugänglichen Körperregionen bzw. Innenbereichen von Körperöffnungen für beispielsweise diagnostische Einsätze und/oder chirurgische Eingriffe im Medizinsektor und/oder in der Endoskopie erstellt werden.

Für die Anwendung für die Herstellung von Hörgeräten, insbesondere Otoplastiken für Hörhilfen kann vorteilhaft sein, wenn dreidimensionale Abbilder des Ohrs, insbesondere zumindest von Teilen des äußeren Gehörgangs und gegebenenfalls der Ohrmuschel und gegebenenfalls des Trommelfells, erfasst werden,

- wobei die Aufnahmeanordnung einen Träger mit einer Vorzugs-Vorschubrichtung zum Vorschub in den Gehörgang umfasst,

- wobei das erste Abbildungssystem zur Erfassung von dreidimensionalen Abbildern zumindest von Bereichen des äußeren Gehörgangs und gegebenenfalls des Trommelfells ausgebildet ist, und

- wobei das zweite Abbildungssystem dazu ausgebildet ist, ein dreidimensionales Abbild zumindest von Teilen der Ohrmuschel zu erfassen, wenn der Träger zumindest teilweise in den Gehörgang eingebracht ist,

- wobei der Träger zumindest teilweise in den Gehörgang eingeführt wird,

- wobei mit den Abbildungssystemen eine Vielzahl von dreidimensionalen Abbildern des Ohrs, insbesondere zumindest von Teilen des Gehörgangs und/oder der Ohrmuschel, erstellt wird,

- wobei die Registrierung der erstellten Aufnahme-Abbilder zu einem dreidimensionalen Gesamtabbild unter Vorgabe insbesondere von Teilen des Aufnahme-Abbilds, die mit dem zweiten Abbildungssystem zumindest von Teilen der Ohrmuschel erstellten wurden, als Referenz-Abbild durchgeführt wird, und

- wobei unter Anwendung der jeweils ermittelten Transformation zumindest diejenigen Teile der Aufnahme-Abbilder, die mit dem ersten Abbildungssystem erstellt wurden, zu einem dreidimensionalen Gesamtabbild, insbesondere zumindest von Teilen des Gehörgangs und/oder der Ohrmuschel, zusammengeführt werden und das Gesamtabbild zur Verfügung gehalten wird.

Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht vorteilhafterweise eine dreidimensionale Vermessung des für die Herstellung von Hörhilfen benötigten Teiles des Gehörgangs und bei Bedarf der für die Erstellung eines Hörgeräts notwendigen Teile der Ohrmuschel eines Probanden. Das Abbild kann auch Teile des Trommelfells umfassen. Insbesondere ist dadurch eine genaue dreidimensionale Abbildung des gesamten erfassten Bereichs, auch am Übergang zwischen Ohrmuschel und Gehörgang, gewährleistet. Die durch das Verfahren gewonnenen Daten ermöglichen vorteilhafterweise aufgrund der erfassten Bereiche und deren hohe Genauigkeit die individuelle Fertigung von Hörgeräten verschiedenster Befestigungsarten. Weiters kann das erfindungsgemäße Verfahren in der Endoskopie für diagnostische Einsätze und chirurgische Eingriffe im Medizinsektor und für die Herstellung von Kopfhörern bzw. Gehörschutz verwendet werden. Die Erfindung eignet sich ebenso zur Anwendung für die Herstellung und Anpassung von Prothesen, in der Fertigung bzw. Qualitätskontrolle von kleinsten Bauelementen und im Fachgebiet der Robotik.

Eine detaillierte Erfassung des Innenraums von Kavitäten bzw. Gegenständen oder Körperteilen, insbesondere von zumindest Teilen des äußeren Gehörgangs und gegebenenfalls der Ohrmuschel und des Trommelfells, kann sichergestellt werden,

- wenn das erste Abbildungssystem im Bereich der in Vorschubrichtung orientierten Stirnseite des Trägers angeordnet und in einem Bereich eines Winkels von +/-180 ⁰ zur Vorschubrichtung oder Längsachse des Trägers ausgerichtet ist, und

- wenn vom Träger während des Einführens in den Gehörgang eine Überlagerungsbewegung umfassend eine Vorwärts- und/oder Rückwärtsbewegung in Vorschubrichtung und gegebenenfalls eine Rotations- und/oder Schwenkbewegung um die Längsachse des ausgeführt wird und/oder gegebenenfalls auch weitere Schwenkungen und Translationen vom Träger ausgeführt werden.

Eine besonders einfach ausgestaltete Aufnahmeanordnung, die gleichzeitig eine zuverlässige Aufnahme des Innenraums von Kavitäten bzw. Gegenständen oder Körperteilen, insbesondere des Ohrs, gewährleistet, kann bereitgestellt werden, wenn das erste Abbildungssystem zur Erfassung von dreidimensionalen Abbildern der Umgebung des Trägers oder Teilen davon in Bezug auf das erste Koordinatensystem ausgebildet ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das erste Abbildungssystem

- auf dem in die Kavität, die Körperöffnung oder den Gehörgang bzw. Teile davon einzubringenden Bereich des Trägers angeordnet ist,

- im Bereich eines Winkels von +180° bis -180° zur Vorschubrichtung oder Längsachse des Trägers ausgerichtet ist,

- gegebenenfalls zumindest ein planares Spiegelelement oder ein rotationssymmetrisches und in radialer oder axialer Richtung gekrümmtes, insbesondere hyperboloides oder paraboloides oder kegelförmiges, Spiegelelement zur Erfassung von dreidimensionalen Abbildern der Umgebung in einem Winkel von bis zu 360° um die Längsachse des Trägers umfasst.

Eine besonders detailreiche Erfassung des Innenraums von Kavitäten bzw. Gegenständen oder Körperteilen, insbesondere des Ohrs, kann sichergestellt werden, wenn der Träger ein drittes Abbildungssystem in Ergänzung zum ersten Abbildungssystem umfasst, wobei das dritte Abbildungssystem zur Erfassung von dreidimensionalen Abbildern der Umgebung des Trägers in Bezug auf ein drittes Koordinatensystem ausgebildet ist, und wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das dritte Abbildungssystem

- auf dem in die Kavität, die Körperöffnung oder den Gehörgang bzw. Teile davon einzubringenden Bereich des Trägers angeordnet ist,

- im Bereich eines Winkels von +180° bis -180° zur Vorschubrichtung oder Längsachse des Trägers ausgerichtet ist, und

- gegebenenfalls zumindest ein planares Spiegelelement oder ein rotationssymmetrisches und in radialer oder axialer Richtung gekrümmtes, insbesondere hyperboloides oder paraboloides oder kegelförmiges, Spiegelelement zur Erfassung von dreidimensionalen Abbildern der Umgebung in einem Winkel von bis zu 360° um die Längsachse des Trägers umfasst,

- zum ersten und zweiten Abbildungssystem bewegungs- und drehungsstarr angeordnet ist, und

- zusätzlich zum ersten Abbildungssystem und zum zweiten Abbildungssystem zur Erstellung dreidimensionaler Abbilder von Kavitäten gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren, vorzugsweise zur Kalibrierung, für die Ermittlung des Aufnahme-Abbilds und des Gesamt- Abbilds, herangezogen wird.

Die Verwendung eines dritten Abbildungssystems vervielfacht die Anzahl an aufgenommenen dreidimensionalen Abbildern im Innenraum bzw. im Gehörgang, sodass ein erweitertes dreidimensionales Abbild bzw. Modell erstellt werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch von über die Projektion von Zufallsbildern gewonnenen 3D Informationen im Rahmen der Überführung der dabei gewonnenen Abbilder bzw. Punktewolken in ein gemeinsames Koordinatensystem bzw. im Rahmen der Registrierung der Abbilder bzw. Punktwolken zueinander integrieren. Dazu kann vorgesehen sein, dass mittels zumindest eines Abbildungssystems zur Erstellung eines Abbilds zumindest ein vorgegebenes Zufallsbild auf den jeweils aufzunehmenden Bereich der Kavität und gegebenenfalls des die Kavitäten umgebenden Bereichs und/oder von Referenzstrukturen außerhalb der Kavität, insbesondere der Körperöffnung, vorzugsweise zumindest Teilen des Gehörgangs und/oder der Ohrmuschel und gegebenenfalls des Trommelfells, projiziert wird,

wobei die einzelnen Pixels des Zufallsbilds vorzugsweise einen von zumindest zwei voneinander abweichenden Farbwerten und/oder Intensitätswerten aufweisen und wobei die Umgebung eines jeden Pixels innerhalb des Zufallsbilds dem jeweiligen Pixel in den mit den Abbildungssystemen, insbesondere mit den Bildaufnahmeeinheiten, generierten Abbildern eindeutig zuordenbar ist.

Dies stellt eine besonders detailgetreue dreidimensionale Abbildung des Innenraums von Kavitäten bzw. Gegenständen oder Körperteilen, insbesondere des Ohrs, und gegebenenfalls des umgebenden Außenbereichs und/oder von Referenzstrukturen außerhalb der Kavität sicher.

Um eine präzise Abbildung von beispielsweise mit Haut bedeckten Körperregionen, insbesondere des Ohrs, zu erzielen, kann vorgesehen sein, dass für die Projektion des zumindest einen vorgegebenen Zufallsbilds auf den aufzunehmenden Bereich der Kavität und gegebenenfalls des die Kavität umgebenden Bereichs oder von Referenzstrukturen außerhalb der Kavität, insbesondere der Körperöffnung und gegebenenfalls des die Körperöffnung umgebenden Bereichs oder von Referenzstrukturen außerhalb, vorzugsweise von zumindest Teilen des Gehörgangs, des Trommelfells und/oder der Ohrmuschel, Licht, insbesondere in einem Wellenlängenbereich von 350 bis 450 nm, vorzugsweise von 380 bis 400 nm, verwendet wird. Durch die Verwendung von kurzwelligem Licht kann eine ideale Reflexion des projizierten Musters durch die Haut des Probanden sichergestellt werden.

Um besonders effizient Reflexionen erkennen zu können, die von Störkörpern im aufzunehmenden Bereich beispielsweise Verunreinigungen stammen, kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass von zumindest einem der Abbildungssysteme das jeweilige vorgegebene Zufallsbild in einem anderen Wellenlängenbereich auf den vom jeweiligen Abbildungssystem aufzunehmenden Bereich der Kavität und gegebenenfalls des die Kavität umgebenden Bereichs oder von Referenzstrukturen außerhalb der Kavität, zumindest Teilen des Gehörgangs, gegebenenfalls des Trommelfells und/oder der Ohrmuschel, projiziert wird. Um einen Modellaufbau, gespeist von Abbildern bzw. Punktewolken aus den mindestens zwei Abbildungssystemen, während des Scan-Vorgangs zu gewährleisten, kann vorgesehen sein, dass der Start der Belichtung für die Aufnahme der Abbilder der Kavität und gegebenenfalls des die Kavität umgebenden Bereichs oder von Referenzstrukturen außerhalb der Kavität, insbesondere der Körperöffnung und gegebenenfalls des die Körperöffnung umgebenden Bereichs oder von Referenzstrukturen außerhalb, vorzugsweise zumindest von Teilen des Gehörgangs, des Trommelfells und/oder der Ohrmuschel, bei allen Abbildungssystemen einen vorgegebenen zeitlichen Abstandsschwellenwert von kleiner als 700 ms, insbesondere 100 ms, vorzugsweise 20 ms, nicht überschreitet, besonders bevorzugt gleichzeitig erfolgt.

Die mit den Abbildungssystemen zeitlich zumindest annähernd synchron aufgenommenen und laufend übermittelten Abbilder bzw. Punktwolken können mittels der vorab durchgeführten Kalibrierung bzw. der ermittelten Koordinatentransformationen einfach in ein gemeinsames dreidimensionales Koordinatensystem überführt werden und durch anschließende Registrierung einfach in das dreidimensionale Gesamtabbild eingefügt werden.

Um sicherzustellen, dass, falls es während der Erstellung des Gesamtabbilds des benötigten Bereichs zu einer Unterbrechung bzw. einem Fehler gekommen ist, nicht erneut mit der Erstellung des Gesamtabbilds beginnen zu müssen, kann vorgesehen sein, dass im Fall, dass bereits ein vorab erstelltes Gesamtabbild zumindest von Bereichen der Kavität und gegebenenfalls des die Kavität umgebenden Bereichs oder von Referenzstrukturen außerhalb der Kavität, insbesondere zumindest von Bereichen der Körperöffnung und gegebenenfalls des die Körperöffnung umgebenden Bereichs oder von Referenzstrukturen außerhalb, vorzugsweise zumindest von Bereichen des Gehörgangs, des Trommelfells und gegebenenfalls der Ohrmuschel, vorliegt,

- bei der Aufnahme von Abbildern überprüft wird, ob eine Übereinstimmung des jeweils aufgenommenen Bereichs mit den vorab aufgenommenen Bereichen vorliegt,

- sofern keine Übereinstimmung ermittelt wird, weitere einzelne Abbilder erstellt werden,

- überprüft wird, ob und/oder an welcher Stelle die einzelnen erstellten Abbilder mit dem zuvor erstellten Gesamtabbild übereinstimmen, und

- wenn eine Übereinstimmung gefunden wurde, die Erstellung des Gesamtabbilds, insbesondere zumindest von Teilen des Innenbereichs der Kavität und/oder des die Kavitäten umgebenden Bereichs und/oder von Referenzstrukturen außerhalb der Kavität, vorzugsweise zumindest von Bereichen der Körperöffnung und gegebenenfalls der die Körperöffnung umgebenden Körperfläche oder einer Referenzstruktur, besonders bevorzugt zumindest von Teilen des Gehörgangs, des Trommelfells und gegebenenfalls der Ohrmuschel, an der ermittelten Stelle fortgesetzt wird.

