CN103271715A - 用于三维口腔内成像的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于三维口腔内成像的系统和方法，便携式三维口腔内成像系统(102)由处理器(114)、封装处理器的机壳(200)、可延伸地结合至机壳以捕获图像的成像传感器(108)、以及显示由成像传感器采集的图像的触摸屏显示器(116)组成。臂部(702)结合至机壳并支撑触摸屏显示器，其中所述臂部可构造为可缩回和伸展，以允许触摸屏显示器布置在一定度范围内。机壳的把手(128)设置为可提供便携性。

Description

用于三维口腔内成像的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于三维(3D)口腔内成像的系统和方法。

背景技术

口腔内影像系统是一种允许牙科医师在监视器上看清患者口内并显示牙齿形貌特征的诊断装置。某些3D口腔内成像器可以由具有光源的口腔内相机组成。3D口腔内成像器可以由牙科医师插入到患者的口腔中。在将口腔内成像器插入口腔后，牙科医师可以捕获牙齿和齿龈的可视部位的图像。3D口腔内成像器可以用于替代其他记录牙齿和牙齿矫正特征的传统模型印模。

3D口腔内成像器可以制造成细杆的形式，其称为扫描笔(棒)或手持件。所述扫描笔可以大约是用于牙科中的具有把手的牙镜的尺寸。所述扫描笔可以具有内置光源和相机，所述相机可以实现成像放大，其介于从1至40倍或更高的比例范围。这允许牙科医师发现牙齿和齿龈的某些细节类型和缺陷。由口腔内相机捕获的图像可以显示在电视或计算机监视器上。

所述扫描笔可以附接或链接至计算机和监视器。所述扫描笔、计算机、及监视器都可以置于手推车上，所述手推车在牙科医师将扫描笔的顶端置于患者口腔内并开始采集图像前被推到患者附近。所采集的图像可以显示在监视器上，并还可以存储在存储装置中。此外，所采集的图像可以传输至远程计算装置用于其他处理。由于与扫描笔关联的计算机和监视器的尺寸和重量，使得该3D口腔内成像器构造在从一个地方移动至另一地方时是不方便的。

发明内容

提供了一种用于三维口腔内成像的方法和系统。便携式三维口腔内成像系统由处理器、封装处理器的机壳、可延伸地结合至机壳以捕获图像的成像传感器、以及显示由成像传感器采集的图像的触摸屏显示器组成。臂部结合至机壳并支撑触摸屏显示器，其中所述臂部可构造为缩回并且伸展，以便允许触摸屏显示器布置在一定高度范围内。机壳的把手设置为可提供便携性。

在某些实施例中，把手集成至机壳，并且在其他实施例中，把手铰接至机壳。

在某些实施例中，便携3D口腔内成像系统还包括扫描笔以及扫描笔存储区。所述扫描笔包括近端和远端。近端通过可收缩的绳或可收起的绳可延伸地附着至机壳。远端具有顶端，其保持一次性镜子。所述扫描笔存储区包括至少一个表面以保护扫描笔的顶端，其中所述扫描笔存储区通过夹紧扫描笔的一个或多个紧固件和安装到所述扫描笔中的一个或多个凸起与所述扫描笔接合。

在其他实施例中，一个或多个控件位于扫描笔上，用于开始和停止记录图像，并且操纵显示在触摸屏显示器上的图形用户接口项目。

在其他实施例中，顶端至少部分地由一次性护套遮盖，并且一次性镜子置于顶端上或顶端中。

在其他实施例中，便携3D口腔内系统还包括定位在机壳上的卫生检查人工件，其中为响应通过一个或多个紧固件以及一个或多个凸起完全接合的扫描笔，所述扫描笔的顶端与卫生检查人工件对准，并且其中所述卫生检查人工件构造为确定所述置于扫描笔的顶端的一次性镜子是否是清洁的或符合要求，并且确定三维成像系统的测量精确性是否超过预定阈值。

在其他实施例中，可收起的绳缠绕在绕线机构上，以响应扫描笔置于扫描笔存储区，其中所述把手不接触所述可收缩的绳。

在某些实施例中，所述机壳具有底部表面，其具有前端和后端。多个支柱安装在机壳的底部表面上，其中所述多个支柱由橡胶或其他防滑材料制造以防止滑动。

在某些实施例中，多个小脚轮安装在机壳的底部表面，以促进移动性。

在其他实施例中，两个支柱安装在朝向前端的底部表面，以提供稳定性并防止滑动，并且两个小脚轮安装在朝向后端的底部表面，以促进移动性。

在某些实施例中，便携3D口腔成像系统还包括封装在机壳内的电池驱动的电源。

在其他实施例中，所述机壳还包括具有第一组通风孔的底面板以及具有第二组通风孔的后面板，其中所述第一和第二组通风孔允许空气流动和热量消散，并且其中所述至少一个面板可移除，以允许触及封装在所述机壳中的电池驱动的电源。

在其他实施例中，所述臂部是可旋转的，所述触摸屏显示器是可倾斜的。所述臂部包括弹簧平衡机构，以升高所述触摸屏显示器。另外，所述臂部包括摩擦轴承机构，以将触摸屏显示器保持在静止位置，对触摸屏显示器被升高做出响应。

在其他的实施例中，所述便携3D口腔内成像系统不连接至任何键盘或鼠标，并且所述便携3D口腔内成像系统还包括硬盘或固态存储装置，其保护性地封装在机壳内，用于存储由成像传感器采集的图像。

在其他实施例中，所述触摸屏显示器布置于显示器外壳中，其中所述显示器外壳内的凹入区帮助使用者以将触摸屏显示器从存储位置牵拉出而至竖直位置。另外，显示器外壳内的另一凹入区允许所述臂部存储嵌入齐平于所述机壳。

还提供了一种方法，其中通过连接至3D口腔内成像系统机壳的把手将3D口腔内成像系统从一个位置携带至另一个位置。连接至触摸屏显示器的臂部是可伸展的，以将触摸屏显示器调节至机壳之上的期望高度。通过可伸展地连接至机壳的成像传感器采集图像。封装在机壳内的处理器处理所采集的图像，并在触摸屏显示器上显示已处理的图像。

