CN107427345A - 具有触敏输入的口内扫描仪 - Google Patents

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Abstract

在医学扫描会话期间，执行医学扫描应用的计算装置接收来自触敏医学扫描装置的触摸输入。计算装置判定触摸输入是否包括保持手势或者滑动手势中的至少一者。然后计算装置响应于所判定的触摸输入包括保持手势，而执行第一功能。然后计算装置响应于所判定的触摸输入包括滑动手势，而执行而第二功能。

Description

具有触敏输入的口内扫描仪
技术领域
本发明的实施例涉及口内扫描领域，并且更具体地，涉及具有触敏输入的口内扫描仪。
背景技术
在被设计为在口腔内植入义齿的修复过程中，在多种情况下要植入义齿的牙齿位点应当精确测量并且仔细研究，使得例如诸如牙冠、假牙或者牙桥这样的义齿(dentalprosthesis)能够被适当地设计并确定尺寸，以适当地配合。良好的配合使得机械应力能够在义齿与颌之间适当地传递，并且能够防止例如经由义齿与牙齿位点之间的相互作用而引起的牙龈的感染。
一些过程也要求了制造可移除义齿以替换一个以上的缺失牙齿，诸如部分假牙和全口假牙，在该情况下，需要精确地再现牙齿缺失的区域的表面轮廓，使得产生的义齿以对软组织的均匀压力配合在缺齿区域上。
在一些情况下，牙齿位点由牙科医师准备，并且利用已知的方法而构成牙齿位点的阳物理模型。或者，可以扫描牙齿位点，以提供牙齿位点的3D数据。在任一情况下，将牙齿位点的虚拟模型或者真实模型发送至牙科实验室，该牙科实验室基于该模型而制造义齿。然而，如果模型在一些区域有缺陷或者未限定，或者如果该准备体未最佳地构造为收容义齿，则义齿的设计可能不是最佳的。例如，如果由用于紧密配合的基底冠的准备体所表明的插入路径会导致义齿与相邻的牙齿碰撞，则基底冠几何形态必须改变以避免碰撞，这会导致基底冠的设计不是最佳的。此外，如果包含终止线(finish line)的准备体的区域缺少限定，则可能不能够适当地确定终止线，并且从而基底冠的下缘可能不能被适当地设计。甚至在一些情况下，模型被舍弃，并且牙科医师然后再扫描牙齿位点，或者再加工准备体，使得可以产生适当的义齿。
在正畸过程中，提供一个颌或者两个颌的模型是重要的。在虚拟地设计这样的正畸过程的情况下，口腔的虚拟模型也是有益的，可以通过直接扫描口腔，或者通过制造齿列的物理模型而后利用适当的扫描仪扫描该模型，而获得这样的虚拟模型。
从而，在修复和正畸过程两者中，获得口腔中的牙齿位点的三维(3D)模型是所执行的最初步骤。当3D模型是虚拟模型时，牙齿位点的扫描越完整和精确，虚拟模型的质量越高，并且由此设计最优的义齿或者正畸治疗矫正器的能力越强。
附图说明
在附图的图片中，以实例的方式而非限制的方式图示了本发明的实施例。
图1图示了用于进行口内扫描和生成牙齿位点的虚拟三维模型的系统的一个实施例。
图2图示了具有触敏输入的口内扫描仪的立体图。
图3A图示了根据本发明的实施例，在口内扫描会话期间接收来自触敏口内扫描仪的触摸输入并且执行判定的功能的方法的流程图。
图3B图示了根据本发明的实施例，启动和禁用口内扫描仪的触摸传感器以及基于来自触摸传感器的输入而执行功能的方法的流程图。
图3C图示了根据本发明的实施例，生成医学图像、对计算装置提供医学图像、而后在计算装置上处理这些医学图像的方法的流程图。
图4图示了口内扫描应用的示例扫描模式用户界面。
图5图示了口内扫描仪的示例转动和所得到的虚拟3D模型的转动。
图6图示了示例滑动手势和所得到的由口内扫描应用执行的功能。
图7图示了口内扫描应用的示例覆盖屏幕。
图8图示了根据本发明的实施例的示例计算装置的方框图。
具体实施方式
本文描述了利用诸如触敏口内扫描仪这样的触敏医疗扫描装置而改善医学扫描的方法和设备。在扫描会话期间，扫描仪的用户(例如，牙科医师)可以产生牙齿位点、牙齿位点的模型或者其它对象的多个不同的图像。图像可以是离散的图像(例如，对准即拍的图像)或者来自视频的帧(例如，连续扫描)。现有的医学扫描方法频繁地涉及：用户手持扫描仪以作用于患者用于扫描，从患者脱离以处理在计算装置上执行的医学扫描应用，然后再作用于患者以继续扫描处理，再次从患者脱离以处理医学扫描应用，并且重复直至完成扫描会话。这样的处理会非常繁琐并且低效。此外，医学扫描装置通常缺少既能生成医学图像而后又能在计算装置的显示器上操纵这些医学图像或者医学图像的表示(representation)的能力。
本发明的实施例使得用户能够在仍然与患者接触的同时进行操作(诸如控制或导航用户界面和/或操纵医学图像或者产生自医学图像的表示)，而在现有系统中，可能只能通过从患者脱离并且与运行口内扫描应用的计算装置的交互而执行上述操作。在仍然与患者接触的同时执行这样的操作的能力能够提高扫描患者的工作流程的效率。
在一个实施例中，在医学扫描会话期间，执行医学扫描应用的计算装置接收来自触敏医学扫描装置的触摸输入。医学扫描装置可以是例如包括触摸传感器(例如，触摸板)的口内扫描仪。计算装置判定触摸输入是保持手势还是滑动手势。如果触摸输入是保持手势，则计算装置执行第一功能或者操作，以控制医学扫描应用的用户界面，并且如果触摸输入是滑动手势，则计算装置执行第二功能或操作，以控制医学扫描应用的用户界面。可以被执行的功能的实例包括：激活医学扫描装置中的陀螺仪；使用来自陀螺仪的数据以控制虚拟3D模型的朝向(例如，如果检测到保持手势)；以及前进到下一个扫描区段或者前一个扫描区段(例如，如果检测到滑动手势)。响应于保持手势或者滑动手势而执行的功能或者操作可以是传统地响应于使用计算装置的键盘、鼠标和/或触摸屏幕的用户而执行的功能。通过设置医学扫描装置中的触摸传感器以及能够响应来自这样的触摸传感器的触摸输入的医学扫描应用，本实施例提高了执行医学扫描的效率。
在一个实施例中，医学扫描装置包括图像传感器、通信模块和触摸传感器。图像传感器生成患者的医学图像，并且通信模块将这些医学图像传送到计算装置，该计算装置然后可以显示医学图像或者由该医学图像产生的患者的表示(例如，患者的牙齿位点的3D虚拟模型)。触摸传感器然后被激活(例如，利用一个以上按钮的按钮按下组合)，并且然后用户使用触摸传感器以操纵医学图像或者由该医学图像产生的表示。从而，相同的医学扫描装置可以既用于生成医学图像，又用于操作医学图像和用户界面，该用户界面接收医学图像并且对医学图像进行操作。
本文描述的实施例通过参考口内扫描仪、口内图像、口内扫描会话、口内扫描应用等而论述。然而，应当理解为本实施例还应用于除了口内扫描仪之外的其它类型的扫描仪。实施例可以应用到任意类型的医学扫描装置，诸如采用多个图像并且将这些图像拼接在一起以形成虚拟图像的组合图像的那些医学扫描装置。例如，实施例可以应用于台式模型扫描仪、计算机断层(CT)扫描仪等。实施例还可以应用于包括超声波收发器的超声装置、包括x射线发射器和/或x射线检测器的x射线装置、以及其它装置。除此之外，应当理解为口内扫描仪或者其它扫描仪可以用于扫描除了口腔内的牙齿位点之外的对象。例如，实施例可以应用于对牙齿位点的物理模型或者任意其它对象执行的扫描。因此，描述口内图像的实施例应当被理解为通常能够应用到由扫描仪产生的任意类型的图像，描述口内扫描会话的实施例应当被理解为能够应用于任意类型的对象的扫描会话，描述口内扫描应用的实施例应当被理解为能够应用于医学扫描应用，并且描述口内扫描仪的实施例应当被理解为通常能够应用于多种类型的扫描仪。
图1图示了用于进行口内扫描和/或生成牙齿位点的虚拟三维模型的系统100的一个实施例。在一个实施例中，系统100执行下文在方法300和350中描述的一个以上的操作。系统100包括计算装置105，该计算装置105可以联结到触敏扫描仪150和/或数据存储部110。
