專(zhuān)利名稱(chēng)：視頻數(shù)據(jù)和三維模型數(shù)據(jù)的同步視圖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及牙醫(yī)學(xué)，更具體地講，涉及用于在齒列的三維數(shù)字模 型上標(biāo)記邊緣的工具和技術(shù)。
2. 相關(guān)技術(shù)的描述
牙科技術(shù)的最新進(jìn)展已經(jīng)使得捕集高度準(zhǔn)確的數(shù)字牙印模成為可 能。目前的掃描技術(shù)概念性地提供足夠的分辨率，從而直接制備用于 各種牙科修復(fù)件(例如，牙橋、牙冠等等)以及牙科矯正器、牙科假 體等的物理模型。然而，在獲得重要區(qū)域(例如制備的牙表面的邊緣) 周?chē)臏?zhǔn)確的三維數(shù)據(jù)方面，口內(nèi)掃描存在許多物理障礙。這包括制 備的牙齒周?chē)慕M織壁的伸縮、以及會(huì)積聚并模糊一部分邊緣的血液、 唾液、等等。在這種情形下，僅僅根據(jù)所得的三維模型，不能輕易識(shí) 別或者分辨所得三維掃描中的模糊之處。
需要改進(jìn)的技術(shù)來(lái)處理數(shù)字牙科模型。例如，需要改進(jìn)的邊緣標(biāo) 記工具來(lái)輔助數(shù)字制備牙科修復(fù)件。

發(fā)明內(nèi)容
通過(guò)用建模的目標(biāo)物的靜止圖像來(lái)補(bǔ)充三維模型的視圖，改進(jìn)了 用于牙科修復(fù)件的數(shù)字制備工藝。在模型掃描期間采集的視頻數(shù)據(jù)提 供了靜止圖像的源，該靜止圖像可沿著繪制的三維模型顯示，并且可以將兩個(gè)視圖(模型和靜止圖像)同步，從而得到模型目標(biāo)物的共同 的透視圖。該方法提供了可用的可視信息，以用于在例如標(biāo)記供修復(fù) 件所用的制備的牙齒表面的邊緣的處理步驟期間消除表面特征的二義 性。可以類(lèi)似地增強(qiáng)交互式建模工具。例如，用于邊緣標(biāo)記的工具可 以將靜止圖像與模型之間的邊緣線顯示同步，使得用戶可以與可視表 現(xiàn)中的任一者或者兩者交互作用。
在一個(gè)方面，本文所公開(kāi)的方法包括利用圖像集序列生成三維模 型，每個(gè)圖像集包括目標(biāo)物的多個(gè)圖像，所述多個(gè)圖像中的每一個(gè)是 從不同的光學(xué)軸線采集的，所述多個(gè)圖像包括至少一個(gè)視頻圖像；從 所述圖像集序列中選擇視頻圖像，所述視頻圖像包括得自透視圖的目 標(biāo)物的視圖；在用戶界面中顯示視頻圖像；并且在用戶界面中利用透 視圖繪制三維模型。
所述方法可包括從圖像集序列中選擇不同的視頻圖像，所述不同 的視頻圖像包括得自第二透視圖的目標(biāo)物的第二視圖；并且利用第二 透視圖繪制三維模型。選擇不同的視頻圖像可包括接收對(duì)多個(gè)縮略圖 中的一個(gè)的用戶選擇。選擇不同的視頻圖像可包括從視頻時(shí)間軸控制 器接收用戶輸入。所述透視圖可包括相對(duì)于目標(biāo)物的三維視點(diǎn)。所述 透視圖可包括距目標(biāo)物的距離。生成三維模型可包括利用多孔徑攝像 機(jī)采集多個(gè)圖像集。生成三維模型可包括從多孔徑攝像機(jī)的中心通道 采集視頻圖像。
木文所公開(kāi)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上體現(xiàn)的計(jì) 算機(jī)可執(zhí)行代碼，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)設(shè)備 上執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行如下步驟利用圖像集序列生成三維模型，每個(gè)圖像 集包括目標(biāo)物的多個(gè)圖像，所述多個(gè)圖像中的每一個(gè)是從不同的光學(xué) 軸線采集的，所述多個(gè)圖像包括至少一個(gè)視頻圖像；從所述圖像集序 列中選擇包括得自透視圖的目標(biāo)物的視圖；在用戶界面中顯示視頻圖 像；以及在用戶界面中利用透視圖來(lái)繪制三維模型。
16所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可包括執(zhí)行如下步驟的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼從圖像集序列中選擇不同的視頻圖像，所述不同的視頻圖像包括得自第二透視圖的目標(biāo)物的第二視圖；以及利用第二透視圖繪制三維模型。
選擇不同的視頻圖像可包括接收對(duì)多個(gè)縮略圖中的一個(gè)的用戶選擇。選擇不同的視頻圖像可包括從視頻時(shí)間軸控制器接收用戶輸入。所述
透視圖可包括相對(duì)于目標(biāo)物的三維視點(diǎn)。所述透視圖可包括距目標(biāo)物的距離。生成三維模型可包括利用多孔徑攝像機(jī)采集多個(gè)圖像集。生成三維模型可包括計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼可執(zhí)行如下步驟從多孔徑攝像機(jī)的中心通道采集視頻圖像。
本文所公開(kāi)的系統(tǒng)包括用于利用圖像集序列生成三維模型的生成裝置，其中每個(gè)圖像集包括目標(biāo)物的多個(gè)圖像，所述多個(gè)圖像中的每一個(gè)是從不同的光學(xué)軸線釆集的，所述多個(gè)圖像包括至少一個(gè)視頻圖像；用于從圖像集序列中選擇視頻圖像的選擇裝置，所述視頻圖像包括得自透視圖的目標(biāo)物的視圖；用于在用戶界面中顯示視頻圖像的顯示裝置；以及用于在用戶界面中利用透視圖繪制三維模型的繪制裝置。
所述系統(tǒng)可包括用于從圖像集序列中選擇不同的視頻圖像的第二選擇裝置，所述不同的視頻圖像包括得自第二透視圖的目標(biāo)物的第二視圖，其中繪制裝置利用第二透視圖繪制三維模型。選擇不同的視頻圖像可包括接收對(duì)多個(gè)縮略圖中的一個(gè)的用戶選擇。選擇不同的視頻圖像可包括從視頻時(shí)間軸控制器接收用戶輸入。所述透視圖可包括相對(duì)于目標(biāo)物的三維視點(diǎn)。所述透視圖可包括距目標(biāo)物的距離。生成二維模型可包括利用多孔徑攝像機(jī)采集多個(gè)圖像集。釆集多個(gè)圖像集可包括從多孔徑攝像機(jī)的中心通道采集視頻圖像。
在另一方面，本文所公開(kāi)的方法包括利用圖像集序列生成三維模型，其中每個(gè)圖像集包括目標(biāo)物的多個(gè)圖像，所述多個(gè)圖像中的每一個(gè)是從不同的光學(xué)軸線采集的，所述多個(gè)圖像包括至少一個(gè)視頻圖像；在用戶界面中利用透視圖來(lái)繪制三維模型；從圖像集序列中選擇包括與透視圖最緊密相關(guān)的目標(biāo)物的視圖的視頻圖像；以及在用戶界面中顯示視頻圖像。
所述目標(biāo)物可包括齒列，所述方法包括提供用于標(biāo)記齒列邊緣的工具。所述方法可包括接收對(duì)三維模型的新透視圖的用戶選擇以及從圖像集序列中選擇不同的視頻圖像，所述不同的視頻圖像包括得自第二透視圖的目標(biāo)物的第二視圖；以及利用新透視圖繪制三維模型。所述方法可包括提供縮放控制器、平移控制器以及旋轉(zhuǎn)控制器中的一種或多種，以便接收用戶選擇。所述透視圖可包括相對(duì)于目標(biāo)物的三維視點(diǎn)。所述透視圖可包括距目標(biāo)物的距離。生成三維模型可包括利用多孔徑攝像機(jī)采集多個(gè)圖像集。采集多個(gè)圖像集可包括從多孔徑攝像機(jī)的中心通道采集視頻圖像。所述方法可包括從圖像集序列中選擇多個(gè)視頻圖像，并且合成復(fù)合視頻圖像(結(jié)合了得自所述多個(gè)視頻圖像的數(shù)據(jù))，以獲得目標(biāo)物的視圖。所述復(fù)合視頻圖像的分辨率可高于所述多個(gè)視頻圖像中的任何 一 個(gè)的分辨率。
本文所公開(kāi)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上體現(xiàn)的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)設(shè)備上執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行如下步驟利用圖像集序列生成三維模型，其中每個(gè)圖像集包括目標(biāo)物的多個(gè)圖像，所述多個(gè)圖像中的每一個(gè)是從不同的光學(xué)軸線采集的，所述多個(gè)圖像包括至少一個(gè)視頻圖像；在用戶界面中利用透視圖來(lái)繪制三維模型；從圖像集序列中選擇包括與透視圖最緊密相關(guān)的目標(biāo)物的視圖的視頻圖像；以及在用戶界面中顯示視頻圖像。
所述目標(biāo)物可包括齒列，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括提供用于標(biāo)記齒列邊緣的工具。所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可包括執(zhí)行以下歩驟的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼接收對(duì)三維模型的新透視圖的用戶選擇；從圖像集序列中選擇不同的視頻圖像，所述不同的視頻圖像包括得自第二透視圖的目標(biāo)物的第二視圖；以及利用新透視圖繪制三維模型。
所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品還可包括執(zhí)行如下步驟的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼提供縮放控制器、平移控制器以及旋轉(zhuǎn)控制器中的一種或多種以便接收用戶選擇。所述透視圖可包括相對(duì)于目標(biāo)物的三維視點(diǎn)。所述透視圖可包括距目標(biāo)物的距離。生成三維模型可包括利用多孔徑攝像機(jī)采集多個(gè)圖像集。采集多個(gè)圖像集可包括從多孔徑攝像機(jī)的中心通道采集視頻圖像。所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品還可包括執(zhí)行如下步驟的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼從圖像集序列中選擇多個(gè)視頻圖像，并且合成復(fù)合視頻圖像(結(jié)合了得自所述多個(gè)視頻圖像的數(shù)據(jù))，以獲得目標(biāo)物的視圖。所述復(fù)合視頻圖像的分辨率可高于所述多個(gè)視頻圖像中的任何一個(gè)的分辨率。
本文所公開(kāi)的系統(tǒng)包括用于利用圖像集序列生成三維模型的生成裝置，其中每個(gè)圖像集包括目標(biāo)物的多個(gè)圖像，所述多個(gè)圖像中的每一個(gè)是從不同的光學(xué)軸線采集的，所述多個(gè)圖像包括至少一個(gè)視頻圖像；用于在用戶界面中利用透視圖來(lái)繪制三維模型的繪制工具；用于從圖像集序列中選擇包括與透視圖最緊密相關(guān)的目標(biāo)物的視圖的選擇裝置；以及用于在用戶界面中顯示視頻圖像的顯示裝置。
所述目標(biāo)物可包括齒列，所述系統(tǒng)包括提供用于標(biāo)記齒列邊緣的工具。所述選擇裝置可包括用于接收對(duì)三維模型的新透視圖的用戶選擇以及從圖像集序列中選擇不同的視頻圖像的裝置，所述不同的視頻圖像包括得自第二透視圖的目標(biāo)物的第二視圖；以及利用新透視圖繪制三維模型。所述選擇裝置可包括用于提供縮放控制器、平移控制器以及旋轉(zhuǎn)控制器中的一種或多種以便接收用戶選擇的裝置。所述透視圖可包括相對(duì)于目標(biāo)物的三維視點(diǎn)。所述透視圖可包括距目標(biāo)物的距離。所述生成裝置可包括利用多孔徑攝像機(jī)采集多個(gè)圖像集的裝置。所述生成裝置可包括從多孔徑攝像機(jī)的中心通道采集視頻圖像的裝置。所述系統(tǒng)可包括第二選擇裝置，其用于從圖像集序列中選擇多個(gè)
19視頻圖像，并且合成復(fù)合視頻圖像(結(jié)合了得自所述多個(gè)視頻圖像的數(shù)據(jù))，以獲得目標(biāo)物的視圖。所述復(fù)合視頻圖像的分辨率可高于所述多個(gè)視頻圖像中的任何 一 個(gè)的分辨率。
在另一方面，本文所公開(kāi)的方法包括利用圖像集序列生成三維模型，其中每個(gè)圖像集包括目標(biāo)物的多個(gè)圖像，每個(gè)圖像集中的所述多個(gè)圖像中的每一個(gè)是從不同的光學(xué)軸線采集的；在第一窗口中顯示所
述多個(gè)圖像中的一個(gè)；在第二窗口中繪制三維模型并且使第一窗口和第二窗口同步以提供目標(biāo)物的通用透視圖。
所述方法可包括接收對(duì)所述多個(gè)圖像中的一個(gè)不同圖像的用戶選擇，以及旋轉(zhuǎn)三維模型，以保持通用透視圖。所述方法可包括接收對(duì)所述多個(gè)圖像中的一個(gè)不同圖像的用戶選擇，以及平移三維模型，以保持通用透視圖。所述方法可包括接收對(duì)所述多個(gè)圖像中的個(gè)不同圖像的用戶選擇，以及縮放三維模型，以保持通用透視圖。所述方法可包括接收對(duì)三維模型的不同透視圖的用戶選擇，以及選擇所述多個(gè)圖像中的一個(gè)新圖像，以保持通用透視圖。所述方法可包括接收對(duì)三維模型的不同透視圖的用戶選擇以及利用所述多個(gè)圖像中的兩個(gè)或更多個(gè)生成復(fù)合視頻圖像以提供目標(biāo)物的通用透視圖。
本文所公開(kāi)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)設(shè)備上執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行如下步驟利用圖像集序列生成三維模型，其中每個(gè)圖像集包括目標(biāo)物的多個(gè)圖像，每個(gè)圖像集中的所述多個(gè)圖像中的每一個(gè)是從不同的光學(xué)軸線采集的；在第 一 窗口中顯示所述多個(gè)圖像中的 一 個(gè)；在第二窗口中繪制三維模型并且使第 一 窗口和第二窗口同步以提供目標(biāo)物的通用透視圖。
所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可包括執(zhí)行如下步驟的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼接收對(duì)所述多個(gè)圖像中的一個(gè)不同圖像的用戶選擇，以及旋轉(zhuǎn)三維模型，以保持通用透視圖。所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可包括執(zhí)行如下步驟的 計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼接收對(duì)所述多個(gè)圖像中的一個(gè)不同圖像的用戶選 擇，以及平移三維模型，以保持通用透視圖。所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可 包括執(zhí)行如下步驟的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼接收對(duì)所述多個(gè)圖像中的一 個(gè)不同圖像的用戶選擇，以及縮放三維模型，以保持通用透視圖。所 述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可包括執(zhí)行如下步驟的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼接收對(duì) 三維模型的不同透視圖的用戶選擇，以及選擇所述多個(gè)圖像中的一個(gè) 新圖像，以保持通用透視圖。所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可包括執(zhí)行如下步 驟的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼接收對(duì)三維模型的不同透視圖的用戶選擇以 及利用所述多個(gè)圖像中的兩個(gè)或更多個(gè)生成復(fù)合視頻圖像以提供目標(biāo) 物的通用透視圖。
本文所公開(kāi)的系統(tǒng)包括利用圖像集序列生成三維模型的生成裝 置，其中每個(gè)圖像集包括目標(biāo)物的多個(gè)圖像，每個(gè)圖像集中的所述多 個(gè)圖像中的每一個(gè)是從不同的光學(xué)軸線采集的；用于在第一窗口中顯 示所述多個(gè)圖像中的一個(gè)的顯示裝置；用于在第二窗口中繪制三維模 型的繪制裝置；以及用于使第一窗口和第二窗口同步以提供目標(biāo)物的 通用透視圖的同歩裝置。
