DE102018211371A1 - Optisches Messverfahren sowie optische Messvorrichtung - Google Patents

Optisches Messverfahren sowie optische Messvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102018211371A1
DE102018211371A1 DE102018211371.8A DE102018211371A DE102018211371A1 DE 102018211371 A1 DE102018211371 A1 DE 102018211371A1 DE 102018211371 A DE102018211371 A DE 102018211371A DE 102018211371 A1 DE102018211371 A1 DE 102018211371A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
time interval
image
during
optical measuring
measuring method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102018211371.8A
Other languages
English (en)
Inventor
Konrad Klein
Peter Fritz
Anders Adamson
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sirona Dental Systems GmbH
Original Assignee
Sirona Dental Systems GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sirona Dental Systems GmbH filed Critical Sirona Dental Systems GmbH
Priority to DE102018211371.8A priority Critical patent/DE102018211371A1/de
Priority to PCT/EP2019/065650 priority patent/WO2020011483A1/de
Priority to KR1020217004095A priority patent/KR20210029258A/ko
Priority to US17/258,812 priority patent/US20210267461A1/en
Priority to JP2021500743A priority patent/JP2021530691A/ja
Priority to CN201980045895.1A priority patent/CN112384751B/zh
Publication of DE102018211371A1 publication Critical patent/DE102018211371A1/de
Priority to JP2023150180A priority patent/JP2023182621A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00002—Operational features of endoscopes
    • A61B1/00004—Operational features of endoscopes characterised by electronic signal processing
    • A61B1/00009—Operational features of endoscopes characterised by electronic signal processing of image signals during a use of endoscope
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00002—Operational features of endoscopes
    • A61B1/00004—Operational features of endoscopes characterised by electronic signal processing
    • A61B1/00009—Operational features of endoscopes characterised by electronic signal processing of image signals during a use of endoscope
    • A61B1/000095—Operational features of endoscopes characterised by electronic signal processing of image signals during a use of endoscope for image enhancement
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00163—Optical arrangements
    • A61B1/00194—Optical arrangements adapted for three-dimensional imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • A61B1/042—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances characterised by a proximal camera, e.g. a CCD camera
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • A61B1/045—Control thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/06—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
    • A61B1/0661—Endoscope light sources
    • A61B1/0669—Endoscope light sources at proximal end of an endoscope
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/24—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor for the mouth, i.e. stomatoscopes, e.g. with tongue depressors; Instruments for opening or keeping open the mouth
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0062—Arrangements for scanning
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0082—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes
    • A61B5/0088—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes for oral or dental tissue
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/107—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof
    • A61B5/1077—Measuring of profiles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C9/00—Impression cups, i.e. impression trays; Impression methods
    • A61C9/004—Means or methods for taking digitized impressions
    • A61C9/0046—Data acquisition means or methods
    • A61C9/0053—Optical means or methods, e.g. scanning the teeth by a laser or light beam
    • A61C9/006—Optical means or methods, e.g. scanning the teeth by a laser or light beam projecting one or more stripes or patterns on the teeth
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/0011—Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight
    • G01B5/0014—Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight due to temperature
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/50—Depth or shape recovery
    • G06T7/514—Depth or shape recovery from specularities
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/50—Depth or shape recovery
    • G06T7/55—Depth or shape recovery from multiple images
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/50—Depth or shape recovery
    • G06T7/55—Depth or shape recovery from multiple images
    • G06T7/593—Depth or shape recovery from multiple images from stereo images
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras
    • H04N13/207—Image signal generators using stereoscopic image cameras using a single 2D image sensor
    • H04N13/221—Image signal generators using stereoscopic image cameras using a single 2D image sensor using the relative movement between cameras and objects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2210/00—Aspects not specifically covered by any group under G01B, e.g. of wheel alignment, caliper-like sensors
    • G01B2210/52—Combining or merging partially overlapping images to an overall image
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10024—Color image
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30004—Biomedical image processing
    • G06T2207/30036—Dental; Teeth

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches Messverfahren zur dreidimensionalen Erfassung der Oberfläche eines Objekts (1) mit einer optischen Aufnahmeeinheit (3), wobei während eines ersten Messzeitintervalls (T1) die optische Aufnahmeeinheit (3) relativ zu dem Objekt (1) bewegt wird, von der Aufnahmeeinheit (3) mit einer Aufnahmefrequenz (f) nacheinander Höhenbilder (b) erfasst, zumindest ein Teil der erfassten Höhenbilder (b) jeweils zu einem Gesamthöhenbild (bges) hinzugefügt und angezeigt werden. Die Aufnahmefrequenz (f) wird während des Messzeitintervalls (T1) durch Steuersignale (S) geregelt, wobei die Steuersignale (S) in zeitlichen Abständen erzeugt werden, zur Erzeugung jedes Steuersignals (S) für das jeweils zuletzt erfasste Höhenbild (b) eine Maßzahl (M) für die Qualität des Höhenbilds (b) bestimmt und zur Erzeugung des Steuersignals verwendet wird und die Maßzahl (M) die Gesamtintensität und/oder die maximale Intensität und/oder der Kontrast und/oder die Anzahl von extrahierten Datenpunkten und/oder eine Qualität von extrahierten Datenpunkten und/oder das Signal/Rausch-Verhältnis und/oder der Kontrast eines zusätzlich erzeugten Farbbilds ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein optisches Messverfahren zur dreidimensionalen Erfassung der Oberfläche eines Objekts mit einer optischen Aufnahmeeinheit, wobei während eines ersten Messzeitintervalls die optische Aufnahmeeinheit relativ zu dem Objekt bewegt wird, von der Aufnahmeeinheit mit einer Aufnahmefrequenz nacheinander Höhenbilder erfasst werden, wobei erfasste Höhenbilder noch während des Messzeitintervalls zu einem Gesamthöhenbild hinzugefügt und das Gesamthöhenbild angezeigt wird.