在其他实施例中，在采集图像前，保持成像传感器的扫描笔从位于机壳上的扫描笔存储区移开，其中所述扫描笔包括近端和远端。所述近端通过可收起的绳可延伸地连接至机壳。所述远端具有顶端，其保持一次性镜子。所述扫描笔存储区包括至少一个表面以保护所述顶端，其中所述扫描笔存储区构造成通过夹紧扫描笔的一个或多个紧固件和安装到所述扫描笔中的一个或多个凸起与所述扫描笔接合。

在其他实施例中，一个或多个控件位于扫描笔上，用于开始和停止记录图像，并且操纵图形用户接口项目显示在触摸屏显示器上。

在其他实施例中，确定图像采集已完成。所述臂部缩回以降低触摸屏显示器，以对臂部被伸展的决定做出响应。所述扫描笔存储在扫描笔存储区中。替换扫描笔的顶端上的所述一次性镜子和一次性护套。

在其他实施例中，通过位于机壳上的卫生检查人工件做出置于扫描笔的顶端上的一次性镜子是否是清洁的或符合要求的决定。响应置于扫描笔的顶端上的一次性镜子是不清洁的或不符合要求的决定，替换扫描笔的顶端上的一次性镜子和一次性护套。

附图说明

现在将参照附图，其中相同的参考数字表示所有相应的部件。

图1示出了计算和成像环境的方框图，其至少包括根据某些实施例的3D口腔内成像系统；

图2示出了根据某些实施例的口腔内成像系统的前视图；

图3示出了根据某些实施例的口腔内成像系统的侧视图，以示出典型的把手的旋转；

图4示出了根据某些实施例的口腔内成像系统的扫描笔和扫描笔存储区；

图5示出了根据某些实施例的口腔内成像系统的卫生检查人工件；

图6示出了根据某些实施例的口腔内成像系统的用于耦接臂部的区域，所述臂部支撑触摸屏监视器；

图7示出了根据某些实施例的口腔内成像系统的将触摸屏显示器耦接至机壳的臂部；

图8示出了根据某些实施例的口腔内成像系统的用于触摸屏监视器的显示器外壳；

图9示出了根据某些实施例的口腔内成像系统中的通风区；

图10示出了绳索卷轴和典型的把手如何实施于根据某些实施例的口腔内成像系统中；

图11示出了根据某些实施例的口腔内成像系统的至少一个后部面板；

图12示出了根据某些实施例的口腔内成像系统的至少前部、左部、右部和底面板；

图13示出了根据某些实施例的口腔内成像系统的扫描笔如何关于扫描笔存储区对准；

图14示出了根据某些实施例的口腔内成像系统的臂部、以及显示器外壳的前部和后部；

图15示出了在根据某些实施例的口腔内成像系统中实现的包括图像采集和控制应用的软件组件的方框图；

图16示出了关于根据某些实施例的口腔内成像系统执行的某些操作的方框图；以及

图17示出了计算机系统的方框图，其示出了根据某些实施例的口腔内成像系统的某些元素。

具体实施方式

在下面描述中，参照附图进行说明，其构成实施例的一部分并说明多个实施例。应该理解的是，可以利用其他实施例，并且可以做出结构性和操作性的改变。

提供了较小形式的便携3D口腔内成像系统的某些实施例，其包括光学印模系统以记录牙齿的形貌特征。所述3D口腔内成像系统可以用于牙科中的各种应用，包括畸齿矫正器及其附件的生产。用于口腔内成像系统的支持电子器件和计算机硬件封装在便携外壳中，以使得无需小推车将口腔内成像系统从一个位置移动到另一个位置。3D口腔内成像系统的轻型特性允许所述口腔内成像系统通过手提把手运动。在某些实施例中，所述手提把手可以集成于便携式外壳。在某些其他实施例中，所述手提把手可以通过铰链耦接至便携式外壳。所述手提把手在不同实施例中可以以不同方式实施。

所述3D口腔内成像系统通过设计元件做的紧凑和便携，所述设计元件诸如，集成于便携式外壳的手提把手或铰接的且可旋转的手提把手、高度可以通过收缩或延长支撑触摸屏显示器的臂部调节的轻型触摸屏显示器、不用任何键盘或鼠标、存在于3D口腔内成像系统扫描笔上的图形用户界面导航操控件、用于扫描笔的扫描笔存储区等。

在某些实施例中，扫描笔的顶端至少部分地由一次性模制塑料护套和一次性镜子覆盖，并且卫生检查人工件可以被驱动以确定所述一次性模制塑料护套是否是新的以及所述一次性镜子是否干净或满足要求。

代表性实施例

图1示出了计算和成像环境100的方框图，其至少包括根据某些实施例以紧凑且便携化实施的3D口腔内成像系统102。所述口腔内成像系统102可从一个位置方便地传输至另一位置，并可以包括专用计算机装置。在某些实施例中，所述3D口腔内成像系统102可以称为为便携式3D口腔内成像系统。

所述3D口腔内成像系统102可以包括扫描笔104，其具有光源106和诸如相机108的成像传感器。用于扫描笔照明的光源设计成符合针对可见光的激光安全限度。扫描笔104包括合适的眼睛防护警示标签。牙科医师可以保持扫描笔104于患者口腔内，从而数字地捕获患者牙齿、齿龈、和/或上颚的三维形貌。扫描笔是小的且轻型的以供牙科医师使用，以及成像过程是快速且简单使用的，这使得齿弓和咬合的成像快速完成，从而可以在触摸屏显示器116上观察成像区域的数字模型。

