DE102019126111A1

DE102019126111A1 - Method, computer program product and simulation system for creating and outputting a three-dimensional model of a set of teeth

Info

Publication number: DE102019126111A1
Application number: DE102019126111.2A
Authority: DE
Inventors: Christopher von Wedemeyer
Original assignee: Urban Technology GmbH
Current assignee: Urban Technology GmbH
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2021-04-01

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erstellung und Ausgabe eines dreidimensionalen Modells eines Gebisses, umfassend die Schritte: (Si) Erkennen von Zähnen (Z) eines realen Gebisses als Ist-Gebiss anhand wenigstens einer zweidimensionalen Abbildung (20) zumindest eines Teils des realen Gebisses, (S2) Ermitteln eines dreidimensionalen Soll-Gebissmodells (40) durch (S21) Abgleichen des Ist-Gebisses mit dreidimensionalen Gebissmodellen aus einer Datenbank (DB), und (S22) Festlegen desjenigen Gebissmodells als das Soll-Gebissmodell (40), dessen Zähne mit den erkannten Zähnen (Z) des Ist-Gebisses die größte Übereinstimmung aufweisen, (S3) Erstellen eines dreidimensionalen Ist-Gebissmodells (30) durch Anpassen (S31) von Positionen und/oder Orientierungen der Zähne des Soll-Gebissmodells (40) an Positionen und/oder Orientierungen der korrespondierenden erkannten Zähne (Z) des Ist-Gebisses, und (S4) Ausgeben des Ist-Gebissmodells (30) und des Soll-Gebissmodells (40). Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln zum Ausführen des Verfahrens. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Simulationssystem (100) mit einem einen Computer (C) zum Ausführen des Verfahrens sowie ein Ausgabesystem zur Ausgabe des Ist-Gebissmodells (30) und des Soll-Gebissmodells (40).The present invention relates to a method for creating and outputting a three-dimensional model of a set of teeth, comprising the steps: (Si) Recognition of teeth (Z) of a real set of teeth as an actual set of teeth based on at least one two-dimensional image (20) of at least part of the real set of teeth , (S2) determining a three-dimensional target set of teeth (40) by (S21) comparing the actual set of teeth with three-dimensional set of teeth from a database (DB), and (S22) defining that set of teeth as the target set of teeth (40) have the greatest correspondence with the recognized teeth (Z) of the actual dentition, (S3) creating a three-dimensional actual dentition model (30) by adapting (S31) positions and / or orientations of the teeth of the target dentition model (40) at positions and / or orientations of the corresponding recognized teeth (Z) of the actual dentition, and (S4) outputting the actual dentition model (30) and the target dentition model (40). The present invention also relates to a computer program product with program code means for carrying out the method. The present invention also relates to a simulation system (100) with a computer (C) for executing the method and an output system for outputting the actual dentition model (30) and the target dentition model (40).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, Computerprogrammprodukt und Simulationssystem zur Erstellung und Ausgabe eines dreidimensionalen (3D-)Modells eines realen, vorzugsweise menschlichen, Gebisses, welches vor allem zur Unterstützung einer kieferorthopädischen Behandlung eingesetzt werden kann.The invention relates to a method, computer program product and simulation system for creating and outputting a three-dimensional (3D) model of a real, preferably human, dentition, which can be used primarily to support orthodontic treatment.

Zur Erstellung eines dreidimensionalen Modells eines Gebisses ist heute die Abdrucknahme weit verbreitet. Ebenso gibt es optische Scanner, welche intraoral Gebissstrukturen direkt oder extraoral Gebissabformungen dreidimensional vermessen. Die sogenannten Intraoralscanner haben die Gebissabformung weitestgehend ersetzt. Diese erzeugen in der Regel triangulierte Oberflächendaten, die im STL-Format abgespeichert werden können. Es ist auch bekannt mittels radiologischer Scanner wie Computertomographen (CT) oder Digitalen Volumentomographen (DVT) Volumendatensätze oraler Strukturen zu erzeugen, dies jedoch unter Einsatz risikobehafteter Röntgenstrahlung.To create a three-dimensional model of a set of teeth, taking an impression is widespread today. There are also optical scanners that measure intraoral dentition structures directly or extraoral denture impressions in three dimensions. The so-called intraoral scanners have largely replaced denture impressions. These usually generate triangulated surface data that can be saved in STL format. It is also known to generate volume data sets of oral structures by means of radiological scanners such as computed tomographs (CT) or digital volume tomographs (DVT), but this using risky X-rays.

Intraoralscanner sind dazu in der Lage, 3D-Oberflächenmodelle eines Gebisses zu erstellen. Das so erreichbare Modell ist bedeutsam für eine Einschätzung einer kieferorthopädischen Behandelbarkeit oder gar Behandlungsplanung eines fehlgestellten Gebisses. Es ist üblicherweise notwendig, dass ein Patient vor Beginn einer solchen Behandlung zunächst einen Zahnarzt oder Kieferorthopäden aufsucht, um mögliche Behandlungsoptionen und Behandlungserfolge zu erörtern. Diese Notwendigkeit führt dazu, dass mögliche örtliche und zeitliche Einschränkungen es nicht allen Personen erlauben, eine solche Behandlung vorzunehmen. Darüber hinaus ist der mögliche Behandlungserfolg, also die erreichbare korrigierte Gebissstellung, abhängig von der tatsächlichen Gebissstellung, häufig schwer vermittelbar. Der Einsatz von Intraoralscannern ist kostenintensiv, sowohl auf Geräte- als auch Personalseite, und mit hohem Zeitaufwand verbunden.Intraoral scanners are able to create 3D surface models of a set of teeth. The model that can be achieved in this way is important for an assessment of the orthodontic treatability or even treatment planning for a misaligned dentition. It is usually necessary that a patient first see a dentist or orthodontist before starting such treatment in order to discuss possible treatment options and treatment successes. As a result of this necessity, possible restrictions in terms of time and place do not allow all persons to undergo such treatment. In addition, the possible success of the treatment, i.e. the corrected dentition that can be achieved, is often difficult to convey, depending on the actual dentition. The use of intraoral scanners is cost-intensive, both on the device and on the personnel side, and takes a lot of time.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt und ein Simulationssystem bereitzustellen, mit welchen ein reales Gebiss einfach dreidimensional modelliert und gemeinsam mit einem korrespondierenden Soll-Gebissmodell ausgegeben werden kann.One object of the present invention is therefore to provide a method, a computer program product and a simulation system with which a real set of teeth can be simply modeled three-dimensionally and output together with a corresponding target set of teeth model.

Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.This problem is solved by the subject matter of the independent claims. The dependent claims further develop the central concept of the invention in a particularly advantageous manner.

Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Erstellung und Ausgabe eines dreidimensionalen Modells eines Gebisses insbesondere basierend auf zweidimensionalen (2D-)Eingangsdaten, wie 2D-Abbildungen (bspw. Fotos). Das Verfahren weist dabei die folgenden Schritte auf: (a) Erkennen von Zähnen eines realen Gebisses als Ist-Gebiss anhand wenigstens einer zweidimensionalen Abbildung zumindest eines Teils des realen Gebisses, (b) Ermitteln eines dreidimensionalen Soll-Gebissmodells durch (b1) Abgleichen des Ist-Gebisses mit dreidimensionalen Gebissmodellen aus einer Datenbank, (b2) Festlegen desjenigen Gebissmodells als das Soll-Gebissmodell, dessen Zähne mit den erkannten Zähnen des Ist-Gebisses die größte Übereinstimmung aufweisen, (c) Erstellen eines dreidimensionalen Ist-Gebissmodells durch Anpassen von Positionen und/oder Orientierungen der Zähne des Soll-Gebissmodells an Positionen und/oder Orientierungen der korrespondierenden erkannten Zähne des Ist-Gebisses, und (d) Ausgeben des Ist-Gebissmodells und des Soll-Gebissmodells .According to a first aspect, the present invention relates to a method for creating and outputting a three-dimensional model of a dentition, in particular based on two-dimensional (2D) input data, such as 2D images (e.g. photos). The method has the following steps: (a) Recognition of teeth of a real set of teeth as actual set of teeth using at least one two-dimensional image of at least part of the real set of teeth, (b) Determination of a three-dimensional target set of set of teeth by (b1) comparing the actual set - dentition with three-dimensional dentition models from a database, (b2) definition of that dentition model as the target dentition model, the teeth of which correspond most closely to the recognized teeth of the actual dentition, (c) creation of a three-dimensional actual dentition model by adjusting positions and / or orientations of the teeth of the target dentition model at positions and / or orientations of the corresponding recognized teeth of the actual dentition, and (d) outputting the actual dentition model and the target dentition model.

Unter einem „Gebiss“ werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Zähne (dentale Strukturen) gegebenenfalls mit ihren angrenzenden anatomischen (extradentalen) Strukturen wie Zahnfleisch verstanden. Dies kann sowohl die Gesamtheit der Zähne als auch nur eine Teilmenge der Zähne, umfassend wenigstens einen Zahn, bezeichnen. Bevorzugt werden als „Gebiss“ sowohl menschliche als auch tierische Gebisses aufgefasst.In the context of the present invention, a “dentition” is understood to mean teeth (dental structures), possibly with their adjacent anatomical (extradental) structures such as gums. This can refer to both the entirety of the teeth and also only a subset of the teeth, including at least one tooth. Both human and animal teeth are preferred as “teeth”.

Unter einem „realen Gebiss“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein physisch vorliegendes Gebiss verstanden. Dies ist bevorzugt auf das in einem Menschen, wie einem Patienten, befindliche Gebiss bezogen, kann aber ebenso anderweitige physisch vorliegende Gebisse, wie Gipsmodelle, umfassen.In the context of the present invention, a “real dentition” is understood to mean a dentition that is physically present. This is preferably related to the set of teeth located in a person, such as a patient, but can also include other physical set of teeth, such as plaster models.

Unter einem „Gebissmodell“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine abstrahierte Repräsentation eines Gebisses verstanden, welches nach Art seiner Repräsentation auf einem Computer gespeichert und verarbeitet werden kann. Dies kann ein kommerziell erhältliches oder sonst wie erstelltes Gebissmodell sein, bei welchem bevorzugt dessen geometrische bzw. räumliche Eigenschaften durch Parameter bestimmt werden, deren Speicherung bzw. Änderung eine Anpassbarkeit des Gebissmodells ermöglicht. Dabei ist bevorzugt, dass es einen Satz von Basisparametern gibt, der zur Repräsentation eines Gebisses in einer Standardkonfiguration, die bevorzugt nicht veränderlich ist, benötigt werden. Diese Basisparameter beschreiben beispielsweise extradentale Bereiche, die durch Veränderung der Positionen und/oder Orientierungen der Zähne unverändert bleiben können, wie z.B. den Mundinnenraum oder allgemeinen die extradentalen Bereiche. So wird nur eine geringe Anzahl von darüberhinausgehenden Parametern benötigt, um ein Soll-Gebissmodell an ein Ist-Gebissmodell und vice versa anzugleichen.In the context of the present invention, a “dentition model” is understood to mean an abstract representation of a dentition which, according to the type of its representation, can be stored and processed on a computer. This can be a commercially available or otherwise created dentition model, in which its geometric or spatial properties are preferably determined by parameters, the storage or modification of which enables the dentition model to be adapted. It is preferred that there is a set of basic parameters that are required to represent a set of teeth in a standard configuration, which is preferably not changeable. These basic parameters describe, for example, extradental areas that can remain unchanged by changing the positions and / or orientations of the teeth, such as the inside of the mouth or the extradental areas in general. So will only a small number of excess Parameters are required in order to adapt a target dentition model to an actual dentition model and vice versa.

