DE102013106556A1

DE102013106556A1 - Verfahren zum Betreiben einer Dentalkamera

Info

Publication number: DE102013106556A1
Application number: DE102013106556.2A
Authority: DE
Inventors: Helmut Rauscher
Original assignee: Qioptiq Photonics GmbH and Co KG
Current assignee: Qioptiq Photonics GmbH and Co KG
Priority date: 2013-06-24
Filing date: 2013-06-24
Publication date: 2014-12-24
Also published as: EP2818095A1; US20140375787A1

Abstract

Bei einem Verfahren zum Betreiben einer Dentalkamera, der eine Beleuchtungseinrichtung mit wenigstens einer Lichtquelle zur Beleuchtung eines abzubildenden Zahnes mit Beleuchtungslicht sowie eine Bildverarbeitungseinrichtung zugeordnet sind, werden wenigstens ein erstes Bild und ein zweites Bild aufgenommen, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Bild wenigstens ein Eigenschaftsmerkmal des Beleuchtungslichtes, vorzugsweise dessen Einfallswinkel auf den Zahn, verändert wird, und wobei die Bilder durch die Bildverarbeitungseinrichtung in Bezug auf eine Feststellung von Überstrahlung verglichen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Dentalkamera.
Dentalkameras sind allgemein bekannt und werden im großen Umfang im Dentalbereich zu Untersuchungs- und Dokumentationszwecken eingesetzt.
Zur Beleuchtung eines abzubildenden Zahnes mit Beleuchtungslicht ist der Dentalkamera eine Beleuchtungseinrichtung mit wenigstens einer Lichtquelle zugeordnet. Zur Bearbeitung von mittels der Dentalkamera aufgenommenen Stand- oder Bewegtbildern ist eine Bildverarbeitungseinrichtung vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bildqualität beim Einsatz von Dentalkameras zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass es bei der Abbildung von Zähnen aufgrund der glatten Oberfläche der Zähne im Bild häufig zu Überstrahlungen kommt, die die Bildqualität und die Auswertung der aufgenommenen Bilder beeinträchtigen. Dies gilt umso mehr als durch die natürliche Befeuchtung der Zähne die Neigung zu Überstrahlungen noch gefördert ist. Zum anderen ist es im Sinne einer hochqualitativen Abbildung wünschenswert, mit einer hohen Beleuchtungsstärke der Lichtquelle zu arbeiten, was die Tendenz zu Überstrahlungen weiter fördert.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, die Bildqualität einer Dentalkamera dadurch zu verbessern, dass Reflexe in den aufgenommenen Bildern verringert oder beseitigt werden.
Hierzu sieht die Erfindung vor, dass wenigstens ein erstes und ein zweites Bild aufgenommen werden, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Bild wenigstens ein Eigenschaftsmerkmal des Beleuchtungslichts verändert wird und wobei die Bilder Bezug auf eine Feststellung von Überstrahlungen verglichen werden.
Beispielsweise und insbesondere kann zwischen dem ersten und dem zweiten Bild der Winkel, unter dem das Beleuchtungslicht auf einen zu untersuchenden Zahn oder zu untersuchende Zähne einstrahlt, verändert werden. Dies hat zur Folge, dass eine durch die Lichtquelle hervorgerufene Überstrahlung in dem ersten Bild an einer anderen Stelle auftritt als in dem zweiten Bild. Dies kann in der Bildverarbeitungseinrichtung festgestellt und das Bild derart verarbeitet werden, dass die Überstrahlung beseitigt oder verringert ist. Wird beispielsweise in der Bildverarbeitungseinrichtung festgestellt, dass ein Bildbereich, in dem sich in dem ersten Bild eine Überstrahlung befindet, in dem zweiten Bild überstrahlungsfrei ist, so kann der überstrahlte Bildbereich in dem ersten Bild durch den überstrahlungsfreien Bildbereich aus dem zweiten Bild ersetzt werden, beispielsweise in dem die überstrahlten Pixel aus dem ersten Bild durch nichtüberstrahlte Pixel aus dem zweiten Bild ersetzt werden. Auf diese Weise können Überstrahlungen verringert oder beseitigt werden, so dass die Bildqualität der mittels der Dentalkamera aufgenommenen Bilder wesentlich erhöht ist.
