DE3807578C2

DE3807578C2 -

Info

Publication number: DE3807578C2
Application number: DE3807578A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dr. 8491 Eschlkam De Neumeyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-03-08
Filing date: 1988-03-08
Publication date: 1992-08-27
Also published as: DE3807578A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur räumlichen Erfassung und/oder Bestimmung eines menschlichen Schädels.The invention relates to a method for spatial Detection and / or determination of a human skull.

Aus der DE 36 29 689 A1 ist eine Meßvorrichtung zur Bestimmung der Position eines Punktes, der relativ zu einer Gruppe von Bezugsachsen beweglich ist, bekannt. Die Meßvorrichtung, bei der der Meßpunkt von einer einen Körper abtastenden Sondenspitze einer Sonde gebildet ist, besteht im wesentlichen aus dieser von einem Roboter bewegten Sonde, aus drei räumlich gegeneinander versetzten Bezugspunkten, deren räumliche Lage zueinander bekannt ist und die jeweils von einem Laser-Entfernungsmesser gebildet sind, sowie aus zwei an der Sonde in Längsrichtung dieser Sonde gegeneinander versetzt vorgesehenen weiteren Bezugspunkten, deren Abstand zu den die Laser-Entfernungsmesser bildenden Bezugspunkten optisch erfaßt wird, um hiermit die Lage des Meßpunktes, nämlich der Sondenspitze, zu bestimmen.DE 36 29 689 A1 describes a measuring device for determination the position of a point relative to a group of reference axes is known. The measuring device, where the measuring point is from a body Probe tip of a probe is formed essentially from this probe moved by a robot, from three spatially offset reference points, their spatial position is known to each other and each of a laser rangefinder are formed, and two on the probe in the longitudinal direction of this probe against each other offset provided further reference points, their distance to the reference points forming the laser rangefinder is optically detected in order to determine the position of the measuring point, namely to determine the probe tip.

Diese bekannte Vorrichtung ist insbesondere zum Vermessen von sehr großen Werkstücken bestimmt.This known device is particularly for measuring very large workpieces.

Bekannt ist weiterhin eine Vorrichtung zur Kontrolle von Werkstücken (DE 26 05 772 A1). Diese bekannte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem an einer Halterung beweglich angebrachten griffelartigen Tastelement, welches an einem Ende eine Tastspitze bildet und in einer vorgegebenen räumlichen Zuordnung zu dieser Tastspitze drei punktförmige und gegeneinander versetzte Lichtquellen aufweist.A device for checking is also known Workpieces (DE 26 05 772 A1). This known device consists essentially of a movable on a bracket attached pen-like probe element, which on one end forms a probe tip and in a predetermined spatial allocation to this probe tip three punctiform and has mutually offset light sources.

An einer gemeinsamen Basis, an der auch die bewegliche Halterung für den Tastgriffel befestigt ist, sind zwei Ständer befestigt, die an ihrem oberen freien Ende jeweils einen Positionsdetektor tragen. Mit diesen Positionsdetektoren werden unter Verwendung eines Kleinrechners aus der jeweiligen Lage der Lichtquellen die Koordinaten des mit der Griffelspitze abgetasteten Werkstückbereich bestimmt, und zwar in bezug auf die Ebene der Basis.On a common basis, on which the moving Bracket for the stylus is attached are two Stand attached to their upper free end each wear a position detector. With these position detectors are made using a small computer from the the respective position of the light sources the coordinates of the with the Stylus tip determined workpiece area, and with respect to the level of the base.

Auch diese bekannte Vorrichtung dient zur Kontrolle bzw. zum Vermessen von Werkstücken.This known device is also used for control or Measuring workpieces.