计算装置105可以包括处理装置、存储器、二级储存器、一个以上输入装置(例如，诸如键盘、鼠标、输入板、触摸屏等)、一个以上的输出装置(例如，显示器、打印机等)和/或其它硬件部件。计算装置105可以或者直接或者经由网络地连接到数据存储部110。网络可以是局域网(LAN)、公共广域网(WAN)(例如，因特网)、专用WAN(例如，内联网)或者它们的组合。计算装置105可以在一些实施例中与扫描仪150一体化，以提高性能和机动性。
数据存储部110可以是内部数据存储部或者直接或经由网络而连接到计算装置105的外部数据存储部。网络数据存储部的实例包括存储区域网(SAN)、网路附接储存器(NAS)以及由云计算服务供应商提供的存储服务。数据存储部110可以包括文件系统、数据库或者其它数据存储配置。
在一些实施例中，用于获得患者口腔内的牙齿位点的三维(3D)数据的触敏扫描仪150经由触敏扫描仪150的通信模块而可操作地连接到计算装置105。计算装置105可以直接或间接以及经由有线连接或无线连接地连接到触敏扫描仪150。例如，触敏扫描仪150可以包括通信模块，诸如能够经由Wi-Fi、经由三代(3G)或四代(4G)电信协议(例如，全球移动通讯系统(GSM)、长期演进技术(LTE)、无线广域网路(Wi-Max)、码分多址接取(CDMA)等)、经由蓝牙、经由Zigbee或者经由其它无线协议而通信的网络接口控制器(NIC)。作为替换或者附加，触敏扫描仪150可以包括以太网网络接口控制器(NIC)、通用串行总线(USB)接口或者其它连线端口。NIC或者端口可以将触敏扫描仪经由局域网(LAN)而连接到计算装置105。或者，触敏扫描仪150可以连接到诸如因特网这样的广域网(WAN)，并且可以经由WAN连接到计算装置105。在替代实施例中，触敏扫描仪150直接连接到计算装置105(例如，经由直接有线或无线连接)。在一个实施例中，计算装置105是触敏扫描仪150的部件。
触敏扫描仪150可以包括探头(例如，手持探头)，用以光学地捕捉三维结构(例如，通过光束的阵列的共焦聚焦)。触敏扫描仪150还包括能够接受触摸输入的一个以上的触摸传感器(例如一个以上的触摸板)。触敏扫描仪还可以包括其它部件，例如光学部件、加速计、通信部件、陀螺仪、处理装置等。触敏扫描仪150的一个实例是由阿莱恩技术有限公司(Align Technology,Inc.)制造的口内数字扫描仪。
触敏扫描仪150可以用于执行患者的口腔的口内扫描。在计算装置105上运行的口内扫描应用108可以与触敏扫描仪150通信，以实现口内扫描。口内扫描的结果可以是已经离散地产生的口内图像(例如，通过对每个图像按下扫描仪的“生成图像”按钮)的序列。或者，口内扫描的结构可以是患者的口腔的一个以上的视频。操作者可以在口腔内的第一位置利用触敏扫描仪150开始记录视频，在录制视频的同时使触敏扫描仪150移动至第二位置，并且然后停止记录视频。在一些实施例中，可以随着扫描仪识别出牙齿和/或其它对象而自动开始记录。触敏扫描仪150可以将离散的口内图像或者口内视频(统称为口内图像数据135)传送至计算装置105。计算装置105可以将图像数据135存储在数据存储部110中。或者，触敏扫描仪150可以连接到另一个系统，该另一个系统将图像数据存储在数据存储部110中。在这样的实施例中，触敏扫描仪150可以不直接连接到计算装置105。
根据实例，用户(例如，医师)可以使患者经受口内扫描。通过这样做，用户可以将触敏扫描仪150应用至一个以上的患者口内部位。扫描可以被分为一个以上的区段。作为实例，区段可以包括患者的下颊区、患者的下舌区、患者的上颊区、患者的上舌区、患者的一个以上的准备牙齿(例如，诸如牙冠这样的牙科装置或者正畸矫正装置将施加到的患者的牙齿)、与准备牙齿接触的一个以上的牙齿(例如，自身不经受牙科装置然而位于一个以上经受牙科装置的牙齿旁边或者在嘴闭合时与一个以上经受牙科装置的牙齿有交界面的牙齿)、和/或患者咬合(例如，在患者的嘴闭合的情况下，通过使口内扫描仪指向患者的上牙与下牙的交界面而进行扫描)。经由这样的扫描仪应用，触敏扫描仪150可以将口内图像数据(也称为扫描数据)135提供至计算装置105。口内图像数据135可以包括2D口内图像和/或3D口内图像。这样的图像可以以一个以上的点(例如，一个以上像素和/或像素组)的形式从扫描仪提供至计算装置105。例如，触敏扫描仪150可以提供这样的3D图像作为一个以上的点云。
扫描患者口腔的方式可以依据要应用的过程。例如，如果要创建上假牙或者下假牙，则可以进行上颌或者下颌的缺齿的齿弓的完整扫描。相反，如果要创建齿桥，则可以仅扫描整个齿弓的一部分，包括缺齿的区域、相邻的抵接牙齿以及相对的齿弓和齿列。从而，牙科医师可以将要执行的过程的标识输入到医学扫描应用108。为此，牙科医师可以在下拉菜单等上从多个预设的选项、从图标或者经由任意其它适当的图形输入界面选择过程。或者，可以以任意其它适当的方式输入过程的标识，例如，通过预设的代码、注释或者任意其它方式，医学扫描应用108已经被适当地编程以识别由用户做出的选择。在其它情况下，医学医师可以产生包括要被扫描的一个以上区段的治疗计划。区段(或扫描区段)可以包括指定牙齿(例如，准备牙齿)、上齿弓或者下齿弓、上齿弓或下齿弓的一部分、咬合等。
以非限定性实例的方式，牙科过程可以被大致分为修复(恢复)过程和正畸过程，而后进一步被再分为这些过程的具体形式。另外，牙科过程可以包括牙龈疾病、呼吸暂停和口内状况的鉴别和治疗。术语修复过程尤其是指如下的任意过程：涉及口腔并且针对在口腔或者口腔的真实模型或虚拟模型内的牙齿位点处的义齿的设计、制造或安装，或者针对要收容这样的义齿的牙齿位点的设计和准备。例如，义齿可以包括诸如牙冠、贴片(veneer)、嵌体(inlay)、补体(onlay)、和牙桥这样的任何修复体，以及任何其它的人造的局部或完整的假牙。术语正畸过程尤其是指如下的任何过程：涉及口腔，并且针对在口腔或者口腔的真实模型或虚拟模型内的牙齿位点处的正畸元件的设计、制造或安装，或者针对要收容这样的正畸元件的牙齿位点的设计和准备。这些元件可以是包括但不限于托槽和弓丝、保持器、透明(clear)校准器、或者功能性矫正器的矫正器。
用户(例如，医师)可以利用诸如光标控制装置(例如，鼠标)或者触摸输入装置(例如，触摸屏)这样的各种输入装置，而经由口内扫描应用108的用户界面(UI)导航经过扫描区段。为了在一些系统中使用这样的方法，用户通常从患者脱离，以利用计算装置105来运行口内扫描应用108。例如，治疗计划可以表明要扫描患者的上齿弓区域、下齿弓区域、以及咬合区域。传统地，用户利用触摸屏或者鼠标装置而导航用户界面以准备口内扫描应用108用于扫描上齿弓区域。然后用户移回至患者，以进行对上齿弓区域的扫描。然后用户移动至计算装置以导航至要扫描的下一区段。用户再一次返回到患者以进行下一个区段的扫描。用户重复该过程，直至所有的区段被适当的扫描。
在实施例中，触敏扫描仪150使得用户能够利用触敏扫描仪150的触摸输入而容易地导航或者控制口内扫描应用108的用户界面，从而使用户在计算装置与患者之间移动的情况最小化。例如，用户可以使用在触敏扫描仪150的触摸传感器上的按钮和各种触摸手势的组合而导航口内扫描应用108，而不需要移动至计算装置105以导航或者控制用户界面。
口内扫描应用108可以包括有助于口内扫描过程的各种模块。在一个实施例中，口内扫描应用108包括触摸输入模块122、患者模块115、扫描模块118、图像处理模块125、和传递模块120。口内扫描应用108可以还包括用户界面112，诸如图形用户界面(GUI)。在替代实施中，触摸输入模块122、患者模块115、扫描模块118、图像处理模块125、和/或传递模块120中的一者以上的功能可以组合至单个模块，或者可以分为多个额外的模块。
