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図面 (20)

課題

物体表面を走査三次元モデルを損傷をうけにくく、低価格で作製するための方法およびシステムの提供。

解決手段

三次元物体の表面に画像が投影され(611)、画像は、表面を測定しマッピングするために使用される複数の個別の形状を含むパターンを含むことができる。画像は、複数の形状を個別に識別するためにコード化された情報を含む特徴部をさらに備える。投影軸及び視軸に沿った点によって形成された平面に垂直な線に沿ってコード化された情報が検索されるように(613)、コード化された情報を含む特徴部が配向される。特徴部の使用は、マルチフレーム独立走査を実行するために使用される(612)。

概要

背景

概要

物体表面を走査三次元モデルを損傷をうけにくく、低価格で作製するための方法およびシステムの提供。三次元物体の表面に画像が投影され(611)、画像は、表面を測定しマッピングするために使用される複数の個別の形状を含むパターンを含むことができる。画像は、複数の形状を個別に識別するためにコード化された情報を含む特徴部をさらに備える。投影軸及び視軸に沿った点によって形成された平面に垂直な線に沿ってコード化された情報が検索されるように(613)、コード化された情報を含む特徴部が配向される。特徴部の使用は、マルチフレーム独立走査を実行するために使用される(612)。

目的

本発明は、主に物体のマッピングに関し、より具体的には、物体の三次元モデルを作ることと、物体の部分を位置合わせして物体のモデルを作製することと、物体の走査された部分を位置合わせして三次元物体を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
3件

この技術が所属する分野

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請求項1

物体の表面を走査するための装置であって、投影装置及び観察装置を含む走査装置と、前記走査装置に作用的に連結されたシステム制御装置であって、前記投影装置を制御するための第1の制御装置と、前記観察装置を制御するための第2の制御装置と、を備えるシステム制御装置と、を組み合わせて備える装置。

請求項2

物体の三次元モデルを作製するための方法であって、投影軸及び視軸の少なくとも1つの点によって形成された平面に直交して変動する少なくとも1つの構成要素を備えた少なくとも1つのコード化された特徴部を有する画像を投影するステップと、観察装置で表面画像の表示を受け取るステップと、前記少なくとも1つのコード化された特徴部に基づいて前記物体の前記表面に点の位置を決定するステップと、を含む方法。

請求項3

走査する方法であって、患者を提供するステップと、三角測量の平面に直交するコード化された特徴部を備えたパターンを使用するスキャナを提供するステップと、マルチフレーム参照独立三次元走査を使用して患者の一部を走査して、走査データを受け取るステップと、を含む方法。

請求項4

前記患者の前記一部は、生歯構造物である請求項3に記載の方法。

請求項5

前記患者の前記一部は、歯部分を含む請求項4に記載の方法。

請求項6

物体を走査する方法であって、物体を走査するために複数の不連続形状を投影するステップであって、前記複数の不連続形状は、第1の不連続形状と第2の不連続形状とを含むステップと、前記第1の不連続形状に対して第1のコード化された特徴部を投影するステップと、を含む方法。

請求項7

物体を走査する装置であって、指令を実行するためのデータプロセッサと、複数の指令であって、下記の、物体を走査するために複数の不連続形状を投影する操作であって、前記複数の不連続形状は第1の不連続形状と第2の不連続形状とを含む操作と、前記第1の不連続形状に対して第1のコード化された特徴部を投影する操作と、を実行するために前記データプロセッサで実行されることが可能である複数の指令と、を含む装置。

技術分野

0001

(関連出願)
本願は、2000年4月28日に出願された米国特許出願第09/560,131号、2000年4月28日に出願された米国特許出願第09/560,132号、2000年4月28日に出願された米国特許出願第09/560,583号、2000年7月13日に出願された米国特許出願第09/616,093号、2000年4月28日に出願された米国特許出願第09/560,645号、2000年4月28日に出願された米国特許出願第09/560,644号、2000年4月28日に出願された米国特許出願第09/560,584号及び2000年4月28日に出願された米国特許出願第09/560,133号の優先権を主張し、それらの教示全体を参照によって本願に組み入れたものとする。
(発明の分野)
本発明は、主に物体マッピングに関し、より具体的には、物体の三次元モデルを作ることと、物体の部分を位置合わせして物体のモデルを作製することと、物体の走査された部分を位置合わせして三次元物体を提供することと、解剖学的構造物を走査して治療且つ診断し、さらに、医療及び歯科装置及び器具を開発し製造することと、特定の画像を提供して物体のマッピングを補助することと、に関する。
(発明の背景
補綴矯正等の解剖学的装置及び歯列矯正等の器具を作製することができることは、よく知られている。解剖学的装置を作製する現在の方法は、主観的であり、それによって、医者は、自分の解剖学的構造物に対する見解、装置が使用される場所、及び、医者の経験及び類似状況の記憶等の主観的な基準に基づいて、解剖学的装置の仕様を定めるかまたは設計する。そのような主観的な基準は、結果として、医者によって変動が大きくなりうる解剖学的装置が開発されることになり、他者が使用することができる知識のデータベースを獲得することを妨げる。

0002

あまり主観的ではない解剖学的装置を開発しようとする試みは、解剖学的構造物の印象を取ることを含む。解剖学的構造物の雌型表示である印象から、解剖学的構造物の雄型モデルを作ることができる。しかし、印象、及び印象から作られたモデルは、歪み、摩耗、損傷を受けやすく、有効期限が短く、不正確であり、複数のコピーを作製するのに追加コストがかかり、正確度は容易に検証することができない。したがって、構造物の印象またはモデルが解剖学的構造物の真正な表示であるか否かは、容易に検証することができない。さらに、印象処理は一般に、患者には不愉快且つ不便であり、医者へ行かなければならず、時間がかかる。さらに、複数のモデルが必要である場合、複数の印象を作らなければならないか、または、単一の印象から複数のモデルを作らなければならないかのいずれかである。いずれの場合にも、モデルの各々の類似性保証する信頼のおける利用可能な標準参照がない。さらに、モデルは依然として1人の医者によって目で見て判断されなければならないため、結果として主観的処理になる。

0003

あまり主観的ではない開発をしようとする別の試みは、二次元画像を使用することを含む。しかし、二次元画像を使用することは、公知のように、精密な構造物情報を提供することはできず、依然として医者によって客観的解釈されなければならない。さらに、装置の製造は、依然として客観的な解釈に依存している。

0004

印象が医者のもとから製造施設輸送されるときには、人工装具装置を設計するのに使用されている三次元モデルが製造施設のみで利用可能であるため、製造されているモデルまたは装置に属する問題に関する医者と技術者との間の通信は妨げられる。複数のモデルが存在するときでさえ、それらは物理的に別個の物体であり、複数のモデルを互いに参照するインタラクティブな方法がないため、同一の視点から同時に見ることはできない。

0005

鋳型及び印象に加えて、歯科医及び歯列矯正医等の医者によって維持される他の種類の記録は、失われやすいかまたは損傷を受けやすく、複製を作るのは高価である。したがって、これらの不利点を克服する方法またはシステムが有用である。

0006

物体の表面をマッピングするために走査技術を使用することは、よく知られている。先行技術の図1は、可視表面101から104を有する物体100を例示する。一般に、可視表面101から103は、矩形形状を形成し、略平坦な表面104の頂部にある。

0007

画像が物体100に投影され、これは線110を含む。操作において、線110の画像は、カメラ(図示せず)等の観察装置によって受け取られ、線110がある物体100のその部分の形状を決定するために処理される。線110を物体100にわたって動かすことによって、物体100全体をマッピングすることが可能である。単一の線110を備える画像を使用することに関連する限界は、正確なマップを提供するために物体100を走査するには多大な時間が必要であり、スキャナまたは物体のいずれかに固定参照点が必要であるということである。

0008

図2は、物体を走査するのにかかる時間の量を減少する先行技術の解法を例示する。具体的には、図2は、線121から125を含む画像を例示する。複数の線を提供することによって、一度により大きな表面区域を走査することが可能であり、そのため、物体100に関連するデータのより効率的な処理が可能になる。図2に例示されるようなパターンを使用する限界は、固定参照点が必要であること、及び、画像の不連続部分の重なり合いによるデータの不適切な処理の可能性があるため、マッピングされることが可能である表面解像度を減少する可能性があることである。

0009

重なり合いの概念を良好に理解するために、走査処理を理解することが有用である。先行技術の図3は、表面102のみが見えるように側面から図1及び2の形状を例示する。検討のために、投影装置(図示せず)が、図3の表面102の頂縁を形成する表面101に垂直な方向にパターンを投影する。投影レンズの中心から表面への点は、投影軸、投影レンズの回転軸または投影レンズの中心線と称される。同様に、観察装置(図示せず)の中心点からの想像線は、視軸、観察装置の回転軸または観察装置の中心線と称され、観察装置が配向される方向に拡張する。

0010

投影軸と視軸との互いに対する物理的関係は、ほぼ知られている。図3の特定の例示において、投影軸及び視軸は共通平面にある。プロジェクタと観察装置との間の関係が知られるように、投影システム観察システムとの間の関係が物理的にキャリブレートされる。「参照の点」という用語は、たとえば読み手等の第三者が画像を見る、参照を説明することに注意されたい。たとえば、図2では、参照の点は、表面101、102及び103によって形成される点の上及び側部にある。

0011

図4は、参照の点が投影角度に等しいところに投影された図2の画像を備えた物体100を例示する。参照の点が投影角度に等しいときには、投影された画像に途切れは見えない。言い換えると、線121から125は、物体100上で直線に見える。しかし、参照の点が投影角度に等しい場合には、線に歪みが見えないため、物体をマッピングするのに有用なデータは得られない。

0012

図5は、図2視角フリートに等しい参照の点からの物体100を例示する。図5において、表面104、103及び101は見えるが、これは、視軸が表面101及び103によって形成される線に実質的に垂直であり、表面102によって形成された平面の右側にあるからであり、したがってこれは図5では例示されない。図2参照のこと。画像が見られているかまたは観察装置によって受け取られている角度のため、線121及び122は、単一の連続した直線に見える。同様に、線の対122及び123、及び、123及び124は、単一の連続である印象を与えるように一致している。線125は単一の水平な表面高さに投影されるため、表面104、線125は連続した単一の線である。

0013

図5のパターンが処理装置によって受け取られ、マッピング機能を実施するときには、線の対121及び122、122及び123、及び、123及び124は、単一の線であると誤って解釈される。結果として、図2に例示された二段の物体は、実際に単一の水平な表面としてマッピングされることがあるか、または、そうでなければ、処理ステップが線の対の間を区別することができないため、不正確に表示される。

0014

図6は、図5に記載された問題を克服する先行技術の解法を例示する。具体的には、図6は、それに投影された画像を有する形状100を例示し、それによって、異なる線の幅または厚さを有する複数の線が使用される。図7は、図5と同一の参照の点から図6のパターンを例示する。

0015

図7に例示されるように、受け取られたデータを分析する処理要素が、先には区別不可能であった線の対の間を区別することができる。図7を参照すると、線421は依然として線422と一直線であり、連続した線に見えるものを形成する。しかし、線421及び線425は異なる厚さを有するため、今や、画像を分析することによって特定の線セグメントの正確な識別を決定することが可能である。言い換えると、受け取られた画像を分析することによって、今や、表面104に投影された線422と、表面101に投影された線422とが、実際に共通の線であることを決定することができる。この情報を使用して、受け取られた画像を分析することによって、走査されている物体にステップタイプ特徴部が発生し、結果として線422の2つのセグメントの間で不一致になることを決定することができる。

0016

図7に例示されるように、変動する線の厚さを使用することによって、線セグメントを識別するのを補助する一方、例示された種類の変動する特徴部を有する物体は、結果として、受け取られた画像の分析中に、依然としてエラーになる可能性がある。

0017

図8は、はっきりと変動する特徴部を備えた表面710を有する構造物を側部の参照の点から例示する。表面710は、図8の参照の点に実質的に垂直であるように例示される。加えて、物体700は、側部表面713及び715、及び、頂部表面711及び712を有する。図8の参照の点から、実際の表面711、712、713及び715は見えず、その縁のみが表されている。表面711は、比較的急な傾斜の表面であり、一方、表面712は比較的なだらかな傾斜の表面である。

0018

さらに図8には、様々な幅を有する3本の投影された線721から723が例示される。第1の線721は4の幅を有する。第2の投影された線722は1の幅を有する。第3の投影された線723は8の幅を有する。

0019

線721は、4の幅を有し、比較的平らな表面714に投影される。投影軸と視軸との間の角度のため、平らな表面714で見られる実際の線721の幅は、およそ2である。線722及び723も比較的平らな表面714に投影されるのであれば、そのそれぞれの幅は、表面をマッピングする分析ステップ中に厚さを検出することができるように、721の幅とほぼ同一の割合量だけ変動する。しかし、線722は傾斜した表面711に投影されるため、視軸に沿った観察装置からの視点は、線722が2の幅を有するように見えるものである。

0020

表面710の急な角度のため、投影された線722の大部分が表面711のより大きい区域に投影されることができるため、線722は2の幅を有するように見える。投影された線722が2の幅を有するという認識を与えるのは、見られている表面722の表面より大きい区域である。

