DE102017208951B4

DE102017208951B4 - Zahnachsen-Abschätzungsprogramm, Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung und Verfahren dazu, Zahnprofildaten-Erzeugungsprogramm, Zahnprofildaten-Erzeugungsvorrichtung und Verfahren dazu

Info

Publication number: DE102017208951B4
Application number: DE102017208951.2A
Authority: DE
Inventors: Ryosuke OHTAKE; Katsumi UMEKAWA; Tatsukiyo Ishimura
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2016-05-30
Filing date: 2017-05-29
Publication date: 2022-11-17
Anticipated expiration: 2037-05-30
Also published as: KR101902702B1; CN107440811B; US10262417B2; DE102017208951A1; JP2017213096A; US20170345147A1; KR20170135741A; CN107440811A; JP6707991B2

Abstract

Ein Zahnachsen-Abschätzungsprogramm, welches einen Computer dazu veranlasst einen Prozess auszuführen, welcher umfasst:Entnehmen einer Vielzahl von Punkten aus eingegebenen dreidimensionalen Profildaten, wobei die Vielzahl von Punkten eine Oberfläche der dreidimensionalen Profildaten angibt;Berechnen einer Anordnungsbeziehung zwischen einer Punktgruppe und einem ersten Profil, welches zu ersten dreidimensionalen Profildaten eines Zahns gehört, entsprechend einem Verschieben und/oder Rotieren zumindest des ersten Profils und/oder der Punktgruppe, wobei die Anordnungsbeziehung zu einer minimalen Differenz zwischen der Punktgruppe und dem ersten Profil gehört, wobei die Punktgruppe in einer Region der entnommenen Vielzahl von Punkten umfasst ist; undBestimmen einer Richtung eines in der Region umfassten Zahns entsprechend der berechneten Anordnungsbeziehung, wobeidie Berechnung umfasst:Berechnen eines jeden Normalenvektors der in der Region umfassten Vertices; undAbschätzen der Anordnungsbeziehung basierend auf einer Verteilung der berechneten Normalenvektoren und einer Normalenvektorverteilung der Vertices des ersten Profils, wobeidas Abschätzen umfasst:Erzeugen eines Kronenhistogramms, welches die Verteilung der berechneten Normalenvektoren angibt, durch Verschieben und/oder Rotieren der Punktgruppe;Erfassen eines Referenzhistogramms, welches die Normalenvektorverteilung der Vertices in dem ersten Profil angibt und welches zu einer Analysezielregion mit einer Referenzform gehört; undAbschätzen der Anordnungsbeziehung basierend auf einer Kronenstellungsinformation, welche eine Stellung der Krone angibt, wenn das Kronenhistogramm und das Referenzhistogramm als übereinstimmend bestimmt sind.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zahnachsen-Abschätzungsprogramm, eine Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung und ein Verfahren dazu, ebenso wie ein Zahnprofildaten-Erzeugungsprogramm, eine Zahnprofildaten-Erzeugungsvorrichtung und ein Verfahren dazu.
Hintergrund
Es ist bekannt ein die Kronenform von Zähnen umfassendes Zahnprofil angebende Zahntypdaten zu verwenden. Beispielsweise ist bekannt Dentalzahnprothesen wie beispielsweise Kronen und Brücken durch eine NC Verarbeitung aus basierend auf von einer Datenbank ausgewählten Kronenprofildaten erzeugten Verarbeitungsdaten zu erzeugen (siehe beispielsweise Patentliteratur 1). Es ist ebenso bekannt eine Zahnkonturinformation aus einer unbestimmten Anzahl von Überlebenden zu erhalten, um die Identität von nicht identifizierten Personen aufgrund von Katastrophen, unerwarteten Unfällen und so weiter zu identifizieren, und die Zahnkonturinformation in einer vorbereitenden Datenbank zu speichern (siehe beispielsweise Patentliteratur 2).
Weiter sind verschiedene Techniken zum Erzeugen von Kronenprofildaten umfassenden Mundraumprofildaten bekannt. Beispielsweise ist es bekannt, dass durch einen Anwender, welcher einen Computer bedient, um einzelne Zähne zu erkennen, durch Bereitstellen von Eingabedaten, welche einen oder mehrere Punkten auf einer Zahnoriginaloberfläche bestimmen, Zahnfleischranddaten durch den Computer einfach erzeugt werden (siehe beispielsweise Patentliteratur 3).
Stand der Technikdokumente

[Patentdokument 1] Japanische Patentoffenlegungsschrift mit der Nummer JP H09-10 231 A
[Patentdokument 2] Japanische Patentveröffentlichungsschrift mit der Nummer JP 2009-50632 A
[Patentdokument 3] Japanische Patentveröffentlichungsschrift mit der Nummer JP 2014-512891 A

DE 10 2011 010 975 A1 beschreibt ein Verfahren zur geometrischen Analyse von Scandaten oraler Strukturen, bei dem entsprechend der zu analysierenden Scandaten eine Anzahl parametrisierter Zahnmodelle ausgewählt wird. Die Parametrisierung erfolgt anhand von Modellparametern, welche Lage- und/oder Formparameter und Linienparameter umfassen und wobei jedes Zahnmodell zumindest eine parametrisierte Grenzlinie enthält. Ein Zahnmodell wird in zumindest einen aktiven und zumindest einen inaktiven Anpassungsbereich unterteilt.
Zusammenfassung
Allerdings, obwohl ein Computer einzelne Zähne durch Bereitstellen von Eingabedaten, welche einen oder mehrere Punkte auf einer Zahnoriginaloberfläche bestimmen, durch einen Anwender erkennen kann, ist es nicht einfach, dass ein Computer eine Zahnachse einer Krone, welche zu den Kronenprofildaten gehört, erkennt.
Entsprechen der Ausführungsform ist es eine Aufgabe ein Zahnachsen-Abschätzungsprogramm bereitzustellen, bei welchem eine zu Kronenprofildaten gehörige Zahnachse einer Krone durch einen Computer erkannt werden kann.
Das obige Problem wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Beispiele und technische Beschreibungen von Vorrichtungen, Produkten und/oder Verfahren in der Beschreibung und/oder den Zeichnungen, die nicht unter die Ansprüche fallen, werden nicht als Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, sondern als Hintergrundwissen oder Beispiele, die zum Verständnis der Erfindung nützlich sind. Entsprechend einem Aspekt umfasst das Zahnachsen-Abschätzungsprogramm eines Beispiels ein Entnehmen einer Vielzahl von Punkten aus eingegebenen dreidimensionalen Profildaten, wobei die Vielzahl von Punkten eine Oberfläche der dreidimensionalen Profildaten angibt; ein Berechnen einer Anordnungsbeziehung zwischen einer Punktgruppe und einem ersten Profil, welches zu ersten dreidimensionalen Profildaten eines Zahns gehört, entsprechend einer Verschiebung und/oder einer Rotation bei zumindest dem ersten Profil und/oder der Punktgruppe, wobei die Anordnungsbeziehung zu einer minimalen Differenz zwischen der Punktgruppe und dem ersten Profil gehört, wobei die Punktgruppe in einem Bereich der entnommenen Vielzahl von Punkten umfasst ist; und ein Bestimmen einer Richtung eines in dem Bereich umfassten Zahns entsprechend der berechneten Anordnungsbeziehung.
Entsprechend einem Aspekt kann eine zu Kronenprofildaten gehörige Zahnachse einer Krone durch einen Computer erkannt werden.