Unter einem „Soll-Gebissmodell“ wird im Rahmen der Erfindung ein (nahezu) ideales Gebissmodell oder Gebissmodell nach erfolgter kieferorthopädischer Behandlung verstanden, oder auch nur ein Gebissmodell, welches sich von einem korrespondierenden Ist-Gebiss unterscheidet.In the context of the invention, a “target dentition model” is understood to mean an (almost) ideal dentition model or dentition model after orthodontic treatment, or even just a dentition model that differs from a corresponding actual dentition.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es erstmals möglich, ein Ist-Gebissmodell eines realen Gebisses anhand von einer oder mehreren zweidimensionalen (2D)-Abbildungen und somit auf einfache Weise zu erstellen. Es ist nicht notwendig, Fachpersonal und spezialisierte Gerätschaften - wie aus dem Stand der Technik bisher bekannt - einzusetzen, um von einem realen Gebiss ein dreidimensionales Ist-Gebissmodell zu erstellen. Vielmehr kann eine Person beispielsweise mittels einer Smartphone-Kamera Abbildungen ihres Gebisses erstellen und zur Verarbeitung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitstellen. Durch eine weitgehende und bevorzugt vollständige Automatisierung der Verfahrensschritte beispielsweise durch einen Computer und wenigstens teilweise Computerimplementierung des Verfahrens kann das reale Gebiss schnell und kostengünstig in das gewünschte Ist-Gebissmodell mit einem korrespondierenden Soll-Gebissmodell umgewandelt werden. Durch Verwendung einer 2D-Abbildung als Eingangsgröße zur Erstellung der 3D-Modelle ist es möglich, das Verfahren mit geringer Rechenleistung durchführen. Die nötige Rechenlast zur Durchführung des Verfahrens kann so reduziert und die Durchführung des Verfahrens beschleunigt werden.With the method according to the invention it is possible for the first time to create an actual dentition model of a real dentition on the basis of one or more two-dimensional (2D) images and thus in a simple manner. It is not necessary to use skilled personnel and specialized equipment - as known from the prior art - in order to create a three-dimensional actual dentition model from a real dentition. Rather, a person can create images of their teeth, for example using a smartphone camera, and provide them for processing using the method according to the invention. Through extensive and preferably complete automation of the method steps, for example by a computer and at least partially computer implementation of the method, the real dentition can be converted quickly and inexpensively into the desired actual dentition model with a corresponding target dentition model. By using a 2D image as an input variable for creating the 3D models, it is possible to carry out the method with little computing power. The computational load required to carry out the method can thus be reduced and the execution of the method can be accelerated.

Das Erkennen von Zähnen des realen Gebisses als Ist-Gebiss kann bevorzugt anhand von wenigstens zwei, weiter bevorzugt drei, zweidimensionalen Abbildungen wenigstens des Teils des realen Gebisses aus verschiedenen Perspektiven durchgeführt werden.The detection of teeth of the real dentition as actual dentition can preferably be carried out on the basis of at least two, more preferably three, two-dimensional images of at least the part of the real dentition from different perspectives.

Durch das Verwenden von 2D-Abbildungen aus verschiedenen Perspektiven, die den gleichen Teil des Gebisses, also beispielsweise einen Frontzahnbereich, zeigen, ist es möglich, die gleichen Zähne mittels verschiedener Ansichten einfacher zu erkennen. Dies erhöht die Stabilität des Verfahrens und erlaubt eine bessere Erkennung von Positionen und Orientierungen der Zähne. So wird die Genauigkeit des Verfahrens erhöht.By using 2D images from different perspectives that show the same part of the dentition, for example an anterior tooth area, it is possible to identify the same teeth more easily by means of different views. This increases the stability of the method and allows better recognition of the positions and orientations of the teeth. This increases the accuracy of the method.

Bevorzugt kann wenigstens das Erkennen von Zähnen des realen Gebisses als Ist-Gebiss anhand definierter Parameter und/oder definierter Merkmale durchgeführt werden. Weiterhin kann vorzugsweise wenigstens einer der, bevorzugt alle, Schritte zum Ermitteln des Soll-Gebissmodells und Erstellen des Ist-Gebissmodells auf Basis der definierten Parameter und/oder definierten Merkmale durchgeführt werden.Preferably, at least teeth of the real dentition can be recognized as actual dentition on the basis of defined parameters and / or defined features. Furthermore, preferably at least one of the, preferably all, steps for determining the target dentition model and creating the actual dentition model can be carried out on the basis of the defined parameters and / or defined features.

Durch die Festlegung definierter Parameter (Größe, Position, Orientierung) und/oder definierter Merkmale (charakteristische Punkte, Wendepunkte) können einfache Verfahren der Bilderkennung genutzt werden, um die Zähne zu erkennen. Durch Verwenden eines geringen Parameter- bzw. Merkmalsatzes können die verschiedenen Schritte des Verfahrens auf die gleichen Ergebnisse bzw. Parameter- und Merkmalsätze zurückgreifen, was den Rechenaufwand weiter senkt.By defining defined parameters (size, position, orientation) and / or defined features (characteristic points, turning points), simple image recognition processes can be used to identify the teeth. By using a small set of parameters or features, the various steps of the method can access the same results or sets of parameters and features, which further reduces the computational effort.

Die definierten Parameter können bevorzugt Positionen und/oder Orientierungen und/oder Größe der Zähne beinhalten. Weiterhin können die definierten Merkmale charakteristische Punkte und/oder Kanten und/oder Flächen einer Bilderkennung beinhalten.The defined parameters can preferably contain positions and / or orientations and / or size of the teeth. Furthermore, the defined features can contain characteristic points and / or edges and / or surfaces of an image recognition.

Durch die Unterteilung in definierte Parameter und/oder definierte Merkmale kann das Erkennen von Zähnen sowohl anhand von geometrischen bzw. mathematischen oder physikalischen Eigenschaften, als auch anhand von abstrakten Merkmalen, die als Ergebnis einer Bilderkennung vorliegen können, durchgeführt werden. Dies erhöht die Flexibilität des erfindungsgemäßen Verfahrens, da verschiedene Methoden zur Erkennung genutzt werden können. Zudem kann das Ist-Gebiss durch diese technischen Merkmale in besonders einfacher und ressourcenschonender Weise - also bei deutlich geringer Rechenleistung gegenüber den aufwändigen Verfahren des Standes der Technik - erkannt werden.Due to the subdivision into defined parameters and / or defined features, teeth can be recognized both on the basis of geometric or mathematical or physical properties as well as on the basis of abstract features that can be present as a result of image recognition. This increases the flexibility of the method according to the invention, since different methods can be used for detection. In addition, the actual dentition can be recognized by these technical features in a particularly simple and resource-saving manner - that is, with significantly lower computing power compared to the complex methods of the prior art.

Allgemein kann das Erkennen von Zähnen des realen Gebisses als Ist-Gebiss bevorzugt das Erkennen von Größen der Zähne und/oder das Erkennen der Positionen und/oder Orientierungen der Zähne beinhalten.In general, recognizing teeth of the real set of teeth as actual teeth can preferably include recognizing the sizes of the teeth and / or recognizing the positions and / or orientations of the teeth.

Durch Erkennen von Zähnen anhand der Größe kann ein einfacher Abgleich mit Gebissmodellen aus einer Datenbank erfolgen. Dies verringert die Rechenlast des Verfahrens. Es sind jedoch auch andere Eigenschaften denkbar, die ermittelt werden können, um die Zähne zu erkennen, wie beispielsweise morphologische Eigenschaften (z.B. Höckeranzahl). Auch eine Zugehörigkeit der Zähne zu einer Zahngruppe, wie zu den Frontzähnen, Eckzähnen, Prämolaren, Molaren oder zum Ober- bzw. Unterkiefer kann durchgeführt werden. Weiterhin ist bevorzugt, dass das Erkennen von Zähnen das Erkennen der Positionen und/oder Orientierungen der Zähne beinhaltet. Somit wird auch auf diese Weise eine Erkennung der Relativlage der Zähne im Gebiss und ein Vergleich mit Gebissmodellen möglich. Werden Position und/oder Orientierung bereits beim Erkennen der Zähne bestimmt, können die Verfahrensschritte „Erstellen“ und „Ausgeben“ auf bereits generierte Datensätze zurückgreifen, was den Aufwand des Verfahrens senkt.By recognizing teeth on the basis of their size, a simple comparison with dentition models from a database can be carried out. This reduces the computational burden of the process. However, other properties are also conceivable that can be determined in order to identify the teeth, such as, for example, morphological properties (for example number of cusps). The teeth can also be assigned to a group of teeth, such as the front teeth, canines, premolars, molars or the upper or lower jaw. It is also preferred that the detection of teeth includes the detection of the positions and / or orientations of the teeth. In this way, too, it is possible to identify the relative position of the teeth in the dentition and to compare them with dentition models. Are position and / or orientation already at Detecting the teeth determined, the process steps "create" and "output" can fall back on already generated data records, which reduces the effort of the process.

Der Schritt (b2) des Festlegens desjenigen Gebissmodells als das Soll-Gebissmodell, dessen Zähne mit den erkannten Zähnen des Ist-Gebisses die größte Übereinstimmung aufweisen, kann bevorzugt folgende Teilschritte umfassen: (b2.1) das Vorauswählen einer Gruppe von dreidimensionalen Gebissmodellen aus einer der Datenbank, die bezüglich definierter Mindestparameter und/oder definierter Mindestmerkmale mit dem Ist-Gebiss die größte Übereinstimmung aufweisen, sowie (b2.2) das Festlegen desjenigen Gebissmodells aus der Gruppe als das Soll-Gebissmodell, dessen Zähne mit den erkannten Zähnen des Ist-Gebisses anhand der definierten Parameter und/oder definierten Merkmale die größte Übereinstimmung aufweisen.The step (b2) of defining that set of dentition models as the target dentition model, the teeth of which match the recognized teeth of the actual dentition as closely as possible, can preferably include the following sub-steps: (b2.1) preselecting a group of three-dimensional dentition models from a the database, which have the greatest correspondence with the actual set of teeth with regard to defined minimum parameters and / or defined minimum features, as well as (b2.2) the definition of that set of teeth from the group as the target set of teeth whose teeth match the recognized teeth of the actual Dentition based on the defined parameters and / or defined features have the greatest agreement.

