用于三维成像的数据获得方法技术

本发明专利技术公开一种获得诸如口腔的物体场景的三维(3D)表面数据的方法的实施例。例如，被测量的表面可以包括牙齿的釉质表面，牙齿的牙质底部结构、牙龈组织和各种牙结构。该方法也可以应用于医疗应用和其他应用，其中3D测量数据用可操作的3D扫描装置获得。在一些实施例中，3D测量装置被定位和平移以能够获得用于骨干3D数据组的3D数据。该测量装置的随后的受控运动使额外的3D数据能够被获得并且将其精确地加入该骨干3D数据组。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及口腔三维(3D)成像。更具体地，本专利技术涉及利用多个3D测量扫描获得物体场景的3D图像数据以及从该扫描生成完整的3D图像的方法。
技术介绍
在通常的牙科或医用3D摄像机或扫描器成像系统中，获得物体场景中的一个或多个物体表面的一系列二维OD)亮度(intensity)图像/灰度图像，其中用于每个图像的照明可以变化。在一些系统中，结构光图案投影在每个2D亮度图像的表面上并且在每个2D 亮度图像中被检测。例如，投影的光图形可以通过将一对相干光束投影在物体表面上并且得到在连续的2D图像之间变化的干涉条纹图形来产生。替代地，投影的光图形可以是利用亮度掩模(mask)和在连续的2D图像之间的位置中移动的投影图形产生的一系列投影的平行线。在其他种类型的3D成像系统中可以采用诸如共焦成像的技术。在动态3D成像系统中，在摄像机或扫描器相对于物体场景运动时获得一系列3D 数据组。例如，成像系统可以是使用者相对于物体场景手动定位的识别棒(wand)或其他手持式装置。在一些应用中，多个物体表面通过相对于物体移动该装置来测量，以便在一个位置由于该装置的视场而被遮蔽的表面在另一个位置可以被该装置观察。例如，在牙科应用中，在静态视场中牙齿或其他牙科特征的存在能够遮蔽其他牙齿的视场。处理单元记录 (register)所有获得的3D数据的重叠区，以在测量过程期间得到全部被观察表面的全部 3D数据组表示。
技术实现思路
一方面，本专利技术以获得物体场景的3D表面数据为特征。定位3D成像装置，使得测量视场在物体场景中的开始点包括该物体场景的定向视野(directional view)的第一部分，并且获得该测量视场的3D数据。在保持物体场景的定向视野的同时平移3D成像装置， 使得该测量视场平移经过该物体场景的定向视野的其余部分。在平移期间，3D成像装置获得该平移的测量视场的3D数据，该平移的测量视场的3D数据与在物体场景中的开始点的 3D数据一起被记录。定位和平移的测量视场的3D数据形成骨干/主要3D数据组。定位该 3D成像装置，使得该测量视场包括该物体场景的定向视野的第二部分，并且3D成像装置获得测量视场的3D数据，该3D数据重叠该骨干3D数据组的一部分。重叠该骨干3D数据组的一部分的3D数据被加入/连接于该骨干3D数据组。操作3D成像装置，使得测量视场包5括物体场景的正交的定向视野的一部分，并且3D成像装置获得被记录于该骨干3D数据组的测量视场的3D数据。另一方面，本专利技术以获得牙弓的3D表面数据的方法为特征。定位3D测量装置， 使得由该3D测量装置产生的结构光图案在第一开始点照明牙弓的咬合面的一部分。获得该咬合面的被照明部分的3D数据。平移该3D测量装置，使得结构光图案照明该牙弓的咬合面的其余部分。获得该咬合面其余部分的3D数据并且记录于该咬合面的该部分的3D数据。咬合面的该部分和其余部分的3D数据形成关于牙弓的骨干3D数据组。定位3D测量装置，使得结构光图案照明该牙弓的咬合面的一部分，从而获得重叠该骨干3D数据组的一部分的3D数据。重叠该骨干3D数据组的一部分的3D数据被加入骨干3D数据组。转动3D 测量装置，使得结构光图案入射在牙弓的颊面的一部分或舌面的一部分中的一个上，从而获得该颊面或舌面的一部分的3D数据，该3D数据被记录于骨干3D数据组。在又一方面，本专利技术以获得口腔的3D表面数据的方法为特征。