Figurenliste

1A ist eine Ansicht, welche ein Beispiel einer zu durch die Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform erfassten Kronendaten gehörigen Kronenform darstellt;
1B ist eine Ansicht, welche ein Beispiel einer zu durch die Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform erfassten Referenzdaten gehörigen Referenzform darstellt;
1C ist eine Ansicht, welche einen Zustand darstellt, bei welchem die in 1A dargestellte Krone verschoben oder rotiert wird, um mit der in 1B dargestellten Referenzform zusammenzufallen;
2 ist ein Blockdiagramm einer Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
3 ist ein Flussdiagramm der durch die in 2 dargestellten Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung ausgeführten Zahnachsen-Abschätzungsverarbeitung;
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Zahns;
5A ist eine Ansicht, welche ein Beispiel eines in Kronendaten umfassten 3-D Oberflächennetzes darstellt;
5B ist eine Ansicht, welche zu dem in 5A dargestellten 3-D Oberflächennetz gehörige 3-D Punktgruppen darstellt;
6 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel der durch die in 2 dargestellte Vertexentnahmeeinheit entnommenen Merkmalspunkte darstellt;
7 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel einer Verarbeitung zum Berechnen des Normalenvektors der Merkmalspunkte darstellt;
8 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel der in dem in 3 dargestellten Prozess S103 berechneten Normalenvektoren der Merkmalspunkte darstellt;
9 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel des in dem in 3 dargestellten Prozess S104 berechneten lokalen Koordinatensystems darstellt;
10 ist ein Histogramm, welches die Richtungen der Normalenvektoren der Merkmalspunkte darstellt, welche in das Polarkoordinatensystem in dem in 3 dargestellten Prozess S105 umgewandelt sind;
11 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel von in der Referenzform umfassten Vorlagemodellen darstellt;
12 ist ein Flussdiagramm, welches eine genauere Verarbeitung als den in 3 dargestellten Prozess S104 darstellt;
13 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel der in dem SHOT Descriptor bestimmten X-Achse darstellt;
13B ist eine Ansicht, welche ein Beispiel der für die Krone bestimmten X-Achse darstellt;
14 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel der X-Achse und der Zweiten-Achsen-Berechnungsachse N, bestimmt für die Krone, darstellt;
15 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel der X-Achse, der Zweiten-Achsen-Berechnungsachse N und der Y-Achse, bestimmt für die Krone, darstellt;
16 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel der X-Achse, der Zweiten-Achsen-Berechnungsachse N, der Y-Achse und der Z Achse, bestimmt für die Krone, darstellt;
17 ist ein Flussdiagramm, welches eine genauere Verarbeitung als den in 3 dargestellten Prozess S107 darstellt;
18A ist eine Ansicht, welche ein Beispiel des zweidimensionalen Histogramms darstellt;
18B ist eine Ansicht, welche ein anderes Beispiel des zweidimensionalen Histogramms darstellt;
19A ist eine Ansicht, welche ein Beispiel der zu den durch die Zahnprofildaten-Erzeugungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform erfassten Kronendaten gehörigen Form der Krone darstellt;
19B ist eine Ansicht, welche ein Beispiel des zu den aus der in 19A dargestellten Krone erzeugten Zahnprofildaten gehörigen Zahnprofils darstellt;
20 ist ein Blockdiagramm der Zahnprofildaten-Erzeugungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform;
21 ist ein Flussdiagramm der Zahnprofildaten-Erzeugungsverarbeitung durch die in 20 dargestellte Zahnprofildaten-Erzeugungsvorrichtung; und
22 ist ein Flussdiagramm, welches einen genaueren Prozess als den in 21 dargestellten Prozess es 407 darstellt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Ein Zahnachsen-Abschätzungsprogramm, eine Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung und ein Verfahren dazu ebenso wie ein Zahnprofildaten-Erzeugungsprogramm, eine Zahnprofildaten-Erzeugungsvorrichtung und ein Verfahren dazu werden nachfolgend mit Bezug zu den Figuren beschrieben. Allerdings sollte berücksichtigt werden, dass der technische Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist, sondern sich auf die äquivalente zu der in den Ansprüchen beschriebenen Erfindung erstreckt.
(Umriss der Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform)
1 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel einer zu durch die Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform erfassten Kronendaten zugehörigen Kronenform darstellt, und 1B ist eine Ansicht, welche ein Beispiel einer zu durch die Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform erfassten Referenzdaten zugehörigen Referenzform darstellt. 1C ist eine Ansicht, welche einen Zustand darstellt, bei welchem die in 1A dargestellte Krone verschoben oder rotiert wird, um mit der in 1B dargestellten Referenzform zusammenzufallen.
Die Form der zu den Kronendaten zugehörigen Krone wird durch einen Dental-3-D-Scanner (nicht dargestellt) erfasst. Allerdings, wie in 1A dargestellt, gibt es bei der Form der zu den Kronendaten zugehörigen Krone die Möglichkeit, dass ein Teil der Form fehlt. Weiter umfassen die Kronendaten keine Informationen bezüglich einer Zahnachse, welche eine Achse entlang eines Kopfs und einer Wurzel des Zahns angeben. Andererseits umfassen die Referenzdaten eine Gesamtkronenform angebende Daten und ebenso die durch einen Pfeil in 1B angegebene Zahnachse betreffende Information.
Bei der Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform werden eine durch Pfeile in 1A angegebene lokale Koordinate auf einer zu Kronendaten zugehörigen Krone bestimmt und wird eine zu den Kronendaten zugehörigen Krone verschoben, rotiert oder verschoben und rotiert, um mit einer zu den Referenzdaten zugehörigen Referenzform zusammenzufallen. Die Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform ist ausgebildet, um die Zahnachse der zu den Kronendaten zugehörigen Krone aus einer Haltung der zu den Kronendaten zugehörigen Krone abzuschätzen, wenn die zu den Kronendaten gehörige Krone verschoben, rotiert oder verschoben und rotiert wird, um mit der zu den Referenzdaten gehörigen Referenzform zusammenzufallen.
Die Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform schätzt die Zahnachse der Krone aus der Stellung der Krone ab, wenn die Verteilung in der normalen Richtung der aus den die Form der Krone angebenden Kronendaten entnommenen Vertices und der Verteilung in der normalen Richtung der eine zu den Referenzdaten gehörende Grundform bildenden Vertices bestimmt sind, um zusammenzufallen. Die Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform kann die Zahnachse der Krone ohne eine manuelle Eingabe durch einen Anwender durch Verwenden der zu den Kronendaten gehörigen Krone und einer Verteilung in der normalen Richtung der Verteilung in der normalen Richtung von der zu den Referenzdaten gehörenden Grundform bildenden Vertices abschätzen.
(Eine Konfiguration und eine Funktion der Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform)
2 ist ein Blockdiagramm einer Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
Eine Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung 1 umfasst eine Kommunikationseinheit 10, eine Speichereinheit 11, eine Eingabeeinheit 12, eine Ausgabeeinheit 13 und eine Verarbeitungseinheit 20.
Die Kommunikationseinheit 10 kommuniziert mit einem Server (nicht dargestellt) und etwas Ähnlichem über das Internet entsprechend einem HTTP (Hypertext-Transferprotokoll) Protokoll. Dann führt die Kommunikationseinheit 10 von dem Server oder etwas Ähnlichem empfangene Daten der Verarbeitungseinheit 20 zu. Weiter überträgt die Kommunikationseinheit 10 die von der Verarbeitungseinheit 20 zugeführten Daten an den Server oder etwas Ähnliches.
Die Speichereinheit 11 umfasst beispielsweise zumindest eine Halbleitervorrichtung, eine Magnetbandvorrichtung, eine Magnetdiskettenvorrichtung und/oder eine Optikdiskettenvorrichtung. Die Speichereinheit 11 speichert ein Betriebssystemprogramm, ein Betriebsprogramm, ein Anwendungsprogramm, Daten und etwas Ähnliches, welche zur Verarbeitung in der Verarbeitungseinheit 20 verwendet werden. Beispielsweise speichert die Speichereinheit 11 ein Zahnachsen-Abschätzungsprogramm als eine Anwendungsvorrichtung zum Veranlassen, dass die Verarbeitungseinheit 20 eine Zahnachsen-Abschätzungsverarbeitung zum Abschätzen der Zahnachse ausführt. Zusätzlich speichert die Speichereinheit 11 ein Zahnprofildaten-Erzeugungsprogramm zum Veranlassen, dass die Verarbeitungseinheit 20 eine Zahnprofildaten-Erzeugungsverarbeitung zum Erzeugen von ein Zahnprofil angebenden Zahnprofildaten ausführt, als ein Anwendungsprogramm. Das Zahnachsen-Abschätzungsprogramm und das Zahnprofildaten-Erzeugungsprogramm können auf der Speichereinheit 11 von einem computerlesbaren tragbaren Speichermedium wie beispielsweise einer CD-ROM, einer DVD-ROM oder etwas Ähnliches unter Verwendung eines bekannten Set-Up-Programms oder etwas Ähnlichem installiert werden.