所述系統(tǒng)可包括用于接收對(duì)所述多個(gè)圖像中的一個(gè)不同圖像的用 戶選擇，以及旋轉(zhuǎn)三維模型，以保持通用透視圖的控制裝置。所述系 統(tǒng)還可包括用于接收對(duì)所述多個(gè)圖像中的一個(gè)不同圖像的用戶選擇， 以及平移三維模型，以保持通用透視圖的控制裝置。所述系統(tǒng)可包括 用于接收對(duì)所述多個(gè)圖像中的一個(gè)不同圖像的用戶選擇，以及縮放三 維模型，以保持通用透視圖的控制裝置。所述系統(tǒng)可包括用于接收對(duì) 三維模型的不同透視圖的用戶選擇，以及選擇所述多個(gè)圖像中的一個(gè) 新圖像，以保持通用透視圖的控制裝置。所述系統(tǒng)可包括用于接收對(duì) 三維模型的不同透視圖的用戶選擇，以及利用所述多個(gè)圖像中的兩個(gè) 或更多個(gè)生成復(fù)合視頻圖像，以提供目標(biāo)物的通用透視圖的控制裝置。
21在另一方面，本文所公幵的方法包括顯示得自透視圖的齒列的三 維模型；提供齒列的多個(gè)視頻圖像；從多個(gè)視頻圖像中選擇示出得自 透視圖的齒列的一個(gè)視頻圖像；隨所述三維模型在用戶界面中顯示所 述多個(gè)視頻圖像中的所述一個(gè)，作為視覺(jué)確定所述齒列的邊緣的輔助 手段。
所述方法可包括在多個(gè)視頻圖像中的一個(gè)或者三維模型中的一個(gè) 或多個(gè)上顯示邊緣。顯示邊緣還可包括接收對(duì)邊緣的用戶修正以及利 用修正的邊緣更新顯示。
本文所公開(kāi)的系統(tǒng)包括具有用于顯示得自透視圖的齒列的三維模 型的窗口的顯示器；提供齒列的多個(gè)視頻圖像的攝像機(jī)；用于從多個(gè) 視頻圖像中選擇示出得自視頻圖的齒列的選擇裝置；以及顯示器中用 于顯示所述多個(gè)視頻圖像中的一個(gè)以輔助視覺(jué)確定齒列邊緣的第二窗 □。
所述系統(tǒng)可包括用于在多個(gè)視頻圖像中的一個(gè)或者三維模型中的 一個(gè)或多個(gè)上顯示邊緣的邊緣顯示裝置。邊緣顯示裝置可包括用于接 收對(duì)所述邊緣的用戶修正以及利用修正的邊緣更新顯示的邊緣修正裝置。
本文所公開(kāi)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼，當(dāng)所述計(jì) 算機(jī)可執(zhí)行代碼在 一 個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)設(shè)備上執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行如下步驟
顯示得自透視圖的齒列的三維模型；提供齒列的多個(gè)視頻圖像；從多 個(gè)視頻圖像中選擇示出得自透視圖的齒列的 一 個(gè)視頻圖像；隨所述三 維模型在用戶界面中顯示所述多個(gè)視頻圖像中的所述一個(gè)，作為視覺(jué) 確定所述齒列的邊緣的輔助手段。
所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可包括執(zhí)行如下步驟的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼 在多個(gè)視頻圖像中的一個(gè)或者三維模型中的一個(gè)或多個(gè)上顯示邊緣。顯示邊緣可包括執(zhí)行如下步驟的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼接收對(duì)所述邊緣 的用戶修正以及利用修正的邊緣更新顯示。


通過(guò)參照下面的附圖，可以理解本發(fā)明和下面某些實(shí)施例的具體 實(shí)施方式。
圖1示出了牙科圖像捕集系統(tǒng)。
圖2為用于牙科對(duì)象的一般化制備工藝的框圖。 圖3為牙科對(duì)象制造工藝的高級(jí)流程圖。
圖4示出了使用本文所述的工具用于數(shù)字牙科模型的一般化工藝。
圖5示出了圖形模具切削操作。
圖6示出了圖形模具切削操作。
圖7示出了圖形邊緣標(biāo)記操作。
圖8示出了圖形形成溝槽操作。
圖9示出了自動(dòng)邊緣標(biāo)記技術(shù)。
圖IO示出了視覺(jué)輔助邊緣標(biāo)記的用戶界面。
具體實(shí)施例方式
本文所述的是根據(jù)從口內(nèi)掃描捕集到的三維數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解決用于牙 科修復(fù)件的邊緣的識(shí)別、精修、和其它操縱的系統(tǒng)和方法。雖然說(shuō)明 重點(diǎn)放在某些掃描技術(shù)和專(zhuān)用于在由這些掃描技術(shù)獲得的數(shù)字牙印模 上標(biāo)記邊緣的某些技術(shù)，但是應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來(lái)說(shuō)，以下方法和系統(tǒng)的另外的變型形式、適應(yīng)性改變、和組合(例 如沒(méi)有具體描述的牙科修復(fù)件的制造、或下面牙科領(lǐng)域之外的技術(shù)的
使用)將顯而易見(jiàn)。例如，本文所述的技術(shù)可以用于精修三維動(dòng)畫(huà)模 型，其得自掃描物理對(duì)象、或機(jī)器視覺(jué)背景，以標(biāo)記或評(píng)價(jià)被掃描的 對(duì)象。所有這些變型形式、適應(yīng)性改變、和組合旨在屬于本發(fā)明的范 圍內(nèi)。另外應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明所描述的方法和系統(tǒng)可以用于模型的核 實(shí)和驗(yàn)證、以及任何其它應(yīng)用，其中可在視頻圖像和對(duì)應(yīng)的三維模型之間進(jìn)行有用的比較。
在下面的說(shuō)明中，術(shù)語(yǔ)"圖像"通常是指在圖像平面內(nèi)形成對(duì)象 的二維視圖的二維像素集。術(shù)語(yǔ)"圖像集"通常是指可分解成三維數(shù) 據(jù)的相關(guān)二維圖像的集。術(shù)語(yǔ)"點(diǎn)云"通常是指形成由多個(gè)二維視圖
重新構(gòu)建的對(duì)象的三維視圖的三維點(diǎn)集。在三維圖像捕集系統(tǒng)中，多 個(gè)這樣的點(diǎn)云另外可以被對(duì)準(zhǔn)并且組合成由移動(dòng)攝像機(jī)捕集到的圖像 構(gòu)造的聚集點(diǎn)云。因此，應(yīng)當(dāng)理解，除非另一個(gè)含義被具體說(shuō)明或從 上下文來(lái)看是清楚的，否則像素通常是指二維數(shù)據(jù)，并且點(diǎn)通常是指 三維數(shù)據(jù)。
除非不同的含義被明確規(guī)定或從上下文來(lái)看是清楚的，否則如本 文所用的術(shù)語(yǔ)"三維表面表示"、"數(shù)字表面表示"、"三維表面映 射"、等等旨在是指對(duì)象(例如表面數(shù)據(jù)的點(diǎn)云、二維多邊形的集) 的任何三維表面映射、或表示對(duì)象表面的全部或一部分的任何其它數(shù) 據(jù)，如可通過(guò)捕集和/或處理三維掃描數(shù)據(jù)獲得的。
除非不同的含義被明確規(guī)定或從上下文來(lái)看是清楚的，否則"三 維表示"可以包括上述任意三維表面表示、以及體積表示和其它表示。
通常，術(shù)語(yǔ)"繪制"是指例如用于監(jiān)視器上顯示的三維對(duì)象的二 維形象化。然而，應(yīng)當(dāng)理解，存在三維繪制技術(shù)，并且其可以有效地 被用于本文所公開(kāi)的系統(tǒng)和方法。例如，本文所述的系統(tǒng)和方法可以 有效地采用全息顯示、自動(dòng)立體顯示、用立體影片眼鏡觀看的顯示、 頭戴式立體顯示、或任何其它的二維顯示和/或三維顯示。由此，本文 所述的"繪制"應(yīng)該以廣義的方式解釋?zhuān)敲鞔_提供較狹義的含義 或以其它方式從上下文來(lái)看是清楚的。
如本文所用，術(shù)語(yǔ)"牙科對(duì)象"旨在廣義地指專(zhuān)用于牙科的目標(biāo) 物。這可以包括口內(nèi)結(jié)構(gòu)體，例如齒列，更通常是人類(lèi)的齒列，例如單顆牙齒、象限、全弓、成對(duì)的弓(可以是單獨(dú)或閉合的多種類(lèi)型)、 軟組織、等等，以及骨頭和任何其它的支承結(jié)構(gòu)體或環(huán)繞結(jié)構(gòu)體。如 本文所用，術(shù)語(yǔ)"口內(nèi)結(jié)構(gòu)體"是指如上所述口內(nèi)的天然結(jié)構(gòu)體和口 中可能存在的人造結(jié)構(gòu)體(例如任意的下述牙科對(duì)象)牙科對(duì)象可以 包括"修復(fù)件"，其通?？梢员焕斫鉃榘ㄐ迯?fù)現(xiàn)有齒列的結(jié)構(gòu)或功 能的組件(例如牙冠、牙橋、鑲面、嵌體、高嵌體、汞合金、復(fù)合材 料)、和多種結(jié)構(gòu)體(例如頂蓋等)、以及在制造永久修復(fù)件時(shí)所使 用的暫時(shí)修復(fù)件。牙科對(duì)象也可以包括用可移除結(jié)構(gòu)或永久結(jié)構(gòu)(例 如整副假牙、部分假牙、植入物、固位假牙、等等)替代齒列的"假 體"牙科對(duì)象也可以包括用于校正、對(duì)準(zhǔn)、或以其它方式暫時(shí)或永久 地調(diào)整齒列的"器具"，例如可移動(dòng)正畸器具、手術(shù)支架、磨牙器具、 阻鼾器、間接支架安置器具、等等。牙科對(duì)象也可以包括長(zhǎng)時(shí)間固定 到齒列的"硬件"，例如種植體定位器、種植體基牙、正畸托架和其 它正畸組件。牙科對(duì)象也可以包括牙科制造中的"臨時(shí)組件"，例如 牙科模具(全部和/或部分的)、蠟形、包埋料模、等等，以及托盤(pán)、 基座、模具、和修復(fù)件、假牙等制造中采用的其它組件。牙科對(duì)象另
外可以被歸類(lèi)為天然牙科對(duì)象，例如牙齒、骨頭、和上述其它口內(nèi)結(jié) 構(gòu)體或人工牙科對(duì)象，例如修復(fù)件、假牙、器具、硬件、和上述牙科 制造中的臨時(shí)組件。
例如"數(shù)字牙科模型"、"數(shù)字牙印模"、等等的術(shù)語(yǔ)旨在是指 可以用在采集、分析、處方、和制造的多種方面的牙科對(duì)象的三維表 示，除非不同的含義被以其它方式明確規(guī)定或從上下文來(lái)看是清楚的。 例如"牙科模具"或"牙印模"的術(shù)語(yǔ)旨在是指物理模具，例如鑄件、 印刷的、或以其它方式加工的牙科對(duì)象的物理實(shí)例。除非被指定，術(shù) 語(yǔ)"模型"單獨(dú)使用時(shí)可以是指物理模型和數(shù)字模型中的任一者或兩者。
還應(yīng)當(dāng)理解，例如"工具"或"控制"的術(shù)語(yǔ)當(dāng)用于描述用戶界 面的方面時(shí)通常旨在是指在圖形用戶界面或其它用戶界面內(nèi)可以采
25用多種技術(shù)來(lái)接收用戶輸入，該用戶輸入激勵(lì)或控制處理，包括(但 不限于)下拉列表、單選按鈕、光標(biāo)和/或鼠標(biāo)操作(點(diǎn)選、區(qū)域選、 拖放操作、等等)、復(fù)選框、命令行、文本輸入字段、消息和告警、 進(jìn)度條等。因此，在下面的描述中，除非更具體的含義被以其它方式 明確規(guī)定或從上下文來(lái)看是清楚的，否則術(shù)語(yǔ)"工具"、"控制"等 等應(yīng)當(dāng)被廣義地理解。
圖l示出了圖像捕集系統(tǒng)。通常，系統(tǒng)100可以包括掃描儀102，
其從目標(biāo)物104 (例如牙科病人)的表面106捕集圖像，并且將圖像轉(zhuǎn) 送到計(jì)算機(jī)108，其可以包括顯示器110以及一個(gè)或多個(gè)用戶輸入裝置， 例如鼠標(biāo)112或鍵盤(pán)114。掃描儀102也可以包括輸入或輸出裝置116， 例如控制輸入件(如，按鈕、觸摸盤(pán)、拇指輪等)或顯示器(如，LCD 或LED顯示器)，以提供狀態(tài)信息。
掃描儀102可以包括適用于捕集圖像的任何攝像機(jī)或攝像機(jī)系統(tǒng)， 三維點(diǎn)云可以從圖像中恢復(fù)。例如，掃描儀102可以采用本發(fā)明所公 開(kāi)的多孔系統(tǒng)，例如在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 1 1/530,413 (授予Rohdly等人) 中所公開(kāi)的多孔系統(tǒng)，其全部?jī)?nèi)容以引用方式并入本文。雖然RohMy 公開(kāi)了一種多孔系統(tǒng)，但是應(yīng)當(dāng)理解，可以相似地采用適用于由多個(gè) 二維圖像重新構(gòu)建三維點(diǎn)云的任何多孔系統(tǒng)。在一個(gè)多孔實(shí)施例中， 掃描儀102可以包括多個(gè)孔(包括沿著透鏡的中心光學(xué)軸線設(shè)置的中 心孔)，其與任何相關(guān)的成像硬件一道提供用于掃描儀102的中心通 道。在這類(lèi)實(shí)施例中，中心通道可以提供被掃描的目標(biāo)物的常規(guī)視頻 圖像。在其它實(shí)施例中，可以設(shè)置單獨(dú)的攝像機(jī)和/或通道，以用于優(yōu) 選地從相同的透視圖或從與掃描儀102的透視圖具有固定已知關(guān)系的 透視圖實(shí)現(xiàn)相同的結(jié)果，即與對(duì)象的掃描在時(shí)間上對(duì)應(yīng)的對(duì)象的視頻。 掃描儀102也可以(或替代地)包括立體、三維視覺(jué)或其它多攝像機(jī) 或其它構(gòu)造，在這些構(gòu)造中，多個(gè)攝像機(jī)或光程彼此保持固定關(guān)系， 以從多個(gè)略微不同的透視圖得到對(duì)象的二維圖像。掃描儀102可以包 括合適的處理，以用于從一個(gè)圖像集或多個(gè)圖像集衍生三維點(diǎn)云，或可以將每一個(gè)二維圖像集發(fā)送到外部處理器，例如下述計(jì)算機(jī)108中 所包含的處理器。在其它實(shí)施例中，掃描儀102可以采用結(jié)構(gòu)化的光 源、激光掃描、直接測(cè)距、或適用于采集三維數(shù)據(jù)、或可分解成三維 數(shù)據(jù)的二維數(shù)據(jù)的任何其它技術(shù)。雖然下述技術(shù)可以有效地采用通過(guò) 基于視頻的三維掃描系統(tǒng)采集的視頻數(shù)據(jù)，但是應(yīng)當(dāng)理解，捕集與三 維數(shù)據(jù)采集同時(shí)期出現(xiàn)、或以其它方式同步出現(xiàn)的合適視頻數(shù)據(jù)的視 頻采集系統(tǒng)可以補(bǔ)充任何其它三維掃描系統(tǒng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，掃描儀102是手持的可自由定位的探測(cè)器，其 具有至少一個(gè)用戶輸入裝置116，例如按鈕、控制桿、撥號(hào)盤(pán)、拇指輪、 開(kāi)關(guān)、等等，以用于供用戶控制圖像捕集系統(tǒng)100來(lái)(例如)開(kāi)始掃 描和停止掃描。在實(shí)施例中，掃描儀102可以成形并設(shè)置尺寸，以用 于牙科掃描。更具體地講，掃描儀可以成形并設(shè)置尺寸，從而通過(guò)插 入成像對(duì)象的口中并且以合適的距離經(jīng)過(guò)口內(nèi)表面106的上方以采集 牙齒、牙齦等的表面數(shù)據(jù)，以用于口內(nèi)掃描和數(shù)據(jù)捕集。通過(guò)這樣連 續(xù)的采集過(guò)程，掃描儀102可以直接地或通過(guò)多種中間處理歩驟，捕 集表面數(shù)據(jù)的點(diǎn)云，該點(diǎn)云對(duì)于制備例如假體、硬件、器具、等等的 牙科對(duì)象具有足夠的空間分辨率和精確度。在其它實(shí)施例中，可以從 例如牙科假體的牙科模型采集到表面數(shù)據(jù)，以確保使用此前對(duì)應(yīng)的齒 列(例如為牙科假體制備的牙齒表面)掃描進(jìn)行正確的匹配。
雖然在圖1中沒(méi)有示出，但是應(yīng)當(dāng)理解，在圖像采集期間可以有 效地采用多個(gè)補(bǔ)充照明系統(tǒng)。例如，可以用照明目標(biāo)物104的一個(gè)或 多個(gè)聚光燈來(lái)增強(qiáng)環(huán)境照明，以加快圖像采集并且提高景深(或空間 分辨率的深度)。掃描儀102也可以(或替代地)包括頻閃觀測(cè)器、 閃光燈、或其它光源，以在圖像采集期間補(bǔ)充對(duì)目標(biāo)物104的照明。