  • Stand der Technik
  • Aus der EP 2 172 799 A1 ist eine optische Messvorrichtung bekannt, die eine dreidimensionale optische Erfassung eines Objekts mittels eines konfokalen Abbildungssystems ermöglicht. Ebenfalls konfokal und zusätzlich mit einem auf das Objekt projizierten, bewegten Muster arbeitet die aus der WO 2015/036467 bekannte optische Messvorrichtung.
  • Zur Vermessung von Objekten, deren Größe die Größe des Aufnahmebereichs der Messvorrichtung überschreitet, werden mehrere Einzelaufnahmen erzeugt und zu einem Gesamtbild zusammengefügt. Die Einzelaufnahmen werden zeitlich nacheinander erzeugt, während Messvorrichtung und Objekt relativ zueinander bewegt werden. Für das Zusammenfügen der Einzelaufnahmen müssen die relativen Orientierungen der Einzelaufnahmen zueinander bestimmt werden. Dieser Schritt wird als Registrierung bezeichnet. Algorithmen zum Registrieren der Bilddaten sind beispielsweise aus „A Method for Registration of 3-D Shapes“ von Besl et al., IEEE Transactions on pattern analysis and machine intelligence, Vol. 14, No. 2, 1992 oder aus „Multiview Registration of Large Data Sets“ von Pulli, Proceedings, Second International Conference on 3D Digital Imaging and Modeling, Ottawa 1999, pp. 160-168 bekannt.
  • Sowohl das Erzeugen von Projektionsmustern oder von Licht zur Beleuchtung des Objekts im Allgemeinen als auch das Registrieren und Übertragen der einzelnen Datensätze benötigt Energie, wobei die durch den Energieverbrauch entstehende Abwärme insbesondere für intraoral zu verwendende Messvorrichtungen, z.B. Intraoral-Kameras, unerwünscht ist.
  • Eine Möglichkeit, die Wärmeentwicklung zu reduzieren bzw. eine unnötige Wärmeentwicklung zu unterbinden, besteht darin, das Erzeugen von unnötigen Bilddatensätzen, also von für das Gesamtbild nicht benötigten Bilddatensätzen, zu vermeiden.
  • Zur Verhinderung unnötiger Aufnahmen ist es beispielsweise bekannt, den Anwender während des Aufnahmezeitintervalls durch Feedback zu leiten. Beispielsweise ist aus der DE 10 2014 207 667 A1 bekannt, dem Anwender während der Aufnahme bereits erfasste Bereiche des Objekts in einem Standardmodell anzuzeigen. Der Anwender kann entsprechend reagieren und die bereits ausreichend vermessenen Bereiche nicht nochmals vermessen.
  • Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung darin, die bekannten Messvorrichtungen und Messverfahren zu verbessern und insbesondere den Energieverbrauch und Rechenaufwand in zuverlässiger und möglichst von dem Anwender und den Fähigkeiten des Anwenders unabhängiger Weise zu reduzieren.
  • Darstellung der Erfindung
  • Die Aufgabe wird durch ein optisches Messverfahren gemäß Anspruch 1 und ein optisches Messsystem gemäß Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Ein Gegenstand der Erfindung ist ein optisches Messverfahren zur dreidimensionalen Erfassung der Oberfläche eines Objekts mit einer optischen Aufnahmeeinheit sowie ein zur Ausführung des optischen Messverfahrens ausgelegtes optisches Messsystem mit einer optischen Aufnahmeeinheit, einer computerlesbaren Speichereinheit, einer Recheneinheit und einer Anzeigeeinheit.