Zusätzlich speichert die Speichereinheit 11 als Daten in einer Eingabeverarbeitung und etwas Ähnlichem zu verwendende Daten oder etwas Ähnliches. Weiter kann die Speichereinheit 11 zeitweise bei einer Verarbeitung wie beispielsweise der Eingabeverarbeitung zeitweise verwendete Daten zeitweise speichern.
Die Eingabeeinheit 12 kann eine beliebige Vorrichtung sein, solange Daten eingegeben werden können, und kann beispielsweise ein Berührungsbildschirm, eine Taste oder etwas Ähnliches sein. Ein Anwender kann Buchstaben, Nummern, Symbole und etwas Ähnliches unter Verwendung der Eingabeeinheit 12 eingeben. Wenn die Eingabeeinheit 12 von einem Anwender bedient wird, erzeugt diese ein zu der Bedienung gehöriges Signal. Dann wird das erzeugte Signal der Verarbeitungseinheit 20 als eine Anweisung des Anwenders zugeführt.
Die Ausgabeeinheit 13 kann eine beliebige Vorrichtung sein, solange beispielsweise Bilder, Frames und etwas Ähnliches angezeigt werden können und ist beispielsweise ein Flüssigkristalldisplay oder ein organisches EL (Elektrolumineszenz) Display oder etwas Ähnliches. Die Ausgabeeinheit 13 zeigt zu von der Verarbeitungseinheit 20 zugeführten Bilddaten gehörige Bilder und zu bewegten Bilddaten gehörige Frames oder etwas Ähnliches an. Weiter kann die Ausgabeeinheit 13 eine Ausgabevorrichtung sein, welche es ermöglicht, dass Bilder, Frames, Buchstaben oder etwas Ähnliches auf einem Anzeigemedium wie beispielsweise Papier gedruckt werden.
Die Verarbeitungseinheit 20 weist einen oder mehrere Prozessoren und periphere Schaltkreise davon auf. Die Verarbeitungseinheit 20 steuert umfänglich eine Gesamtoperation der Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung 1 und kann beispielsweise die CPU sein. Die Verarbeitungseinheit 20 führt eine Verarbeitung basierend auf einem Programm (Betriebsprogramm, Betriebssystemprogramm, Anwendungsprogramm und so weiter) aus, welches in der Speichereinheit 11 gespeichert ist. Weiter kann die Verarbeitungseinheit 20 Programme (Anwendungsprogramme, und so weiter) parallel ausführen.
Die Verarbeitungseinheit 20 umfasst eine Kronendaten-Erfassungseinheit 21, eine Vertexentnahmeeinheit 22, eine Normalenvektor-Berechnungseinheit 23, eine Lokal-Koordinatenachsen-Bestimmungseinheit 24, eine Koordinatensystem-Umwandlungseinheit 25, eine Referenzdaten-Erfassungseinheit 26, eine Zahnachsen-Abschätzungseinheit 27 und eine Zahnachsen-Signalausgabeeinheit 28. Die Lokal-Koordinatenachsen-Bestimmungseinheit 24 weist eine Erste-Achsenbestimmungseinheit 31, eine Zweite-Achsen-Berechnungsachsen-Bestimmungseinheit 32, eine Zweite-Achsen-Berechnungseinheit 33 und eine Dritte-Achsen-Bestimmungseinheit 34 auf. Die Zahnachsen-Abschätzungseinheit 27 umfasst eine Kronenhistogramm-Erzeugungseinheit 41, eine Referenzhistogramm-Erfassungseinheit 42 und eine Abschätzungseinheit 43. Die Abschätzungseinheit 43 umfasst eine Histogramm-Bestimmungseinheit 431 und eine Stellungseinstelleinheit 432. Jede dieser Einheiten ist ein durch einen durch einen in der Verarbeitungseinheit 20 umfassten Prozessor ausgeführtes Programm realisiertes funktionales Modul. Alternativ kann jede dieser Einheiten auf der Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung 1 als Firmware vorgesehen sein.
(Betrieb der Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform)
3 ist ein Flussdiagramm der durch die Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung 1 ausgeführt Zahnachsen-Abschätzungseinheit. Die in 3 dargestellte Zahnachsen-Abschätzungsverarbeitung wird hauptsächlich durch die Verarbeitungseinheit 20 in Zusammenarbeit mit jedem Element der Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung 1 basierend auf einem auf der Speichereinheit 11 vorab gespeicherten Programm ausgeführt.
Der Prozess S101 umfasst einen Prozess zum Entnehmen von die Oberfläche der dreidimensionalen Profildaten angebenden Punktgruppen aus den eingegebenen dreidimensionalen Profildaten. Die Prozesse S102 bis S107 umfassen Prozesse zum Verschieben und/oder Rotieren der zu einem bestimmten Zahntyp gehörigen dreidimensionalen Profildaten eines Zahns, ein Berechnen einer Anordnungsbeziehung, wobei ein Fehler zwischen einer in einer beliebigen einer Region der entnommenen Punktgruppen umfassten Punktgruppe und dreidimensionalen Profildaten eines Zahns minimal wird, und ein Abschätzen einer Richtung des in dieser Region umfassten Zahns basierend auf der berechneten Anordnungsbeziehung.
Zuerst erfasst die Kronendaten-Erfassungseinheit 21 die Form der Krone angebende Vertices umfassende Kronendaten (S101) .
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Zahns, 5 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel eines in Kronendaten umfassten 3-D Oberflächennetzes zeigt, und 5B ist eine Ansicht, welche zu den in 5A dargestellt 3-D Oberflächennetz gehörige 3-D Punktgruppen darstellt.
Die Krone ist ein Abschnitt des gesamten Zahns, welcher nach außen hin über das Zahnfleisch hinausragt und in einer Mundhöhle freiliegt (ausbricht) und mit Zahnschmelz abgedeckt ist. Ein Teil unter der Krone wird „Zahnwurzel“ genannt und eine Grenzlinie zwischen der Krone und der Zahnwurzel wird eine „Zahnhalslinie“ genannt.
Zahntypscandaten 501 werden durch Verwenden eines Dental-3-D-Scanners (nicht dargestellt) als eine Zahntypinformation eines jeden einer unbestimmten Masse erfasst. Beispielsweise sind die Zahntypscandaten 501 Dental-CAD (Computer Aided Design)/CAM (Computer Aided Manufacturing) Daten, welche in Dentallaboren, Dentalkliniken und etwas Ähnlichem erfasst sind. Die Zahntypscandaten 501 werden auf der Speichereinheit 11 in einem Dateiformat wie beispielsweise spl, ply, off und 3ds und so weiter gespeichert. Die Zahntypscandaten 501 sind eine Summe von Dreieckpolygonen. Die 3D Punktgruppendaten 502 umfassen Vertices, welche zu den Vertices der in den Zahntypscandaten 501 umfassten Dreieckspolygonen gehören.
Als Nächstes tastet die Vertexentnahmeeinheit 22 die Vertices in einer Analysezielregion der Zahntypscandaten aus einer Gesamtregion der Summe gleichförmig, das heißt gleichmäßig, ab (S102). Beispielsweise tastet die Vertexentnahmeeinheit 22 ungefähr 200.000 bis 600.000 in der Analysezielregion der Zahntypscandaten umfassten Vertices ab und entnimmt ungefähr 10.000 Merkmalspunkte. Die Vertexentnahmeeinheit 22 entnimmt die die Oberfläche der dreidimensionalen Profildaten angebenden Punktgruppen aus den eingegebenen dreidimensionalen Profildaten durch den Prozess S102.
6 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel der durch die Vertexentnahmeeinheit 22 entnommenen Merkmalspunkte zeigt. In 6 werden die Merkmalspunkte durch schwarze Punkte angegeben.
Als Nächstes berechnet die Normalenvektor-Berechnungseinheit 23 einen Normalenvektor der durch den Prozess S102 entnommenen Merkmalspunkte (S130). Die Normalenvektor-Berechnungseinheit 23 berechnet den Normalenvektor der Merkmalspunkte Durch Gewichten einer jeden Richtung des Normalenvektors von einen Merkmalspunkt umfassenden Dreieckpolygonen gemäß Bereichen der Polygone.
7 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel einer Verarbeitung zum Berechnen des Normalenvektors der Merkmalspunkte darstellt.