0021

線722が表面711によってどのように影響されるかとは反対のやり方で、線723は表面712によって影響され、実際には8の幅を有する投影された線723が2の幅を有するという認識を与える。観察装置に対する表面712の角度によって、投影された線723を有する表面区域が2の幅を有するように見えるため、これが発生する。この現象の結果がさらに図9に例示される。

0022

図9は、視軸の参照の点から図8の形状700を例示する。視軸の参照の点から、線の厚さの間の差を容易に決定することができるように、線721から723が表面714に投影される。したがって、表面区域714が分析されるときには、線は、見られた画像に基づいて容易に識別可能である。しかし、分析が表面711及び712を含むときには、幅が同一であるだけではなく、表面711の線722が表面714の線721と一列に並ぶため、線722が線721として誤って識別されることがあり得る。同様に、線723は、8の投影された幅を有するが、見られる幅は2である。したがって、受け取られた画像の分析中に、表面711及び712上の線721、722及び723の間を区別することは可能ではない。そのような線を区別することはできないため、結果として表面の誤った分析になる可能性がある。

0023

走査の1つの提案された方法は、外国特許DE19821611.4に開示されたように、黒及び白の三角形及び矩形の列が三角測量の平面に平行に走るパターンを使用した。列は、デジタル暗号化パターンを含む測定特徴部を使用した。しかし、走査されている表面がシャドーイング及び/またはアンダーカットを発生させるときには、パターンの一部が隠されているため、結果としてシーケンス中断が生じる可能性がある。さらに、パターンのいずれの部分が失われているかを知ることは不可能であるため、開示された暗号化パターンは、シーケンスの中断の結果としてパターンをデコードすることができない可能性が生じるものである。記載されたコード化されたの種類のさらなる限界は、その歪みが、1つのコード化された特徴部を別のコード化された特徴部に似させる可能性があることである。たとえば、三角形を矩形のように見えさせることができる。

0024

したがって、物体をマッピングする先行技術に関連した問題を克服することができる方法及び装置が有利である。
(好ましい実施形態の詳細な説明)
本発明の特定の実施形態にしたがって、表面に画像が投影される。画像は、表面を測定しマッピングするのに使用される複数の個別形状を有するパターンを含むことができる。複数の個別形状は、投影された形状の投影軸及び視軸に関連した点によって形成された平面に平行な方向に検出可能である特徴部を含む。画像は、複数の形状を個別に識別するためのコード化された情報を含む特徴部をさらに備える。コード化された特徴部は、投影軸及び視軸の点によって形成された平面に実質的に直交する方向に変動し、複数の個別形状の各々からの別個の特徴部であり得、複数の個別形状に一体的な特徴部であり得、且つ/または、複数の個別形状から異なる時間間隔で表示されることができる。投影軸及び視軸に沿った点によって形成された平面に実質的に垂直な線に沿ってコード化された情報が検索されるように、コード化された情報を含む特徴部は配向される。特徴部の使用は、マルチフレーム参照独立走査を実施するために使用される。特定の実施形態において、走査されたフレームは互いに対して位置合わせされる。

0025

本発明の特定の実施形態は、添付の図10から24を参照して最良に理解される。図10及び11は、本発明の特定の実施形態を実施するシステムを表し、図12及び19から22は、本発明にしたがった特定の方法を例示し、図13から18、23、24は、システムと組み合わされた方法の特定の実施を例示する。

0026

図44から52は、解剖学的構造物の三次元走査データを使用する別の本発明の実施形態の特定の方法及び装置を例示し、ここに例示された特定のやり方で得ることができる。三次元走査データは、さらなる使用のために遠隔施設発信される。たとえば、三次元走査データは、解剖学的構造物の生体組織を表すことができ、これを使用して、解剖学的装置を設計するか、解剖学的装置を製造するか、生体組織の構造的変化をモニタするか、解剖学的構造物に属するデータを所定期間保存するか、解剖学的構造物の閉鎖ループの反復分析を実施するか、構造物のインタラクティブな相談を行うか、構造物に基づいたシミュレーションを実施するか、解剖学的構造物に関連した診断を行うか、または、解剖学的構造物に基づいた治療計画を決定する。

0027

図10は、走査装置980へ制御信号を提供するシステム制御装置951を例示する。走査装置980は、線962及び963によって画像境界を投影し、反射した線972及び973内の画像を検索するかまたは観察する。

0028

1つの操作において、システム制御装置951は特定の情報をスキャナ980へ提供し、物体990の表面991に投影されるべき特定画像を特定する。反射した画像は、走査装置980によってキャプチャされ、これは今度は、キャプチャされた情報をシステム制御装置951へ戻す。キャプチャされた情報は、システム制御装置951へ自動的に戻されることが可能であるか、または、走査装置980内に格納されシステム951によって検索されることが可能である。システム制御装置951によって受け取られた画像データは、表面991の形状を決定するために分析される。受け取られたデータの分析は、システム制御装置951によって、または図示されていない外部処理装置によってかのいずれかで実施されることができることに注意されたい。

0029

さらに、図10には走査装置980が例示され、これは、投影装置(プロジェクタ)960及び観察装置(ビューアー)970を含む。プロジェクタ960は、画像が物体990に投影されるように配向される。プロジェクタ960は、投影軸961を有する。投影軸961は、画像を投影するレンズの中心で開始し、投影の方向を表す。同様に、ビューアー970は、視軸971を有し、これは、ビューアー970に関連したレンズの中心から拡張し、画像が受け取られている方向を表す。

0030

ひとたび走査装置がキャリブレートされると、受け取られた信号の分析が実施されて走査された表面をマッピングすることができる。本願の図面に表された角度は例示目的のみのために表されていることが当業者には理解される。実際の角度及び距離は、例示されたものから大幅に変動しうる。

0031

図11は、図10のシステム制御装置951をより詳細に例示する。システム制御装置951は、データプロセッサ952と投影画像表示953とプロジェクタ制御装置954とビューアー制御装置955とをさらに含む。

0032

ビューアー制御装置955は、反射した画像データを表すビューアー970からデータを受け取るのに必要なインターフェースを提供する。反射した画像データは、ビューアー制御装置955でビューアー970から受け取られ、その後、データプロセッサ952へ提供される。類似のやり方で、プロジェクタ制御装置954は、プロジェクタ960を制御するのに必要なインターフェースを提供する。プロジェクタ制御装置954は、プロジェクタ960に、プロジェクタによって支持されたフォーマットに投影された画像を提供する。応答して、プロジェクタ960は、物体の表面に画像を投影する。プロジェクタ制御装置954は、プロジェクタに画像を提供するために、投影画像表示953を受け取るかまたはこれにアクセスする。

0033

例示された実施形態において、投影画像表示953は、メモリ場所に格納された画像の電子表示である。格納された画像は、ビットマップされた画像、または、プロジェクタ960によって投影された画像を規定するのに使用される他の標準またはカスタムプロトコルを、表すことができる。投影画像がデジタル画像電子的に作製される)である場合には、表示は、データプロセッサ952によってメモリに格納されることができ、それによってデータプロセッサ952は、投影画像表示を修正することができ、本発明にしたがって必要に応じて画像を変えることが可能である。

0034

別の実施形態において、投影画像表示953は存在する必要がない。代わりに、投影制御装置954が、プロジェクタ960に関連した1つまたはそれ以上の透明画(図示せず)を選択することができる。そのような透明画は、フィルムプレートまたは画像を投影する他の種類のレチクル装置のいずれの組み合わせを含むことができる。

0035

データプロセッサ952は、制御装置954及び955を通してそれぞれデータの投影及び受取を制御する。

0036

図12は、図10及び添付の図面のシステムを参照して検討される本発明にしたがった方法を例示する。本願で検討される方法を良好に理解するために、本発明に独自の用語及び特性が記載される。「投影/観察平面」という用語は、投影軸及び視軸の少なくとも1つの点によって形成される平面を意味する。投影/観察平面という用語は、図3を参照して最良に理解される。図3が物体100の断面を表すと想定する。例示された投影軸は、図3を含む用紙によって形成される平面内に全体が入るように、方向づけられる。同様に、図3の視軸も、図3の用紙によって表される平面内に全体が入っている。この実施例において、図3の投影軸及び図3の視軸の少なくとも1つの点によって形成された投影/観察平面は、図が引かれている用紙を含む。

0037

しかし、図3の視軸が実際に、観察装置に近い終点が用紙の平面上にあるように配向される場合、視軸表示の矢印の端が、用紙から読者へ向かっている間には、視軸及び投影軸全体を含む平面を形成することは可能ではない。したがって、投影/観察平面は、投影軸の実質的にすべて及び視軸の少なくとも1つの点、または、視軸のすべて及び投影軸の少なくとも1つの点、を含むと記載することができる。本願での検討目的には、観察装置にもっとも近い視軸の点がその投影/観察平面内に含まれるべき点であることが想定される。たとえば、先行技術の図4を参照すると、図3を参照して記載された投影/観察平面は、表面104に実質的に直交し、線121から125の各々に直交する。投影/観察平面は線99によって表され、これは、線121から125に交差する縁図からの平面を表す。

0038

図12のステップ611では、投影/観察平面に直交して変動する単数または複数の構成要素を備えたコード化された(変数)特徴部を有する画像が投影される。図13に対して、投影/観察平面は線936によって例示され、投影/観察平面の配向が、そのような平面が線であるとして表れるように縁上にあり、形状またはパターン931から935の各々が、コード化された特徴部を表すのを示している。

0039

個別の特徴部931から935の各々は、投影/観察平面に対して直交する方向に変動する単数または複数の構成要素を有する。たとえば、特徴部933は、3本の個別の線を識別することができるように、投影平面に直交して変動する。3本の個別の線の厚さを変えることによって、独特なパターンが特徴部931から935の各々に関連する。たとえば、バーコード特徴部933は、線なし、薄い線、線なし、厚い線、線なし、薄い線及び線なしの間を直交して変動する。特徴部933の個別の線は、投影/観察平面に平行に投影される。投影/観察平面に平行な投影線は、線の幅に表面位相の観察された歪み効果を減少するかまたは排除する。したがって、特徴部933を作る個別の線の観察された幅は、実質的には歪まないため、特徴部933の各個別の線の厚さまたは相対厚さは、表面位相とは無関係に容易に識別することができる。結果として、特徴部933は、表面位相とは実質的に無関係に識別することができる。

0040

図13は、5本の別個の線(測定特徴部)431から435を有する画像の特定の実施形態を表示する。例示された線431から435は、投影/観察平面に実質的に直交して走る長さを有し、投影/観察平面に平行な方向に互いから均一に間隔をおいている。投影/観察平面に平行な方向に検出可能な複数の線を提供することによって、複数の測定線を同時に観察して分析することができる。1つの実施形態において、線431から435である。線431から435に加えて、5つの独特なバーコード931から935も例示されている。独特なバーコード(可変特徴部)931から935の各々は、それぞれの測定特徴部431から435に関連し、これに沿って繰り返される。別の実施において、各バーコードは、例示された2回を超えて、測定特徴部に沿って繰り返すことができる。例示されたバーコードは、繰り返しセットとして例示されていることに注意されたい。別の実施において、バーコードは、セットでグループ化される必要はない。

0041

特定の実施形態において、線431から435及びバーコード931から935は、パターンが目で見て耐えられ且つ皮膚耐性があるように、低強度の可視光を使用して作製される。たとえば、線431から435は白線として見ることができ、バーコード931から935は特定の色または色の組み合わせとして見ることができる。別の実施形態において、用途によっては、高強度またはレーザ光も使用することができる。

0042

例示したやり方でバーコードを特定の線に関連させることによって、線が直線的に一致しているように見えるときでさえ線を互いから区別することが可能である。たとえば、線432と433とは、物体101の縁で連続した線であるように見える。しかし、線432と433とは、各線に関連する(コード化された特徴部)バーコードを分析することによって、互いから区別することができる。言い換えると、線432と433とが見る人にとって共通線であると見える場合には、左側の線432に関連するバーコードは右側の線433に関連するバーコードとは同一ではないため、2つの異なる線であることを容易に決定することができる。

0043

図13に例示された特定の実施形態において、検索された画像を分析することによって、線セグメント432と433との共通の線として表させる一番左側のバーコード932と一番右側のバーコード933との間のいずれかに、不連続があることを決定する。特定の実施形態において、そのような縁の場所は、互いに対して比較的近位バーコードパターンを繰り返すことによって、より精密に決定することができる。たとえば、表面102が表面101に出会う縁は、隣接するバーコードの間の間隔開けに等しい正確度でのみ決定することができる。これは、2つの異なるバーコードを有する単一の線に見えるものを分析するときに、2つのバーコードの間のどこで不連続が発生したかは知られていないからである。したがって、図13の測定線に沿ってより頻繁にバーコードを繰り返すことによって、不連続の場所をより正確に識別することができる。

