牙科全景视图制造技术

本文提供的是生成受试者牙齿的全景渲染的装置和方法。提供了使用牙科扫描对受试者牙齿进行成像的方法和过程。还提供了使用扫描图像来对受试者牙齿进行自动3D渲染的方法和过程。还提供了从各种视角生成受试者牙列的模拟全景视图的方法和设备。全景视图的方法和设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】牙科全景视图
优先权要求
[0001]本专利申请要求于2019年9月10日提交的、标题为《来自多个全景视图的3D屏视图(3D SCREEN VIEW FROM MULTIPLE PANORAMIC VIEWS)》的美国临时专利申请第62/898,481号，以及于2020年3月18日提交的、标题为《来自多个全景视图的3D屏视图》的美国临时专利申请第62/991,532号的优先权，这两个美国临时专利申请中的每一个都以引用的方式整体并入本文。参考引用
[0002]本说明书中提及的所有出版物和专利申请均以引用的方式整体并入本文，其程度与每个单独的出版物或专利申请被具体且单独地表示以引用的方式并入的程度相同。

技术介绍

[0003]许多牙科和正畸过程可以受益于对患者齿形和口腔(intraoral cavity)的准确三维(3D)描述。已经证明，牙齿3D表面的表面表现在牙修复体(例如，牙冠或牙桥)的设计和制造以及治疗计划中非常有用。
[0004]历史上，电离辐射(例如，X射线)已经被用于牙齿的成像。例如，X射线咬翼射线照片(X
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Ray bitewing radiogram)通常用于提供牙齿的非定量图像。然而，除了电离辐射的风险之外，此类图像通常在其示出特征的能力方面有限，并且可能涉及花费长时间且价格昂贵的程序。其他技术，诸如锥形束计算机断层扫描(CBCT)可以提供断层图像，但仍需要电离辐射。
[0005]专门的3D扫描工具也已经被用于牙齿成像。来自3D扫描工具的扫描提供了患者齿形的地形数据(topographical data)，该数据可以用于生成患者牙齿的3D牙科啮合模型。该3D牙科啮合模型可以包括多面体对象，该多面体对象按照可以在显示器上渲染的格式对牙齿和/或牙弓的其他元件进行描绘。然而，生成3D牙科啮合模型可能非常耗时且需要大量处理器来生成，并且可能会导致低分辨率、低细节的3D模型，这些模型无法准确、逼真地可视化患者牙齿的表面。
[0006]因此，提供可以用于准确且有效地提供患者牙齿的高分辨率、照片级逼真的模型的方法和设备(其包括装置和系统，诸如口腔内扫描系统)将是有益的。需要改进的方法和系统，以用于扫描患者的口腔，和/或可视化患者的牙齿。