Merkmalspunkte 700 sind Vertices von 5 Polygonen, das heißt, ein erstes Polygone 701, ein zweites Polygon 702, ein drittes Polygon 703, ein viertes Polygon 704 und ein fünftes Polygon 705. Ein erster Normalenvektor 711 ist der Normalenvektor eines ersten Polygons 701, ein zweiter Normalenvektor 712 ist der Normalenvektor eines zweiten Polygons 702 und ein dritter Normalenvektor 713 ist der Normalenvektor eines dritten Polygons 703. Weiter ist ein vierter Normalenvektor 714 der Normalenvektor eines vierten Polygons 704 und ein fünfter Normalenvektor 715 ist der Normalenvektor eines fünften Polygons 705. Der erste Normalenvektor 711, der zweite Normalenvektor 712, der 3. Normalenvektor 713, der vierte Normalenvektor 714 und der fünfte Normalenvektor 715 weisen jeweils dieselbe Einheitslänge auf.
Die Normalenvektor-Berechnungseinheit 23 berechnet die Richtung des Normalenvektors 710 des Merkmalspunkts 700 Durch Gewichten eines jeden des ersten Normalenvektors 711 bis zu dem fünften Normalenvektor 715 mit jedem der Bereiche des ersten Polygons 701 bis zu dem fünften Polygon 705. Der Normalenvektor 710 des Merkmalspunkts 700 weist die Einheitslänge genauso wie der erste Normalenvektor 711 bis zu dem fünften Normalenvektor 715 auf.
8 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel der Normalenvektoren der in dem Prozess S103 berechneten Merkmalspunkte darstellt. Die Normalenvektoren der Merkmalspunkte werden in dem Prozess S103 berechnet, das heißt die Richtungen der Normalenvektoren der einen Merkmalspunkt umfassenden Dreieckspolygone werden gemäß den Bereichen der Polygone zum Berechnen gewichtet und alle Normalenvektoren weisen dieselbe Einheitslänge auf.
Als Nächstes bestimmt für jeden der Merkmalspunkte die Lokal-Koordinatenachsen-Bestimmungseinheit 24 eine lokale Koordinatenachse basierend auf der Verteilung in der Richtung des Normalenvektors, berechnet in dem Prozess S103 (S104).
9 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel des in dem Prozess S104 berechneten lokalen Koordinatensystems (lokaler Referenzverein, LRF) darstellt.
Bei dem lokalen Koordinatensystem ist eine X Richtung als eine Richtung definiert, bei welcher die Verteilung in der Richtung des bei dem Prozess S103 berechneten Normalenvektors am meisten variiert, mit anderen Worten die Richtung, bei welcher die Varianz am größten ist. Weiter ist eine Y Richtung eine Richtung senkrecht zu der X Richtung und ist eine Z Richtung eine Richtung senkrecht sowohl zu der X Richtung als auch zu der Y Richtung.
Als Nächstes wandelt die Koordinatensystem-Umwandlungseinheit 25 die Richtungen der Normalenvektoren der in dem Prozess S103 berechneten Merkmalspunkte für jeden der Merkmalspunkte in das in Prozess S104 berechnete lokale Koordinatensystem um (S105).
10 ist ein Histogramm, welches die Richtungen der Normalenvektoren der Merkmalspunkte darstellt, welche in das Polarkoordinatensystem bei dem Prozess S105 umgewandelt sind. Das in 10 dargestellt Histogramm wird ebenso als ein SHOT Descriptor bezeichnet.
Die Koordinatensystem-Umwandlungseinheit 25 kann eine Form um die Merkmalspunkte durch Beschreiben eines Startpunkts eines jeden der Normalenvektoren der bei dem Prozess S103 berechneten Merkmalspunkte als einen Ursprung und durch Beschreiben eines Endpunkts eines jeden der Normalenvektoren der Merkmalspunkte als ein sphärisch angeordnetes Histogramm angeben.
Die Referenzdaten-Erfassungseinheit 26 erfasst eine Vertices umfassende Referenzform angebende Referenzdaten, jeweilige Normalenvektoren der Vertices und eine Zahnachse (S106). Die zu den Referenzdaten gehörige Referenzform wird ebenso als ein Vorlagenmodell bezeichnet und umfasst Formen, welche die Formen desselben Zahns sind und unterschiedliche Formen zueinander aufweisen.
11 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel der in der Referenzform umfassten Vorlagenmodelle darstellt. 10 stellt 40 Vorlagenmodelle dar.
Es ist bevorzugt, dass die in den durch die Referenzdaten-Erfassungseinheit 26 erfassten Referenzdaten umfassten Vorlagenmodelle Formen aufweisen, welche sich für denselben Zahn voneinander unterscheiden. Eine Analogie der Form des in den Referenzdaten umfassten Vorlagenmodells kann basierend auf einem „Voting“ bestimmt werden, was in Abschnitt 3 von „Object Recognition in 3D Scenes with Occlusions and Clutter by Hough Voting“ von F. Tombari und L.D. Stefano (2012) erläutert ist.
Als Nächstes bestimmt die Zahnachsen-Abschätzungseinheit 27 die Zahnachse der Krone aus der Stellung der Krone, wenn die Verteilung in der Richtung des in dem Prozess S103 berechneten Normalenvektors und die Verteilung in der Richtung des Normalenvektors der die zu den Referenzdaten zugehörigen Grundform bildenden Vertices als zusammenfallend bestimmt sind (S107).
Dann gibt die Zahnachsensignalausgabeeinheit 28 ein Zahnachsensignal aus, welches die in dem Prozess S107 bestimmte Zahnachse angibt (S108).
12 ist ein Flussdiagramm, welches eine genauere Verarbeitung als den Prozess S104 darstellt.
Zuerst bestimmt die Erste-Achsen-Bestimmungseinheit 31 die X-Achse, welches eine erste Achse in einer Richtung ist, in welcher die berechnete Varianz in der Richtung des Normalenvektors maximal wird (S201).
13A ist eine Ansicht, welche ein Beispiel der in dem SHOT Descriptor bestimmten X-Achse darstellt, und 13B ist eine Ansicht, welche ein Beispiel der für die Krone bestimmten X-Achse darstellt.
In dem in 13(a) dargestellten Beispiel gibt es viele Normalenvektoren sowohl in der sich erstreckenden Richtung der X-Achse PC 1 und der zu der sich erstreckenden Richtung der X-Achse PC 1 entgegengesetzten Richtung, und daher ist die erstreckende Richtung der X-Achse PC 1 die Richtung, bei welcher die Varianz in der Richtung des Normalenvektors maximal wird.
Als Nächstes bestimmt die Zweite-Achsen-Berechnungsachsen-Bestimmungseinheit 32 eine Zweite-Achsen-Berechnungsachse N, welche zum Berechnen der zweiten Achse verwendet wird, in einer Richtung, bei welcher die berechnete Varianz in der Richtung der Normalenvektoren minimal wird (S200 2). Die Zweite-Achsen-Berechnungsachsen-Bestimmungseinheit 32 bestimmt die Zweite-Achsen-Berechnungsachse N in der Richtung, in welcher die berechnete Varianz in der Richtung der Normalenvektoren minimal wird, das heißt in einer Richtung, bei welcher die Richtungen der Normalenvektoren gemittelt werden. Die Zweite-Achsen-Berechnungsachse N ist eine Achse, welche zum Bestimmen der Richtung der zweiten Achse, das heißt der Y-Achse, verwendet wird.
14 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel der X-Achse und der Zweiten-Achsen-Berechnungsachse N, bestimmt für die Krone, darstellt.
Da die Zweite-Achsen-Berechnungsachse N sich in einer Richtung erstreckt, in welcher die berechnete Varianz in der Richtung der Normalenvektoren minimal wird, sind die sich erstreckende Richtung der X-Achse und die sich erstreckende Richtung der Zweiten-Achsen-Berechnungsachse N nicht immer senkrecht zueinander.
Als Nächstes berechnet die Zweite-Achsen-Berechnungseinheit 33 die zweite Achse, das heißt die Y-Achse, aus einem äußeren Produkt der X-Achse und der Zweiten-Achsen-Berechnungsachse N (S203). Die Zweite-Achsen-Berechnungsachse 33 berechnet eine Richtung, welche senkrecht zu der X-Achse ist und ebenso senkrecht zu der Zweiten-Achsen-Berechnungsachse N ist, als die Y Achsenrichtung.