0044

図13のコード化された特徴部931から935は、2つのバーコードが同一ではないため、繰り返しはない。しかし、コード化されたの値またはシーケンスは、曖昧さが回避される限り、投影された画像内で繰り返すことができる。たとえば、画像が、バイナリコード化されたを使用する60本の線(測定特徴部)を含む場合には、各線を独自に識別するために6ビットのデータが必要である。しかし、スキャナの焦点の範囲がフィールドの深さによって限定されるという事実のため、60本の線の各個別の線は、一定の範囲内のみで認識可能な画像として現れることができる。

0045

図25及び26は、フィールドの深さが特徴部の繰り返しにどのように影響を与えるかを良好に例示する。図25は、経路2540に沿って形状を投影するプロジェクタを例示する。形状が表面に投影されるとき、その画像は反射経路に沿って観察装置2506に反射する。たとえば、形状が場所2531で表面から反射するときに結果として反射経路2544が得られ、形状が場所2532で表面から反射するときに結果として反射経路2541が得られ、形状が場所2533で表面から反射するときに結果として反射経路2542が得られ、形状が場所2534で表面から反射するときに結果として反射経路2543が得られる。

0046

図26は、ビューアー2506が見せる形状を表す。具体的には、プロジェクタにもっとも近い表面である表面2531から反射した画像は、図26の一番右側の画像に見られ、プロジェクタからもっとも離れた表面である表面2534から反射した画像は、図26の一番左側の画像に見られる。しかし、一番右側及び一番左側の画像は、それぞれプロジェクタ2505からもっとも離れたもの及びこれにもっとも近いものであり、焦点がずれていることに注意しなければならない。焦点がずれているため、観察装置2506によって受け取られた画像に基づいて正確に検出することはできない。

0047

図25に戻って参照すると、平面2525よりも投影装置2505に近いいずれの表面、または、平面2526よりも投影装置2505から離れたいずれの表面は、見ることができる範囲2610外または視野外であるため、使用可能な形状を反射することができない。したがって、繰り返される形状が図6の範囲2610内で見ることができない限り、形状は繰り返されて依然として独特に識別することができる。

0048

特定の実施形態において、プロジェクタはおよそ80本の線を投影する。たとえば、3色を使用するときには(赤、青、緑)、3色の場所を有するコード化された特徴部が、27本の異なる線を独特に識別する。同一のコード化された線が同一の場所に見ることができないように視野が提供されると、27本のこのコーディングシーケンスは、全80本の線をカバーするために3回繰り返すことができる。別の実施形態において、特定の色の場所が失われる可能性のある認識能力を提供するために、シーケンスの線の数を増やすかまたは増やさずに、5つの色の場所を加えることができる。

0049

これは、繰り返し特徴部の各々を見ることができない視野が重なり合わない限り、コーディング特徴部は繰り返されてもよいことを意味する。したがって、12の独特なコード化された特徴部のシーケンスは、バイナリデータの4ビットのみを必要とし、特徴部が同一の場所で見られる機会がないのであれば、60本の線すべてをエンコードするために5回繰り返すことができる。

0050

関連コーディング特徴部を備えた多数の測定特徴部を有するパターンを提供することによって、参照独立走査が達成される。具体的には、物体もスキャナも空間に固定される必要はなく、または、互いに対して参照する必要はない。代わりに、フレーム1つずつのベースで、参照独立スキャナが、十分な測定情報(3Dクラウド)を検索し、これはコーディング特徴部のため正確であり、その隣接するフレームに対して位置合わせすることができる。位置合わせは、隣接するフレーム上の重なり合う特徴部を決定し、物体の統合マップを形成する処理である。

0051

図14は、図13の物体を例示し、それによって測定線431から435が変動する厚さを有する。しかし、線431から435の厚さは、歪みを受ける。それによって、その厚さにのみ基づいて個別の線431から435を識別することは、誤りになりやすい。これは、図15を参照してより良好に例示される。

0052

図15は、本発明にしたがってその表面に投影されたパターンを有する図8及び9の物体700を例示する。図15は、変動する幅を有する線721から723の投影を例示する。先に検討したように、線722及び723は、それぞれ表面711及び712に投影されるときには、線721と同一の線厚さを有するように見える。したがって、単に変動する厚さの線を測定するだけでは、画像の分析によってどちらの線がどちらであるかを決定することができない。しかし、投影/観察平面に直交して変動する構成要素を有するように、コード化された特徴部451から453をさらに組み込むことによって、線721から723の識別及びそれに続くマッピング分析は、先行技術に対して改良される。

0053

コード化された特徴部が投影/観察平面に垂直な部分を有するように投影される例示された特定の実施は、受け取られた画像を分析することによってパターンに関連した特定の線をより正確に識別することができるため、先行技術に対して有利であることを当業者は認識する。ここに記載された特定の実施が、線及びバーコードを参照して記載されていることを当業者はさらに認識し理解する。しかし、他のパターン、形状及び特徴部も使用することができる。

0054

図16を参照すると、投影/観察平面に直交した方向に使用される形状の特定のセットが例示される表が例示される。表16の欄1は、独特な特徴識別子を表す。表16の欄2から4は、各特徴識別子を表すことができる特定なやり方を例示する。欄2は、バーコードを示す。欄3は、単独でまたは他のコード化された特徴部とともに使用されることが可能な色を示す。色特徴部を含むいくつかの種類のコード化された特徴部は、測定特徴部の一体化部分として且つ測定特徴部とは別個のコード化された特徴部として実施することができることに注意されたい。同様に、他の種類のコード化されたが、測定及び/または特徴部且つそのコード化された特徴部が投影される強度に基づくことができる。欄4は、形状を識別する形状とは無関係に、または、形状の一部として組み合わされて、使用することができるパターンを表す。言い換えると、欄4に例示された種類の繰り返しパターンシーケンスを含む線を提供することができる。このようにして、投影/観察平面に直交する方向におけるパターンの変化は、実際の形状自体に対して相対的であり得る。加えて、可変構成要素に関する多くの変化が本発明によって予想されることが、当業者には認識される。

0055

図17は、管状フォームに、各線用の独特な非繰り返し識別子の使用を例示する。たとえば、図17の最初の列を参照すると、シーケンス0からFが順次に呈される。1つの実施において、0からFまでの値の各々は、特定の線に関連した独特のコードを表す。特定のコードを識別するために、ある種類のスペーサーが各個別のコードの間に存在する必要があることが、当業者に認識される。たとえば、長いスペースまたは独特なコードを使用することができる。

0056

図17に例示されたシーケンスの1つを各々が備えた4本の線を投影し分析するために使用されるシステムにおいて、ひとたび3つのコードのシーケンスが検索されていると、4本の線のどの1本が分析されているかを識別することが可能である。一般に、コードは投影/観察平面に直交して変動するため、失われたコードは、誤認の問題を引き起こさない。

0057

図18は、4本の独特な繰り返しコードシーケンスを例示する。表18の文字Sは、繰り返しシーケンスの間に使用されるスペーサーを表すのに使用される。スペーサーは、コード化されたシーケンスの繰り返しコードの各々がどこで開始し且つ/または終了するかを特定する独特な識別子であってもよい。

0058

図12フローに戻ると、ひとたび投影/観察平面に直交するコード化された特徴部を有する画像が投影されると、表面画像の表示がビューアーで受け取られる。これは、図10の検討に類似し、それによってビューアー970は反射した画像を受け取る。次に、ステップ613で、物体に関連する点の場所が、直交して変動する特徴部に基づいて決定される。本発明の特定な実施形態において、形状の各1つ、たとえば線は、物体分析に使用される前に独特なコードパターン定量化されるため、点は可変構成要素に基づいている。

0059

図19は、図12のステップ611に関連するサブステップを例示する。ステップ621では、第1の画像が投影され、一方、ステップ622では第2の特徴部が投影される。図14を参照すると、第1の画像は、測定線431とその関連コード化された特徴部931との組み合わせに類似することが可能である。類似のやり方で、第2の特徴部は、測定線432とそのコード化された特徴部932との組み合わせによって表すことができる。線431を特徴部931に対して分析することができるのに加えて、別の実施形態では、コード化された特徴部932に基づいて線431の識別を決定することも可能であることに注意されたい。言い換えると、図14に例示されるような、線のグループにおける特定の線は、様々なコード化された特徴部の2つ以上に基づいて識別することができる。しかし、特定の実施形態では、コード化された特徴部の単数の隣接するセットのみが、または、コード化された特徴部の複数の隣接するセットが、使用される。加えて、ステップ621及び622は、図23を参照して検討されるように、異なるときに発生することができる。

0060

図21は、本発明にしたがった別の方法を例示する。ステップ631では、複数の第1の特徴部及び複数の第2の特徴部が投影される。これらの特徴部は、同時に投影されてもよく、または、別個の場所に投影されてもよい。

0061

ステップ632では、第2の特徴部に基づいて複数の第1の特徴部の1つが決定されるかまたは識別される。図14を参照すると、複数の第1の特徴部は測定する線431から435を含む。第2の特徴部、すなわちバーコード931から935を使用して、線431から435の特定の1つを識別することができる。

0062

ステップ633では、複数の平行な第1の特徴部の特定の1つに基づいて、表面に点の場所が決定される。

0063

コード化された情報に基づいてその識別が検証されるまで受け取られた形状の分析によって識別された線は使用されないため、この特定の実施形態は、先行技術に対して有利である。

0064

図22は、本発明にしたがった別の方法を例示する。ステップ641で平行な第1及び第2の不連続形状が投影される。そのような不連続の形状の例として、図14の線431及び432が挙げられる。しかし、他の様々な平行な形状を投影することができることを当業者は認識する。

0065

ステップ642では、第1の不連続形状に対するコード化された特徴部が投影される。再度、図14を参照すると、線432に対するコード化された特徴部は、コード化された特徴部932または、コード化された特徴部933さえ含むことができる。

0066

ステップ643では、第2の不連続形状に対するコード化された特徴部が投影される。

0067

ステップ644では、第1の不連続形状が、第1のコード化された特徴部に基づいて識別される。これは、先に検討されたものと類似のやり方で達成される。

0068

ステップ645では、物体の特定の点の場所が、第1の不連続形状に基づいて決定される。

0069

図23は、本発明の別の実施形態を例示する。具体的には、図23は、時間T1、T2、T3及びT4で投影された一連の画像を例示する。時間T1では、投影された画像は測定特徴部1011から1013を含む。時間T1の間には、コード化された特徴部は投影されない。時間T2の間に、コード化された特徴部1021から1023を含む画像が投影される。時間T1及びT2のパターンは、それぞれ、時間T3及びT4の間に繰り返される。コード化された及び測定特徴部を交替して投影する結果として、より密なパターンを使用することができ、より多くの情報を得ることができる。時間T4の画像は、測定特徴部1011から1013の上に横たわるコード化された特徴部1021から1023を示すことに注意されたい。しかし、1つの実施形態において、測定特徴部は、例示目的のためのみに含まれ、一般に、コード化された特徴部と同時には存在しない。

0070

本発明のさらに別の実施形態において、図24は、異なる特性を備えた特徴部を有する画像を例示する。具体的には、図24は、線1131から1134を有し個別の線の間に距離Xを備えた画像1100を例示し、一方、線1134、1135及び1136の間の距離は、線を分離する実質的により大きな距離Yを例示する。特徴部が異なる孤立特性を有することができることによって、高解像度特徴部を提供することが可能である。言い換えると、線1135を使用して、そうでなければマッピングすることができない表面特徴部をマッピングすることができる。パターン1100は、ここに記載のコーディング技術とともにまたはこれなしで使用することができることに注意されたい。

0071

ひとたびスキャナが投影されたフレームパターンを受け取るかまたは観察するかすると、フレームパターンは複数の2D点(2D画像フレーム)にデジタル化される。スキャナの投影軸及び視軸は固定され知られているため、2D画像フレームの各2D点が投影された点に相関することができるのであれば、従来の3D画像形成技術を使用して2D画像フレームの各2D点を3D点に転換することができる。コード化された特徴部を有する投影されたフレームパターンを使用することによって、2D画像の点をそれぞれの投影された点に相関することができる。

0072

マルチフレーム参照独立走査が、本開示の別の態様にしたがってここに記載される。特定の実施形態において、携帯スキャナを使用して物体を1度に1フレームずつ走査して複数のフレームを獲得することによって、複数の3D画像が受け取られ、各フレームは物体の一部のみをキャプチャする。複数のフレームを参照して、参照独立走査が、走査されている物体に対してフレームごとに変わることができる空間位置を有し、その空間的位置は、参照点に対して固定されないか、または、追跡されない。たとえば、走査されている物体に対して固定された参照点はない。

0073

ここに開示された参照独立スキャナの1つの種類は、測定特徴部及びコード化された特徴部を有する連続フレームにパターンを投影する携帯スキャナを含む。これによって、フレームの各観察された点は、公知の対応する投影された点を有することができ、それによって、2Dフレームデータを3Dフレームデータへ転換することができる。

0074

図27から28を使用して、複数のフレーム参照独立走査を検討する。

0075

図27、28及び30は、異なる視点から物体2700を例示する。図27に例示されるように、物体2700は、3本の歯2710、2720及び2730と、3本の歯に隣接する歯肉部分2740とを含む。