Der Schritt des Festlegens des Gebissmodells als das Soll-Gebissmodell bei der Ermittlung des dreidimensionalen Soll-Gebissmodells kann bevorzugt derart durchgeführt werden, dass zunächst eine Vorauswahl einer Gruppe von Gebissmodellen (bspw. bevorzugt maximal 3 oder 10 Gebissmodelle) erstellt wird, die anhand eines reduzierten Parametersatzes, also Mindestparametern, und/oder anhand eines reduzierten Merkmalssatzes, also Mindestmerkmalen, mit dem Ist-Gebiss ähnliche Zähne aufweisen oder mit dem Ist-Gebissmodell die größte Übereinstimmung aufweisen; mithin also im Rahmen der Mindestparamter/Mindestmerkmale dem Ist-Gebiss entsprechen. Werden also nicht mehrere Kriterien, sondern z.B. nur die Größen der Zähne verglichen, so wird der Aufwand des Abgleichens erheblich reduziert. Auch ein zunächst breiterer Toleranzbereich der Mindestparamter/Mindestmerkmale ist denkbar. Im Schritt des Festlegens kann dann - auf die reduzierte Anzahl von dreidimensionalen Gebissmodellen der vorausgewählten Gruppe - der gesamter Parameter- bzw. Merkmalssatz herangezogen werden. Alternativ kann das Festlegen des Soll-Gebissmodells aus der vorausgewählten Gruppe auch manuell durch einen Bediener geschehen. In diesem Fall kann die benötigte Bearbeitungszeit des Bedieners weiter reduziert werden, da er im Vergleich zu einer nicht vorhandenen Vorauswahl eine deutlich geringere Anzahl von Gebissmodellen zu prüfen hat.The step of defining the set of teeth as the target set of teeth when determining the three-dimensional set of set of teeth can preferably be carried out in such a way that first a pre-selection of a group of set of set of set of set of set of sets of sets of sets of sets of sets of sets of sets of sets of sets of sets of sets of sets of sets of sets of sets of set of sets of set of set of set of sets of set of set of set of set of set of set of set of set of set of set of set of set of set of set of set of set of set of set of set to be made is performed Set of parameters, that is to say minimum parameters, and / or using a reduced set of features, that is to say minimum features, have teeth similar to the actual set of teeth or have the greatest correspondence with the actual set of teeth; therefore correspond to the actual dentition within the framework of the minimum parameters / minimum characteristics. So if not several criteria, but e.g. only the sizes of the teeth are compared, the effort of the comparison is considerably reduced. An initially wider tolerance range for the minimum parameters / minimum features is also conceivable. In the determination step, the entire set of parameters or features can then be used - based on the reduced number of three-dimensional dentition models of the preselected group. Alternatively, the target dentition model from the preselected group can also be set manually by an operator. In this case, the required processing time for the operator can be further reduced, since he has to check a significantly smaller number of dentition models compared to a non-existent preselection.

Bevorzugt können das Ist-Gebissmodell und das Soll-Gebissmodell jeweils als Datensatz oder als zusammenhängender Datensatz erstellt werden.The actual dentition model and the target dentition model can each be created as a data record or as a coherent data record.

Es ist somit möglich, lediglich ein Modell mit einem zusammenhängenden Datensatz zu erstellen, bei welchem durch Wechsel zwischen verschiedenen Modellparametern (beispielsweise Position und Orientierung der Zähne) sowohl das Ist-Gebissmodell als auch das Soll-Gebissmodell ausgegeben werden können. Dies reduziert den nötigen Speicherplatz zur Speicherung des bzw. der Modelle. Das Verfahren und die Ausgabe werden somit effizienter. Weiterhin kann beispielsweise durch einen stetigen Übergang von Ist-Modellparametern zu Soll-Modellparametern eine Entwicklung des Ist-Gebissmodells zum Soll-Gebissmodells simuliert werden. Alternativ können Ist- und Soll-Gebissmodell jeweils als eigener Datensatz abgespeichert werden, was unter anderem eine separate Weiterverarbeitbarkeit der Gebissmodelle ermöglicht und wodurch diese als separate Modelle einfacher handhabbar und ausgebbar sind.It is thus possible to create only one model with a coherent data set, in which both the actual dentition model and the target dentition model can be output by changing between different model parameters (for example position and orientation of the teeth). This reduces the storage space required to store the model (s). The process and the output become more efficient. Furthermore, a development of the actual dentition model to the desired dentition model can be simulated, for example, by means of a continuous transition from actual model parameters to target model parameters. Alternatively, the actual and target dentition models can each be stored as a separate data record, which among other things enables the dentition models to be processed separately and as a result of which they can be handled and output more easily as separate models.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ferner ein Computerprogrammprodukt, welches direkt in einen Speicher eines Computers ladbar ist, mit Programmcode-Mitteln, um wenigstens die Schritte a), b) und d), vorzugsweise auch den Schritt c) des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche auszuführen, wenn das Programmprodukt auf dem Computer ausgeführt wird.According to a further aspect, the present invention also relates to a computer program product which can be loaded directly into a memory of a computer, with program code means to carry out at least steps a), b) and d), preferably also step c) of the method according to a of the preceding claims when the program product is executed on the computer.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird so wenigstens teilweise durch einen Computer durchführbar. Es ist bevorzugt, dass alle Verfahrensschritte durch den Computer durchgeführt werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Schritte c) und/oder d) durch einen Bediener und somit nicht durch den Computer ausgeführt werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn erkannt wird, dass die Abbildung des realen Gebisses zu numerischen Instabilitäten des Verfahrens führen kann oder führt, so dass ein Eingreifen des Bedieners einen effizienten Verfahrensablauf gewährleistet.The method according to the invention can thus be carried out at least partially by a computer. It is preferred that all method steps are carried out by the computer. However, it is also conceivable that steps c) and / or d) are carried out by an operator and thus not by the computer. This is particularly advantageous if it is recognized that the mapping of the real dentition can or does lead to numerical instabilities of the method, so that intervention by the operator ensures an efficient process sequence.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ferner ein Simulationssystem, umfassend einen Computer, welcher dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, sowie ein Ausgabesystem zur Ausgabe des Ist-Gebissmodells und des Soll-Gebissmodells.According to a further aspect, the present invention also relates to a simulation system comprising a computer which is set up to carry out the method according to the invention, as well as an output system for outputting the actual dentition model and the target dentition model.

Mittels des Simulationssystems kann das Verfahren weitestgehend am bzw. durch einen Computer durchgeführt werden, während das Ergebnis der Simulation letztlich durch eine Ausgabeeinheit zur Ausgabe des Ist-Gebissmodells und des Soll-Gebissmodells bereitgestellt wird, die bevorzugt eine Interaktion einer Person, wie eines Patienten, mit den simulierten Gebissmodellen erlaubt. Beispielsweise können die Modelle als drehbare 3D-Ansichten simuliert werden, um eine realistische, vorzugsweise visuelle, Ausgabe der Gebissmodelle zu ermöglichen. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Ausgabeeinheit ein anderes Peripheriegerät sein kann, wie ein Speichermedium, ein Drucker zur Erzeugung einer Abbildung der Gebissmodelle, aber auch ein Gerät zur Erzeugung eines generativ gefertigten physischen Modells der Gebissmodelle, wie ein sogenannter 3D-Drucker.By means of the simulation system, the method can largely be carried out on or by a computer, while the result of the simulation is ultimately provided by an output unit for outputting the actual dentition model and the target dentition model, which preferably involves an interaction of a person, such as a patient, allowed with the simulated dentition models. For example, the models can be simulated as rotatable 3D views in order to enable realistic, preferably visual, output of the dentition models. However, it is also conceivable that the output unit can be another peripheral device, such as a storage medium, a printer for generating an image of the dentition models, but also a device for Generation of a generatively manufactured physical model of the dentition models, such as a so-called 3D printer.

Das Ausgabesystem zur Ausgabe des Ist-Gebissmodells und des Soll-Gebissmodells kann bevorzugt eine Anzeige, wie einen Bildschirm, und/oder einen Drucker, wie einen 3D-Drucker, aufweisen.The output system for outputting the actual dentition model and the target dentition model can preferably have a display such as a screen and / or a printer such as a 3D printer.

Durch Ausgabe der Gebissmodelle auf einer Anzeige, wie dem Bildschirm eines Computers, Tablets, Smartphones, Augmented /Virtual Reality Brille etc. werden die Gebissmodelle für einen Betrachter visuell begreiflich. Vorzugsweise umfasst die Ausgabeeinheit weiterhin eine grafische Benutzeroberfläche mit einer Schnittstelle zur Interaktion mit den simulierten Gebissmodellen, so dass diese beispielsweise drehbar, also in einem allgemeineren Sinne manipulierbar sind. Die Ausgabe mittels 3D Drucker überführt die Simulation in physische Elemente und macht diese somit physisch sichtbar und begreifbar.By outputting the denture models on a display, such as the screen of a computer, tablet, smartphone, augmented / virtual reality glasses, etc., the denture models are visually understandable for a viewer. The output unit preferably further comprises a graphical user interface with an interface for interacting with the simulated dentition models so that they can be rotated, for example, that is to say manipulated in a more general sense. The output by means of a 3D printer converts the simulation into physical elements and thus makes them physically visible and understandable.

Bevorzugt können zur Ausgabe eine visuelle Simulation des Ist-Gebissmodells und des Soll-Gebissmodells separat nebeneinander oder im Wechsel in einem Gebissmodell mit zusammenhängendem Datensatz angezeigt werden.For the output, a visual simulation of the actual dentition model and the target dentition model can preferably be displayed separately next to one another or alternately in a dentition model with a connected data record.

Durch verschiedene Darstellungsmöglichkeiten der Gebissmodelle in der Simulation kann der Nutzwert des Simulationssystems für den Benutzer gesteigert werden. Bei Verwendung z.B. eines gemeinsamen Datensatzes für Ist-Gebissmodell und Soll-Gebissmodell wird bevorzugt, dass ein Gebissmodell angezeigt wird, das durch Änderung seiner Parameter sowohl das Ist-Gebissmodell als auch das Soll-Gebissmodell simulieren kann. Dies ermöglicht die Darstellung eines simulierten Behandlungsverlaufes durch ein Gebissmodell und ist somit anschaulicher für einen Betrachter.The utility value of the simulation system for the user can be increased through various display options for the dentition models in the simulation. If, for example, a common data set is used for the actual and target set of teeth, it is preferred that a set of teeth is displayed that can simulate both the actual and target set of teeth by changing its parameters. This enables a simulated course of treatment to be displayed using a dentition model and is therefore more clear for an observer.

Das Simulationssystem kann bevorzugt eine Schnittstelle wenigstens zum Empfangen von Daten aufweisen, um die zweidimensionale Abbildung zu empfangen.The simulation system can preferably have an interface at least for receiving data in order to receive the two-dimensional image.