  • Während eines ersten Messzeitintervalls wird die optische Aufnahmeeinheit relativ zu dem Objekt bewegt, wobei von der Aufnahmeeinheit mit einer Aufnahmefrequenz nacheinander Höhenbilder erfasst werden. Zumindest ein Teil der erfassten Höhenbilder wird während des Messzeitintervalls zu einem Gesamthöhenbild hinzugefügt und angezeigt.
  • Die Aufnahmefrequenz wird während des Messzeitintervalls durch Steuersignale geregelt und die Steuersignale werden während des Messzeitintervalls in zeitlichen Abständen erzeugt. Zur Erzeugung jedes Steuersignals für das jeweils zuletzt erfasste Höhenbild wird mindestens eine Maßzahl für die Qualität des Höhenbilds bestimmt und zur Erzeugung des Steuersignals verwendet, wobei die Maßzahl die Gesamtintensität und/oder die maximale Intensität und/oder der Kontrast und/oder die Anzahl von extrahierten Datenpunkten und/oder eine Qualität von extrahierten Datenpunkten und/oder das Signal/Rausch-Verhältnis und/oder der Kontrast eines zusätzlich, beispielsweise mittels einer Farbbildkamera erzeugten Farbbilds ist.
  • Es versteht sich, dass jede Maßzahl für die Qualität, z.B. die Gesamtintensität, allein dem Steuersignal zugrunde gelegt wird oder das Steuersignal alternativ unter Berücksichtigung einer beliebigen Auswahl der vorgenannten Qualitätsmaßzahlen, z.B. die Gesamtintensität und die maximale Intensität, oder auch unter Berücksichtigung aller vorgenannten Maßzahlen erzeugt wird.
  • Als extrahierte Datenpunkte werden alle von der Aufnahmeeinheit erfassten Pixel bzw. Bildpunkte bezeichnet, die für ein Höhenbild verwendet werden.
  • Als Höhenbild wird eine Pixelmatrix oder Bildmatrix bezeichnet, wobei jeder Pixel bzw. Bildpunkt eine dreidimensionale Information enthält, nämlich die dreidimensionale Position der Objektoberfläche bzw. die Höhe der Objektoberfläche für den jeweiligen Bildpunkt im Aufnahmebereich. Die dreidimensionalen Informationen sind beispielsweise aus einer Bildsequenz, z.B. mittels Phase-Shift-Triangulation, extrahiert worden. Das Gesamthöhenbild wird aus den vielen, während des Messzeitintervalls aufgenommenen Höhenbildern zusammengesetzt, so dass auch Objekte vermessen werden können, deren Größe die Größe des Aufnahmebereichs der Aufnahmeeinheit übersteigt.
  • Die erfassten Höhenbilder bzw. das aus den Höhenbildern zusammengefügte Gesamthöhenbild sind auf unterschiedliche Weisen darstellbar. Vorteilhaft ist es beispielsweise, eine Objektoberfläche innerhalb des Volumendatensatzes als Dreiecksnetz zu identifizieren bzw. darzustellen. Die Oberfläche kann beispielsweise gemäß dem in „Marching Cubes: A High Resolution 3D Surface Construction Algorithm“, W. E. Lorensen und H. E. Cline, ACM SIGGRAPH Computer Graphics, Vol. 21, Nr. 4, pp. 163-169, August 1987 beschriebenen Verfahren dargestellt werden.
  • Als erstes Messzeitintervall wird eine Zeitspanne zwischen einem Einschalten der optischen Aufnahmeeinheit und einem Ausschalten der optischen Aufnahmeeinheit bezeichnet.
  • Es versteht sich, dass die Aufnahmefrequenz grundsätzlich beliebige Werte annehmen können. Entsprechend kann es während des Messzeitintervalls regelmäßige Totzeiten geben, während derer die Aufnahmefrequenz Null beträgt.
  • Um Energie und/oder Rechenaufwand einzusparen, ist es vorteilhaft, die Aufnahmefrequenz möglichst gering zu halten. Andererseits ist eine gewisse Aufnahmefrequenz notwendig, um einen Aufnahmebereich zu erfassen und eine gewisse Qualität des Gesamthöhenbilds zu erhalten. Auch die Übertragung von Aufnahmedaten von der Aufnahmeeinheit zu einer Recheneinheit kann zur Einsparung von Energie zeitweise ausgesetzt werden.
