[发明专利]口内扫描方法

说明书

本发明涉及用于生成和显示口内场景的至少一部分的3D表示的方法和设备。所述方法包括确定在点云坐标空间中表示口内场景的一部分的3D点云数据。在相机坐标空间中获取所述口内场景的同一部分的彩色图像。标记在所述图像的表示所述口内场景的表面的区域内的所述彩色图像元素，其优选不应包括在所述3D表示中。然后将所述标记且适当地变换的彩色图像映射到所述3D点云数据上，由此去除或过滤掉映射到此类标记的彩色图像元素上的所述3D点云数据点。最终，从所述过滤的3D点云数据生成3D表示，其不包括由所述标记的彩色图像元素表示的所述表面中的任一个。

技术领域

本发明总体上涉及处理和过滤在口内扫描期间获得的三维计量数据的领域。

背景技术

光学口内扫描系统是一种诊断装备，其允许牙科医生观察患者嘴巴的内部并在显示监视器上显示牙齿和齿龈的三维(3D)形貌特征。可由操作员(通常是牙科医生)将3D口内扫描系统的一部分插入患者的口腔中。在将口内扫描系统插入口腔中之后，操作员可以捕获牙齿和齿龈的可见部分的图像。3D口内扫描系统可以用于替代记录牙特征和正畸特征的传统模型印模。

光学口内扫描系统可以通过生成口内场景中的一个或多个物体表面的二维(2D)强度图像系列来捕获口内场景的3D计量数据。在某些系统中，这通过将结构化的光图案投影到表面上来实现。可以通过将相干光束对投影到物体表面上来生成光图案，并且所产生的条纹图案可以在连续2D图像之间变化。可选地，所投影的光图案可以是使用强度掩模生成的投影平行线系列，并且所投影的图案可在连续2D图像之间移位。在其他类型的3D光学口内扫描系统中，采用了共聚焦成像技术等。

如WO2010/099036中所解释的，光学口内扫描系统可以被装备成还与所述3D计量数据并行地捕获色彩数据并将该色彩与3D数据匹配。

典型的光学口内扫描系统包括操作员使用来将棒的扫描仪尖端手动地指向口内场景中的物体的手持扫描装置或棒。在物体场景的测量期间，可以使用棒来在棒运动时获取与物体场景有关的一组3D数据和匹配的色彩数据。在一些应用中，通过将棒定位在物体表面附近来测量多个物体表面。然而，当棒位于物体场景的一个位置时，从棒的角度来看，物体场景的某些部分可能被遮挡。例如，在特定的静态视图中牙齿、齿龈或其他牙齿特征的存在会挡住其他牙齿。因此，操作员可以从牙弓的各种扫描中获取3D和色彩数据集。处理单元可以配准或“拼接”从各种扫描获取的所有3D数据集的重叠区域，以获得在测量过程期间观察到的所有表面的完整3D数据集表示。

因此，在口内扫描过程中，扫描仪尖端在颌骨上方在距感兴趣区域的适当距离处移动并在牙齿之间移动或在牙龈或植入物或修复部件上方移动，直到获取口内场景的所需部分的扫描数据。通常，口内扫描棒连接到包括屏幕的计算装置，并且操作员可以在所述屏幕上观察如何从顺序获取的和拼接的扫描数据集中逐渐建立口内场景的3D表示。该3D表示有助于操作员识别口内场景中有足够的扫描数据可用并且需要进一步扫描的部分。

在扫描期间，可以使用各种器具，诸如吸管、空气或水喷嘴、镜子、牵开器等。这些器具中的一些在数据获取期间进入口内扫描装置的视野，这可能导致这些器具的几何数据并入3D表示或模型中，这通常是不期望的。此外，由于这些器具是移动物体，因此当它们无意中包括在扫描中时，它们可能会干扰拼接过程，从而产生人为数据。

扫描过程的其他干扰可能源于可移动的口内组织，特别是舌和颊。例如，在扫描期间，舌组织或颊组织可能会移动到扫描尖端与牙齿或齿龈之间的位置，从而导致该组织的扫描数据并入3D模型中和/或干扰相应扫描数据集的拼接，这是不期望的。为了避免可移动的软组织的干扰，操作员可以在扫描期间用戴手套的手指或器具小心地牵开、握住或引导这些组织，同时尝试避免此手指或器具出现在扫描装置的视野内。这种仔细操作通常会减慢扫描过程，而有时器具、手指和/或可移动的软组织不管怎样都会出现在视野中。