Durch Bereitstellen einer Schnittstelle können die Komponenten des Simulationssystems örtlich bzw. physisch getrennt vorliegen. So kommt auch in Betracht, über eine kabelgebundene Schnittstelle oder eine kabellose Funkschnittstelle und bevorzugt über ein Netzwerk, wie das Internet, einen Datenaustausch bspw. zwischen Simulationssystem und Ausgabeeinheit zu ermöglichen. Beispielsweise kann der Computer zentral das erfindungsgemäße Verfahren durchführen und über die Schnittstelle die 2D-Abbildung(en) empfangen, verarbeiten, und durch Versenden der erzeugten Gebissmodelle diese an ein Empfangsgerät ausgeben. Das Empfangsgerät kann dabei die Ausgabeeinheit, wie z.B. ein Smartphone, sein. Weiterhin kann die Datenbank nicht im Computer, sondern über eine weitere Schnittstelle physisch separat vorgesehen sein. So ist denkbar, dass die Gebissmodelle aus der Datenbank in das Simulationssystem übertragen und dort zwischengespeichert werden. Dadurch kann der nötige Speicherplatz des Computers reduziert und die Kompaktheit des Systems erhöht werden. Durch Vorsehen einer externen Datenbank und Verbinden des Simulationssystems mit dieser über eine bestimmte Schnittstelle kann die Datenbank einfach ausgetauscht bzw. aktualisiert werden. Dies erhöht die Zuverlässigkeit, Modularität und Aktualität des Systems.By providing an interface, the components of the simulation system can be spatially or physically separated. It is also possible to use a wired interface or a wireless radio interface, and preferably over a network such as the Internet, to enable data exchange, for example between the simulation system and the output unit. For example, the computer can carry out the method according to the invention centrally and receive and process the 2D image (s) via the interface and output them to a receiving device by sending the generated dentition models. The receiving device can be the output unit, such as a smartphone. Furthermore, the database cannot be provided physically separately in the computer, but rather via a further interface. It is conceivable that the dentition models are transferred from the database to the simulation system and temporarily stored there. This can reduce the required memory space of the computer and increase the compactness of the system. By providing an external database and connecting the simulation system to it via a specific interface, the database can be easily exchanged or updated. This increases the reliability, modularity and timeliness of the system.

Die Erfindung sowie weitere Merkmale und Vorteile derselben werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren der begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:

1a ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erstelltes und visuell simuliertes Ist-Gebissmodell in Frontalansicht,
1b einen Teil des Ist-Gebissmodells (hier die untere Zahnreihe des Ist-Gebissmodelles) gemäß 1a in Draufsicht,
2a ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermitteltes und visuell simuliertes Soll-Gebissmodell in Frontalansicht,
2b einen Teil des Soll-Gebissmodells (hier die untere Zahnreihe des Soll-Gebissmodelles) gemäß 2a in Draufsicht,
3 mittels einer Bilderkennung erkannte Zähne und Zahnabbildpunkte eines Zahnes gemäß einem optionalen Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens,
4 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens samt bevorzugten optionalen (Teil-)Schritten, und
5 ein Simulationssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

The invention and further features and advantages thereof are explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the figures of the accompanying drawings. It shows:

1a a visually simulated actual dentition model created using the method according to the invention in a frontal view,
1b a part of the actual dentition model (here the lower row of teeth of the actual dentition model) according to 1a in plan view,
2a a target dentition model determined and visually simulated using the method according to the invention in a frontal view,
2 B a part of the target dentition model (here the lower row of teeth of the target dentition model) according to 2a in plan view,
3 teeth and tooth image points of a tooth recognized by means of image recognition according to an optional step of the method according to the invention,
4th a flow chart of the method according to the invention including preferred optional (partial) steps, and
5 a simulation system according to an embodiment of the present invention.

Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren sowie optionale Schritte und Teilschritte desselben anhand der Figuren, insbesondere anhand von 4, näher erläutert.In the following, the method according to the invention as well as optional steps and partial steps thereof will be explained with reference to the figures, in particular with reference to FIG 4th , explained in more detail.

Bevorzugt wird zunächst in einem, dem eigentlichen Verfahren vorgelagerten, Schritt eine 2D wenigstens eines Teils des realen Gebisses erstellt. Es wird bevorzugt, dass die 2D mittels eines Smartphones H durch eine Person angefertigt werden kann, insbesondere ohne weitere Hilfe, in Form eines Selbstportraits. Die Person wird dazu, beispielsweise mittels einer Anwendung mit grafischer Benutzeroberfläche, aber auch telefonisch, videogestützt, schriftlich oder anderweitig dahingehend angeleitet, wie die 2D zu erstellen ist; bspw., dass sie ihr Gebiss schließt und die Lippen spreizt, so dass ihre Zähne möglichst wenig von den Lippen bedeckt werden. Die Person kann dann ein Foto beispielsweise mittels einer Frontkamera des Smartphones H aufnehmen. Ebenso ist es denkbar, dass die Person ein Video aufnimmt, das in verschiedene statische Einzelaufnahmen unterteilt wird. Es können jedoch auch auf jede andere Weise 2D zumindest eines Teils des Gebisses erzeugt werden. Notwendig für das Verfahren ist lediglich, dass die 2D zur Verfügung steht, beispielsweise indem diese über eine geeignete Schnittstelle S bereitgestellt wird.A 2D step is preferred initially in a step preceding the actual process at least a part of the real dentition created. It is preferred that the 2D using a smartphone H can be made by one person, especially without further help, in the form of a self-portrait. The person is instructed for this, for example by means of an application with a graphical user interface, but also by telephone, video, in writing or in some other way, such as the 2D is to be created; for example, that she closes her teeth and lips spreads so that your teeth are covered as little as possible by your lips. The person can then take a photo, for example using a front camera on the smartphone H record, tape. It is also conceivable that the person records a video that is divided into various static individual recordings. However, it can be done in any other way 2D at least a part of the dentition can be generated. All that is necessary for the process is that the 2D is available, for example by using a suitable interface S. provided.

Es wird dabei bevorzugt, dass mehr als eine 2D vorliegt, die besonders bevorzugt nicht nur verschiedene Perspektiven, sondern auch oder alternativ verschiedene Kieferstellungen, beispielsweise bei geöffneten Mund, die obere und untere Zahnreihe abbildet. So kann nicht nur der Frontzahnbereich, sondern auch die Prämolaren und Molaren bzw. deren Krone erkannt werden. Dadurch wird das noch zu beschreibende Erkennen von Zähnen Z verbessert, da mehr Informationen über die Zähne Z zur Verfügung stehen und ggf. verschiedene Ansichten der gleichen Zähne Z den Schluss auf räumliche Eigenschaften zulassen.It is preferred that more than one 2D is present, which particularly preferably not only depicts different perspectives, but also or alternatively different jaw positions, for example with the mouth open, depicting the upper and lower row of teeth. In this way, not only the anterior region, but also the premolars and molars or their crowns can be recognized. This enables the recognition of teeth to be described Z improved as more information about the teeth Z are available and, if necessary, different views of the same teeth Z allow conclusions to be drawn about spatial properties.

In der 4 ist das erfindungsgemäße Verfahren schematisch in Form eines Ablaufdiagramms dargestellt. Dabei kennzeichnen rechteckige Formen mit durchgezogenen Linien Schritte, die durchgeführt werden können, und Ellipsen mit durchgezogenen Linien Elemente, mit denen wechselgewirkt wird. Formen mit gestrichelten Linien auf der rechten Seite der Abbildung stellen eine besonders bevorzugte Ausführungsform dar, die einfach zu implementieren ist; diese Schritte bzw. Teilschritte sind lediglich optional.In the 4th the method according to the invention is shown schematically in the form of a flowchart. Rectangular shapes with solid lines indicate steps that can be carried out, and ellipses with solid lines indicate elements that are interacted with. Shapes with dashed lines on the right side of the figure represent a particularly preferred embodiment that is easy to implement; these steps or partial steps are merely optional.

Wie in der 4 gezeigt, können anhand der 2D Abbildung(en) 20 in einem ersten Schritt Si des erfindungsgemäßen Verfahrens Zähne Z des realen Gebisses als Ist-Gebiss erkannt werden. Dies geschieht mit an sich bekannten Methoden der Bilderkennung.Like in the 4th shown, teeth can be based on the 2D image (s) 20 in a first step Si of the method according to the invention Z of the real dentition can be recognized as the actual dentition. This is done using image recognition methods known per se.

Es wird dabei bevorzugt, dass zum Erkennen von Zähnen Z im Schritt S1 gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels zunächst im fakultativen Schritt S1.1 mit Mitteln der Bilderkennung festgestellt wird, ob die 2D wenigstens teilweise ein Gesicht oder einen Teil eines Gesichts, oder auch nur einen Mund oder Zähne Z abbildet. Dies kann erfolgen, z.B. indem charakteristische Punkte bzw. Merkmale wie Position der Lippe, Nase, Augen, Kinn etc. in der Aufnahme bestimmt werden. Es können auch komplexere Verfahren wie Wavelet- oder Hauptkomponentenanalyse genutzt werden. Auch eine modellgestützte Erkennung ist denkbar.It is preferred that for recognizing teeth Z in step S1 according to a preferred embodiment, initially in the optional step S1.1 with means of the image recognition it is determined whether the 2D at least partially a face or part of a face, or even just a mouth or teeth Z maps. This can be done, for example, by determining characteristic points or features such as the position of the lip, nose, eyes, chin, etc. in the recording. More complex methods such as wavelet or principal component analysis can also be used. Model-based recognition is also conceivable.

Wird festgestellt, dass eine Aufnahme eines Gesichts vorliegt, so wird bevorzugt im nächsten fakultativen Schritt S1.2 des Ausführungsbeispiels eine Erkennung der Mundregion vorgenommen, z.B. indem anhand des erkannten Gesichtes eine „region of interest“ festgelegt wird, in welcher wiederum mit bekannten Methoden der Bilderkennung Zähne erkannt werden können.If it is determined that a picture of a face is available, it is preferred in the next optional step S1.2 In the exemplary embodiment, the mouth region is recognized, for example by defining a “region of interest” on the basis of the recognized face, in which, in turn, teeth can be recognized using known methods of image recognition.

In einer bevorzugten Variante wird im fakultativen Schritt S1.1 der Gesichtserkennung nicht nur festgestellt, ob ein Gesicht aufgenommen wurde, sondern auch eine Schätzung der ungefähren absoluten Größe des Kopfes oder des Kopfausschnittes z.B. basierend auf Referenzdaten vorgenommen, so dass anhand des gewonnen absoluten Maßstabs eine ungefähre Größe des Gebisses ermittelt werden kann.In a preferred variant, in the optional step S1.1 the face recognition not only determines whether a face has been recorded, but also an estimate of the approximate absolute size of the head or the head section, for example based on reference data, so that an approximate size of the dentition can be determined on the basis of the absolute scale obtained.