Es ist erfindungsgemäß auch möglich, andere Eigenschaftsmerkmale des Beleuchtungslichtes zwischen dem ersten Bild und dem zweiten Bild zu verändern. So ist es erfindungsgemäß beispielsweise möglich, die Beleuchtungsstärke des Beleuchtungslichtes zwischen dem ersten und dem zweiten Bild zu verändern, so dass in einem Bild eine stärkere Überstrahlung auftritt als in dem anderen Bild, mit anderen Worten also in dem einem Bild ein größerer Bildbereich überstrahlt ist als in den anderem Bild. Auf diese Weise kann zumindest festgestellt werden, dass eine Überstrahlung aufgetreten ist, so dass beispielsweise in dem einem Benutzer der Dentalkamera angezeigten Bild die Überstrahlung markiert werden kann, so dass für den Benutzer ersichtlich ist, dass die an dieser Stelle befindliche Bildinformation hinsichtlich der Oberflächenstruktur oder 3D-Struktur des untersuchten Zahnes nur von eingeschränkter Aussagekraft ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass ein Bildbereich, in dem eine Überstrahlung festgestellt wird, von der Bildbearbeitungseinrichtung einer Bildverarbeitung unterzogen wird zur Beseitigung oder Verringerung der Überstrahlung. Entsprechende Algorithmen der Bildverarbeitung und Mustererkennung stehen vielfältig zur Verfügung und können in dem erfindungsgemäßen Sinn ohne weiteres umgesetzt werden. Einzelheiten entsprechender Algorithmen sind dem Fachmann allgemein bekannt und werden daher hier nicht näher erläutert.
Wie bereits ausgeführt, können zu dem erfindungsgemäßen Zweck unterschiedliche Eigenschaftsmerkmale des Beleuchtungslichtes verändert werden. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht insoweit vor, dass zwischen den ersten Bild und dem zweiten Bild der Einfallswinkel des Beleuchtungslichtes auf dem abzubildenden Zahn als Eigenschaftsmerkmal des Beleuchtungslichtes verändert wird. Bei entsprechender Wahl des Einfallswinkels treten dementsprechend Überstrahlungen an unterschiedlichen Stellen des Bildes auf, so dass insbesondere die Möglichkeit besteht, beim Feststellen einer Überstrahlung in einem Bild, die in dem anderen Bild nicht festgestellt wird, einen die Überstrahlung enthaltenden Bildbereich des einen Bildes durch einen entsprechenden überstrahlungsfreien Bildbereich des anderen Bildes zu ersetzen, wie dies eine andere Weiterbildung der Erfindung vorsieht. Auf diese Weise ist die Bildqualität der Dentalkamera signifikant verbessert.
Entsprechend den jeweiligen Anforderungen kann die Dentalkamera Standbilder oder Bewegtbilder aufzeichnen.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht Mittel vor, die feststellen, ob zwischen dem ersten und dem zweiten Bild eine Relativbewegung zwischen der Dentalkamera und dem abzubildenden Zahn stattgefunden hat. Lageänderungen des Zahnes relativ zur Dentalkamera können bei dieser Ausführungsform in die Bildverarbeitung eines überstrahlten Bildes eingehen, so dass die Bildqualität weiter verbessert ist.
Eine Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, dass die Mittel, die feststellen, ob zwischen dem ersten und dem zweiten Bild eine Relativbewegung zwischen der Dentalkamera und dem abzubildenden Zahn stattgefunden hat, Sensormittel aufweisen. Durch geeignete Sensoren können Relativbewegungen zwischen Zahn und Dentalkamera nach Art und Umfang festgestellt und bei der Bildverarbeitung berücksichtigt werden.
Um bei der vorgenannten Ausführungsform die Sensormittel besonders einfach zu gestalten, sieht eine Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform, dass die Sensormittel wenigstens einen der Dentalkamera zugeordneten Bewegungssensor aufweisen, der mit der Bildverarbeitungseinrichtung in Signalübertragungsverbindung steht. Ein entsprechender Bewegungssensor, der sowohl die absolute Lage eines Kamerakopfes der Dentalkamera als auch Lageänderungen erfassen kann, kann beispielsweise an dem Kamerakopf der Dentalkamera befestigt sein. Entsprechende Bewegungssensoren stehen als relativ einfache und kostengünstige Standardbauteile zur Verfügung.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, die zur Verdeutlichung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens dient. Dabei bilden alle beschriebenen, in der Zeichnung dargestellten und in den Patentansprüchen beanspruchten Merkmale für sich genommen sowie in beliebiger geeigneter Kombination miteinander den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen und ihren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Beschreibung sowie Darstellung in der Zeichnung.