Um eine besonders präzise Wiedergabe dreidimensionaler Abbilder von Kavitäten, insbesondere von Teilen von Kavitäten und/oder zumindest von Teilen des Innenbereichs von Gegenständen und gegebenenfalls des Bereichs oder von Referenzstrukturen außerhalb, oder beispielsweise der Oberfläche des Gehörkanals, gegebenenfalls des Trommelfells und der Ohrmuschel zu gewährleisten, kann vorgesehen sein, dass

- für den zu untersuchenden Messraum ein dreidimensionaler Aufnahmeraum vorgegeben wird, wobei jedes der erstellten Abbilder der Kavität, insbesondere zumindest von Teilen des Innenbereichs der Kavität und/oder des die Kavitäten umgebenden Bereichs und/oder von Referenzstrukturen außerhalb der Kavität, vorzugsweise zumindest von Bereichen der Körperöffnung und gegebenenfalls der die Körperöffnung umgebenden Körperfläche oder einer Referenzstruktur, besonders bevorzugt zumindest von Teilen des Gehörgangs, gegebenenfalls des Trommelfells und/oder der Ohrmuschel, in ein gemeinsames Koordinatensystem in den dreidimensionalen Aufnahmeraum registriert wird,

- der Aufnahmeraum in Voxel unterteilt wird,

- unter den Voxeln des Aufnahmeraums nach Oberflächen-Voxeln gesucht wird, in das ein Abbild der Oberfläche der Kavität, insbesondere zumindest von Teilen des Innenbereichs der Kavität und/oder des die Kavitäten umgebenden Bereichs und/oder von Referenzstrukturen außerhalb der Kavität, vorzugsweise zumindest von Bereichen der Körperöffnung und gegebenenfalls der die Körperöffnung umgebenden Körperfläche oder einer Referenzstruktur, besonders bevorzugt des Ohrs, höchst vorzugsweise zumindest von Teilen des Gehörgangs, des Trommelfells und/oder der Ohrmuschel, fällt,

- aufgrund der einzelnen Aufnahme-Abbilder, die in das jeweilige Oberflächen-Voxel fallen, ein Oberflächenpunkt festgelegt wird, der die tatsächliche Lage der Oberfläche im Oberflächen-Voxel möglichst gut repräsentiert und

- eine Gesamtoberfläche der Kavität, insbesondere zumindest von Teilen des Innenbereichs der Kavität und/oder des die Kavitäten umgebenden Bereichs und/oder von Referenzstrukturen außerhalb der Kavität, vorzugsweise zumindest von Bereichen der Körperöffnung und gegebenenfalls der die Körperöffnung umgebenden Körperfläche oder einer Referenzstruktur, besonders bevorzugt des Ohrs, höchst vorzugsweise zumindest von Teilen des Gehörgangs, des Trommelfells und/oder der Ohrmuschel, anhand der Oberflächen-Voxel sowie der derart aufgefundenen Oberflächenpunkte innerhalb der Oberflächen-Voxel erstellt wird. Dies stellt sicher, dass für jedes 3D-Modell-Voxel aufgrund der Akkumulierung aller in dieses Voxel fallenden Abbilder eine möglichst exakte Repräsentation der Oberfläche beispielsweise des Ohrs ermittelt wird.

Erfindungsgemäß ist weiters eine Aufnahmeanordnung zur Aufnahme dreidimensionaler Abbilder, insbesondere von Teilen von Kavitäten und/oder zumindest von Teilen des Innenbereichs von Gegenständen, und gegebenenfalls des die Kavitäten umgebenden Außenbereichs oder Referenzstrukturen außerhalb der Kavität, vorgesehen. Die Aufnahmeanordnung umfasst erfindungsgemäß

- einen Träger mit einer Vorzugs-Vorschubrichtung zum Vorschub in die Kavität,

- eine Steuerungs- und Verarbeitungseinheit, und

- zumindest ein erstes und ein zweites Abbildungssystem,

- wobei das erste Abbildungssystem zumindest eine Bildaufnahmeeinheit und das zweite Abbildungssystem zumindest eine Bildaufnahmeeinheit umfasst,

- wobei das erste und das zweite Abbildungssystem zueinander bewegungs- und drehungsstarr auf dem Träger angeordnet sind, und

- wobei das erste Abbildungssystem zur Erfassung eines dreidimensionalen Abbilds zumindest von Teilen des Innenbereichs der Kavität in Bezug auf ein erstes Koordinatensystem ausgebildet ist, und

- wobei das zweite Abbildungssystem dazu ausgebildet ist, ein dreidimensionales Abbild von Flächen und/oder Referenzstrukturen außerhalb der Kavität in Bezug auf ein zweites Koordinatensystem zu erfassen, wenn der Träger zumindest teilweise in die Kavität eingebracht ist,

wobei die Steuer- und Verarbeitungseinheit mit den Abbildungssystemen des Trägers in Datenkommunikation steht und dazu ausgebildet ist,

- vorab eine Kalibrierung der Abbildungssysteme zueinander durchzuführen, indem für jedes der Abbildungssysteme eine Koordinaten-Transformation vom jeweiligen Koordinatensystem in ein Aufnahme-Koordinatensystem ermittelt wird und,

- diese Koordinaten-Transformationen jeweils

- einer mit einem der Abbildungssysteme im jeweiligen Koordinatensystem ermittelten Position eines Messraumpunkts genau eine Position im Aufnahme-Koordinatensystem zuordnet,

- und gegebenenfalls den jeweils mit zumindest einem anderen Abbildungssystem im jeweiligen Koordinatensystem ermittelten Positionen desselben Messraumpunkts auf Basis der aufgezeichneten Abbilder des Messraums dieselbe Position im Aufnahme-Koordinatensystem zuordnet, - wobei zumindest die Koordinaten-Transformation für das erste Abbildungssystem und die Koordinaten-Transformation für das zweite Abbildungssystem so gewählt sind, dass

- bei Vorgabe zumindest zweier Messraumpunkte mit jeweils einer gegebenen Relativposition, wobei

- der erste Messraumpunkt sich im Aufnahmenbereich des ersten Abbildungssystems befindet und

- der zweite Messraumpunkt sich im Aufnahmebereich des zweiten Abbildungssystems befindet,

- die Relativposition des Abbilds des ersten Messraumpunkts im durch das gemeinsame Aufnahme-Koordinatensystem definierten Messraum unter Anwendung der Koordinaten-Transformation für das erste

Abbildungssystem und des Abbilds des zweiten Messraumpunkts unter Anwendung der Koordinaten-Transformation für das zweite

Abbildungssystem zueinander der gegebenen Relativposition der beiden Messraumpunkte, insbesondere der gegebenen Relativposition der beiden Messraumpunkte mit einer Abweichung von kleiner als 250 gm, besonders bevorzugt mit einer Abweichung von kleiner als 100 gm zueinander entspricht,

- die Abbildungssysteme anzusteuern, eine Vielzahl von dreidimensionalen Abbildern der Kavität, insbesondere des Innenbereichs der Kavität und/oder des die Kavität umgebenden Bereichs und/oder von Referenzstrukturen außerhalb der Kavität, zu erstellen,

- ausgewählte, vorzugsweise alle, mit den Abbildungssystemen erstellten dreidimensionalen Abbilder, deren Aufnahmezeitpunkte einen vorgegebenen zeitlichen Abstandsschwellenwert zueinander nicht überschreiten, unter Anwendung der ermittelten Koordinaten-Transformationen in ein Aufnahme- Koordinatensystem zu überführen und gegebenenfalls zu einem Aufnahme-Abbild A _A ZU vereinigen,

- eine Registrierung der erstellten Aufnahme-Abbilder zu einem dreidimensionalen Gesamtabbild in Bezug auf ein Referenz-Abbild durchzuführen, insbesondere unter Vorgabe von Teilen des Aufnahme-Abbilds als Referenz-Abbild, vorzugsweise unter Vorgabe der Teile des Aufnahme-Abbilds die mit dem zweiten Abbildungssystem erstellt wurden als Referenz-Abbild, und derart jeweils eine Transformation zu ermitteln,

wobei die Transformation jeweils die Positionen der Bildpunkte des Referenz-Abbilds in Bezug auf ein dreidimensionales Gesamtabbild angibt, wobei diejenigen Teile des Aufnahme-Abbilds die nicht dem im Aufnahme- Abbild enthaltenen Referenzabbild entsprechen, insbesondere diejenigen Bildpunkte im Aufnahme-Abbild die mit dem ersten Abbildungssystem erstellt wurden, über die jeweiligen Koordinaten-Transformationen in Beziehung zur Transformation stehen und gegebenenfalls über diese Beziehung in das Gesamtabbild eingefügt werden, und

- unter Anwendung der jeweils ermittelten Transformation die Aufnahme-Abbilder oder zumindest die vom ersten Abbildungssystem erstellten Teile der Aufnahme- Abbilder zu einem dreidimensionalen Gesamtabbild, insbesondere von Teilen von Kavitäten und/oder zumindest von Teilen des Innenbereichs von Gegenständen und/oder des die Kavitäten umgebenden Bereichs und/oder von Referenzstrukturen außerhalb der Kavität, zusammenzuführen und zur Verfügung zu halten.

Diese Ausgestaltung der Aufnahmeanordnung ermöglicht vorteilhafterweise eine dreidimensionale Vermessung bzw. Modellierung von Kavitäten und/oder dem Innenbereich von Gegenständen bzw. Teilen davon, die schwer zugänglich und/oder räumlich eng begrenzt sind und/oder unzureichende Oberflächenstruktur aufweisen. Die erfassten Bereiche der die Kavität umgebende Flächen oder Referenzstrukturen außerhalb der Kavität können in die Modellbildung ebenso einbezogen werden.

Für die Anwendung im Bereich der Endoskopie, Chirurgie oder Kosmetik kann vorteilhaft sein, wenn die Aufnahmeanordnung zur Aufnahme von dreidimensionalen Abbildern von Körperöffnungen von Menschen oder Tieren, insbesondere zumindest von Teilen des Innenbereichs der Körperöffnungen und gegebenenfalls der die Körperöffnung umgebenden Körperfläche oder von Referenzstrukturen, ausgebildet ist,

- wobei das erste Abbildungssystem zur Erfassung eines dreidimensionalen Abbilds zumindest von Teilen des Innenbereichs der Körperöffnung ausgebildet ist, und

- wobei das zweite Abbildungssystem dazu ausgebildet ist, ein dreidimensionales Abbild der die Körperöffnung umgebenden Körperfläche oder der Referenzstrukturen zu erfassen, wenn der Träger zumindest teilweise in die Körperöffnung eingebracht ist,

wobei die Steuer- und Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist,

- die Abbildungssysteme anzusteuern, eine Vielzahl von dreidimensionalen Abbildern der Körperöffnung, insbesondere zumindest von Teilen des Innenbereichs der Körperöffnung und/oder gegebenenfalls der die Körperöffnung umgebenden Körperfläche oder der Referenzstrukturen, zu erstellen,

- die Registrierung der erstellten Aufnahme-Abbilder zu einem dreidimensionalen Gesamtabbild unter Vorgabe von Teilen des Aufnahme-Abbilds, insbesondere die mit dem zweiten Abbildungssystem zumindest von Teilen der die Körperöffnung umgebenden Körperfläche oder der Referenzstrukturen erstellt wurden, als Referenz-Abbild durchzuführen, und

- unter Anwendung der jeweils ermittelten Transformation zumindest diejenigen Teile der Aufnahme-Abbilder, die mit dem ersten Abbildungssystem erstellt wurden, zu einem dreidimensionalen Gesamtabbild, insbesondere zumindest von Teilen des Innenbereichs der Körperöffnung und/oder gegebenenfalls der die Körperöffnung umgebenden Körperfläche oder Referenzstrukturen, zusammenzuführen und das Gesamtabbild zur Verfügung zu halten.