In einer weiteren bevorzugten Variante des Ausführungsbeispiels werden, beispielsweise im Schritt S1.1, bei der Verwendung einer Mehrzahl von 2D charakteristische Punkte des Gesichts zwischen den verschiedenen Aufnahmen abgeglichen, um die Relativlage der Aufnahmen zueinander feststellen zu können. Dies dient der Erhöhung der Genauigkeit der Maßstabsschätzung, sowie der relativen Zuordnung verschiedener Gebissaufnahmen zueinander.In a further preferred variant of the exemplary embodiment, for example in step S1.1 , when using a plurality of 2D characteristic points of the face are compared between the different recordings in order to be able to determine the relative position of the recordings to one another. This serves to increase the accuracy of the scale estimation, as well as the relative assignment of different denture recordings to one another.

Die Erkennung der Zähne Z im Schritt S1 des Verfahrens erfolgt mittels an sich bekannter Verfahren der Bilderkennung, besonders bevorzugt als unmittelbar erster Schritt des Verfahrens, also ohne, dass vorher ein Gesicht oder Mundmerkmale erkannt werden müssen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel findet dieser Schritt in einer bevorzugten Variante, in diesem Fall Schritt S1.3, anschließend an den Schritt 1.2 statt. Durch die vorgelagerten fakultativen Schritte S1.1 und S1.2 wird gewährleistet, dass die Bilderkennung weniger fehleranfällig ist, indem sicher festgestellt werden kann, ob die 2D überhaupt ein Gesicht bzw. einen Mund zeigt.The recognition of the teeth Z in step S1 of the method takes place by means of image recognition methods known per se, particularly preferably as an immediate first step of the method, that is to say without a face or mouth features having to be recognized beforehand. In the exemplary embodiment shown, this step takes place in a preferred variant, in this case step S1.3 , following the step 1.2 instead of. Through the upstream optional steps S1.1 and S1.2 this ensures that the image recognition is less prone to errors by making it possible to reliably determine whether the 2D shows a face or a mouth at all.

Bei der Erkennung der Zähne Z im Schritt S1 allgemein, oder auch in der bevorzugten Ausführungsform gemäß dem Ausführungsbeispiel im Schritt S1.3, wird bevorzugt, dass die Bilderkennung auf bestimmten, definierten Parametern bzw. Merkmalen beruht, die in der zweidimensionalen analysiert und mittels dieser die Zähne Z erkannt werden können. Beispiele für solche Merkmale sind charakteristische Zahnabbildpunkte P₁, P₂, P₃, ..., die mit Mitteln der Bilderkennung bestimmbar sind, und für solche Parameter Zahnparameter, wie Größe, Position und Orientierung der Zähne, wobei aus den Merkmalen und Parametern somit das Ist-Gebiss erkannt werden kann. Die Merkmale, also beispielsweise die Zahnabbildpunkte P₁, P₂, P₃, ..., entsprechen besonders bevorzugt Zahnmodellpunkten M₁, M₂, M₃,... von Gebissmodellen aus einer Datenbank DB, so dass ein besonders einfacher Abgleich des Ist-Gebisses mit Gebissmodellen aufgrund der Wesensgleichheit der Merkmale ermöglicht wird, wie noch zu erläutern ist.When recognizing the teeth Z in step S1 generally, or also in the preferred embodiment according to the embodiment in step S1.3 , it is preferred that the image recognition is based on certain, defined parameters or features that are in the two-dimensional analyzes and means of this the teeth Z can be recognized. Examples of such features are characteristic tooth image points P ₁ , P ₂ , P ₃ , ..., which can be determined by means of image recognition, and, for such parameters, tooth parameters, such as size, position and orientation of the teeth, with the features and parameters thus the actual dentition can be recognized. The features, that is to say for example the tooth image points P ₁ , P ₂ , P ₃ , ..., particularly preferably correspond to tooth model points M ₁ , M ₂ , M ₃ , ... of Dentition models from a database DB, so that a particularly simple comparison of the actual dentition with dentition models is made possible because the characteristics are identical, as will be explained below.

Die im bevorzugten Schritt S1.3 des Ausführungsbeispiels mit bekannten Methoden der Bilderkennung erkannten Zahnabbildpunkte P₁, P₂,..., sind in 3 gemeinsam mit erkannten Segmentierungslinien der Zähne Z exemplarisch dargestellt. Das erkannte Zahnabbild wurde dazu anhand eines Bilderkennungsalgorithmus mit verschiedenen Zahnabbildpunkten P₁, P_2, ... versehen, die beispielsweise in definierten Abständen entlang der Segmentierungslinien der jeweiligen Zähne Z anhand bestimmter Kriterien bestimmt wurden.The one in the preferred step S1.3 _{In the exemplary embodiment, tooth image points P 1} , P ₂ ,... recognized using known methods of image recognition are shown in FIG 3 together with recognized segmentation lines of the teeth Z shown as an example. For this purpose, the recognized tooth image was provided with various tooth image points P ₁ , P _2, ... using an image recognition algorithm, which, for example, are located at defined intervals along the segmentation lines of the respective teeth Z were determined based on certain criteria.

Bei der Erkennung der Zähne Z wird also bevorzugt auch eine Segmentierung geometrischer Strukturen vorgenommen. Dabei wird die 2D des Gebisses oder Gebissteils mittels Methoden der Bilderkennung und Bildverarbeitung so in einzelne Zähne Z bzw. Zahnsegmente Z zerlegt, dass die Zähne Z separat untersuchbar werden. Dazu werden die einzelnen Zähne Z untereinander und bspw. vom Zahnfleisch bzw. von die Zähne Z in der Abbildung überlagernde Strukturen (z.B. der Lippe) separiert.When recognizing the teeth Z a segmentation of geometric structures is therefore also preferably carried out. The 2D of the dentition or part of the dentition into individual teeth using image recognition and image processing methods Z or tooth segments Z disassembled that teeth Z can be examined separately. This is done by the individual teeth Z among each other and, for example, from the gums or from the teeth Z Superimposed structures in the figure (e.g. the lip) are separated.

Dieses bevorzugte Vorgehen basiert auf der Erkenntnis, dass jeder Zahn Z zumindest eine Segmentierungslinie besitzt, welche ihn von extradentalen Strukturen, wie beispielsweise dem Zahnfleisch und/oder den Nachbarzähnen, trennt. Die Segmentierungslinien begrenzen also insgesamt die Zahnoberflächen Z.This preferred approach is based on the knowledge that every tooth Z has at least one segmentation line that separates it from extradental structures such as the gums and / or the neighboring teeth. The segmentation lines therefore delimit the tooth surfaces as a whole Z .

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der Schritt S1 „Erkennen von Zähnen Z“ also zusätzlich die Segmentierung oraler Strukturen, die Bestimmung von Segmentierungslinien der Zähne, die Bestimmung von Zahnachsen, Orientierungen der Zähne, Ermittlung der relativen oder absoluten Zahnpositionen und Größe der Zähne beinhalten.In the context of the present invention, the step S1 “Recognizing teeth Z” also includes the segmentation of oral structures, the determination of segmentation lines of the teeth, the determination of tooth axes, orientations of the teeth, determination of the relative or absolute tooth positions and size of the teeth.

Das Erkennen von Zähnen Z kann vorzugsweise auch dadurch verbessert werden, dass morphologisches Vorwissen über die Zähne Z und ggf. ihren angrenzenden Strukturen in die Erkennung einfließt. Als morphologischen Eigenschaft wird dabei beispielsweise die Höckeranzahl bezeichnet. Damit ist zum Beispiel eine Gruppierung mittels einer Zugehörigkeit der Zähne Z zu den Frontzähnen, Eckzähnen, Prämolaren, Molaren oder zum Ober- bzw. Unterkiefer möglich, die eine schnelle Erkennung der Zähne Z und Zuordnung zu Gebissmodellen ermöglicht. Vor allem im medizinischen Bereich und insbesondere im zahnmedizinischen Bereich werden bereits Verfahren beschrieben, die eine modellbasierte Segmentierung von Daten ermöglichen. Es wird daher auf eine detaillierte Darstellung eines solchen Verfahrens verzichtet.Recognizing teeth Z can preferably also be improved by having prior morphological knowledge of the teeth Z and, if necessary, their adjacent structures are included in the recognition. The number of cusps, for example, is referred to as a morphological property. This is, for example, a grouping by means of an affiliation of the teeth Z to the front teeth, canines, premolars, molars or to the upper or lower jaw, which enables quick detection of the teeth Z and assignment to dentition models enabled. Above all in the medical field and in particular in the dental field, methods have already been described which enable model-based segmentation of data. A detailed description of such a method is therefore dispensed with.

Es ist auch denkbar, Segmentierungslinien der Zähne mittels einer Kantenerkennung und optional nachfolgender Eckenerkennung zu erstellen. Die Kantenerkennung kann dabei beispielsweise mittels Sobel-Operator, Laplace-Filter, Kontrastverstärker oder Canny-Algorithmus durchgeführt werden. Optional können entlang der Kanten auch Ecken bzw. markante Stellen erkannt werden, beispielsweise mit Hilfe des Moravec-Operator, des Plessy Punkt-Detektors oder des Förstner-Operators. Somit können die charakteristischen Zahnabbildpunkte P₁, P_2, ... ebenfalls erkannt werden.It is also conceivable to create segmentation lines of the teeth by means of edge detection and, optionally, subsequent corner detection. The edge detection can be carried out, for example, by means of a Sobel operator, Laplace filter, contrast enhancer or Canny algorithm. Optionally, corners or prominent points can also be recognized along the edges, for example with the help of the Moravec operator, the Plessy point detector or the Förstner operator. The characteristic tooth image points P ₁ , P _2, ... can thus also be recognized.

Es ist auch denkbar zunächst Hilfspunkte entlang von erkannten Kanten der Zähne Z zu setzen und diese mittels einer vorzugsweise geschlossenen Regressionskurve zu verbinden. Diese kann dann mit bekannten Methoden reduziert werden, so dass sie mit Zahnabbildpunkten P₁, P_2, ... z.B. an Stellen von Extrema oder Wendepunkten beschrieben werden kann.It is also conceivable initially to use auxiliary points along recognized edges of the teeth Z and to connect them by means of a preferably closed regression curve. This can then be reduced with known methods so that it can be described with tooth image points P ₁ , P _2, ... for example at points of extremes or turning points.

Es ist bevorzugt vorgesehen, anhand der im Schritt S1 erkannten Zähne Z eine Bildverarbeitung bzw. Analyse durchzuführen, um für die erkannten Zähne Z jeweils ihre Größe, sowie Position und Orientierung zu berechnen. Es wird also bevorzugt, dass bereits beim Erkennen der Zähne Größen der Zähne und bevorzugt ebenfalls Positionen und/oder Orientierungen der Zähne bestimmt werden.It is preferably provided based on the in step S1 recognized teeth Z to perform image processing or analysis in order for the detected teeth Z to calculate their size, position and orientation. It is therefore preferred that sizes of the teeth and preferably also positions and / or orientations of the teeth are determined when the teeth are recognized.