Es zeigt:
1 stark schematisiert und blockschaltbildartig ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels und erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 beispielhaft und schematisch zwei im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgenommene Bilder sowie ein resultierendes reflexgemindertes Bild und
3 eine im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgenommene Bildfolge reflexgeminderter Bilder.
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 2 zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Dentalkamera 4 dargestellt, die zum Abbilden eines Zahnes dient, der in 1 durch eine Ebene 6 symbolisiert ist. Zum Abbilden des Zahnes 6 ist der Dentalkamera 4 eine Beobachtungsoptik 8 zugeordnet. Der Dentalkamera 4 ist eine Beleuchtungseinrichtung 10 zur Beleuchtung des abzubildenden Zahnes mit Beleuchtungslicht zugeordnet, wobei die Beleuchtungseinrichtung 10 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Lichtquellen 12, 12' aufweist, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel räumlich zueinander beabstandet angeordnet sind und unter unterschiedlichen Einfallswinkeln auf den Zahn 6 einstrahlen.
Der Dentalkamera 4 ist ferner eine Bildverarbeitungseinrichtung 14 zugeordnet, die zum Verarbeiten der mittels der Dentalkamera 4 aufgenommenen Bilder dient. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Dentalkamera 4 zum Aufnehmen von Standbildern vorgesehen. Die Dentalkamera 4 kann jedoch entsprechend den jeweiligen Anforderungen auch im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Aufnahme von Bewegtbildern vorgesehen sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren vollzieht sich mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 wie folgt:
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst ein erstes Bild des Zahnes 6 aufgenommen, wobei die Lichtquelle 12 eingeschaltet und die Lichtquelle 12' ausgeschaltet ist.
2 zeigt ein entsprechendes Bild 16 unter der Annahme, dass in dem Bild 16 eine Überstrahlung auftritt, die in 2 mit dem Bezugszeichen 18 versehen ist. Der Zahn 6 ist in 2 kreisförmig symbolisiert.
Nach dem Aufnehmen des ersten Bildes 16 wird die Lichtquelle 12 aus- und die Lichtquelle 12' eingeschaltet, so dass sich, wie aus 1 ersichtlich, der Einfallswinkel des Beleuchtungslichtes auf den Zahn 6 erfindungsgemäß verändert. In dieser Konstellation wird ein zweites Bild 16' aufgenommen, wobei sich der Ort der Überstrahlung 18' entsprechend dem veränderten Einfallswinkel des Beleuchtungslichtes verändert hat. Die so aufgenommenen Bilder 16, 16' werden der Bildverarbeitungseinrichtung 14 zugeführt.
In der Bildverarbeitungseinrichtung 16 kann anhand der die Bilder 16, 16' repräsentierenden Daten festgestellt werden, dass und an welchem Ort in den Bildern 16, 16' Überstrahlungen 18, 18' aufgetreten sind. Eine Überstrahlung kann beispielsweise dadurch festgestellt werden, dass in dem betroffenen Bildbereich die Lichter "ausgefressen" sind, sich mit anderen Worten also eine entsprechende Anzahl von Pixeln ganz am rechten Rand des Histogramms befinden.
Erfindungsgemäß wird der Bildbereich, in dem eine Überstrahlung festgestellt wird, von der Bildverarbeitungseinrichtung 14 einer Bildverarbeitung unterzogen zur Beseitigung oder Verringerung der Überstrahlung.
Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ergibt sich eine Konstellation, bei der sich die Überstrahlungen nur teilweise überdecken. Im Bereich der Überdeckung sind beide Bilder überstrahlt, so dass in diesem Bereich eine Rekonstruktion des ersten Bildes 16 mit entsprechenden Pixeln des zweiten Bildes 16' nicht möglich ist und sich dementsprechend in einem aus Kombination der Bilder 16, 16' entstandenen Bild eine Rest-Überstrahlung 16'' findet. In den Bereichen, in denen nur in einem der Bilder 16, 16' eine Überstrahlung vorhanden ist, kann der überstrahlte Bildbereich des einen Bildes durch den nicht überstrahlten Bildbereich des anderen Bildes ersetzt werden, wie in 2 bei dem Bild 16'' dargestellt.