  • Durch Ermitteln der Qualität der erfassten Daten während der Messung ist es möglich, die Aufnahmefrequenz zeitnah, insbesondere noch während des Messzeitintervalls an den aktuellen Zustand anzupassen und hierdurch einerseits eine ausreichende Qualität und andererseits einen möglichst geringen Energieverbrauch und/oder Rechenaufwand sicherzustellen.
  • Anhand der einen oder der mehreren aus dem letzten Höhenbild extrahierten oder für das Höhenbild bestimmten Maßzahlen für die Qualität ist eine Beurteilung der Qualität des jeweils zuletzt aufgenommenen Bilds und damit eine Abschätzung der Qualität der während der Anwendung aktuell aufgenommenen Bilddaten möglich.
  • Eine hohe Gesamtintensität, eine hohe maximale Intensität, ein hoher Kontrast, eine große Anzahl extrahierter Datenpunkte, eine hohe Qualität der extrahierten Datenpunkte, ein hohes Signal/Rausch-Verhältnis und ein hoher Kontrast eines zusätzlich erzeugten Farbbilds sind jeweils Anzeichen für eine hohe Qualität der erfassten Bilddaten. Die genannten Größen können somit einzeln herangezogen werden oder es können auch mehrere oder alle der genannten Größen herangezogen werden, um die Qualität der erfassten Bilddaten objektiv und unabhängig von einem Anwender zu beurteilen. Beispielsweise werden die jeweils ermittelten Maßzahlen hierfür mit einem entsprechenden Grenzwert verglichen.
  • Ist die Qualität der erfassten Bilddaten, also der einzelnen Höhenbilder hoch, so reichen bereits wenige Höhenbilder aus, um ein Gesamthöhenbild mit einer guten Qualität zu erzeugen. Ist die Qualität der einzelnen Höhenbilder hingegen schlecht, so wird dieselbe Qualität des Gesamthöhenbilds nur erreicht, wenn eine deutlich größere Anzahl von Höhenbildern zur Erzeugung verwendet wird.
  • Es versteht sich, dass jede der genannten Maßzahlen allein zur Beurteilung der Qualität der Bilddaten dient und dass eine noch umfassendere und/oder noch zuverlässigere Einschätzung der Qualität durch das Heranziehen mehrerer oder auch aller genannten Maßzahlen möglich ist.
  • Die Aufnahmefrequenz und/oder Beleuchtungsintensität wird erfindungsgemäß an den ermittelten Zustand, also die Qualität der erfassten Bilddaten, angepasst.
  • Zur Erzeugung der Steuersignale steht beispielsweise eine Recheneinheit zur Verfügung, welche mit der optischen Aufnahmeeinheit über ein Kabel oder kabellos kommuniziert. Alternativ kann eine Recheneinheit in der optischen Aufnahmeeinheit integriert sein.
  • Die Steuersignale werden in festen zeitlichen Abständen, also mit einer festen Frequenz erzeugt. Alternativ werden die Steuersignale in sich unterscheidenden zeitlichen Abständen erzeugt, beispielsweise aufgrund eines Triggersignals. Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform wird zu jedem erfassten Höhenbild ein zumindest zeitlich zugehöriges Steuersignal erzeugt, so dass sich der zeitliche Abstand der Steuersignalerzeugung nach der Aufnahmefrequenz der Höhenbilder richtet.
  • Die Regelung der Aufnahmefrequenz in Abhängigkeit von einem aktuellen Zustand der Aufnahme ermöglicht es, bei guter Qualität der Daten den Energieverbrauch zu verringern.
  • Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist daher ein reduzierter Energieverbrauch, wodurch insbesondere auch ein Erwärmen der Aufnahmeeinheit reduziert wird. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass die Qualität der Aufnahmen bzw. des Gesamthöhenbilds sich nicht reduziert.
  • Vorteilhafterweise wird während des ersten Messzeitintervalls das Objekt von der Aufnahmeeinheit mit einem Beleuchtungsstrahl mit einer Lichtintensität beleuchtet und die Lichtintensität während des Messzeitintervalls durch das Steuersignal geregelt. Durch die Regelung der Lichtintensität abhängig vom aktuellen Zustand der Aufnahmeeinheit kann die Lichtintensität, wann immer möglich, reduziert werden, wobei eine ausreichende Qualität der Daten sichergestellt wird.