Für die Anwendung für die Herstellung von Hörhilfen, Hörgeräten und/oder Kopfhörern bzw. Gehörschutz kann vorteilhaft sein, wenn die Aufnahmeanordnung zur Aufnahme von dreidimensionalen Abbildern zumindest von Bereichen des äußeren Gehörgangs, gegebenenfalls des Trommelfells und/oder der Ohrmuschel, ausgebildet ist,

- wobei das erste Abbildungssystem zur Erfassung eines dreidimensionalen Abbilds zumindest von Teilen des Gehörgangs und gegebenenfalls des Trommelfells ausgebildet ist und

- wobei das zweite Abbildungssystem dazu ausgebildet ist, ein dreidimensionales Abbild zumindest von Teilen der Ohrmuschel zu erfassen, wenn der Träger zumindest teilweise in den Gehörgang eingebracht ist, und

- wobei die Steuer- und Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist,

- die Abbildungssysteme anzusteuern, eine Vielzahl von dreidimensionalen Abbildern des Ohrs, insbesondere zumindest Teilen des Gehörgangs und gegebenenfalls der Ohrmuschel, zu erstellen,

- die Registrierung der erstellten Aufnahme-Abbilder zu einem dreidimensionalen Gesamtabbild unter Vorgabe insbesondere von Teilen des Aufnahme-Abbilds, die mit dem zweiten Abbildungssystem zumindest von Teilen der Ohrmuschel erstellt wurden, als Referenz-Abbild durchzuführen, und

- unter Anwendung der jeweils ermittelten Transformation zumindest diejenigen Teile der Aufnahme-Abbilder, die mit dem ersten Abbildungssystem erstellt wurden, zu einem dreidimensionalen Gesamtabbild, insbesondere zumindest von Teilen des Gehörgangs und/oder der Ohrmuschel, zusammenzuführen und das Gesamtabbild zur Verfügung zu halten. Diese Ausgestaltung der Aufnahmeanordnung stellt sicher, dass digital Abbilder von zumindest Teilen des äußeren Gehörgangs und gegebenenfalls des Trommelfells und der Ohrmuschel erstellt werden können, sodass die für die Herstellung verschiedenster Hörgerätetypen benötigten Informationen bereitstehen. Das digitale Abbild kann auch Teile des Trommelfells umfassen.

Eine besonders einfache Erfassung von z. B. Flächen und/oder Referenzstrukturen außerhalb einer zu untersuchenden Kavität kann gewährleistet werden, wenn das zweite Abbildungssystem im Bereich der, der in Vorschubrichtung orientierten Stirnseite gegenüberliegenden, Seite des Trägers angeordnet ist,

wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das zweite Abbildungssystem im Bereich eines Winkels von +180° bis -180° zur Vorschubrichtung oder Längsachse des Trägers ausgerichtet ist und

- dass der Träger dazu ausgebildet ist, während des Einführens in den Gehörgang eine Überlagerungsbewegung umfassend eine Vorwärts- und/oder Rückwärtsbewegung in Vorschubrichtung und gegebenenfalls eine Rotations- und/oder Schwenkbewegung um die Längsachse des Trägers und/oder gegebenenfalls auch weitere Schwenkungen und Translationen auszuführen.

Eine besonders präzise Erfassung eines dreidimensionalen Abbilds kann gewährleistet werden, wenn das erste Abbildungssystem

- auf dem in die Kavität, die Körperöffnung oder den Gehörgang bzw. Teile davon einzubringenden Bereich des Trägers angeordnet ist,

- im Bereich eines Winkels von +180° bis -180° zur Vorschubrichtung oder Längsachse des Trägers ausgerichtet ist, und

- dass der Träger dazu ausgebildet ist, während des Einführens in den Gehörgang eine Überlagerungsbewegung umfassend eine Vorwärts- und/oder Rückwärtsbewegung in Vorschubrichtung und gegebenenfalls eine Rotations- und/oder Schwenkbewegung um die Längsachse des Trägers und/oder gegebenenfalls auch weitere Schwenkungen und Translationen auszuführen

Eine optionale Ausgestaltung mit einem dritten Abbildungssystem, die eine Erweiterung und Präzisierung der Oberflächenerfassung ermöglicht, insbesondere zumindest von Teilen von Kavitäten, von Teilen des Innenbereichs von Gegenständen, von Körperöffnungen oder dem äußeren Gehörgang kann vorsehen, dass ein drittes Abbildungssystem in Ergänzung zum ersten Abbildungssystem mit zumindest einer Bildaufnahmeeinheit vorgesehen ist, wobei

- das dritte Abbildungssystem zur Erfassung von dreidimensionalen Abbildern der Umgebung des Trägers in Bezug auf ein drittes Koordinatensystem ausgebildet ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das dritte Abbildungssystem

- auf dem in die Kavität, die Körperöffnung oder den Gehörgang bzw. Teile davon einzubringenden Bereich des Trägers angeordnet ist,

- im Bereich eines Winkels von +180° bis -180° zur Vorschubrichtung oder Längsachse des Trägers ausgerichtet ist, und

- gegebenenfalls zumindest ein planares Spiegelelement oder ein rotationssymmetrisches und in radialer oder axialer Richtung gekrümmtes, insbesondere hyperboloides oder paraboloides oder kegelförmiges, Spiegelelement zur Erfassung von dreidimensionalen Abbildern der Umgebung in einem Winkel von bis zu 360° um die Längsachse des Trägers umfasst und

- zum ersten und zweiten Abbildungssystem bewegungs- und drehungsstarr angeordnet ist.

Eine einfache Ausgestaltung des dritten Abbildungssystems kann vorsehen, dass das Abbildungssystem zumindest ein planares Spiegelelement umfasst und der Träger dazu ausgebildet ist, während der Erstellung der dreidimensionalen Abbilder eine Überlagerungsbewegung umfassend eine Vorwärts- und/oder Rückwärtsbewegung in Vorschubrichtung, Schwenk- und Rotationsbewegungen um die Längsachse des Trägers und/oder gegebenenfalls auch weitere Schwenkungen und Translationen vom Träger auszuführen.

Eine weitere optionale Ausgestaltung des dritten Abbildungssystems, mit der eine Aufnahme der Umgebung um die Mantelwand des Trägers gewährleistet ist, kann vorsehen, dass das Abbildungssystem ein rotationssymmetrisches und in radialer oder axialer Richtung gekrümmtes, insbesondere hyperboloides oder paraboloides oder kegelförmiges Spiegelelement zur Erfassung eines dreidimensionalen Abbilds der Umgebung des Trägers in einem Winkel von bis zu 360° um die Längsachse des Trägers umfasst.

Für eine Integration von über die Projektion von Zufallsbildern gewonnenen 3D- Informationen im Rahmen der Überführung der Abbilder bzw. Punktewolken in ein gemeinsames Koordinatensystem bzw. im Rahmen der Registrierung der Abbilder zueinander, kann vorgesehen sein, dass ausgewählte, vorzugsweise alle, Abbildungssysteme jeweils zumindest eine Projektionseinheit zur Projektion eines vorgegebenen Zufallsbilds auf den vom jeweiligen Abbildungssystem aufzunehmenden Bereich der Kavität und gegebenenfalls des die Kavitäten umgebenden Bereichs und/oder von Referenzstrukturen außerhalb der Kavität, insbesondere der Körperöffnung, vorzugsweise zumindest von Teilen des Gehörgangs, des Trommelfells und gegebenenfalls der Ohrmuschel, umfassen,

wobei die Steuer- und Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, die Projektionseinheiten der Abbildungssysteme anzusteuern, das vorgegebene Zufallsbild auf den jeweils aufzunehmenden Bereich der Kavität und gegebenenfalls des die Kavitäten umgebenden Bereichs und/oder von Referenzstrukturen außerhalb der Kavität, insbesondere der Körperöffnung und gegebenenfalls des die Körperöffnung umgebenden Bereichs und/oder von Referenzstrukturen, vorzugsweise zumindest von Teilen des Gehörgangs, des Trommelfells und/oder der Ohrmuschel, zu projizieren,

wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die einzelnen Bildpunkte des Zufallsbilds einen von zumindest zwei voneinander abweichenden Farbwerten und/oder Intensitätswerten aufweisen und die Umgebung eines jeden Pixels innerhalb des Zufallsbilds dem jeweiligen Pixel in den mit den Abbildungssystemen, insbesondere mit den Bildaufnahmeeinheiten, generierten Abbildern eindeutig zuordenbar ist.

Um eine präzise Abbildung von beispielsweise mit Haut bedeckten Körperregionen, insbesondere des Ohrs, zu erzielen, kann vorgesehen sein, dass die Projektionseinheiten der Abbildungssysteme zur Projektion des vorgegebenen Zufallsbilds jeweils eine Beleuchtungseinheit zur Erzeugung von Licht, insbesondere in einem Wellenlängenbereich von 350 bis 450 nm, vorzugsweise von 380 bis 400 nm, umfassen.

Um besonders effizient Oberflächenbereiche mit unterschiedlichen Beschaffenheiten im Rahmen eines Scan-Vorgangs erfassen zu können, kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Projektionseinheiten von zumindest einem der Abbildungssysteme Beleuchtungseinheiten zur Erzeugung von Licht in jeweils verschiedenen Wellenlängenbereichen umfassen.

Eine Ausgestaltung einer Aufnahmeanordnung mit Vorteilen insbesondere für die Miniaturisierung des Aufbaus der Aufnahmeanordnung kann erzielt werden, wenn ausgewählte, insbesondere alle, Abbildungssysteme jeweils eine Bildaufnahmeeinheit und eine Projektionseinheit umfassen. Um nach einer Unterbrechung der Erstellung eines Gesamtabbilds fortsetzen zu können, kann vorgesehen sein, dass die Steuer- und Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, im Fall, dass bereits ein vorab erstelltes Gesamtabbild zumindest von Bereichen der Kavität, und gegebenenfalls des die Kavität umgebenden Bereichs oder von Referenzstrukturen außerhalb der Kavität, insbesondere zumindest von Bereichen der Körperöffnung und gegebenenfalls des die Körperöffnung umgebenden Bereichs oder von Referenzstrukturen außerhalb, vorzugsweise zumindest von Bereichen des Gehörgangs und gegebenenfalls der Ohrmuschel vorliegt,

- bei der Aufnahme von Abbildern zu überprüfen, ob eine Übereinstimmung des jeweils aufgenommenen Bereichs mit den vorab aufgenommenen Bereichen vorliegt,

- sofern keine Übereinstimmung vorliegt, die Abbildungssysteme anzusteuern, weitere einzelne Abbilder zu erstellen,

- zu überprüfen ob und/oder an welcher Stelle die einzelnen erstellten Abbilder mit dem zuvor erstellten Gesamtabbild übereinstimmen, und

- wenn eine Übereinstimmung gefunden wurde, die Erstellung des Gesamtabbilds, insbesondere zumindest von Teilen des Innenbereichs der Kavität und/oder des die Kavitäten umgebenden Bereichs und/oder von Referenzstrukturen außerhalb der Kavität, vorzugsweise zumindest von Bereichen der Körperöffnung und gegebenenfalls der die Körperöffnung umgebenden Körperfläche oder von Referenzstrukturen, besonders bevorzugt zumindest von Teilen des Gehörgangs und/oder der Ohrmuschel, an der ermittelten Stelle fortzusetzen.

Für eine besonders präzise dreidimensionale Wiedergabe der Oberfläche - von Kavitäten, insbesondere von Teilen von Kavitäten und/oder zumindest von Teilen des Innenbereichs von Gegenständen und gegebenenfalls des Außenbereichs der Kavität oder von Referenzstrukturen außerhalb der Kavität, insbesondere von Teilen des äußeren Gehörgangs und gegebenenfalls der Ohrmuschel des Probanden - kann vorgesehen sein, dass die Steuer- und Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist,

- für den zu untersuchenden Messraum einen dreidimensionalen Aufnahmeraum vorzugeben,

- jedes der erstellten Abbilder der Kavität, insbesondere zumindest von Teilen des Innenbereichs der Kavität und/oder des die Kavitäten umgebenden Bereichs und/oder von Referenzstrukturen außerhalb der Kavität, vorzugsweise zumindest von Bereichen der Körperöffnung und gegebenenfalls der die Körperöffnung umgebenden Körperfläche oder Referenzstruktur, besonders bevorzugt zumindest von Teilen des Gehörgangs, gegebenenfalls des Trommelfells und gegebenenfalls der Ohrmuschel, in ein gemeinsames Koordinatensystem in den dreidimensionalen Aufnahmeraum zu registrieren,

- den Aufnahmeraum in Voxel zu unterteilen,

- unter den Voxeln des Aufnahmeraums nach Oberflächen-Voxel zu suchen, in das ein Abbild der Oberfläche der Kavität, insbesondere zumindest von Teilen des Innenbereichs der Kavität und/oder des die Kavitäten umgebenden Bereichs und/oder von Referenzstrukturen außerhalb der Kavität, vorzugsweise zumindest von Bereichen der Körperöffnung und gegebenenfalls der die Körperöffnung umgebenden Körperfläche oder Referenzstruktur, besonders bevorzugt des Ohrs, höchst vorzugsweise zumindest von Teilen des Gehörgangs und/oder der Ohrmuschel, fällt,

- aufgrund der einzelnen Aufnahme-Abbilder, die in das jeweilige Oberflächen-Voxel fallen, einen Punkt festzulegen, der die tatsächliche Lage der Oberfläche im Oberflächen- Voxel möglichst gut repräsentiert und

- eine Gesamtoberfläche der Kavität, insbesondere zumindest von Teilen des Innenbereichs der Kavität und/oder des die Kavitäten umgebenden Bereichs und/oder von Referenzstrukturen außerhalb der Kavität, vorzugsweise zumindest von Bereichen der Körperöffnung und gegebenenfalls der die Körperöffnung umgebenden Körperfläche oder Referenzstruktur, besonders bevorzugt des Ohrs, höchst vorzugsweise zumindest von Teilen des Gehörgangs, gegebenenfalls des Trommelfells und/oder der Ohrmuschel, anhand der Oberflächen-Voxel sowie der Oberflächenpunkte innerhalb der Oberflächen- Voxel zu erstellen.