Das resultierende Bild 16'' ist somit gegenüber den Bildern 16, 16' wesentlich reflexärmer, so dass die Bildqualität wesentlich verbessert ist.
Durch entsprechende Veränderung des Einfallswinkels des Beleuchtungslichtes lassen sich erfindungsgemäß Überstrahlungen in weitgehendem Maße verringern oder sogar beseitigen.
Rein exemplarisch sind in 2 zwei Lichtquellen 12, 12' dargestellt. Es ist erfindungsgemäß jedoch auch möglich, mehr als zwei Lichtquellen zu verwenden, beispielsweise in Form einer LED-Linie oder eines LED-Kranzes, wobei die einzelnen LEDs nacheinander eingeschaltet werden und jeweils ein Bild des Zahnes aufgenommen werden kann. Auf diese Weise können erfindungsgemäß zur Erzeugung eines reflexarmen Bildes auch mehr als zwei Bilder entsprechend der Anzahl von zur Verfügung stehenden, unter unterschiedlichen Einfallswinkeln einstrahlenden Lichtquellen vorgesehen sein.
3 verdeutlicht einen zeitlichen Ablauf der Bildgebung mit Reflexminderung, wobei mit dem Bezugszeichen 20 der zeitliche Verlauf der Beleuchtung durch die Lichtquelle 12 und mit 22 der zeitliche Verlauf der Beleuchtung durch die Lichtquelle 12' bezeichnet ist. Es ist ersichtlich, dass die Lichtquellen 12, 12' alternierend eingeschaltet werden. Mit 24 ist in 3 das Öffnen und Schließen des Verschlusses der Digitalkamera 4 symbolisiert, wobei ersichtlich ist, dass jeweils nach dem Wechsel zwischen den Lichtquellen 12, 12' ein Bild aufgenommen wird.
Mit 26 ist eine mittels der Dentalkamera 4 aufgenommene Bildfolge bezeichnet, während mit 28 eine im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltene Bildfolge reflexgeminderter Bilder bezeichnet ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht auf einfache und zuverlässige Weise eine Verbesserung der Bildqualität einer Dentalkamera.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Dentalkamera, der eine Beleuchtungseinrichtung mit wenigstens einer Lichtquelle zur Beleuchtung eines abzubildenden Zahnes mit Beleuchtungslicht sowie eine Bildverarbeitungseinrichtung zugeordnet sind, wobei wenigstens ein erstes Bild und ein zweites Bild aufgenommen werden, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Bild wenigstens ein Eigenschaftsmerkmal des Beleuchtungslichtes verändert wird und wobei die Bilder durch die Bildverarbeitungseinrichtung in Bezug auf eine Feststellung von Überstrahlungen verglichen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bildbereich, in dem eine Überstrahlung festgestellt wird, von der Bildverarbeitungseinrichtung einer Bildverarbeitung unterzogen wird zur Beseitigung oder Verringerung der Überstrahlung.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Bild und dem zweiten Bild der Einfallswinkel des Beleuchtungslichtes auf den abzubildenden Zahn als Eigenschaftsmerkmal des Beleuchtungslichtes verändert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Feststellen einer Überstrahlung in einem Bild, die wenigstens bereichsweise in dem anderen Bild nicht festgestellt wird, ein die Überstrahlung enthaltener Bildbereich des einen Bildes durch einen entsprechenden Bildbereich des anderen Bildes ersetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dentalkamera Standbilder oder Bewegtbilder aufzeichnet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die feststellen, ob zwischen dem ersten und dem zweiten Bild eine Relativbewegung zwischen der Dentalkamera und dem abzubildenden Zahn stattgefunden hat.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel, die feststellen, ob zwischen dem ersten und zweiten Bild eine Relativbewegung zwischen der Dentalkamera und dem abzubildenden Zahn stattgefunden hat, Sensormittel aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel wenigstens einen der Dentalkamera zugeordneten Bewegungssensor aufweisen, der mit der Bildverarbeitungseinrichtung in Signalübertragung steht.