[发明专利]3D数据采集中的空间雕刻

说明书

背景技术

1.技术领域

本发明涉及使用空间雕刻改进三维数据采集。

2.背景技术

在从主体采集三维数据方面存在多种技术。一大类技术是采用连续扫描，在这个过程中采集增量三维数据并将其组装到全三维模型中。在这后一类中，不管使用什么具体扫描技术，三维数据的计算和显示都会因扫描体积内的暂时性障碍物而受到妨碍。例如，在牙科扫描中，患者的舌头或其他软组织会暂时造成妨碍或移动至扫描表面附近。技术人员会相似地用手指、压舌板或其他器械妨碍扫描仪对扫描表面的观察。一直需要能排除三维扫描过程中的此类异常值的技术。

发明内容

本发明公开了通过使用空间雕刻从处理和显示中排除某些扫描结果来改进三维扫描的方法。使用空间雕刻技术，维持空间矩阵以将数据存储在已知为空的体积区域(或体素)上。通过排除或修改对这些未占用体素内的后续的异常数据的处理，三维重建过程可以同时提高准确性和速度。另外，可以通过修改绘制此类异常值的方式改进扫描结果的实时显示。

在一个方面，本文所公开的方法包括将空间矩阵存储在存储器中，空间矩阵包括扫描空间网格中的多个体素的信息；用扫描仪从所述扫描空间内的对象获得三维数据；识别所述网格中未占用的所述多个体素之一；将来自所述多个体素之一的数据的修改的处理的指示存储在所述空间矩阵中，从而识别所述扫描空间内的禁止体积；以及根据未修改的处理对不在禁止体积中的三维数据的一部分进行处理，并根据修改的处理对在禁止体积中的三维数据的第二部分进行处理。

识别多个体素之一可以包括识别扫描仪与对象之间的射线上的多个未占用的点之一。该方法可以包括提供与无法禁止对其进行处理的对象表面相邻的一个或多个体素的空间边际。空间边际可以是扫描仪的z-轴测量值的标准偏差的倍数。修改的处理可以包括检测禁止体积中的点以及以衰减时间显示该点。修改的处理可以包括从用三维数据创建的对象表面网格上删去禁止体积中的任何点。网格可以将扫描空间分成与用于创建表面网格的第二空间格栅基本上相同的空间格栅。修改的处理可以包括从三维数据的高精度细化中删去禁止体积中的任何点。可以将扫描空间的网格细分成具有大致立方体形状的体素。大致立方体形状的每个边缘的尺寸可以为约250微米。禁止体积可以包括多个体素中的不止一个。空间矩阵可以包括多个体素中的每一个的二进制标志，其指示是允许还是禁止对扫描空间的相应体积进行处理。

在另一方面，本文所公开的计算机程序产品包括包含在非瞬时性计算机可读介质上的计算机可执行代码，当在一台或多台计算设备上执行所述代码时，执行以下步骤：将空间矩阵存储在存储器中，所述空间矩阵存储扫描空间网格中的多个体素的信息；用扫描仪从所述扫描空间内的对象获得三维数据；识别所述扫描空间的所述网格中未占用的所述多个体素之一；将来自包含所述点的所述多个体素之一的数据的修改的处理的指示存储在所述空间矩阵中，从而识别所述扫描空间内的禁止体积；以及根据修改的处理对禁止体积中的三维数据的一部分进行处理，并根据未修改的处理对不在禁止体积中的三维数据的第二部分进行处理。

在另一方面，本文所公开的系统包括扫描仪，其被构造成从扫描空间内的对象获得三维数据；存储器，所述存储器被构造成存储空间矩阵，所述空间矩阵包括扫描空间网格中的多个体素的信息；以及处理器，其被构造成识别扫描空间中未占用的点，将来自包含所述点的多个体素之一的数据的修改的处理的指示存储在空间矩阵中，从而识别扫描空间内的禁止体积，根据未修改的处理对不在禁止体积中的三维数据的一部分进行处理，并根据修改的处理对禁止体积中的三维数据的第二部分进行处理。

在另一方面，本文所公开的系统包括存储装置，其用于存储包括扫描空间网格中的多个体素的信息的空间矩阵；扫描装置，所述扫描装置用于从所述扫描空间内的对象获得三维数据；以及处理装置，其用于识别扫描空间中未占用的点，将来自包含所述点的多个体素之一的数据的修改的处理的指示存储在存储装置中，从而识别扫描空间内的禁止体积，根据未修改的处理对不在禁止体积中的三维数据的一部分进行处理，并根据修改的处理对禁止体积中的三维数据的第二部分进行处理。

附图说明

参考下面的图，可理解本发明和下面本发明的某些实施方式的详细说明。

图1示出了牙科图像捕获系统。

图2示出了图像捕获系统的用户界面的视图。

图3示出了图像捕获系统的用户界面的视图。