用户界面112可以是接收用户指令并且向用户提供图形和/或声音输出的GUI。用户界面112使得用户能够通过对诸如图形标志这样的图形元件以及诸如按钮、菜单等这样的可视指示器的处理，而与口内扫描应用108交互。口内扫描应用108可以包括多种模式，诸如计划模式、扫描模式、图像处理模式、以及传递模式。用户界面112可以对各种模式中的每个模式显示不同的图形元素。
可以经由用户输入而进行口内扫描应用108的用户界面122的导航或控制。可以通过诸如触摸输入装置(例如，触摸屏)、键盘、鼠标或者其它相似的控制装置这样的各种装置而执行用户输入。这样的装置的使用可以包括坐在距离计算装置105臂长范围内的用户，这可能使得当进行扫描时不方便。或者，由于需要导航用户界面或者扫描患者，所以用户可以选择物理地从患者移动至计算装置105，这也会是繁琐的。用户界面的导航可以涉及例如在各种模块或者模式之间的导航、在各种区段之间的导航、控制3D渲染图的视图、或者任意其它的用户界面导航。由于用户连续地脱离患者并再接触患者，所以这样的导航可能是低效的处理。触敏扫描仪150使得用户能够在不连续地与患者脱离的情况下导航或控制用户界面。
触摸输入模块122接收并且解读来自触敏扫描仪150的触摸输入数据。触敏扫描仪150可以接收不同类型的触摸输入，诸如保持手势、滑动手势、轻敲手势、圆形手势等。触摸输入模块122可以基于接收到的触摸输入而判定用户执行的触摸手势的类型。触摸输入模块122然后可以响应于所判定的触摸手势而开始用户界面(或者通常地，口内扫描应用)的功能或者操作。开始的功能或者操作可以既依据口内扫描应用108的当前模式，又依据所判定的触摸手势。因此，相同的触摸手势可以在口内扫描应用的第一模式中致使执行第一功能，并且可以在第二模式中致使执行第二功能。下文将更加详细地论述对具体模式开始操作和功能的操作和触摸手势的这些具体模式。
触摸手势还可以用于在操作的模式之间导航。在一个实施例中，触摸输入模块122使得用户能够通过使用触摸手势，使用触敏扫描仪150导航经过控制的多个层级。在一个实施例中，用户使用上下滑动手势，以导航经过控制的层级。例如，用户可以提供向上滑动手势以导航至向上一个层级，以及提供向下手势以导航向下一个层级。控制的各个层级可以提供功能的具体类型，该功能的具体类型还取决于口内扫描应用108的操作的当前模式。或者，向上和向下滑动的手势可以用于在操作的模式之间导航，而不使用控制的多个层级。
在一个实施例中，触敏扫描仪150相对于计算装置105的显示器的朝向是用户可配置的。或者，触敏扫描仪150相对于显示器的朝向可以被自动地检测(例如，通过在触敏扫描仪150和/或显示器上使用照相机或者红外线传感器)。不同的朝向可以是触敏扫描仪的探头朝向显示器的第一朝向，或者探头指向远离显示器的第二朝向。依据当前朝向，触敏传感器的一侧可以被指定为左侧，并且另一侧可以被指定为右侧。
在一个实施例中，多个层级至少包括模式选择层级和模式交互层级。在模式选择层级中时，用户可以提供左右滑动手势以在模式之间导航。从操作的任意模式中，用户可以提供向上滑动手势，以将模式从模式交互层级导航至模式选择层级。用户然后可以提供一个以上的向侧面滑动，以导航至新的模式，而后提供向下滑动手势以导航至模式交互层级，用于操作的当前模式。在模式交互层级时的可利用的功能可以取决于操作的当前模式。
患者模块115提供用于口内扫描应用108的计划模式，使得用户(例如，牙科医师)生成患者资料和/或用于患者的治疗计划。患者资料可以包括诸如患者名字、患者联系信息、患者牙科历史等这样的信息。患者的信息可以利用键盘或者在用户界面上具有虚拟的屏幕上键盘的触摸屏，而输入到口内扫描应用108中。治疗计划可以包括要执行的牙科过程和/或要对其执行牙科过程的牙齿。一些治疗计划包括将作为准备牙齿的指定患者牙齿的指示。
对于多个修复过程(例如，创建牙冠、牙桥、镶牙等)，患者的现有牙齿被研磨至残牙。研磨牙齿在本文中被称为准备牙齿，或者简称为准备体。准备牙齿具有终止线(也称为边界线)，其为准备牙齿的自然(未研磨)部分与准备牙齿的准备好的(研磨的)部分之间的边界线。准备牙齿通常被创建为使得牙冠或者其它义齿能够安装或者位于准备牙齿上。在多个情况下，准备牙齿的终止线在牙龈线以下。虽然术语准备体通常是指准备牙齿的残牙，包括终止线和牙齿残留的肩部，但是本文中的术语准备体还包括人工的残牙、桩(pivot)、芯、柱(post)、或者能够植入口腔内从而收容牙冠或者其它义齿的其它装置。本文中参考准备牙齿而描述的实施例也适用于其它类型的准备体，例如前述的人工残牙、桩等。
一旦生成了患者资料和/或治疗计划，口内扫描应用108可以进入由扫描模块118提供的扫描模式。用户可以通过以一种以上的滑动手势的形式提供触摸输入，而从计划模式转换至扫描模式。扫描模块118提供扫描模式，这使得用户能够捕捉图像和/或视频(例如，用于下齿弓区段、上齿弓区段、咬合区段、和/或准备牙齿区段)。图像和/或视频可以用于生成牙齿位点的虚拟3D模型。
在一个实施例中，扫描模式包括多个扫描区段，该多个扫描区段可以取决于治疗计划。对于上齿弓(或上齿弓的一部分)、下齿弓(或下齿弓的一部分)、咬合、和/或一个以上准备牙齿，可以存在不同的扫描区段。在一个实施例中，对各个准备牙齿创建不同的扫描区段。在模式交互层级和/或扫描层级中时，用户可以提供触摸手势，以在要被扫描的扫描区段之间导航(例如，通过提供左右滑动手势)。
在一个实施例中，触摸输入模块122使得在执行扫描的同时禁用触敏扫描仪150的触摸传感器。在扫描期间，触摸传感器可以被禁用，以确保用户不会疏忽地执行触摸手势。在一个实施例中，当触敏扫描仪150在触敏扫描仪150前方的扫描仪视野内检测到对象时，触摸传感器自动地被禁用。下面将在图4中进一步具体地描述扫描模式。
一旦完成了对各扫描区段的扫描，口内扫描应用108可以进入由图像处理模块125提供的图像处理模式。用户可以通过以一种以上的滑动手势的形式提供触摸输入，而从扫描模式转换至图像处理模式。图像处理模块125可以处理来自各区段的一个以上扫描的口内扫描数据，以生成被扫描的牙齿位点的虚拟3D模型。
在一个实施例中，图像处理模块125对各对相邻的或者重叠的口内图像(例如，口内视频的各连续的帧)进行图像配准。执行图像配准算法以配准两个相邻的口内图像，其主要涉及将一个图像与另一图像对齐的转换的判定。图形配准可以涉及识别图像对的各图像中的多个点(例如，点云)，与各图像的点的表面配合，以及利用在点周围的局部搜索以匹配两个相邻图像的点。例如，图像处理模块125可以将一个图像的点与插入另一个图像的表面上的最近的点匹配，并且使匹配到的点之间的距离迭代最小化。图像处理模块125还可以找出在一个图像的点处的曲率特征与在另一个图像的表面上插入的点处的曲率特征之间的最佳匹配，而不迭代。图像处理模块125还可以找出在一个图像的点处的旋转图像点特征与在另一个图像的表面上插入的点处旋转图像点特征的最佳匹配，而不迭代。可以用于图像配准的其它技术包括例如，利用其它特征判定点对点的对应性并且使点对表面距离最小化的技术。还可以使用其它图像配准技术。
很多图像配准算法执行相邻图像中的表面与点的配合，其能够以多种方式进行。虽然可以使用其它表面，诸如贝塞尔曲面和B样条曲面这样的参数表面是最常见的。单个表面补片可以配合到图像的所有点，或者，分离的表面补片可以配合到图像的点的任意数量的子集。分离的表面补片可以配合为具有共同的边界，或者可以被配合为重叠。表面或者表面补片可以配合为：通过利用具有相同数量的点的控制点网作为配合的点的网格而插入多个点，或者表面可以通过利用比配合的点的网格具有数量更少的控制点的控制点网而近似点。还可以利用图像配准算法而采用各种匹配技术。