Eine weitere Vereinfachung des Modellaufbaus, gespeist von Abbildern bzw. Punktewolken aus den mindestens zwei Abbildungssystemen, während des Scan vorganges, kann erzielt werden, wenn die Steuer- und Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, den Verschluss aller Bildaufnahmeeinheiten der Abbildungssysteme derart zu betätigen,

- dass die Aufnahmezeitpunkte der mit den Abbildungssystemen erstellten dreidimensionalen Abbilder einen vorgegebenen zeitlichen Abstandsschwellenwert, insbesondere von 700 ms, insbesondere 100 ms, vorzugsweise 20 ms, zueinander nicht überschreiten,

- besonders bevorzugt, dass die Aufnahme der dreidimensionalen Abbilder bei allen Abbildungssystemen gleichzeitig erfolgt.

Eine besonders präzise dreidimensionale Wiedergabe der Oberflächen kann sichergestellt werden, wenn die Steuer- und Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, das dritte Abbildungssystem zusätzlich zum ersten Abbildungssystem und zum zweiten Abbildungssystem zur Erstellung dreidimensionaler Abbilder von Kavitäten gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren, vorzugsweise zur Kalibrierung, für die Ermittlung des Aufnahme-Abbilds und des Gesamt-Abbilds, heranzuziehen.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.

Die Erfindung ist im Folgenden anhand von besonders vorteilhaften, aber nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft beschrieben.

Im Folgenden zeigen schematisch:

Fig. 1 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Aufnahmeanordnung,

Fig. 2 schematisch die Vermessung von zumindest Teilen des äußeren Gehörgangs, der Ohrmuschel und des Trommelfells mit der Aufnahmeanordnung,

Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel des dritten Abbildungssystems,

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel des dritten Abbildungssystems,

Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel des dritten Abbildungssystems,

Fig. 6 ein Beispiel eines Zufallsbilds,

Fig. 7a, 7b, 7c schematisch drei erstellte dreidimensionale Abbilder,

Fig. 7d die Abbilder aus den Fig. 7a, 7b, 7c transformiert in ein gemeinsames Aufnahme- Koordinatensystem,

Fig. 7e schematisch ein erstelltes Gesamtabbild in Form eines Oberflächenmodells von zumindest Teilen des äußeren Gehörgangs, der Ohrmuschel und des Trommelfells,

Fig. 8 schematisch die Registrierung von Aufnahme-Abbildern in ein Gesamtabbild von zumindest Teilen des äußeren Gehörgangs, der Ohrmuschel und des Trommelfells.

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Aufnahmeanordnung 100 zur Erstellung dreidimensionaler Abbilder von Kavitäten, insbesondere von Teilen von Kavitäten und/oder zumindest von Teilen des Innenbereichs von Gegenständen, und gegebenenfalls des die Kavitäten umgebenden Bereichs und/oder von Referenzstrukturen außerhalb der Kavität. Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Aufnahmeanordnung 100 einen Träger 10 mit einer Vorzugsvorschubrichtung zum Vorschub in eine Kavität, eine Steuerungs- und Verarbeitungseinheit 20 sowie ein erstes Abbildungssystem 1 , ein zweites Abbildungssystem 2 und ein drittes Abbildungssystem 3. Ein derartiges Abbildungssystem 1 , 2, 3 kann beispielsweise zwei Bildaufnahmeeinheiten umfassen, sodass mit Hilfe von Stereoskopie bzw. aus verschiedenen Blickwinkeln aufgenommenen Abbildern ein räumlicher Eindruck der aufgenommenen Bereiche des Ohrs bzw. auch der Kavität oder des Gegenstands erzielt werden kann. Alternativ kann ein Abbildungssystem eine Bildaufnahmeeinheit und einen Projektor umfassen.

Das erste Abbildungssystem 1 , das zweite Abbildungssystem 2, und das dritte Abbildungssystem 3 sind dabei auf dem Träger 10 zueinander bewegungs- und drehungsstarr angeordnet und umfassen im gezeigten Ausführungsbeispiel in Fig. 1 und Fig. 2 jeweils eine Bildaufnahmeeinheit und eine Projektionseinheit.

Die Abbildungssysteme 1 , 2, 3 umfassen im gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils eine Bildaufnahmeeinheit 1 1 , 21 , 31 mit jeweils einem Objektiv und einem Videosensor und einer Projektionseinheit 12, 22, 32 umfassend jeweils ein Objektiv, ein Dia, welches ein vorgegebenes Zufallsbild Z bzw. Projektionsmuster trägt, eine Kondensoroptik sowie eine Lichtquelle. Die Bildaufnahmeeinheit 1 1 , 21 , 31 und die Projektionseinheit 12, 22, 32 sind dabei jeweils mechanisch starr miteinander verbunden. Die Position und Orientierung der Bildaufnahmeeinheit 1 1 , 21 , 31 und der Projektionseinheit 12, 22, 32 zueinander wird durch beispielsweise extrinsische Kalibration ermittelt. Ein derartiger Aufbau der Abbildungssysteme 1 , 2, 3 kann bei allen erfindungsgemäßen Verfahren bzw. Aufnahmeanordnungen 100 Anwendung finden.

Das erste Abbildungssystem 1 ist zur Erfassung dreidimensionaler Abbilder A- _\ zumindest des Innenbereichs der Kavität im Bezug auf ein erstes Koordinatensystem K, ausgebildet. Das erste Abbildungssystem 1 kann beispielsweise auch für die Erfassung von Teilen des die Kavität umgebenden Bereichs und/oder von Referenzstrukturen außerhalb der Kavität bzw. der Ohrmuschel M, insbesondere Flächen der Ohrmuschel M, die mit einem größeren Abbildungssystem wie z.B. dem zweiten Abbildungssystem 2 nicht zugänglich sind, verwendet werden. Dies ist besonders vorteilhaft z.B. am Ende eines Scan vorgangs, wenn die Aufnahmeanordnung 100 aus der Kavität bzw. dem Gehörgang G herausgezogen wird.

Das zweite Abbildungssystem 2 ist dazu ausgebildet, ein dreidimensionales Abbild des Außenbereichs, der die Kavität umgibt, und/oder Referenzstrukturen außerhalb der Kavität im Bezug auf ein zweites Koordinatensystem K ₂ zu erfassen, wenn der Träger 10 zumindest teilweise in diese Kavität eingebracht ist. Bei derartigen Referenzstrukturen kann es sich beispielsweise um strukturierte Bereiche z. B. der Oberfläche eines Gegenstands wie z.B. eines Roboters handeln. Das Sichtfeld S des zweiten Abbildungssystems 2 kann beliebig eingerichtet werden.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das erste Abbildungssystem 1 im Bereich der in Vorschubrichtung orientierten Stirnseite des Trägers 10 angeordnet und in Vorschubrichtung ausgerichtet. Dies bedeutet, dass das erste Abbildungssystem 1 auf derjenigen Seite des Trägers 10 angeordnet ist, die beim Einbringen in eine Kavität vorne ist und zuerst in die Kavität eingeführt wird und derart orientiert ist, dass es während des Vorschubs in die Kavität Aufnahmen des Innenbereichs der Kavität aufnimmt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das erste Abbildungssystem 1 auf der Längsachse mittig auf der Stirnseite des Trägers 10 angeordnet, die in Vorschubrichtung orientiert ist. Dies ist jedoch keinesfalls zwingend erforderlich und das erste Abbildungssystem 1 kann alternativ dazu im Bezug zum Mittelpunkt der Stirnseite des Trägers 10 versetzt angeordnet sein. Alternativ zur Ausrichtung in Vorschubrichtung kann das erste Abbildungssystem 1 in einem Bereich eines Winkels von +180° bis -180° zur Vorschubrichtung oder Längsachse des Trägers 10 ausgerichtet sein. Das Sichtfeld Si des ersten Abbildungssystems 1 kann beliebig eingerichtet werden.

Alternativ dazu kann das erste Abbildungssystem 1 auch zur Erfassung von dreidimensionalen Abbildern A-i der Umgebung des Trägers 10 in Bezug auf das erste Koordinatensystem K, ausgebildet sein, an einer beliebigen Position des in die Kavität einzuführenden Teils des Trägers 10 angeordnet sein und gegebenenfalls zumindest ein planares Spiegelelement 33; 33a, 33b oder ein rotationssymmetrisches und in radialer oder axialer Richtung gekrümmtes, insbesondere hyperboloides oder paraboloides oder kegelförmiges, Spiegelelement 33 zur Erfassung von dreidimensionalen Abbildern A, der Umgebung in einem Winkel von bis zu 360° um die Längsachse des Trägers 10 umfassen.

Das erste Koordinatensystem K, ist in Bezug zum Träger 10 festgelegt und wird abhängig von der Position und Ausrichtung des Abbildungssystems 1 in Bezug zum Träger 10 definiert.

Das zweite Abbildungssystem 2 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel im Bereich derjenigen Stirnseite des Trägers 10 angeordnet, die der in Vorschubrichtung orientierten Stirnseite gegenüberliegt und kann bezüglich einer beliebigen Position des nicht in die Kavität einzuführenden Teils des Träges 10 angeordnet und in einem Bereich eines Winkels von +180° bis -180° zur Vorschubrichtung oder Längsachse des Trägers 10 ausgerichtet sein. Das zweite Abbildungssystem 2 kann beispielsweise, wie in Fig. 1 erfasst, zur Längsachse des Trägers 10 angeordnet sein und in Vorschubrichtung in Bezug zum Träger 10 ausgerichtet sein.

Das zweite Koordinatensystem K ₂ ist in Bezug zum Träger 10 festgelegt und wird abhängig von der Position und Ausrichtung des Abbildungssystems 2 in Bezug zum Träger 10 definiert.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Aufnahmeanordnung 100 weiters ein drittes Abbildungssystem 3, das eine dritte Bildaufnahmeeinheit 31 umfasst. Das dritte Abbildungssystem 3 ist in den Ausführungsbeispielen in Fig. 1 und Fig. 2 orthogonal zur Längsachse ausgerichtet. Dies ist jedoch keinesfalls zwingend erforderlich. Alternativ dazu kann das dritte Abbildungssystem 3 auch in jedem anderen Bereich eines Winkels von +180° bis -180° zur Vorschubrichtung oder Längsachse des Trägers 10 orientiert sein. Weiters ist das dritte Abbildungssystem 3 zur Erfassung von dreidimensionalen Abbildern A ₃ der Umgebung des Trägers 10 im Bezug auf ein drittes Koordinatensystem K ₃ ausgebildet. Das Sichtfeld S ₃ des dritten Abbildungssystems 3 kann beliebig eingerichtet werden.

Das dritte Koordinatensystem K ₃ ist in Bezug zum Träger 10 festgelegt und wird abhängig von der Position und Ausrichtung des Abbildungssystems 3 in Bezug zum Träger 10 definiert.

Das dritte Abbildungssystem 3 ist dabei in Ergänzung zum ersten Abbildungssystem 1 vorgesehen, und im Fall, dass das erste Abbildungssystem 1 im Bereich der in Vorschubrichtung orientierten Stirnseite des Trägers 10 angeordnet ist, zur Erfassung von dreidimensionalen Abbildern A ₃ der Umgebung des Trägers 10 ausgebildet.

Zwar umfasst die Aufnahmeanordnung 100 in den Ausführungsbeispielen in Fig. 1 und Fig. 2 ein drittes Abbildungssystem 3, dies ist jedoch keinesfalls zwingend erforderlich. Alternativ dazu kommt eine erfindungsgemäße Aufnahmeanordnung 100 bzw. ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Aufnahme dreidimensionaler Abbilder, insbesondere von Teilen von Kavitäten und/oder zumindest von Teilen des Innenbereichs von Gegenständen und gegebenenfalls des die Kavitäten umgebenden Außenbereichs und/oder von Referenzstrukturen außerhalb der Kavität auch mit zwei Abbildungssystemen aus. Auch in diesem Fall ist eine ausreichend genaue Vermessung bzw. dreidimensionale Aufnahme der Kavitäten bzw. des Innenbereichs von Gegenständen möglich, auch wenn diese keine markante Oberflächenstruktur bzw. eine glatte Oberfläche aufweisen.

Die Steuer- und Verarbeitungseinheit 20 der Aufnahmeanordnung 100 steht mit den Abbildungssystemen 1 , 2, 3 des Trägers 10 in Datenkommunikation. Diese Datenkommunikation kann dabei drahtlos beispielsweise mittels Bluetooth oder WLan oder auch über ein Datenkabel realisiert sein. Die Steuer- und Verarbeitungseinheit 20 ist weiters dazu ausgebildet, die einleitend erläuternden Kalibrierungs-, Transformations- und Registrierarbeiten auszuführen.