在某些实施例中，3D口腔内成像系统102是精密的光学机械装置，其基于测量对象表面上的三维点的云纹干涉测量(AFI)技术。所述AFI技术投射两束相干光束，其产生可见于对象表面上的精密干涉条纹图案。在简单的单通道AFI系统中，通过离轴相机采集一系列的三个二维条纹图像，其具有在0°、+120°及-120°处的干涉图。对于每个相机像素而言，可以数学上(精确地)结合三个测量值的相对强度来计算到对象表面的唯一距离，其中测量值由一个条纹的宽度限定。多通道AFI系统不局限于一个条纹的测量宽度，进而能够快速测量口腔内特征的形貌。

3D口腔内成像系统102可以包括扫描笔存储区110，扫描笔104存储在扫描笔存储区110中。扫描笔104可以通过绳索结合至数据采集和存储硬件112，所述硬件112通过电路结合至处理器114。所述数据采集和存储硬件112可以包括硬盘和/或固态盘113，其存储通过相机108采集的图像。所述数据采集和存储硬件112捕获通过扫描笔104的相机108采集的图像，并且这些图像可以通过处理器114处理以显示在触摸屏显示器116上。所采集的图像可以存储于3D口腔内成像系统102的防震硬盘和/或固态盘113上。

以硬件、软件、固件或它们任意组合来实现的图像采集和控制应用118可以在3D口腔内成像系统102中执行，并可以执行通过处理器114实施的操作。图像采集和控制应用118可以在触摸屏显示器116上显示图形用户界面，其中通过诸如图标、选择、下拉菜单、单选按钮、列表等图形用户界面元件显示的各个指示器可以使得牙科医师通过触摸屏显示器116来进行通过3D口腔内成像系统102的各种操作。无需任何键盘、鼠标、轨迹球在触摸屏显示器上与图形用户界面交互，并因此相对比于不利用集成触摸屏显示器的系统而言减少了3D口腔内成像系统102的尺寸和重量。

扫描笔104的操作通过图像采集和控制应用118来控制。牙科医师使用图形用户界面来控制成像过程，并且可以上传数据至网络126上的门户网站。通过图像采集和控制应用118显示的图形用户界面可以允许与一个或多个任何合适的畸齿矫正练习管理软件包交互，并可以允许成像数据发送至其他站点，用于进一步处理。例如，在某些实施例中，畸齿矫正医师能够基于所期望的治疗类型或解剖结构内具体特征或患者口腔内存在的牙科器械从图形用户界面的各种设置中选择以定制成像。

在某些实施例中，3D口腔内成像系统102可以包括网络硬件120和相关的网络软件，以经由无线或有线连接122连接至网络126上的其他计算机装置124a...124n。所述计算机装置124a...124n可以包括任何适合的计算机装置，诸如个人计算机、服务器计算机、迷你计算机、大型计算机、刀片式计算机、平板计算机、触摸屏计算装置、电话装置、移动电话、移动计算机装置等，并且一些计算机装置可以提供网络服务或云计算服务。网络126可以包括本领域公知的任何适合的网络，诸如局域网、内联网、因特网、存储区域网等。在某些实施例中，在完成成像程序后，牙科医师可以将3D口腔内成像系统102产生的数据文件以与政府规章一致的方式并且支持畸齿矫正和牙科器械厂商的格式转换，或转换该数据文件用于其他应用。

3D口腔内成像系统102可以包括把手128，其可以用于携带口腔内成像系统102使其从一个位置运动到另一位置。把手128还可以称为手提把手。口腔内成像系统102还具有电池驱动电源130，其用于从直流电源拔下口腔内成像系统后，将口腔内成像系统102从一个位置移动到另一位置时维持操作系统和其他软件。所述口腔内成像系统102设计成使得功率需求相对较低且小于150瓦。

某些实施例中，3D口腔内成像系统102可以报告在捕获的成像表面数据中的空白(洞)，并提醒牙科医师通过利用显示在触摸屏显示器116上的视觉线索来增加该数据。所述3D口腔内成像系统102还结合系统检查来确保扫描笔104处于正确的工作状态。

图2示出了根据某些实施例的3D口腔内成像系统102的前视图。3D口腔内成像系统102的某些组件由图2所示的硬机壳200封装。机壳200还称为支架，并可以容纳3D口腔内成像系统102用于数据处理的内部和电子组件。所述内部组件可以至少包括处理器114、数据采集器和存储硬件112、网络硬件120、以及电池驱动电源130。所述机壳200具有相对小的底座，用于便携。

机壳200的表面是硬的且无孔的以利于各使用之间的消毒。扫描笔104示出为置于扫描笔存储区上方。扫描笔的扫描笔外壳保护扫描笔的光学组件免于灰尘和碎屑破坏，以维持测量精确性。触摸屏显示器116示出为朝向3D口腔内成像系统102的前方。把手128示出为处于其中把手128没有阻挡触摸屏显示器116任何部位的位置。

除了把手128，触摸屏显示器116、扫描笔104、以及机壳200，3D口腔内成像系统102包括电源按钮202，其位于3D口腔内成像系统102的正面上。电源按钮202可以用于打开和关闭3D口腔内成像系统102。另外，发光二极管(LED)指示器204可以指示与3D口腔内成像系统102工作状态相关的一个或多个状态。例如，在某些实施例中，在通过电源按钮202打开3D口腔内成像系统102时，LED指示器204可以亮起。在某些实施例中，除了或替代在触摸屏显示器116上显示这些状态，彩色的LED开关或闪烁的LED开关可以指示与3D口腔内成像系统102相关的各种错误或工作状态。

在图2中，能够看出，扫描笔104通过缆线206连接至机壳200内。缆线206用于在扫描笔104和数据采集器以及存储硬件112及机壳200内所存在的其他组件之间进行电通信和数据传输。缆线206还允许发送针对包括在扫描笔104中的相机108的曝光参数。重要的是，缆线206轻且是柔性。缆线206的性质可以影响装置的人机工程学和使用的方便。与此权衡的是隔离和屏蔽由缆线206传输至扫描笔104的大量高速、低压电信号的工程需求。在某些实施例中，缆线206在考虑了工程限度时可以尽可能的轻和柔。

