3-D表面的自动重新拼接制造技术

本文公开了一种用于显示对象的3‑D表面的方法，所述方法至少部分在计算机上执行，所述方法获取包括多个成员的集合，其中每个成员是所述对象的3‑D视图。至少根据所述成员之间的位移来生成将所述3‑D视图集合中的每个成员与所述集合中的至少一个其它成员相关联的关系数据。根据所述生成的关系数据来形成所述对象的复合3‑D表面。根据所述生成的关系数据来自动检测所述复合表面中的一个或多个定位误差，并且重新生成所述关系数据的至少一部分，以校正所述一个或多个定位误差。显示根据所述重新生成的关系数据而形成的经校正复合3‑D表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】3-D表面的自动重新拼接
本专利技术总体涉及三维(3-D)成像，更具体地，涉及显示由一系列的3-D扫描形成的复合3-D表面，以及在形成复合3-D表面的过程中自动检测并校正误差。专利技术背景3-D表面扫描广泛用于许多领域，包括医学和牙科应用。患者口腔的详细3-D表面扫描在作为计划资源和用于跟踪患者的畸齿矫正、恢复、假体和相关牙科手术的进展方面具有特殊价值。对于牙科成像和其它类型的3-D成像而言，经常出现的情况是，获取对象的多个视图以便表现对象的3-D表面内容。对象的独立视图是沿着对象从不同视角捕获的，随后由成像软件拼接在一起，以便以复合3-D表面的形式表现3-D数据。匹配或关联单独3-D视图的过程有时被称为拼接。作为视图拼接的一部分，每个单独的3-D视图与主体的相邻部分的视图进行匹配，并且具有为复合3-D表面的组合而分配的相关联的平移和旋转特性。至于牙科成像，通过使用口内相机扫描患者的口腔来捕获一系列的3-D视图。3-D视图内容是例如使用诸如条纹投影的图案化光方法而生成，或者通过获取与每个牙齿和软组织表面对应的点云数据而生成，诸如，使用“运动恢复结构”(SFM)成像技术、图像处理领域的技术人员所熟悉的距离成像方法。多视图成像和一些适用的运动恢复结构技术在例如Park等人的标题为"Producing3Dimagesfromcaptured2Dvideo"的第2012/0242794号美国专利申请公布中描述，该美国专利申请公布以引用方式全文并入本文中。也可使用用于获取表面图像内容的替代方法，诸如，使用来自焦点数据的深度信息的方法、射频(RF)三角测量、定时检测测序、立体视觉以及其它方法。在视图拼接的处理中，成像系统针对每个连续的扫描视图在这个获取的表面数据上操作，并且计算用于将所获取的3-D视图中的每个拼接在一起的所需对齐信息(包括旋转和平移)。至于各种图像拼接方法，参考授予Kalayeh的第8,600,193号美国专利、授予Scharlack等人的第7,362,890号和第7,551,760号美国专利、Lee等人的第2014/0152660号美国专利申请公布、Givon的第2012/0320052号美国专利申请公布。现有3-D视图拼接方法的一个重复出现的问题涉及所获取的3-D视图相对于邻近图像的放置的误差检测。为了检测分量图像放置的误差并作出响应，成像系统通常要求操作员输入或甚至删除匹配不良的视图片段。操作员辅助的误差检测和校正方法极不受欢迎并且容易出错。需要用于自动检测和校正图像匹配误差的更稳健且有效的算法，以便使3-D成像设备对牙科成像和其它应用而言更强大和有用。图像处理中发生3-D视图的误放可能是由于很多原因中的任一个，包括时序约束和不完全信息。自动化组合过程的初始拼接决定必须快速提供，以便提供延迟最小的视觉反馈，获得适当的观看者体验。此外，只有部分信息可用于拼接算法，因为数据被收集。错误的放置有时只在已经计算了额外放置关系并显示结果之后才明显。因此，需要用于在匹配相邻3-D视图时检测误放和相关误差并且用于在不需要操作员介入的情况下校正这些误差的自动化方法。专利技术概要本公开的目标是针对通过将一系列的扫描3-D视图相结合来形成和表现复合3-D表面的应用，拓展表面成像的领域。本公开的目标提供用于在将扫描的图像内容相结合时自动检测并校正误差的设备和方法。这些目标仅通过说明性实例的方式给出，并且此类目标可以是本专利技术的一个或多个实施方案的示例。本领域技术人员可明白或了解本专利技术固有地实现的其它理想目标和优点。本专利技术由所附权利要求书限定。根据本专利技术的一方面，提供一种用于显示对象的3-D表面的方法，所述方法至少部分在计算机上执行并且包括：获取包括多个成员的集合，其中每个成员是所述对象的3-D视图；至少根据所述成员之间的位移来生成关系数据，所述关系数据将所述3-D视图集合中的每个成员与所述集合中的至少一个其它成员相关联；根据所述生成的关系数据来形成所述对象的复合3-D表面；根据所述生成的关系数据来自动检测所述复合表面中的一个或多个定位误差，并且重新生成所述关系数据的至少一部分，以校正所述一个或多个定位误差；以及显示根据所述重新生成的关系数据而形成的经校正复合3-D表面。附图简单描述从以下对本专利技术的实施方案的更具体描述中将明白本专利技术的上述和其它目标、特征及优点，如附图所示。附图的元件不必相对于彼此按比例绘制。