15 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel der X-Achse, der Zweiten-Achsen-Berechnungsachse N und der Y-Achse darstellt, bestimmt für die Krone. Die Y-Achse erstreckt sich in einer Richtung, welche senkrecht zu der X-Achse ist und ebenso senkrecht zu der Zweiten-Achsen-Berechnungsachse N ist.
Dann bestimmt die Dritte-Achsen-Bestimmungseinheit 34 die Z Achse, welches eine dritte Achse in einer Richtung senkrecht sowohl zu der X-Achse als auch zu der Y-Achse ist (S200 4).
16 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel der X-Achse der Zweiten-Achsen-Berechnungsachse N, der Y-Achse und der Z Achse darstellt, bestimmt für die Krone. Die Z Achse erstreckt sich in eine Richtung, welche senkrecht zu der X-Achse ist und ebenso senkrecht zu der Y-Achse ist.
17 ist ein Flussdiagramm, welches eine genauere Verarbeitung als den Prozess S107 darstellt.
Zuerst erzeugt die Kronenhistogramm-Erzeugungseinheit 41 ein Kronenhistogramm, welches ein zweidimensionales Histogramm ist, welches die Verteilung in der Richtung des Normalenvektors, berechnet in dem Prozess S103, angibt, wenn die Krone verschoben wird oder rotiert wird (S301). Als Nächstes erfasst die Referenzhistogramm-Erfassungseinheit 42 ein Referenzhistogramm, welches ein zweidimensionales Histogramm ist, welches die Normalenvektorverteilung von Vertices einer zu einer Analysezielregion mit einer Referenzform gehörigen Region angibt (S302).
18A ist eine Ansicht, welche ein Beispiel eines zweitdimensionalen Histogramms darstellt, und 18B ist eine Ansicht, welche ein anderes Beispiel des zweidimensionalen Histogramms darstellt. In den 18A und 18B geben die horizontalen Achsen und die vertikalen Achsen jeweils Winkel 9 und φ eines Polarkoordinatensystems der in dem Prozess S105 umgewandelten Merkmalspunkte an.
18A stellt ein Beispiel des zweidimensionalen Histogramms dar, welches zu der durch die durch die FDI (Federation Dentaire Internationale) Notation bestimmte Nummer angegebenen Nummer 11 gehört. 18B stellt ein Beispiel des zu der durch die FDI Notation bestimmten Nummer 14 zugehörigen zweidimensionalen Histogramms dar.
Als Nächstes bestimmt die Histogramm-Bestimmungseinheit 431, ob das in dem Prozess S301 erfasste Kronenhistogramm mit dem in dem Prozess S301 erfassten Referenzhistogramm übereinstimmt (S303). Wenn bestimmt wird, dass das Kronenhistogramm und das Referenzhistogramm nicht miteinander übereinstimmen (S303-Nein), kehrt der Prozess zu S301 zurück. Danach werden die Prozesse S301 bis S303 wiederholt, bis bestimmt ist, dass das Kronenhistogramm und das Referenzhistogramm miteinander übereinstimmen (S303-Ja).
Jedes Mal wenn die Prozesse wiederholt werden, ändert die Kronenhistogramm-Erzeugungseinheit 41 eine Position, bei welcher die Krone verschoben wird, oder eine Richtung und einen Winkel, bei welcher die Krone rotiert wird, in dem Prozess S301, wodurch die Stellung der Krone zum Erzeugen eines Kronenhistogramms geändert wird.
Wenn bestimmt wird, dass das Kronenhistogramm und das Referenzhistogramm in dem Prozess S303 nicht miteinander übereinstimmen, selbst wenn die Stellung der Krone in dem Prozess S301 geändert ist, erfasst die Differenzhistogramm Erfassungseinheit 42 des Referenzhistogramm, wenn die Referenzform vergrößert oder geschrumpfte wird. Weiter erfasst die Referenzhistogramm-Erfassungseinheit 42 die Differenzform mit anderen Formen, welche in den Referenzdaten umfasst sind, wenn bestimmt wird, dass das Kronenhistogramm und das Referenzhistogramm nicht miteinander übereinstimmen, selbst wenn das Referenzhistogramm erfasst ist, wenn die Referenzform vergrößert oder geschrumpft ist.
Wenn bestimmt ist, dass das Kronenhistogramm und das Referenzhistogramm miteinander übereinstimmen (S303-ja), stellt die Stellungseinstelleinheit 432 weiter die Stellung der Krone ein, wenn das Kronenhistogramm und das Referenzhistogramm als miteinander übereinstimmend bestimmt sind, um die Referenzform abzustimmen (S304). Beispielsweise kann die Stellungseinstelleinheit 432 weiter die Stellung der Krone derart einstellen, um mit der Referenzform zusammenzufallen, unter Verwendung eines ICP Algorithmus.
(Ein Funktionseffekt der Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform)
Die Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung 1 kann die Position der Krone abschätzen, ohne eine manuelle Eingabe durch einen Anwender, unter Verwendung der Verteilung in der Richtung des Normalenvektors eines jeden der Merkmalspunkte.
Zusätzlich kann durch Erfassen der die Referenzformen angebenden Referenzdaten, welche Formen umfassen, welche sich in der Form voneinander unterscheiden, die Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung 1 andere Referenzformen verwenden, wenn die Form der Stellung der Krone und eine Referenzform nicht miteinander übereinstimmen, selbst wenn die Stellung der Krone geändert wird.
Zusätzlich schätzt die Zahnachsen-Abtretungsvorrichtung 1 die Zahnachse der Krone mittels des die Verteilung in der Richtung des Normalenvektors angebenden Kronenhistogramms ab, wenn die Stellung der Krone geändert wird, und daher wird die Verarbeitung der viele Vertices umfassenden Kronendaten einfach.
Die Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung 1 stellt die Stellung der Krone weiter ein, wenn das Kronenhistogramm und das Referenzhistogramm als miteinander übereinstimmend beurteilt werden, um die Stellung der Krone mit der Referenzform abzustimmen. Daher kann eine Abschätzungsgenauigkeit der Zahnachse verbessert werden.
Weiter entsprechend der Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung 1 wird die Richtung des Normalenvektors des Vertex durch Gewichten jeder Richtung der Normalenvektoren der den Vertex umfassenden Polygone entsprechend den Bereichen der Polygone berechnet und daher wird die Richtung des Normalenvektors unter Berücksichtigung der Bereiche der den Vertex umfassenden Polygone berechnet.
Weiter, wenn das lokale Koordinatensystem bestimmt wird, welches zum Erzeugen des SHOT Descriptor verwendet wird, bestimmt die Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung 1 die Zweite-Achsen-Berechnungsachse, welche zum Berechnen der zweiten Achse verwendet wird, in der Richtung, in welcher die Varianz in der Richtung der Vektoren minimal wird, und berechnet die zweite Achse aus dem äußeren Produkt der erste Achse und der Zweiten-Achsen-Berechnungsachse. Durch Verwenden der Zweiten-Achsen-Berechnungsachse, wenn die zweite Achse berechnet wird, kann der SHOT Descriptor mit einer hohen Reproduzierbarkeit erzeugt werden.
(Abriss der Zahnprofildaten-Erzeugungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform)
19A ist eine Ansicht, welche ein Beispiel der Form der Krone darstellt, welche zu den durch die Zahnprofildaten-Erzeugungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform erfassten Kronendaten gehören, und 19B ist eine Ansicht, welche ein Beispiel des Zahnprofils darstellt, welche zu dem aus der in 19 Ar dargestellten Krone erzeugten Zahnprofildaten gehört.
Die Zahnprofildaten-Erzeugungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform verschiebt, rotiert oder verschiebt und rotiert die zu den Kronendaten gehörige Krone, um die Krone mit der zu den Referenzdaten gehörigen Referenzform abzustimmen. Die Zahnprofildaten-Erzeugungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform erzeugt die ein Zahnprofil angebenden Zahnprofildaten basierend auf der Kronenpunktgruppe, welche den zu der Stellung der Krone gehörigen Vertex umfasst, wenn die Krone mit der zu den Referenzdaten gehörigen Referenzform übereinstimmt, und der Referenzpunktgruppe, welche den zu der Referenzform zugehörigen Vertex umfasst.