图3示出了根据某些实施例的3D口腔内成像系统102的侧视图以示出把手128的旋转，其中所述把手设计为用一只或多只手把持的部件，并且其中所述把手用于携带所述3D口腔内成像系统102。在某些实施例中，把手128设计为通过铰链连接至机壳200，从而限制把手转动而产生用于绳索缠绕机构300，所述绳索缠绕机构300用于在扫描笔104置于扫描笔存储区时或在绳索206未充分延伸时缠绕绳索206。在替代实施例中，所述3D口腔内成像系统102可以具有把手128，其通过不同于铰链的机构连接至机壳200。在其他实施例中，所述3D口腔内成像系统102可以具有集成于机壳200的把手128。例如，所述把手可以包括机壳200内的凹槽，并且牙科医师至少可以将他的手部分地置于该凹槽内，以将所述3D口腔内成像系统102从一个位置携带至另一位置。在某些实施例中，所述把手可以包括凹入把手、伸缩把手、向下折叠把手、或用于将所述3D口腔内成像系统102从一个位置携带至另一位置任意其他合适的把手。所述3D口腔内成像系统102的重量和尺寸使得牙科医师能够通过诸如典型的把手128的把手来携带所述3D口腔内成像系统102。

绳索缠绕机构300可以拉出缠绕在心轴上的多余的绳索或将多余的绳索推入缠绕在心轴上。在拉出绳索缠绕机构300时可以释放弹簧锁，并且多余的绳索可以自动地或手动地缠绕在心轴上。在某些实施例中，静态缠绕卷轴可以包括绳索缠绕机构300，并且静态缠绕卷轴可以内置于3D口腔内成像系统102的内侧以保存绳索。因此，在某些实施例中，绳索206可以包括可收起的绳，其缠绕在绳索缠绕机构300内。

图4示出了根据某些实施例的3D口腔内成像系统102的扫描笔104和扫描笔存储区110。在图4中，能够看出，扫描笔存储区110向内呈曲线(参考数字402)以保护扫描笔的顶端(参考数字404)，其中顶端404朝向扫描笔104的远端406设置。可以注意的是，扫描笔104的底部朝向扫描笔104的近端408，绳索206连接至扫描笔104的底部。

顶端404是扫描笔104插入患者口中的部分。在某些实施例中，顶端的最大长度限定为不超过115mm。顶端404的有窗端的最大高度限定为不超过20mm，并且顶端的有窗端的最大宽度限定为不超过25mm。较小的有窗端部是优选的，这是因为患者的舒适性和改善的口腔内通路。然而，在有窗顶端低于某尺寸时，成像准确性会降低到不可接受的水平，并且在某些实施例中，在最可能接受的成像准确性、患者舒适度和口腔内通路的需求之间需要维持平衡。在操作于患者口中时，成像顶端404是相当有抵抗力的。

3D口腔内成像系统102的顶端404可以包括由生物相容的、透明材料制成的光学窗口，所述材料可以是塑料或玻璃。所述窗口可以安装在塑料尖端外壳上以使得没有锋利的角或棱接触人体组织。另外，窗口属性(即，材料选择和材料厚度)可足以防止在口腔内破裂。在某些实施例中，一次性顶端可以不具有光学窗口，并且这可以消除窗口表面上的唾液污染并且免于光学反射。

扫描笔104的尺寸和重量出于人机工程学原因是非常重要的。在某些实施例中，扫描笔104的整个长度限定为小于300mm，并且扫描笔104的整个宽度限定为小于50mm。在代表性实施例中，扫描笔104的长度和宽度维度分别为200mm左右及25mm左右。应该强调的是，扫描笔顶端404设计为足够长以到达一般患者的后部牙齿。

扫描笔104的重量限定为不超过450克。在某些实施例中，该重量优选为低于250克。这些重量包括所有内部传感器子系统和外部壳体，但排除将扫描笔连接至机壳200的缆线206。

用于口腔内的扫描笔顶端404通过消毒的一次性护套、冷杀菌浸泡、或能够经受重复蒸汽消毒的可拆卸外壳来维持无菌。

应该注意的是，3D口腔内成像系统102在温度和湿度区间产生稳定和可重复干涉条纹的能力对于实现单个精确的条纹图像是重要的，即针对一个相机视野的三维(3D)表面的二维(2D)图像。图像采集和控制应用118可以结合多个单独的2D条纹图像来产生3D点云。还应该注意的是，扫描笔104内的光学组件保持清洁且无尘以维持测量精确性。维持驱动至光学系统内激光二极管的电流以确保持续的热量负载并维持测量精确性。每个激光二极管和准直透镜对之间的间隔设计成不变。投射物镜和针孔掩体之间的间隔设计成不变。周向移动板和曲率设计成提供稳定和可重复的周向移动值。包括在扫描笔104内的相机108的相机电荷耦合器件(CCD)和相机透镜之间的间隔也设计成不变。

图5示出了根据某些实施例的3D口腔内成像系统102的卫生检查人工件502。在某些实施例中，卫生检查人工件502是约26mm宽和22mm高的矩形区域。卫生检查人工件502可以构造为确定扫描笔104的顶端404是否装配有清洁的且满足要求的一次性镜子，以及确定是否仍在使用脏的和不合乎要求的镜子。卫生检查人工件502还可以构造为在使用前确定系统测量精确性。在某些实施例中，卫生检查人工件可以用于确定测量系统精度是否超出预定的某阈值。在某些实施例中，卫生检查人工件502的测量值可以用于确定3D口腔内成像系统102的正确运转和精度。

图5还示出了机壳200的表面(参考数字504)是光滑的且便于清洁。3D口腔内成像系统102的扫描笔和支架机壳可以在各人使用之间通过抗菌、抗病毒、和/或抗真菌湿巾进行消毒，抗菌、抗病毒、和/或抗真菌湿巾当在3D口腔内成像系统102的外部机壳200上所使用硬的、无孔表面类型时有效地防止交叉感染。

图6示出了根据某些实施例的口腔内成像系统102的用于耦接臂部的安全切割区602，所述臂部支撑触摸屏显示器116。在某些实施例中，基于臂部的内部铰接机构所需要的空间减少用于臂部的安全切割区602。可以增加铰接之下的区域以提供更方便的清洁和消除针对挤压点的势能。