目標(biāo)物104可以為任何對(duì)象、對(duì)象的集合、對(duì)象的一部分、或其 它目標(biāo)物。更具體地講，關(guān)于本文所討論的牙科技術(shù)，對(duì)象104可以 包括從牙科病人口的口內(nèi)采集到的人類(lèi)齒列。掃描可以根據(jù)掃描的特定目的捕集齒列中的一部分或全部的三維表示。因此，掃描可以捕集 牙齒、牙齒的象限、或包括兩個(gè)相對(duì)的弓的全副牙齒、以及軟組織或 任何其它相關(guān)口內(nèi)結(jié)構(gòu)體的數(shù)字模型。掃描可以捕集多個(gè)表示，例如 在制備修復(fù)件之前或制備修復(fù)件之后的牙齒表面。如以下將說(shuō)明的， 可以采用此數(shù)據(jù)以用于隨后的建模，例如設(shè)計(jì)修復(fù)件或確定修復(fù)件的 邊緣線。在掃描期間，掃描儀102或單獨(dú)的視頻系統(tǒng)的中心通道可以 從掃描儀的觀測(cè)點(diǎn)捕集齒列視頻。在其它實(shí)施例(例如，完成的制造 件針對(duì)表面制備而被事實(shí)上測(cè)試裝配到一起)中，掃描可以包括牙科 假體，例如嵌體、牙冠、或任何其它牙科假體、牙科硬件、牙科器具 等。目標(biāo)物104也可以(或替代地)包括牙科模型、例如牙齒、軟組 織的筒形石膏夾、蠟形、印模、或負(fù)印模、或這些的一些組合。
計(jì)算機(jī)108可以是(例如)個(gè)人計(jì)算機(jī)或其它處理裝置。在一個(gè) 實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)108可以包括雙2.8GHz Opteron中央處理器、2GB 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、TYAN Thunder K8WE主板、禾卩250GB、 10,000卬m
硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。在- 個(gè)當(dāng)前實(shí)施例中，系統(tǒng)可進(jìn)行操作，以使用本文所 述的技術(shù)對(duì)每個(gè)圖像實(shí)時(shí)捕集五千點(diǎn)以上，并且存儲(chǔ)幾白萬(wàn)個(gè)點(diǎn)的集 合點(diǎn)云。當(dāng)然，還可以(例如)通過(guò)抽取點(diǎn)云數(shù)據(jù)或產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的表面 數(shù)據(jù)網(wǎng)格，對(duì)這種點(diǎn)云進(jìn)行進(jìn)一步處理，以使其適應(yīng)隨后的數(shù)據(jù)處理。 如本文所用，術(shù)語(yǔ)"實(shí)時(shí)"意味著通常在處理和顯示之間沒(méi)有能察覺(jué) 到的等待時(shí)間。在基于視頻的掃描系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)更具體地講是指在視 頻數(shù)據(jù)幀之間的時(shí)間內(nèi)的處理，而這根據(jù)每秒約十五幀和每秒約三十 幀之間的特定視頻技術(shù)而有差別。更一般地講，計(jì)算機(jī)108的處理能 力可以根據(jù)目標(biāo)物104的尺寸、圖像采集的速度、和所需的三維點(diǎn)的 空間分辨率而有差別。計(jì)算機(jī)108也可以包括外圍設(shè)備，例如鍵盤(pán)114、 顯示器110、和鼠標(biāo)112，供用戶與攝像機(jī)系統(tǒng)100進(jìn)行互動(dòng)。顯示器 110可以是觸摸屏顯示器，其能夠通過(guò)與顯示器110的直接物理互動(dòng)來(lái) 接收用戶輸入。在另一方面，顯示器可以包括能夠顯示立體圖像的自 動(dòng)立體顯示器。計(jì)算機(jī)108與掃描儀102之間的通信可以使用任何合適的通信鏈
路，包括(例如)有線連接或根據(jù)(例如)IEEE 802.11的無(wú)線連接(另 外稱(chēng)為無(wú)線以太網(wǎng))、藍(lán)牙、或任何其它合適的使用(如)射頻、紅 外、或其它無(wú)線通信介質(zhì)的無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)。在醫(yī)學(xué)成像或其它敏感應(yīng)用中， 可以確保從掃描儀102到計(jì)算機(jī)108的無(wú)線圖像傳輸。計(jì)算機(jī)108可 以針對(duì)掃描儀102產(chǎn)生控制信號(hào)，該控制信號(hào)除了包括圖像采集指令 外，還可以包括常規(guī)攝像機(jī)控制，例如聚焦或縮放。
在三維圖像捕集系統(tǒng)100的一般操作實(shí)例中，在掃描儀102經(jīng)過(guò) 目標(biāo)物的表面的上方時(shí)，掃描儀102可以在一定的視頻速率下采集二 維圖像集。二維圖像集可以轉(zhuǎn)發(fā)到計(jì)算機(jī)108，以用于衍生三維點(diǎn)云。 使用多個(gè)不同的技術(shù)，每一個(gè)新采集的二維圖像集的三維數(shù)據(jù)可以衍 生并配合或"縫合"至現(xiàn)有的三維數(shù)據(jù)。這種系統(tǒng)采用了攝像機(jī)運(yùn)動(dòng) 估計(jì)，從而不需要對(duì)掃描儀102位置的獨(dú)立追蹤。這種技術(shù)的一個(gè)可 用實(shí)例在2005年11月9日提交的共同擁有的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng) No.1 1/270,135中有所描述，其全部?jī)?nèi)容以引用方式并入本文中。然而， 應(yīng)當(dāng)理解，該實(shí)例不是限制性的，并且本文所述的原理可以應(yīng)用于三 維圖像捕集系統(tǒng)的廣大范圍。
顯示器110可以包括適用于以與采集到的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)水平進(jìn) 行繪制的視頻或其它速率的任何顯示器。合適的顯示器包括陰極射線 管顯示器、液晶顯示器、發(fā)光二極管顯示器等等。在一些實(shí)施例中， 顯示器可以包括觸摸屏界面，其使用(例如)電容式、電阻式、或表 面聲波式(另外稱(chēng)為色散信號(hào)式)觸摸屏技術(shù)、或用于感測(cè)與顯示器 110的物理互動(dòng)的任何其它合適的技術(shù)。
圖2為用于牙科對(duì)象的一般化制造工藝的參與者的概念框圖。系 統(tǒng)200可以從被掃描儀204掃描的病人202開(kāi)始(例如上述掃描儀102 和圖像捕集系統(tǒng)100)，以獲得一個(gè)或多個(gè)口內(nèi)結(jié)構(gòu)體的數(shù)字表面表示 206。這可以包括在制備了表面來(lái)接收牙科修復(fù)件或其它牙科對(duì)象之前
29和/或之后進(jìn)行掃描。因此，(例如)預(yù)制備掃描可以用于捕集在生成修 復(fù)件中可用的初始剖析的形狀和任何咬合信息，并且制備的表面掃描 可以用作生成修復(fù)件的基礎(chǔ)，并且特別用于將修復(fù)件成形為制備表面。 與上弓和下弓的取向和/或相對(duì)運(yùn)動(dòng)相關(guān)的咬合架數(shù)據(jù)另外可以通過(guò)對(duì) 咬合中的弓進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)掃描獲得，或通過(guò)其它技術(shù)獲得，例如弓 在多種取向中的靜止圖像或視頻，或從弓直接捕集到的多種維度的測(cè) 量，或在薄材料片材上捕集到的物理咬合對(duì)準(zhǔn)。
可以由一個(gè)或多個(gè)后處理步驟208來(lái)處理數(shù)字表面表示206。這可
以包括多種數(shù)據(jù)增強(qiáng)處理、質(zhì)量控制處理、外觀檢測(cè)、轉(zhuǎn)換成適用于 快速原型機(jī)制造(或其它制造)的格式等。可以在能夠?qū)D像文件進(jìn) 行后處理的遠(yuǎn)程后處理中心或其它計(jì)算機(jī)設(shè)施(可以是(例如)牙科 實(shí)驗(yàn)室或快速制造設(shè)施)執(zhí)行后處理步驟。在一些情況下，可以由圖
像捕集系統(tǒng)100本身進(jìn)行這個(gè)后處理。后處理可以涉及任意數(shù)量的清
潔步驟，包括填充孔、移除無(wú)關(guān)項(xiàng)等。
數(shù)據(jù)增強(qiáng)可以包括(例如)平滑、平截、外推法、內(nèi)推法、填充 (如，表面與體積比)和任何其它合適的處理，以提高數(shù)字表面表示
206的質(zhì)量，或提高其用于預(yù)期目的的適用性。另外，可以使用多種后 處理技術(shù)來(lái)增強(qiáng)空間分辨率。其它增強(qiáng)可以包括對(duì)數(shù)據(jù)的修改，例如 事實(shí)上通過(guò)為每一個(gè)弓提供基座，將數(shù)字表面表示206形成為封閉的 表面，或以其它方式制備用于后續(xù)制造步驟的數(shù)字表面表示。
在質(zhì)量控制處理中，可以分析數(shù)字表面表示206是否存在不完整 或不充分的掃描數(shù)據(jù)的區(qū)域或孔。另外可以自動(dòng)檢查數(shù)字表面表示206 是否有針對(duì)被掃描的弓的不期望的曲率或不對(duì)稱(chēng)性、或采集到的數(shù)據(jù) 中是否有其它明顯的缺陷。其它質(zhì)量控制處理可以包含額外的數(shù)據(jù)。
例如，可以將對(duì)同一病人的當(dāng)前掃描與此前掃描做比較。又如，為了 評(píng)價(jià)表面制備的適用性和用于接納修復(fù)件的任何環(huán)繞齒列，可以將牙 科修復(fù)件的選擇與制備用于修復(fù)件的牙齒表面掃描一起進(jìn)行分析。更一般地講，用于相對(duì)于數(shù)字表面表示206的質(zhì)量、內(nèi)部連貫性或預(yù)期 使用來(lái)評(píng)價(jià)數(shù)字表面表示206中的數(shù)據(jù)的任何處理都可以用在后處理 質(zhì)量控制處理中。
例如通過(guò)在顯示器上提供點(diǎn)云或采集到的表面數(shù)據(jù)網(wǎng)格的透視圖
繪制，也可以顯示數(shù)字表面表示206，以供人們檢測(cè)。例如，采集掃描
的牙醫(yī)或其它個(gè)人可以選擇牙科模型(例如弓或特定牙齒)的一部分 用于后續(xù)處理步驟中。手動(dòng)選擇模型和/或掃描的一部分可以顯著地減 少用于特定處理所需的數(shù)據(jù)量。另外，手動(dòng)識(shí)別模型部分或視頻數(shù)據(jù) 中的任--個(gè)，然后可以自動(dòng)過(guò)濾數(shù)據(jù)。例如， 一旦牙醫(yī)選擇了用于后 續(xù)處理的特定牙齒，就可以將與該牙齒不相關(guān)的視頻數(shù)據(jù)或一個(gè)或多 個(gè)相鄰的牙齒從進(jìn)一步處理中排除，并且可以(例如)不傳輸?shù)较掠?處理，例如下述邊緣標(biāo)記系統(tǒng)。在此時(shí)、或后掃描處理的其它時(shí)間，
用戶可以查看數(shù)字表面表示206，以標(biāo)注用于修復(fù)件的邊緣。以下將更 詳細(xì)地描述該具體處理的細(xì)節(jié)。
在任何手動(dòng)或自動(dòng)后處理之后，如箭頭209所示，可以將所得的 數(shù)字模型傳輸?shù)娇焖僦圃煸O(shè)施216。另外，可以傳輸任何合適形式的咬 合架數(shù)據(jù)218，以在后續(xù)處理步驟、以及用于制造修復(fù)件、器具、硬件、 等等的處方或其它說(shuō)明書(shū)中使用?？焖僦圃煸O(shè)施216可以為牙科實(shí)驗(yàn) 室、牙醫(yī)診所的內(nèi)部牙科實(shí)驗(yàn)室、或具有用于由數(shù)字模型制造物理模 型的機(jī)械的任何其它設(shè)施?？焖僦圃煸O(shè)施216可以(例如)包括銑削 系統(tǒng)210、立體光刻系統(tǒng)212、或三維打印機(jī)2M、或這些的某些組合。 銑削系統(tǒng)210可以包括(例如)CNC銑床。銑削系統(tǒng)可以用于取材料 塊和生成多種輸出品，包括全弓模型、模具、蠟形、包埋料室或最終 的修復(fù)件或器具。這類(lèi)塊可以包括陶瓷基、顆粒板、蠟、金屬或多種 其它材料。另外可以使用例如得自Nobel Biocare Inc.的Procem和得自 Sirona Inc.的Cerec的牙科銑削系統(tǒng)以生成最終的牙科硬件組件。立體 光刻系統(tǒng)212可以包括(例如)3D Systems，Inc.的Viper System。三維 打印機(jī)214可以包括(例如)得自3DSystems的InVision HR打印機(jī)。以下將更詳細(xì)地描述這些制造技術(shù)中的每一個(gè)。
快速制造設(shè)施216可以使用咬合架數(shù)據(jù)218和數(shù)字模型以生成一
個(gè)或多個(gè)牙科對(duì)象，例如一個(gè)或多個(gè)全弓模型220、 一個(gè)或多個(gè)模具222、 一個(gè)或多個(gè)蠟形224、 一個(gè)和多個(gè)包埋料室226、和/或一個(gè)或多個(gè)最終的修復(fù)件或器具228。 一些組件(例如模具222和弓220)可以插入咬合架模具234中，例如具有標(biāo)準(zhǔn)基部230或定制基部232的咬合架。牙科實(shí)驗(yàn)室可以采用多種這些組件以完成修復(fù)件236，其可以返回到牙醫(yī)以被放置到牙科病人的齒列中/齒列上。
多個(gè)合適的快速制造設(shè)施在本領(lǐng)域是已知的，并且可以由本文所述的系統(tǒng)和方法來(lái)有效地采用。以下通過(guò)舉例說(shuō)明的方式而非限制的方式描述多個(gè)這類(lèi)技術(shù)。
一種合適的技術(shù)是銑削。銑削通常是削減技術(shù)，其中材料從塊被削減而不是添加。因此，可以有利地采用接近共同銑削形狀的預(yù)切削的工件，以減少在銑削工作期間必須移除的材料量，這樣在銑削加工過(guò)程中可以降低材料成本和/或節(jié)約時(shí)間。計(jì)算機(jī)化的數(shù)字控制的(CNC)銑肖U是 一 種合適的技術(shù)。用于牙科制造工藝的另-個(gè)可用的銑肖'j技術(shù)是仿形銑削系統(tǒng)，其允許將三維形式從物理對(duì)象手動(dòng)或自動(dòng)轉(zhuǎn)換成銑削目標(biāo)。CNC銑削技術(shù)和其它銑削技術(shù)可用于制造牙科模型、牙科模型組件、蠟形、包埋料室、和其它牙科對(duì)象。另外，存在專(zhuān)用牙科銑削設(shè)備，例如得自SironaDental的Cere系統(tǒng)?？梢赃m于本文所述的牙科應(yīng)用中的所有銑削系統(tǒng)旨在屬于本文所述的快速制造設(shè)施的范圍內(nèi)。
另一個(gè)合適的技術(shù)是使用立體光刻設(shè)備(SLA)的立體光刻技術(shù)。通常，SLA采用激光來(lái)順序地固化聚合物(通常是光致固化型液態(tài)樹(shù)脂)的層，以使其具有限定三維對(duì)象的圖案。SLA的一個(gè)可用的商業(yè)實(shí)施例是可得自Sony Corporation的SCS-1000HD。立體光刻非常適于牙科模型和模具的高產(chǎn)量生產(chǎn)，這是因?yàn)椴考梢栽跈C(jī)器上進(jìn)行批處理以
進(jìn)行快速生產(chǎn)。當(dāng)被優(yōu)化時(shí)，這些部件可以用于替代牙科石膏模型和其它牙科對(duì)象。類(lèi)似技術(shù)釆用了數(shù)字光處理(DLP)以同時(shí)固化聚合物的平面剖面，并且另外可以與本文所述的系統(tǒng)有效地使用。
另一種合適的技術(shù)為三維印刷。通常，三維打印機(jī)在逐層加成工藝中采用了印刷頭以涂覆材料，例如可固化光致聚合物或粉末。三維打印機(jī)非常適于快速制造小型部件，例如蠟圖案或蠟形、以及模具和其它相對(duì)小的牙科對(duì)象。適用于三維牙科印刷應(yīng)用的一個(gè)商業(yè)系統(tǒng)是得自3D Systems的InVision HR打印機(jī)。
應(yīng)當(dāng)理解，其它快速原型機(jī)制造系統(tǒng)在本領(lǐng)域中是已知的。如本文所用，術(shù)語(yǔ)"制造"應(yīng)理解為是指上述制造技術(shù)、以及任何其它的快速原型機(jī)制造技術(shù)或其它制造技術(shù)，其可適于制造定制牙科對(duì)象，包括(但不限于)選擇性激光燒結(jié)(SLS)、熔融沉積建模(FDM)、分層實(shí)體制造(LOM)等。相似地，上述技術(shù)中的任意技術(shù)(單獨(dú)或組合)都可以作為用于制造、印刷、制備、或以其它方式生成本文所述的牙科對(duì)象的裝置來(lái)操作。應(yīng)當(dāng)理解，上述參照特定技術(shù)描述的制造歩驟之后可以是額外的步驟(例如固化、清潔等)，從而得到最終產(chǎn)品。以上所述的制造技術(shù)可以以多種方式組合，從而得到多重模態(tài)的制造工藝。因此，例如，可以使用CNC銑床以生成用于牙齒的模具，這需要比SLA可提供的細(xì)節(jié)更多，而SLA可以用于包含模具的牙弓模型。這種多重模態(tài)的方法可以在制造技術(shù)的不同方面調(diào)配多種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，例如使用立體光刻以用于快速、精密銑削，和三維印刷以用于小型部件的高速制造。