技术实现思路

[0007]一般而言，本文描述了用于扫描和可视化患者牙弓和牙齿的方法和设备(例如，装置和系统)。这些方法和设备可以生成受试者牙齿的照片级逼真颜色或灰度渲染。这些设备中的任何一个都可以包括相机或口腔内扫描仪，以用于在受试者的口腔内扫描或围绕受试者的口腔扫描。扫描设备还可以包括一个或多个传感器，用于在扫描期间检测扫描设备的精确位置。所生成的模型可以是全景图像。全景图像在本文中可以被称为3D渲染，或者可以用于生成3D渲染。这些全景视图可以被生成以替代或补充牙齿的三维体积模型，这些全景
视图可以包括牙齿的内部结构。
[0008]使用本文所述的全景图像来显示全部或部分的患者牙列(例如，上牙弓和/或下牙弓)的视图(其中，诸如口腔内扫描图像的输入扫描图像)，与其他所描述的方法相比可以提供许多优点，在其他所描述的方法中，扫描图像被零碎地示出或示出为合成的三维(例如，数字)模型。零碎的，或甚至是拼贴的图像都不是令人满意地平滑的，并且可能会示出突然且不和谐的过渡和取向变化，其中包括被引入的瑕疵。合成的(例如，数字3D)模型也可能是消耗计算和消耗时间的，并且可能特别难以准确地表示颜色、透明度、光效果和内部结构。此类技术还需要分割(并且可能由于分割而引入瑕疵)。
[0009]本文所述的方法和设备可以避免这些困难，并且可以提供可在任意缩放和位置下查看的快速且逼真的图像。本文所述的全景图像可以被实时地示出，并且可以在不同全景视图之间提供连续、平滑的过渡，从而允许连续的、实时的查看、旋转、平移、缩放等。
[0010]本文所述的方法通常包括使用包括表面特征或内部特征的牙齿的一个或多个全景图像来生成受试者牙齿的3D渲染的方法。具体地，可以从多个位置拍摄受试者牙齿的多个图像。相机的位置数据可以在图像获取期间被记录，并且可以使用该位置数据将图像混合在一起。
[0011]本文所述的方法和系统可以用于生成示出了受试者牙齿的内部特征、受试者牙齿的表面特征或两者的2D图像和/或3D渲染。不同的内部特征和表面特征可以通过使用口腔内扫描仪的一种或多种扫描模式所收集的数据进行可视化。例如，可以使用数据来生成2D和3D渲染，该数据使用红外(IR)光、可见光或它们的组合来收集。在某些情况下，从口腔内扫描仪获取的数据与其他图像数据相结合。
[0012]本文所述的方法和系统可以用于基于选定图像来生成模拟视图(例如，咬翼视图)，该选定图像在对受试者牙齿进行的一次或多次扫描操作期间从一个或多个预定的相机角度(位置和/或取向)来拍摄。此类方法可以包括：确定所要确定的中心颌线，以及识别扫描数据中用于那些图像的相机角度，该相机角度与用于生成视图的选定查看角度相对应。
[0013]本文所述的方法和系统可以使用户选择特定的视角来查看受试者的牙齿。例如，用户可以选择从上方或下方查看牙列，以从舌侧视角和/或从颊侧视角来可视化牙弓的咬合视图。在某些情况下，用户可以旋转图像以更新各种视图。
[0014]例如，本文描述了显示牙弓的全景视图的方法。这些方法可以包括：接收牙弓的多个二维(2D)红外图像，每个二维(2D)红外图像在相关联的相机角度下拍摄；识别用于查看所述牙弓的全景视图的查看角度；识别所述多个2D图像的中心颌线，并沿着所述中心颌线识别多个点；从所述中心颌线和所述多个点在所述查看角度下生成全景视图，并显示所述全景视图。从所述中心颌线和所述多个点在所述查看角度下生成所述全景视图可以包括：针对所述多个点中的每个点选择基于所述多个2D图像中的一个或多个2D图像的图像，所述图像包括所述点并具有与所述查看角度对应的相机角度；以及组合选定的图像。
[0015]识别所述多个2D图像的中心颌线可以包括基于以下中的一个或多个，沿着所述中心颌线布置所述多个2D图像：所述2D图像的内容，以及在拍摄每个2D图像时针对所述2D图像收集的位置信息。
[0016]组合可以包括：沿着与所述中心颌线对应的线进行组合。一般而言，中心颌线可以
是延伸通过所述多个2D图像的任何线。中心颌线可以近似地对应于由口腔内扫描仪相对于牙弓拍摄图像所采取的路径。中心颌线(为简单起见，可以被称为轨迹线)可以是弯曲的、直的或任何其他形状。中心颌线可以被包裹或不被包裹。中心颌线不必是绝对居中的(例如，在牙齿上居中)，但可以近似地居中。
[0017]这些点可以是图像上的像素(或像素组)。在一些变型中，这些点可以是虚拟屏上的虚拟像素，例如，通过从所扫描的牙弓识别出的中心线。
[0018]在这些设备和方法中的任何一个中，组合选定的图像，例如当在全景视图中进行布置时，可以包括混合选定的图像以使相邻选定图像的边界处的梯度相匹配。生成全景视图可以包括：根据线性的中心颌线成一条线地显示牙弓的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种显示牙弓的全景视图的方法，所述方法包括：接收所述牙弓的多个二维(2D)图像，所述多个二维(2D)图像中的每个二维(2D)图像在相关联的相机角度和位置下拍摄；识别用于查看所述牙弓的全景视图的查看角度；识别所述多个二维(2D)图像的中心颌线，并识别沿着所述中心颌线的多个点；通过以下方式在所述查看角度下生成所述全景视图：针对所述多个点中的每个点选择基于所述多个二维(2D)图像中的一个或多个二维(2D)图像的图像，所述图像包括所述点并且具有与所述查看角度对应的相机角度；以及组合选定的图像；以及显示所述全景视图。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个二维(2D)图像包括红外图像。3.根据权利要求1所述的方法，其中，选择基于所述多个二维(2D)图像中的一个或多个二维(2D)图像的图像，包括：针对所述多个点中的一个或多个点，从所述多个二维(2D)图像中的三个或更多个二维(2D)图像生成新的合成二维(2D)图像。4.根据权利要求3所述的方法，其中，生成所述新的合成二维(2D)图像，包括：从所述多个二维(2D)图像中识别三个贡献图像，每个贡献图像的相机角度与所述查看角度相比具有最小差异，并且其中，所述新的合成二维(2D)图像的视点的位置被所述三个贡献图像的相机位置形成的三角形包围。5.