图7示出了在根据某些实施例的3D口腔内成像系统102中将触摸屏显示器116支撑在机壳200上的臂部702。可以看出，臂部702的弯曲形状有效利用了空间，并至少引起3D口腔内成像系统102整体高度的紧凑。

臂部702具有使得3D口腔内成像系统102可以置于地板上并且使得在使用口腔内成像系统102时臂部702完全伸展的长度。在可替代实施例中，臂部702可以在口腔内成像系统102置于诸如椅子或桌子的升高的表面上时充分地收缩。

在某些实施例中，臂部702以使得能够倾斜和/或旋转触摸屏显示器116的方式将触摸屏显示器116耦接至机壳200。

支撑触摸屏显示器116的臂部702是弹簧平衡的以使得它使用小的力来升高触摸屏显示器116。然而，在臂部702延伸以升高触摸屏显示器116时，滑动轴承使得触摸屏显示器以稳定方式保持就位。

图8示出了用于根据某些实施例的3D口腔内成像系统102的触摸屏显示器116的显示器外壳802的各种特征。显示器外壳802的后侧上的凹入区(参考数字804)帮助使用者将触摸屏显示器116从存储位置拉出至竖直位置。沿显示器外壳802的后侧的另一凹入区(参考数字806)允许臂部702存储嵌入机壳200(存入机壳200与之齐平)。

图9示出了根据某些实施例的3D口腔内成像系统102的通风区902、904。通风区902是机壳200的后表面903上的切除的凹处，通风区904在机壳200的底表面905上。通风区902、904具有通风孔，其有利于3D口腔内成像系统102的冷却。

图9还示出了沿3D口腔内成像系统102的底边缘的把手906，其允许使用者去除3D口腔内成像系统102的后面板以接触提供非间断电源给3D口腔内成像系统102的电池。所述电池是图1所示的电池驱动电源130的一部分。后面板还可以需要周期间隔地移除以执行所述3D口腔内成像系统102的维修或修理位于机壳200内的内部组件。

所述3D口腔内成像系统102由四个支柱910a、910b、910c、910d支撑。在某些实施例中，所述支柱可由阻止滑动的橡胶或其他防滑材料制成。所述支柱910a、910b、910c、910d成形为圆柱体或锥形销的形式，并且安装至3D口腔内成像系统102的底表面905。

在其他实施例中，小脚轮可以替代一些或全部支柱。例如，在某些可替代实施例中，朝向3D口腔内成像系统的前侧的两个支撑元件910a、910b可以是支柱，朝向3D口腔内成像系统102的后侧的两个支撑元件910c、910d可以是小脚轮，其中所述小脚轮可以包括小的轮子。所述小脚轮可以提供方便的灵活性，而支柱可以提供阻力以抵抗3D口腔内成像系统102的滑动。

由于与包含于机壳200内的组件相比触摸屏显示器116的重量轻，所以3D口腔内成像系统102的重心相对较低。因此，3D口腔内成像系统102在置于水平表面上时是稳定的。

图10示出了根据某些实施例的3D口腔内成像系统102的绳索卷轴1000和把手128如何实施。在某些实施例中，绳索卷轴1000向外延伸约2.5cm以使得使用者能够将绳索206缠绕在绳索缠绕机构300上。铰接的把手128的运动范围沿其两个方向受限，以使得把手128不会触碰到触摸屏显示器116或绳索206或绳索缠绕机构300。绳索应力释放机构1002设置在绳索离开机壳200的出口点。

图11示出了根据某些实施例的3D口腔内成像系统102的机壳200的至少一个后面板1102。从图11可以看出，机壳200前面板的裂口部分(参考数字1104)俘获臂部702。

图12示出了根据某些实施例的3D口腔内成像系统102的至少前面板1202、左面板1204、右面板1206并且底面板1208。图12单独示出了绳索能够缠绕的绳索卷轴300。

图13示出了根据某些实施例的3D口腔内成像系统102的扫描笔104如何关于扫描笔存储区110对齐。两个扫描笔连接颚片1302、1304允许扫描笔104保持刚性固定并附接至扫描笔存储区110。虽然扫描笔连接颚片1302、1304已经示于图13中，但是在可替代实施例中，扫描笔连接颚片1302、1304还可以包括夹紧扫描笔102的紧固件。

扫描笔存储区110中的两个扫描笔对准特征1306、1308允许扫描笔104关于扫描笔存储区110对准。在某些实施例中，扫描笔对准特征1306、1308由橡胶尖嘴组成。在扫描笔104上具有对应两个橡胶尖嘴的两个凹陷或切口，并且所述橡胶尖嘴1306、1308接合这两个凹陷或切口。所述扫描笔104能够在扫描笔104未完全由颚片1302、1304接合时绕两个尖嘴1306、1308旋转。在某些实施例中，两个尖嘴1306、1308可以是扫描笔存储区110表面上的任何适合的凸起。

在扫描笔102完全接合于尖嘴1306、1308及颚片1302、1304时，尖嘴的端部与卫生检查人工件502对齐。扫描笔102上的其他扫描笔对准特征(参考数字1310)还允许扫描笔104方便地安装至扫描笔存储区110。

扫描笔104具有圆形模制区，在所述圆形模制区中具有第一开关1312，所述第一开关1312在由牙科医师按压时能够开始或结束图像记录。还具有定位在第一开关对面180度处于另一圆形模制区(图13中不可见)上的第二开关。这两个开关的存在允许下齿弓和上齿弓图像采集的使用方便，并且还有利于供左手型和右手型牙科医师的使用。在某些替代实施例中，可以使用单个开关。