Im einzelnen wird vorab eine Kalibrierung jeweils der einzelnen Abbildungssysteme 1 , 2, 3 durchgeführt, z.B. hinsichtlich resultierender optischer Brennweiten, Linsenverzerrungsparametern, dreidimensionaler Ausrichtung der Projektion und der Kamera in allen 6 Freiheitsgraden zueinander, und anschließend eine Kalibrierung der Abbildungssysteme zueinander unter Verwendung eines Kalibrierobjektes durchgeführt und für jedes der Abbildungssysteme 1 , 2, 3 eine Koordinaten-Transformation KT- _| , KT ₂ , KT ₃ vom jeweiligen Koordinatensystem 1 , 2, 3 in ein gemeinsame Aufnahme- Koordinatensystem KA ermittelt. Die Koordinaten-Transformationen KT- _| , KT ₂ , KT ₃ ordnen dabei den jeweiligen Positionen der Messraumpunkte, die von den Abbildungssystemen 1 , 2, 3 vom Kalibrierobjekt erfasst wurden, genau eine Position im gemeinsamen Aufnahme-Koordinatensystem KA ZU . Bei diesen Positionen im gemeinsamen dreidimensionalen Koordinatensystem KA kann es sich insbesondere um Voxeipositionen handeln.

Auf diese Weise werden nun alle mit dem von der Aufnahmeanordnung 100 umfassten ersten und zweiten Abbildungssystem 1 , 2 und gegebenenfalls dem dritten Abbildungssystem 3 erstellten dreidimensionalen Abbilder A-i , A ₂ , A ₃ , deren

Aufnahmezeitpunkte einen vorgegebenen zeitlichen Abstandsschwellenwert zueinander nicht überschreitet, in das Aufnahme-Koordinatensystem KA überführt. Diese annähernd gleichzeitige Aufnahme von Abbildern A-i, A ₂ , A ₃ wird dadurch gewährleistet, dass die Steuer- und Verarbeitungseinheit 20 der Aufnahmeanordnung 100 dazu ausgebildet ist, den Verschluss aller Bildaufnahmeeinheiten 1 1 , 21 , 31 der Abbildungssysteme 1 , 2, 3 derart zu betätigen, dass die Aufnahmezeitpunkte der mit den Abbildungssystemen 1 , 2, 3 erstellten dreidimensionalen Abbilder A-i , A ₂ , A ₃ einen vorgegebenen zeitlichen Abstandsschwellenwert von beispielsweise 700 ms, insbesondere 100 ms, vorzugsweise 20 ms, zueinander nicht überschreiten bzw. dass die Aufnahme der dreidimensionalen Abbilder A-i , A ₂ , A ₃ bei allen Abbildungssystemen 1 , 2, 3 besonders bevorzugt gleichzeitig erfolgt. Die innerhalb eines vorgegebenen zeitlichen Abstandsschwellenwerts mit dem Abbildungssystem 1 erfassten Abbild A- _| , dem Abbildungssystem 2 erfassten Abbild A ₂ , dem Abbildungssystem 3 erfassten Abbild A ₃ werden im Folgenden mit "t" gekennzeichnet. Die darauffolgend jeweils im vorgegebenen zeitlichen Abstandsschwellenwert erfassten Abbilder sind mit t+1 , ..., t+n gekennzeichnet, beispielsweise A _{1 t+1} , A _{1 t+2} , A _{1 t+n} .

Die Generierung von Abbildern A- _| , A ₂ , A ₃ wird so lange fortgesetzt, bis die benötigte Aufnahmefläche, bei Bedarf durch Ausführung von beispielsweise Vorschubbewegungen, Rotationsbewegungen, Schwenkbewegungen mit dem Träger 10, erfasst ist.

Den Anwendungsbereichen der Erfindung ist gemein, dass eine dreidimensionale Abbildung von derartigen schwerzugänglichen Bereichen wie dem Gehörgang G eines Menschen oder Tiers, dem Innenbereich von Körperöffnungen von Menschen oder Tieren bzw. dem Innenbereich von Gegenständen oder Kavitäten nur schwierig dreidimensionale Modelle erstellt werden können bzw. diese schwer vermessen werden können, da die Aufnahmebereiche der Kavität gegebenenfalls schwer zugänglich sind, gegebenenfalls miniaturisierte Abbildungssysteme erfordern und eine Oberfläche mit wenig bzw. unzureichender Struktur aufweisen können, die die räumliche Verödung einzelner dreidimensionaler Abbilder A- _| , A ₂ , A ₃ im Rahmen der Registrierung zu einem Modell bzw.

Gesamtabbild GA schwierig gestaltet.

Die Erfindung bietet dazu Abhilfe indem, wie zuvor erläutert, die über die einzelnen Abbildungssysteme 1 , 2, 3 aufgenommenen Abbilder bzw. Punktewolken über die Koordinaten-Transformationen KT _{1 ;} KT ₂ , KT ₃ in ein gemeinsames Aufnahme- Koordinatensystem K _A überführt werden, somit die Aufnahme-Bilder AA, die innerhalb eines vorgegeben zeitlichen Abstandsschwellenwerts t, generiert werden, zu einem integrierten Aufnahme-Abbild AA zusammengeführt werden und anschließend beim erfindungsgemäßen Verfahren eine Registrierung der erstellten Aufnahme-Abbilder AA zueinander in Bezug auf ein Referenz-Abbild RA durchgeführt wird. Dieses Referenz- Abbild RA entspricht dabei einem im integrierten Aufnahme-Abbild AA berücksichtigten Aufnahme-Abbild eines Abbildungssystems wie z.B. dem Aufnahme-Abbild des zweiten Abbildungssystems 2, dessen Aufnahmebereich gezielt auf eine Fläche mit hinreichender Struktur gerichtet ist und daher für die Orientierung herangezogen werden kann.

Ein derartiger strukturierter Bereich findet sich beispielsweise im aufgenommenen Außenbereich von Kavitäten bzw. Gegenständen oder an der Körperoberfläche, die Körperöffnungen umgibt, so wie beispielsweise die Ohrmuschel M als strukturierter Bereich für die Registrierung von Abbildern des Gehörgangs G und gegebenenfalls des Trommelfells TF dienen kann. Das Referenz-Abbild RA ist Teil des Aufnahme-Abbilds AA. In jedem innerhalb eines vorgegebenen Abstandschwellenwertes generierten integrierten Aufnahme-Abbild AA _t , AA _t+1 , AA _t+n befindet sich ein für die Umsetzung der

Registrierung verwendetes Referenz-Abbildes RA _t , RA _t+1 , RA _t+n , das dem Aufnahme- Abbild des zweiten Abbildungssystems 2 entspricht.

Bei der Registrierung dienen übereinstimmende überlappende Bildpunkte bzw. der jeweils aktuell aufgenommenen dreidimensionalen Abbilder bzw. Bildpunktwolken, die z.B. denselben Oberflächenpunkt der aufzunehmenden Oberfläche abbilden, zur räumlichen Verödung im dreidimensionalen Gesamtabbild GA.

D.h. die jeweiligen Übereinstimmungsbereiche zwischen zwei dreidimensionalen Abbildern bzw. Bildpunktwolken, im hier genannten Verfahren zwischen zwei Referenzabbildern, z.B. RA, und RA _t+1 bei Frame-to-Frame Registrierung, dienen zur Orientierung für über den jeweiligen Übereinstimmungsbereich hinausgehende dreidimensionale Abbilder, die zum Gesamtabbild GA hinzugefügt werden und so das Gesamtabbild GA stückweise erweitern. Die Registrierung kann für Flächen mit hinreichender Oberflächenstruktur gemäß dem dargestellten Vorgehen durch den Vorgang Frame-to-Frame, RA, und RA _t+1 , oder Frame-to-Model, RA zu GA, erfolgen. Bei den Positionen im gemeinsamen dreidimensionalen Aufnahme-Koordinatensystem K _A des Gesamtmodells GA kann es sich insbesondere um Voxeipositionen handeln.

Das erfindungsgemäße Verfahren verschafft Abhilfe, wenn zumindest ein Abbildungssystem, z.B. das erste Abbildungssystem 1 bzw. das dritte Abbildungssystem 3, auf Flächen mit unzureichender Struktur gerichtet sind. Die Registrierung der über diese Abbildungssysteme aufgenommenen und in ein gemeinsames Aufnahme- Koordinatensystem K _A durch Anwendung der Koordinaten-Transformationen KT- _| , KT ₂ , KT ₃ übertragenen Abbilder erfolgt anhand topografisch charakteristischer Messoberflächenbereichen, die beispielsweise durch das zweite Abbildungssystem 2 erfasst und bereitgestellt werden.

Die im Rahmen der Registrierung ermittelte Transformation T zur Verödung des jeweiligen Referenz-Abbilds RA im Gesamtabbild GA wird auf die in den einzelnen Aufnahme-Abbildern AA verarbeiteten, über das Referenz-Abbild RA hinausgehenden Abbilder, beispielsweise das Aufnahme-Abbild des ersten Abbildungssystems 1 und das Aufnahme-Abbild des dritten Abbildungssystems 3, unter Berücksichtigung der Koordinaten-Transformationen KT- _| und KT ₃ ebenso angewendet. Die Koordinaten- Transformationen KT-i und KT ₃ stehen in Beziehung zu T. Zur Berechnung der Transformation T kann beispielsweise die Methode von Horn, Berthold K. P. (1987), Closed-form solution of absolute Orientation using unit quaternions. Journal of the Optical Society of America A: Optics, Image Science, and Vision, Volume 4, Issue 4, April 1987, pp.629-642, eingesetzt werden.

Die dreidimensionalen Abbilder A _{1 ;} A ₂ und A ₃ werden jeweils mit kalibrierten 3D-Sensoren aus Videobildern, welche die Messoberfläche mit sehr hoher räumlicher Auflösung repräsentieren, errechnet. Dazu kann beispielsweise die Methode von Weber, Michael & Humenberger, Martin & Kubinger, Wilfried. (2009), A very fast census-based Stereo matching Implementation on a graphics Processing unit. 786 - 793. 10.1 109/ICCVW.2009.5457622, eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäße Aufnahmeanordnung 100 bzw. das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Erstellung dreidimensionaler Abbilder, insbesondere von Teilen von Kavitäten und/oder zumindest von Teilen des Innenbereichs von Gegenständen und gegebenenfalls des die Kavitäten umgebenden Bereichs und/oder von Referenzstrukturen außerhalb der Kavität, geeignet.

Die erfindungsgemäße Aufnahmeanordnung 100 bzw. das erfindungsgemäße Verfahren kann auch beispielsweise im Bereich der Industrie oder Robotik oder auch beispielsweise im kosmetischen oder chirurgischen Bereich Anwendung finden und zur Aufnahme dreidimensionaler Abbilder von Körperöffnungen von Menschen oder Tieren, insbesondere zumindest von Teilen des Innenbereichs der Körperöffnungen und gegebenenfalls der die Körperöffnung umgebenden Körperfläche oder von Referenzstrukturen, verwendet werden. Im Bereich der Chirurgie ist beispielsweise auch eine Anwendung z.B. zur Aufnahme dreidimensionaler Abbilder von inneren Organen mit einer endoskopartig ausgebildeten Aufnahmeanordnung 100 möglich.

Besonders bevorzugt kann eine erfindungsgemäße Aufnahmeanordnung 100 bzw. ein erfindungsgemäßes Verfahren dazu Einsatz finden, dreidimensionale Abbilder des Gehörgangs G, des Trommelfells TF und gegebenenfalls der Ohrmuschel M, zu erfassen.

Allen diesen Anwendungsbereichen ist gemein, dass die Aufnahmebereiche schwer zugänglich sind, miniaturisierte Abbildungssysteme erfordern und gegebenenfalls eine Oberfläche mit wenig Struktur aufweisen.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. einer erfindungsgemäßen Aufnahmeanordnung 100 zur Aufnahme von dreidimensionalen Abbildern des Ohrs O, insbesondere zumindest von Teilen des äußeren Gehörgangs und gegebenenfalls der Ohrmuschel. Die Aufnahmeanordnung 100 umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel einen Träger 10 mit einer Vorzugsvorschubrichtung zum Vorschub in den Gehörgang G. Das erste Abbildungssystem 1 ist zur Erfassung von dreidimensionalen Abbildern A- _\ zumindest von Teilen des Gehörgangs G und bei Bedarf von Flächen der Ohrmuschel M und des Trommelfells TF ausgebildet und das zweite Abbildungssystem 2 ist dazu ausgebildet, dreidimensionale Abbilder A ₂ zumindest von Teilen der Ohrmuscheln M zu erfassen, wenn der Träger 10 zumindest teilweise in den Gehörgang G eingebracht ist. Die Außenabmessungen des ersten Abbildungssystems 1 bzw. des Trägers 10 sind dabei für die Applikation in menschlichen Gehörgängen G und zu deren berührungsloser Oberflächenvermessung geeignet.

Das zweite Abbildungssystem 2 erfasst und vermisst dabei berührungslos die Oberfläche der in Fig. 2 schematisch dargestellten menschlicher Ohrmuschel M. Zu diesem Zweck sind die Außenabmessungen des zweiten Abbildungssystems 2 entsprechend der Applikation dahingehend gewählt, dass beispielsweise eine ergonomische, handgeführte oder eine automatisierte dreidimensionale Vermessung der benötigten Teile des Ohres O möglich ist. Das zweite Abbildungssystem 2 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel auf der Längsachse des Trägers 10 versetzt zur Mitte des Trägers 10, was allerdings keinesfalls zwingend ist.