根据权利要求1所述的方法，其中，识别所述多个二维(2D)图像的中心颌线，包括：基于以下中的一项或多项，沿着所述中心颌线布置所述多个二维(2D)图像：所述二维(2D)图像的内容，以及在拍摄每个二维(2D)图像时针对所述二维(2D)图像收集的位置信息。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述组合包括沿着与所述中心颌线对应的线进行组合。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述组合包括混合所述选定的图像以使相邻选定图像的边界处的梯度相匹配。8.根据权利要求1所述的方法，其中，生成所述全景视图，包括：根据线性的中心颌线将所述牙弓的牙齿显示在一条线上。9.根据权利要求1所述的方法，还包括：基于用户输入将所述查看角度更改为第二查看角度，并使用所述第二查看角度生成第二全景视图。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述查看角度由用户经由用户界面进行选择，所述用户界面允许所述用户移动所述全景视图。11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述查看角度垂直于通过所述中心颌线的虚拟屏。12.根据权利要求1所述的方法，还包括：以不同的阴影或颜色渲染所述全景视图中具有不同的密度或组成的区域。13.根据权利要求1所述的方法，还包括：基于所述全景视图生成治疗计划；以及对患者实施所述治疗计划。14.根据权利要求1所述的方法，还包括：根据基于所述全景视图的治疗计划形成一个
或多个牙科器具。15.根据权利要求1所述的方法，还包括：扫描患者的牙弓以收集所述牙弓的多个二维(2D)红外图像。16.根据权利要求1所述的方法，其中，针对所述多个点中的每个点选择基于所述多个二维(2D)图像中的一个或多个二维(2D)图像的图像，包括：从所述多个二维(2D)图像中的所述一个或多个二维(2D)图像中选择具有最接近所述查看角度的相机角度的所述图像。17.根据权利要求1所述的方法，其中，针对所述多个点中的每个点选择基于所述多个二维(2D)图像中的一个或多个二维(2D)图像的图像，包括：从所述一个或多个二维(2D)图像中外推出图像。18.一种系统，包括：一个或多个处理器；以及存储器，联接到到所述一个或多个处理器，所述存储器包括非瞬态计算装置可读介质，所述非瞬态计算装置可读介质具有存储在其上的指令，所述指令能够由所述一个或多个处理器执行，以执行一种方法，所述方法包括：接收牙弓的多个二维(2D)图像，所述二维(2D)图像中的每个二维(2D)图像在相关联的相机角度下拍摄；识别用于查看所述牙弓的全景视图的查看角度；识别所述多个二维(2D)图像的中心颌线，并识别沿着所述中心颌线的多个点；通过以下方式在所述查看角度下生成所述全景视图：针对所述多个点中的每个点选择基于所述多个二维(2D)图像中的一个或多个二维(2D)图像的图像，所述图像包括所述点并且具有与所述查看角度对应的相机角度；以及组合选定的图像；以及显示所述全景视图。19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述指令还包括通过从用户界面接收所述查看角度来识别所述查看角度。20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述用户界面被配置为允许用户动态地改变所述查看角度并显示对应的全景视图。21.根据权利要求18所述的方法，其中，选择基于所述多个二维(2D)图像中的一个或多个二维(2D)图像的图像，包括：针对所述多个点中的一个或多个点，从所述多个二维(2D)图像中的三个或更多个二维(2D)图像生成新的合成二维(2D)图像。22.如权利要求21所述的方法，其中，生成所述新的合成二维(2D)图像，包括：从所述多个二维(2D)图像中识别三个贡献图像，每个贡献图像的相机角度与所述查看角度相比具有最小差异，并且其中，所述新的合成二维(2D)图像的视点的位置被所述三个贡献图像的相机位置形成的三角形包围。23.一种计算机实施的方法，包括：接收牙弓的多个二维(2D)图像；接收与所述多个二维(2D)图像相关联的多个相机位置；识别一个或多个关键相机角度，其中，要针对所述一个或多个关键相机角度构建所述牙弓的全景模型；
对于所述一个或多个关键相机角度中的每个关键相机角度：识别点网格，其中，要从所述点网格产生所述牙弓的多个近似图像；从所述多个二维(2D)图像投影所述点网格中的每个点的近似图像，所述近似图像具有最适合于所述点网格中的每个点的位置的相机位置和取向；处理所述近似图像以形成全景模型；以及显示选定的关键相机角度的全景模型。24.根据权利要求23所述的方法，还包括：从所述牙弓的扫描接收所述多个图像和相机位置。25.根据权利要求23所述的方法，其中，识别所述关键相机角度，包括：将所述全景模型表示为球体的至少一部分；将所述球体三角剖分为多个三角形；以及将所述关键相机角度识别为向量，所述向量起源于所述球体的中心，并终止于所述多个三角形的每个顶点。26.根据权利要求23所述的方法，其中，识别所述点网格，包括：识别所述牙弓的中心颌线；将所述中心颌线划分为多个段；以及在所述多个段中的每个段处形成线，所述线垂直于所述中心颌线和所述关键相机角度。27.根据权利要求26所述的方法，其中，对沿着每条线的点编索引，以形成所述点网格。28.根据权利要求27所述的方法，还包括：从所述多个图像和相机位置形成点云。29.根据权利要求28所述的方法，其中，投影所述近似图像，还包括：将所述点云与网格点进行比较，以识别最适合于每个点的相机位置和相关联的图像。30.根据权利要求23所述的方法，其中，处理所述近似图像，还包括：在一个或多个步骤中对所述近似图像进行配准和/或变形，以使相邻近似图像的边界处的梯度相匹配。31.根据权利要求30所述的方法，还包括：应用全局优化和变形，然后应用边界局部...

【专利技术属性】
技术研发人员：玛雅，
申请(专利权)人：阿莱恩技术有限公司，
类型：发明
国别省市：