Dazu ist bevorzugt vorgesehen, z.B. anhand der Zahnabbildpunkte P1, P2,..., sowie ggf. Informationen über das erkannte Gesicht, also bspw. eine ungefähre absolute Größe der Kopfes, Größen der Zähne Z zu berechnen. Dabei wird beispielsweise die durch die Zahnabbildpunkte P₁, P_2, ... oder durch die erstellte Regressionskurve begrenzte Fläche der Zähne Z zugrunde gelegt. Anhand einer ungefähren Form der erkannten Zähne Z und einer Soll-Form der Zähne Z basierend auf ihrer Klasse (Schneidezahn, Eckzahn,...) kann die erkannte Größe der Fläche um einen Korrekturfaktor skaliert werden. Somit kann die Größe der Zähne Z, auch wenn diese teilweise verdeckt sind, zuverlässig erkannt und mit Gebissmodellen abgeglichen werden, was noch zu beschreiben ist.For this purpose, provision is preferably made, for example on the basis of the tooth image points P1, P2, Z to calculate. For example, the area of the teeth delimited by the tooth image points P ₁ , P _2, ... Or by the created regression curve Z based on. Using an approximate shape of the detected teeth Z and a target shape of the teeth Z based on its class (incisor, canine, ...) the recognized size of the surface can be scaled by a correction factor. Thus, the size of the teeth Z Even if these are partially covered, they can be reliably recognized and compared with dentition models, which still needs to be described.

Anhand der bevorzugt erkannten Zahnabbildpunkte P₁, P_2, ... kann ebenfalls die Position und Orientierung der Zähne Z bestimmt werden. Dies ist zum Beispiel über einen Vergleich mit korrespondierenden Zahnmodellpunkten M₁, M₂, ... der Gebissmodelle möglich, für welche die Positionen und Orientierungen vorzugsweise bekannt und in einer Datenbank DB gespeichert sind.The position and orientation of the teeth can also be determined using the tooth image points P ₁ , P _2,.. Z to be determined. This is possible, for example, via a comparison with corresponding tooth model points M ₁ , M ₂ ,... Of the dentition models, for which the positions and orientations are preferably known and stored in a database DB.

Im realen Gebiss, wie auch in den Gebissmodellen, beschreiben vorzugsweise sechs Lageparameter eines jeden Zahns Z seine räumliche Position und Orientierung. Vor allem bei Verwendung lediglich einer zweidimensionalen kann die Bilderkennung daher unter Umständen keine eindeutige Analyse der Lageparameter bzw. Position und Orientierung vornehmen. In diesem Fall ist es bevorzugt, die Lageparameter, vorzugsweise iterativ, zu schätzen und die beste Schätzung für die Erkennung heranzuziehen. Beispielswiese kann dieser fakultative Verfahrensschritt auch mittels eines trainierten neuronalen Netzes durchgeführt werden, was zwar die Komplexität der Verfahrensdurchführung erhöht, jedoch sehr gute Resultate liefert.In real dentition, as well as in dentition models, six position parameters preferably describe each tooth Z its spatial position and orientation. Especially when using only a two-dimensional one Therefore, under certain circumstances, the image recognition cannot undertake a clear analysis of the location parameters or position and orientation. In this case it is preferred to estimate the position parameters, preferably iteratively, and to use the best estimate for the detection. For example, this optional process step can also be carried out by means of a trained neural network, which increases the complexity of carrying out the process, but delivers very good results.

Es wird weiterhin bevorzugt, dass das Erkennen von Zähnen Z im Schritt S1 eine geometrische Nachbildung der Zahnoberflächen Z umfasst. Dies kann durch einfache Triangulierung einzelner Stützpunkte erfolgen, oder aber auch durch aufwändigere Modellierungen höherer Ordnung (Bezier-, Nurbs-, B-Spline-Modelle, 3-4-5-Polynome etc.). Mit mehr Rechen- und Speicheraufwand ist die Verwendung von Volumenmodellen (Voxel-, FEM-Modellen, etc.) verbunden, die insbesondere bei der Erkennung von Zähnen anhand mehrerer Abbildungen denkbar wären.It is further preferred that the recognition of teeth Z in step S1 a geometric replica of the tooth surfaces Z includes. This can be done by simple triangulation of individual support points, but also by more complex higher-order modeling (Bezier, Nurbs, B-spline models, 3-4-5 polynomials, etc.). The use of volume models (voxel, FEM models, etc.), which would be conceivable in particular when recognizing teeth on the basis of several images, is associated with more computing and storage effort.

Besonders bevorzugt kann eine solche fakultative geometrische Nachbildung der Zahnoberflächen Z anhand der definierten Parameter bzw. definierten Merkmale, wie der Zahnabbildpunkte P₁, P_2, ..., erfolgen. Auch anhand der Zahnabbildpunkte P₁, P_2, ... oder der geometrischen Nachbildung der Zähne Z können die erkannten Zähne Z anschließend hinsichtlich z.B. ihrer Größe, Position und/oder Orientierung analysiert werden.Such an optional geometric replica of the tooth surfaces can be particularly preferred Z based on the defined parameters or defined features, such as the tooth image points P ₁ , P _2, ..., take place. Also on the basis of the tooth image points P ₁ , P _2, ... or the geometric reproduction of the teeth Z can recognize the teeth Z can then be analyzed with regard to their size, position and / or orientation, for example.

Im letzten Teilschritt des ersten Verfahrensschritts S1 kann die Gesamtheit der erkannten Zähne Z, bevorzugt beinhaltend die erkannten definierten Parameter und/oder definierten Merkmale, wie die Zahnabbildpunkte oder Größe der Zähne, in jedem Fall aber die erkannten Positionen und/oder Orientierungen, als Ist-Gebiss zwischengespeichert werden.In the last sub-step of the first process step S1 can be the entirety of the recognized teeth Z , preferably including the recognized defined parameters and / or defined features, such as the tooth image points or size of the teeth, but in any case the recognized positions and / or orientations, are temporarily stored as the actual dentition.

Im zweiten Verfahrensschritt S2 wird ein dreidimensionales Soll-Gebissmodell 40 durch Abgleichen des Ist-Gebisses mit dreidimensionalen Gebissmodellen aus einer Datenbank DB und Festlegen desjenigen Gebissmodells als Soll-Gebissmodell 30, dessen Zähne Z mit den erkannten Zähnen Z des Ist-Gebisses die größte Übereinstimmung aufweisen, ermittelt. In the second process step S2 becomes a three-dimensional target dentition model 40 by comparing the actual dentition with three-dimensional dentition models from a database DB and defining that dentition model as the target dentition model 30th , whose teeth Z with the recognized teeth Z of the actual dentition have the greatest agreement.

Dabei wird bevorzugt, dass die Datenbank DB eine große Anzahl (z.B. mehr als 10.000) von idealen oder korrigierten Gebissen, oder zumindest Gebissen mit nur einer geringen Fehlstellung aufweist, so dass der Abgleich mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einer hinreichend zufriedenstellenden Übereinstimmung des Ist-Gebisses mit einem der Gebissmodelle oder einer Gruppe von Gebissmodellen führen kann.It is preferred that the database DB has a large number (eg more than 10,000) of ideal or corrected dentures, or at least dentures with only a slight misalignment, so that the comparison is highly likely to result in a sufficiently satisfactory correspondence of the actual dentition with can lead to one of the dentition models or a group of dentition models.

Das Abgleichen im Teilschritt S21 kann dabei anhand eines definierten Parameters und/oder definierten Merkmals erfolgen, wie beispielsweise anhand der erkannten Größe der Zähne Z, aber auch anhand einer Mehrzahl von Parametern/Merkmalen, wie beispielsweise der erkannten Größe, erkannten Zahnabbildparametern P₁, P₂, ..., und dergleichen. Die Gebissmodelle der Datenbank DB können auch mit Informationen darüber versehen sein, wie Zahnpositionen und/oder Zahnorientierungen vor einer erfolgten kieferorthopädischen Behandlung waren, sodass auf dieser Basis eine Zuordnung zum Ist-Gebiss möglich wäre.Matching in the partial step S21 can take place on the basis of a defined parameter and / or defined feature, such as, for example, on the basis of the recognized size of the teeth Z , but also on the basis of a plurality of parameters / features, such as the recognized size, recognized tooth image parameters P ₁ , P ₂ , ..., and the like. The dentition models in the database DB can also be provided with information on how the tooth positions and / or tooth orientations were prior to an orthodontic treatment, so that an assignment to the actual dentition would be possible on this basis.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel geschieht das Abgleichen im fakultativen Teilschritt S21.1 bevorzugt mittels Abgleich der erkannten Zahnabbildpunkte P₁, P₂, ..., mit korrespondierenden Zahnmodellpunkten M₁, M₂, ..., so dass, wie bereits erwähnt, ein besonders einfacher Abgleich des Ist-Gebisses mit Gebissmodellen aufgrund der Wesensgleichheit dieser Merkmale ermöglicht wird. Dabei liegen die Gebissmodelle bevorzugt bereits mit korrespondierenden Zahnmodellpunkten M₁, M₂, ... vor, so dass der Abgleich basierend auf Parametersätzen vorgenommen werden kann. Es ist auch denkbar, dass die erkannten Zähne Z skaliert, also beispielsweise zentrisch vergrößert oder verkleinert werden, bis eine ungefähre Übereinstimmung mit einem über alle Gebissmodelle gemittelten Standard-Gebissmodell erzielt wird. Anhand dieser Voranpassung kann mittels eines Direktvergleichs der Zahnabbildpunkte P₁, P₂, ... mit den Zahnmodellpunkten M₁, M₂, ... der Gesamtheit der Gebissmodelle ein Abgleich stattfinden. Dabei können Transformationsschritte notwendig sein, um das Ist-Gebiss bezüglich seiner Lage mittels Translation und Rotation an das Gebissmodell anzupassen. Dieses Vorgehen eignet sich insbesondere dann, wenn aus der 2D des Kopfes bzw. Gesichtes keine (absoluten) Größeninformationen ableitbar sind.In the exemplary embodiment shown, the comparison takes place in the optional sub-step S21.1 preferably by comparing the identified tooth image points P ₁ , P ₂ , ..., with corresponding tooth model points M ₁ , M ₂ , ..., so that, as already mentioned, a particularly simple comparison of the actual dentition with dentition models due to the identity of these Features is made possible. The dentition models are preferably already available with corresponding tooth model points M ₁ , M ₂ ,... So that the comparison can be carried out based on parameter sets. It is also conceivable that the detected teeth Z scaled, that is, for example, centrically enlarged or reduced, until an approximate match with a standard dentition model averaged over all dentition models is achieved. On the basis of this pre-adjustment, a direct comparison of the tooth image points P ₁ , P ₂ , ... with the tooth model points M ₁ , M ₂ , ... of the entirety of the dentition models can take place. Transformation steps may be necessary in order to adapt the actual dentition to the dentition model with regard to its position by means of translation and rotation. This procedure is particularly suitable if the 2D of the head or face no (absolute) size information can be derived.