0076

図27は、複数の非連続表面部分が見えるような視点である。たとえば、図27の視点から、3つの非連続表面部分2711から2713が見える。表面部分2713は、歯2710の側部部分を表す。表面部分2711は、表面部分2713とは連続していない歯2710の噛み合い表面の一部を表す。表面部分2712は、部分2711とも2713とも連続していない歯2710の噛み合い表面の別の部分を表す。類似したやり方で、歯2720は4つの表面部分2721から2724を有し、歯2730は4つの表面部分2731から2734を有する。

0077

図28は、わずかに異なる視点(図28視点)からの物体2700を例示する。図27から図28へ視点が変わるのは、結果としてビューアーすなわちスキャナが、上部歯表面のより大きな部分を見ることができる方向に動く結果である。視点の変化は、結果として、複数の見られる表面部分に対する変動になる。歯2710に対して、歯の部分2813は、今はその対応する歯の部分2713よりも小さな2D表面を表している。一方、歯の部分2811及び2812は、今は図27のそれらの対応する部分2711及び2712よりも大きい2D表面として見られる。

0078

歯2720に対して、表面2824は図27のその対応する歯表面2724よりも小さな2D表面として見られる。歯2720に対して、表面2821は、図27の視点から表面2721及び2723の両方を含む連続して見られる歯表面を表している。

0079

歯2730に対して、見られる2D表面2832及び2835は、各々が、表面2732の部分と先には見られなかった表面区域とを含む。これは、歯2730の形成的特徴の結果であり、これは結果として、表面2732が第2のフレーム視点から連続して見られなくなる。

0080

図27歯部分図28の歯部分に対する関係は、図29を参照して良好に理解される。具体的には、図29は、図28と同一の視点からのものであり、影をつけた区域として示される図27の見られた表面部分を備える。たとえば、図27の表面部分2711は、表面部分2811内の影をつけた部分として表される。例示されるように、図27図28との間の視点の変化のため、結果として、見られる表面部分2811はより小さく見られた表面部分2711を包含する。同様に、視点の変化によって、結果として異なる表面部分が見られていることになる。

0081

図30は、別の視点から物体2700を例示する。具体的には、図30の視点は、歯2710から2730の直接上からである。図28の見られる表面部分が、図30に重ね合わされている。図27に例示された物体2700がここにさらに参照され、マルチフレーム参照独立走査の特定の実施形態を記載する。

0082

図31は、参照独立走査の特定の実施形態にしたがった方法を例示する。ステップ3101では、物体が走査され、データの2Dクラウドを得る。データの2Dクラウドは、複数のフレームを有する。フレームの各々は、複数の2D点を有し、これは、見られるときには、2D画像を表す。

0083

ステップ3102では、データの2Dクラウドの第1のフレームが、3Dフレームモデルに転換される。1つの実施形態において、3Dフレームモデルは3D点モデルであり、これは、三次元空間に複数の点を含む。3Dフレーム点モデルへの実際の転換は、データの走査された2Dクラウドを3D点モデルに転換するための従来の技術を使用して、データのフレームの2Dクラウドのいくつかまたはすべてで実施される。ここに開示されたようなコード化された特徴部を使用する特定の実施形態において、連続していない見られる表面を備えた表面、たとえば、図27の歯2710から2730を、フレームごとにうまく走査することが可能である。

0084

図32及び33は、それぞれ、図27及び図28の視点から、走査されている物体2700を例示する。図32において、走査パターンは線3211から3223を含む。フレーム境界3210外部のいずれの走査線部分は、適切に走査されることができない。境界3210内で各走査線は、スキャナのCCD(電荷結合ダイオードチップで検知されるときに、複数の2D点(データのクラウド)に転換される。走査線のいくつかのまたはすべての点を、本発明にしたがって使用することができる。たとえば、最終3Dモデルの所望の解像度に依存して、走査線の1つおきまたは2つおきの点を使用することができる。図32は、識別されている各線の4つの点(AからD)を例示する。2D座標値、たとえばX−Y座標は、これらの点の各々用に決定される。

0085

走査の特定の実施形態において、1秒あたり1から20フレームの走査速度が使用される。より速い走査速度を使用することもできる。特定の実施形態において、走査速度は、三次元画像リアルタイムで見ることができるように選ばれる。各フレームがキャプチャされている間のパルス時間は、スキャナが動いていると予想される速度の関数である。生歯構造物では、最大パルス幅は、およそ140マイクロ秒であると決定されるが、ずっと速いパルス幅、すなわち3マイクロ秒を使用することもある。加えて、特定の実施形態において、歯2710から2730には物質が塗布され、結果として歯自体よりも不透明な表面が得られる。

0086

特定の実施形態において、データのクラウドの各点は、ここに記載される様々なステップ及び機能の間に分析される。別の実施形態では、データのクラウドの一部のみが分析される。たとえば、所望の解像度に合致するために、2つおきまたは3つおきの点のみを分析する必要があるように決定されてもよい。別の実施形態では、データのクラウドの特定の空間部分のみが使用されるように、たとえば、データのクラウドの中心部分のみが境界ボックスに含まれるように、フレームデータの一部が、データのフレーム全体よりも小さい境界ボックスであり得る。データのクラウドのサブセットを使用することによって、ここに記載された様々なルーチンの速度を上げることが可能である。

0087

図33は、図28の視点から、走査されている物体2700を例示する。そのようであるため、線3321から3323を含む見られるパターンは、歯2710から2730に異なって位置決めされる。加えて、フレーム境界3310は、歯2720の大半を含むように動く。

0088

図34は、3D初期モデルとしてここに参照される3Dフレームモデルの別の実施形態を例示する。3D初期モデルは、フレームの3D点に基づいた複数の初期形状を含む。例示された特定の実施形態において、3D点モデルに隣接する点を選択して三角形を形成し、初期形状として三角形PS1からPS3を含む。他の実施は、異なるまたは様々な初期形状を使用することができる。

0089

位置合わせを実施するために初期形状を使用することは、点クラウドの1つの初期表面表示を使用することによって、より低い解像度のモデルを使用することができ、結果としてより速い位置合わせが得られ、望ましくないずれエラーの不利点がないため、互いに対してできるだけ近い2つの点クラウドの点を得ることを試みる位置合わせ技術に対して有利である。たとえば、点から点への位置合わせ用に1mmの走査解像度が使用される場合、2つのフレームの間の最良の保証された整列配置は0.5mmである。これは、表面のどの点がマッピングされるかを携帯スキャナが無作為にキャプチャするという事実による。点から表面への使用することによって、位置合わせが頂点だけではなく表面のいずれの点で発生することができるため、より正確な結果が提供される。

0090

図31のステップ3103では、第2の3Dフレームモデルがクラウドデータの第2のフレームから作製される。特定の実施に依存して、第2の3Dフレームモデルは、点モデルまたは初期モデルであってもよい。

0091

ステップ3104では、第1のフレームモデルと第2のフレームモデルとの間で位置合わせが実施され、累積モデルを作製する。「位置合わせ」は、第1のモデルを第2のモデルに整列配置させて、第1のモデルに重なり合う第2のモデルの部分を使用することによって最良適合を決定する処理を意味する。第1のモデルに重なり合わない第2のモデルの部分は、未だにマッピングされていない走査された物体の部分であり、第1のモデルに加えられて累積モデルを作る。位置合わせは、図35の方法を参照して良好に理解される。

0092

図35は、位置合わせ方法3500を含み、これは、特定の実施形態において、図31位置合わせステップの1つによって呼び出される。図35のステップ3501では、位置合わせへの項目点が決定される。位置合わせへの項目点は、2つのモデルの重なり合う部分の整列配置の当初推量を規定する。項目点を選ぶ特定の実施形態は、図36を参照してより詳細に検討される。

0093

ステップ3502では、2つの形状の位置合わせが試みられる。適合の規定された近似または品質に合致する重なり合いが検出されるならば、位置合わせは成功である。位置合わせが成功のときには、フローは図31の呼び出しステップへ戻る。位置合わせが成功ではないときには、フローはステップ3598へ進み、そこで続行するか否かが決定される。

0094

続行する決定は、因子の数に基づいて決定することができる。1つの実施形態において、続行する決定は、試行された位置合わせ項目点の数に基づいてなされる。ステップ3598での決定が位置合わせの試みをやめるものである場合には、フローはステップ3503へ進み、そこで位置合わせエラー取扱が発生する。そうでなければ、フローはステップ3501で続行する。

0095

図36は、位置合わせ項目点を選ぶための特定の方法を例示する。ステップ3699では、これが、新しいフレームの特定の位置合わせ試み用の最初の項目点であるか否かの決定がなされる。そうであれば、フローはステップ3601へ進み、そうでなければ、フローはステップ3698へ進む。

0096

ステップ3601では、項目点のX及びY構成要素が、2つのフレームの各々用のデータの2Dクラウドの二次元分析に基づいて決定される。特定の実施形態において、二次元分析が2D画像の相互相関を実施する。これらの2D画像は、データの2Dクラウドからである必要はなく、代わりに、パターンを有さない物体の平易なビデオ画像に関連するデータを相互相関に使用することができる。このようにして、スキャナの有望な動きを決定することができる。たとえば、相互相関を使用して、スキャナがおそらくはどのように動いたかを決定するために、ピクセルがどのように動いたかを決定する。

0097

別の実施形態において、回転分析が可能であるが、これは時間がかかるものであるため、特定の実施形態用にはこれは行われず、X及びY座標に正しい項目点を有することによってここに記載の位置合わせアルゴリズムが回転を取り扱うことが可能になる。

0098

ステップ3602では、Z方向の有望な動きが決定される。

0099

1つの特定の実施形態において、先のフレームのZ座標が使用され、Z方向のいずれの変化が位置合わせの一部として計算される。別の実施形態において、有望なZ座標が項目点の一部として計算される。たとえば、システムの光学パラメータが、最良適合が受け取られるまで、第1のフレームに対する第2のフレームを「ズーム」することができる。そのために使用されるズーム因子によって、2つの表面がZで互いからどれほど離れているかがわかる。特定の実施形態において、X、Y及びZ座標は、Z座標が視軸にほぼ平行であるように、整列配置されることが可能である。

0100

ステップ3606では、項目点値が戻される。

0101

ステップ3698では、すべての項目点変動が、位置合わせステップ3601及び3602で試行されたか否かが決定される。されていなければ、フローはステップ3603へ進み、されていれば、フローはステップ3697へ進む。

0102

ステップ3603では、次の項目点変動が選択される。図37は、位置合わせ項目点変動を選択するための特定の方法を例示する。具体的には、図37は、当初項目点E1及びその後に続く項目点E2からE9を例示する。項目点E2からE9は、いずれの所定の順番で順次選択される。図37の特定の実施形態は、半径3710を有する円3720の様々な点として位置合わせ項目点E2からE9を例示する。特定の実施形態にしたがって、項目点変動の範囲は二次元であり、たとえば、X及びY次元である。他の実施形態において、項目点は三次元に変動することができる。項目点の変動する数すなわち項目点のサブセットを使用して、位置合わせ処理スピードアップすることができることに注意されたい。たとえば、ここで使用される単一のフレーム位置合わせは、図示された9つの項目点よりも少ない数を使用することができる。同様に、ここに記載される累積位置合わせは、例示された9点を超えて多くの数を使用することによって、利益を得ることができる。

0103

図36のステップ3698に戻ると、ひとたび第1に識別される項目点のすべての変動が試行されると、フローはステップ3697へ進む。ステップ3697では、第1に識別される項目点に関連したすべての項目点が試行され、第2に識別される項目点がステップ3604によって識別されたか否かが決定される。されていなければ、フローはステップ3604へ進み、そこで、第2の項目点が規定される。具体的には、ステップ3604では、2つの先のフレームモデルの間のスキャナの動きが決定される。次に、スキャナの動きが少なくとも1つの追加フレームでは一定であると想定される。これらの想定を使用して、ステップ3604での項目点は、先のフレームに計算されたスキャナの動きをプラスした場所であると規定される。フローはステップ3606へ進み、これは、項目点を図31の呼び出しステップへ戻す。別の実施形態において、スキャナの動きの方向は同一のままであるが、異なる速度で加速されるという想定をすることができる。

0104

ステップ3604の第2に識別される項目点が先に決定されているならば、ステップ3697からのフローはステップ3696へ進む。ステップ3696では、第2に識別される項目点用追加位置合わせ項目点変動が存在するか否かが決定される。そうであれば、フローはステップ3605へ進み、そうでなければ、フローはステップ3607で図31の呼び出しステップへ戻り、新しい項目点の選択は不成功であったことを示す。ステップ3605では、第2に識別される項目点の次の項目点変動が識別され、フローは図31の呼び出しステップへ戻る。

0105

実施されている位置合わせの種類に依存して、異なる項目点ルーチンを使用することができる。たとえば、フレームデータの中断には寛容ではない位置合わせ処理には、特定のフレームを放棄する前により多くの項目点を試行する必要がある。フレームデータの中断に寛容である位置合わせ処理には、より簡単なまたはより少ない項目点を試みることができ、それによって位置合わせ処理をスピードアップする。