在椭圆形模制区域1314，两个键盘按钮1316、1318处于椭圆形模制区域1314的两个窄端。牙科医师可以通过按压椭圆形模制区域1314上的两个键盘按钮1316、1318中的一个或多个来从显示于触摸屏显示器116上的图形用户界面选择和浏览项目。基本上，椭圆形模制区域1314包括用于在触摸屏显示器116上显示的图形用户界面的向前和向后键盘按钮。图形用户界面是一种称作“顺序全导向模式”的模式，牙科医师可以通过按压椭圆形模制区域1314上的两个键盘按钮1316、1318来采集和操纵图像，而无需触碰触摸屏显示器116。除了牙齿成像前输入患者信息和/或牙齿成像过程末期时的最后检查，可能无需触碰触摸屏。两个键盘按钮1316、1318和开关1312提供了3D口腔内成像系统102的指尖操作控制。

在某些实施例中，开关1312、以及键盘按钮1316、1318可以称为控件，并且在某些实施例中，图像的记录和触摸屏屏幕界面的操纵可以通过一个或多个控件实现。

在某些实施例中，扫描笔104的顶端404由一次性模制塑料护套1320覆盖，其扣在扫描笔104上和从扫描笔104拔下。一次性镜子1322集成在一次性模制塑料护套1320中。卫生检查人工件502可以用于确定一次性模制塑料护套1320是否是新的以及确定一次性镜子1322是否清洁。机壳200包括内置的检查人工件502以检验系统精度。内置一次性加热器可用于一次性镜子1322的除雾。

在扫描笔104完全由尖嘴1306、1308和颚片1302、1304接合时驱动卫生检查人工件502。卫生检查人工件502可用于测量三维形状，以确定扫描笔104上的一次性塑料护套1320是否是新的以及确定一次性镜子1322是否清洁，并用于检验系统测量精度。由此改善了3D口腔内成像系统102的传染控制。

图14示出了根据某些实施例如何定位和定向臂部702和显示器外壳802的组件。显示器外壳802由连接以形成显示器外壳802的前显示器外壳1402和后显示器外壳1404组成。前显示器外壳1402安装在触摸屏显示器116上。臂部702是由两个面板1406、1408形成的分离的臂。

图15示出了软件组件的方块图1500，其包括实施于根据某些实施例的3D口腔内成像系统102的图像采集和控制应用118。在某些实施例中，在处理器114中执行操作的图像采集和控制应用118由牙科图形用户界面(GUI)模块1502、核心成像软件模块1504、图像后处理软件模块1506、以及网络模块1508组成。

牙科GUI模块1502提供交互以引导牙科医师采集患者的数字印模数据。牙科GUI模块1502取得来自触摸屏显示器116或来自扫描笔104的输入命令。在采集数据后，数据可以打包为用于上传至网络服务器1510的数据文件，所述网络服务器1510在连接至网络126的计算机装置124a...124n上运行。

核心成像软件模块1504执行数据采集和显示功能。核心成像软件模块1504与扫描笔104交互并从相机108接收数据作为输入，并且产生作为输出的所采集数据的三维点云表示。

图像后处理软件模块1506以三维点云表示作为输入并以三维表面作为输出用于显示在触摸屏显示器116上。

网络模块1508通过网络硬件120传输加密的低分辨率缩略图数据文件(用于检查)和加密的高分辨率数据文件(用于加工)至网络服务器1510。缩略图数据文件通常可以非常及时地传输至网络服务器1510，而高分辨率数据文件可以在稍后时间传输至网络服务器1510。

牙科医师在装置用于收集数字印模数据前接收3D口腔内成像系统102是正确运转的指示是重要的。设置内置的、自动的“卫生检查”功能用于该目的，并且在内置功能完成其测试后卫生状态的指示呈现给牙科医师。在某些实施例中，卫生检查功能确定相机108检测已知的、静态目标被照明时来自每个激光通道的光照水平。卫生检查功能还确定3D口腔内成像移相器在已知的、静态目标被照明时产生具有足够低强度波动的灰度图像。另外，卫生检查功能还确定已知的、静态目标被照明时软件产生精确的点云，其包含指定的最小量的未标记(即，好的)点和指定的最大量的均方根拟合误差。

图16示出了关于根据某些实施例的3D口腔内成像系统102执行的某些操作的方框图1600。

控件在结构块1602开始，其中通过耦接至3D口腔内成像系统102的机壳200的把手将3D口腔内成像系统102从一个位置携带到另一个位置。耦接至触摸屏显示器116的臂部702伸展(在结构块1606处)，以将触摸屏显示器调节至机壳200之上的期望高度。

控件行进至结构块1608，其中由卫生检查人工件502来确定置于扫描笔104的顶端404的一次性镜子1322是否是清洁的或满足要求。如果确定是，则将扫描笔104从扫描笔存储区110移开并插入患者口腔中(结构块1610)。通过按压扫描笔104上的一个或多个控件(诸如，一个或者多个开关1312和/或两个键盘按钮1316、1318)经由可延伸地连接至机壳200的成像传感器108采集图像(结构块1612)。封装在机壳200内的处理器114处理(结构块1614)所采集的图像。处理器114在触摸屏显示器116上显示(结构块1616)已处理的图像。

控件行进至结构块1618，其中确定图像采集是否已经完成。响应图像采集已经完成的确定，控件行进至结构块1620，并且臂部702缩回以降低触摸屏显示器116，从而对臂部702伸展做出响应。此外，扫描笔104存储在扫描笔存储区110中。而且，替换扫描笔104的顶端404上的一次性镜子1322和一次性护套1320。

如果在结构块1618图像采集还没有完成，则控件返回至结构块1612以继续图像采集。另外，如果在结构块1608卫生检查人工件502确定置于扫描笔顶端上的一次性镜子1322不清洁，则替换扫描笔顶端上的一次性镜子1322和/或一次性护套1320(结构块1622)，并且控件返回至结构块1608。

图1-16示出了某些实施例，其中3D口腔内成像系统102由处理器114、封装处理器114的机壳200、可延伸地耦接至机壳200以捕获图像的成像传感器108、以及显示由成像传感器108所采集的图像的触摸屏显示器116构成。臂部702耦接至机壳200并支撑触摸屏显示器116，其中所述臂部702构造为可收缩和伸展，以使得触摸屏显示器116的布置位于一定高度范围内。机壳200的把手128设置为便携性。