Im medizinischen Bereich und dabei insbesondere in der Zahntechnik ist es vielfach erforderlich, anatomisch markante und wesentliche Punkte am Kopf eines Patienten lagemäßig zu bestimmen, beispielsweise die Lage der Kiefergelenke, die sogenannte "Kauper'sche Ebene" oder "Frankfurter Horizontale" usw., um dann beispielsweise mit diesen Größen einen Artikulator auch in bezug auf die Gelenke optimal einstellen und auf diese Weise Unterkieferbewegungen (z. B. Kaubewegungen) optimal patientenbezogen simulieren zu können.In the medical field and in particular in the Dental technology is often required to be anatomically striking and essential points on a patient's head determine, for example, the location of the temporomandibular joints, the so-called "Kauper level" or "Frankfurt horizontal" etc., then an articulator with these sizes, for example also adjust optimally with regard to the joints and in this way lower jaw movements (e.g. chewing movements) to be able to optimally simulate patient-related.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem eine räumliche Erfassung und Bestimmung eines menschlichen Schädels auf besonders einfache Weise und mit hoher Präzision möglich ist.The object of the invention is to demonstrate a method with which a spatial registration and determination of a human skull on particularly simple way and with high precision.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.To solve this problem, a method according to the Claim 1 trained.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Bestimmung der räumlichen Lage von anatomisch wichtigen Punkten an einem menschlichen Schädel, aber auch zur Bestimmung der Bewegung solcher Punkte relativ zueinander und dabei insbesondere auch zur Bestimmung der Bewegung des Unterkiefers relativ zum Oberkiefer.The method according to the invention is suitable for determining the spatial position of anatomically important points at one human skull, but also to determine movement such points relative to each other and in particular also to determine the movement of the lower jaw relative to the Upper jaw.

Soll ein Punkt in seiner Lage bestimmt werden, so wird der wenigstens eine weitere, bevorzugt an einem Handgriffel vorgesehene Bezugspunkt gegen den jeweils in seiner räumlichen Lage zu bestimmenden Meßpunkt zur Anlage gebracht. Mit Hilfe der Meßanordnung wird dann die Lage, die die wenigstens drei, vorzugsweise jedoch wenigstens vier räumlich gegeneinander versetzten Bezugspunkte relativ zueinander sowie auch relativ zu dem wenigstens einen weiteren Bezugspunkt aufweisen, optisch erfaßt. Hieraus werden dann vorzugsweise computergestützt die Lage des wenigstens einen weiteren Bezugspunktes und damit auch die Lage des Meßpunktes ermittelt. In ähnlicher Weise kann auch die räumliche Lage oder Bewegung des Oberkiefers und des Unterkiefers zueinander bestimmt werden, wobei in diesem Fall an einem anatomisch definierten Punkt des Oberkiefers das Bezugselement und an einem anderen anatomisch definierten Punkt des Unterkiefers ein weiteres Bezugselement vorgesehen sind, welches wenigstens drei räumlich gegeneinander versetzte und in ihrer räumlichen Lage zueinander ebenfalls vorgegebene und daher bekannte weitere Bezugspunkte aufweist.If a point is to be determined in its position, the at least one more, preferably on a hand stylus intended reference point against the respective in its spatial Position of the measuring point to be determined brought to the plant. With With the help of the measuring arrangement, the position which the at least three, but preferably at least four spatially against each other offset reference points relative to each other as well also have relative to the at least one further reference point, optically detected. From this, the are then preferably computer-aided Location of the at least one further reference point and thus also the location of the Measuring point determined. Similarly, the spatial position or movement of the upper jaw and lower jaw are determined to each other, in which case an anatomically defined point of the maxilla Reference element and on another anatomically defined A further reference element is provided at the point of the lower jaw which is at least three spatially offset from each other and also in their spatial position to each other has predetermined and therefore known further reference points.

Das optische Erfassen der Bezugspunkte erfolgt mit Hilfe einer Kamera, bevorzugt einer Videokamera, und durch anschließendes Auswerten und Abtasten des von der Kamera gelieferten Bildes nach den Bezugspunkten oder durch Abtasten des zu messenden Körpers mit Hilfe wenigstens eines Laserstrahls einer Lasereinrichtung. In diesem Fall wird dann aus der Ablenkstellung oder dem Ablenkwinkel, die der abtastende Laserstrahl jeweils beim Auftreffen auf einen Bezugspunkt aufweist, die Lage des Bezugspunktes ermittelt.The optical detection of the reference points takes place with the help of a camera, preferably a video camera, and by then evaluate and scan the data from the camera delivered picture according to the reference points or by Scanning the body to be measured using at least one Laser beam of a laser device. In this case, then from the deflection position or the deflection angle, which the scanning laser beam each time it strikes one Has reference point, the position of the reference point is determined.