圖3為牙科對(duì)象制造工藝的高級(jí)流程圖。該工藝300采用了直接從口內(nèi)掃描采集的齒列的三維表示，并且可以有利地繞過(guò)在常規(guī)牙醫(yī)
學(xué)中使用的多個(gè)處理步驟。通常，工藝300可以從數(shù)據(jù)采集開(kāi)始，如步驟302所示。數(shù)據(jù)采集可以包括數(shù)字表面表示的任何采集、或適用牙科對(duì)象制造工藝的齒列的其它三維或其它表示?？梢允褂?例如)上述參照?qǐng)D1描述的掃
描儀102和圖像捕集系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行數(shù)據(jù)采集。在某個(gè)實(shí)施例中，可以采
集多個(gè)不同的掃描，例如用于創(chuàng)建弓的咬合和咬合架的掃描、或在表面制備之前和制備之后的掃描，這些掃描可以聯(lián)合使用以生成假體等等。在某些實(shí)施例中，掃描可以以不同的分辨率獲得，例如用于相對(duì)的弓的相對(duì)低的分辨率掃描和用于制備的牙齒表面的邊緣的相對(duì)高的分辨率掃描。
應(yīng)當(dāng)理解，雖然下面的說(shuō)明總體涉及在牙醫(yī)診所的外面進(jìn)行的操作，例如在數(shù)字模型上標(biāo)記了邊緣的中心處理位置處或牙科實(shí)驗(yàn)室處進(jìn)行的操作，在掃描時(shí)或在將掃描數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程處理中心之前，本文所述的用戶界面、工具、和技術(shù)可以以多種方式來(lái)有效地采用。
例如，牙醫(yī)可以采用視頻査看工具(單獨(dú)或與數(shù)字模型的同歩觀看結(jié)合)，以用于定性地評(píng)估特定掃描的適用性。視頻圖像和/或數(shù)字模型的立體繪制可以提供有用的洞察力，臨床醫(yī)生可應(yīng)用其確定補(bǔ)充
掃描或整個(gè)新掃描是否合適。
在其它實(shí)施例中，在將數(shù)據(jù)傳輸?shù)窖揽茖?shí)驗(yàn)室或其它遠(yuǎn)程部位之前，牙醫(yī)可以執(zhí)行邊緣標(biāo)記中的 一 部分或全部。
在其它實(shí)施例中，使用可以與掃描數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程部位的信息，牙醫(yī)可以在模型表面上標(biāo)記視頻數(shù)據(jù)的幀或點(diǎn)。這種能力可以在用于圖形用戶界面(例如下述用戶界面)內(nèi)設(shè)置的注釋的工具中體現(xiàn)。這些注釋可以包括(例如)處方、邊緣信息、邊緣標(biāo)記說(shuō)明、或與牙科修復(fù)件處理中的邊緣標(biāo)記或其它步驟相關(guān)的任何其它信息?？梢酝ㄟ^(guò)選擇視頻圖像或數(shù)字模型表面上的點(diǎn)并且進(jìn)入任何所需的文本、附件、或其它數(shù)據(jù)或信息來(lái)輸入該信息。這些注釋可以在視覺(jué)上顯示為標(biāo)旗
34或其它可視地標(biāo)。在一個(gè)方面，注釋可以設(shè)置在視頻圖像上。在另一方面，注釋可以設(shè)置在模型上。在另一方面，注釋可以設(shè)置在一個(gè)視圖中，并且在兩個(gè)視圖上均顯示。
應(yīng)當(dāng)理解，其它信息(例如攝像機(jī)模型、失真模型、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、等等)可以有效地與處方數(shù)據(jù)(用于特定病人和/或修復(fù)件) 一起或作為其一部分來(lái)傳輸。另外，可以傳輸例如通過(guò)掃描儀插入視頻數(shù)據(jù)幀中的標(biāo)題信息之類(lèi)的信息。該標(biāo)題信息(其可以包括特定掃描儀的細(xì)節(jié)(如，序列號(hào))、用于掃描儀的照明條件、所掃描的齒列區(qū)域等)另外可以有效地傳輸，并且可以用于多種下游用途，例如視頻元數(shù)據(jù)的自動(dòng)確定(例如當(dāng)前圖像內(nèi)牙齒的觀測(cè)(如，面頰、舌面、遠(yuǎn)中、中間、咬合面等)或識(shí)別)。以舉例的方式而非限制性的，該信息可以用于標(biāo)記下述導(dǎo)航技術(shù)中所使用的縮略圖。在其它實(shí)施例中，可以在遠(yuǎn)程位置處存儲(chǔ)攝像機(jī)模型(攝像機(jī)參數(shù)、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、失真數(shù)據(jù)、等等)，其中根據(jù)視頻元數(shù)據(jù)中的掃描儀識(shí)別來(lái)選擇特定掃描的攝像
機(jī)模型。該方法有利地減少了每一次掃描傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，同時(shí)提供全面的信息來(lái)表征觀測(cè)和/或操縱模型的遠(yuǎn)程位置處的三維模型與視頻數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。
除了補(bǔ)充上述模型信息之外，牙醫(yī)或其它掃描創(chuàng)建者可以通過(guò)從視頻和/或模型數(shù)據(jù)中移除不需要的材料來(lái)制備更緊湊的數(shù)據(jù)傳輸。通常，該選擇過(guò)程應(yīng)用了一般原理，S卩，三維模型重建所需的視頻數(shù)據(jù)可以不同于(通常大于)人類(lèi)視頻輔助查看模型或建模操作(例如邊緣標(biāo)記)所需的視頻數(shù)據(jù)。例如，在識(shí)別了用于修復(fù)件等等的具體牙齒之后，操作者可以刪除不需要的視頻幀或模型數(shù)據(jù)，或可以根據(jù)什么視頻數(shù)據(jù)與關(guān)注的區(qū)域相關(guān)來(lái)引發(fā)不需要數(shù)據(jù)的自動(dòng)移除。關(guān)注的區(qū)域可以包括制備的牙齒表面、 一個(gè)或多個(gè)相鄰的牙齒、 一個(gè)或多個(gè)相對(duì)的牙齒、多個(gè)制備的牙齒(例如用于牙橋)等。視頻圖像和/或?qū)?yīng)的模型可以在掃描地點(diǎn)處的用戶界面內(nèi)進(jìn)行立體繪制，以輔助關(guān)注的區(qū)域的預(yù)傳輸選擇。用戶界面可以并入相對(duì)于用于邊緣標(biāo)記的用戶界面的下述特征的一部分或全部。通常，可以采用多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)用于選擇關(guān)注的區(qū)域或用于牙科工序(例如邊緣標(biāo)記)的相關(guān)圖像幀。例如，可以選擇視頻數(shù)據(jù)幀用于覆蓋圖像數(shù)據(jù)，例如完全覆蓋關(guān)注的區(qū)域或最佳(如，不重疊或重疊預(yù)定的量)覆蓋關(guān)注的區(qū)域。相似地，可以根據(jù)用于視覺(jué)檢測(cè)或計(jì)算出的三維數(shù)據(jù)的精度中的任一者(或兩者)的圖像數(shù)據(jù)取向(例如最佳視角)來(lái)選擇幀。根據(jù)取向的選擇還可以包括在每一個(gè)表面點(diǎn)或表面區(qū)域上具有基本不同的透視圖的多幀的選擇，以確?；蛱岣呙恳粋€(gè)表面特征上多個(gè)獨(dú)特透視圖的機(jī)會(huì)。另外應(yīng)當(dāng)理解，即使在關(guān)注的區(qū)域內(nèi)，掃描儀的視頻圖像捕集率也可以是只需要少量的視頻圖像需要用于有意的人類(lèi)查看。因此，例如，數(shù)據(jù)減少處理可以自動(dòng)地每隔一幀消除一個(gè)、每五幀消除四個(gè)、每十幀消除九個(gè)、或被選擇以保存足夠的視頻數(shù)據(jù)用于本文所述的視頻輔助查看的任何其它數(shù)量的幀。在手動(dòng)技術(shù)中，用戶可以清楚地選擇相關(guān)的視頻圖像。在半自動(dòng)技術(shù)中，用戶可以從圖形上識(shí)別關(guān)注的點(diǎn)或區(qū)域，并且可以處理視頻數(shù)據(jù)以選擇滿足一個(gè)或多個(gè)選擇標(biāo)準(zhǔn)(例如上述標(biāo)準(zhǔn))的視頻圖像。在全自動(dòng)工序中，用戶可以簡(jiǎn)單地識(shí)別相關(guān)牙齒或提供處方，并且計(jì)算機(jī)程序可以處理視頻圖像，以確定關(guān)注的區(qū)域并且因此選擇視頻數(shù)據(jù)幀。
因此，在一個(gè)方面，本文公開(kāi)了一種技術(shù)，其用于通過(guò)移除與修復(fù)件不相關(guān)的視頻幀和/或模型數(shù)據(jù)來(lái)減小數(shù)字牙科模型的尺寸。在另一方面，本文公開(kāi)了一種技術(shù)，其用于通過(guò)移除標(biāo)記邊緣不需要的視頻幀和/或模型數(shù)據(jù)來(lái)減小數(shù)字牙科模型的尺寸。除了用于所選擇區(qū)域的詳細(xì)視頻和Z或模型數(shù)據(jù)之外，額外的齒列的較低質(zhì)量的模型(例如用于物理或?qū)嶋H牙科咬合架中的低質(zhì)量全弓模型)還可以采用所選擇的區(qū)域來(lái)傳輸。在另一方面，當(dāng)在下述用戶界面中顯示縮略視圖時(shí)，可以選擇視頻圖像的類(lèi)似子集。因此，可以選擇牙科修復(fù)工序(例如邊緣標(biāo)記)中的有意義的圖像，以用于在視頻導(dǎo)航用戶界面(例如下述界面)中顯示。這些圖像還可以標(biāo)記有用于例如觀測(cè)(面頰、舌面、遠(yuǎn)中、近中等)的用戶的取向信息，該取向信息可以通過(guò)文本來(lái)顯示，
36或通過(guò)示例性的圖標(biāo)、示意圖、三維羅盤(pán)、或任何其它合適的可視化 技術(shù)來(lái)顯示。
一旦采集到合適的數(shù)據(jù)，就可以執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)建模操作，如步
驟304所示。這可以包括建模步驟，例如在數(shù)字牙科模型的實(shí)際模具
中形成溝槽、指定用于處理的牙齒、填充孔或以其它方式校正數(shù)據(jù)、 咬合對(duì)準(zhǔn)、和/或完全設(shè)計(jì)修復(fù)件、假體、硬件或其它牙科對(duì)象、以及 牙科環(huán)境下可用的任何其它建?；驍?shù)字模型操縱。使用多種市售的計(jì)
算機(jī)自動(dòng)設(shè)計(jì)(CAD)或其它三維建模工具、以及并入以下更詳細(xì)描述的 額外的特征的工具，可以執(zhí)行建模。
例如，建?？梢园ń缍ū砻姹硎疽孕纬晒腆w，然后在固體內(nèi)生 成空隙空間或空隙空間的集合，這些空隙空間不影響重要的牙科表面， 例如齒列或周?chē)能浗M織。這可以有利地導(dǎo)致由帶空隙的數(shù)字模型制 造牙科模型所需的材料的大量減少，由此減少了材料成本以及制備牙 科模型的時(shí)間。建模也可以包括生成或操縱制備的牙齒表面上的邊緣。 參照以下具體的制造過(guò)程來(lái)描述多個(gè)其它建模步驟。應(yīng)當(dāng)理解，如本 文所用，術(shù)語(yǔ)"建模"可以是指對(duì)數(shù)字牙科模型的任何處理，包括全 自動(dòng)、半自動(dòng)、和/或手動(dòng)處理(例如在整個(gè)本說(shuō)明書(shū)中所述的處理)。
如歩驟306所示，可以開(kāi)出處方。這指定了修復(fù)件、假體、等等 的類(lèi)型，并且可以包括與制造者、顏色、涂飾劑、模具間距等相關(guān)的 多種額外的信息。應(yīng)當(dāng)理解，可以在建模步驟304之前執(zhí)行處方步驟 306，例如牙醫(yī)將來(lái)自病人的初始數(shù)字表面表示與處方一起傳輸?shù)窖揽?實(shí)驗(yàn)室，并將建模的一部分或全部留給牙科實(shí)驗(yàn)室的處理中。
如步驟308所示，可以制造一個(gè)或多個(gè)牙科對(duì)象?？梢允褂脕?lái)自 上述建模系統(tǒng)中的一個(gè)的數(shù)據(jù)，使用上述制造技術(shù)中的任意技術(shù)(單 獨(dú)或以多種組合)來(lái)進(jìn)行制造，該數(shù)據(jù)可以根據(jù)需要被重新格式化或 修改以用于特定印刷、銑削、或其它制造技術(shù)。另外，如從以下實(shí)例
37中的一些將清楚的是，制造可以包括不同制造技術(shù)的組合。例如，牙科模型可以以三維的方式印刷有用于模具的空間，并且模具可以由不同的材料銑削而成，以用于隨后的加工步驟。因此，如本文所用，除非具體的制造技術(shù)被明確指定、或以其它方式從上下文看來(lái)是清楚的，術(shù)語(yǔ)"制造"旨在是指任何合適的制造技術(shù)。以下更詳細(xì)地討論了多個(gè)具體制造實(shí)例。
如步驟310所示，假體或其它牙科對(duì)象可以被返回牙醫(yī)，以用于被放置到病人的齒列中。
應(yīng)當(dāng)理解，上述處理、以及下述方法和系統(tǒng)可以通過(guò)適用于本文所述的數(shù)據(jù)采集、建模和制造技術(shù)的硬件、軟件、或這些的任何組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。這包括在一個(gè)或多個(gè)微處理器、微控制器、嵌入式微控制器、可編程數(shù)字信號(hào)處理器或其它可編程裝置連同內(nèi)部和/或外部存儲(chǔ)器中的實(shí)現(xiàn)。這也可以(或替代地)包括一個(gè)或多個(gè)具體集成電路、可編程門(mén)陣列、可編程陣列邏輯組件、或可以被構(gòu)造用于處理電子信號(hào)的任何其它裝置。還應(yīng)當(dāng)理解，實(shí)現(xiàn)可以包括使用結(jié)構(gòu)化編程語(yǔ)言(例如C)、面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言(例如C十+)、或任何其它高級(jí)或低級(jí)編程語(yǔ)言(包括匯編語(yǔ)言、硬件描述語(yǔ)言、以及數(shù)據(jù)庫(kù)編程語(yǔ)言和技術(shù))產(chǎn)生的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼，這些代碼可以被存儲(chǔ)、編譯或翻譯以運(yùn)行上述裝置中的一個(gè)、以及處理器的異質(zhì)組合、處理器結(jié)構(gòu)、或不同硬件與軟件的組合。同時(shí)，可以以多個(gè)方式在整個(gè)裝置(例如攝像機(jī)、和/或計(jì)算機(jī)、和/或制造設(shè)備、和/或牙科實(shí)驗(yàn)室)上分布該處理，或所有的功能可以集成到專(zhuān)用的獨(dú)立式裝置中。所有這類(lèi)排列和組合旨在屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
另外應(yīng)當(dāng)理解，用于執(zhí)行與上述處理相關(guān)的步驟的裝置可以包括上述參照?qǐng)D1描述的圖像捕集系統(tǒng)100的任何合適的組件，連同適用于控制其操作的任何軟件和/或硬件。用于執(zhí)行本文所公開(kāi)的處理的所有這類(lèi)實(shí)現(xiàn)方式和裝置旨在屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。圖4示出了使用本文所述的工具用于數(shù)字牙科模型的一般化處理，并且更具體地講，示出了用于制備在牙科修復(fù)件(例如牙冠)的制造中使用的模型的一般化處理。
在用戶界面、命令行界面、等等中，用戶(例如牙科技術(shù)人員)可以從數(shù)字模型的工作隊(duì)列中選擇模型，如步驟402所示。這可以是
(例如)存儲(chǔ)在本地系統(tǒng)上的隊(duì)列、或用于牙科實(shí)驗(yàn)室或其他牙科專(zhuān)業(yè)人員通過(guò)基于網(wǎng)絡(luò)的入口可以訪問(wèn)的遠(yuǎn)程位置處存儲(chǔ)的隊(duì)列。應(yīng)當(dāng)理解，雖然隊(duì)列通常包括用于將建模項(xiàng)目分配到系統(tǒng)化基地(例如文件服務(wù)器、內(nèi)容管理系統(tǒng)、等等)上的一個(gè)或多個(gè)用戶，但是數(shù)字牙科模型和附隨的數(shù)據(jù)另外可以只是表示為位于本地計(jì)算機(jī)目錄中的文件(或文件組)或在網(wǎng)絡(luò)上接收的文件(或文件組)。模型可以包括