  • Vorteilhafterweise wird zur Erzeugung jedes Steuersignals zusätzlich mindestens ein Sensorsignal von mindestens einem Sensor verwendet. Beispielsweise kann die Temperatur mittels eines Temperatursensors überwacht werden. Alternativ oder ergänzend kann beispielsweise mittels eines Bewegungssensors ermittelt werden, ob sich die optische Aufnahmeeinheit in einer Ruheposition (keine Bewegung) befindet, für eine Aufnahme positioniert wird (relativ schnelles Bewegen der von einer Ruheposition zu dem aufzunehmenden Objekt) oder das Objekt vermessen wird (langsames Bewegen), um die Aufnahmefrequenz entsprechend anzupassen.
  • Vorteilhafterweise wird vor dem Hinzufügen eines Höhenbilds zu dem Gesamthöhenbild ein Registrierverfahren für das Hinzufügen in Abhängigkeit von der Aufnahmefrequenz ausgewählt.
  • Das erfindungsgemäße optische Messsystem weist eine optische Aufnahmeeinheit, eine computerlesbare Speichereinheit, eine Recheneinheit und eine Anzeigeeinheit auf und ist dazu ausgelegt, das vorbeschriebene optische Messverfahren auszuführen.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt die
    • 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Aufnahmeverfahrens.
  • Ausführungsbeispiele
  • In 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Aufnahmeverfahrens schematisch veranschaulicht.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird ein Unterkiefer 1 mit Zähnen 2 als Objekt mittels einer optischen Aufnahmeeinheit 3 vermessen. Die optische Aufnahmeeinheit 3 ist als intraorale Kamera ausgebildet und umfasst eine Lichtquelle 4 und einen Lichtdetektor 6 und ist mit einer Recheneinheit 7 mit einem Anzeigemittel 8 verbunden.
  • Die Vermessung wird während eines Zeitintervalls T1 durchgeführt, wobei die intraorale Kamera 3 über die Zähne 2 des Unterkiefers 1 und/oder Fehlstellen im Unterkiefer 1 bewegt wird. Die Lichtquelle 4 stellt einen Beleuchtungsstrahl 5 bereit und der Lichtdetektor 6 detektiert reflektiertes Licht.
  • Die Erfassung des reflektierten Lichts erfolgt mit einer Aufnahmefrequenz fA , wobei mit einem zeitlichen Abstand dt=1/fA jeweils ein Datensatz von dem Lichtdetektor 6 erfasst und an die Recheneinheit übermittelt wird. Die Recheneinheit berechnet zu jedem Datensatz jeweils ein Höhenbild bi , i=1...N und speichert dieses in einem Speichermedium der Recheneinheit 8 ab. Die Aufnahmefrequenz fA ist veränderbar, so dass die zeitlichen Abstände dti zwischen aufeinanderfolgend aufgenommenen Höhenbildern bi , bi+1 nicht unbedingt gleich sind.
  • Die erzeugten Höhenbilder bi werden bereits während des Messzeitintervalls T1 nach und nach zu einem Gesamthöhenbild bges zusammengefügt, wobei das Gesamthöhenbild bges bereits während des Entstehens mittels des Anzeigemittels 8 angezeigt wird. Es versteht sich, dass gegebenenfalls nicht alle erzeugten Höhenbilder bi für das Gesamthöhenbild verwendet werden, sondern dass einzelne Höhenbilder bi beispielsweise aufgrund mangelnder Qualität aussortiert werden.
  • Zuerst wird ein erstes Höhenbild b1 als Gesamthöhenbild bges abgespeichert und angezeigt. Anschließend werden kontinuierlich weitere aufgenommene Höhenbilder bi, i=2...N zu dem Gesamthöhenbild bges hinzugefügt und das neue Gesamthöhenbild bges nach dem Hinzufügen jedes weiteren Höhenbilds in erneuerter Form angezeigt. Eine relative Ausrichtung des Höhenbilds bi zu dem Gesamthöhenbild bges wird beispielsweise anhand eines Überlapps (schraffiert dargestellt) des Höhenbilds bi mit dem Gesamthöhenbild bges, also den bisher aufgenommenen Höhenbildern bi, insbesondere dem unmittelbar vorangegangen aufgenommenen Höhenbild bi-1 , ermittelt.
  • Darüber hinaus wird im dargestellten Ausführungsbeispiel zu jedem Höhenbild bi mindestens eine Maßzahl Mi der Qualität des Höhenbilds bi bestimmt und die Aufnahmefrequenz fA anhand der ermittelten Qualität geregelt.
  • Die Qualitätsmaßzahl Mi ist die Gesamtintensität und/oder die maximale Intensität und/oder der Kontrast und/oder die Anzahl von extrahierten Datenpunkten und/oder eine Qualität von extrahierten Datenpunkten und/oder das Signal/Rausch-Verhältnis und/oder der Kontrast eines zusätzlich erzeugten Farbbilds.