因此，图1-16示出了某些实施例，其中3D口腔内成像系统102功能上替代了用于牙科和畸齿矫正应用的传统印模法，其包括产生用于唇侧处理和舌侧处理的定制支架和导丝、生成用于患者和医生检查的电子模型、生成定制的对准器系统和实验用具等。由3D口腔内成像系统102生成的“数字印模”输出文件可以电子地传输，其增加了畸齿矫正和其他牙科处理的速度和效率。在某些实施例中，3D口腔内成像系统102由对比于3D口腔内成像器使得口腔内成像系统102相对更小和更轻的组件构成，所述3D口腔内成像器连接至车轮上的计算机和监视器。

实施例的其他细节

图1-16描述的操作可以以方法、装置或计算机程序产品实施，其使用技术以产生软件、固件、硬件或它们的任意组合。另外，某些实施例可以采取嵌入一个或多个计算机可读存储介质中的计算机程序产品的形式，所述计算机可读存储介质中具有嵌入其中的计算机可读程序代码。

计算机可读程序介质可以包括电子的、磁的、光的、电磁的、红外的、或半导体系统、设备或装置、或前述的任意合适组合。计算机可读存储介质还可以包括具有一根或多根线的电连接、便携式计算机磁盘或硬盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦可编程序只读存贮器(EPROM或闪速存储器)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光存储装置、磁存储装置等。计算机可读存储介质可以是能够包含或存储与指令执行系统、装置或装置一起使用或结合的任意实体介质。

用于执行本发明各方面操作的计算机程序代码可以以一种或多种程序语言的任意组合来写。

下文参照根据某些实施例的方法、系统和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述本发明的各方面。附图中所示出的至少某些操作示出了以一定顺序发生的某些事件。在可替代实施例中，某些操作可以按不同顺序执行、可以修改或可以移除。另外，可以添加操作至上述逻辑且仍符合所述实施例。此外，这里描述的操作可以顺序地发生，或某些操作可以并行进行。还有，可以通过单处理单元或分布式处理单元来执行各操作。计算机程序指令能够执行流程图的各结构块。这些计算机程序指令可以提供至计算机的处理机用于执行。

图11示出了可以包括在根据某些实施例的3D口腔内成像系统102中的某些元件的方框图。这些系统1700可以包括3D口腔内成像系统102并且在可以包括电路1702，其在某些实施例可以至少包括处理器1704，诸如处理器114。该系统1700还可以包括内存1706(例如，非永久性存储装置)、存储器1708。存储器1708可以包括永久性存储装置(例如，EEPROM、ROM、PROM、RAM、DRAM、SRAM、闪存、固件、可编程序逻辑等)、磁盘装置、光盘装置、磁带驱动器等。存储器1708可以包括内部存储装置、附接存储装置和/或网络访问存储装置。系统1700可以包括编程逻辑1710，其包括可以装载在内存1706中并由处理器1704或电路1702执行的代码1712。在某些实施例中，程序逻辑1710包括代码1712，其存储在存储器1708中。在某些其他实施例中，程序逻辑1710可以在电路1702中执行。因此，虽然图17示出了程序逻辑1710独立于其他元件，程序逻辑1710可以在内存1706和/或电路1702中实现。

术语“一个实施例”、“实施例”、“各实施例”、“所述实施例”、“所述各个实施例”、“一个或多个实施例”、“一些实施例”、并且“一个实施例”指代“本发明的一个或多个(但非全部)实施例”，除非另特别规定。

术语“包括”、“包含”、“具有”及其变体指代“包括但不限于”，除非另有特别规定。

各项的列举列表不意味着任意项或所有项是互斥的，除非另有特别规定。

术语“一个”、“该”表示“一个或多个”，除非另有特别规定。

彼此通信的装置无需要彼此连续通信，除非另有特别规定。另外，彼此通信的装置可以通过一个或多个中继器直接或间接通信。

具有多个彼此通信的组件的实施例的描述不意味着所有这些组件是必需的。相反，描述了各种可选组件以示出各种可能实施例。

本发明描述单个装置或制品时，显而易见的是可以使用多于一种装置/制品(不论它们是否协作)来替代单个装置/制品。同样地，本发明描述多于一个装置或制品时，显而易见的是可以使用单个装置/制品来替代多于一个装置/制品、或可以使用不同数量的装置/制品来替代所示出数量的装置或制品。装置的功能和/或特征可替代的由没有明确描述具有该功能/特征的一个或多个其他装置体现。

已经呈现本发明各实施例的以上描述，以示出和说明目的。它不旨在将本发明详尽或限定至所公开的精确形式。根据上述教导能够做出许多修改和改变。本发明的范围不旨在由该详细描述所限制，而是由所附权利要求书限制。上述说明、实例和数据提供了本发明组成的制造和使用的完全描述。由于能够在不偏离本发明精神和范围的情况下实现本发明的许多实施例，本发明存在于所附的权利要求书中。

Claims (12)

1.一种便携式三维口腔内成像系统，包括：

处理器；

机壳，封装所述处理器；

成像传感器，可延伸地结合至所述机壳以捕获图像；

触摸屏显示器，显示由所述成像传感器采集的图像；

臂部，结合至所述机壳并支撑所述触摸屏显示器，其中所述臂部构造为可缩回和可伸展，以允许所述触摸屏显示器置于一定高度范围内；以及

机壳的把手，用于提供便携性。

2.如权利要求1所述的便携式三维口腔内成像系统，其特征在于，还包括：

扫描笔，包括近端和远端，所述近端通过可收起的绳可延伸地附着至所述机壳，所述远端具有保持一次性镜的顶端；

扫描笔存储区，位于所述机壳上，所述扫描笔存储区包括至少一个表面以保护所述扫描笔的顶端，其中所述扫描笔存储区通过夹紧所述扫描笔的一个或多个紧固件和安装到所述扫描笔中的一个或多个凸起与所述扫描笔接合；以及

一个或多个控件，位于扫描笔上，用于开始和停止记录图像，并且操纵显示在触摸屏显示器上的图形用户接口项目。

3.如权利要求2所述的便携式三维口腔内成像系统，其特征在于，所述顶端至少部分地由一次性护套遮盖，其中所述一次性镜子置于顶端上或顶端中，其中所述可收起的绳缠绕在绳索缠绕机构上，以响应扫描笔置于扫描笔存储区，并且其中所述把手不触碰所述可收起的绳，并且所述便携式三维口腔内成像系统还包括位于机壳上或机壳内的卫生检查人工件，其中为响应通过一个或多个紧固件以及一个或多个凸起完全接合的扫描笔，所述扫描笔的顶端与所述卫生检查人工件对准，并且其中所述卫生检查人工件构造为确定所述置于扫描笔的顶端的一次性镜子是否是清洁的或符合要求，并且确定三维成像系统的测量精确性是否超过预定阈值。

4.如前述任意一项权利要求所述的便携式三维口腔内成像系统，其特征在于，所述机壳具有底部表面，其具有前端和后端，所述便携式三维口腔内成像系统还包括：

两个支柱，其安装在朝向前端的底部表面，以提供稳定性，其中所述多个支柱由橡胶或其他防滑材料制造，以防止滑动；以及

两个小脚轮，其安装在朝向后端的底部表面，以促进移动性。

5.如权利要求1所述的便携式三维口腔内成像系统，其特征在于，还包括：

封装在所述机壳内的电池驱动的电源；

机壳中的底面板，具有第一组通风孔；以及

机壳中的后面板，具有第二组通风孔，其中所述第一和第二组通风孔允许空气流动和热量消散，并且其中至少一个面板可移除，以允许触及封装在所述机壳中的所述电池驱动的电源。

6.如前述任意一项权利要求所述的便携式三维口腔内成像系统，其特征在于，

其中所述臂部是可旋转的；

其中所述触摸屏显示器是可倾斜的；

其中所述臂部包括弹簧平衡机构，以升高所述触摸屏显示器，并且包括摩擦轴承机构，以将触摸屏显示器保持在静止位置，对触摸屏显示器被升高做出响应；

其中所述触摸屏显示器布置于显示器外壳中，并且所述显示器外壳内的凹入区帮助使用者将触摸屏显示器从存储位置牵拉出而至竖直位置；以及

其中显示器外壳内的另一凹入区允许所述臂部被存入与所述机壳齐平。

7.如前述任意一项权利要求所述的便携式三维口腔内成像系统，其特征在于，

所述三维口腔内成像系统不连接至任何键盘或鼠标，所述三维口腔内成像系统还包括：

硬盘或固态存储装置，保护性地被封装在机壳内，以存储由所述成像传感器采集的图像。

8.如前述任意一项权利要求所述的便携式三维口腔内成像系统，其特征在于，还包括：

扫描笔，包括近端和远端，所述近端通过可收起的绳可延伸地附着至机壳，所述远端具有保持成像传感器的顶端；

扫描笔存储区，位于机壳上，所述扫描笔存储区包括至少一个表面以保护所述扫描笔的顶端，其中所述扫描笔存储区通过夹紧扫描笔的紧固件和安装到所述扫描笔中的凸起与所述扫描笔接合；

支撑机壳的多个支柱；以及

封装在机壳内的电池驱动的电源。

9.如权利要求8所述的三维口腔内成像系统，其特征在于，所述顶端由一次性护套遮盖，并且其中一次性镜子置于所述顶端上，所述扫描笔还包括：

一个或多个控件，位于扫描笔上，用于开始和停止记录图像，并且操纵显示在触摸屏显示器上的图形用户接口项目；以及

卫生检查人工件，位于机壳上或机壳内，其中为响应通过紧固件和凸起完全接合的扫描笔，所述扫描笔的顶端与所述卫生检查人工件对准，并且其中所述卫生检查人工件构造为确定所述置于扫描笔的顶端的一次性镜子是否是清洁的或符合要求，并且确定所述三维成像系统的测量精确性是否超过预定阈值。

10.如权利要求9所述的三维口腔内成像系统，其特征在于，

其中所述臂部是可旋转的；

其中所述触摸屏显示器是可倾斜的；

其中所述臂部包括弹簧平衡机构，以升高所述触摸屏显示器，并且包括摩擦轴承机构，以将触摸屏显示器保持在静止位置，对触摸屏显示器被升高做出响应；

其中所述触摸屏显示器布置于显示器外壳中，并且所述显示器外壳内的凹入区帮助使用者将触摸屏显示器从存储位置牵拉出而至竖直位置；以及

其中显示器外壳内的另一凹入区允许所述臂部被存入与所述机壳齐平。

11.一种使用如权利要求1-10中任一项所述系统的方法，包括：

通过所述把手将所述三维口腔内成像系统从一个位置携带到另一位置：

伸展所述臂部以将触摸屏显示器调节至机壳之上的期望高度；

通过所述成像传感器采集图像；

通过所述处理器处理所采集的图像；以及

通过所述处理器在所述触摸屏显示器上显示所处理图像。

12.一种使用权利要求3、9和10中之一或至少基于权利要求3时的权利要求4-8中的任一项所述系统的方法，包括：

通过所述把手将所述三维口腔内成像系统从一个位置携带到另一位置；

伸展所述臂部以将触摸屏显示器调节至机壳之上的期望高度；

通过所述成像传感器采集图像；

通过所述处理器处理所采集的图像；

通过所述处理器在所述触摸屏显示器上显示所处理图像；以及

对确定图像采集完成做出响应，执行：

收缩所述臂部以降低所述触摸屏显示器，对确定臂部被伸展做出响应；

将所述扫描笔存储于所述扫描笔存储区；

通过卫生检查人工件确定置于所述扫描笔的顶端的所述一次性镜子是否是清洁的或满足要求；以及

对确定置于所述扫描笔的顶端的所述一次性镜子不清洁或不满足要求做出响应，替换所述扫描笔的顶端的所述一次性镜子和所述一次性护套。

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