(例如)相關(guān)掃描，例如在用于修復(fù)件的病人的牙齒表面的制備之前和制備之后采集的數(shù)字牙印模。也可以有效地包括其它信息，例如用于指導(dǎo)用戶的牙科處方信息和在用于獲得數(shù)字牙印模的掃描期間采集的視頻數(shù)據(jù)。后者的數(shù)據(jù)可以用作(例如)邊緣標(biāo)記的輔助，如以下更詳細(xì)所述。
在選擇了具體模型之后，用戶可以在模型內(nèi)標(biāo)記模具，如步驟404
所示。通常，分隔成模具使得在隨后的物理(和數(shù)字)處理中能夠更容易地操縱進(jìn)行操作的牙齒，并且各個(gè)模具將被制造為在牙科實(shí)驗(yàn)室中使用的單片。切削成模具可以包括向用戶呈現(xiàn)模型連同供用戶控制模型顯示(如，旋轉(zhuǎn)取向、縮放、平移等)的工具以及供用戶在模具內(nèi)限定--- 個(gè)或多個(gè)模具的工具。在一個(gè)實(shí)施例中，模具切削工具可以使用戶能夠限定穿過(guò)分隔在弓的牙齒的位置處的模型的垂直平面。以
下在圖5至圖6中描述了該操作的實(shí)例。
在將模型分隔成模具之后，用戶可以標(biāo)記邊緣以用于修復(fù)件，如
步驟406所示。用戶可以被提示以識(shí)別需要邊緣標(biāo)記的一個(gè)或多個(gè)模具。 一旦已經(jīng)指定了一個(gè)或多個(gè)模具，用戶界面就會(huì)提供指定模具中的一個(gè)的三維繪制，并且可以提供用于在用戶界面內(nèi)沿著預(yù)期邊緣標(biāo)記點(diǎn)的圖形工具。再者，界面可以包括用于控制模型顯示(例如旋轉(zhuǎn)取向、縮放、平移等)的工具，從而用戶可在標(biāo)記期間在模型周?chē)憷貙?dǎo)航。界面中的邊緣標(biāo)記工具可以使得能夠沿著模型表面選擇點(diǎn)，并且可以通過(guò)任何合適的算法來(lái)形成邊緣線，以用于在牙齒表面上將點(diǎn)連成連續(xù)的閉環(huán)。該工具可以使得能夠添加點(diǎn)、刪除點(diǎn)、和/或移動(dòng)點(diǎn)。該工具另外可以使得能夠選擇和/或放棄選擇點(diǎn)以供組操作，例如連成邊緣線、刪除、移除等。以下更詳細(xì)地描述了用于輔助邊緣標(biāo)記的多個(gè)可用的界面特征。
一旦己經(jīng)標(biāo)記了邊緣，就可以在模具中形成溝槽，如步驟408所示。通常，該操作伴隨著邊緣線下面的模具部分的移除，使得在后續(xù)操縱步驟中能夠更容易地識(shí)別邊緣線。可以通過(guò)處理模型以移除邊緣線下面的材料(或改造只使用了模型的表面表示的表面)來(lái)自動(dòng)地進(jìn)行溝槽形成步驟。手動(dòng)形成溝槽另外可以通過(guò)使得能夠移除模型材料的用戶界面工具來(lái)支持。另外可以采用自動(dòng)技術(shù)和手動(dòng)技術(shù)的組合。
一旦切削了模具、標(biāo)記了邊緣、以及形成了溝槽模型，模型可以被保存用于進(jìn)一步處理，如步驟410所示。然后，用戶可以返回到工作隊(duì)列以選擇另一個(gè)模型，如步驟402所示。更一般地講，模型及其多個(gè)部件(如，模具)可以在處理的任何階段中存儲(chǔ)，從而用戶可以保存任何當(dāng)前的工作并且在隨后的時(shí)間返回到所保存的項(xiàng)目。雖然沒(méi)有具體示出，但是應(yīng)當(dāng)理解，在完成此前所選擇的模型之前，用戶可以從工作隊(duì)列中選擇新的模型(步驟402)，從而用戶可以根據(jù)進(jìn)度安排的需要、個(gè)人喜好、或任何其它標(biāo)準(zhǔn)，在完成的多個(gè)階段保持任意數(shù)量的模型。
應(yīng)當(dāng)理解，上述操作可以在數(shù)字牙科工作流程中涉及的多個(gè)位置當(dāng)中被分配。例如，模型可以初始地由牙醫(yī)使用數(shù)字掃描儀(例如上述掃描儀中的任何掃描儀)來(lái)生成。被掃描的模型可以通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(連同處方信息和任何其它的可用數(shù)據(jù))傳輸?shù)街醒氪鎯?chǔ)庫(kù)，其存儲(chǔ)掃描數(shù)據(jù)并且為下游用戶提供安全界面?？梢酝ㄟ^(guò)在牙科實(shí)驗(yàn)室或其它設(shè)施處的牙科技術(shù)人員如上所述以工作隊(duì)列方式從存儲(chǔ)庫(kù)選擇模型，并且牙科技術(shù)人員可以根據(jù)需要來(lái)切削和標(biāo)記模型。然后，技術(shù)人員可以應(yīng)用任何合適的溝槽形成操作，或切削和標(biāo)記后的模型可以被返回到中央存儲(chǔ)庫(kù)或一些其它后處理位置，以用于自動(dòng)形成溝槽。一旦返回到中央存儲(chǔ)庫(kù)，就可以向快速制造設(shè)施提供(再次通過(guò)安全界面)其它數(shù)據(jù)，快速制造設(shè)施可以制備對(duì)應(yīng)的牙科對(duì)象并且將其轉(zhuǎn)發(fā)到牙科實(shí)驗(yàn)室用于整理。雖然這是有效地根據(jù)能力和性能來(lái)分配處理步驟的工作流程的一個(gè)實(shí)例，但是應(yīng)當(dāng)理解，許多其它的布置是可以的，并且可以有效地用于本文所述的系統(tǒng)和方法的范圍內(nèi)。
在一個(gè)方面，上述方法可以用于制備用于快速構(gòu)造等等的模型，導(dǎo)致由已被切削、標(biāo)記(在邊緣上)、和形成溝槽的模具的數(shù)字模型制造物理模型，如以上一般所述。在一個(gè)方面，本文所述方法包括選擇數(shù)字牙科模型；從數(shù)字牙科模型切削至少一個(gè)模具，從而得到模具模型；在模具模型上標(biāo)記邊緣，從而得到標(biāo)記的模型；溝槽形成操作標(biāo)記的模型，從而得到已形成溝槽的模型；以及由已形成溝槽的模型制造物理模型。該方法可以包括將形成溝槽的模型傳輸?shù)竭h(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)、傳輸?shù)窖泪t(yī)用于查看、或傳輸?shù)娇焖僦圃煸O(shè)施用于生成物理模型。
圖5和圖6示出了可以在用于操縱數(shù)字牙科模刑的用戶界面中:采用的圖形模具切削操作。如圖5所示，通過(guò)由所需的透視圖繪制模型502，可以在用戶界面500中以圖形方式示出模型502，例如牙弓的掃描。應(yīng)當(dāng)理解，雖然示出了單弓，但是模型502可以包括多重弓，包括相對(duì)的弓，或可以包括弓的一部分，例如關(guān)注的一個(gè)或多個(gè)牙齒。如圖6所示，圖形工具可以使得用戶能夠在模型502內(nèi)指定一個(gè)或多個(gè)切口 602,以將模型分成一個(gè)或多個(gè)部分604，包括一個(gè)或多個(gè)模具或各個(gè)牙齒，其亦稱(chēng)為進(jìn)行操作的牙齒(用于例如牙橋的修復(fù)件，模具可以包括不止一個(gè)牙齒)。然后，每一個(gè)部分604可以根據(jù)需要被
單獨(dú)地處理。雖然切口 602被示出為穿過(guò)合適取向的模型的線，但是圖形切削工具可以采用多個(gè)不同的技術(shù)以用于分割模型502，其包括線
(可限定垂直平面)、平面、等等。凡是平面用于限定模型502的部分604的，工具可以在用戶界面內(nèi)提供平面的任何合適的圖形表示，并且可以使得用戶能夠添加、移除、或調(diào)換平面。工具另外可以(根據(jù)需要)使用戶能夠使平面偏離垂直方向，以實(shí)現(xiàn)模型502的所需的分段。應(yīng)當(dāng)理解，將數(shù)字牙科模型切削成區(qū)段(例如模具)可以使用多個(gè)用戶界面工具來(lái)執(zhí)行，并且可以使用多種技術(shù)進(jìn)行數(shù)字表示。例如，模型可以被分隔成用于初始模型的每一個(gè)區(qū)段的多個(gè)單獨(dú)的表面模型，或用于限定區(qū)段的切削平面可以與初始模型相關(guān)，以表現(xiàn)其多個(gè)部分。適用于將初始模型的分割以數(shù)字方式表示成多個(gè)區(qū)段(例如模具)的任何技術(shù)可以與本文所述的系統(tǒng)和方法一起使用。
圖7示出了可以在用于操縱數(shù)字牙科模型的用戶界面中采用的圖形邊緣標(biāo)記操作。如圖7所示，通過(guò)從所需的透視閣繪制模具702， y丁以以圖形方式在用戶界面700中示出上述得自數(shù)字牙科模型中的一個(gè)的模型702 (例如模具)。通過(guò)在模型702表面(凡是修復(fù)件應(yīng)符合制備的牙齒表面的)上選擇一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)706并且將點(diǎn)706連接成連續(xù)閉環(huán)的邊緣線704，可以在模型702內(nèi)生成邊緣線704。用戶界面700可以提供用于控制用于繪制模型702的透視圖或視點(diǎn)(例如用于旋轉(zhuǎn)、平移、縮放、等等)的工具。在下面的說(shuō)明中，術(shù)語(yǔ)(例如透視圖或視點(diǎn))可交換地用于指描述由其觀測(cè)目標(biāo)物的位置和取向的數(shù)據(jù)。在三維空間中，這通常包括x坐標(biāo)、y坐標(biāo)、和z坐標(biāo)以及在三個(gè)軸上旋轉(zhuǎn)的取向。用戶界面700另外可以提供工具以用于操縱點(diǎn)706，例如用于生成、刪除、或移動(dòng)點(diǎn)、以及用于選擇和/或取消選擇點(diǎn)以用于組操作，例如移動(dòng)或刪除。工具可以包括撤銷(xiāo)特征，以用于撤銷(xiāo)一個(gè)或多個(gè)此前的操作。點(diǎn)706可以自動(dòng)地或手動(dòng)地連接，或這些方式的某種組合，例如通過(guò)使沒(méi)有手動(dòng)連接的所有點(diǎn)自動(dòng)互連的界面700中的工具、或根據(jù)對(duì)現(xiàn)有點(diǎn)的外推法或內(nèi)推法建議下一點(diǎn)的工具來(lái)連接。邊
42緣線704可以表示為線、線段集、點(diǎn)集、或可以在模型702的坐標(biāo)系 中(并根據(jù)擴(kuò)展，在圖5和圖6的模型的坐標(biāo)系中，或由其獲得進(jìn)行 操作的牙齒模型的任何其它數(shù)字模型)限定的任何其它合適的數(shù)據(jù)集。 通常，雖然在這些附圖中示出了二維用戶界面，但是本文所述的系統(tǒng) 和方法的用戶界面700可以采用任何合適的二維繪制技術(shù)或三維繪制 技術(shù)，包括本文所述的多種立體三維界面。
圖8示出了在用于操縱數(shù)字模型的用戶界面800中可以采用的溝 槽形成操作圖形。 一旦已經(jīng)為模具804限定了邊緣線802，就可以手動(dòng) 地或自動(dòng)地進(jìn)行模具溝槽形成操作，從而得到牙基806以方便操縱牙 科實(shí)驗(yàn)室所使用的所得的物理模型，以生成修復(fù)件，并制成數(shù)字模型 和物理模型中更容易看到的邊緣線。采用正確制定的邊緣線802，模具 溝槽形成操作可修正到很高的自動(dòng)化程度。用戶界面800仍然可以提 供工具用于指定多種溝槽形成參數(shù)(深度、材料移除量等)并用于檢 測(cè)所得的形成溝槽的模具。用戶界面800另外可以提供工具以用于手 動(dòng)形成溝槽、和/或用于精修自動(dòng)形成溝槽的模具。在使用了高度精細(xì) 的牙科模型的情況下，例如自動(dòng)形成可以有利地在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中心(例 如上述遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù))處執(zhí)行。
圖9示出了自動(dòng)化邊緣標(biāo)記技術(shù)。自動(dòng)化邊緣標(biāo)記的一個(gè)可用技 術(shù)采用了在修復(fù)件的制備之前和制備之后牙齒表面的直接比較。如圖9 所示，在剖視圖中，在制備修復(fù)件902之前的牙齒表面的模型可以與 在制備修復(fù)件904之后的牙齒表面的模型對(duì)準(zhǔn)，其中，預(yù)制備模型902 包括后制備模型904的體積、以及額外的牙齒結(jié)構(gòu)體。形成在對(duì)準(zhǔn)模 型的外邊緣上的線卯6 (在剖面的左邊緣和右邊緣處，該線上只有兩個(gè) 點(diǎn)在圖9中是可見(jiàn)的)限定了用于制備的牙齒表面的邊緣線?？梢允?用對(duì)準(zhǔn)模型的表面或體積的Boolean XOR、或使用多個(gè)其它合適的邊緣 發(fā)現(xiàn)技術(shù)中的任何技術(shù)在算法上識(shí)別線906。
例如，可以應(yīng)用輪廓評(píng)價(jià)來(lái)在算法上識(shí)別三維上的后制備模型904(或相關(guān)的預(yù)制備模型)上的邊緣。相似地，可以將邊緣發(fā)現(xiàn)技術(shù)應(yīng) 用于靜止視頻圖像，并且使用(例如)本文所述的技術(shù)將結(jié)果映射到 三維模型。在另一個(gè)實(shí)施例中，二維技術(shù)和三維技術(shù)可以與平均或以 其它方式結(jié)合的結(jié)果結(jié)合使用，以衍生單個(gè)邊緣線。在半自動(dòng)化的實(shí) 施例中，可以單獨(dú)應(yīng)用基于圖像的技術(shù)和基于模型的技術(shù)，并且可以
使用戶能夠選擇哪一個(gè)結(jié)果用于邊緣線，或可以使用戶能夠從每一個(gè) 結(jié)果中選擇邊緣線的部分。
圖IO示出了用于視覺(jué)輔助邊緣標(biāo)記的用戶界面。上述多個(gè)處理對(duì) 于自動(dòng)化或計(jì)算機(jī)輔助建模技術(shù)來(lái)說(shuō)是相對(duì)簡(jiǎn)單和可修正的。然而， 由于用于邊緣的臨界掃描區(qū)域周?chē)难?、唾液、或取代的軟組織造 成在齒列的數(shù)字表面掃描中可能存在嚴(yán)重錯(cuò)誤，導(dǎo)致邊緣標(biāo)記存在特 別的困難。下面的界面通過(guò)用掃描期間獲得的視頻圖像補(bǔ)充三維模型 的顯示，解決了這些困難。該界面特別適于基于視頻的掃描技術(shù)，例 如包括用于捕集視頻的中央通道的多孔攝像機(jī)，如以上一般所述。
用戶界面1000可以包括(例如)視頻圖像窗口 1010、剖視圖窗口 1020、模型視圖窗口 1030、和視頻控制窗口 1040。這些窗口 1010-1040 中的一個(gè)或多個(gè)可以被立體繪制，或以其它方式使用可用的數(shù)據(jù)(例 如三維模型、視頻圖像對(duì)、和/或可以被打包從而得到合適的立體圖像 序列)以三維顯示。模型視圖窗口 1030和剖視圖窗口 1020采用根據(jù) 三維模型的二維繪制，所以在這些窗口中的立體繪制是已知立體技術(shù) 的相對(duì)簡(jiǎn)單的應(yīng)用。凡是提供了多孔或多攝像機(jī)圖像序列的，視頻圖 像窗口 1010中的靜止圖像另外可以根據(jù)立體圖像對(duì)、等等中編碼的深 度信息來(lái)立體繪制。在一個(gè)方面，可以根據(jù)中心通道圖像(在可用的 情況下)、重建的3D模型、和提供圖像與對(duì)象空間之間的映射的攝像 機(jī)模型來(lái)合成該立體圖像。在一個(gè)方面，用戶可以在采集的立體圖像 對(duì)與合成的立體圖像之間切換，以允許對(duì)三維數(shù)字模型的定性的評(píng)價(jià) 和/或驗(yàn)證。視頻圖像窗口 ioio可以由目標(biāo)物的視頻來(lái)顯示靜止圖像?？梢栽?br> 三維掃描期間已經(jīng)采集了視頻，例如從多孔攝像機(jī)的中心通道、或從 相對(duì)于掃描裝置在附近、固定、和已知的位置中的視頻攝像機(jī)采集了 視頻。通常，已知多種手持掃描儀采用了用于獲得三維圖像的多種技 術(shù)，包括結(jié)構(gòu)化照明或激光技術(shù)、渡越時(shí)間技術(shù)、單攝像機(jī)視頻技術(shù)、 多攝像機(jī)、多孔或分光瞳技術(shù)等。雖然有例外情況，但是這些技術(shù)很 大程度上依靠三維重建算法，其在處理掃描數(shù)據(jù)期間需要攝像機(jī)路徑 數(shù)據(jù)作為輸入或衍生攝像機(jī)路徑數(shù)據(jù)。換句話講，對(duì)于在掃描期間獲 得的每一個(gè)視頻圖像，都存在基本上對(duì)應(yīng)的、已知的、同時(shí)存在的攝 像機(jī)位置，其包括相對(duì)于被掃描目標(biāo)物的攝像機(jī)位置和旋轉(zhuǎn)取向。因