Beim optischen Erfassen der Bezugspunkte mit Hilfe einer Kamera ist es möglich, daß jeweils sämtliche verwendeten Bezugspunkte zeitgleich von der Kamera erfaßt werden. Es ist hierbei aber auch möglich, die Bezugspunkte mit der wenigstens einen Kamera jeweils zeitlich aufeinanderfolgend oder aber mehreren aufeinanderfolgenden Einzelbildern zu erfassen, d. h. in der Form, daß zu jedem Zeitpunkt oder mit jedem Einzelbild nur jeweils ein Bezugspunkt erfaßt wird, was dann insbesondere bei Verwendung einer Videokamera eine besonders einfache Bestimmung der Lage des jeweils erfaßten Bezugspunktes ermöglicht.When optically acquiring the reference points using a Camera, it is possible that all used Reference points are captured by the camera at the same time. It is but it is also possible to use at least the reference points one camera at a time or but to several consecutive frames capture, d. H. in the form that at any time or with each frame, only one reference point is detected, what then especially when using a video camera particularly simple determination of the position of the detected Enables the reference point.

Bei einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Bezugspunkte und der von diesen gebildete Meßbereich aus zwei unterschiedlichen Richtungen, die einen Winkel miteinander einschließen, optisch erfaßt, so daß es dann bei diesem Verfahren insbesondere unter Berücksichtigung der bekannten Lage, die die Bezugspunkte an dem Bezugselement relativ zueinander aufweisen, auch möglich ist, die jeweilige Lage des Meßpunktes an einem Körper oder die jeweilige Lage zweier Körper oder Körperteile bezogen auf einen Bezugsraum oder auf vorgegebene Ebenen zahlenmäßig (z. B. durch Raumkoordinaten und/oder Winkel) zu bestimmen.In a preferred embodiment of the invention Procedure, the reference points and those of these measuring range formed from two different directions, that enclose an angle with each other, optically detected, so that it is then particularly in consideration in this process the known location that the reference points on the Have reference element relative to each other, is also possible the respective position of the measuring point on a body or the respective position of two bodies or body parts related to a reference space or numerically at predetermined levels (e.g. by spatial coordinates and / or angles).

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigtThe invention is illustrated below with the aid of the figures Embodiment explained in more detail. It shows

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Meßanordnung mit einem Lichtgriffel und einem am Oberkiefer eines Patienten festgelegten, mehrere Bezugspunkte aufweisenden pyramidenartigen Bezugselement; FIG. 1 is a schematic illustration of a measuring arrangement with a light pen and a fixed on the upper jaw of a patient, several reference points having pyramidal reference element;

Fig. 2 die Meßanordnung nach Fig. 1 in einer gegenüber der Fig. 1 um 90° gedrehten Ansicht. Fig. 2 shows the measuring arrangement of FIG. 1 in a view rotated by 90 ° with respect to FIG. 1.

In den Figuren ist 1 der Kopf eines Patienten, an dessen Oberkiefer ein pyramidenartiges Bezugselement 2 befestigt ist, und zwar dadurch, daß dieses pyramidenartige Bezugselement 2 mit einem Halter 3 in geeigneter Weise an den Zähnen des Oberkiefers und damit an einem anatomisch definierten Punkt festgelegt ist. In the figures, 1 is the head of a patient, on the upper jaw of which a pyramid-like reference element 2 is fastened, in that this pyramid-like reference element 2 is suitably fixed to the teeth of the upper jaw with a holder 3 and thus at an anatomically defined point .