在一个实施例中，图像处理模块125可以判定图像之间的点匹配，其可以采用二维(2D)曲率阵的形式。通过计算在参数相似点周围的区域中采样的点处的特征，而执行在相邻图像的对应的表面补片中的匹配点特征的局部搜索。一旦在两个图像的表面补片之间确定对应的点组，则能够解出在两个坐标系中的两组对应的点之间的转换的判定。本质上，图像配准算法可以计算两个相邻的图像之间的转换，其将使一个表面上的点与在用作参照的一另一个图像表面上的插入区域中找到的与上述点最近的点之间的距离最小化。
图像处理模块125可以针对口内图像的序列中的所有相邻图像对重复图像配准，以获得各对图像之间的转换，从而配准各个图像与其之前的图像。图像处理模块125然后通过应用各个图像的适当判定的转换，而使所有图像一体化为单个的虚拟3D模型。各个转换可以包括绕着一个至三个轴的转动以及在一个至三个平面内的平移。
在图像处理模式下时，用户可以详细观看3D模型以确定其是否可接受。图像处理模式使得牙科医师能够通过转动、移动、放大或缩小3D模型等而以各种角度详细观看扫描。牙科医师可以确定扫描的质量是否恰当，或者特定区段或者区段的部分是否应当被再扫描。牙科医师还可以导航回扫描模式，以执行额外的扫描。
在一个实施例中，用户可以经由触摸传感器而提供保持手势。响应于保持手势，触摸输入模块122可以激活触敏扫描仪150的陀螺仪和/或加速计。在陀螺仪和/或加速计被激活的同时，基于用户移动触敏扫描仪150，触摸输入模块122可以接收到转动和/或加速信息。例如，用户可以将触敏扫描仪从第一朝向重定位到第二朝向。基于转动和/或加速信息，口内扫描应用可以将虚拟3D模型的视图从具有3D模型的第一朝向的第一视图改变至具有3D模型的第二朝向的第二视图。从第一视图到第二视图的改变可以对应于触敏扫描仪150的从第一朝向到第二朝向的改变。在实施例中，诸如初步的或者局部的虚拟3D模型这样的3D渲染图可以被创建，并且随着获得的扫描数据而更新。还可以在扫描模式期间执行上述保持手势以改变3D渲染图(例如，初步的或者局部的虚拟3D模型)的视图。
一旦完成扫描，传递模块120提供传递模式，使得用户能够将扫描和/或虚拟3D模型发送至外部设施，以处理扫描或3D模型。用户可以通过以一种以上的滑动手势的形式提供触摸输入，而从扫描模式转换至图像处理模式。
以下非限定性实例可以帮助更加全面地理解该处理。期望校正牙齿的患者可以选择治疗。Invisalign是创建专门为患者订做的一系列透明矫正器的处理。透明矫正器佩戴在患者的牙齿上，并且使患者的牙齿的逐渐移位。一组新的矫正器可以在指定的时间段(例如，2周)之后佩戴，直至完成治疗。患者可以访问牙科医师或者正畸医师以开始Invisalign治疗。牙科医师可以使用扫描系统，诸如iTero扫描系统，以扫描患者的牙齿，并且生成用于创建透明矫正器的3D模型。扫描系统可以是系统100，其包括触敏扫描仪150，该触敏扫描仪150连接到执行口内扫描应用108的计算装置105。牙科医师会通过将患者信息输入到患者资料和/或在计划模式下创建治疗计划，而开始Invisalign治疗。Invisalign治疗可以需要患者的下齿弓、上齿弓、和咬合区段的扫描。一旦牙科医师完成患者资料和/或治疗计划，则牙科医师可以导航至扫描模式以开始扫描。扫描模式可以将用户界面呈现给牙科医师，该用户界面与下文将进一步详细论述的图4的用户界面相似。
牙科医师可以使用触敏扫描仪150(例如，口内扫描仪)以捕捉在口内图像的一个以上组中的患者的牙齿区段(例如，上齿弓、下齿弓、咬合区段)。扫描模块118可以将口内图像配准并且拼接在一起，以创建扫描区段的3D渲染图，并且在口内扫描应用108的用户界面上向牙科医师呈现3D渲染图。一旦扫描完成，则牙科医师可以接下来导航至图像处理模式，其可以通过将口内图像配准并且拼接在一起而生成虚拟3D模型。一旦完成足够组的3D渲染图和/或虚拟3D模型，则可以将3D渲染图保存到患者资料。牙科医师然后可以导航至传递模式，以将完整的患者资料电子发送至处理中心。然后处理中心可以生成定制的患者的透明矫正器的系列，并且将透明矫正器传递至牙科医师。然后患者会返回到牙科医师以获得第一组透明矫正器，并且检验该透明矫正器适当地配合到患者的牙齿上。
图2图示了具有触敏输入的口内扫描仪200的立体图。或者，口内扫描仪200可以是用于扫描除了口腔之外的对象的医学扫描装置。本发明的实施例可以应用到的其它类型的医学扫描装置200包括其它类型的光学扫描仪、x射线装置、超声装置等。各个这样的医学扫描装置可以至少包括：图像传感器，其生成医学图像；通信模块，其将医学图像传递至计算装置；以及触摸传感器，其能够用于在计算装置上操纵医学图像和/或由医学图像产生的扫描对象的表示。这些部件可以直接或者经由总线而连接在一起。触摸传感器还可以用于导航在计算装置上运行的医学扫描应用的用户界面。医学扫描装置可以另外包括一个以上的按钮，该按钮可以用于开始生成医学图像，并且激活和/或停用触摸传感器。
在一个实施例中，口内扫描仪200对应于图1的触敏扫描仪150。口内扫描仪200可以包括探头210，其从口内扫描仪200的本体的一端凸出。探头210可以包括扫描仪头部220，该扫描仪头部220捕捉光学数据，并且将光学数据提供至设置在口内扫描仪200内的一个以上的光学传感器。
在一个实施例中，口内扫描仪200包括半导体激光单元，其发出聚焦光束。光束可以穿过设置在口内扫描仪200中的照明模块，该照明模块将光束拆分为入射光束的阵列。照明模块可以是例如光栅或者微透镜阵列，其将光束拆分为光束的阵列。在一个实施例中，光束的阵列可以是远心光束的阵列。或者，光束的阵列可以不是远心的。
口内扫描仪200还可以包括穿过光束的阵列的单向镜或者分束器(例如，偏振分束器)。单向镜使得光能够从半导体激光器穿过传递至下游光学器件，但是反射在相反方向上传播的光。偏振光束分光器使得具有特定偏振的光束能够传递，并且反射具有不同(例如，相反)的偏振的光束。在一个实施例中，由于单向镜或者分束器的结构的结果，只要扫描仪头部的视野不在焦点处，则在该区域内的成像对象的照明区域上光束的阵列将产生光环。此外，一旦聚焦则光环将变为完全照明的光斑。这确保未聚焦的点与聚焦的点之间的测量密度的差异将变大。
沿着光束的阵列在单向镜或者分束器之后的光路，口内扫描仪200可以包括共焦聚焦光学部件和探头210(也称为内窥镜探查部件)。另外，四分之一波片可以在单向镜或分束器之后沿着光路设置，以向光束的阵列引入一定的偏振。在一些实施例中，这可以确保反射后的光束不会经过单向镜或者分束器。
探头210内部可以包括刚性的光传输介质，其可以是其内限定光传输路径的中空的物体，或者由光传输材料制成的物体，例如，玻璃体或者玻璃管。在一个实施例中，探头210包括诸如折叠棱镜(foldingprism)这样的棱镜。在探头210的扫描仪头部220所在的端部处，探头210可以包括确保全内反射的种类的镜子。从而，镜子可以使光束的阵列指向其它对象的牙齿区段。扫描仪头部220从而发出光束的阵列，其投射在诸如牙齿这样的被扫描对象的表面上。
光束的阵列可以被布置在X-Y平面内。由于入射光束撞击的表面是凹凸表面，所以照亮的点在不同的(Xi，Yi)的位置处沿着Z轴彼此移位。从而，虽然在一个部位处的点可以在共焦聚焦光学器件处聚焦，而其他部位的点可能未聚焦。因此，聚焦的点的返回光束的光强度将处于其峰值，而在其它点处的光强度将偏离峰值。从而，对于各个照亮的点，在沿着Z轴的不同位置处进行光强的多次测量。对于各个这样的(Xi，Yi)位置，可以进行强度对距离(Z)的导数，产生最大倒数Z0的Zi是聚焦距离。如以上所指出的，当未聚焦时，来自光束的阵列的入射光在表面上形成盘状光，并且当聚焦时，形成完整的光斑。从而，当接近焦点位置时，距离导数将变大，这提高了测量的精度。
从各个光斑散射的光包括最初在Z轴沿着光束的阵列所行驶的光路的相反方向而行驶的光束。在返回光束的阵列中的每个返回光束对应于光束的阵列中的入射光束之一。考虑到单向镜或分束器的不对称性能，返回光束在检测光学器件(例如，一个以上的光学传感器)的方向上被反射。