将3D测量装置定位在口腔中，使得该3D测量装置的测量视场在开始点包括牙弓的咬合面的一部分，并且获得该测量视场的3D数据。平移该3D测量装置，使得测量视场包括牙弓的咬合面的其余部分。获得的该平移的测量视场的3D数据被记录于咬合面的该部分的3D数据。咬合面的该部分和用其余部分的3D数据形成该牙弓的骨干3D数据组。定位3D测量装置，使得测量视场包括该咬合面的一部分，从而获得重叠该骨干3D数据组的一部分的3D数据。重叠该骨干3D数据组一部分的3D数据被加入该骨干3D数据组。移动该3D测量装置，使得该测量视场包括与该牙弓的咬合面分开的口腔的一部分，从而获得记录于该骨干3D数据组的该口腔的一部分的3D数据。附图说明通过结合附图参考下面的说明能够更好地理解本专利技术的上述和其他优点，其中， 在各图中相似的附图标记表示相似结构元件和特征。附图不需要按比例绘制，而将重点放在示出本专利技术的原理上。图1是示出能够用于获得物体场景的3D图像的测量系统的例子的框图。图2示出容易操作的识别棒，其是用来获得口腔的3D测量数据的3D测量系统的一部分。图3示出如何用诸如图2的易操作的识别棒的手持式3D测量装置测量上牙弓。图4是根据本专利技术获得牙弓的3D表面数据的方法的实施例的流程图。图5示出根据图4的方法在获得咬合扫描(scan)的3D数据期间在沿着上牙弓的 5个不同位置的测量视场。图6A和图6B分别是在颊面的扫描段期间，识别棒和测量视场的相应位置的咬合视图和颊视图。具体实施例方式下面将参考在附图中示出的本专利技术的示范性实施例更加详细地描述本专利技术。虽然本专利技术与各种实施例和例子一起进行描述，但不是想要将本专利技术限制于这些实施例。相反， 正如本领域的技术人员所理解的，本专利技术包含各种替代方案、修改和等同物。已经接触此中教导的本领域的普通技术人员将会认识到在此处公开的本专利技术的范围内的附加的补充、修改和实施例以及其他使用领域。本专利技术的方法可以包括以可操作方式的任何描述的实施例或所描述的实施例的组合。简言之，本专利技术方法的实施例能够进行一个或多个物体表面的精确的3D测量。在下面描述的各个实施例中，该方法涉及在3D测量过程期间获得3D数据。该方法关于口腔测量被描述，诸如通过牙科应用中的临床医生进行的测量，其中被测量的表面可以包括牙齿的釉质表面，牙齿的牙质底部结构、牙龈组织和各种牙结构(例如，桩(posts)、植入物 (inserts)和填充物(filling))。应当明白，该方法也可以用于医疗应用和其他应用，其中 3D测量数据在操作者的直接操作的或者通过控制系统操作的3D扫描装置获得。在下面描述的实施例中，3D测量系统利用通过干涉条纹投影或其他技术产生的结构照明图形。成像部件基于物体的结构照明获得用于确定该物体表面上的点的位置信息的 2D图像。通过参考合并于此的美国专利No. 5，870，191描述了一种叫做可折叠干涉条纹 (AFI)的技术，这种技术基于干涉条纹投影能够用于高精度3D测量。基于AFI的3D测量系统通常采用两个紧密间隔的相干光源，以将干涉条纹图形投影在物体的表面上。获得该条纹图形的至少三个空间相位的条纹图形的图像。图1示出基于AFI的3D测量系统10，其用来获得一个或多个物体22的3D图像。 由条纹投影仪18产生的两个相干的光束14A和14B用来以干涉条纹沈的图形照明物体22 的表面。在物体22上的条纹图形的图像由成像系统或透镜30形成在包括光电探测器阵列 34的成像器上。例如，探测器阵列34可以是二维电荷耦合器件(CXD)成像阵列。由探测器阵列34产生的输出信号被提供给处理器38。输出信号包括关于阵列34中的每个光电探测器接收的光的强度的信息。可选的偏振器42被定向成与散射光的主偏振分量一致。控制模块46控制从条纹投影仪18辐射的两个相干光束14的参数。控制模块4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R·F·迪伦，A·F·维斯普，T·I·菲林，
申请(专利权)人：三维光子国际公司，
类型：发明
国别省市：