Das zweite Abbildungssystem 2 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel in Fig. 1 und Fig. 2 im Bereich derjenigen Stirnseite des Trägers 10 angeordnet, die der in Vorschubrichtung orientierten Stirnseite gegenüberliegt und bezüglich einer Position des nicht in den Gehörgang einzuführenden Teil des Träges 10 angeordnet und zur Vorschubrichtung oder Längsachse des Trägers 10 ausgerichtet.

Das in der Aufnahmeanordnung 100 in Fig. 2 umfasste dritte Abbildungssystem 3 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel im orthogonalen Winkel zur Vorschubrichtung oder Längsachse des Trägers 10 ausgerichtet. Das dritte Abbildungssystem 3 ist zur Erfassung von dreidimensionalen Abbildern A ₃ der Umgebung des Trägers im Bezug auf ein drittes Koordinatensystem K ₃ ausgebildet.

Dabei ist das erste Abbildungssystem 1 jedoch keinesfalls zwingenderweise an der in Vorschubrichtung orientierten Stirnseite des Trägers 10 angeordnet, sondern kann auch zur Erfassung von dreidimensionalen Abbildern A- _\ der Umgebung des Trägers 10 an einer anderen Position des in die Kavität einzubringenden Teils des Trägers angeordnet und z.B. im orthogonalen Winkel in zur Vorschubrichtung oder Längsachse des Trägers 10 ausgerichtet sein.

Bei der Umgebung des Trägers handelt es sich, wie in Fig. 2 ersichtlich, um Teile des Gehörgangs G und des Trommelfells TF. Die Außenabmessungen des dritten Abbildungssystems 3 sind für die Applikation in menschlichen Gehörgängen G und zu deren berührungsloser Oberflächenvermessung geeignet. Der axiale und radiale Abstand zwischen dem ersten Abbildungssystem 1 und dritten Abbildungssystem 3 ist so gewählt, dass eine für die Anwendung erforderliche dreidimensionale Oberflächenvermessung des benötigten Bereichs des Gehörgangs G, gegebenenfalls des Trommelfells TF und gegebenenfalls der Ohrmuschel M, z.B. für die Fierstellung von Gehäusen bzw. Ohrpasstücken bei Hörhilfen, von In-Ear-Kopfhörern, gewährleistet ist.

Während der Träger 10 zumindest teilweise in den Gehörgang G eingeführt wird, werden vom Träger 10 eine Überlagerungsbewegung umfassend eine Vorwärts- und/oder Rückwärtsbewegung in Vorschubrichtung und gegebenenfalls eine Rotations- und/oder Schwenkbewegung um die Längsachse des Trägers 10 ausgeführt und/oder gegebenenfalls auch weitere Schwenkungen und Translationen vom Träger 10 ausgeführt. Diese Bewegung kann dadurch erzielt werden, dass der Träger 10 von einem Anwender der Aufnahmeanordnung 100, beispielsweise einem Arzt oder Flörakustiker, händisch in den Gehörgang G eines Patienten oder Kunden eingeführt wird, wobei der Träger 10 insbesondere stückweise vor und zurück bewegt wird bzw. um seine Längsachse gedreht und/oder geschwenkt wird, um ein vollständiges dreidimensionales Gesamtabbild GA für den benötigten Teil des Gehörgangs G, gegebenenfalls des Trommelfells TF und gegebenenfalls der Ohrmuschel M zu erhalten. Derartige Überlagerungsbewegungen beispielsweise beim Vorschub in den Gehörgang G können beispielsweise auch dadurch erzielt werden, dass die Aufnahmeanordnung 100 bzw. der Träger 10 automatisiert beispielsweise von einer computergestützten Vorrichtung in den Gehörgang G eines Patienten oder Kunden ein-/ausgeführt wird und/oder die Rotation motorisiert erfolgt.

Auch bei der Aufnahme von Abbildern, insbesondere von Teilen von Kavitäten und/oder Teilen des Innenbereichs von Gegenständen oder von Körperöffnungen von Menschen oder Tieren, insbesondere zumindest von Teilen des Innenbereichs der Körperöffnungen, und gegebenenfalls der die Körperöffnung umgebenden Körperoberfläche und/oder von Referenzstrukturen außerhalb der Öffnung wird eine derartige Überlagerungsbewegung umfassend eine Vorwärts- und/oder Rückwärtsbewegung in Vorschubrichtung und gegebenenfalls eine Rotations- und/oder Schwenkbewegung um die Längsachse des Trägers 10 und/oder gegebenenfalls auch weitere Schwenkungen und Translationen vom Träger 10 ausgeführt, die durch händisches Ein-/Ausbringen des Trägers 10 und händische Ausführung der genannten Bewegungen bedient werden kann oder auch automatisiert.

Um mit der Aufnahmeanordnung 100 beispielsweise im Fall des Ohrs, das Trommelfell bzw. die Kavität, nicht zu berühren, kann eine optische oder auditive Warnung bei Unterschreiten eines Sicherheitsabstands zum Trommelfell TF oder zur Innenwand der Kavität von der Aufnahmeanordnung 100, insbesondere von der Steuer- und Verarbeitungseinheit 20, abgegeben werden.

Fig. 3 und Fig. 4 zeigen Beispiele einer erfindungsgemäßen Aufnahmeanordnung 100 unter Einbezug eines Spiegelelements 33, 33a, 33b oder alternativen Objektes zur Umlenkung der Blickrichtung und Fig. 5 zur Umlenkung der Blickrichtung und zur Erweiterung des Blickfeldes bzw. Sichtfelds S ₃ .

Um mit derartigen Spiegelanordnungen Abbilder der benötigten Umgebung des Trägers 10 bzw. in einem Winkel von bis zu 360 Grad um die Umgebung des Trägers 10 zu erfassen, ist der Träger 10 wenn benötigt dazu ausgebildet während der Erstellung der dreidimensionalen Abbilder eine Überlagerungsbewegung umfassend eine Vorwärts- und/oder Rückwärtsbewegung in Vorschubrichtung und/oder eine Schwenk- bzw. Rotationsbewegung von bis zu 360 Grad um die Längsachse des Trägers 10 und/oder gegebenenfalls auch weitere Schwenkungen und Translationen vom Träger 10 auszuführen.

Wie in den Fig. 3 bis 5 ersichtlich ist, braucht das dritte Abbildungssystem 3, sofern dieses vorhanden ist, nicht derart angeordnet und ausgerichtet sein, dass es beispielsweise durch eine Öffnung im Träger 10 bzw. dessen Mantelwand, die mit einem durchsichtigen Material wie beispielsweise Glas oder Kunststoff abgedeckt ist, Aufnahmen der Umgebung des Trägers 10 direkt durch diese Öffnung hindurch erstellt. Alternativ dazu kann das dritte Abbildungssystem 3 auf dem in die Kavität einzubringenden Teils des Trägers 10 im Inneren angeordnet und in Vorschubrichtung in Bezug zum Träger 10 ausgerichtet sein und beispielsweise ein Spiegelelement 33 umfassen, in dem sich die Umgebung um die Mantelwand des Trägers 10 spiegelt und der derart ausgerichtet ist, dass das Spiegelbild der Umgebung um den Träger 10 von dem dritten Abbildungssystem 3 aufgenommen werden kann. Auch hierbei kann zur Abdeckung der für die Anwendung des Spiegelelements 33 wie beispielsweise eines Spiegels oder eines alternativen Objektes für die Umlenkung des Sichtfeldes S ₃ des dritten Abbildungssystems 3 benötigten Öffnung im Träger 10 ein transparentes Material verwendet werden.

Fig. 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines dritten Abbildungssystems 3 mit einer derartigen Spiegelanordnung. Im Ausführungsbeispiel in Fig. 3 umfasst das dritte Abbildungssystem 3 zwei planare Spiegelelemente 33a, 33b, die jeweils ausgehend von der Längsachse des Trägers 10 in Vorschubrichtung geneigt einen spitzen Winkel mit der Längsachse des Trägers 10 einschließen und derart beispielsweise durch einen mit dem durchsichtigen Kunststoff oder Glas abgedeckten Bereich des Trägers 10 sichtbare Bereiche der Umgebung des Trägers 10 ins Innere des Trägers 10 zum dritten Abbildungssystem 3 spiegeln. Um mit einer derartigen Spiegelanordnung ein möglichst vollständiges Abbild der Umgebung des Trägers bzw. in einem Winkel von bis zu 360 Grad um die Umgebung des Trägers 10 zu erfassen, ist der Träger 10 in diesem Fall dazu ausgebildet während der Erstellung der dreidimensionalen Abbilder eine Überlagerungsbewegung umfassend eine Vorwärts- und/oder Rückwärtsbewegung in Vorschubrichtung und eine Schwenk- bzw. Rotationsbewegung von bis zu 360 Grad um die Längsachse des Trägers 10 auszuführen.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines dritten Abbildungssystems 3 mit einem Spiegelelement 33, der Spiegelbilder der Umgebung des Trägers 10 ins Innere zum dritten Abbildungssystem 3 spiegelt, wobei in diesem Fall der Träger 10 nur an einer Seite eine Öffnung bzw. einen durchsichtigen Bereich aufweist im Gegensatz zu Fig. 3, wo für jedes Spiegelelement 33a, 33b eine Öffnung bzw. ein durchsichtiger Bereich im Träger 10 vorhanden ist. Um mit der in Fig. 4 dargestellten Spiegelanordnung ein vollständiges dreidimensionales Abbild der Umgebung um den Träger 10 zu erhalten, ist der Träger 10 in diesem Fall dazu ausgebildet, eine Überlagerungsbewegung umfassend eine Vorwärts- und/oder Rückwärtsbewegung in Vorschubrichtung und eine Schwenkbewegung und/oder Rotationsbewegung um die Längsachse des Trägers 10, d.h. um 360 Grad um die Längsachse des Trägers, aufzuführen.

Fig. 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines dritten Abbildungssystems 3 mit einem Spiegelelement 33, der im gezeigten Ausführungsbeispiel als rotationssymmetrisches in axialer Richtung gekrümmtes paraboloides Spiegelelement 33 ausgebildet ist. Alternativ dazu kann ein derartiges Spiegelelement 33 in radialer Richtung gekrümmt sein und hyperboloid oder kegelförmig ausgebildet sein. Das Spiegelelement 33 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, dass dreidimensionale Abbilder der Umgebung des Trägers 10 in einem Winkel von bis zu 360 Grad um die Längsachse des Trägers erfasst werden können. Dazu ist im Träger 10 beispielsweise ein ringförmiger durchsichtiger Bereich, durch den Spiegelbilder der Umgebung des Trägers 10 ins Innere des Trägers 10 gespiegelt werden können, angeordnet.

Dies bedeutet, dass, wenn das Spiegelelement 33 zur Erfassung eines Abbilds in einem Winkel von 360 Grad um die Längsachse des Trägers 10 ausgebildet ist, eine Schwenk- /Rotationsbewegung um die Längsachse des Trägers 10 beim Vorschub in beispielsweise den Gehörgang oder in den Innenbereich einer Kavität oder eines Gegenstands nicht zwingend erforderlich ist.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Träger 10 der Aufnahmeanordnung 100 zunächst zumindest teilweise in den Gehörgang G eines Patienten oder Kunden eingeführt. Die Ohrmuschel M bzw. der Gehörgang G brauchen dabei vorteilhafterweise nur oberflächlich gereinigt zu werden. Wie zuvor beschrieben, kann die Bewegung händisch oder automatisiert erfolgen. Dabei werden von den Abbildungssystemen 1 , 2, 3 eine Vielzahl von dreidimensionalen Abbildern A _{1 ;} A ₂ , A ₃ zumindest von Teilen des Gehörgangs G und gegebenenfalls des Trommelfells TF und/oder der Ohrmuschel M erstellt.

Für die Erstellung dreidimensionaler Gesamtabbilder GA mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. Gesamtoberflächen kann bei allen zuvor genannten Anwendungsgebieten, d.h. zur Aufnahme von dreidimensionalen Abbildern von Kavitäten bzw. des Innenbereichs von Gegenständen und gegebenenfalls des die Kavität umgebenden Bereichs oder von Referenzstrukturen, zur Aufnahme von Körperöffnungen bzw. des Innenbereichs der Körperöffnungen und der die Körperöffnungen umgebenden Körperoberfläche oder von Referenzstrukturen oder der benötigten Teile des Gehörgangs, gegebenenfalls des Trommelfells TF und gegebenenfalls der Ohrmuschel, jedes der Abbildungssysteme 1 , 2, 3 beispielsweise eine oder mehr Bildaufnahmeeinheiten 1 1 , 21 , 31 umfassen, sodass mit Hilfe von Stereoskopie bzw. aus verschiedenen Blickwinkeln aufgenommenen Abbildern ein räumlicher Eindruck der aufgenommenen Bereiche des Ohrs bzw. auch der Kavität oder des Gegenstands erzielt werden kann.

Eine erfindungsgemäße Aufnahmeanordnung 100 kann zur Aufnahme von dreidimensionalen Abbildern aller zuvor genannten Gegenstände bzw. Körperteile derart ausgestaltet sein, dass ausgewählte, vorzugsweise alle, Abbildungssysteme 1 , 2, 3 jeweils zumindest eine Projektionseinheit 12, 22, 32 zur Projektion eines vorgegebenen Zufallsbilds Z auf den vom jeweiligen Abbildungssystem 1 , 2, 3 aufzunehmenden Bereich der Kavität, insbesondere der Körperöffnung, vorzugsweise des Gehörgangs G, und gegebenenfalls einen Bereich, der die Kavität bzw. die Körperöffnung umgibt, bzw. der Ohrmuschel M und/oder von Referenzstrukturen außerhalb der Kavität bzw. der Körperöffnung umfassen.