光学传感器可以是图像传感器，其具有分别表示图像的像素的传感元件的矩阵。在一个实施例中，光学传感器是电荷耦合装置(CCD)传感器。在一个实施例中，光学传感器是互补型金属氧化物半导体(CMOS)型图像传感器。还可以使用其它类型的图像传感器。光学传感器检测在各个像素处的光强。
口内扫描仪200可以还包括控制模块，该控制模块既连接到半导体激光器，又连接到电机、音圈或者其它转换机构。电机可以联结到共焦聚焦光学器件，用于改变共焦聚焦光学器件的聚焦设置。在接收到一个以上的透镜的位置已经改变的反馈之后，控制模块可以引入激光以生成光脉冲。控制单元还可以使图像捕捉模块同步，以接收和/或存储表示来自一个以上的透镜的指定位置处(以及随之的焦距深度)的各个传感元件的光强的数据。在随后的序列中，一个以上透镜的位置(以及随之的焦距深度)将以相同的方式改变，并且将在共焦聚焦光学器件的宽的焦点范围内继续进行数据捕捉。
以上已经描述了使用共焦成像以生成3D图像的口内扫描仪200的一个实施例。然而，应当将实施例理解为覆盖所有类型的3D成像装置。例如，口内扫描仪200可以包括立体摄像机对，用于生成立体图像，口内扫描仪200可以使用有结构的光学图案的突出部分以确定3D信息等。
如图示的，口内扫描仪200还包括多个输入装置。这些输入装置可以包括按钮240和触摸传感器230中一者以上。在一个实施例中，口内扫描仪200包括设置在口内扫描仪200的两侧处的一对按钮。一个按钮在图2所示的口内扫描仪200的视图中隐藏。在一个实施例中，一对按钮的各个按钮240生成相同的信号，并从而导致执行相同的操作或功能。依据用户如何手持口内扫描仪200，一个按钮可以比另一个按钮更易于被按下。在一个实施例中，同时按下一对按钮激活触摸传感器230。或者，一个或两个按钮的其它按钮按下组合可以激活触摸传感器230。
触摸传感器230能够检测用户触摸，并且能够接受诸如滑动、保持、轻敲等的多种不同类型的触摸手势。当用户按压触摸传感器230阈值量的时间(例如，1秒、2秒等的按压持续时间)时，可以检测到保持手势。当用户用手指最初按压触摸传感器230的一侧，而后移动他们的手指跨越到触摸传感器230的另一侧时，可以检测到滑动手势。触摸传感器230可以是触摸板、轨迹板、或者触摸屏幕，其能够将用户的手指的运动和位置转换为触摸手势。触摸传感器230可以包括电容式感应元件、电导感应元件、红外感应元件、电感感应元件、和/或其它感应元件。触摸传感器230可以是一维触摸板或者二维触摸板。
触摸传感器230可以检测包括但不限于滑动手势、保持手势、单个手指触摸手势、和/或多个手指触摸手势这样的触摸输入手势。响应于所检测的触摸输入，触摸传感器230可以针对特定输入手势生成触摸输入数据(也称为触摸输入信号)，并且将触摸输入数据传输到连接的计算装置。触摸输入手势可以用于控制口内扫描应用108的用户界面。例如，在扫描模式下，向左滑动和向右滑动手势可以使得用户能够在牙齿区段(例如，下齿弓区段、上齿弓区段、和咬合区段)之间导航。向上滑动和向下滑动手势可以使得用户能够在口内扫描应用108的各种模块(例如，患者模块、扫描模块、图像处理模块、传递模块)之间导航。触摸输入手势还可以用于操纵由口内扫描仪200生成并且发送至计算装置的医学数据。例如，保持手势可以使得用户能够激活口内测量装置，并且通过转动口内扫描仪200而转动由医学图像生成的3D渲染图。触摸传感器230和至少一个按钮240可以关联地使用以执行对用户界面、医学图像、和/或由医学图像产生的表示的额外控制。例如，在与触摸传感器230上的向上滑动手势、向下滑动手势、或者侧向滑动手势关联地保持按钮240时，口内扫描应用108可以启动或者与图7所示相似的覆盖模式。在另一个实例中，与向上滑动手势、向下滑动手势、或者侧向滑动手势关联地保持按钮240可以导致3D渲染图的放大或缩小。
在一个实施例中，口内扫描仪使得触摸传感器230在扫描期间禁用，以确保用户不会经由触摸传感器230而疏忽地发出命令。因此，当在传感器头部220的视野中和/或在距离传感器头部230的阈值距离内检测到对象时，口内扫描仪200可以自动地禁用触摸传感器230。口内扫描仪200可以还包括一个以上的灯(例如，发光二极管(LED))，其可以安装到探头210。当在传感器头部220的视野内检测到对象时，这些灯可以自动地激活。
在一个实施例中，口内扫描仪200包括惯性测量装置。惯性测量装置可以包括一个以上的加速计和/或一个以上的陀螺仪，其可以帮助确定口内扫描仪200的速度、朝向、转动、移动、和/或重力。另外，惯性测量装置可以包括磁性传感器。磁性传感器可以使得惯性测量装置能够确定惯性扫描仪200的转动位置。可以处理原始惯性测量数据，以帮助确定口内扫描仪200的朝向。原始惯性测量数据和处理后的惯性测量数据可以被称为惯性测量数据。
在一个实施例中，口内扫描仪200响应于检测到保持手势的触摸传感器230而激活惯性测量装置(一个或多个)。在一个实施例中，在用户继续保持手势时，由惯性测量装置生成的惯性测量数据用于控制虚拟3D模型的视图和朝向。或者，一旦接受到保持手势，则惯性测量数据可以继续用于控制虚拟3D模型的视图和朝向。
图3A图示了根据本发明的实施例，在口内扫描会话期间接收来自触敏口内扫描仪的触摸输入并且执行所判定的功能以控制口内扫描应用的用户界面的方法300的流程图。该方法可以通过处理逻辑执行，该处理逻辑包括硬件(例如，电路、专用逻辑电路、可编程逻辑电路、微代码等)、软件(诸如在处理装置上运行的指令)、或其组合。在一个实施例中，处理逻辑对应于图1中的计算装置105(例如，执行口内扫描应用108的计算装置105)。
以非限定性实例的方式，方法300可以在由牙科医师进行的患者的口内扫描会话期间发生。在方框305处，在医学扫描会话305期间，处理逻辑接收来自触敏口内扫描仪的触摸输入。触摸输入可以包括滑动手势、保持手势、轻敲手势、或者一些其他的手势。在方框310处，处理逻辑判定触摸输入手势是否是滑动手势或者保持手势之一。
在方框312处，在判定触摸输入手势是滑动手势时，处理逻辑判定滑动手势的滑动方向。滑动方向可以包括但不限于向左滑动手势、向右滑动手势、向上滑动手势、和向下滑动手势。滑动方向还可以是斜向滑动方向。
在方框314处，处理逻辑判定口内扫描应用的当前模式。例如，当前模式可以是计划模式、扫描模式、图像处理模式、或者传递模式。判定口内扫描应用的当前模式可以包括判定活动模块和活动模块的当前重点。在一个实施例中，活动模块可以是患者模块、扫描模块、图像处理模块、或者传递模块。活动模块的当前重点描述了活动模块的活动部分或高亮部分。例如，准备扫描患者的下齿弓区段的牙科医师可以导航至由扫描模块呈现的扫描模式的下齿弓区段。在这样的情况下，下齿弓区段可以是活动模块的当前重点，并且扫描模块可以是活动模块。例如，下文将具体地描述的图4提供了对活动模块的当前重点(例如，下齿弓区段)和活动模块(例如，扫描模式)的图示，该活动模块由前述部分周围的高亮表示。
在方框316处，处理逻辑基于滑动方向和当前模式而判定要执行的功能。要执行的功能可以包括可以导致活动模块的当前重点移动至下一个重点的动作或者操作。例如，如果当前重点是扫描模式的上齿弓区段，则处理逻辑可以判定向右滑动手势会将当前重点改变至扫描模式中的下一个区段(例如，咬合区段)，或者向左滑动手势可以将当前重点改变至扫描模式中的前一个的区段(例如，下齿弓区段)。在方框318处，处理逻辑执行判定功能(例如，切换至下一个重点或者前一个重点)。
在方框316处判定的功能还可以取决于当前活动层级。在一个实施例中，处理逻辑提供多个层级，其可以包括例如模式选择层级和模式交互层级。在模式选择层级中时，用户可以提供向左滑动和向右滑动手势，以在模式之间导航。在模式交互层级中时，例如，用户可以提供向左滑动手势和向右滑动手势，以将重点切换至例如下一个区段或者前一个区段。