Die Zahnprofildaten-Erzeugungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform kann ein Kronenmodell erzeugen, bei welchem lediglich eine Operationsoberfläche durch Erzeugen der Zahnprofildaten aus der zu den Kronendaten zugehörigen Krone geändert wird.
(Konfiguration und Funktion der Zahnprofildaten-Erzeugungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform zu
20 ist ein Blockdiagramm der Zahnprofildaten-Erzeugungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform.
Die Zahnprofildaten-Erzeugungsvorrichtung 2 unterscheidet sich von der Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung 1 darin, dass die erstere die Verarbeitungseinheit 50 anstelle der Verarbeitungseinheit 20 umfasst. Die Verarbeitungseinheit 50 unterscheidet sich von der Verarbeitungsvorrichtung 20 darin, dass die erstere die Zahnprofildatenerzeugungseinheit 51 und die Zahnprofildaten-Ausgabeeinheit 52 anstelle der Zahnachsen-Abschätzungseinheit 27 und der Zahnachsensignalausgabeeinheit 28 umfasst. Die Konfigurationen und Funktionen der Komponenten der Zahnprofildaten-Erzeugungsvorrichtung 2 mit Ausnahme der Zahnprofildaten-Erzeugungseinheit 51 und der Zahnprofildaten-Ausgabeeinheit 52 sind identisch zu denen der durch dieselben Bezugszeichen bezeichneten Komponenten der Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung 1 und daher wird eine detaillierte Beschreibung davon hier ausgelassen. Die Zahnprofildaten-Erzeugungseinheit 151 unterscheidet sich von der Zahnachsen-Abschätzungseinheit 27 darin, dass die erstere die Datenerzeugungseinheit 511 umfasst.
(Betrieb der Zahnprofildaten-Erzeugungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform)
21 ist ein Flussdiagramm der Zahnprofildaten-Erzeugungsverarbeitung durch die Zahnprofildaten-Erzeugungsvorrichtung 2. Die in 3 dargestellte Zahnprofildaten-Erzeugungsverarbeitung wird hauptsächlich durch die Verarbeitungseinheit 50 in Zusammenarbeit mit jedem Element der Zahnprofildaten-Erzeugungsvorrichtung 2 basierend auf einem vor ab in der Speichereinheit 11 gespeicherten Programm ausgeführt.
Die Prozesse S401 bis S406 sind identisch zu den Prozessen S101 bis S106 und daher wird eine detaillierte Beschreibung davon hier ausgelassen.
Bei dem Prozess S407 bestimmt zuerst die Zahnprofildaten-Erzeugungseinheit 51 die Stellung der Krone, wenn eine Verteilung in der Richtung des Normalenvektors, berechnet in dem Prozess S403, und die Verteilung in der Richtung des Normalenvektors von eine zu den Referenzdaten gehörende Grundform bildenden Vertices als miteinander übereinstimmend bestimmt werden. Dann erzeugt die Zahnprofildaten-Erzeugungseinheit 51 die Zahnprofildaten, welche das Zahnprofil angeben, basierend auf der den zu der bestimmten Haltung der Krone zu gehörenden Vertex umfassenden Kronenpunktgruppe und die den zu der Referenzform zugehörigen Vertex umfassenden Referenzpunktgruppe (S407). Als Nächstes gibt die Zahnprofildaten-Ausgabeeinheit 52 die in dem Prozess S407 erzeugten Zahnprofildaten aus (S408).
22 ist ein Flussdiagramm, welches einen genaueren Prozess als den Prozess S407 darstellt.
Die Prozesse S501 bis S504 sind identisch zu dem Prozess S301 bis S304 und daher wird eine detaillierte Beschreibung davon hier ausgelassen.
Die Datenerzeugungseinheit 511 erzeugt die Zahnprofildaten durch Kombinieren der Kronendaten, welche die Krone angeben, deren Stellung in dem Prozess S504 eingestellt wurde, und der zu dem Referenzhistogramm zugehörigen Referenzdaten, welches als mit dem Kronenhistogramm in dem Prozess S503 übereinstimmend bestimmt ist (S505). Mit anderen Worten erzeugt die Datenerzeugungseinheit 511 die Zahnprofildaten, welche das durch Kombinieren der zu den Kronendaten zugehörigen Krone erhaltende Zahnprofil und einer Form, welche einen Abschnitt ausschließt, welcher mit der Krone einer zu den Referenzdaten zugehörigen Referenzformen zusammenfällt, angibt. Beispielsweise kann die Datenerzeugungseinheit 511 die Zahnprofildaten basierend auf einem in „Poisson Surface Reconstruction“ Michael Kazhdan, Matthew Bolitho, Hugues Hoppe, Symposium on Geometry Processing 2006, 61-70 beschrieben ist, erzeugen. In diesem Fall erzeugt die Datenerzeugungseinheit 511 eine Oberflächenform des Zahns aus dem Normalenvektoren des durch die Kronendaten angegebenen Vertex und dem Normalenvektoren des durch die Referenzdaten angegebenen Vertex. Mit anderen Worten wird in dem Prozess S505 die Oberflächenform der erzeugten Wellenformdaten (der zweite Zahnprofildaten) basierend auf der Punktgruppe berechnet, welche eine Punktgruppe mit Normalenvektoren ausnimmt, welche in den ersten Zahnprofildaten umfasst ist, welche innerhalb eines vorbestimmten Abstands oder weniger von der in der Analysezielregion umfassten Punktgruppe umfasst sind, und der Punktgruppe, welche in der Analysezielregion umfasst ist, in der Anordnungsbeziehung, berechnet in den Prozessen S501 bis S503, aus den Punktgruppen mit in den erste Zahnprofildaten umfassten Normalenvektoren (die Kronendaten, welche die Krone angeben, deren Stellung in dem Prozess S504 eingestellt wurde).
(Funktion und Effekt der Zahnprofildaten-Erzeugungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform)
Die Zahnprofildaten-Erzeugungsvorrichtung 2 kann ein Kronenmodell erzeugen, bei welchem lediglich die Okklusaloberfläche geändert wird, durch Erzeugen der Zahnprofildaten aus der zu den Kronendaten zugehörigen Krone.
(Modifiziertes Beispiel der Zahnprofildaten-Erzeugungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform)
Die Zahnprofildaten-Erzeugungsvorrichtung 2 kann den Zahntyp innerhalb der Analysezielregion basierend auf der Verteilung in der Richtung des Normalenvektors der Punktgruppen mit Normalenvektoren, umfasst in der Analysezielregion der eingegebenen dreidimensionalen Profildaten, abschätzen. In diesem Fall schätzt nach dem Prozess S405 eine Kronenpositionsinformation-Abschätzungseinheit eine Kronenpositionsinformation ab, welche die Position einer Zahnreihe von einem Zahn angibt, welche zu der Krone gehört, aus der Verteilung in der Richtung des Normalenvektors eines jeden der Merkmalspunkte, umgewandelt in das lokale Koordinatensystem in dem Prozess S405. Beispielsweise gehört die Position der Zahnreihe eines Zahns zu einer durch die Notation der he FDI (Federation Dentaire Internationale) angebenden Nummer, welche die Position des Zahns mit der Krone in der Zahnreihe angibt.
Die Kronenpositionsinformation-Abschätzungseinheit schätzt die Kronenpositionsinformation ab, welche die Position der Krone angibt, aus der Verteilung in der Richtung des Normalenvektors eines jeden der Merkmalspunkte durch Maschinenlernen. Mit anderen Worten, wenn Vektordaten mit vielen numerischen Werten erhalten werden, gibt es ein Muster in den erhaltenen Vektordaten, lernt die Kronenpositionsinformation-Abschätzungseinheit das Muster, und schätzt die durch die FDI Notation angegebene Nummer basierend auf dem erlernten Muster ab.
Die Kronenpositionsinformations-Abschätzungseinheit, welche die zu dem Kronenabschnitt der durch die FDI Notation angegebenen Nummer gehörigen Merkmalspunkte aus den Zahntypscandaten detektiert und abschätzt, wird beispielsweise durch die nachfolgenden Verfahren (i) bis (iii) vorbereitet:

(i) Aus tausenden von Zahntypscandaten wird ein zweitdimensionales Histogramm eines Mittelpunktes der Krone der durch die FDI Notation angegebenen Nummer erfasst.