此，對(duì)于視頻圖像窗口 ioio中顯示的靜止圖像，可以確定圖像內(nèi)容上
的掃描儀的透視圖或視點(diǎn)-在這種情況下，目標(biāo)物是制備的牙齒表面。 如以下更詳細(xì)所述，該信息可用于將視圖與透視圖窗口同步。凡是采 用了非視頻掃描技術(shù)的，可以用同時(shí)存在的二維視頻來(lái)補(bǔ)充數(shù)據(jù)，該 二維視頻提供靜止圖像以補(bǔ)充邊緣標(biāo)記和其它工序(如本文一般所 述)。
可以在視頻圖像窗口 1010內(nèi)(或以其它方式與之相關(guān)地)有效地 顯示取向信息。例如，為了用齒列環(huán)境內(nèi)的圖像取向輔助用戶，視頻 圖像窗口 1010可以顯示當(dāng)前圖像的視點(diǎn)(如，面頰、舌面、遠(yuǎn)中、近
中等)禾ci/或距離，而視點(diǎn)和距離中的任一個(gè)可以(如上所述)由掃描
期間獲得的掃描儀位置數(shù)據(jù)來(lái)確定。還可以設(shè)置用戶控制用于取向的 直接選擇。例如，用戶可以以文本或圖形方式選擇觀察當(dāng)前牙齒或牙 齒表面所需的取向。用戶界面可以響應(yīng)地選擇包含目標(biāo)物取向(最接
近地對(duì)應(yīng)于所選擇的取向)的圖像，并且將該圖像在視頻圖像窗口 1010 中顯示。另外，下述視頻控制窗口 1040可以響應(yīng)地更新，例如選擇在 所選擇的牙齒表面上具有多種不同透視圖、或具有多個(gè)預(yù)定的毗鄰取 向的縮略圖1042的組。
在另一方面，多種圖像增強(qiáng)技術(shù)可以應(yīng)用于視頻圖像窗口 1010中
45顯示的工作圖像，以增強(qiáng)所顯示圖像的可視質(zhì)量。例如，顯示可以采 用局部自適應(yīng)對(duì)比度增強(qiáng)或?qū)Ρ榷扔邢薜淖赃m應(yīng)柱狀圖均衡、或任何 其它合適的技術(shù)。顯示器也可以(或替代地)采用其它信息，例如與 光源的距離或從對(duì)應(yīng)的三維模型得到的信息，以控制用于改進(jìn)靜止視 頻圖像的可視顯示的顏色、強(qiáng)度、等等。例如通過(guò)掩蓋邊緣周?chē)膮^(qū) 域或強(qiáng)調(diào)高空間對(duì)比度的區(qū)域，另外可以有利地釆用偽著色。應(yīng)當(dāng)理 解，本文所述的增強(qiáng)技術(shù)可以用于輔助邊緣標(biāo)記或其它牙科手術(shù)，以 及在掃描期間或在掃描之后立即作為掃描操作者的視頻觀察的輔助方 式。
如下所述，在一個(gè)方面，系統(tǒng)操作以同步視頻圖像窗口 1010和模 型視圖窗口 1030中目標(biāo)物的視點(diǎn)或透視圖?？梢圆捎枚喾N技術(shù)以保持 用戶界面1000的多個(gè)窗口當(dāng)中的一致的可視信息。例如，視頻圖像可 以不失真，以更接近地匹配立體繪制三維模型中的深度信息表觀。在 一個(gè)實(shí)施例中，三維模型精確地反映物理、三維配對(duì)物并且并入任何 校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、攝像機(jī)參數(shù)、失真模型、等等，所以優(yōu)選的技術(shù)應(yīng)當(dāng)用于 使視頻圖像不失真，因此用于使顯示不失真。作為顯著的優(yōu)點(diǎn)，該方 法允許視頻圖像控件與數(shù)字模型控件之間映射的簡(jiǎn)單針孔投影表征， 其可顯著地減少用于在兩個(gè)表示之間的映射的計(jì)算時(shí)間。然而，在某 些情況下，可能并且會(huì)是有利地的是使得三維模型失真，以在空間上 對(duì)應(yīng)于立體繪制的視頻圖像。在任一種情況下， 一般可以通過(guò)映射用 于由視頻數(shù)據(jù)生成三維模型的整個(gè)攝像機(jī)模型的數(shù)據(jù)、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、等 等來(lái)實(shí)現(xiàn)空間對(duì)應(yīng)。該調(diào)整可以包括用于攝像機(jī)系統(tǒng)的失真模型，其
可以說(shuō)明攝像機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)通道中x因變量、y因變量、和/或z 因變量失真、以及例如視角等等的情景參數(shù)。
用于在多種顯示器中貼合圖像的其它技術(shù)包括例如通過(guò)將視頻
數(shù)據(jù)紋理映射到模型上，或包裹、組合或以其它方式處理現(xiàn)有的圖像 對(duì)來(lái)合成與模型視圖對(duì)應(yīng)的透視圖，來(lái)將靜止圖像的顯示適應(yīng)于模型 視圖中選擇的透視圖。多個(gè)點(diǎn)1012 (可以是用戶設(shè)置的點(diǎn)或計(jì)算機(jī)設(shè)置的點(diǎn))在視頻圖 像窗口 1010內(nèi)限定了邊緣線1014中的一些或全部(以舉例的方式(而 不是限制的方式)示出了部分邊緣線)。可以由例如光標(biāo)的用戶界面 工具連同任何的下拉菜單、列表、滾動(dòng)條、鍵擊、或適用于添加、刪
除、和移動(dòng)點(diǎn)1012的其它控制器來(lái)控制點(diǎn)1012。另外，點(diǎn)1012可以 被選擇或取消選擇，以用于組操作，例如連接點(diǎn)的組(以形成邊緣中 的一些或全部)、移動(dòng)點(diǎn)的組、刪除點(diǎn)的組或、調(diào)整點(diǎn)的組以生成較 為平滑的邊緣線，或根據(jù)曲率分析、關(guān)于未制備的牙齒表面的數(shù)據(jù)、 或結(jié)合本領(lǐng)域己知的多種技術(shù)的任何其它可用信息，在算法上將點(diǎn)移 動(dòng)至更可能的邊緣位置。另外可以提供其它更處理密集型功能，例如 推薦環(huán)繞當(dāng)前光標(biāo)位置的區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)位置、根據(jù)一個(gè)或多個(gè)用戶選擇 的點(diǎn)來(lái)完成閉環(huán)的邊緣線、或在限定邊緣線的當(dāng)前點(diǎn)集中尋找可能的 無(wú)關(guān)項(xiàng)。凡是視頻圖像窗口 1010被立體繪制的，另外可以設(shè)置二維光 標(biāo)，以適應(yīng)繪制的三維空間內(nèi)的用戶導(dǎo)航?？梢栽诓捎昧Ⅲw繪制技術(shù) 或其它三維繪制技術(shù)的窗口 1010、 1020、 1030、 1040中任一個(gè)中相似 地采用該三維光標(biāo)。
多個(gè)可用的特征可以并入三維光標(biāo)。例如，三維光標(biāo)可以有效地 作用，就好像它附接到成像的模型(或立體視頻圖像)的表面一樣， 從而二維平面內(nèi)的用戶運(yùn)動(dòng)(例如采用鼠標(biāo)的運(yùn)動(dòng))被投影到立體坐 標(biāo)系中立體繪制圖像表面相關(guān)的對(duì)應(yīng)圖像位置上。該技術(shù)很好地用于 上述系統(tǒng)，其中視頻和模型顯示包含用于每一個(gè)屏幕位置(例如像素 等等)獨(dú)特的表面位置的投影。然而，在某些實(shí)施例中，可以設(shè)置未 附接到投影表面的額外的三維功能。這可以包括(例如)模型和/或立 體圖像的驗(yàn)證、根據(jù)立體視頻圖像來(lái)編輯模型等。在這類(lèi)情形下，可 以采用例如鼠標(biāo)滾輪之類(lèi)的額外的控制，從而得到用于用戶輸入的額 外的自由度。
雖然三維輸入可以允許光標(biāo)在立體繪制的三維空間內(nèi)無(wú)約束地移
47動(dòng)，但是第三用戶輸入(如，滾輪)另外還可以適用于本文所述的邊 緣標(biāo)記操作。例如，使用本文所述界面、工具、和三維光標(biāo)，用戶可 以直接編輯模型視圖窗口 1030中的數(shù)字模型，例如在視頻圖像與三維 模型之間生成更好的協(xié)議。對(duì)于這種編輯而言，可以存在許多原因。 例如，參照視頻，用戶可以識(shí)別視場(chǎng)內(nèi)的人造對(duì)象，例如腱、唾液、 血液等。又如，基于視頻的立體繪制和基于模型的立體繪制可以看起 來(lái)不同。這會(huì)出現(xiàn)在如下的情況下例如，立體視頻直接由掃描期間 獲得的圖像對(duì)衍生，而使用攝像機(jī)模型(如，攝像機(jī)參數(shù)、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、 失真數(shù)據(jù)、等等)來(lái)衍生模型。通過(guò)選擇立體繪制的模型(或視頻圖 像)表面上的點(diǎn)并且沿著三維自由地移動(dòng)點(diǎn)，用戶可以處理這些變量。 例如，滾輪可以控制屏幕Z軸內(nèi)或沿著與表面正交方向的表面點(diǎn)的移 動(dòng)。用戶還可以控制環(huán)繞點(diǎn)跟隨移動(dòng)的程度。另外可以采用該技術(shù)使 邊緣變得清晰，其中，模型上的邊緣看起來(lái)被過(guò)度倒圓，或以其它方 式偏離視頻圖像(或提供更清晰可視內(nèi)容的暫時(shí)相鄰的圖像)中示出 的邊緣。在一個(gè)方面，這些工具使得能夠直接操縱數(shù)字模型和/或立體 繪制的視頻圖像。在另一方面，這些工具能夠通過(guò)直接與源圖像數(shù)據(jù) 進(jìn)行比較來(lái)驗(yàn)證數(shù)字模型。在任一種情況下，用戶設(shè)置的模型修正可 以用于修正模型對(duì)視頻圖像的映射，使得在任何后續(xù)的模型操作中始 終保留用戶的改變。另一個(gè)可用的應(yīng)用是分段各個(gè)牙齒，其中模型看 起來(lái)在整個(gè)鄰間的間隙上以物理的方式連接或橋接相鄰的牙齒。
剖視圖窗口 1020可以包括在用戶界面1000內(nèi)，以輔助用戶識(shí)別
牙齒表面的輪廓，并且特別用于更精確地對(duì)邊緣進(jìn)行手動(dòng)定位。剖視
圖該視圖示出了當(dāng)前所選的編輯區(qū)域點(diǎn)的剖面，以有助于識(shí)別高曲
率區(qū)域。窗口 1020可以顯示(例如)在當(dāng)前編輯點(diǎn)1024 (其可以是視 頻圖像窗口 1010中顯示的點(diǎn)1012中的任何點(diǎn))處的目標(biāo)物的剖面1022 中的一個(gè)或多個(gè)剖面、或在包括當(dāng)前編輯點(diǎn)1024的平面剖面處開(kāi)始的 數(shù)字模型1026透視圖、或這些的某些組合。穿過(guò)目標(biāo)物的平面剖面的 取向可以有差別，但是為了區(qū)別輪廓的目的，可以適當(dāng)選擇具有最陡 峭或最大差別的取向。另外可以有效地采用與邊緣線正交的平面。點(diǎn)(例如當(dāng)前編輯點(diǎn)1024或邊緣線的其它點(diǎn)、以及對(duì)其的改變)可以與
視頻圖像窗口 IOIO禾W或模型視圖窗口 1030中顯示的點(diǎn)同步，如以上
一般所述。
模型視圖窗口 1030可以包括在用戶界面1000內(nèi)，從而得到更緊 密地基于目標(biāo)物的數(shù)字模型1032中的三維數(shù)據(jù)的邊緣標(biāo)記環(huán)境。模型 視圖窗口 1030可以(連同工具和/或控制器)提供數(shù)字模型的二維繪制 或三維繪制，例如上述用于添加、刪除、或以其它方式操縱點(diǎn)1034和 /或點(diǎn)的組以在牙齒表面上標(biāo)記邊緣線1036的工具和/或控制器。如上 所述，對(duì)點(diǎn)1034的每一個(gè)改變連同對(duì)所得的邊緣線1036的改變可以 用于更新用戶界面1000的其它窗口 1010、 1020、 1040中的點(diǎn)和/或邊 緣線的顯示。
視頻控制窗口 1040可以包括在用戶界面1000內(nèi)，從而得到用戶 選擇視頻圖像窗口 1010中顯示的靜止圖像，或更一般地講，用于由攝 像機(jī)系統(tǒng)捕集的視頻流內(nèi)的導(dǎo)航。使用視頻控制窗口 1040，用戶可以 酌情在視頻序列內(nèi)導(dǎo)航，以生成、檢查、并且驗(yàn)證邊緣線。視頻序列 可以是得自用于獲得用于掃描目標(biāo)物的三維數(shù)據(jù)的攝像機(jī)系統(tǒng)的視頻 序列，或是得自相對(duì)于攝像機(jī)系統(tǒng)和/或掃描目標(biāo)物具有基本已知關(guān)系 的相關(guān)攝像機(jī)的視頻序列。
在一個(gè)實(shí)施例中，控制器可以包括多個(gè)縮略圖像1042，其示出在 掃描期間得自多種攝像機(jī)位置的圖像。其它視覺(jué)提示可以具有縮略圖 像1042。例如，可以設(shè)置箭頭1044、或其它突出標(biāo)記特征，以示出縮 略圖1042中的哪一個(gè)包含模型視圖窗口 1030中可視的表面區(qū)域、或 縮略圖1042中的哪一個(gè)包含邊緣線的可視部分?？s略圖像1042也可 以(或替代地)采用取向信息來(lái)顯示。例如，通過(guò)使用每一個(gè)縮略圖 所包含或相鄰顯示的文本、圖標(biāo)、或其它視覺(jué)提示的注解，縮略圖像 1042可以提供取向細(xì)節(jié)(如，面頰、舌面、遠(yuǎn)中、近中)或距離。視 頻圖像窗口 1010中顯示的當(dāng)前視頻圖像另外可以使用突出標(biāo)記1046或其它可視標(biāo)記來(lái)識(shí)別。雖然在窗口 1040的左手側(cè)示出了當(dāng)前圖像，
但是當(dāng)前圖像可以替代地位于縮略圖像1042的中心或任何其它合適的 位置處。應(yīng)當(dāng)理解，通?？梢愿鶕?jù)相關(guān)性來(lái)選擇縮略圖像1042和/或?qū)?其分組，以協(xié)助用戶。例如，可以選擇縮略圖像1042，從而得到當(dāng)前 牙齒的多種視圖、或當(dāng)前編輯的邊緣線的一部分。凡是牙醫(yī)(或其它 掃描者)已經(jīng)識(shí)別多個(gè)牙齒的，將縮略圖分組，使得只有當(dāng)前牙齒的 圖像特別有助于下游的技術(shù)人員。
雖然在圖10中示出了一維縮略圖陣列，但是應(yīng)當(dāng)理解，許多其它 的技術(shù)在本領(lǐng)域中是已知用于視頻時(shí)間軸控制，并且可以與本文所述 的系統(tǒng)適當(dāng)使用。以舉例的方式(而不是限制的方式)來(lái)說(shuō)，視頻控 制窗口 1040可以顯示二維陣列(即，2 X 5、 3 X 5、或任何其它合 適的維度)。視頻控制窗口 1040也可以(或替代地)包括滑動(dòng)器或其 它控制器，用于用戶沿著整個(gè)視頻序列導(dǎo)航。在另一方面，縮略圖像 1042可以是暫時(shí)相鄰視頻數(shù)據(jù)的幀，或可以以合適的間隔(例如每五 幀數(shù)據(jù)、每十幀數(shù)據(jù)、等等)分隔開(kāi)?？s略圖像1042也可以(或替代 地)包括從可用于邊緣標(biāo)記的多個(gè)視點(diǎn)得到的合成圖像。在本文所述 的視頻控制窗口 1040內(nèi)可以有效地采用這些變型和其它變型。
在一個(gè)方面，在視頻圖像窗口 1010和模型視圖窗口 1030之間， 透視圖或視點(diǎn)可以被同步。例如，用戶可以操作視頻控制窗口 1040內(nèi) 的控制器，以選擇用于在視頻圖像窗口 1010中顯不的視頻圖像。為響 應(yīng)對(duì)目標(biāo)物的視頻圖像的選擇，模型視圖窗口 1030可以由相同的視點(diǎn) 或透視圖來(lái)繪制目標(biāo)物(根據(jù)目標(biāo)物的數(shù)字模型)。為此，用于掃描 儀/攝像機(jī)的位置數(shù)據(jù)(例如x位置、y位置和z位置(在參照目標(biāo)物 的任何坐標(biāo)系中)和旋轉(zhuǎn)取向)可以從掃描期間采集到的數(shù)據(jù)獲得。 然后，可以采用該位置數(shù)據(jù)來(lái)合適地繪制數(shù)字模型。
用戶也可以(或替代地)控制模型視圖窗口 1030中的數(shù)字模型透 視圖，如以上一般所述。在這種情況下，可以更新視頻圖像窗口 1010，從而得到更緊密地對(duì)應(yīng)模型視圖窗口 1030中用戶所選透視圖的視頻圖 像。可以適當(dāng)采用多個(gè)技術(shù)以用于從模型視圖窗口 1030到視頻圖像窗