  • Anhand der ersten Maßzahl Mi wird ein erstes Steuersignal S = Si(Mi ) zur Steuerung der Aufnahmefrequenz fA erzeugt. Die Aufnahmefrequenz fA des Lichtdetektors 6 wird anschließend mittels einer Steuereinheit 10, die im dargestellten Ausführungsbeispiel Teil der optischen Aufnahmeeinheit 3 ist, mittels des Steuersignals S geregelt, also gegebenenfalls verändert. Das nächste Höhenbild bi+1 wird entsprechend mit einem zeitlichen Abstand dti+1=1/fA erfasst, wobei fA die geregelte Aufnahmefrequenz bezeichnet.
  • In einer alternativen Ausführungsform wird ergänzend ein Sensorsignal eines Sensors 9 (gestrichelt dargestellt) herangezogen, um das Steuersignal S zu berechnen. Beispielsweise wird die Bewegung der intraoralen Kamera 3 mittels eines integrierten Inertialmesssystems nachvollzogen, wobei aus der Bewegung der Kamera 4 auf die Ausrichtung der einzelnen Höhenbilder bi zueinander geschlossen werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Objekt
    2
    Zahn
    3
    Aufnahmeeinheit
    4
    Lichtquelle
    5
    Beleuchtungsstrahl
    6
    Lichtdetektor
    7
    Recheneinheit
    8
    Anzeigeeinheit
    9
    Sensor
    10
    Steuereinheit
    bges
    Gesamthöhenbild
    bi
    Höhenbilder
    fA
    Aufnahmefrequenz
    dt
    zeitlicher Abstand
    Mi
    Maßzahl für Qualität des Höhenbilds bi
    S
    Steuersignal
    T1
    Aufnahmezeitintervall
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2172799 A1 [0002]
    • WO 2015/036467 [0002]
    • DE 102014207667 A1 [0006]

Claims (8)

  1. Optisches Messverfahren zur dreidimensionalen Erfassung der Oberfläche eines Objekts (1) mit einer optischen Aufnahmeeinheit (3), wobei - während eines ersten Messzeitintervalls (T1) die optische Aufnahmeeinheit (3) relativ zu dem Objekt (1) bewegt wird, - während des ersten Messzeitintervalls (T1) von der Aufnahmeeinheit (3) mit einer Aufnahmefrequenz (fA) nacheinander Höhenbilder (bi) erfasst werden, - zumindest ein Teil der erfassten Höhenbilder (bi) während des Messzeitintervalls (T1) jeweils zu einem Gesamthöhenbild (bges) hinzugefügt und das Gesamthöhenbild (bges) angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass - die Aufnahmefrequenz (fA) während des Messzeitintervalls (T1) durch Steuersignale (S) geregelt wird, - die Steuersignale (S) während des Messzeitintervalls (T1) in zeitlichen Abständen erzeugt werden, - zur Erzeugung jedes Steuersignals (S) für das jeweils zuletzt erfasste Höhenbild (bi) eine Maßzahl (Mi) für die Qualität des Höhenbilds (bi) bestimmt und zur Erzeugung des Steuersignals verwendet wird, wobei - die Maßzahl (Mi) die Gesamtintensität und/oder die maximale Intensität und/oder der Kontrast und/oder die Anzahl von extrahierten Datenpunkten und/oder eine Qualität von extrahierten Datenpunkten und/oder das Signal/RauschVerhältnis und/oder der Kontrast eines zusätzlich erzeugten Farbbilds ist.
  2. Optisches Messverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzlich erzeugte Farbbild mittels einer Farbbildkamera erzeugt wird.
  3. Optisches Messverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des ersten Messzeitintervalls (T1) das Objekt (1) von der Aufnahmeeinheit (3) mit einem Beleuchtungsstrahl (5') mit einer Lichtintensität (I) beleuchtet wird und die Lichtintensität (I) während des Messzeitintervalls (T1) durch das Steuersignal (S) geregelt wird.
  4. Optisches Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung jedes Steuersignals zusätzlich mindestens ein Sensorsignal (10) von mindestens einem Sensor (9) verwendet wird.
  5. Optisches Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gegenzeichnet, dass die zeitlichen Abstände zwischen dem Erzeugen von Steuersignalen (S) während des Messzeitintervalls (T1) durch eine vorgegebene Frequenz vorgegeben sind.
  6. Optisches Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gegenzeichnet, dass zu jedem erfassten Höhenbild (bi) ein Steuersignal (S) bestimmt wird, wobei die zeitlichen Abstände zwischen dem Erzeugen von Steuersignalen (S) während des Messzeitintervalls (T1) von der Aufnahmefrequenz (fA) vorgegeben werden.