0106

図31に戻ると、ステップ3105で、次の3Dモデル部分が、クラウドデータの次のフレームから作製される。

0107

ステップ3106では、次の3Dモデル部分と累積モデルとの間で位置合わせが実施され、累積モデルを更新する。特定の実施において、フレームからすべての新しい点を既存の累積モデルへ加えて新しい累積モデルに到達することによって、累積モデルが更新される。他の実施において、今までに獲得された3D点に基づく新しい表面を格納することができ、それによって格納されるデータの量を減少する。

0108

すべてのフレームが位置合わせされた場合には、方法3100が完了し、そうでなれば、各フレームの点のクラウドが位置合わせされるまで、フローはステップ3199を通ってステップ3105へ進む。方法3100に記載された位置合わせ処理の結果として、フレーム3210及び3310等の複数のより小さなフレームから物体2700用のモデルを展開することが可能である。複数のフレームを位置合わせすることができることによって、大きな物体の高度に正確なモデルを得ることができる。たとえば、歯肉、歯及び歯列矯正及び人工装具の構造物を含む患者の生歯構造物全体のモデルを得ることができる。別の実施形態において、患者の顔のモデルを得ることができる。

0109

図38は方法3800を例示し、これは、参照独立スキャナから複数のフレームを使用して物体を位置合わせする代替方法である。具体的には、ステップ3801では、物体が走査され物体用のクラウドデータを受け取る。先に記載されたように、データのクラウドが複数のフレームからのデータを含み、各フレームは複数の点を含む。

0110

ステップ3802では、単一のフレーム位置合わせが実施される。単一のフレーム位置合わせは、累積モデルを作製せずに、走査された画像の隣接するフレームの間で位置合わせを実施する。その代わり、特定の実施形態において、単一のフレーム位置合わせ処理の累積画像が表示される。単一のフレーム位置合わせ処理によって形成された画像を使用して、走査処理を補助することができる。たとえば、単一のフレーム位置合わせの結果として表示された画像は、累積モデルほど正確ではないが、スキャナのオペレータによって使用され、追加走査が必要である区域を決定することができる。

0111

単一のフレーム位置合わせ処理は、いずれの2つのフレームの間に導入されたいずれのエラーが、単一のフレーム位置合わせを使用して作製された3Dモデルの次のすべてのフレームへ「拡張」される。しかし、正確度のレベルは、走査処理中にオペレータを補助するに適切である。たとえば、位置合わせ結果は、1つのフレームから別のフレームへの動きが記載され、累積位置合わせ処理用の項目点として使用することができる。単一のフレーム位置合わせは、図39を参照してより詳細に検討される。

0112

ステップ3803では、累積位置合わせが実施される。累積位置合わせは、各新しいフレームを累積モデルに位置合わせすることによって累積3Dモデルを作る。たとえば、1000の参照独立3Dモデル部分(フレーム)を表す1000の個別のフレームがステップ3801でキャプチャされた場合、累積位置合わせステップ3803は、1000の参照独立3Dモデル部分を、物体を表す単一の累積3Dモデルに結合する。たとえば、1000の参照独立3Dモデル部分の各々が、図32及び33のフレーム3210及び3310を含む1本またはそれ以上の歯の一部を表す場合には、単一の累積3Dモデルは、歯2710から2730を含む歯のセット全体を表す。

0113

ステップ3804では、位置合わせの結果が報告される。これは、下記にさらに詳細に検討される。

0114

図39には、図38のステップ3802の単一フレームレンダリング実施に対して特定である方法3900が記載される。ステップ3903では、変数xが2に等しく設定される。

0115

ステップ3904では、現在のフレーム(3DFx)と直前のまたは第1の隣接するフレーム(3DFx−1)との間の位置合わせが実施される。2つのフレームの間の位置合わせは、単一フレーム位置合わせと称される。2つのモデルの間の位置合わせの特定の実施形態は、図40に例示される方法を参照してさらに詳細に検討される。

0116

ステップ3999では、ステップ3904の単一フレーム位置合わせが成功したか否かが決定される。特定の実施形態において、図40の方法等の位置合わせ方法は、ステップ3999で評価される成功インジケータを提供する。位置合わせが成功であるときにはフローはステップ3905へ進み、そうでないときにはフローはステップ3907へ進む。

0117

ステップ3999で位置合わせが成功したと決定されるときには、フローはステップ3905へ進む。ステップ3905では、現在の3Dフレーム(3DFx)が、3Dフレームの現在のセットに加えられる。このセットは一般に、変換マトリクスのセットであることに注意されたい。3Dフレームの現在のフレームセットがフレームの連続したセットであり、シーケンスの各フレームは、その2つの隣接するフレーム(の両方)に成功して位置合わせされる可能性が高い。加えて、新しく位置合わせされたフレームは、既に表示されている先のフレームに対して表示することができる。

0118

ステップ3998では、変数xがnに等しい値を有するか否かが決定され、ただし、nは、評価されるべきフレームの合計数である。xがnに等しい場合には、単一フレーム位置合わせが完了し、フローはステップ3910で図38へ戻ることができる。xがnよりも小さい場合には、ステップ3906で単一フレーム位置合わせが続けられ、ステップ3904へ進む前にxがインクリメントされる。

0119

ステップ3999へ戻ると、ステップ3904の位置合わせが成功していなければフローはステップ3907へ進む。ステップ3907では、現在のフレーム(3DFx)と2つ前の隣接するフレーム(3DFx−2)との間で位置合わせが試みられる。ステップ3907の位置合わせが成功であれば、ステップ3997は、フローをステップ3905へ方向づける。そうでなければ、ステップ3997は、フローをステップ3908へ方向づけ、それによって現在のフレーム(3DFx)の位置合わせが不成功であることを示す。

0120

現在のフレームを位置合わせすることができない場合には、ステップ3908が、現在のフレームセットすなわちマトリクスのセットを保存し、新しい現在のフレームセットが開始される。ステップ3908からのフローはステップ3905へ進み、そこで、現在のフレームが現在のフレームセットに加えられ、これは、ステップ3908で新しく作られていた。したがって、単一フレーム位置合わせステップ3802が複数のフレームセットを識別することが可能である。

0121

累積位置合わせ中に複数のフレームセットを作製することは、複数の累積モデルを調停するのに必要な介入の量のため、望ましくない。しかし、単一フレーム位置合わせの目的はオペレータを補助し累積位置合わせに対する項目点を規定することであるため、単一フレーム位置合わせの中断は一般に受け入れられる。単一フレーム位置合わせ中の中断に対処する1つの方法は、単に、中断前の最後のフレームと同一の場所に中断後の最初のフレームを表示することであり、それによって、オペレータは画像を見るのを続けることができる。

0122

図40のステップ4001にしたがって、第1のモデルは3D初期形状モデルであり、一方、第2のモデルは3D点モデルである。参照目的用に、第1の3Dモデルの初期形状はS1…Snとして参照され、ただし、nは第1のモデルの形状の合計数であり、第2の3Dモデルの点はP1…Pzとして参照され、ただし、zは第2のモデルの合計数である。

0123

ステップ4002では、第2のモデルの個別の点P1…Pzが分析されて、その場所にもっとも近い形状を決定する。特定の実施形態において、点P1には、P1にもっとも近い形状S1…Snが、他のいずれの形状の他のいずれの表面場所よりもP1にもっとも近い表面場所を有する形状である。点P1にもっとも近い形状はSc1と称され、一方、点Pzにもっとも近い形状はSczと称される。

0124

別の実施形態において、三角形のすぐ上またはすぐ下に位置する点のみが三角形に関連し、三角形表面のすぐ上またはすぐ下に位置しない点は、2つの三角形の間に形成された線、または、複数の三角形によって形成された点に関連する。広い意味では、三角形を形成する線及び三角形のかど点を形成する点を、形状としてみなすことができることに注意されたに。

0125

ステップ4003では、ベクトルD1…Dzが、点P1…Pzの各々用に計算される。特定の実施において、各ベクトルたとえばD1は、その対応する点たとえばP1から、そのもっとも近い形状たとえばSc1のもっとも近い点への最小距離によって規定される大きさ及び方向を有する。一般に、点P1…Pzの一部のみが累積画像に重なり合う。位置合わせする必要がない非重なり合い点は、重なり合っている点よりも比較的大きな大きさを有する関連ベクトルを有するか、または、特定の三角形のすぐ上またはすぐ下になくてもよい。したがって、特定の実施形態において、所定の値(イプシロン値)よりも小さい大きさを有するベクトルのみが、さらなる位置合わせに使用される。

0126

重なり合う点になりそうにない点を排除するのに加えて、イプシロン値を使用して、デコーディングエラーリスクをさらに減少することができる。たとえば、パターンの測定線の1本が異なる線であると誤って解釈されると、誤った解釈の結果として、Z方向に大きなエラーが生じる可能性がある。隣接するパターン線の間の一般的な距離がおよそ0.3mmであり三角測量の角度がおよそ13度である場合に、X方向の0.3mmのエラーが、結果として、Z方向においておよそ1.3mmの三次元変形エラーになる(0.3mm/tan13度)。イプシロン距離が0.5mm未満に保たれる場合には、互いから0.5mmを超えてさらに離れる表面区域の影響はないことが確実である。特定の実施形態において、イプシロン値は0.5mmを超える値であるように最初に選択され、たとえば2.0mmであり、一定の品質に到達すると値が減少されることに注意されたい。

0127

ステップ4004では、特定の実施形態において、ベクトルD1…Dzがばね力として取り扱われ、第2の3Dモデルフレームの動きを決定する。特定の実施形態において、第2の3Dモデルは、すべての力ベクトルD1…Dzの合計をベクトルの数で割ったものによって規定される線状方向に動かされる。

0128

ステップ4005では、ベクトルD1…Dzは、第2の3Dモデルの各点用に再計算される。

0129

ステップ4006では、ベクトルD1…Dzは、ばね力として取り扱われ、第2の3Dモデルの動きを決定する。ステップ4004の特定の実施形態用に、第2の3Dモデルフレームは、ベクトルD1…Dzに基づいた質量中心を中心にして回転する。たとえば、第2の3Dモデルは、ばね力が最小になるまで、質量中心を中心にして回転する。

0130

ステップ4007では、第2の3Dモデルの現在の配向に対する位置合わせの品質が決定される。位置合わせの品質を規定するために様々な方法を使用することができることが、当業者には理解される。たとえば、イプシロンよりも小さい大きさを有するベクトルD1…Dzの標準偏差を使用することができる。別の実施形態において、下記のステップを使用して品質を計算することができる。すなわち、ベクトルの距離を二乗し、イプシロン距離内のすべてのベクトルの二乗された距離を合計し、この合計をベクトルの数で割り平方根を取る。ベクトル値D1…Dzは回転ステップ4006後に再計算する必要があることを当業者は認識することに注意されたい。加えて、品質を示す定量値を提供するのに使用することができる他の統計的計算があることを当業者は認識する。

0131

ステップ4099では、ステップ4007で決定された品質が、所望の品質レベルに合致しているか否かが決定される。品質が所望のレベル内であれば、2つのフレームモデルの間の完全な位置合わせが達成可能であることを高度の信頼度で示す。所望の程度の品質が得られたときに方法4000のフローを終結することによって、ユーザに画像を提供するためにフレームのすべての対にわたって即座にソートすることが可能である。方法のこの点でデータ内の可能性のある中断を排除することによって、その後の累積位置合わせは、累積モデルの複数のセグメントではなく、単一の累積モデルを作製する可能性が高い。現在の品質レベルが所望のレベルに合致する場合には、フローは、成功であると示して、適切な呼び出しステップへ戻る。現在の品質レベルが所望のレベルに合致しない場合には、フローはステップ4098へ進む。

0132

ステップ4098では、位置合わせの現在の品質が改良しているか否かが決定される。特定の実施形態において、これは、ステップ4003を含むループを通る先の通過の品質を現在の品質と比較することによって決定される。品質が改良していない場合には、フローは、位置合わせは成功しなかったと示して、呼び出しステップへ戻る。改良している場合には、フローはステップ4003へ進む。

0133

ステップ4003へ戻ると、新しいフレーム場所を使用して、別の位置合わせ反復が発生する。ひとたびフレームデータが走査されて格納されると、走査の順番に正確に位置合わせを行う必要はないということに注意されたい。位置合わせは、逆に開始することができ、または、意味のあるいずれの他の順番を使用してもよい。特に、走査が結果として複数の通過になるときには、フレームがおおよそどこに属するかは既に知られている。したがって、隣接するフレームの位置合わせは、画像形成の順番とは無関係に行うことができる。

0134

図41は、図38用の方法4100の特定の実施形態を例示する。具体的には、方法4100は、すべての個別の3Dフレームモデルを単一の累積3Dモデルに結合するよう試みる累積位置合わせを開示する。

0135

ステップ4101から4103はセットアップステップである。ステップ4101では、変数xが1に等しいように設定され、変数x_lastは、3Dモデルセットの合計数を規定する。3Dモデルセットの数は、図39のステップ3908に基づいていることに注意されたい。