口 1010的同步。例如，用于改變模型視圖窗口 1030的透視圖的用戶 控制器會(huì)受限制，從而用戶只可沿著用于得到三維數(shù)據(jù)的攝像機(jī)路徑 來(lái)移動(dòng)透視圖。在該實(shí)例中，可以提供平移或縮放的有限的能力以用 于留在當(dāng)前視頻圖像環(huán)境內(nèi)的視點(diǎn)變型形式。另外，視頻圖像可以被 包裹、修改尺寸、或以其它方式操縱，以適應(yīng)旋轉(zhuǎn)取向等等中的微小 變型形式。又如，通過(guò)在整個(gè)視頻序列(或整個(gè)視頻序列的一部分) 內(nèi)找到最緊密地對(duì)應(yīng)于用戶選擇的視點(diǎn)的視頻圖像，可以選擇用于在 視頻圖像窗口 1010中顯示的新的視頻圖像。這可以(例如)根據(jù)新的 用戶選擇視點(diǎn)和與視頻序列內(nèi)的圖像相關(guān)的視點(diǎn)的位置和/或旋轉(zhuǎn)取向 之間的任何合適距離或其它定量比較來(lái)確定。又如，可以使用視頻數(shù) 據(jù)、攝像機(jī)系統(tǒng)失真模型、三維數(shù)字模型數(shù)據(jù)、和任何其它可用數(shù)據(jù) 來(lái)合成新的視頻數(shù)據(jù)，該新的視頻數(shù)據(jù)幾乎或精確對(duì)應(yīng)于用戶選擇的 透視圖。這可以包括(例如)將視頻紋理數(shù)據(jù)映射到三維模型上，或 組合得自多個(gè)不同視頻圖像的視頻數(shù)據(jù)，連同合適的包裹、標(biāo)度、對(duì) 準(zhǔn)、等等。
在另一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)可以提供單向的同步。即，模型視圖可 以通過(guò)由選擇的透視圖繪制來(lái)響應(yīng)靜止圖像的選擇?？梢噪S后操縱模 型視圖從而得到任何合適的透視圖，以用于編輯或驗(yàn)證邊緣，而視頻 圖像窗口 1010中的靜止圖像保持不變。用戶可以設(shè)置有復(fù)位控制器， 以將模型視圖返回到靜止圖像的透視圖，并且模型視圖可以通過(guò)由新 圖像的透視圖重新繪制模型來(lái)繼續(xù)響應(yīng)新圖像選擇。因此，視頻圖像 窗口 1010中的視圖可以控制模型視圖窗口 1030中的繪制。然而，改 變模型視圖窗口 1030的透視圖對(duì)視頻圖像窗口 1010中顯示的靜止圖 像沒(méi)有影響。
在另一方面，視頻圖像窗口 1010中的點(diǎn)1012的顯示可以與模型 視圖窗口 1030中的點(diǎn)1032的顯示同步。因此，用戶操縱視頻圖像窗
51口 1010中的點(diǎn)1012可以用于更新模型視圖窗口 1030中的同一點(diǎn)1032， 并且用戶操縱模型視圖窗口 1030中的點(diǎn)1032可以用于更新視頻圖像 窗口 1010中的同一點(diǎn)1012。應(yīng)當(dāng)理解，在任一種情況下，用戶可以在 二維中(對(duì)應(yīng)于用戶界面)選擇點(diǎn)，并且通過(guò)將點(diǎn)的x坐標(biāo)和y坐標(biāo) 投影到模型的表面或靜止圖像上來(lái)確定點(diǎn)的三維位置。在任一種情況 下，可以采用有關(guān)攝像機(jī)系統(tǒng)的信息(例如用于攝像機(jī)通道的失真模 型)來(lái)精確地轉(zhuǎn)化用于兩個(gè)窗口 1010、 1030之間的點(diǎn)的空間信息。更 一般地講，這些窗口 1010、 1020、 1030、 1040中的某些或全部可以包 括用于操縱點(diǎn)和/或邊緣線的工具，并且在所有窗口中任何改變都被更 新。應(yīng)當(dāng)理解，可以提供許多其它的布置方式。例如，可以可選地在 視頻控制窗口 1040或剖視圖窗口 1020中不顯示點(diǎn)和/或邊緣線。又如， 可以只在窗口中的一個(gè)或兩個(gè)(例如視頻圖像窗口 1010和模型視圖窗 口 1030)中設(shè)置用于控制點(diǎn)的工具。
使用上述用戶界面1000和工具，可以采用寬陣列的反復(fù)和/或交 互式邊緣標(biāo)記處理?，F(xiàn)在，以舉例的方式(而不是限制的方式)描述 了-一種這樣的操作。用戶可以通過(guò)選擇用于在工作區(qū)域(例如視頻圖 像窗口 1010)中顯示(作為"工作圖像")的視頻控制窗口 1040中的 縮略圖像1042來(lái)引發(fā)邊緣標(biāo)記處理。然后，用戶可以使用鼠標(biāo)在視頻 圖像窗口 1010中沿著邊緣線來(lái)選擇點(diǎn)。邊緣標(biāo)記系統(tǒng)可以通過(guò)用戶界 面IOOO接收這些二維選擇，并且將其關(guān)聯(lián)到三維模型的三維空間。使 用用于選擇的圖像的位置/旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)另外可以在模型視圖窗口 1030中繪制數(shù)字模型的對(duì)應(yīng)視圖，連同在工作區(qū)中選擇的任何對(duì)應(yīng)點(diǎn)。 用戶可以査看模型視圖窗口 1030中的點(diǎn)選擇和對(duì)應(yīng)的邊緣線。另外， 用戶可以操縱模型視圖，從而在模型上得到任意數(shù)量的可用透視圖， 以用于視覺(jué)上驗(yàn)證其所選擇的邊緣或點(diǎn)。然后，用戶可以選擇另一個(gè) 縮略圖以獲得新的工作圖像，并且反復(fù)地繼續(xù)下去，直到己經(jīng)識(shí)別到 足夠的點(diǎn)來(lái)衍生完整的閉環(huán)邊緣線。
在另一方面，可以設(shè)置工具以用于操縱數(shù)字模型(通過(guò)與模型視圖窗口 1030中的模型、視頻圖像窗口 1010中的視頻圖像、或這些的 組合進(jìn)行交互)。例如，上述三維光標(biāo)技術(shù)可以更一般地應(yīng)用于處理 視頻圖像(根據(jù)單個(gè)圖像對(duì))與模型視圖(根據(jù)圖像對(duì)的復(fù)合)之間 的可能的變型形式。變型形式可以是在目標(biāo)物清晰度方面的圖像-圖像 變型形式、或由許多不同圖像對(duì)的合成所引起的模型范圍的變型形式 引起。另外，上述技術(shù)可以用于校正源自初始操作掃描儀的人的錯(cuò)誤。 例如，皮瓣等等阻礙了邊緣的一部分，或顆粒等等在邊緣線上產(chǎn)生不 連續(xù)，這些缺陷可以通過(guò)外推法、內(nèi)推法、或以其它方式合成其它可 用的表面數(shù)據(jù)(自動(dòng)地、半自動(dòng)地、或手動(dòng)地使用上述交互式模型編 輯工具)來(lái)處理。
雖然己經(jīng)結(jié)合某些優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員可以理解其它實(shí)施例，并且本文涵蓋其它實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括利用圖像集序列生成三維模型，每個(gè)圖像集包括目標(biāo)物的多個(gè)圖像，所述多個(gè)圖像中的每一個(gè)是從不同的光學(xué)軸線采集的，所述多個(gè)圖像包括至少一個(gè)視頻圖像；從所述圖像集序列中選擇視頻圖像，所述視頻圖像包括得自透視圖的所述目標(biāo)物的視圖；在用戶界面中顯示所述視頻圖像；以及在所述用戶界面中利用所述透視圖繪制所述三維模型。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括從所述圖像集序列中選擇不同的視頻圖像，所述不同的視頻圖像 包含得自第二透視圖的所述目標(biāo)物的第二視圖；以及 利用所述第二透視圖繪制所述三維模型。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中選擇不同的視頻圖像包括接 收對(duì)多個(gè)縮略圖中的一個(gè)的用戶選擇。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法， 視頻時(shí)間軸控制器接收用戶輸入。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 目標(biāo)物的三維視點(diǎn)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 物的距離。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 多孔徑攝像機(jī)采集多個(gè)圖像集。其中選擇不同的視頻圖像包括從其中所述透視圖包括相對(duì)于所述其中所述透視圖包括距所述目標(biāo)其中生成所述三維模型包括利用
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括從所述多孔徑攝像機(jī)的中 心通道采集所述視頻圖像。
9. 一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī) 可執(zhí)行代碼，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)設(shè)備上執(zhí) 行時(shí)，執(zhí)行如下步驟利用圖像集序列生成三維模型，每個(gè)圖像集包括目標(biāo)物的多個(gè)圖 像，所述多個(gè)圖像中的每一個(gè)是從不同的光學(xué)軸線采集的，所述多個(gè) 圖像包括至少一個(gè)視頻圖像；從所述圖像集序列中選擇視頻圖像，所述視頻圖像包括得自透視 圖的所述目標(biāo)物的視圖；在用戶界面中顯示所述視頻圖像；以及在所述用戶界面中利用所述透視圖繪制所述三維模型。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括可以執(zhí)行如 下步驟的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼從所述圖像集序列中選擇不同的視頻圖像，所述不同的視頻圖像 包括得自第二透視圖的所述目標(biāo)物的第二視圖；以及 利用所述第二透視圖繪制所述三維模型。
11. 根據(jù)權(quán)利要求io所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中選擇不同的視頻圖像包括接收對(duì)多個(gè)縮略圖中的一個(gè)的用戶選擇。
12. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中選擇不同的視 頻圖像包括從視頻時(shí)間軸控制器接收用戶輸入。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述透視圖包 括相對(duì)于所述目標(biāo)物的三維視點(diǎn)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述透視圖包 括距所述目標(biāo)物的距離。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中生成所述三維 模型包括利用多孔徑攝像機(jī)采集多個(gè)圖像集。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括執(zhí)行從所述多孔徑攝像機(jī)的中心通道采集所述視頻圖像的步驟的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼。
17. —種系統(tǒng)，包括生成裝置，所述生成裝置利用圖像集序列生成三維模型，每個(gè)圖 像集包括目標(biāo)物的多個(gè)圖像，所述多個(gè)圖像中的每一個(gè)是從不同的光學(xué)軸線采集的，所述多個(gè)圖像包括至少一個(gè)視頻圖像；選擇裝置，所述選擇裝置用于從所述圖像集序列中選擇視頻圖像，所述視頻圖像包括得自透視圖的所述目標(biāo)物的視圖；顯示裝置，所述顯示裝置用于在用戶界面中顯示所述視頻圖像；以及繪制裝置，所述繪制裝置用于在所述用戶界面中利用所述透視圖 繪制所述三維模型。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，還包括用于從所述圖像集序列 中選擇不同的視頻圖像的第二選擇裝置，所述不同的視頻圖像包括得 自第二透視圖的所述目標(biāo)物的第二視圖，其中所述繪制裝置利用所述 第二透視圖繪制所述三維模型。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中選擇不同的視頻圖像包括 接收對(duì)多個(gè)縮略圖中的一個(gè)的用戶選擇。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中選擇不同的視頻圖像包括從視頻時(shí)間軸控制器接收用戶輸入。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述透視圖包括相對(duì)于所 述目標(biāo)物的三維視點(diǎn)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述透視圖包括距所述目標(biāo)物的距離。
23. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中生成所述三維模型包括利 用多孔徑攝像機(jī)采集多個(gè)圖像集。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中采集多個(gè)圖像集包括從所 述多孔徑攝像機(jī)的中心通道采集所述視頻圖像。
25. —種方法，包括利用圖像集序列生成三維模型，每個(gè)圖像集包括目標(biāo)物的多個(gè)圖 像，所述多個(gè)圖像中的每一個(gè)是從不同的光學(xué)軸線采集的，所述多個(gè) 圖像包括至少 一 個(gè)視頻圖像；在用戶界面中利用透視圖繪制所述三維模型； 從所述圖像集序列中選擇包括與所述透視圖最緊密相關(guān)的所述目標(biāo)物的視圖的視頻圖像；以及在所述用戶界面中顯示所述視頻圖像。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述目標(biāo)物包括齒列，所 述方法包括提供用于標(biāo)記所述齒列的邊緣的工具。
27. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，還包括接收對(duì)三維模型的新透 視圖的用戶選擇以及從所述圖像集序列中選擇不同的視頻圖像，所述 不同的視頻圖像包括得自第二透視圖的所述目標(biāo)物的第二視圖；以及 利用所述的新透視圖繪制所述三維模型。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，還包括提供縮放控制器、平移 控制器以及旋轉(zhuǎn)控制器中的一種或多種來(lái)接收用戶選擇。
29. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述透視圖包括相對(duì)于所 述目標(biāo)物的三維視點(diǎn)。
30. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述透視圖包括距所述目 標(biāo)物的距離。
31. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中生成三維模型包括利用多 孔徑攝像機(jī)采集多個(gè)圖像集。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中采集多個(gè)圖像集包括從所 述多孔徑攝像機(jī)的中心通道采集所述視頻圖像。
33. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，還包括從所述圖像集序列中選 擇多個(gè)視頻圖像，并且合成結(jié)合了得自所述多個(gè)視頻圖像的數(shù)據(jù)的復(fù) 合視頻圖像，以獲得所述目標(biāo)物的視圖。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中所述復(fù)合視頻圖像的分辨 率高于所述多個(gè)視頻圖像中的任何 一 個(gè)的分辨率。
35. —種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上實(shí)現(xiàn)的計(jì)算 機(jī)可執(zhí)行代碼，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)設(shè)備上 執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行如下步驟-利用圖像集序列生成三維模型，每個(gè)圖像集包括目標(biāo)物的多個(gè)圖 像，所述多個(gè)圖像中的每一個(gè)是從不同的光學(xué)軸線采集的，所述多個(gè) 圖像包括至少 一 個(gè)視頻圖像；在用戶界面中利用透視圖繪制所述三維模型；從所述圖像集序列中選擇包括與所述透視圖最緊密相關(guān)的所述 目標(biāo)物的視圖的視頻圖像；以及在所述用戶界面中顯示所述視頻圖像。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述目標(biāo)物包 括齒列，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括提供用于標(biāo)記所述齒列的邊緣的工具。
37. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括可以執(zhí)行如 下步驟的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼接收對(duì)所述三維模型的新透視圖的用戶選擇； 從所述圖像集序列中選擇不同的視頻圖像，所述不同的視頻圖像 包括得自第二透視圖的所述目標(biāo)物的第二視圖；以及 利用所述的新透視圖繪制所述三維模型。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括可執(zhí)行如下 歩驟的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼提供縮放控制器、平移控制器以及旋轉(zhuǎn)控 制器中的一種或多種以便接收所述用戶選擇。
39. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述透視圖包 括相對(duì)于所述目標(biāo)物的三維視點(diǎn)。
40. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述透視圖包 括距所述目標(biāo)物的距離。
41. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中生成三維模型 包括利用多孔徑攝像機(jī)采集多個(gè)圖像集。
42. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中采集多個(gè)圖像 集包括從所述多孔徑攝像機(jī)的中心通道采集所述視頻圖像。
43. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括可執(zhí)行如下步驟的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼從所述圖像集序列中選擇多個(gè)視頻圖像， 并且合成結(jié)合了得自所述多個(gè)視頻圖像的數(shù)據(jù)的復(fù)合視頻圖像，以獲 得所述目標(biāo)物的視圖。
44. 根據(jù)權(quán)利要求43所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述復(fù)合視頻 圖像的分辨率高于所述多個(gè)視頻圖像中的任何一個(gè)的分辨率。
45. —種系統(tǒng)，包括生成裝置，所述生成裝置利用圖像集序列生成三維模型，每個(gè)圖 像集包括目標(biāo)物的多個(gè)圖像，所述多個(gè)圖像中的每一個(gè)是從不同的光 學(xué)軸線采集的，所述多個(gè)圖像包括至少一個(gè)視頻圖像；繪制裝置，所述繪制裝置用于在用戶界面中利用透視圖繪制所述 三維模型；選擇裝置，所述選擇裝置用于從所述圖像集序列中選擇包括與所 述透視圖最緊密相關(guān)的所述目標(biāo)物的視圖的視頻圖像；以及顯示裝置，所述顯示裝置用于在所述用戶界面中顯示所述視頻圖像。
46. 根據(jù)權(quán)利要求45所述的系統(tǒng)，其中所述目標(biāo)物包括齒列，所 述系統(tǒng)包括提供用于標(biāo)記所述齒列的邊緣的工具。
47. 根據(jù)權(quán)利要求45所述的系統(tǒng)，其中所述選擇裝置包括用于接 收對(duì)三維模型的新透視圖的用戶選擇以及從所述圖像集序列中選擇不 同的視頻圖像的裝置，所述不同的視頻圖像包括得自第二透視圖的所 述目標(biāo)物的第二視圖；以及利用所述的新透視圖繪制所述三維模型。
48. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的系統(tǒng)，其中所述選擇裝置包括用于提 供縮放控制器、平移控制器以及旋轉(zhuǎn)控制器中的- 種或多種以便接收用戶選擇的裝置。
49. 根據(jù)權(quán)利要求45所述的系統(tǒng)，其中所述透視圖包括相對(duì)于所 述目標(biāo)物的三維視點(diǎn)。
50. 根據(jù)權(quán)利要求45所述的系統(tǒng)，其中所述透視圖包括距所述目 標(biāo)物的距離。
51. 根據(jù)權(quán)利要求45所述的系統(tǒng)，其中所述生成裝置包括用于利 用多孔徑攝像機(jī)采集多個(gè)圖像集的裝置。
52. 根據(jù)權(quán)利要求51所述的系統(tǒng)，其中所述生成裝置包括用于從 所述多孔徑攝像機(jī)的中心通道采集所述視頻圖像的裝置。
53. 根據(jù)權(quán)利要求45所述的系統(tǒng)，還包括第二選擇裝置，所述第 二選擇裝置用于從所述圖像集序列中選擇多個(gè)視頻圖像，并且合成結(jié) 合了得自所述多個(gè)視頻圖像的數(shù)據(jù)的復(fù)合視頻圖像，以獲得所述目標(biāo) 物的視圖。
54. 根據(jù)權(quán)利要求53所述的系統(tǒng)，其中所述復(fù)合視頻圖像的分辨 率高于所述多個(gè)視頻圖像中的任何一個(gè)的分辨率。
55. —種方法，包括利用圖像集序列生成三維模型，每個(gè)圖像集包括目標(biāo)物的多個(gè)圖 像，每個(gè)圖像集中的所述多個(gè)圖像中的每一個(gè)是從不同的光學(xué)軸線采 集的；在第 一 窗口中顯示所述多個(gè)圖像中的 一 個(gè)； 在第二窗口中繪制所述三維模型；以及使所述第一窗口和所述第二窗口同步以提供所述目標(biāo)物的通用 透視圖。
56. 根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，還包括接收對(duì)所述多個(gè)圖像中 的一個(gè)不同圖像的用戶選擇，以及旋轉(zhuǎn)所述三維模型，以保持所述通 用透視圖。
57. 根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，還包括接收所述多個(gè)圖像中的 一個(gè)不同圖像的用戶選擇，以及平移所述三維模型，以保持所述通用 透視圖。
58. 根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，還包括接收對(duì)所述多個(gè)圖像中 的一個(gè)不同圖像的用戶選擇，以及縮放所述三維模型，以保持所述通 用透視圖。
59. 根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，還包括接收對(duì)所述三維模型的 不同透視圖的用戶選擇，以及選擇所述多個(gè)圖像中的一個(gè)新圖像，以 保持所述通用透視圖。
60. 根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，還包括接收對(duì)所述三維模型的 不同透視圖的用戶選擇，以及利用所述多個(gè)圖像中的兩個(gè)或更多個(gè)生 成復(fù)合視頻圖像，以提供目標(biāo)物的通用透視圖。
61. -種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼，當(dāng)所述計(jì)算 機(jī)可執(zhí)行代碼在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算設(shè)備上執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行如下步驟利用圖像集序列生成三維模型，每個(gè)圖像集包括目標(biāo)物的多個(gè)圖 像，每個(gè)圖像集中的所述多個(gè)圖像中的每一個(gè)是從不同的光學(xué)軸線采 集的；在第一窗口中顯示所述多個(gè)圖像中的一個(gè)； 在第二窗口中繪制所述三維模型；以及使所述第 一 窗口和所述第二窗口同步以提供所述目標(biāo)物的通用 透視圖。
62. 根據(jù)權(quán)利要求61所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括執(zhí)行如下步 驟的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼接收對(duì)所述多個(gè)圖像中的一個(gè)不同圖像的用 戶選擇，以及旋轉(zhuǎn)所述三維模型，以保持所述通用透視圖。
63. 根據(jù)權(quán)利要求61所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括執(zhí)行如下步驟的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼接收對(duì)所述多個(gè)圖像中的一個(gè)不同圖像的用 戶選擇，以及平移所述三維模型，以保持所述通用透視圖。
64. 根據(jù)權(quán)利要求61所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括執(zhí)行如下步驟的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼接收對(duì)所述多個(gè)圖像中的一個(gè)不同圖像的用 戶選擇，以及縮放所述三維模型，以保持所述通用透視圖。
65. 根據(jù)權(quán)利要求61所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括執(zhí)行如下步驟的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼接收對(duì)所述三維模型的不同透視圖的用戶選擇，以及選擇所述多個(gè)圖像中的一個(gè)新圖像，以保持所述通用透視圖。
66. 根據(jù)權(quán)利要求61所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括執(zhí)行如下步驟的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼接收對(duì)所述三維模型的不同透視圖的用戶選擇，以及利用所述多個(gè)圖像中的兩個(gè)或更多個(gè)生成復(fù)合視頻圖像，以 提供所述目標(biāo)物的通用透視圖。
67. —種系統(tǒng)，包括生成裝置，所述生成裝置利用圖像集序列生成三維模型，每個(gè)圖 像集包括目標(biāo)物的多個(gè)圖像，每個(gè)圖像集中的所述多個(gè)圖像中的每一個(gè)是從不同的光學(xué)軸線采集的；顯示裝置，所述顯示裝置用于在第一窗口中顯示所述多個(gè)圖像中的-—一 個(gè) 繪制裝置，所述繪制裝置用于在第二窗口中繪制所述三維模型；以及同步裝置，所述同步裝置用于使所述第一窗口和所述第二窗口同 步以提供所述目標(biāo)物的通用透視圖。
68. 根據(jù)權(quán)利要求67所述的系統(tǒng)，還包括用于接收對(duì)所述多個(gè)圖 像中的一個(gè)不同圖像的用戶選擇以及旋轉(zhuǎn)所述三維模型以保持所述通 用透視圖的控制裝置。
69. 根據(jù)權(quán)利要求67所述的系統(tǒng)，還包括用于接收對(duì)所述多個(gè)圖 像中的一個(gè)不同圖像的用戶選擇，以及平移所述三維模型，以保持所 述通用透視圖的控制裝置。
70. 根據(jù)權(quán)利要求67所述的系統(tǒng)，還包括用于接收對(duì)所述多個(gè)圖 像中的一個(gè)不同圖像的用戶選擇以及縮放所述三維模型以保持所述通 用透視圖的控制裝置。
71. 根據(jù)權(quán)利要求67所述的系統(tǒng)，還包括用于接收對(duì)所述三維模 型的不同透視圖的用戶選擇，以及選擇所述多個(gè)圖像中的一個(gè)新圖像， 以保持所述通用透視圖的控制裝置。
72. 根據(jù)權(quán)利要求67所述的系統(tǒng)，還包括用于接收對(duì)所述三維模 型的不同透視圖的用戶選擇，以及利用所述多個(gè)圖像中的兩個(gè)或更多 個(gè)生成復(fù)合視頻圖像，以提供所述目標(biāo)物的通用透視圖的控制裝置。
73. —種方法，包括顯示得自透視圖的齒列的三維模型； 提供所述齒列的多個(gè)視頻圖像；從所述多個(gè)視頻圖像中選擇示出得自所述透視圖的所述齒列的 一個(gè)視頻圖像；以及隨所述三維模型在用戶界面中顯示所述多個(gè)視頻圖像中的所述 一個(gè)，作為視覺(jué)確定所述齒列的邊緣的輔助手段。
74. 根據(jù)權(quán)利要求73所述的方法，還包括在所述多個(gè)視頻圖像中的所述一個(gè)或者所述三維模型中的一個(gè)或多個(gè)上顯示邊緣。
75. 根據(jù)權(quán)利要求74所述的方法，還包括接收對(duì)所述邊緣的用戶 修正以及利用修正的邊緣更新顯示。
76. —種系統(tǒng)，包括顯示器，所述顯示器具有用于顯示得自透視圖的齒列的三維模型 的窗口；攝像機(jī)，所述攝像機(jī)提供所述齒列的多個(gè)視頻圖像；選擇裝置，所述選擇裝置用于從所述多個(gè)視頻圖像中選擇示出得自所述透視圖的所述齒列的一個(gè)視頻圖像；以及所述顯示器中的第二窗口，所述第二窗口用于顯示所述多個(gè)視頻圖像中的所述一個(gè)，以作為視覺(jué)確定所述齒列的邊緣的輔助手段。
77. 根據(jù)權(quán)利要求76所述的系統(tǒng)，還包括邊緣顯示裝置，所述邊 緣顯示裝置用于在所述多個(gè)視頻圖像中的所述一個(gè)或者所述三維模型 中的 一 個(gè)或多個(gè)上顯示邊緣。
78. 根據(jù)權(quán)利要求77所述的系統(tǒng)，還包括邊緣修正裝置，所述邊 緣修正裝置用于接收對(duì)所述邊緣的用戶修正以及利用修正的邊緣更新 顯不。
79. —種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼，當(dāng)所述計(jì)算 機(jī)可執(zhí)行代碼在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算設(shè)備上執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行如下步驟顯示得自透視圖的齒列的三維模型； 提供所述齒列的多個(gè)視頻圖像；從所述多個(gè)視頻圖像中選擇示出得自所述透視圖的所述齒列的 一個(gè)視頻圖像；以及隨所述三維模型在用戶界面中顯示所述多個(gè)視頻圖像中的所述 一個(gè)，作為視覺(jué)確定所述齒列的邊緣的輔助手段。
80. 根據(jù)權(quán)利要求79所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括執(zhí)行如下步驟的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼在所述多個(gè)視頻圖像中的所述一個(gè)或者所述 三維模型中的一個(gè)或多個(gè)上顯示邊緣。
81. 根據(jù)權(quán)利要求80所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括執(zhí)行如下步驟的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼接收對(duì)所述邊緣的用戶修正以及利用修正的邊緣更新顯示。
全文摘要
本發(fā)明描述用于制備牙科修復(fù)件制備工藝中使用的數(shù)字牙科模型的工具，連同描述相關(guān)的系統(tǒng)和方法。通過(guò)用建模的目標(biāo)物的靜止圖像補(bǔ)充三維模型的視圖改進(jìn)牙科建模。在模型掃描期間采集的視頻數(shù)據(jù)提供靜止圖像的源，該靜止圖像可隨同繪制的三維模型顯示，并且可以將兩個(gè)視圖(模型和靜止圖像)同步，從而得到模型目標(biāo)物的通用透視圖。該方法提供可用的可視信息，以用于在例如標(biāo)記供修復(fù)件所用的制備的牙齒表面的邊緣的處理步驟期間消除表面特征的二義性?？梢韵嗨频卦鰪?qiáng)交互式建模工具。例如，用于邊緣標(biāo)記的工具可以同步靜止圖像與模型之間的邊緣線的顯示，從而用戶可與可視表現(xiàn)中的任一者或兩者進(jìn)行交互，并對(duì)兩個(gè)顯示中反映的邊緣均進(jìn)行改變。
文檔編號(hào)G06T15/10GK101689309SQ200880022665
公開(kāi)日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2008年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月29日
發(fā)明者伊利亞·A·克里夫斯闊, 埃里克·B·帕里, 愛(ài)德華·K·塔克安, 羅伯特·N·那扎爾, 雅諾什·羅哈利 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司