  7. Optisches Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Hinzufügen eines Höhenbilds (bi) zu dem Gesamthöhenbild (bges) ein Registrierverfahren für das Hinzufügen in Abhängigkeit von der Aufnahmefrequenz (fA) ausgewählt wird.
  8. Optisches Messsystem, aufweisend eine optische Aufnahmeeinheit, eine computerlesbare Speichereinheit, eine Recheneinheit und eine Anzeigeeinheit, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Messsystem dazu ausgelegt ist, das optische Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
DE102018211371.8A 2018-07-10 2018-07-10 Optisches Messverfahren sowie optische Messvorrichtung Withdrawn DE102018211371A1 (de)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018211371.8A DE102018211371A1 (de) 2018-07-10 2018-07-10 Optisches Messverfahren sowie optische Messvorrichtung
PCT/EP2019/065650 WO2020011483A1 (de) 2018-07-10 2019-06-14 Optisches messverfahren sowie optische messvorrichtung
KR1020217004095A KR20210029258A (ko) 2018-07-10 2019-06-14 광학 측정 방법 및 광학 측정 장치
US17/258,812 US20210267461A1 (en) 2018-07-10 2019-06-14 Optical measuring method and optical measuring apparatus
JP2021500743A JP2021530691A (ja) 2018-07-10 2019-06-14 光学的測定方法及び光学的測定装置
CN201980045895.1A CN112384751B (zh) 2018-07-10 2019-06-14 光学测量方法及光学测量装置
JP2023150180A JP2023182621A (ja) 2018-07-10 2023-09-15 光学的測定方法及び光学的測定装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018211371.8A DE102018211371A1 (de) 2018-07-10 2018-07-10 Optisches Messverfahren sowie optische Messvorrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018211371A1 true DE102018211371A1 (de) 2020-01-16

Family

ID=66998380

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018211371.8A Withdrawn DE102018211371A1 (de) 2018-07-10 2018-07-10 Optisches Messverfahren sowie optische Messvorrichtung

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20210267461A1 (de)
JP (2) JP2021530691A (de)
KR (1) KR20210029258A (de)
CN (1) CN112384751B (de)
DE (1) DE102018211371A1 (de)
WO (1) WO2020011483A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018211369B4 (de) * 2018-07-10 2021-06-24 Sirona Dental Systems Gmbh Optisches Messverfahren sowie optische Messvorrichtung
EP4287202A1 (de) 2022-06-01 2023-12-06 Sirona Dental Systems GmbH Digitale zahnabdrücke
CN115281866B (zh) * 2022-08-15 2023-11-17 北京美立刻医疗器械有限公司 牙齿模型获取辅助装置、获取方法、系统、介质及设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2172799A1 (de) 2008-10-06 2010-04-07 Nectar Imaging S.r.l. Optisches System für ein Konfokalmikroskop
US20140272765A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Ormco Corporation Feedback control mechanism for adjustment of imaging parameters in a dental imaging system
WO2015036467A1 (de) 2013-09-11 2015-03-19 Sirona Dental Systems Gmbh Optisches system zur erzeugung eines sich zeitlich ändernden musters für ein konfokalmikroskop
DE102014207667A1 (de) 2014-04-23 2015-10-29 Sirona Dental Systems Gmbh Verfahren zur Durchführung einer optischen dreidimensionalen Aufnahme
WO2017062044A1 (en) * 2015-10-08 2017-04-13 Carestream Health, Inc. Adaptive tuning of 3d acquisition speed for dental surface imaging

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4594572B2 (ja) * 2000-11-24 2010-12-08 朝日レントゲン工業株式会社 パノラマｘ線ｃｔ撮影装置
JP4438603B2 (ja) * 2004-11-05 2010-03-24 ジック オプテックス株式会社 光学式変位センサ
JP4670341B2 (ja) * 2004-12-22 2011-04-13 パナソニック電工株式会社 ３次元形状計測方法並びに３次元形状計測装置、３次元形状計測用プログラム
DK2438397T3 (en) * 2009-06-01 2019-01-28 Dentsply Sirona Inc Method and device for three-dimensional surface detection with a dynamic frame of reference
WO2012023256A2 (en) * 2010-08-19 2012-02-23 Canon Kabushiki Kaisha Three-dimensional measurement apparatus, method for three-dimensional measurement, and computer program
CN102032877B (zh) * 2010-11-30 2012-05-23 东南大学 基于小波变换的三维测量方法
CN103857981B (zh) * 2011-10-11 2017-05-10 株式会社尼康 形状测定装置、构造物制造系统、形状测定方法、构造物制造方法
JP6181013B2 (ja) * 2014-08-08 2017-08-16 株式会社吉田製作所 光干渉断層画像生成装置及び光干渉断層画像生成方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2172799A1 (de) 2008-10-06 2010-04-07 Nectar Imaging S.r.l. Optisches System für ein Konfokalmikroskop