0136

ステップ4102では、3D累積モデル(3Dc)が、当初、フレームの現在のセットの第1の3Dフレームに等しく設定される。3D累積モデルは、3D累積モデルによって既に表されていないその後のフレームモデルからその情報を含むように修正される。

0137

ステップ4103では、Yは2に等しく設定され、変数Y_lastは、セットSxのフレーム(3DF)かまたはフレームモデルの合計数を示すように規定され、ただし、Sxは位置合わせされているフレームモデルの現在のセットを表す。

0138

ステップ4104では、3D累積モデル(3Dc)が、位置合わせされている現在の3Dフレームモデル(Sx(3DFy))と3D累積モデル(3DC)との間の位置合わせに基づいて追加情報を含むように修正される。図41において、現在の3DフレームモデルはSx(3Dy)として参照され、ただし、3Dyはフレームモデルを示し、Sxはフレームセットを示すことに注意されたい。ステップ4104の位置合わせを実施するための特定の実施形態は、図42から43に例示された方法によってさらに記載される。

0139

ステップ4199では、現在の3Dフレームモデルが現在のステップの最後の3Dフレームモデルか否かが決定される。図41の特定の実施形態にしたがって、これは、変数Yが値Y_lastに等しいか否かを決定することによって達成することができる。YがY_lastに等しいときには、フローはステップ4198へ進む。そうでない場合には、フローはステップ4106へ進み、そこで、現在のセットSyに関連する3Dフレームモデルのさらなる位置合わせのためにステップ4104へ戻る前に、Yがインクリメントされる。

0140

ステップ4198では、フレームの現在のセットがフレームの最後のセットであるか否かが決定される。図41の特定の実施形態にしたがって、これは、変数xが値x_lastに等しいか否かを決定することによって達成することができる。xがx_lastに等しいときには、フローはステップ4105へ進む。そうでない場合には、フローはステップ4107へ進み、そこで、次のセットを使用してさらなる位置合わせのためにステップ4103へ戻る前に、xがインクリメントされる。

0141

フローがステップ4105に到達するときには、すべてのセットのすべてのフレームが位置合わせされている。ステップ4105は、方法4100の位置合わせ、及び、いずれの他のクリーンアップ操作の結果を報告する。たとえば、理想的には方法4100が結果として単一の3D累積モデルを生じるが、実際には、複数の累積モデルを作製する可能性がある(図43のステップ4207の検討を参照のこと)。これが発生すると、ステップ4105は、結果として得られる3D累積モデルの数をユーザに、または取り扱いのために次のルーチンへ、報告することができる。ステップ4105の一部として、ユーザは、複数の3Dモデルを互いに位置合わせするのを補助する選択肢を有することができる。たとえば、2つの3D累積モデルが作製されると、ユーザは3D累積モデルを図式的に操作して、項目点の識別を補助することができ、これを使用して2つの3D累積モデルの間の位置合わせを実施することができる。

0142

本発明の別の実施形態にしたがって、新しい計算用の項目点として第1の累積位置合わせから結果として得られるマトリクスを使用して、第2の累積位置合わせ処理を実施することができる。1つの実施形態において、単数または複数のフレームが最初の試みでは位置合わせに成功することができない点に処理が遭遇するときには、項目点のより大きな数を使用することができるか、または、点のより高いパーセンテージを使用することができる。

0143

図42から42は、図41のステップ4104に関連した位置合わせの特定の実施形態を開示する。

0144

ステップ4201は、図40のステップ4002に類似しており、現在のフレームSx(3Dy)の各点(P1…Pm)が分析され、もっとも近い形状である累積モデルの形状を決定する。

0145

ステップ4202は、図40のステップ4003を参照して先に記載されたやり方に類似したやり方で現在のフレームの各点のベクトルを規定する。

0146

ステップ4203から4206は、図40のステップ4004から4006で記載されたやり方で現在の3Dフレームモデルを動かし、方法4000の第1のモデルは累積モデルであり、方法4000の第2のモデルは現在のフレームである。

0147

ステップ4299では、位置合わせステップ4202から4206を通る現在の通過が、結果として、累積モデルと現在のフレームモデルとの間に改良された整列配置を生じたか否かが決定される。品質改良を決定する1つの方法は、モデルの現在の位置に基づいた品質値をモデルの先の位置に基づいた品質値に比較することである。図40を参照して先に検討したように、品質値は、標準偏差かまたはDベクトルに基づいた他の品質計算を使用して、決定することができる。デフォルトで、各モデル3Dy用のステップ4202から4206を通る第1の通過が、結果として改良された整列配置になることに注意されたい。改良された整列配置が発生すると、フローはステップ4202へ戻り、そうでなければ、フローは図43のステップ4298へ進む。

0148

図42の累積位置合わせ方法用のフロー制御は、図40の単一フレーム位置合わせ方法用のフロー制御とは異なることに注意されたい。具体的には、累積フローは品質の改良が実現されなくなるまで続くが、単一フレームのフローは、ひとたび特定の品質に到達すると、停止する。位置合わせルーチン内でフローを制御する他の実施形態が予期される。

0149

代替フロー制御実施形態において、位置合わせ反復処理は、収束基準が合致される限り、続けられる。たとえば、収束基準は、定率よりも大きい品質の改良が実現される限り、合致されるとみなされる。そのようなパーセンテージは、0.5から10%の範囲内であり得る。

0150

別の実施形態において、たとえひとたび収束または品質に改良がない等の特定の第1の基準が合致しても、追加の静止反復を使用することができる。静止反復は、ひとたび品質レベルが改良を停止するかまたは所定の基準に合致した場合に、位置合わせルーチンを通過する。特定の実施において、静止反復の数を固定することができる。たとえば、3から10の追加反復を特定することができる。

0151

ステップ4298では、現在の位置合わせが成功か否かが決定される。特定の実施において、成功は単に、現在のモデル配置の計算された品質値が所定の基準に合致するか否かに基づいている。そうであれば、位置合わせは成功であり、ルーチン4200は呼び出しステップへ戻る。基準に合致しなければ、フローはステップ4207へ進む。

0152

ステップ4207では、現在のフレームモデルが累積3Dモデルに成功して位置合わせすることができないことが決定されている。したがって、現在の累積3Dモデルは保存され、現在のフレームを有する新しい累積3Dモデルが開始される。先に記載されたように、新しい3D累積モデルが開始されているため、点モデルである現在の3Dフレームモデルは、呼び出しステップへ戻る前に、初期モデルへ転換される。

0153

本発明の多くの他の実施形態が存在する。たとえば、ステップ4004、4006、4203及び4205の間のフレームの動きは、加速または過剰運動の構成要素を含んでもよい。たとえば、特定の方向における動きが1mmである必要があると分析によって示すことができる。しかし、計算されているサンプルのサイズまたは他の因子を補償するために、フレームは1.5mmで、または他の何らかのスケールされた因子で、動くことができる。フレームのその後の動きは、類似のまたは異なる加速因子を使用することができる。たとえば、より小さい加速値を、位置合わせ進捗のために使用することができる。加速因子を使用することによって、整列配置する重なり合い特徴部が発生しないときに生じる極小値を補償する助けをする。これが発生するときには、小さな運動値が結果としてより低い品質レベルになりうる。しかし、加速を使用することによって、整列配置ミスを克服することができる可能性が高い。一般に、加速は、特徴部の「でこぼこ」を克服するのに有益であり得る。

0154

本願の方法に示される特定のステップ、及び/または、本願の特定のモジュールの機能が一般に、ハードウェア及び/またはソフトウェアで実施されてもよいことを理解すべきである。たとえば、1つまたはそれ以上の処理モジュールで実行されるソフトウェア及び/またはファームウェアを使用して、特定のステップまたは機能が実施されてもよい。

0155

典型的には、走査及び/または走査されたデータの位置合わせ用のシステムは、一般的なまたは特定の処理モジュール及びメモリを含む。処理モジュールは、単一の処理装置または複数の処理装置に基づくことができる。そのような処理装置は、マイクロプロセッサマイクロコントローラデジタルプロセッサマイクロコンピュータ中央演算処理装置の一部、状態機械論理回路、及び/または、信号を操作するいずれの装置であってもよい。

0156

これらの信号の操作は一般に、メモリに表される操作指令に基づく。メモリは、単一のメモリ装置であってもよく、または複数のメモリ装置であってもよい。そのようなメモリ装置(機械読取可能な媒体)は、リードオンリーメモリランダムアクセスメモリフロッピー(登録商標)ディスクメモリ磁気テープメモリ、消去可能なメモリ、システムメモリの一部、デジタルフォーマットで操作指令を格納する他のいずれの装置であってもよい。処理モジュールが1つまたはそれ以上の機能を実施するときには、対応する操作指令を格納するメモリが状態機械及び/または他の論理回路を備える回路内に埋め込まれているところで、行われてもよいことに注意されたい。

0157

本発明は、特定の実施形態を参照して記載されてきた。他の実施形態において、3つ以上の位置合わせ処理を使用することができる。たとえば、累積位置合わせ処理が中断して、結果として複数の累積モデルができる場合、その後の位置合わせルーチンを使用して、複数の累積モデルの間の位置合わせを試みることができる。

0158

図44から52は、ここに記載された特定のやり方で得ることができる解剖学的構造物の三次元走査データを使用して特定の方法及び装置を例示する。三次元走査データは、さらに使用するために、遠隔施設へ発信される。たとえば、三次元走査データは、解剖学的装置を設計するか、解剖学的装置を製造するか、生体組織の構造的変化をモニタするか、解剖学的構造物に属するデータを所定期間保存するか、解剖学的構造物の閉鎖ループ反復分析を実施するか、構造物の反復相談を実施するか、構造物に基づいたシミュレーションを実施するか、解剖学的構造物に関する診断を行うか、または、解剖学的構造物に基づいた治療計画を決定するために使用される解剖学的構造物の生体組織を表すことができる。

0159

ここで使用されるように、解剖学的装置は、解剖学的構造物を能動的にまたは受動的補足するかまたは修正する装置を含むように規定される。解剖学的器具は、歯列矯正器具を含み、これは能動的であっても受動的であってもよく、歯列矯正用ブリッジ保持器ブラケットワイヤ及び位置決め器等の項目を含むことができるが、これに限定されない。他の解剖学的器具の例として、副子及びステントが挙げられる。歯列矯正及び人工装具の解剖学的装置の例として、取り外し可能な人工装具装置、固定人工装具装置及び移植可能な装置が挙げられる。取り外し可能な人工装具装置の例として、義歯、部分的義歯等の歯科構造物、及び、他の身体部分用の人工装具構造物、たとえば、四肢、眼、美容整形に含まれる移植片補聴器、及び、眼鏡のフレーム等の類似物を含む人工身体部分として作用する人工装具装置等が挙げられる。固定人工装具装置解剖学的装置の例として、キャップ歯冠、及び、他の非歯科解剖学交換構造物が挙げられる。移植可能な人工装具装置の例として、骨内インプラント及び歯列矯正インプラント、及び、破損を保持するか減少するために使用されるプレート等の固定装置が挙げられる。

0160

図44は、本発明にしたがったフローを例示する。具体的には、図44は、施設4441で走査装置4401によって解剖学的構造物4400を走査するのを例示する。本発明の1つの態様にしたがって、ここに提案された目的のためにデジタルデータを作製することができるいずれのスキャナタイプまたは方法を使用することができる。直接三次元表面走査は、解剖学的構造物のいくつかまたはすべてを、直接走査することができることを示す。直接三次元表面走査を実施する1つの実施形態は、ここに先に記載されている。1つの実施形態において、走査は表面走査であり、それによって走査装置4401は、信号及び/または構造物4400の表面でまたはその近傍でそれから反射したパターンを検出する。特定の表面走査方法及び装置は、ここに先に記載されている。他の走査方法も使用することができる。

0161

一般に、解剖学的構造物の表面走査は、解剖学的構造物の直接走査である。直接走査は、実際の解剖学的構造物を走査することを意味する(生体内)。代替実施形態において、解剖学的構造物の間接走査を行うこともでき、直接走査と統合することもできる。間接走査は、実際の元々の解剖学的構造物の表示を走査することを意味する(生体外)。

0162

デジタルデータ4405は、解剖学的構造物4400の直接走査に基づいて施設(場所)4441で作製される。1つの実施形態において、デジタルデータ4405は、未加工の走査データを表し、これは一般に、走査装置4401によって作製された、点の二次元クラウドである。別の実施形態において、デジタルデータ4405は三次元点モデルを表し、これは一般に、点の二次元クラウドに基づいて作製される。さらに別の実施形態において、デジタルデータ4405は三次元初期モデルを表す。デジタルデータ4405は複数の独立した走査の複合であってもよく、これは、時間的にほぼ同一の点または異なる点で実施されてもよく、且つ、同一の場所または異なる場所で実施されてもよい。

0163

デジタルデータ4405の実際のデータの種類は、場所4441で未加工の走査データになされた処理の量によって決定される。一般に、スキャナ4401から直接受け取られたデータは、点の二次元クラウドである。したがって、施設4441で何の処理も実施されないときには、デジタルデータ4405は点の二次元クラウドである。三次元点モデル及び三次元初期モデルは一般に、二次元点クラウドをさらに処理することによって作製される。

