[发明专利]用于三维成像的数据获得方法

说明书

相关申请

本申请要求2010年9月10日提交的标题为“Method of Data Processing and Display for a Three-Dimensional Intra-Oral Scanner”(用于三维口内扫描器的数据处理和显示的方法)的美国临时专利申请No.61/381,731的在先提交日的优先权，其整个内容通过参考合并于此。

技术领域

本发明一般涉及口腔三维(3D)成像。更具体地，本发明涉及利用多个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。

背景技术

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(2D)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。

发明内容

一方面，本发明以获得物体场景的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，本发明以获得牙弓的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，本发明以获得口腔的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