Vorzugsweise erfolgt der Abgleich eines 3D Soll-Gebisses 40 aus der Datenbank DB mit dem Ist-Gebiss im Schritt S21 durch Definition und Lösung einer Optimierungsaufgabe. Zur Lösung der Optimierungsaufgabe werden bevorzugt Ist-Gebiss und Gebissmodelle solange miteinander vergleichen, bis der Optimierungswert minimal oder ein Abbruchkriterium erfüllt ist. Dabei kann sich der Optimierungswert der Optimierungsaufgabe besonders bevorzugt aus einer Anzahl von Optimierungsteilwerten zusammensetzen, die jeweils bestimmten gewünschten Individualkriterien entsprechen. Vorzugsweise geschieht dies durch die Berechnung einer gewichteten Summe der Optimierungsteilwerte. Die Gewichte ermöglichen dabei eine Steuerung des Einflusses der einzelnen Individualisierungskriterien. So erhält man für die Ermittlung der Übereinstimmung einen Optimierungswert.A 3D target dentition is preferably compared 40 from the database DB with the actual dentition in the crotch S21 by defining and solving an optimization task. To solve the optimization task, the actual dentition and dentition models are preferably compared with one another until the optimization value is minimal or a termination criterion is met. The optimization value of the optimization task can particularly preferably be composed of a number of partial optimization values which each correspond to certain desired individual criteria. Preferably happens this by calculating a weighted sum of the partial optimization values. The weights enable the influence of the individual individualization criteria to be controlled. In this way, an optimization value is obtained for determining the correspondence.

Bevorzugte Optimierungsteilwerte beschreiben die Übereinstimmung der Zähne des Soll-Gebisses 40 mit den erkannten Zähnen Z des Ist-Gebisses. Dabei werden vorzugsweise die definierten Parameter und/oder definierten Merkmale, wie Größe der Zähne, Position oder Orientierung genutzt.Preferred partial optimization values describe the correspondence of the teeth of the target set of teeth 40 with the recognized teeth Z of the actual dentition. The defined parameters and / or defined features, such as the size of the teeth, position or orientation, are preferably used.

Im nächsten Teilschritt S22 wird das am besten mit dem Ist-Gebiss übereinstimmende Gebissmodell als 3D Soll-Gebissmodell 40 festgelegt und bevorzugt zwischengespeichert. Der Grad der Übereinstimmung bestimmt sich vorzugsweise anhand der Übereinstimmung der definierten Parameter und/oder definierten Merkmale beispielsweise aus Lösung der Optimierungsaufgabe.In the next step S22 the model of the dentition that best matches the actual dentition becomes the 3D target dentition model 40 fixed and preferably cached. The degree of correspondence is preferably determined on the basis of the correspondence of the defined parameters and / or defined features, for example from the solution of the optimization task.

Alternativ kann auch eine Gruppe von gut übereinstimmenden Gebissmodellen vorausgewählt und bspw. als Gesamtheit von möglichen Soll-Gebissmodellen 40 zwischengespeichert werden. Diese Vorauswahl erfolgt anhand von Mindestparametern und/oder Mindestmerkmalen, wobei dann eine Übereinstimmung von Gebissmodellen mit dem Ist-Gebiss bezüglich des Mindestparameters und/oder Mindestmerkmals zur Zuordnung des Gebissmodells in die Gruppe führt. Daraufhin kann eine automatisierte oder manuelle Auswahl des aus dieser Gruppe am besten mit dem Ist-Gebiss übereinstimmenden Gebissmodells anhand des vollem Parametersatzes und/oder Merkmalssatzes erfolgen und als das Soll-Gebissmodell 40 festgelegt und ggf. zwischengespeichert werden. Die Mindestparameter und/oder Mindestmerkmale bilden also eine Teilmenge der definierten Parameter und/oder Merkmale.Alternatively, a group of well-matching dentition models can also be preselected and, for example, as a total of possible target dentition models 40 be cached. This preselection is made on the basis of minimum parameters and / or minimum features, in which case a correspondence of the dentition models with the actual dentition with regard to the minimum parameter and / or minimum feature leads to the assignment of the dentition model to the group. An automated or manual selection of the set of teeth from this group that best matches the actual set of teeth can then take place on the basis of the full set of parameters and / or set of features and as the target set of teeth 40 can be specified and, if necessary, cached. The minimum parameters and / or minimum features thus form a subset of the defined parameters and / or features.

Zur Stabilisierung des Verfahrensschritts S2 zur Ermittlung eines dreidimensionalen Soll-Gebissmodells 40 kann ein Bediener in einer bevorzugten Variante des Verfahrens interaktiv ein Soll-Gebissmodell 40 aus einer vorausgewählten Gruppe bestimmen, mit welchem das Verfahren automatisiert oder ebenfalls durch den Bediener unterstützt fortgesetzt werden kann. Die Ermittlung der Übereinstimmung wird dann dadurch stabilisiert, dass ein Bediener bei unvorhergesehenen Bildartefakten oder numerischen Instabilitäten eingreifen kann. Dieses Vorgehen ist insbesondere auch dann sinnvoll, wenn ungewöhnliche Abweichungen in der 2DAbbildung 20 vorliegen oder eine Kombination von 2D mehrdeutige Tiefeninformationen verursacht.To stabilize the process step S2 to determine a three-dimensional target dentition model 40 In a preferred variant of the method, an operator can interactively create a target set of teeth 40 determine from a preselected group with which the process can be continued automatically or also supported by the operator. The determination of the correspondence is then stabilized in that an operator can intervene in the event of unforeseen image artifacts or numerical instabilities. This procedure is particularly useful if there are unusual deviations in 2D Figure 20 or a combination of 2D causes ambiguous depth information.

Das interaktive Eingreifen des Nutzers zum Ermitteln eines übereinstimmenden Soll-Gebissmodelles 40 erfolgt vorzugsweise mittels Mauseingaben an einer grafischen Benutzeroberfläche.The interactive intervention of the user to determine a matching target dentition model 40 preferably takes place by means of mouse inputs on a graphical user interface.

Im dritten Schritt S3 des Verfahrens wird dann ein dreidimensionales Ist-Gebissmodell 30 durch Anpassen von Positionen und/oder Orientierungen der Zähne des Soll-Gebissmodells 40 an Positionen und/oder Orientierungen der korrespondierenden erkannten Zähne Z des Ist-Gebisses 30 erstellt.In the third step S3 of the method is then a three-dimensional actual dentition model 30th by adapting positions and / or orientations of the teeth of the target dentition model 40 at positions and / or orientations of the corresponding recognized teeth Z of the actual dentition 30th created.

Dazu werden bevorzugt im Wesentlichen die Zähne des festgelegten Soll-Gebissmodells 40 an die Positionen und/oder Orientierungen der korrespondierenden erkannten Zähne Z des Ist-Gebisses angepasst bzw. angeglichen. Dazu liegt bevorzugt ein Soll-Gebissmodell 40 vor, das bereits mittels korrespondierender Parameter manipuliert werden kann. Alternativ wird ein starres Soll-Gebissmodell 40 mittels eines zusätzlichen, an sich bekannten, Algorithmus in ein entsprechend manipulierbares Soll-Gebissmodell 40 umgewandelt. Es ist bevorzugt, dass in diesem Fall das erweiterte Soll-Gebissmodell 40 in der Datenbank DB gespeichert oder überschrieben werden kann, damit dieser Umwandlungsschritt bei der nächsten Verwendung des gleichen Soll-Gebissmodells 40 entfallen kann.For this purpose, it is essentially the teeth of the specified target dentition model that are used 40 to the positions and / or orientations of the corresponding recognized teeth Z of the actual dentition adjusted or adjusted. A target dentition model is preferably provided for this purpose 40 that can already be manipulated by means of corresponding parameters. Alternatively, a rigid target dentition model is used 40 by means of an additional algorithm known per se into a target set of teeth that can be manipulated accordingly 40 converted. It is preferred that in this case the extended target dentition model 40 can be saved or overwritten in the database DB so that this conversion step is carried out the next time the same target dentition model is used 40 can be omitted.

Zur Anpassung des Soll-Gebissmodells 40 wird bevorzugt eine Kopie des Soll-Gebissmodells 40 angelegt und die Positionen und/oder Orientierungen der Zähne dieser Kopie beispielsweise anhand von Parametervariation und/oder Merkmalsvariation an die erkannten Positionen und/oder Orientierungen der jeweiligen erkannten Zähne Z des Ist-Gebissmodells 30 angepasst. Mathematische Methoden zur entsprechenden Transformation aus dem Ist-Gebiss in das zwischengespeicherte Gebiss zur Bildung des Ist-Gebissmodells 30 sind hinlänglich bekannt. Dieser Schritt kann iterativ oder auch unter Variation der Anfangs- und Randbedingungen erfolgen, wenn keine eindeutige Lösung aus dem Ist-Gebiss ableitbar ist. Optional kann dieser Schritt auch Bediener-unterstützt erfolgen, vor allem, wenn Singularitäten und somit numerische Instabilitäten in der Verarbeitung auftreten. Diese können auch durch geeignete Solver-Wahl weitestgehend unterdrückt werden.To adapt the target dentition model 40 a copy of the target dentition model is preferred 40 and the positions and / or orientations of the teeth of this copy, for example based on parameter variation and / or feature variation, to the recognized positions and / or orientations of the respective recognized teeth Z of the actual dentition model 30th customized. Mathematical methods for the corresponding transformation from the actual dentition into the temporarily stored dentition to create the actual dentition model 30th are well known. This step can take place iteratively or with variation of the initial and boundary conditions if no clear solution can be derived from the actual dentition. Optionally, this step can also be carried out with the assistance of the operator, especially if singularities and thus numerical instabilities occur during processing. These can also be largely suppressed by choosing a suitable solver.

Dieses vollständig angepasste und bevorzugt zwischengespeicherte Gebissmodell kann dann als 3D Ist-Gebissmodell 30 abgespeichert werden.This completely adapted and preferably temporarily stored dentition model can then be used as a 3D actual dentition model 30th can be saved.

Im vierten Verfahrensschritt S4 werden dann das Ist-Gebissmodell 30 und das Soll-Gebissmodell 40 ausgegeben. Diese Ausgabe erfolgt dabei bevorzugt mittels eines Ausgabesystems B, I/O, S. Das Ausgabesystem kann bevorzugt eine Anzeige B, wie einen Bildschirm B, oder einen 3D-Drucker aufweisen.In the fourth process step S4 then become the actual dentition model 30th and the target dentition model 40 issued. This output is preferably carried out by means of an output system B, I / O, S. . The output system can preferably have a display B, such as a screen B, or a 3D printer.

Besonders geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz in einem Simulationssystem 100, umfassend einen Computer C zur Durchführung wenigstens eines Teils (Schritte a) bzw. S1 und b) bzw. S2 und ggf. auch Schritte c) bzw. S3 und/oder d) bzw. S4) des Verfahrens, und ferner umfassend das Ausgabesystem B, I/O, S zur Ausgabe des Ist-Gebissmodells 30 und des Soll-Gebissmodells 40 bspw. mittels einer Anzeige B und/oder eines (3D-)Druckers.The method according to the invention is particularly suitable for use in a simulation system 100 , comprising a computer C. to carry out at least one part (steps a) or S1 and b) or S2 and possibly also steps c) or S3 and / or d) or S4 ) of the method, and further comprising the output system B, I / O, S. for the output of the actual dentition model 30th and the target dentition model 40 for example by means of a display B and / or a (3D) printer.