0164

施設4441は、解剖学的構造物の物理的走査が発生する場所を表す。1つの実施形態において、施設4441は、解剖学的構造物を走査するのに専用の、または主に専用の場所である。この実施形態において、施設は、走査を必要とする大勢のクライアント(患者)が容易にアクセスすることができるところに位置する。たとえば、ショッピングモールボックスまたは小規模ショッピングセンターの場所が、走査を実施するために専用であり得る。そのような施設は、広く様々な走査を実施してもよく、または、顔構造物または歯構造物の走査等の特定の種類の走査に特化されてもよい。代替実施形態において、走査は、ユーザが家庭で実施することができる。たとえば、ユーザには、携帯スキャナを提供することができ、解剖学的構造物を走査するのに遠隔使用して治療計画の進捗をモニタするために使用することができる走査データを作製するためか、または診断目的か、または、調査またはモニタ目的かである。

0165

別の実施形態において、施設4441は、解剖学的構造物を走査し、デジタルデータ4405を作製することに関する、他の付加価値のあるサービスを実施する場所である。他の付加価値のあるサービスの例として、デジタルデータ4405を作製するために走査データに基づいて解剖学的装置を設計するかまたは部分的に設計すること、または、そのような解剖学的装置を設置することが挙げられる。1つの実施形態において、デジタルデータ4405の作製を超えた付加価値サービスは施設4441で実施されない。

0166

ひとたびデジタルデータ4405が施設4441で作製されると、デジタルデータをクライアントに提供することができる。接続4406は第三者へ提供されているデジタルデータを表す。提供するこのステップは、クライアントによって、施設4441によって、または、他のいずれの中間源によって、行うことができる。一般に、クライアントは、データが送られるべき第三者を特定する。デジタルデータ4405は、物理的にすなわち郵便またはクーリエによって、または、遠隔的にすなわち通信によって、施設4442へ提供することができる。たとえば、デジタルデータ4405は、不揮発性格納装置、たとえば、携帯磁気媒体リードオンリーフューズ装置またはプログラム可能な不揮発性装置に、物理的に設けることができる。他の実施形態において、デジタルデータは、直接接続インターネットローカルエリアネットワークワイドエリアネットワークワイヤレス接続、及び/または、デジタル情報を1つの計算システムから別の計算システムへ移送することができるいずれの装置によって、クライアントまたは第三者へ送信することができる。特定の実施形態において、デジタルデータのすべてまたはいくらかを発信する必要がある。たとえば、走査が患者の歯及び関連構造物、たとえば歯肉等の場合、歯の一部が発信される。

0167

図44の特定の実施形態において、施設4442(受取施設)で受け取られたデジタルデータ4405を使用して、ステップ4415で解剖学的装置を設計する。図45は、ステップ4415の2つの代替実施形態を有する方法を例示する。第1の実施形態は、ステップ4501で開始し、物理的モデルを使用して解剖学的構造物を設計し、一方、第2の実施形態は、ステップ4511で開始し、解剖学的装置の仮想モデルを使用する構造物を設計する。解剖学的装置の仮想モデルは一般に、コンピュータが作製した仮想のモデルである。

0168

ステップ4501では、デジタルデータ4405を使用して、解剖学的構造物の物理的な三次元物理的モデルの作製が発生する。特定の実施形態において、走査された物体の物理的モデルは、数値的に制御された処理技術、たとえば、三次元プリンティング、自動化フライス削りレーザ焼結、立体リソグラフィ射出成形及び押出成形を使用して作製される。

0169

ステップ4502では、三次元物理的モデルを使用して解剖学的装置を設計する。たとえば、物理的モデルを使用して、医者は、クライアントによって使用される解剖学的装置を作製する。1つの実施形態において、解剖学的装置は、物理的モデルに基づいてカスタム設計される。別の実施形態において、解剖学的構造物の物理的モデルに基づいて標準歯矯正装置が選択される。これらの標準装置は、必要に応じて修正されてもよく、セミカスタム装置を形成する。

0170

図45のステップ4503では、解剖学的装置の製造は物理的モデルに基づくことができる。物理的モデルが使用される場合には、設計するステップ4502及び製造するステップ4503は、設計及び製造処理が同時に発生しているステップであることが多い。他の実施形態において、所望の解剖学的装置の成型品または仕様書が作られ、カスタム設計及び/または製造のために、処理センターへ送られる。

0171

ステップ4511で開始する代替実施形態において、解剖学的装置の仮想三次元モデルを使用して、解剖学的装置を設計する。仮想三次元モデルは、数値的に制御される装置、たとえばコンピュータによって作製されたモデルを意味し、デジタルデータ4405を含むかまたはデジタルデータ4405に基づいて作製されるかのいずれかである。1つの実施形態において、仮想三次元モデルは、設計センターへ提供されるデジタルデータ4405の部分として含まれる。別の実施形態において、三次元モデルがデジタルデータを使用して作製され、ステップ4511で受け取られる。別の実施形態において、代替三次元モデルが、デジタルデータ4405の部分として含まれる三次元モデルに基づいて、ステップ4511で作製される。別の実施形態において、複数の三次元モデルを複数の走査から一緒とじることができる。たとえば、複数の走査セッションからのデータを使用することができる。

0172

さらに、ステップ4511では、仮想解剖学的装置が仮想三次元モデルを使用して設計(モデル化)される。仮想装置は、仮想装置を特定するための標準のまたはカスタム設計ソフトウェアを使用して設計することができる。そのような設計ソフトウェアの例として、市販の製品、たとえば、AutoCAD、Alias、Inc及びProEngineerが挙げられる。たとえば、設計ソフトウェアを使用して、解剖学的構造物の三次元仮想モデルを使用する仮想歯を設計することができるか、または、実際の装置を表す装置のライブラリから、カスタムに近いか標準かまたは仮想の装置を選択することができる。標準装置を選択することに続いて、カスタム化を行うことができる。

0173

ステップ4512では、解剖学的装置が、装置の仮想仕様に基づいて直接製造することができる。たとえば、解剖学的装置は、数値的に制御された処理技術、たとえば、三次元プリンティング、自動化フライス削り、または、レーザ焼結、立体リソグラフィ、及び、射出成形及び押出成形、及び、注型技術を使用して、作製することができる。解剖学的装置の製造は、装置を部分的に製造すること、及び、複数の場所で装置を製造することを含むことが認識される。

0174

ステップ4426では、製造された解剖学的装置が走査される。製造された解剖学的装置の仮想モデルを作製することによって、製造された解剖学的装置と解剖学的構造物との間の関係を検証するためにシミュレーションを実施することができ、それによって、閉鎖ループを提供して、装置の適切な製造を保証する。

0175

ステップ4504では、完成した解剖学的装置が、設置のため特定の場所へ送られる。たとえば、図44へ戻ると、解剖学的装置は施設4444へ送られ、そこで、ステップ4435で設置が発生する。1つの実施形態において、解剖学的装置はステップ4435で、医者、たとえば、歯科医、歯列矯正医、内科医または療法士によって設置される。別の実施形態では、患者が、いくつかの歯列矯正装置、たとえば、保持器または類似の位置決め装置を設置することができる。

0176

本発明の特定の実施形態にしたがって、解剖学的装置は、デジタルデータ4405が受け取られるかまたは作製されるところに対して遠隔な場所で、設計されるかまたは製造される。1つの実施形態において、デジタルデータは場所4441で受け取られる。具体的には、デジタルデータは、解剖学的構造物4400を走査することによって受け取られる。ひとたび受け取られると、デジタルデータは場所4442へ発信され、これは場所4441に対して遠隔地であり、そこで解剖学的装置が少なくとも部分的に設計される。

0177

遠隔地(施設)は、何らかのやり方で他の場所から引き離されたところである。たとえば、遠隔地は、他の場所から物理的に離れた場所であってもよい。たとえば、走査施設は、異なった部屋、建物都市、州、国または他の場所内にあってもよい。別の実施形態において、遠隔地は、機能的に独立した場所であり得る。たとえば、一方の場所は、1つの特定の機能または機能のセットを実施するために使用することができ、他方、別の場所は、異なる機能を実施するために使用することができる。異なる機能の例として、走査、設計及び製造が挙げられる。遠隔地は一般に、人員及び設備等の別個の構造基盤によって支持される。

0178

別の実施形態において、施設4441でデジタルデータ4405は、部分的に設計された解剖学的装置を含む。解剖学的装置は、遠隔施設4442でさらに設計される。施設4442は、最終解剖学的装置を決定するか、診断を行うか、治療計画を形成するか、進捗をモニタするか、または、コスト、専門的知識、通信の容易さ及び必要な応答時間に基づいて装置を設計するかのために、平行してまたは連続して使用することができる1つまたはそれ以上の遠隔施設を表すことができることに注意されたい。平行施設の例は、図48にさらに例示される。

0179

図46は、本発明の別の実施形態を例示する。図46のフローは、図44のフローに類似しており、追加中間ステップ4615を有する。中間ステップ4615は、デジタルデータ4405が、データが走査された施設4441から直接受け取られる必要はないことを示す。たとえば、デジタルデータを走査し、これを、中間ステップ4615が発生する第2の施設4641(受取施設)へ提供することによって、デジタルデータ4405を第1の施設(送出施設)で作製することができる。ひとたび中間ステップ4615が完了すると、デジタルデータ4405またはデジタルデータの表示である修正されたデジタルデータを、第1及び第2の施設の少なくとも一方に対して遠隔である第3の施設(遠隔施設)へ発信することができる。中間ステップ4615中に、データが第3の施設へ送られる前に、他のステップがデジタルデータ4405を修正することができる。たとえば、走査データを処理して解剖学的構造物の三次元仮想モデルを提供することができ、データをデジタルデータに加えることができ、走査された解剖学的構造物4400の画像データ、色情報診断情報治療情報を含むビデオ及び/または写真データ音声データ、テキストデータ、X線データ、解剖学的装置設計情報、及び、解剖学的装置の設計または製造に属する他のいずれのデータを含む。代替実施形態において、中間ステップ4615はデジタルデータ4405を変える必要はない。

0180

図47は、ステップ4741で法医学的評価のために施設4742でデジタルデータ4405が受け取られる本発明の代替実施形態を例示する。法医学的評価の例として、走査された解剖学的構造物に基づいた犠牲者の識別が挙げられる。そのような識別は一般に、特定の解剖学的構造物を目標データベース内に含まれる解剖学的構造物に整合することに基づいて行われ、目標データベースは単一の構造物、複数の構造物を含むことができる。1つの実施形態において、目標データベースは、所定期間保存されたデータを含む中央に位置するデータベースであってもよい。

0181

図48は、デジタルデータ4405またはその表示が、ステップ4844及び4845で診断目的または治療計画のために、1つまたはそれ以上の遠隔施設4843へ送られる本発明の実施形態を例示する。診断目的のためにデータを発信することができることによって、患者が物理的に存在する必要なしで、専門家等の他の医者へ、解剖学的構造物の三次元情報を提供することができる。これができることによって、治療の全体的速度及び便利さ、及び、複数の診断を平行して行うことができるときの正確度を改良する。治療計画及び診断的のためにデジタルデータ4405またはその表示を複数の施設へ送ることができることによって、複数の意見を得ることができる。ひとたび特定の治療計画を選択すると、治療計画の部分として特定された装置のいずれの1つを、製造するために選択することができる。

0182

図48の特定の実施において、施設の各々から見積価格を得ることができる。見積価格は、取引相手によって特定された特定の治療に基づくことができ、治療は解剖学的構造物に関する。あるいは、見積価格は、取引相手によって特定された所望の結果に基づくことができ、治療定義及びその関連実施コストは、見積を提供する施設によって決定される。このようにして、患者または患者の代理人が効果的なやり方で競争入札を得ることができる。

0183

図49は、本発明の代替実施形態を例示し、デジタルデータ4405またはその表示は、施設4942で受け取られ、そのためデータは、教育的目的のためにステップ4941で使用することができる。ここに記載された実施形態の決定論的性質のために、以前の方法を使用しては可能ではない標準化方法で教育的技術を実施することができる。教育的目的の例として、自己学習目的、教育モニタリング目的、及び、以前には可能ではなかった標準化適用検査を提供することができることが挙げられる。さらに、特定の患者のケースファクトを、他の患者の先のまたは現在の症病録へ整合させることができ、症病録は格納されているかまたは所定期間保存されている。

0184

図50は、走査データをステップ5001で所定期間保存することができる実施形態を例示し、これは、認可された者によって容易に検索されるように場所5002で発生する。特定の実施形態において、そのような所定期間保存は、サービスとして提供され、それによってそのデータは共通して維持され、それによって、デジタルデータの共通サイトの独立した「黄金律」コピーを得ることができる。

0185

図51は、解剖学的構造物を走査することによって得られたデジタルデータが閉鎖ループ反復システムに使用される本発明の特定の実施形態を例示する。図51のフローもインタラクティブ的である。具体的には、解剖学的構造物の変化が、故意であれ故意ではないのであれ、モニタされ閉鎖ループシステムの部分として制御されることが可能である。走査データが三次元空間で測定可能であり、それによって、三次元モデルの形態の標準参照を分析のために使用することができるため、本発明にしたがった閉鎖ループシステムは決定論的である。