Die Steuer- und Verarbeitungseinheit 20 der Aufnahmeanordnung 100 ist dabei dazu ausgebildet, die Projektionseinheiten 12, 22, 32 der Abbildungssysteme 1 , 2, 3 anzusteuern und das vorgegebene Zufallsbild Z auf den jeweils aufzunehmenden Bereich der Kavität bzw. der Körperöffnung und gegebenenfalls den die Kavität bzw. Körperöffnung umgebenden Bereich oder auf außerhalb liegende Referenzstrukturen oder auf den benötigten Bereich des Gehörgangs G, des Trommelfells TF und gegebenenfalls der Ohrmuschel M zu projizieren. Die einzelnen Bildpunkte des Zufallsbilds Z können dabei einen von zumindest zwei voneinander abweichenden Farbwerten und/oder Intensitätswerten aufweisen.

Die Abbildungssysteme 1 , 2, 3 der in Fig. 2 dargestellten Aufnahmeanordnung 100 umfassen jeweils derartige Projektionseinheiten 12, 22, 32, die das vorgegebene Zufallsbild auf den jeweils aufzunehmenden Bereich des Ohrs, d.h. im Fall der Abbildungssysteme 1 und 3 auf den aufzunehmenden Bereich zumindest von Teilen des Gehörgangs G und gegebenenfalls im Fall eines benötigten Gesamtabbildes der Ohrmuschel M auf den aufzunehmenden Bereich der Ohrmuschel M, insbesondere auf Flächen, die mit dem zweiten Abbildungssystem 2 nicht ausreichend abbildbar sind, bzw. im Fall vom zweiten Abbildungssystem 2 auf den aufzunehmenden Bereich der Ohrmuschel M, projizieren. Hintergrund der Anwendung eines derartigen Zufallsbilds Z ist, dass für das erfindungsgemäße Verfahren zur Erstellung dreidimensionaler Abbildung die Umgebung jedes Pixels beispielsweise eine 3x3 oder 5x5 Umgebung innerhalb des gesamten Zufallsbilds Z den jeweiligen korrespondierenden Pixel im Aufnahme-Abbild AA eindeutig zuordenbar sein soll. Aufgrund der Eindeutigkeit der Umgebung kann ein Raumpunkt an unterschiedlichen Stellen gegebenenfalls in zwei bzw. drei mit jeweils einer der Bildaufnahmeeinheiten 1 1 , 21 , 31 der Abbildungssysteme 1 , 2, 3 aufgenommenen Abbilder A _{1 ;} A ₂ , A ₃ bzw. den aufgenommenen Digitalbildern aufgefunden werden.

Werden pro Pixel zwei voneinander abweichende Helligkeitswerte, beispielsweise weiß und schwarz als mögliche Zufallswerte, vorgegeben, stehen bei Verwendung einer Umgebung von fünf mal fünf Pixeln etwa 17 Millionen unterschiedliche Umgebungen zur Verfügung, sodass ohne weitere Einschränkung des erfindungsgemäßen Verfahrens Abbilder mit etwa 17 Millionen Pixeln aufgenommen werden können und jeden aufgenommenen Pixel eine eindeutige Umgebung zugeordnet werden kann.

Das Zufallsbild Z kann mit einfachen Mitteln realisiert werden und beispielsweise als Dia vorliegen. Die Berechnung der einzelnen den Pixeln zugeordneten Zufallswerte kann dabei mittels eines bereits bekannten Algorithmus beispielsweise eines Mersenne Twister Algorithmus erfolgen, wie er beispielsweise in Makoto Matsumoto, Takuji Nishimura: Mersenne twister. A 623-dimensionally equidistributed uniform pseudorandom number generator. In: ACM Transactions on Modeling and Computer Simulation. 8, 1998, ISSN 1049-3301 , S. 3-30, beschrieben ist. Ein Beispiel eines derartigen Zufallsbilds Z ist in Fig. 6 schematisch dargestellt.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird von jedem der Abbildungssysteme 1 , 2, 3 jeweils ein vorgegebenes Zufallsbild Z auf den durch das jeweilige Abbildungssystem 1 , 2, 3 aufzunehmenden Bereich der Kavität, des Innenbereichs eines Gegenstandes, der Körperöffnung oder des Gehörgangs G und gegebenenfalls der die jeweilige Öffnung umgebende Fläche bzw. Teile davon oder gegebenenfalls einer Referenzstruktur außerhalb der Öffnung projiziert. Dabei können jeweils identische Zufallsbilder Z auf den aufzunehmenden Bereich projiziert werden oder es können jeweils verschiedene Zufallsbilder Z zum Einsatz kommen.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird für die Projektion des zumindest einen vorgegebenen Zufallsbild Z auf den aufzunehmenden Bereich des Ohrs bzw. zumindest Teilen des Gehörgangs G und/oder der Ohrmuschel M nahes UV-Licht in einem Wellenlängenbereich von 350 bis 450 nm, vorzugsweise von 380 bis 400 nm, verwendet. Diese Vorgehensweise ist besonders vorteilhaft in Anwendungsgebieten, bei denen dreidimensionale Abbilder von mit Haut bedeckten Körperregionen aufzunehmen sind, da Haut im nahen UV-Bereich besonders gut reflektiert.

Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass von zumindest einem der Abbildungssysteme 1 , 2, 3 das jeweilige vorgegebene Zufallsbild Z in einem anderen Wellenlängenbereich auf dem vom jeweiligen Abbildungssystem 1 , 2, 3 aufzunehmenden Bereich einer Kavität, eines Gegenstands einer Körperregion oder beispielsweise des Ohrs projiziert wird. Die Verwendung unterschiedlicher Wellenlängenbereiche für die Projektion ist besonders vorteilhaft, wenn die zu erfassenden Aufnahmeflächen unterschiedliche Beschaffenheiten aufweist, die unterschiedliche Anforderungen an die Lichtquelle bedingen, wie beispielsweise Haut, Haare auf der Haut, Verunreinigungen auf der Haut.

Die auf diese Weise mit den Abbildungssystemen 1 , 2, 3 innerhalb eines vorgegebenen zeitlichen Abstandsschwellenwertes erstellten dreidimensionalen Abbildern A _{1 ;} A ₂ , A ₃ insbesondere zumindest von Teilen des Gehörgangs G und/oder der Ohrmuschel M, werden unter Anwendung der vorab ermittelten Koordinaten-Transformationen KT _{1 ;} KT ₂ , KT ₃ in ein Aufnahme-Koordinatensystem K _A überführt.

Die Anwendung der Koordinaten-Transformationen KT _{1 ;} KT ₂ , KT ₃ auf die einzelnen dreidimensionalen Abbilder A _{1 ;} A ₂ , A ₃ ist in den Fig. 7a-7d skizziert. Für die Ableitung der Koordinaten-Transformationen KT _{1 ;} KT ₂ , KT ₃ wird ein Kalibrierobjekt, dessen Abmessungen bekannt sind, verwendet. Das Kalibrierobjekt bzw. Teilbereiche davon liegt im jeweiligen Sichtfeld S _{1 ;} S ₂ , S ₃ der von der Aufnahmeanordnung 100 umfassten Abbildungssysteme 1 , 2, 3. Auf Basis der von den Abbildungssystemen 1 , 2, 3 erstellten Abbilder vom Kalibrierobjekt, gegebenenfalls unter Berücksichtigung eines Spiegelelements 33 wie eines Spiegels oder eines alternativen Objektes zur Umlenkung der Blickrichtung bzw. Erweiterung des Blickfeldes, wird die Position und Orientierung jedes in den Abbildern enthaltenen Oberflächenpunktes des Kalibrierobjektes in Bezug auf das Koordinatensystem des Kalibrierobjekts und auf das jeweilige Koordinatensystem der Abbildungssysteme 1 , 2, 3 ermittelt und in Form der Koordinatentransformationen bzw. KT ₂ bzw. KT ₃ ausgedrückt. Beim Koordinatensystem des Kalibrierobjekts handelt es sich um ein zusätzliches Koordinatensystem, dessen Position und Orientierung durch die 3D-Daten des Kalibrierobjektes vorgegeben sind. Daraus abgeleitet werden auch die Relationen zwischen den Datenpunkten der Abbildungssysteme.

Eine derartige Vorgehensweise ist beispielsweise in Minghao Ruan, Daniel Huber, Calibration of 3D Sensors Using a Spherical Target. 2nd International Conference on 3D Vision, pp 187-193, 8-1 1 Dec. 2014, beschrieben.

Die Überführung der erstellten dreidimensionalen Abbilder A _{1 ;} A ₂ , A ₃ in ein Aufnahme- Koordinatensystem K _A ist schematisch in den Fig. 7a, 7b, 7c und 7d dargestellt, wo unter Anwendung der Koordinaten-Transformationen KT^ KT ₂ , KT ₃ die von den Abbildungssystemen 1 , 2, 3 jeweils ermittelten Positionen der Messraumpunkte im jeweiligen Koordinatensystem K^ K ₂ , K ₃ genau eine Position im Aufnahme- Koordinatensystem K _A zugeordnet wird. Auf diese Weise werden nun alle mit den Abbildungssystemen 1 , 2, 3 erstellten dreidimensionalen Abbilder A _{1 ;} A ₂ , A ₃ , deren Aufnahmezeitpunkte einen vorgegebenen zeitlichen Abstandsschwellenwert t zueinander nicht überschreiten, in das Aufnahme- Koordinatensystem K _A , siehe Fig.7d, überführt und zu einem integrierten Aufnahme- Abbild AA zusammengeführt. Diese annähernd gleichzeitige Aufnahme von Abbildern wird dadurch gewährleistet, dass die Steuer- und Verarbeitungseinheit 20 der Aufnahmeanordnung 100 dazu ausgebildet ist, den Verschluss aller Bildaufnahmeeinheiten 1 1 , 21 , 31 der Abbildungssysteme 1 , 2, 3 derart zu betätigen, dass die Aufnahmezeitpunkte der mit den Abbildungssystemen 1 , 2, 3 erstellten dreidimensionalen Abbilder A _{1 ;} A ₂ , A ₃ einen vorgegebenen zeitlichen Abstandsschwellenwert von beispielsweise 700 ms insbesondere 100 ms, vorzugsweise 20 ms, zueinander nicht überschreiten bzw. dass die Aufnahme der dreidimensionalen Abbilder bei allen Abbildungssystemen besonders bevorzugt gleichzeitig erfolgt.

Die innerhalb eines vorgegebenen zeitlichen Abstandsschwellenwert mit den Abbildungssystemen 1 , 2, 3 erfassten Abbilder A _{1 ;} A ₂ , A ₃ werden mit t gekennzeichnet. Die im darauffolgenden vorgegebenen zeitlichen Abstandsschwellenwert mit t+1 , ..., t+n.

Die Generierung von Abbildern A _{1 ;} A ₂ , A ₃ wird so lange fortgesetzt bis die benötigte Aufnahmefläche, bei Bedarf durch Ausführung von beispielsweise Vorschubbewegungen, Rotationsbewegungen, Schwenkbewegungen mit dem Träger 10, erfasst ist.

Dies bedeutet, dass im Aufnahme-Koordinatensystem K _A nun die mit den Abbildungssystemen erstellen Abbilder A _{1 ;} A ₂ , A ₃ von Teilen des äußeren Gehörgangs G und der Ohrmuschel M umfasst und die innerhalb eines vorgegebenen Abstandschwellenwertes mit den Abbildungssystemen 1 , 2, 3 generierten Abbilder A _{1 ;} A ₂ , A ₃ ZU einem integrierten Aufnahme-Abbild AA _t , ..., AA _t+n für einen jeweiligen Zeitpunkt t, ..., t+n zusammengeführt werden. Die einzelnen unter Anwendung der Koordinaten- Transformationen im integrierten Aufnahme-Abbild AA zusammengeführten Abbilder jeweils der Abbildungssysteme 1 , 2, 3 werden jeweils als Teil-Aufnahme-Abbild bezeichnet.

Die Aufnahme-Abbilder AA werden im Weiteren unter Anwendung der Transformation T zu einem Modell, bzw. dem Gesamtabbild GA, des Aufnahmeobjektes bzw. der benötigten Teile des Aufnahmeobjektes registriert, wie im Übergang von Fig.7d zu Fig.7e adressiert, wobei ersteres das Gesamtabbild GA in Form einer Punktewolke im Messraum erstellt wird und anschließend ein Oberflächenmodell wie in Fig. 7e dargestellt ermittelt werden kann.