Das pyramidenartige Bezugselement 2 besitzt insgesamt vier, die Eckpunkte einer Dreieck-Pyramide bildende Bezugspunkte 4-7, die bei der dargestellten Ausführungsform durch die Seiten der Dreieck-Pyramide bildende stabförmige Elemente mit einander verbunden sind und von denen die Bezugspunkte 4-6 in einer im wesentlichen senkrecht zu dem Halter 3 verlaufenden Ebene derart angeordnet sind, daß diese Ebene bei am Ober kiefer befestigtem pyramidenartigen Körper 2 im wesentlichen eine vertikale Ebene bildet. Der Bezugspunkt 7 ist so vorgesehen, daß er sich an der dem Halter 3 abgewendeten Seite der vorgenannten, von den Bezugspunkten 4-6 gebildeten Ebene befindet und bei am Oberkiefer befestigtem pyramiden artigen Bezugselement 2 vor der genannten Ebene liegt.The pyramid-like reference element 2 has a total of four, the corner points of a triangular pyramid reference points 4-7 , which are connected in the embodiment shown by the sides of the triangular pyramid-shaped elements with each other and of which the reference points 4-6 in one are arranged substantially perpendicular to the holder 3 plane such that this plane forms a vertical plane when the pyramidal body 2 is fastened to the upper jaw. The reference point 7 is provided so that it is on the side facing away from the holder 3 of the above-mentioned plane formed by the reference points 4-6 and lies in front of said plane when the pyramid-like reference element 2 is fastened to the upper jaw.

Die Bezugspunkte 4-7 sind hinsichtlich ihrer Farbgebung und/oder hinsichtlich ihres optischen Reflexionsverhaltens besonders markant ausgebildet. Bei der dargestellten Aus führungsform sind diese Bezugspunkte 4-7 jeweils von einem lichtemittierenden Element (z.B. Leuchtdiode) gebildet, welches Licht im Infrarotbereich aussendet. Der elektrische Anschluß dieser lichtemittierenden, die Bezugspunkte 4-7 bildenden Elemente mit einer entsprechenden Versorgungs einrichtung 8 erfolgt über ein nicht näher dargestelltes Verbindungskabel.The reference points 4-7 are particularly striking in terms of their coloring and / or in terms of their optical reflection behavior. In the illustrated embodiment, these reference points 4-7 are each formed by a light-emitting element (for example light-emitting diode) which emits light in the infrared range. The electrical connection of these light-emitting elements, the reference points 4-7 forming elements with a corresponding supply device 8 is made via a connecting cable, not shown.

Die dargestellte Meßanordnung besteht weiterhin aus zwei Infrarot-Videokameras 9 und 10, die so ausgerichtet sind, daß sie den Kopf 1 des Patienten von zwei, einen Winkel mit einander einschließenden Blickrichtungen erfassen. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die beiden Videokameras 9 und 10 so ausgerichtet, daß die Videokamera 9 den Kopf 1 des Patienten von vorne und die Videokamera 10 den Kopf 1 des Patienten von einer Seite her erfassen. Jede Videokamera 9 und 10 ist mit einem Bildspeicher 11 bzw. 12 verbunden. Die beiden Bildspeicher 11 und 12 sind jeweils an eine elektro nische Schaltung 13 bzw. 14 angeschlossen, deren Funktion weiter unten noch näher beschrieben wird und deren Ausgangs signale einem gemeinsamen Datenspeicher 15 zugeführt werden. Die im Datenspeicher 15 gespeicherten Daten können dann in einem Rechner 16 ausgewertet werden. Selbstverständlich ist es hierbei möglich, daß der Datenspeicher 15 Bestandteil des Rechners 16 ist. Weiterhin ist es auch möglich, für beide Videokameras 9 und 10 einen gemeinsamen Bildspeicher vor zusehen, d.h. die Bildspeicher 11 und 12 bilden dann eine Einheit. Weiterhin ist es auch möglich, die beiden Schal tungen 13 und 14 zu einer Einheit zusammenzufassen, wobei bei entsprechender Ausbildung dieser Schaltungen auch auf die Bildspeicher 11 und 12 oder auf einen für beide Videokameras 9 und 10 gemeinsamen Bildspeicher verzichtet werden kann.The measuring arrangement shown furthermore consists of two infrared video cameras 9 and 10 , which are aligned in such a way that they capture the patient's head 1 from two viewing angles which include an angle with one another. In the embodiment shown, the two video cameras 9 and 10 are oriented such that the video camera 9 captures the patient's head 1 from the front and the video camera 10 detects the patient's head 1 from one side. Each video camera 9 and 10 is connected to an image memory 11 and 12 , respectively. The two image memories 11 and 12 are each connected to an electronic circuit 13 and 14 , the function of which is described in more detail below and whose output signals are supplied to a common data memory 15 . The data stored in the data memory 15 can then be evaluated in a computer 16 . Of course, it is possible that the data memory 15 is part of the computer 16 . Furthermore, it is also possible to see a common image memory for both video cameras 9 and 10 , ie the image memories 11 and 12 then form a unit. Furthermore, it is also possible to combine the two circuits 13 and 14 into one unit, it being possible to dispense with the image memories 11 and 12 or with an image memory common to both video cameras 9 and 10 if these circuits are designed accordingly.

Die Meßanordnung besteht weiterhin aus einem Griffel 17, der an einem Ende mit einem weiteren Bezugspunkt 18 versehen ist, welcher ebenfalls durch Farbgebung oder optisches Reflexions verhalten besonders markant ausgebildet ist. Bei der dar gestellten Ausführungsform ist der weitere Bezugspunkt 18 ebenfalls von einem Infrarotlicht emittierenden Element (Leuchtdiode) gebildet. Für die Versorgung dieses, den weiteren Bezugspunkt 18 bildenden lichtemittierenden Elementes ist der Griffel 17 über ein Anschlußkabel 19 ebenfalls an die Versorgungs einrichtung 8 angeschlossen.The measuring arrangement also consists of a stylus 17 , which is provided at one end with a further reference point 18 , which is also particularly strikingly designed due to coloring or optical reflection. In the embodiment presented, the further reference point 18 is also formed by an infrared light-emitting element (light-emitting diode). For the supply of this, the further reference point 18 forming light-emitting element, the stylus 17 is also connected to the supply device 8 via a connecting cable 19 .

Mit der vorbeschriebenen Meßanordnung ist es möglich, anatomisch wichtige Größen, wie beispielsweise Lage und Abstand der Kiefergelenke, Kamper′scher Ebene, Frankfurter Horizontale usw. für den jeweiligen Patienten zu ermitteln und die entsprechenden Daten unter Verwendung des Rechners 16 auszuwerten und/oder im Datenspeicher 15 zu speichern, so daß es dann unter Verwendung dieser Daten beispielsweise auch möglich ist, einen Artikulator jeweils patienten-bezogen optimal einzustellen, um an diesem dann Unterkieferbewegungen (Kaubewegungen usw.) simulieren zu können.With the measurement arrangement described above, it is possible to determine anatomically important parameters such as the position and distance of the temporomandibular joints, Kamper's plane, Frankfurt horizontal, etc. for the respective patient and to evaluate the corresponding data using the computer 16 and / or in the data memory 15 , so that it is then also possible, using this data, for example, to optimally adjust an articulator in each case in relation to the patient, in order then to be able to simulate lower jaw movements (chewing movements, etc.).

Die von den Video-Kameras 9 und 10 gelieferten und in den Bildspeichern 11 und 12 abgespeicherten Einzelbilder werden in den elektronischen Schaltungen 13 und 14 zeilen- und spaltenmäßig abgetastet, wobei immer dann von diesen Schal tungen ein Signal an den Datenspeicher 15 abgegeben wird, wenn bei dieser Abtastung einer der Bezugspunkte 4-7 oder der weitere Bezugspunkt 18 ermittelt wird. Aus der jeweiligen Abtastphase ergibt sich dann auch die Lage des jeweils ermittelten Bezugspunktes 4-7 oder 18, so daß die diese Lage charakteri sierenden elektrischen Daten in dem Datenspeicher 15 ge speichert werden können und der Rechner 16 somit in der Lage ist, unter Verwendung der in dem Datenspeicher 15 gespeicher ten Daten die räumliche Lage zu ermitteln, die die Bezugs punkte 4-10 und auch der weitere Bezugspunkt 18 während eines bestimmten Meßzeitpunktes und bei den zu diesem Meßzeitpunkt gespeicherten Einzelbildern der Videokameras 9 und 10 relativ zueinander aufwiesen.The individual images supplied by the video cameras 9 and 10 and stored in the image memories 11 and 12 are scanned in lines and columns in the electronic circuits 13 and 14 , with a signal being sent to the data memory 15 from these circuits whenever during this scanning one of the reference points 4-7 or the further reference point 18 is determined. From the respective sampling phase, the position of the respectively determined reference point 4-7 or 18 is then obtained , so that the electrical data characterizing this position can be stored in the data memory 15 and the computer 16 is thus able to use the in the data memory 15 stored data to determine the spatial position, which the reference points 4-10 and also the further reference point 18 had during a certain measurement time and in the individual images of the video cameras 9 and 10 stored at this measurement time relative to each other.

Die räumliche Bestimmung der Lage der Bezugspunkte 4-7 und 18 ist einerseits dadurch möglich, daß die räumliche Lage, die die Bezugspunkte 4-7 relativ zueinander aufweisen, durch die körperliche Ausbildung des pyramidenartigen Bezugselements 2 festgelegt und daher bekannt ist, und andererseits auch dadurch möglich, daß der Kopf 1 des Patienten von den beiden Videokameras 9 und 10 aus zwei, einen Winkel miteinander einschließenden Blick- oder Achsrichtungen erfaßt wird.The spatial determination of the position of the reference points 4-7 and 18 is possible on the one hand in that the spatial position, which the reference points 4-7 have relative to each other, is determined by the physical formation of the pyramid-like reference element 2 and is therefore known, and on the other hand also it is possible that the patient's head 1 is captured by the two video cameras 9 and 10 from two viewing or axial directions that enclose an angle.

Um die Bezugspunkte 4-7 und 18 bei der Abtastung der Einzel bilder mit Hilfe der elektronischen Schaltungen 13 und 14 auch sicher erfassen zu können, ist das von den Bezugspukten 4-7 und 18 ausgesandte Licht bevorzugt Infrarotlicht. Dieses Licht kann aber auch im sichtbaren Bereich liegen und zeichnet sich dann durch eine besondere Helligkeit oder besondere Farbgebung aus, welch letztere sich vom Farbton her deutlich von der üblichen Hautfarbe abhebt, oder ist in einer bestimmten Weise gepulst oder moduliert.In order to be able to reliably detect the reference points 4-7 and 18 when scanning the individual images with the aid of the electronic circuits 13 and 14 , the light emitted by the reference points 4-7 and 18 is preferably infrared light. However, this light can also be in the visible range and is then distinguished by a particular brightness or special coloring, the latter being clearly different in color from the usual skin color, or is pulsed or modulated in a certain way.

Zur Bestimmung der anatomisch wesentlichen und für den jeweiligen Patienten typischen Größen, wird beispielsweise wie folgt, vorgegangen:To determine the anatomically essential and for the typical patient sizes, for example proceeded as follows:

Durch Ansetzen des an dem Griffel 17 vorgesehenen Bezugs punktes 18 an den Kopf 1 des Patienten unterhalb der Nase und oberhalb der Oberlippe wird in einem ersten Schritt unter Verwendung der beiden Videokameras 9 und 10 und unter entsprechender Auswertung der von diesen Videokameras gelieferten Bildern der subnasale Punkt 20 ermittelt.By attaching the reference point 18 provided on the stylus 17 to the patient's head 1 below the nose and above the upper lip, the subnasal point is in a first step using the two video cameras 9 and 10 and with appropriate evaluation of the images supplied by these video cameras 20 determined.

In einem zweiten Meßschritt wird dann wiederum unter Ver wendung der beiden Videokameras 9 und 10 und unter Auswertung der von den Videokameras gelieferten Bildern ein Ohrpunkt, beispielsweise der rechte Ohrpunkt 21 ermittelt, der in seiner Lage dem dortigen Kiefergelenkpunkt entspricht.In a second measuring step, an ear point, for example the right ear point 21 , is then again determined using the two video cameras 9 and 10 and evaluating the images supplied by the video cameras, which position corresponds to the temporomandibular joint point there.

In gleicher Weise wird dann in einem dritten Verfahrens schritt durch Ansetzen des weiteren Bezugspunktes 18 des Griffels 17 an den linken Ohrpunkt 22 die Lage dieses Ohrpunktes und damit auch die Lage des dortigen Kiefergelenkpunktes er mittelt, und zwar wiederum dadurch, daß unter Verwendung der beiden Videokameras 9 und 10 und durch Auswerten der ent sprechenden Bilder die Lage des weiteren Bezugspunktes 18 zu der Lage der Bezugspunkte 4-7 ermittelt wird, wobei bei diesem dritten Meßschritt selbstverständlich der Kopf 1 des Patienten durch die Videokamera 10 von der anderen Seite her betrachtet wird.In the same way, then in a third method step by applying the further reference point 18 of the stylus 17 to the left ear point 22, the location of this ear point and thus also the location of the temporomandibular joint point he averages, again by using the two video cameras 9 and 10 and by evaluating the corresponding images, the position of the further reference point 18 to the position of the reference points 4-7 is determined, with this third measuring step, of course, the patient's head 1 being viewed by the video camera 10 from the other side.

Die bei den einzelnen Meßschritten ermittelten Daten werden jeweils in dem Datenspeicher 15 gespei chert.The data determined in the individual measuring steps are each stored in the data memory 15 .

Mit den beiden Ohrpunkten 21 und 22 und dem subnasalen Punkt 20 ist beispielsweise die oben erwähnte Kamper′sche Ebene festgelegt. In ähnlicher Weise können durch Ansetzen des weiteren Bezugspunktes 18 des Griffels an andere Bereiche des Kopfes 1 und durch anschließendes Ermitteln der Lage dieses weiteren Bezugs punktes 18 zu den am Oberkiefer festgelegten Bezugspunkten 4-7 auch andere interessierende Punkte am Kopf 1 des Patien ten hinsichtlich ihrer räumlichen Lage bestimmt werden, so beispielsweise die beiden Punkte 23 und 24 unter den Augen des Patienten.With the two ear points 21 and 22 and the subnasal point 20 , for example, the above-mentioned Kamperian plane is fixed. Similarly, by applying the further reference point 18 of the stylus to other areas of the head 1 and then determining the position of this further reference point 18 to the reference points 4-7 defined on the upper jaw, other points of interest on the head 1 of the patient can also be considered with regard to them spatial position can be determined, for example the two points 23 and 24 under the patient's eyes.