0186

ステップ5101では、解剖学的装置の三次元走査データが得られる。

0187

ステップ5102では、ステップ5001の走査からデータが、またはデータの表示が、遠隔施設へ発信される。

0188

ステップ5103では、発信されたデータの設計/評価が実施される。たとえば、治療計画、診断及び解剖学的装置用の設計が、ステップ5103を含むループを通る第1の通過の間に決定される。ステップ5103を通るその次の通過の間に、治療または装置の状態または進捗がモニタされ、必要に応じて変更が行われる。1つの実施形態において、モニタリングは、シミュレートされた予想される結果か先のヒストリーかまたは整合した症病録に対して、現在の走査データを比較することによって実施される。

0189

ステップ5104では、装置または治療計画が、実施されるかまたは適切に設置される。装置のいずれの製造も、ステップ5104の部分として実施される。

0190

図50の閉鎖ループシステムの追加通過が、ステップ5105で必要か否かが決定される。必要であれば、フローはステップ5101へ進む。必要でなければ、フローは終結する。図51を参照して検討したように、閉鎖ループフィードバックループは、図50に例示されたいずれのステップの間に存在することができる。

0191

進捗を検証するためにフィードバックを使用することができることは、医者が、テキストノート、モデルの視覚観察及び他の画像の1つまたはそれ以上に依存した先行技術に対する利点である。しかし、同一の視点で見られていることを医者が保証することができる固定三次元モデルなしで、これらの観察は行われた。ここに記載されたビジュアルモデルを使用することによって、固定した参照を得ることができる。たとえば、歯列矯正構造物用の固定された参照点を得る1つの方法は、歯列矯正構造物の物理的特質に基づいて配向参照点を選択することを含む。配向参照点をその後に使用して、歯列矯正構造物のデジタル画像を三次元座標システムにマッピングすることができる。たとえば、小帯を配向参照点の1つとして選択することができ、皺を他方の配向参照点として選択することができる。小帯は、歯列矯正患者の固定された点であり、治療中に変化しないかまたは変化しても最小である。小帯は、上部アーチの歯肉の上部部分の三角形形状組織である。皺は、上部アーチの口蓋68にある腔である。皺も、治療中にその物理的位置を変化しない。そのようであるため、小帯及び皺は、治療中に変化しない歯列矯正患者の固定された点である。そのようであるため、これらを配向参照点として使用することによって、三次元座標システムをマッピングすることができる。切歯乳頭口唇裂瞳孔中間点、交運間中間点(たとえばの間)、間中間点(たとえばの側部の間)、鼻臥(たとえば鼻の先端)、鼻下(たとえば鼻との唇との接合部)、歯中線点、骨上の点、インプラント等の固定骨マーカー(たとえば、歯根管治療口腔外科からのねじ)を含む歯列矯正患者の他の物理的特質も配向参照点として使用することに注意されたい。

0192

図52は、ここに例示されたステップのいずれの組み合わせ内及びその間で反復フィードバックステップが起こることができることを例示する。たとえば、インタラクティブ及び/またはインタラクティブループが、製造ステップ4425と設計ステップ4415との間に、または、図44のステップ4426を参照して記載された単一ステップ内にあってもよい。

0193

本願のステップに導出された走査されたデータを使用する多くの方法に加えて、データの使用に助成する多くの方法が可能である。たとえば、そのような走査データ4405を使用する料金は、データの使用か、提供されるサービスのコストか、作製されている解剖学的装置か、またはデータに基づいて装置またはサービスに加えられた値か、に基づいて固定されたまたは変動の料金であってもよい。加えて、他の多くの種類の料金が想像可能であることは明らかである。

0194

ここに記載のステップ及び方法は、処理モジュール(図示せず)で実行されてもよい。処理モジュールは、単一の処理装置であっても複数の処理装置であってもよい。そのような処理モジュールは、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、デジタルシグナルプロセッサ、コンピュータまたはワークステーションの中央演算処理装置、デジタル回路、状態機械、及び/または、操作指令に基づいて信号(たとえば、アナログ及び/またはデジタル)を操作するいずれの装置であってもよい。処理モジュールの操作は一般に、メモリに格納されたデータによって制御される。たとえば、マイクロプロセッサが使用される場合には、マイクロプロセッサのバスがメモリのバスに接続されて指令にアクセスする。メモリの例として、単一または複数のメモリ装置、たとえば、ランダムアクセスメモリ、リードオンリーメモリ、フロッピー(登録商標)ディスクメモリ、ハードドライブメモリ、拡張メモリ、磁気テープメモリ、ジップドライブメモリ、及び/または、デジタル情報を格納するいずれの装置が挙げられる。そのようなメモリ装置は、ローカル(すなわち、処理装置に直接接続される)であってもよく、または、物理的に異なる場所(すなわち、インターネットに接続されるサイト)であってもよい。処理モジュールが、状態機械または論理回路を経由して、1つまたはそれ以上の機能を実施するときには、対応する操作指令を格納するメモリが状態機械または論理回路を備える回路内に埋め込まれていることに注意されたい。

0195

ここに記載の特定の実施形態は、公知の技術に対して利点を提供することを当業者は理解する。たとえば、走査されている解剖学的構造物は、1つまたはそれ以上の関連解剖学的装置または器具を有してもよい。加えて、本発明は、診断し、治療し、モニタし、設計し且つ解剖学的装置を製造するための決定論的方法を提供する。加えて、本実施形態を使用して、人工装具を設計し製造する様々な当事者間で通信を行うためのインタラクティブな方法を提供することができる。そのようなインタラクティブな方法は、リアルタイムで実施することができる。ここに記載された方法によって、他者が、他者の経験から得られた実際の情報及び知識を得ることができるようなやり方で、データを所定期間保存することができる。複数の相談者が、場所に関係なく情報の同一の決定論的コピーにアクセスすることができ、複数の独立したサイトが使用されているときでさえ、客観的な設計、製造及び/または治療モニタリング情報を得ることができる。本実施形態によって、解剖学的装置を作製するのに使用される従来のラボの回避が可能である。具体的には、解剖学的装置を作製するのに使用されるサポート施設が今では数え切れないほど多く、患者に対して遠隔である。これが、医者及び患者にかかる全体的コストを減少することができる。走査場所が他のサポート場所から遠隔であってもよいため、患者は、装置の状態または進捗をモニタさせるために医者へ行く必要がない。全体として、本実施形態のデジタルデータの固定された所定期間保存可能な性質のため、黄金律モデルから同一の複製モデルを低コストで作製することができ、それによって、データが失われたり不正確であったりする可能性を減少する。特定の解剖学的構造物を分析するために、患者に必要な時間及び移動の量を減少することによって、治療コストが減少される。先行技術の方法では関連のあった患者へのさらなる不便なしで、複数の意見(見積もり、治療計画、診断等)へのアクセス可能性が増加する。図示された特定の実施形態を使用して、競争見積もりも容易に獲得することができる。

0196

前述の明細書において、本発明は、特定の実施形態に関連して記載してきた。しかし、下記の特許請求の範囲に述べられる本発明の範囲から逸脱することなく様々な修正及び変更を行うことができることは当業者には明らかである。たとえば、デジタルデータは、解剖学的構造物の直接走査と構造物の間接走査との複合であってもよい。これは、解剖学的構造物の一部がスキャナ4401によって見ることができないときに発生してもよく、そのため、解剖学的構造物の少なくともその部分の印象は見えない。印象または印象から作られたモデルは、次いで走査され、直接走査データに「とじ」られて、完全走査を形成する。他の実施形態において、デジタルデータ4405は、他の従来の方法と組み合わせて使用することができる。他の実施形態において、ここに記載されたデジタルデータは、圧縮されるかまたは暗号化方法を使用して確実にされてもよい。暗号化されるときには、患者、走査施設及び所定期間保存しうる施設または患者の代理人の1つまたはそれ以上が、デジタルデータ用の暗号の鍵を有することができる。したがって、明細書及び図面は、制限的な意味ではなく、例示的な意味にみなされるべきであり、そのような修正のすべては、本発明の範囲内に含まれるものと意図される。特許請求の範囲において、単数及び複数のミーンズプラスファンクション項が、もしあれば、それは、単数及び複数の引用された機能を実施するここに記載された構造物をカバーする。単数及び複数のミーンズプラスファンクション項は、構造的等価物、及び、単数及び複数の引用された機能を実施する等価の構造物もカバーする。利益、他の利点及び問題への解法は、特定の実施形態に関連して上述されている。しかし、利益、他の利点、問題への解法、及び、いずれの利益または利点または解法を発生させるかまたはよりはっきりさせることができる単数及び複数のいずれの要素は、いずれのまたはすべての請求項の重大な必要なまたは必須の特徴または要素として解釈すべきではない。

0197

参照独立スキャナは、特定の実施形態において投影/観察平面に直交する方向に可変識別子を組み込むことが開示されているため、本発明は先行技術に対して有利であることを当業者は認識する。投影/観察平面に直交する方向に変数を提供することによって、これらの変数の歪みは、投影/観察平面に平行な方向な歪みよりも少なく、特定の形状の識別を禁止しない。結果として、物体のマッピングのより大きな正確度を得ることができる。

図面の簡単な説明

0198

図1は先行技術にしたがって単一の線によって走査されている物体を例示する。
図2は先行技術にしたがって複数の線によって走査されている物体を例示する。
図3は先行技術にしたがって図2の線に関連した投影軸及び視軸を例示する。
図4図3の投影軸に等しい参照の点から図3の物体を例示する。
図5図3の視軸から図3の物体を例示する。
図6は先行技術にしたがって、投影された複数の変動する厚さの線を有する物体を例示する。
図7図3に示される視軸に等しい参照の点から図6の物体を例示する。
図8は先行技術にしたがって、変動する投影された線の厚さを有する物体を側面から例示する。
図9図8の視軸に等しい参照の点から図8の物体を例示する。
図10は本発明にしたがったシステムを例示する。
図11は本発明にしたがった図10のシステムの一部を例示する。
図12は本発明にしたがった方法を、フローチャートの形態で例示する。
図13は本発明にしたがって図3の視軸に等しい参照の点から図3の物体を例示する。
図14は本発明にしたがって図3の視軸に等しい参照の点から図3の物体を例示する。
図15は本発明にしたがって、投影されたパターンを有する物体を例示する。
図16は本発明にしたがって様々な種類のパターン構成要素を識別する表を例示する。
図17は本発明にしたがって1セットの独特な識別子を例示する。
図18は本発明にしたがって1セットの繰り返し識別子を例示する。
図19は本発明にしたがった方法を、フローチャートの形態で例示する。
図20は本発明にしたがった方法を、フローチャートの形態で例示する。
図21は本発明にしたがった方法を、フローチャートの形態で例示する。
図22は本発明にしたがった方法を、フローチャートの形態で例示する。
図23は本発明の実施形態にしたがって、物体に投影されるべき一連の画像を例示する。
図24は本発明の実施形態にしたがって、変動する特徴部を有する画像を例示する。
図25は本発明の好ましい実施形態にしたがって、異なる深さで表面から反射している投影された画像特徴部を例示する。
図26は異なる深さで見られる図25の投影された画像を例示する。
図27は本発明の好ましい実施形態にしたがって、様々な視点から生歯物体を例示する。
図28は本発明の好ましい実施形態にしたがって、様々な視点から生歯物体を例示する。
図31は本発明の特定の実施形態にしたがった方法を例示する。
図32は本発明の好ましい実施形態にしたがって、様々な視点から走査されている生歯物体を例示する。
図33は本発明の好ましい実施形態にしたがって、様々な視点から走査されている生歯物体を例示する。
図34は生歯物体をモデル化するための初期形状を例示する。
図35は本発明の特定の実施形態にしたがった方法を例示する。
図36は本発明の特定の実施形態にしたがった方法を例示する。
図37は本発明に好ましい実施形態にしたがって、位置合わせ用に様々な項目点を選択するための方法の図式表示を例示する。
図38は本発明の特定の実施形態にしたがった方法を例示する。
図39は本発明の特定の実施形態にしたがった方法を例示する。
図40は本発明の特定の実施形態にしたがった方法を例示する。
図41は本発明の特定の実施形態にしたがった方法を例示する。
図42は本発明の特定の実施形態にしたがった方法を例示する。
図43は本発明の特定の実施形態にしたがった方法を例示する。
図44は本発明の特定の実施形態にしたがった特定のフローを例示する。
図45は本発明の特定の実施形態にしたがった特定のフローを例示する。
図46は本発明の特定の実施形態にしたがった特定のフローを例示する。
図47は本発明の特定の実施形態にしたがった特定のフローを例示する。
図48は本発明の特定の実施形態にしたがった特定のフローを例示する。
図49は本発明の特定の実施形態にしたがった特定のフローを例示する。
図50は本発明の特定の実施形態にしたがった特定のフローを例示する。
図51は本発明の特定の実施形態にしたがった特定のフローを例示する。
図52は本発明の特定の実施形態にしたがった特定のフローを例示する。

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