5 zeigt beispielhaft ein solches Simulationssystem 100, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt und ein Ist-Gebissmodell 30 und ein Soll-Gebissmodell 40 entsprechend ausgegeben und somit bevorzugt visuell simuliert werden können. 5 shows an example of such a simulation system 100 with which the method according to the invention is carried out and an actual dentition model 30th and a target dentition model 40 can be output accordingly and thus preferably visually simulated.

Das Simulationssystem 100 beinhaltet dabei beispielsweise einen Prozessor CPU, die Datenbank DB, einen Speicher RAM/SSD und eine Ein- und Ausgabeeinheit I/O. Die Ein- und Ausgabeeinheit I/O ist mittels einer Schnittstelle S dazu in der Lage, die zweidimensionale eines Gesichts oder auch nur des realen Gebisses von einem Handgerät H, wie einem Smartphone, zu empfangen.The simulation system 100 contains, for example, a processor CPU, the database DB, a memory RAM / SSD and an input and output unit I / O. The input and output unit I / O is by means of an interface S. able to do the two-dimensional of a face or even just the real dentition from a handheld device H like a smartphone.

Die Schnittstelle S kann eine physische Schnittstelle sein, also beispielsweise zum Anschluss eines Datenkabels, wie eines USB-, Firewire- oder Ethernetkabels, dienen. Es kann aber auch ein Speichermedium direkt an die Schnittstelle angeschlossen werden. Die Schnittstelle S kann jedoch auch eine drahtlose Verbindung ermöglichen. Ebenso kann die Schnittstelle S dem Verbinden mit einem Netzwerk, insbesondere dem Internet, einem Intranet oder auch nur mit einem Cloudspeicher, dienen. Eine Ausgabe mittels der Ein- und Ausgabeeinheit I/O kann auf analoge Weise über die gleiche oder eine andere Schnittstelle S erfolgen. Dabei kann die zweidimensionale in dem Speicher RAM/SSD zwischengespeichert werden.the interface S. can be a physical interface, for example to connect a data cable such as a USB, Firewire or Ethernet cable. However, a storage medium can also be connected directly to the interface. the interface S. however, it can also enable a wireless connection. The interface S. serve to connect to a network, in particular the Internet, an intranet or even just to cloud storage. Output by means of the input and output unit I / O can be carried out in an analogous manner via the same or a different interface S. respectively. The two-dimensional are cached in the RAM / SSD memory.

Im Computer C des Simulationssystems 100 kann das vorstehend beschriebene Verfahren durchgeführt werden. Dazu kann das Verfahren in Form eines Computerprogrammproduktes vorliegen, dass auf dem Speicher, beispielsweise der Festplatte SSD, gespeichert ist und zur Ausführung beispielsweise schrittweise in einen Arbeitsspeicher RAM geladen werden kann.In the computer C. of the simulation system 100 the procedure described above can be carried out. For this purpose, the method can be in the form of a computer program product that is stored on the memory, for example the hard disk SSD, and can be loaded, for example, step by step into a main memory RAM for execution.

Das Computerprogramm kann dann durch den Prozessor CPU ausgeführt werden. Der Prozessor kann eine Anweisung zum Auslesen der jeweils für das Verfahren notwendigen Daten der zweidimensionalen und der Gebissmodelle aus der Datenbank DB geben. Die Ergebnisse der Rechenoperationen können dann im Zwischenspeicher bzw. Arbeitsspeicher RAM abgelegt und weiterverarbeitet werden.The computer program can then be executed by the processor CPU. The processor can issue an instruction for reading out the two-dimensional data required for the method and the dentition models from the database DB. The results of the arithmetic operations can then be stored in the intermediate memory or working memory RAM and processed further.

Ist im Verfahren das Ist-Gebissmodell 30 und das Soll-Gebissmodell 40 generiert und beispielsweise im Speicher RAM/SSD abgelegt worden, können diese hier bevorzugt über die Ein-/Ausgabeeinheit I/O des Computers C ausgegeben werden. Es ist dabei bevorzugt, dass die Gebissmodelle 30, 40 dabei so aufbereitet werden, dass sie mittels visueller Simulation auf einem angeschlossenen Bildschirm B angezeigt werden können. Alternativ kann die visuelle Simulation auch auf einem Smartphone H angezeigt werden. Dies kann auch örtlich getrennt erfolgen, wenn die Ausgabe über eine Netzwerkverbindung, z.B. mittels Bereitstellung über einen Webserver erfolgt. Auch können das Ist-Gebissmodell 30 und/oder das Soll-Gebissmodel 40 bspw. ausgedruckt werden; dies bspw. mittels eines 3D-Druckers.Is the actual dentition model in the process 30th and the target dentition model 40 generated and stored, for example, in the RAM / SSD memory, these can preferably be done here via the input / output unit I / O of the computer C. are issued. It is preferred that the denture models 30th , 40 are processed in such a way that they can be displayed on a connected screen B by means of visual simulation. Alternatively, the visual simulation can also be performed on a smartphone H are displayed. This can also be done locally if the output takes place via a network connection, for example by means of provision via a web server. The actual dentition model can also be used 30th and / or the target dentition model 40 can be printed out, for example; this, for example, by means of a 3D printer.

Die Kombination der Ein-/Ausgabeeinheit I/O sowie des Ausgabegeräts (bspw. Bildschirm B oder 3D-Drucker oder Smartphone H) bildet das Ausgabesystem gemäß der vorliegenden Erfindung.The combination of the input / output unit I / O and the output device (e.g. screen B or 3D printer or smartphone H ) forms the dispensing system according to the present invention.

Die 1 und 2 zeigen beispielhaft ein Ist-Gebissmodell 30 (1a) und ein Soll-Gebissmodell 40 (2a), wie sie beispielhaft am Ende des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgegeben werden könnten, hier als visuelle Simulation. Dabei ist in der 1a das Ist-Gebissmodell 30 in einer frontalen Ansicht gezeigt. Dieses ist in einer bevorzugten Variante manipulierbar, also beispielsweise schwenkbar. Auch können Teile des Gebisses bevorzugt ausgeblendet werden, so dass beispielsweise die untere Zahnreihe 31 des Ist-Gebissmodells isoliert betrachtet werden kann (1b). Analog kann mit dem Soll-Gebissmodell 40 verfahren werden. Dazu ist die untere Zahnreihe 41 des Soll-Gebissmodells 40 in der 2b neben dem Soll-Gebissmodell in der 2a gezeigt.The 1 and 2 show an example of an actual dentition model 30th ( 1a) and a target dentition model 40 ( 2a) as they could be output for example at the end of the method according to the invention, here as a visual simulation. It is in the 1a the actual dentition model 30th shown in a frontal view. In a preferred variant, this can be manipulated, for example pivoted. Parts of the dentition can also preferably be hidden, so that, for example, the lower row of teeth 31 of the actual dentition model can be viewed in isolation ( 1b) . Analog can be done with the target dentition model 40 be proceeded. To do this is the lower row of teeth 41 of the target dentition model 40 in the 2 B next to the target model in the 2a shown.

Die vorliegende Erfindung ist auf die vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele nicht beschränkt, sofern sie vom Gegenstand der folgenden Ansprüche umfasst ist. Die Merkmale der Ausführungsbeispiele sind in beliebiger Weise miteinander kombinierbar und untereinander austauschbar.The present invention is not restricted to the exemplary embodiments described above, provided that it is covered by the subject matter of the following claims. The features of the exemplary embodiments can be combined with one another in any desired manner and are interchangeable with one another.

Claims

A method for creating and outputting a three-dimensional model of a set of teeth, comprising the steps: a) recognition (S1) of teeth (Z) of a real set of teeth as actual set of teeth based on at least one two-dimensional image (20) of at least a part of the real set of teeth, b) Determination (S2) of a three-dimensional target dentition model (40) by b1) comparing (S21) the actual dentition with three-dimensional dentition models from a database (DB), and b2) defining (S22) that set of teeth as the target dentition model (40), the teeth of which correspond to the recognized teeth (Z) of the actual dentition, c) creating (S3) a three-dimensional actual dentition model (30) Adapting (S31) positions and / or orientations of the teeth of the target dentition model (40) to positions and / or orientations of the corresponding recognized teeth (Z) of the actual dentition, and d) outputting (S4) the actual dentition model (30 ) and the target dentition model (40).

Procedure according to Claim 1 wherein the detection of teeth (Z) of the real set of teeth as actual set of teeth is carried out on the basis of at least two, preferably three, two-dimensional images (20) of at least the part of the real set of teeth from different perspectives.

Procedure according to Claim 1 or 2 , at least the detection of teeth (Z) of the real set of teeth as actual set of teeth using defined parameters and / or defined features (P ₁ , P _2, ...) being carried out (S1.3), and preferably at least one of the , preferably all, steps for determining the target dentition model (40) and creating the actual dentition model (30) on the basis of the defined parameters and / or defined features (P ₁ , P _2, ...) is carried out.

Procedure according to Claim 3 , wherein the defined parameters contain positions and / or orientations and / or size of the teeth, and wherein the defined features contain characteristic points (P ₁ , P _2, ...) and / or edges and / or surfaces of an image recognition.

Method according to one of the preceding claims, wherein step b2) of defining (S22) that dentition model as the target dentition model (40), the teeth of which correspond to the recognized teeth (Z) of the actual dentition, comprises the following substeps: b2.1) preselecting a group of three-dimensional dentition models from the database (DB) which have the greatest agreement with the actual dentition with regard to defined minimum parameters and / or defined minimum features, and b2.2) defining that dentition model from the group as the target -Biss model (40), the teeth of which have the greatest agreement with the recognized teeth (Z) of the actual dentition based on the defined parameters and / or defined features (P ₁ , P _{2, ...).}

Method according to one of the preceding claims, wherein the actual dentition model (30) and the target dentition model (40) are each created as a data set or as a coherent data set.

Computer program product which can be loaded directly into a memory (RAM, SSD) of a computer (C), with program code means to carry out at least steps a), b) and d), preferably also step c) of the method according to one of the preceding Execute claims when the program product is executed on the computer (C).

Simulation system (100), comprising - a computer (C) which is set up to carry out the method according to one of the Claims 1 to 6th perform, and - an output system (S, I / O, B) for outputting the actual dentition model (30) and the target dentition model (40).

Simulation system (100) Claim 8 , wherein the output system (S, I / O, B) for outputting the actual dentition model (30) and the target dentition model (40) has a display (B), such as a screen (B), and / or a printer, such as a 3D printer.

Simulation system (100) Claim 8 or 9 , with a visual simulation of the actual dentition model (30) and the target dentition model (40) being displayed separately next to one another or alternately in a dentition model with a related data set for output.

Simulation system (100) according to one of the Claims 8 to 10 wherein the simulation system (100) has an interface (S) at least for receiving data in order to receive the two-dimensional image (20).