图1是示出根据本申请的实施方案的用于从一系列的2D图像中获取3-D视图的成像设备的逻辑流程图。图2A示出根据本申请的实施方案的具有连接不良的片段的复合3-D表面。图2B示出图2A的复合3-D表面的校正视图。图3是示出根据本公开的另一实施方案的用于3-D视图拼接和校正的过程的逻辑流程图。图4是示出根据本申请的实施方案的用于根据一系列的扫描图像来形成连接图的顺序的逻辑流程图。图5示出实例连接图。图6是示出根据本申请的另一实施方案的用于细化连接图的过程的逻辑流程图，包括误差的检测和校正。图7A示出在视图匹配过程中因接合处而造成定位不良的实例。图7B示出根据本申请的实施方案的经校正复合表面。图8A示出针对示出植入物的复合表面，因接合处造成的连接不良的片段。图8B示出根据本申请的实施方案的适当定位的用于图8A的植入物的校正表面。示例性实施方案的详细描述下文是本专利技术的示例性方法和/或设备实施方案的详细描述，参考附图，在附图中，相同参考标号表示若干图中的每个图中的结构的相同元件。在下列附图和正文中，类似的元件由类似的参考标号指代，并且省略与元件和布置或者元件的相互作用有关的类似描述。在使用之处，术语“第一”、“第二”等不一定表示任何顺序或优先关系，而是只用来更清楚地将一个元件与另一元件区分开。在本公开的背景下，术语“观看者”、“操作员”和“用户”应被视作相等，并且指的是观看的执业医生或技师或者在显示器上观看并操纵图像，诸如牙科图像的其他人。“操作员指令”或“观看者指令”是从由观看者输入的明确命令中获取，诸如，使用计算机鼠标或触摸屏或者键盘输入。在本公开的背景下，术语“3-D视图”与术语“三维图像”或“3-D扫描”同义。3-D视图示出从表面的一个或多个反射图像获取的牙齿或其它结构的表面数据。术语“反射图像”指的是图像或者是由相机使用光的反射捕获的对应图像数据；反射照明通常但未必是可见光。根据如何表现表面数据，反射图像采用多种方式中的任一方式转换成3-D视图，如随后更详细地描述。3-D视图可以使用多种不同技术中的任一技术获取，包括激光扫描装置、立体成像装置、颜色深度相机，以及获取与所获取的图像内容相关的深度信息或点云数据的其它成像装置，包括距离成像和网格成像装置。使用结构光或图案化照明的装置，诸如条纹投影成像器，也可以用来获取3-D视图。在本公开的背景下，“复合表面”或“复合3-D表面”是通过匹配多个3-D视图(例如，一系列的多个扫描的3-D视图)而形成的3-D表面。此类3-D视图也可被视作经结合以形成复合表面的“分量”视图。扫描的3-D视图可具有呈多种形式中的任一形式的表面数据，包括图案化光或“条纹投影”、点云或者其它表面图像数据。本文中使用的术语“集合”指的是非空集合，如初等数学中广泛理解的集合中的元素或成员的集合的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于显示对象的3‑D表面的方法，所述方法至少部分在计算机上执行并且包括：获取包括多个成员的集合，其中每个成员是所述对象的3‑D视图；至少根据所述成员之间的位移来生成关系数据，所述关系数据将所述3‑D视图集合中的每个成员与所述集合中的至少一个其它成员相关联；根据所述生成的关系数据来形成所述对象的复合3‑D表面；根据所述生成的关系数据来自动检测所述复合3‑D表面中的一个或多个定位误差，并且重新生成所述关系数据的至少一部分，以校正所述一个或多个定位误差；以及显示根据所述重新生成的关系数据而形成的经校正复合3‑D表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于显示对象的3-D表面的方法，所述方法至少部分在计算机上执行并且包括：获取包括多个成员的集合，其中每个成员是所述对象的3-D视图；至少根据所述成员之间的位移来生成关系数据，所述关系数据将所述3-D视图集合中的每个成员与所述集合中的至少一个其它成员相关联；根据所述生成的关系数据来形成所述对象的复合3-D表面；根据所述生成的关系数据来自动检测所述复合3-D表面中的一个或多个定位误差，并且重新生成所述关系数据的至少一部分，以校正所述一个或多个定位误差；以及显示根据所述重新生成的关系数据而形成的经校正复合3-D表面。2.如权利要求1所述的方法，其还包括显示具有位置误差的所述复合表面，以及在自动校正期间更新所述显示。3.如权利要求1所述的方法，其中所述3-D视图中的一个或多个是点云。4.如权利要求1所述的方法，其中所述3-D视图中的一个或多个是网格或距离图像。5.如权利要求1所述的方法，其中所述3-D视图中的一个或多个是根据图案化照明而生成。6.如权利要求1所述的方法，其中所述成员视图是使用数码相机而获取。7.如权利要求1所述的方法，其中所述生成的关系数据对应于连接图模型。8.如权利要求1所述的方法，其还包括将所述显示的表面突出显示，以示出一个或多个定位误差。9.如权利要求1所述的方法，其中所述3-D视图集合是...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y戈立克，
申请(专利权)人：卡尔斯特里姆保健公司，
类型：发明
国别省市：美国,US