(ii) Die Kronenpositionsinformation-Abschätzungseinheit veranlasst, dass eine Korrespondenz zwischen der durch die FDI Notation angegebenen Nummer und dem zweidimensionalen Histogramm erlernt wird.
(iii) Es wird bestätigt, dass die Kronenpositionsinformation-Abschätzungseinheit, welche die Korrespondenz in dem Verfahren (ii) gelernt hat, eine vorbestimmte Detektionsleistung aufweist.

Beispielsweise schätzt die Kronenpositionsinformation-Abschätzungseinheit den Typ des Zahns unter Verwendung des in 18 gezeigten zweidimensionalen Histogramms ab.
Als Nächstes erfasst die Referenzdaten-Erfassungseinheit 26 die Referenzdaten, welche zu dem abgeschätzten Typ des Zahns gehören, als die ersten Zahnprofildaten. Die Wellenformdaten-Erzeugungseinheit 51 berechnet die Anordnungsbeziehung, bei welcher der Fehler zwischen den ersten Zahnprofildaten und der in der Analysezielregion umfassten Punktgruppen minimal wird, durch Verschieben und/oder Rotieren der ersten Zahnprofildaten. Dann berechnet die Wellenform-Datenerzeugungseinheit 51 die Oberflächenform und erzeugt die zweiten Zahnprofildaten basierend auf den Punktgruppen mit Normalenvektoren, umfasst in den ersten Zahnprofildaten, und den Punktgruppen, umfasst in der Analysezielregion, in der berechneten Anordnungsbeziehung.
In diesem Fall, wird wie basierend auf der berechneten Anordnungsbeziehung, welche in dem Prozess S505 beschrieben ist, die Oberflächenform basierend auf der Punktgruppe, welche die Punktgruppen mit Normalenvektoren ausschließt, welche in den ersten Zahnprofildaten umfasst sind, welche innerhalb eines vorbestimmten Abstands oder geringer von den Punktgruppen umfasst sind, welche in der Analysezielregion umfasst sind, und den Punktgruppen, welche in der Analysezielregion umfasst sind, aus den Punktgruppen mit Normalenvektoren, welche in den ersten Zahnprofildaten umfasst sind, basierend auf der berechneten Anordnungsbeziehung.
Obwohl bei der beschriebenen Ausführungsformen Kronenhistogramme durch Verschieben oder Rotieren der Krone erzeugt werden und die erzeugten Kronenhistogramme mit Referenzhistogramm N verglichen werden, wird in einer Ausführungsform ein Kronenhistogramm mit Referenzhistogrammen verglichen, bei welchen eine Referenzform verschoben oder rotiert wird. Weiter werden in einer anderen Ausführungsform Kronenhistogramme, bei welchen die Krone verschoben oder reduziert wird, mit Referenzhistogrammen verglichen, bei welchen eine Referenzform verschoben oder rotiert wird.

Claims

Ein Zahnachsen-Abschätzungsprogramm, welches einen Computer dazu veranlasst einen Prozess auszuführen, welcher umfasst: Entnehmen einer Vielzahl von Punkten aus eingegebenen dreidimensionalen Profildaten, wobei die Vielzahl von Punkten eine Oberfläche der dreidimensionalen Profildaten angibt; Berechnen einer Anordnungsbeziehung zwischen einer Punktgruppe und einem ersten Profil, welches zu ersten dreidimensionalen Profildaten eines Zahns gehört, entsprechend einem Verschieben und/oder Rotieren zumindest des ersten Profils und/oder der Punktgruppe, wobei die Anordnungsbeziehung zu einer minimalen Differenz zwischen der Punktgruppe und dem ersten Profil gehört, wobei die Punktgruppe in einer Region der entnommenen Vielzahl von Punkten umfasst ist; und Bestimmen einer Richtung eines in der Region umfassten Zahns entsprechend der berechneten Anordnungsbeziehung, wobei die Berechnung umfasst: Berechnen eines jeden Normalenvektors der in der Region umfassten Vertices; und Abschätzen der Anordnungsbeziehung basierend auf einer Verteilung der berechneten Normalenvektoren und einer Normalenvektorverteilung der Vertices des ersten Profils, wobei das Abschätzen umfasst: Erzeugen eines Kronenhistogramms, welches die Verteilung der berechneten Normalenvektoren angibt, durch Verschieben und/oder Rotieren der Punktgruppe; Erfassen eines Referenzhistogramms, welches die Normalenvektorverteilung der Vertices in dem ersten Profil angibt und welches zu einer Analysezielregion mit einer Referenzform gehört; und Abschätzen der Anordnungsbeziehung basierend auf einer Kronenstellungsinformation, welche eine Stellung der Krone angibt, wenn das Kronenhistogramm und das Referenzhistogramm als übereinstimmend bestimmt sind.
Zahnachsen-Abschätzungsprogramm gemäß Anspruch 1, wobei die Referenzform Formen umfasst, deren Formen sich voneinander unterscheiden.
Zahnachsen-Abschätzungsprogramm gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Abschätzen weiter umfasst: Bestimmen, ob das Kronenhistogramm und das Referenzhistogramm miteinander übereinstimmen; und weiter Einstellen der Stellung der Krone, wenn das Kronenhistogramm und das Referenzhistogramm als miteinander übereinstimmend bestimmt sind, um die Stellung der Krone mit der Referenzform abzustimmen.
Zahnachsen-Abschätzungsprogramm gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Erfassung des Referenzhistogramms weiter umfasst: Erfassen eines Referenzhistogramms, wenn die Referenzform vergrößert oder geschrumpft wird.
Zahnachsen-Abschätzungsprogramm gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter umfassend: Entnehmen der Vertices, welche in der zu den erfassten Kronendaten zugehörigen Krone umfasst sind; und der Prozess zum Berechnen eines jeden Normalenvektors der Vertices weiter umfasst Berechnen von Normalenvektoren der entnommenen Vertices.
Zahnachsen-Abschätzungsprogramm gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste Profil durch Polygone mit Dreieckebenen geformt ist; und die Richtung von Normalenvektoren der entnommenen Vertices durch Gewichten einer jeden Richtung der Normalenvektoren der Polygone, welche den Vertex umfassen, entsprechend Bereichen der Polygone berechnet wird.
Zahnachsen-Abschätzungsprogramm gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, weiter umfassend: Bestimmen einer lokalen Koordinatenachse, basierend auf der Verteilung einer Richtung der berechneten Normalenvektoren von Vertices, wobei die Bestimmung der lokalen Koordinatenachse weiter umfasst: Bestimmen einer ersten Achse in einer Richtung, in welcher die berechnete Normalenvektor-Richtungsvarianz maximal wird; Bestimmen einer Zweiten-Achsen-Berechnungsachse, welche zum Berechnen der zweiten Achse verwendet wird, in einer Richtung, in welcher die berechnete Normalenvektor-Richtungsvarianz minimal wird; Berechnen der zweiten Achse aus einem äußeren Produkt der ersten Achse und der Zweiten-Achsen-Berechnungsachse; und Bestimmen einer dritten Achse in einer Richtung senkrecht zu sowohl der ersten Achse als auch zu der zweiten Achse.
Eine Zahnachsen-Abschätzungsvorrichtung (1), umfassend: eine Entnahmeeinheit (21), ausgebildet zum Entnehmen einer Vielzahl von Punkten aus eingegebenen dreidimensionalen Profildaten, wobei die Vielzahl von Punkten eine Oberfläche der dreidimensionalen Profildaten angibt; eine Berechnungseinheit (23), ausgebildet zum Berechnen einer Anordnungsbeziehung zwischen einer Punktgruppe und ersten dreidimensionalen Profildaten eines Zahns entsprechend einem Verschieben und/oder einem Rotieren von zumindest einem ersten Profil, welches zu den ersten dreidimensionalen Profildaten gehört, und/oder der Punktgruppe, wobei die Anordnungsbeziehung zu einer minimalen Differenz zwischen der Punktgruppe und den dreidimensionalen Profildaten gehört, wobei die Punktgruppe in einer Region der entnommenen Vielzahl von Punkten umfasst ist; und eine Bestimmungseinheit (24), ausgebildet zum Bestimmen einer Richtung eines in der Region umfassten Zahns entsprechend der berechneten Anordnungsbeziehung, wobei die Berechnung umfasst: Berechnen eines jeden Normalenvektors der in der Region umfassten Vertices; und Abschätzen der Anordnungsbeziehung basierend auf einer Verteilung der berechneten Normalenvektoren und einer Normalenvektorverteilung der Vertices des ersten Profils, wobei das Abschätzen umfasst: Erzeugen eines Kronenhistogramms, welches die Verteilung der berechneten Normalenvektoren angibt, durch Verschieben und/oder Rotieren der Punktgruppe; Erfassen eines Referenzhistogramms, welches die Normalenvektorverteilung der Vertices in dem ersten Profil angibt; und Abschätzen der Anordnungsbeziehung basierend auf einer Kronenstellungsinformation, welche eine Stellung der Krone angibt, wenn das Kronenhistogramm und das Referenzhistogramm als übereinstimmend bestimmt sind.