在方框320处，当判定触摸输入手势是保持手势时，处理逻辑激活口内扫描仪中的惯性测量装置。一旦激活，则惯性测量装置可以生成口内扫描仪的口内测量数据(例如，速度、朝向、重力、和/或转动位置)。在方框322处，处理逻辑接收来自口内扫描仪的惯性测量数据，该惯性测量数据表明了口内扫描仪从第一朝向改变至第二朝向。例如，处理逻辑的电路可以接收来自口内扫描仪的数据，该数据为口内扫描仪在向下方向上转动45度。在方框324处，处理逻辑执行从3D模型的第一视图改变至3D模型的第二视图的视图功能，其中，从第一视图改变至第二视图对应于口内扫描仪从第一朝向改变至第二朝向。例如，在接收到口内扫描仪在向下方向上转动45度的惯性测量数据时，处理逻辑可以与惯性测量数据相对应地，在向下方向上转动上齿弓区段的3D渲染图45度。
图3B图示了根据本发明的实施例，启动和禁用触敏口内扫描仪的触摸传感器以及基于来自触摸传感器的输入而执行功能的方法350的流程图。该方法可以通过处理逻辑而执行，该处理逻辑包括硬件(例如，电路，专用逻辑电路、可编程逻辑电路、微代码等)、软件(诸如在处理装置上运行的指令)、或其组合。在一个实施例中，处理逻辑对应于图2的口内扫描仪200。
口内扫描仪的触摸传感器可以被禁用，以防止用户进行无意的触摸输入。例如，操纵口内扫描仪的牙科医师可以在扫描的过程期间意外地使手指扫过触摸传感器，如果触摸传感器激活，则这可能导致口内扫描应用执行所判定的功能。
在方框355处，处理逻辑可以检测用户输入以启动触摸传感器。在一个实施例中，口内扫描仪可以包括两个按钮。例如，启用触摸传感器的用户输入可以采用同时按下两个按钮的方式。如果没有检测到启用触摸传感器的用户输入，则处理逻辑移动至方框390。如果检测到启用触摸传感器的用户输入，则触摸传感器在方框360处启用。
在方框365处，处理逻辑检测对象是否处于在口内扫描仪的扫描仪头部的视野(FOV)内。例如，当口内扫描仪插入到患者的口内时，可以检测到患者的牙齿。在一个实施例中，扫描仪头部的FOV是可变的距离。例如，FOV可以被构造为13.5毫米×13.5毫米×13.5毫米(13.5立方毫米)，或者可以根据需要增大或者减小。用于医学扫描的理想的FOV可以取决于扫描的类型。对于口内扫描，小于20立方毫米的FOV可以是适当的。处理逻辑也可以在方框365处判定所检测到的对象是否处于距离扫描仪头部的阈值距离内。
如果在扫描仪头部的FOV内没有检测到对象，则处理逻辑移动至方框370，在方框370处，处理逻辑经由触摸传感器而检测手势。在方框385处，如果检测到滑动手势(例如，向左滑动手势、向右滑动手势、向上滑动手势、向下滑动手势)，则处理逻辑将滑动手势发送到计算装置；然后处理逻辑返回到方框365。如果检测到保持手势，则在方框380处，处理逻辑激活惯性测量装置。在方框392处，处理逻辑生成惯性测量数据，并且将数据发送到计算装置；然后处理逻辑返回到方框365。
返回到方框365，如果在扫描仪头部的FOV中检测到对象，则处理逻辑移动至方框375，并且禁用触摸传感器，以及激活可以安装到口内扫描仪的探头的诸如发光二极管(LED)这样的灯。例如，一旦用户将口内扫描仪插入到患者的口内用于扫描，则触摸传感器可以被禁用，以防止无意地触摸输入，并且在扫描仪头部附近的光可以照射以对扫描区域提供照明。
在方框390处，处理逻辑检测用户输入以开始扫描。在一些实施例中，用户输入可以是按下口内扫描仪的按钮。如果没有检测到开始扫描的用户输入，则处理逻辑返回到方框355。在方框393处，在检测到开始扫描的用户输入时，处理逻辑生成口内图像和/或视频。例如，牙科医师可以按下口内扫描仪的按钮以开始咬合区段的口内扫描，用于生成该咬合区段的口内图像和/或视频。方法然后可以返回到方框355。方法350可以继续直至用户关闭口内扫描仪。
图3C图示了根据本发明的实施例，生成医学图像、对计算装置提供医学图像、而后在计算装置上处理这些医学图像的方法394的流程图。该方法可以利用医学扫描装置而执行。在一个实施例中，医学扫描装置对应于图2的口内扫描仪200。或者，医学扫描装置可以是另一种类型的医学成像装置。
在方法394的方框395处，医学扫描装置的图像传感器生成一个以上的医学图像。图像传感器可以是x射线装置、超声波收发器、光学图像传感器(例如，CCD传感器、CMOS型图像传感器等)、或者其他类型的图像传感器。
在方框396处，医学扫描装置的通信模块将医学图像发送到计算装置，该计算装置经由有线或无线连接而连接到医学扫描装置。通信模块可以是无线通信模块(例如，Wi-Fi网络适配器、蓝牙收发器、Zigbee收发器、红外线收发器、超声波收发器等)或者有线通信模块(例如，以太网适配器、USB模块等)。
在方框397处，医学扫描装置激活医学扫描装置的触摸传感器。在生成医学图像的同时，触摸传感器可以被禁用，从而不干扰图像生成处理(例如，由于无意的触摸手势)。触摸传感器可以响应于用户按下医学扫描装置的一个以上按钮而被激活。在一个实施例中，一对按钮的指定的按钮按下组合激活触摸传感器。例如，一对按钮的同时按下可以激活触摸传感器。
在方框398处，医学扫描装置接收触摸输入(例如，在触摸传感器上检测到用户手指)。在方框399处，触摸传感器可以判定触摸输入所表示的触摸手势，并且可以生成对应的触摸输入数据或者信号。医学扫描装置然后可以将触摸输入数据发送到连接的计算装置。触摸输入数据可以使得在计算装置上运行的医学扫描应用执行一个以上的功能，该功能可以操纵医学图像、操纵由医学图像生成的表示(例如，虚拟3D模型)、导航医学扫描应用的UI等。
图4图示了口内扫描应用(例如，图1的口内扫描应用108)的示例扫描模式用户界面(UI)400。UI 400可以是交互的，并且用户交互选项可以由图标表示。用户可以通过各种输入(例如，鼠标、键盘、触摸屏、来自口内扫描仪的触摸传感器、或者其他相似的装置)而与UI 400交互。
在UI 400的顶部处，显示用于用户信息模式410、扫描模式415、图像处理模式420、和传递模式425的图标。高亮活动模式(例如，在该情况下的扫描模式415)。用户可以通过点击期望的图标(例如，利用鼠标)或者触摸图标(例如，利用触摸屏)而切换到不同的模式。或者用户可以利用口内扫描仪的触摸输入而切换至不同的模式。例如，向上滑动手势可以从模式交互层级改变至模式选择层级。一旦处于模式选择层级，则向左和向右滑动手势可以在模式之间导航。
各种牙齿区段可以显示在UI 400的左上部处。上齿弓区段430、咬合区段435、下齿弓区段440、以及单独的准备牙齿区段445由图标表示。依据当前患者的治疗计划，可以不存在准备牙齿区段、存在一个准备牙齿区段、或者存在多个准备牙齿区段。准备牙齿区段445可以由与将用作准备牙齿的患者牙齿相对应的任意单独牙齿所表示。或者，向上滑动手势可以将口内扫描应用转换至下一个模式。
在口内扫描应用处于用于扫描模式的模式交互层级时，用户可以对各个区段430、435、440和445生成口内数据组。用户可以利用任何数量的输入装置而选择为哪个区段以生成口内数据组。一个这样的输入装置是与口内扫描仪一体的输入传感器。当前重点的区段被用轮廓高亮(例如，下齿弓区段440)。区段说明460提供了作为当前重点的区段(例如，扫描下齿弓)的文字说明。前一个区段按钮465和下一个区段按钮455是用户交互的，并且使得用户能够将当前重点移动至另一个牙齿区段。用户可以通过使用触摸屏幕或者鼠标按下下一个区段按钮455或者前一个区段按钮465而在区段之间导航。或者，用户可以使用口内扫描仪的触摸传感器以输入滑动手势。然后重点可以基于滑动手势而切换至下一个区段或者前一个区段。例如，在当前重点是上齿弓区段430的情况下，向右滑动手势会将当前重点改变至咬合区段435，或者向左滑动手势会将当前重点改变至下齿弓区段440。图6提供了利用滑动手势改变当前重点的进一步图示。