US20140272765A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Ormco Corporation Feedback control mechanism for adjustment of imaging parameters in a dental imaging system
WO2015036467A1 (de) 2013-09-11 2015-03-19 Sirona Dental Systems Gmbh Optisches system zur erzeugung eines sich zeitlich ändernden musters für ein konfokalmikroskop
DE102014207667A1 (de) 2014-04-23 2015-10-29 Sirona Dental Systems Gmbh Verfahren zur Durchführung einer optischen dreidimensionalen Aufnahme
WO2017062044A1 (en) * 2015-10-08 2017-04-13 Carestream Health, Inc. Adaptive tuning of 3d acquisition speed for dental surface imaging

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020011483A1 (de) 2020-01-16
US20210267461A1 (en) 2021-09-02
JP2021530691A (ja) 2021-11-11
CN112384751A (zh) 2021-02-19
CN112384751B (zh) 2023-03-07
JP2023182621A (ja) 2023-12-26
KR20210029258A (ko) 2021-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013009288B4 (de) 3D-Aufnahmevorrichtung, Verfahren zur Erstellung eines 3D-Bildes und Verfahren zur Einrichtung einer 3D-Aufnahmevorrichtung
EP1181814B1 (de) Verfahren zur erfassung und darstellung eines oder mehrerer objekte, beispielsweise zähne
EP2886043A1 (de) Verfahren zum Fortsetzen von Aufnahmen zum Erfassen von dreidimensionalen Geometrien von Objekten
DE112016001560T5 (de) Verfahren und System zur Echtzeit-Bewegungsartefaktbehandlung und -Rauschbeseitigung für Laufzeitsensor-Bilder
DE10137241A1 (de) Registrierung von Tiefenbildern mittels optisch projizierter Marken
CH680187A5 (de)
DE102018211371A1 (de) Optisches Messverfahren sowie optische Messvorrichtung
EP2527784A1 (de) Optisches Messverfahren und Messsystem zum Bestimmen von 3D-Koordinaten auf einer Messobjekt-Oberfläche
DE102008054985A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur optischen Vermessung von dreidimensionalen Objekten mittels einer dentalen 3D-Kamera unter Verwendung eines Triangulationsverfahrens
DE102016217628B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Operationsmikroskopiesystems, Bewegungsmesssystem für ein Operationsmikroskopiesystem und Operationsmikroskopiesystem
DE102009026248A1 (de) Generierung eines Gesamtdatensatzes
DE102017207881A1 (de) Berührungsloses 3D-Messsystem
DE112017001409T5 (de) Einrichtung zum Erzeugen eines optischen Interferenztomographiebildes und Verfahren zu derenVerwendung
DE102018211369B4 (de) Optisches Messverfahren sowie optische Messvorrichtung
DE10030809A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur optischen Messung
EP2904988B1 (de) Verfahren zur intraoralen dreidimensionalen Vermessung
DE102018211366A1 (de) Optisches Messverfahren sowie optische Messvorrichtung
DE102020007061B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer ersten Beleuchtungseinrichtung, einer zweiten Beleuchtungseinrichtung und eines optischen Sensors, Steuereinrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens, Gated-Kamera-Vorrichtung mit einer solchen Steuereinrichtung und Kraftfahrzeug mit einer solchen Gated-Kamera-Vorrichtung
WO2009018894A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum bestimmen von geometriedaten eines messobjekts
DE3817321A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur durchfuehrung der masskontrolle eines werkstuecks auf optoelektronischem weg
EP3174010A2 (de) Verfahren zur erstellung einer 3d-repräsentation und korrespondierende bildaufnahmevorrichtung
DE102008022922B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Erstellung einer 3D Darstellung von einem Objekt
DE102019201134A1 (de) Einmessung einer Augmented-Reality-Brille zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug
DE19957133C2 (de) Verfahren zur Bestimmung der Wiederholgenauigkeit eines auf einem C-Bogen geführten Sensors
DE102004023322A1 (de) Lage- und Positionsvermessung von Objekten mittels Bildverarbeitungsverfahren

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R082 Change of representative

Representative=s name: JONES DAY RECHTSANWAELTE PATENTANWAELTE, DE

R082 Change of representative
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee