[发明专利]当3D扫描刚性对象时可移动对象的检测

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种当借助于用于生成刚性对象的虚拟3D模型的3D扫描器扫描处在某一位置的刚性对象时，用于检测处在该位置的可移动对象的方法。更具体地，本发明涉及借助于手持式扫描器对患者的嘴巴中的患者的一副牙齿的扫描。

背景技术

在传统的牙科学中，当患者需要齿冠、齿桥、假牙、活动体（removable）、正畸治疗等时，牙科医生制作患者的牙齿的牙印模。通常在牙印模托盘中，通过将粘性液体材料放置到嘴巴中来完成印模。然后通常是藻酸盐（alginate）的材料开始变成弹性固体，并且当从嘴巴中移除时，提供牙齿的精细且稳定的复制。当制成印模时，脸颊牵开器（cheek retractor）设置在患者的嘴巴中，从而避免柔软可移动的脸颊影响牙齿的印模。

现今可以利用口内手持式3D扫描器代替制作有形牙印模来获得患者的牙齿的直接3D扫描。

当扫描处在某一位置的刚性对象用于获得刚性对象的虚拟3D模型时，例如借助于手持式扫描器扫描患者的嘴巴中的牙齿，会发生在辅助扫描中捕捉到例如患者的脸颊、舌头或牙科医生的仪器或手指这样的可移动对象，因为这些可移动对象位于例如牙齿的表面和扫描器之间，由此可移动对象妨碍了扫描器对牙齿的观察。由于可移动对象是可移动的，所以它们典型地将移动，因此很可能仅在一个或很少的辅助扫描中捕捉到可移动对象。由于典型地获取多个辅助扫描用于获得虚拟3D模型，很可能还会获取刚性对象的相同部分的辅助扫描，但没有妨碍刚性对象的可移动对象。典型地，可移动对象将非常快速地移动或被移动，因为患者知道当扫描他的牙齿时他的舌头不应当触摸牙齿或离牙齿很近，并且牙科医生也知道他的仪器不应当妨碍对牙齿的视觉接近。因此可移动对象典型地将仅妨碍牙齿的视觉接近很短的时间，并且这意味着典型地将仅在一个或很少的辅助扫描中捕捉到可移动对象。此外，如果牙科医生在他扫描牙齿的一部分时注意到可移动对象存在，则他会返回扫描可移动对象之前所在的牙齿的相同部分，因此在大多数情况下，还将会有可移动对象不存在的辅助扫描。然后问题是区分可移动对象的表面和刚性对象的表面，使得当生成虚拟3D模型时仅使用源自刚性对象的表面。

在现有技术中，几何形状和颜色数据用于区分第一和第二组织，例如如同牙齿那样的硬组织和如同牙床（gums）、舌头、脸颊和嘴唇这样的软组织。

EP1607041B公开了一种提供在与口腔关联的程序中有用的数据的方法，该方法的特征在于包含：提供至少两个数值实体（numerical entities）（I₁,I₂,...,I_n），每一个所述数值实体代表内部口腔的至少部分的三维表面几何形状和颜色，其中所述数值实体包含与内部口腔的所述部分关联的表面几何形状和颜色数据；其中所述实体（I₁,I₂,...I_n）的至少一部分包含重叠的空间数据，重叠的空间数据包含：

·（a）为每一个实体提供包含包括表面几何形状和颜色数据的第一组织数据集的至少一个子实体（IS'₁,IS'₂,...IS'_n），其中其所述颜色数据与代表第一组织的颜色有关；以及

·（b）基于包含所述重叠空间数据（I₁,I₂,...I_n）的所述数据集的配准部分将所述第一组织数据集连接在一起，以及

处理所述实体以从中提供期望的数据。

此外，在图像处理中，称为空间雕刻（space carving）的方法用于建立3D模型。

由贝斯尔（Besl）和麦凯（McKay）发表在电气与电子工程师协会模式分析与机器智能汇刊（IEEE Transactions of Patten Analysis and Machine Intelligence）1992年2月第2期第14卷的文章“一种3D形状的配准的方法（A Method for Registration of3-D Shapes）”公开了一种3D形状的准确并计算有效的配准的方法。

然而，现有技术没有考虑在位置中的一些对象是可移动的情况。

因此，当可移动对象和刚性对象存在于某一位置时，当扫描该位置用于获得刚性对象的虚拟3D模型时，存在区分可移动对象和刚性对象的问题。

发明内容