观看窗口470提供了在口内扫描仪的视野中的对象的即时视图。观看窗口470可以提供要被捕捉的图像和/或视频的指示。
3D渲染图480提供通过将图像拼接在一起而生成的粗糙的虚拟3D模型，该图像来自为作为当前重点的区段(例如，下齿弓区段440)而生成的图像数据组。用户可以从各种角度观看3D模型，并且可以放大或缩小。用户可以使用计算装置105上的触摸屏以移动、转动、和放大/缩小3D模型。用户还可以如在图3A的方框320-324中描述的，通过激活和使用由惯性测量装置所收集的数据，而利用口内扫描仪的触摸传感器以移动、转动、以及放大/缩小3D模型。
图5图示了触发了口内扫描仪520的示例转动以及所得到的基于口内扫描而生成的虚拟3D模型530的转动的视图功能。保持手势510可以被口内扫描仪200的触摸传感器所检测到，该保持手势510可以激活口内扫描仪200的惯性测量装置。一旦惯性测量装置被激活，随着用户移动(例如，转动)口内扫描仪200，可以生成惯性测量数据(例如，转动和/或加速度数据)。该惯性测量数据可以用于转动和/或移动虚拟3D模型。然后虚拟3D模型可以与口内扫描仪同时移动。例如，随着口内扫描仪200从第一朝向522移动至第二朝向524并且继续移动至第三朝向526，3D模型将从对应于第一朝向522的第一视图535移动至对应于第二朝向524的第二视图540，并且继续移动至对应于第三朝向526的第三视图545。口内扫描仪200可以在各种方向上转动、移动等，并且3D模型也将因此而移动、转动等。因此，牙科医师可以在仍然手持口内扫描仪200的同时便利地控制3D模型，而不需要物理地在计算装置的附近范围内移动以使用鼠标或者触摸屏。
图6图示了在操作的扫描模式下的示例滑动手势和所得到的由口内扫描应用执行的功能。扫描模式的重点可以最初是下齿弓区段634，如在第一视图630中所示。下齿弓区段634被高亮，并且下齿弓3D渲染图被显示在第一视图630中。
用户可以在口内扫描仪200上进行向右滑动手势610，其使得口内扫描应用将当前重点移动至上齿弓区段644，如在第二视图640中所示。在第二视图640中，上齿弓区段644被高亮，并且上齿弓3D渲染图642被显示。
用户可以执行向左滑动手势615，以使重点返回到下齿弓区段630。或者，用户可以进行向右滑动手势610，以使重点移动至咬合区段650，如第三视图650中所示。在第三视图650中，咬合区段654被高亮并且咬合3D渲染图652被显示。
图7图示了用于口内扫描应用108的示例覆盖图(overlay)700。覆盖图700可以在各种活动模式(例如，扫描模式)上显示，并且可以提供关于触摸手势的辅助信息，该触摸手势可以用于指定的活动模式。例如，在图示中，覆盖图700提供了关于口内扫描仪200的使用的指示信息以及可用的控制功能。滑动手势指令705可以提供用户信息，该用户信息是关于响应于向左滑动手势而输入的命令(例如，“上一个(Prev)”或者上一个命令)和向右滑动手势而输入的命令(例如，“下一个(Next)”命令)。保持手势指令710可以提供用户信息，该用户信息是关于响应于保持手势而输入的命令(例如，“按下并保持以转动模型”)。覆盖图700还可以提供额外的信息以在扫描处理中辅助用户，诸如关于扫描技术的引导，和/或可以高亮扫描辅助指示(例如，对应于丢失的和/或缺陷的扫描数据的指示)。
图8图示了在计算装置800的实例形式中的机器的图形展示，在计算装置800中，可以执行用于使得机器执行本文论述的方法中的任意一者以上的一组指令。在替代实施例中，机器可以在局域网(LAN)、内联网、外联网或者因特网中连接(联网)至其他机器。机器可以以主从式网路环境中的客户机的身份或者以对等式(分布式)网络环境中的个人机的身份而运行。机器可以是个人计算机(PC)、台式计算机、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、移动电话、网络设备、服务器、网络路由器、交换机、或桥接器、或者指定由该机器采取的行为这样的能够执行一组指令(连续的或者不连续的)任意装置。此外，虽然仅图示了一个机器，但是术语“机器”还应当被理解为包括机器(例如，计算机)的任意集合，该机器独立地或者结合地执行一组(或多组)指令以执行本文描述的方法中的一者以上。
计算装置800的实例包括处理装置802、主存储器804(例如，只读存储器(ROM)、闪速存储器、诸如同步DRAM(SDRAM)这样的动态随机存取存储器(DRAM)等)、静态存储器806(例如，闪速存储器、静态随机存取存储器(SRAM)等)以及二级存储器(例如，数据储存装置828)，其能够经由总线808而互相通信。
处理装置802表示诸如微处理器、中央处理单元等这样的一个以上的通用处理器。更具体地，处理装置802可以是复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、实施其他指令集的处理器、或者实施指令集的组合的处理器。处理装置802还可以是一个以上的专用处理装置，诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器等。处理装置802被配置为执行处理逻辑(指令826)，用以执行本文论述的操作和步骤。
计算装置800可以还包括用于与网络864通信的网络接口装置822。计算装置800还可以包括视频显示单元810(例如，液晶显示器(LCD)或者阴极射线管(CRT))、字母数字输入装置812(例如，键盘)、光标控制装置814(例如，鼠标)、触摸输入装置816(例如，触摸屏)、以及信号生成装置820(例如，扬声器)。
数据储存装置828可以包括机器可读储存介质(或者更具体地，非暂时性计算机可读储存介质)824，其上储存一个以上的指令组826，该指令组826体现本发明描述的一个以上的方法和功能。非暂时性储存介质是指除了载波之外的储存介质。指令826在被计算装置800执行期间还可以完全或者至少部分地贮存于主存储器804和/或处理装置802，主存储器804和处理装置802同样构成计算机可读储存介质。
计算机可读储存介质824还可以用于存储口内扫描应用850，其可以对应于图1中的相似命名的部分。计算机可读储存介质824还可以储存用于口内扫描应用850的包含方法的软件库。虽然计算机可读储存介质824在示例性实施例中被示出为单个介质，但是术语“计算机可读储存介质”应当被理解为包括单个或多个介质(例如，集中或分布式的数据库、和/或关联的缓存和服务器)，其储存一组以上的指令。术语“计算机可读储存介质”应当被理解为包括除了载波之外的任意介质，其能够储存或者解码由计算机执行的一组指令，并且使得机器能够执行本发明中的任意一种以上的方法。术语“计算机可读储存介质”因此应当被理解为包括但不限于固态存储器以及光学和磁性介质。
应当理解为以上说明意在是示例性的，而不是限制性的。在阅读和理解以上说明时，很多其他实施方式将是明显的。虽然已经参考具体示例性实施方式而描述了本发明的实施例，但是应当理解本发明不限于上述实施例，而是能够在所附权利要求书的精神和范围内通过修改和变更而实施本发明。因此，说明书和附图应被视作说明的目的而不是限制的目的。因此，应当参考所附权利要求书以及与这些权利要求的权利等同的全部范围，而确定本发明的范围。

Claims (27)

1.一种方法，包括：
在医学扫描会话期间，利用执行医学扫描应用的计算装置接收来自触敏医学扫描装置的触摸输入；
判定所述触摸输入是否包括保持手势或者滑动手势中的至少一者；
响应于判定为所述触摸输入包括保持手势，利用所述计算装置执行第一功能，以控制所述医学扫描应用的用户界面；以及