Ein Zahnachsen-Abschätzungsverfahren, umfassend: Entnehmen einer Vielzahl von Punkten aus eingegebenen dreidimensionalen Profildaten, wobei die Vielzahl von Punkten eine Oberfläche der dreidimensionalen Profildaten angibt; Berechnen einer Anordnungsbeziehung zwischen einer Punktgruppe und ersten dreidimensionalen Profildaten eines Zahns entsprechend einem Verschieben und/oder Rotieren zumindest eines ersten Profils, welches zu den ersten dreidimensionalen Profildaten gehört, und/oder der Punktgruppe, wobei die Anordnungsbeziehung zu einer minimalen Differenz zwischen der Punktgruppe und den dreidimensionalen Profildaten gehört, wobei die Punktgruppe in einer Region der entnommenen Vielzahl von Punkten umfasst ist; und Bestimmen einer Richtung eines in der Region umfassten Zahns entsprechend der berechneten Anordnungsbeziehung, wobei die Berechnung umfasst: Berechnen eines jeden Normalenvektors der in der Region umfassten Vertices; und Abschätzen der Anordnungsbeziehung basierend auf einer Verteilung der berechneten Normalenvektoren und einer Normalenvektorverteilung der Vertices des ersten Profils, wobei das Abschätzen umfasst: Erzeugen eines Kronenhistogramms, welches die Verteilung der berechneten Normalenvektoren angibt, durch Verschieben und/oder Rotieren der Punktgruppe; Erfassen eines Referenzhistogramms, welches die Normalenvektorverteilung der Vertices in dem ersten Profil angibt; und Abschätzen der Anordnungsbeziehung basierend auf einer Kronenstellungsinformation, welche eine Stellung der Krone angibt, wenn das Kronenhistogramm und das Referenzhistogramm als übereinstimmend bestimmt sind.
Ein Erzeugungsprogramm, welches einen Computer dazu veranlasst einen Prozess auszuführen, welcher umfasst: Abschätzen eines Typs eines Zahns in einer Analysezielregion, basierend auf einer Normalenvektor-Richtungsverteilung von Punktgruppen mit Normalenvektoren, welche in der Analysezielregion von eingegebenen dreidimensionalen Profildaten umfasst sind; Verschieben und/oder Rotieren von Profildaten eines ersten Zahns, welcher zu dem abgeschätzten Typ des Zahns gehört, und Berechnen einer Anordnungsbeziehung, in welcher ein Fehler zwischen den ersten Zahnprofildaten und den in der Analysezielregion umfassten Punktgruppen minimal wird; und Berechnen einer Oberflächenform basierend auf den in den ersten Zahnprofildaten umfassten Punktgruppen mit Normalenvektoren und den in der Analysezielregion umfassten Punktgruppen basierend auf der berechneten Anordnungsbeziehung, und Erzeugen von zweiten Zahnprofildaten, wobei die Oberflächenform basierend auf der Punktgruppe, welche die in den ersten Zahnprofildaten umfassten Punktgruppen ausschließt, welche Normalenvektoren aufweisen, welche innerhalb eines vorbestimmten Abstands oder weniger von den in der Analysezielregion umfassten Punktgruppen umfasst sind, und den Punktgruppen berechnet wird, welche in der Analysezielregion umfasst sind, bei der berechneten Anordnungsbeziehung.
Eine Zahnprofildaten-Erzeugungsvorrichtung (2), umfassend: eine Abschätzungseinheit (43), ausgebildet zum Abschätzen eines Typs eines Zahns in einer Analysezielregion, basierend auf einer Normalenvektor-Richtungsverteilung von Punktgruppen mit in der Analysezielregion von eingegebenen dreidimensionalen Profildaten umfassten Normalenvektoren; eine erste Berechnungseinheit (51), ausgebildet zum Berechnen einer Anordnungsbeziehung zwischen einer Punktgruppe und einem ersten Profil, welches zu ersten dreidimensionalen Profildaten eines Zahns gehört, entsprechend einem Verschieben und/oder einem Rotieren von zumindest dem ersten Profil und/oder der Punktgruppe, wobei die Anordnungsbeziehung zu einer minimalen Differenz zwischen der Punktgruppe und dem ersten Profil gehört, wobei die Punktgruppe in einer Region der entnommenen Vielzahl von Punkten umfasst ist; und eine erste Berechnungseinheit (51), ausgebildet zum Berechnen einer Oberflächenform basierend auf den in den ersten Zahnprofildaten umfassten Punktgruppen mit Normalenvektoren und den in der Analysezielregion umfassten Punktgruppen basierend auf der berechneten Anordnungsbeziehung, und Erzeugen von zweiten Zahnprofildaten, wobei die Berechnung umfasst: Berechnen eines jeden Normalenvektors der in der Region umfassten Vertices; und Abschätzen der Anordnungsbeziehung basierend auf einer Verteilung der berechneten Normalenvektoren und einer Normalenvektorverteilung der Vertices des ersten Profils, wobei das Abschätzen umfasst: Erzeugen eines Kronenhistogramms, welches die Verteilung der berechneten Normalenvektoren angibt, durch Verschieben und/oder Rotieren der Punktgruppe; Erfassen eines Referenzhistogramms, welches die Normalenvektorverteilung der Vertices in dem ersten Profil angibt; und Abschätzen der Anordnungsbeziehung basierend auf einer Kronenstellungsinformation, welche eine Stellung der Krone angibt, wenn das Kronenhistogramm und das Referenzhistogramm als übereinstimmend bestimmt sind.
Ein Zahnprofildaten-Erzeugungsverfahren, umfassend: Abschätzen eines Typs eines Zahns in einer Analysezielregion, basierend auf einer Normalenvektor-Richtungsverteilung von Punktgruppen mit in der Analysezielregion von eingegebenen dreidimensionalen Profildaten umfassten Normalenvektoren; Berechnen einer Anordnungsbeziehung zwischen einer Punktgruppe und einem ersten Profil, zugehörend zu ersten dreidimensionalen Profildaten eines Zahns, entsprechend einem Verschieben und/oder Rotieren zumindest des ersten Profils und/oder der Punktgruppe, wobei die Anordnungsbeziehung zu einer minimalen Differenz zwischen der Punktgruppe und dem ersten Profil gehört, wobei die Punktgruppe in einer Region der entnommenen Vielzahl von Punkten umfasst ist; und Berechnen einer Oberflächenform basierend auf den in den ersten Zahnprofildaten umfassten Punktgruppen mit Normalenvektoren und den in der Analysezielregion umfassten Punktgruppen basierend auf der berechneten Anordnungsbeziehung, und Erzeugen von zweiten Zahnprofildaten, wobei die Berechnung umfasst: Berechnen eines jeden Normalenvektors der in der Region umfassten Vertices; und Abschätzen der Anordnungsbeziehung basierend auf einer Verteilung der berechneten Normalenvektoren und einer Normalenvektorverteilung der Vertices des ersten Profils, wobei das Abschätzen umfasst: Erzeugen eines Kronenhistogramms, welches die Verteilung der berechneten Normalenvektoren angibt, durch Verschieben und/oder Rotieren der Punktgruppe; Erfassen eines Referenzhistogramms, welches die Normalenvektorverteilung der Vertices in dem ersten Profil angibt; und Abschätzen der Anordnungsbeziehung basierend auf einer Kronenstellungsinformation, welche eine Stellung der Krone angibt, wenn das Kronenhistogramm und das Referenzhistogramm als übereinstimmend bestimmt sind.