Die Aufnahme-Abbilder AA können beispielsweise Frame-to-Frame oder gemäß Frame- to-Modell registriert werden. Die Registrierung der erstellten Aufnahme-Abbilder AA wird in Bezug auf ein Referenz-Abbild RA durchgeführt. Die Registrierung erfolgt auf Basis eines Teil-Aufnahme-Abbilds des auf eine mit Struktur versehene Aufnahmeoberfläche gerichteten Abbildungssystems, bevorzugt des zweiten Abbildungssystems 2. Da der Gehörgang G zumeist eine wenig strukturierte Oberfläche aufweist, wird dabei vorteilhafterweise z. B. ein Teil-Aufnahme-Abbild eines Abbildungssystems als Referenz- Abbild RA vorgegeben, das zumindest einen Teil der Ohrmuschel M abbildet, wie dies für das zweite Abbildungssystem 2 der Fall ist. Durch die Vorgabe eines strukturierten Bereichs als Referenz-Abbild RA ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich, glatte unstrukturierte Bereiche beispielsweise des Gehörgangs G oder des Innenbereichs von Gegenständen oder Kavitäten eindeutig im Raum zu verorten, ohne dass dafür das Anbringen von z.B. Markern erforderlich wäre.

Im Ausführungsbeispiel in Fig. 8 sind ermittelte integrierten Aufnahme-Abbilder AA _{1 ;} AA ₂ , AA ₃ bis AA _t+n für n zeitlich aufeinanderfolgende Aufnahmezeitpunkte t=1 , ..., t+n dargestellt. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, ist in jedem einzelnen integrierten Aufnahme-Abbild AA _{1 ;} AA ₂ , AA ₃ bis AA _t+n jeweils ein Referenz-Abbild RA enthalten, das die Ohrmuschel M als Referenzstruktur zeigt. Im Rahmen der Registrierung werden die einzelnen Aufnahme- Abbilder AA _{1 ;} AA ₂ , AA ₃ bis AA _t+n derart gedreht und verschoben, dass die übereinstimmenden Referenzstrukturen, die durch die Bildpunkte des Referenz-Abbilds RA festgelegt sind, im Gesamtabbild GA auf dieselbe Position abgebildet werden. Dies bedeutet, dass im Rahmen der Registrierung nach einer Transformation T für jedes Aufnahme-Abbild AA _{1 ;} AA ₂ , AA ₃ bis AA _t+n gesucht wird, unter der die Referenzstrukturen im Gesamtabbild GA kongruent übereinander liegen, wie dies in Fig. 8 schematisch dargestellt ist.

Dies bedeutet, dass das Referenzabbild RA Teil des Aufnahme-Abbilds AA ist. In jedem innerhalb eines vorgegebenen Abstandschwellenwertes generierten Aufnahme-Abbild AA _t , AA _t+1 , AA _t+n befindet sich ein für die Umsetzung der Registrierung benötigtes Referenzabbildes RA _t , RA _t+1 , RA _t+n , das im gezeigten Ausführungsbeispiel in Fig. 8 jeweils dem unter Anwendung der entsprechenden Koordinaten-Transformation KT ₂ ermittelten Teil-Aufnahme-Abbild des zweiten Abbildungssystems 2 entspricht. Die Abbilder der anderen Abbildungssysteme, beispielsweise des ersten Abbildungssystems 1 und des dritten Abbildungssystems 3, werden im Rahmen des jeweiligen Aufnahme-Abbilds AA, in dem die Relationen zwischen den Datenpunkten der Abbildungssysteme 1 , 2, 3 über die angewendeten Koordinatentransformationen verarbeitet sind, in die Gesamtregistrierung einbezogen. Dies bedeutet, dass die Registrierung auf Basis des im jeweiligen Aufnahme-Abbild AA berücksichtigten Teil- Aufnahme-Abbild des zweiten Abbildungssystems 2, das als Referenz-Abbild RA definiert ist, durchgeführt wird.

Die im Aufnahme-Abbild AA _t , AA _t+1 , AA _t+n ebenfalls berücksichtigen, unter Anwendung der jeweiligen Koordinaten-Transformationen KT _{1 ;} KT ₃ ermittelten Teil-Aufnahme-Abbilder AA _t ^KT AA _t+1 ^KT AA _t+n ^KT1 des ersten Abbildungssystems 1 und Teil-Aufnahme-Abbilder AA _t ^KT3 AA _t+1 ^KT3 AA _t+n ^KT3 des dritten Abbildungssystems 3 werden auf Basis der im Rahmen der Registrierung des Referenzabbildes RA ermittelten Transformation ebenso in das Gesamtabbild GA eingefügt. Dies bedeutet, dass die im Rahmen der Registrierung ermittelte Transformation T zur Verödung des jeweiligen Referenz-Abbilds RA im Gesamtabbild GA, die Positionen der Bildpunkte des Referenz-Abbilds RA in Bezug auf das Gesamtabbild GA angibt. Die Bildpunkte der Teil-Aufnahme-Abbilder, die nicht als Referenz-Abbild RA definiert wurden, beispielsweise des ersten Abbildungssystems 1 und des dritten Abbildungssystems 3, stehen jeweils über die Koordinatentransformation KT _{1 ;} KT ₂ , KT ₃ in Beziehung zur Transformation T.

Unter Anwendung der ermittelten Transformation T werden anschließend die erstellten Aufnahme-Abbilder AA, oder zumindest diejenigen Teile der erstellten Aufnahme-Abbilder AA, die vom ersten Abbildungssystem 1 erstellt wurden und zumindest Teile des Gehörgangs G zeigen, zu einem dreidimensionalen Gesamtabbild GA zusammengefügt und zur Verfügung gehalten. Optional können dabei auch nicht nur Teile des Gehörgangs G, sondern auch Bereiche der Ohrmuschel M und/oder des Trommelfells TF im Gesamtabbild GA umfasst sein.

Die Registrierung der Aufnahme-Abbilder AA zu einem Gesamtabbild GA erfolgt dabei beispielsweise als eine Frame-to-Model Registrierung, wobei für den zu untersuchenden Messraum ein dreidimensionaler Aufnahmeraum vorgegeben wird und jedes der erstellten Abbilder von Teilen des Gehörgangs G und/oder der Ohrmuschel M oder der Kavitäten oder Gegenstände in ein gemeinsames Aufnahme-Koordinatensystem K _A in den dreidimensionalen Aufnahmeraum registriert wird. Der Aufnahmeraum wird dabei in Voxel unterteilt. Anschließend werden unter den Voxeln des Aufnahmeraums Oberflächen-Voxel gesucht, in das ein Abbild der Oberfläche beispielsweise von Teilen des Gehörgangs G oder der Ohrmuschel M fällt. Aufgrund der einzelnen Aufnahme-Abbilder AA, die in das jeweilige Oberflächen-Voxel fallen, wird jeweils ein Oberflächenpunkt pro Oberflächen-Voxel festgelegt, der die tatsächliche Lage der Oberfläche im Oberflächen-Voxel möglichst gut repräsentiert.

Innerhalb des dreidimensionalen Aufnahmeraums bzw. Voxel-Grids für den zu untersuchenden Messraum bzw. das zu untersuchende Messvolumen können die Punkte des Gesamtabbilds GA jeweils innerhalb eines Voxels verschoben werden, sodass eine Schätzung über die Punkte des Voxels eine weitere Präzisierung der Abbilder und der Rekonstruktion der Oberfläche ergibt. Eine derartige Vorgehensweise ist beispielsweise im R. A. Newcombe, S. Izadi, O. FHilliges, D. Molyneaux, D. Kim, A. J. Davison, P. Kohi, J. Shotton, S. Hodges, and A. Fitzgibbon. Kinectfusion: Real-time dense surface mapping and tracking. In Mixed and augmented reality (ISMAR), 201 1 10th IEEE international Symposium on, pages 127-136. IEEE, 201 1 beschrieben.

Anschließend kann eine Gesamtoberfläche, wie dies in Fig. 7e 8-dargestellt ist, zumindest von Teilen des Gehörgangs G und/oder der Ohrmuschel M anhand der Oberflächen- Voxel sowie der zuvor beschrieben aufgefunden Oberflächenpunkte innerhalb der Oberflächen-Voxel erstellt werden. Die Gesamtoberfläche kann auch Teile des Trommelfells TF umfassen.

Zur Überführung des im Rahmen dieses Verfahrens ermittelten Gesamtabbildes GA in ein Oberflächenmodell eignen sich Verfahren wie sie z.B. in William E. Lorensen, Harvey E. Cline: Marching Cubes: A high resolution 3D surface construction algorithm. In: Computer Graphics, Vol. 21 , Nr. 4, Juli 1987, S. 163-169 beschrieben sind.

Des Weiteren können aufbauend auf das Gesamtabbild GA im Bedarfsfall weitere Verfahren zur Bearbeitung des Gesamtabbildes GA gemäß den Anforderungen in der Anwendungsdomäne, wie beispielsweise nachfolgend angeführt, angewendet werden: Fast Resampling of Three-Dimensional Point Clouds via Graphs, Siheng Chen, Dong Tian, ChenFeng, Anthony Vetro and Jelena Kovacevic, IEEE TRANSACTIONS ON SIGNAL PROCESSING, VOL. 66, NO. 3, February 1 , 2018; Meshfree Thinning of 3D Point Clouds. Dyn N, Iske A, Wendland Fl., Foundations of Computational Mathematics. 409-425, 2007; Filling holes on the surface of 3D point clouds based on tangent plane of hole boundary points. Sinh Van Nguyen, Fla Manh Tran, Nguyen Tien Thanh, Published 2016 in SoICT, A Robust Hole-Filling Algorithm for Triangulär Mesh. Wei Zhao, Shuming Gao, Hongwei Lin , The Visual Computer, December 2007, Volume 23, Issue 12, pp 987- 997, November 2007, angewendet werden.

Die Visualisierung des jeweils aktuellen Gesamtabbilds GA baut sich live während des Scan-Vorganges auf. Diese Visualisierung kann aus beliebigen, frei wählbaren Blickpositionen und Blickwinkeln erfolgen. Weiters kann am Träger 100 noch eine zusätzliche Farbkamera angebracht werden, deren Live-Videobilder während des Messvorgangs zusätzlich zum Gesamtabbild GA angezeigt und/oder zum fotorealistischen Einfärben der Darstellung des Gesamtabbilds GA verwendet werden können.

Ein derartiges Gesamtabbild GA zumindest von Teilen des Gehörgangs G und/oder der Ohrmuschel M kann nun als Modell dienen, um individuell angepasste Hörgeräte, In-Ear- Kopfhörer oder Gehörschutz herzustellen, ohne dass zuvor ein langwieriges Abdrucknehmen, das von Patienten bzw. Kunden als unangenehm empfunden wird, erforderlich ist. Das Gesamtabbild GA kann auch Teile des Trommelfells TF umfassen.

In allen zuvor beschriebenen Anwendungsgebieten kann beim erfindungsgemäßen Verfahren bzw. einer erfindungsgemäßen Aufnahmeanordnung 100 dazu ausgebildet sein, die Erstellung eines Gesamtabbilds GA fortzuführen, falls diese unterbrochen wurde. In diesem Fall liegt ein vorab erstelltes Gesamtabbild GA beispielsweise zumindest von Bereichen der Kavität bzw. des Gegenstands oder von Bereichen des Ohrs O wie beispielsweise Teilen des Gehörgangs G vor. Bei der Aufnahme von neuen Abbildern A _{1 ;} A ₂ , A ₃ wird nun überprüft, ob eine Übereinstimmung des jeweils aufgenommenen Bereichs der Kavität bzw. des Ohrs, insbesondere des Gehörgangs G, mit den vorab aufgenommenen Bereichen vorliegt. Ist dies nicht der Fall, werden weitere einzelne Abbilder A _{1 ;} A ₂ , A ₃ von den Abbildungssystemen 1 , 2, 3 erstellt. Dabei wird überprüft, ob und/oder an welcher Stelle die einzelnen erstellten Abbilder A _{1 ;} A ₂ , A ₃ mit dem zuvor bereits erstellten Gesamtabbild GA übereinstimmen und wenn eine Übereinstimmung gefunden wurde, wird die Erstellung des Gesamtabbilds GA an dieser Stelle fortgesetzt.

Aufbauend auf die derart erstellten Gesamtabbilder GA zumindest von Teilen des äußeren Gehörgangs G, aber auch des Innenbereichs von Kavitäten oder Gegenständen, können beispielsweise Analysen zu Oberflächen-Charakteristiken bzw. -Beschaffenheiten durchgeführt werden, das Volumen bestimmt werden oder Positions-/Lagedaten von im Aufnahmebereich erfassten Flächen bzw. Strukturen wie z.B. der Lage des Trommelfells TF in Bezug auf z.B. ein jeweiliges Abbildungssystem 1 , 2, 3 vorgenommen werden.

Um mit der Aufnahmeanordnung 100 beispielsweise im Fall des Ohrs das Trommelfell TF bzw. die Kavität nicht zu berühren, kann eine optische oder auditive Warnung bei Unterschreiten eines Sicherheitsabstands zum Trommelfell TF oder zur Innenwand der Kavität von der Aufnahmeanordnung 100, insbesondere von der Steuer- und Verarbeitungseinheit 20, abgegeben werden. Der Träger 10 samt Abbildungssystem kann gänzlich oder zum Teil durch ein zusätzliches Abdeckmaterial geschützt werden, wobei Öffnungen mit einem transparenten bzw. durchsichtigen Material wie beispielsweise Glas oder Kunststoff abgedeckt sind, sodass Aufnahmen der Umgebung des Trägers 10 durch diese Öffnung hindurch erstellt werden können.