响应于判定为所述触摸输入包括滑动手势，利用所述计算装置执行第二功能，以控制所述医学扫描应用的所述用户界面。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述滑动手势包括向左滑动手势或者向右滑动手势中的至少一者，并且其中，执行所述第二功能包括：
针对向右滑动手势而切换到下一个扫描区段；以及
针对向左滑动手势而切换到前一个扫描区段。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述触敏医学扫描装置包括具有触摸传感器的口内扫描仪。
4.根据权利要求1至3的任意一项所述的方法，其中，所述第一功能包括启用所述触敏医学扫描装置的惯性测量装置。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括：
基于所述惯性测量装置的数据输出，检测所述医学扫描装置从第一朝向到第二朝向的改变；以及
从第一视图改变至第二视图，所述第一视图包括基于由所述医学扫描装置执行的扫描而生成的三维模型的第三朝向，所述第二视图包括所述三维模型的第四朝向，其中，从所述第一视图到所述第二视图的改变对应于从所述第一朝向到所述第二朝向的改变。
6.根据任意前述权利要求所述的方法，其中，所述第二功能包括基于所述滑动手势的方向而导航所述医学扫描应用的用户界面。
7.根据任意前述权利要求所述的方法，其中，所述医学扫描装置包括触摸传感器，所述方法还包括：
检测在所述医学扫描装置的扫描仪头部的视野内并且在所述扫描仪头部的阈值距离内的对象；以及
响应于检测到在所述扫描仪头部的所述阈值距离内并且在所述视野内的对象，禁用所述触摸传感器。
8.根据任意前述权利要求所述的方法，其中，所述医学扫描装置包括第一按钮、第二按钮、和触摸传感器，所述方法还包括：
接收来自所述医学扫描装置的表明同时按下所述第一按钮和所述第二按钮的信号；以及
响应于接收到所述信号，启用所述触摸传感器。
9.根据任意前述权利要求所述的方法，还包括：
响应于接收到所述信号，显示覆盖图，所述覆盖图包括使用所述触摸传感器的指令或者在扫描处理中的用户进程之中的至少一者。
10.一种医学扫描装置，包括：
本体；
在所述本体的一端处的探头，所述探头包括扫描仪头部；
光学传感器，该光学传感器被设置在所述本体内，以接收来自所述扫描仪头部的信号并且基于所述信号而生成光学扫描数据，其中，所述医学扫描装置将所述光学扫描数据发送到计算装置；
触摸传感器，该触摸传感器被设置在所述本体上以检测触摸输入，其中，所述医学扫描装置将所述触摸输入提供至所述计算装置；以及至少一个按钮，该至少一个按钮被设置在所述本体上，以启用所述触摸传感器。
11.根据权利要求10所述的医学扫描装置，还包括：
惯性测量装置，该惯性测量装置被设置在所述本体内，以检测所述医学扫描装置从第一朝向到第二朝向的改变，并且生成表明所述改变的惯性测量数据，其中，所述医学扫描装置将所述惯性测量数据发送到所述计算装置，以使得所述计算装置从第一视图改变至第二视图，所述第一视图包括基于所述光学扫描数据生成的三维模型的第三朝向，所述第二视图包括所述三维模型的第四朝向，其中，从所述第一视图到所述第二视图的改变对应于从所述第一朝向到所述第二朝向的改变。
12.根据权利要求10或11所述的医学扫描装置，其中，所述至少一个按钮包括第一按钮和第二按钮，并且其中，所述医学扫描装置响应于检测到所述第一按钮和所述第二按钮的按钮按下组合，启用所述触摸传感器。
13.根据权利要求10至12的任意一项所述的医学扫描装置，其中，所述医学扫描装置识别所述触摸输入作为滑动手势或者保持手势。
14.根据权利要求10至13的任意一项所述的医学扫描装置，其中，所述医学扫描装置响应于检测到在所述扫描仪头部的视野内的对象，禁用所述触摸传感器。
15.根据权利要求14所述的医学扫描装置，还包括：
至少一个灯，该至少一个灯照明所述扫描仪头部的所述视野，其中，所述医学扫描装置响应于检测到所述扫描仪头部的所述视野内的所述对象，激活所述至少一个灯。
16.根据权利要求10至15所述的医学扫描装置，其中，所述医学扫描装置包括手持式口内扫描仪。
17.一种系统，包括：
医学扫描装置，该医学扫描装置包括：
生成光学扫描数据的光学传感器；
检测触摸输入的触摸传感器；和
启用所述触摸传感器的至少一个按钮；以及
计算装置，该计算装置连接到所述医学扫描装置，所述计算装置：
接收来自所述医学扫描装置的所述光学扫描数据；
在所述触摸传感器已经被启用之后接收来自所述医学扫描装置的所述触摸输入；
判定所述触摸输入是否包括保持手势或滑动手势中的至少一者；
响应于判定为所述触摸输入包括保持手势，执行第一功能；并且响应于判定为所述触摸输入包括滑动手势，执行第二功能。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述医学扫描装置还包括：
惯性测量装置，该惯性测量装置检测所述医学扫描装置从第一朝向到第二朝向的改变，并且生成表明所述改变的惯性测量数据，其中，所述医学扫描装置响应于所述至少一个按钮被按下而启用所述惯性测量装置。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述第一功能包括视图功能，并且其中，所述计算装置接收来自所述医学扫描装置的所述惯性测量数据并且从第一视图改变至第二视图，所述第一视图包括基于所述光学扫描数据而生成的三维模型的第三朝向，所述第二视图包括所述三维模型的第四朝向，其中，从所述第一视图到所述第二视图的改变对应于从所述第一朝向到所述第二朝向的改变。
20.根据权利要求18或19所述的系统，其中，所述至少一个按钮包括第一按钮和第二按钮，并且其中，所述医学扫描装置响应于检测到所述第一按钮与所述第二按钮的特定按钮按下组合而启用所述触摸传感器。
21.根据权利要求18至20的任意一项所述的系统，其中，所述医学扫描装置响应于检测到所述医学扫描装置的扫描仪头部的视野内的对象，而禁用所述触摸传感器。
22.一种医学扫描装置，包括：
生成医学图像的图像传感器；
通信模块，该通信模块连接到所述图像传感器，以将所述医学图像传送到计算装置；以及
触摸传感器，该触摸传感器连接到所述通信模块，以接收触摸输入，基于所述触摸输入而生成触摸输入数据，并且经由所述通信模块向所述计算装置提供所述触摸输入数据，其中，所述触摸输入数据使得所述计算装置操纵所述医学图像或者基于所述医学图像而生成的表示中的至少一者。
23.根据权利要求22所述的医学扫描装置，其中，所述医学扫描装置包括口内扫描仪，所述图像传感器包括光学图像传感器，并且所述触摸传感器包括设置在所述口内扫描仪上的触摸板。
24.根据权利要求22或23所述的医学扫描装置，其中，所述触摸输入包括滑动手势，并且其中，所述触摸输入数据包括滑动手势触摸输入数据，该滑动手势触摸输入数据使得所述计算装置导航用户界面，该用户界面呈现所述医学图像或者所述表示中的至少一者。
25.根据权利要求22至24的任意一项所述的医学扫描装置，其中，所述触摸输入包括保持手势，所述医学扫描装置还包括：
惯性测量装置，其中，所述惯性测量装置响应于所述保持手势而被激活，并且其中，一旦被激活，则所述惯性测量装置生成转动数据，该转动数据被提供至所述计算装置，以使得所述计算装置转动所述医学图像或所述表示中的至少一者的显示。
26.根据权利要求22至25的任意一项所述的医学扫描装置，其中，所述触摸传感器在生成所述医学图像之前自动被停用，所述医学扫描装置还包括
至少一个按钮，在所述医学图像已经被生成之后，所述至少一个按钮激活所述触摸传感器。
27.根据权利要求22至26的任意一项所述的医学扫描装置，其中，所述图像传感器还包括超声波收发器、x射线装置、或者光学图像传感器中的至少一者。
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