Die beschriebene Meßanordnung weist bevorzugt noch ein weiteres pyramidenartiges Bezugselement 29 auf, das dem pyramiden artigen Bezugselement 2 entspricht und ebenfalls vier räumlich gegeneinander versetzte Bezugspunkte 25-28 besitzt. Dieses pyramidenartige Bezugselement 29 wird an dem Unterkiefer des Kopfes 1, vorzugsweise an den dortigen Zähnen und damit an einem anatomisch definierten Punkt des Kopfes 1 mittels einem Halter 31 befestigt, und zwar derart, daß die Bezugspunkte 25-27 in einer im wesentlichen vertikalen Ebene liegen und der Bezugspunkt 28 ähnlich dem Bezugspunkt 7 des pyramidenartigen Bezugspunktes 2 vor dieser Ebene, d.h. auf der dem Halter 31 abgewendeten Seite dieser Ebene angeordnet ist. Mit den beiden, jeweils an anatomisch eindeutig definierten Punkten des Ober- und Unterkiefers, d.h. an den dortigen Zähnen befestigten pyramidenartigen Bezugselementen 2 und 29, die nicht nur hinsichtlich der Ausbildung ihrer Bezugspunkte sowie vor zugsweise auch hinsichtlich der Lage ihrer Bezugspunkte jeweils identisch ausgebildet sind, ist somit auch in der gleichen, beschriebenen Weise eine Bestimmung der relativen Lage des Unterkiefers 31 zum Oberkiefer oder zu einem Bezugsraum bzw. der Relativbewegung zwischen Unterkiefer und Oberkiefer möglich. Die beiden Halter 3 und 31 sind dabei vorzugsweise von Bißgabeln gebildet.The measuring arrangement described preferably also has a further pyramid-like reference element 29 , which corresponds to the pyramid-like reference element 2 and likewise has four reference points 25-28 which are spatially offset from one another. This pyramid-like reference element 29 is fastened to the lower jaw of the head 1 , preferably to the teeth there, and thus to an anatomically defined point of the head 1 by means of a holder 31 , in such a way that the reference points 25-27 lie in a substantially vertical plane and the reference point 28 is arranged similarly to the reference point 7 of the pyramid-like reference point 2 in front of this plane, ie on the side of this plane facing away from the holder 31 . With the two pyramid-like reference elements 2 and 29 fastened at anatomically clearly defined points of the upper and lower jaw, ie at the teeth there, which are not only identical in terms of the design of their reference points and preferably also in terms of the position of their reference points. a determination of the relative position of the lower jaw 31 to the upper jaw or to a reference space or the relative movement between the lower jaw and upper jaw is thus also possible in the same manner described. The two holders 3 and 31 are preferably formed by bite forks.

Es ist grund sätzlich auch möglich, die jeweilige räumliche Lage, die die Bezugspunkte 4-7, 18 sowie ggf. 25-28 relativ zueinander bzw. in einem Bezugsraum aufweisen, unter Verwendung einer Laser-Anordnung zu ermitteln, die dann den Kopf des Patienten beispielsweise mit zwei Laser-Strahlen aus unterschiedlichen Richtungen abtastet, wobei in diesem Fall die Bezugspunkte 4-7, 18 und 25-28 von Licht-Detektoren gebildet sind, die beim Auftreffen des Laser-Strahles ein Signal abgeben. Aus der jeweiligen Abtaststellung oder -phase, die die Laser strahlen beim Auftreffen auf einen Bezugspunkt 4-7, 18 und/oder 25-28 aufweisen, kann die jeweilige Lage der Bezugspunkte 4-7, 18 und/oder 25-28 ermittelt werden. In principle, it is also possible to determine the respective spatial position, which the reference points 4-7 , 18 and possibly 25-28 have relative to one another or in a reference space, using a laser arrangement, which then covers the patient's head scanned, for example, with two laser beams from different directions, in which case the reference points 4-7 , 18 and 25-28 are formed by light detectors which emit a signal when the laser beam strikes them. The respective position of the reference points 4-7 , 18 and / or 25-28 can be determined from the respective scanning position or phase, which the lasers emit when hitting a reference point 4-7 , 18 and / or 25-28 .

Bei entsprechender Ausbildung der Videokameras 9 und 10 kann auch auf die Bildspeicher 11 und 12 sowie auf die Schaltungen 13 und 14 verzichtet werden, wobei in diesem Fall beim Abtasten bzw. beim Umsetzen des in der Bildebene der je weiligen Videokamera erzeugten optischen Bildes in das elektrische Bildsignal letzteres nach den von den Bezugs punkten 4-7, 18 und/oder 25-28 herrührenden Signalanteilen überprüft und aus der jeweiligen Abtastphase, die beim Auffinden eines Bezugspunktes vorliegt, die Lage dieser Bezugspunkte koordinatenmäßig ermittelt wird. In diesem Fall ersetzt also die Bildebene der Videokamera den Signalspeicher 11 bzw. 12 und die zum Umsetzen des optischen Bildes in das elektrische Bildsignal dienende Elektronik die Schaltung 13 bzw. 14.With a corresponding design of the video cameras 9 and 10 , the image memories 11 and 12 and the circuits 13 and 14 can also be dispensed with, in this case when scanning or when converting the optical image generated in the image plane of the respective video camera into the electrical one The image signal of the latter is checked according to the signal components originating from the reference points 4-7 , 18 and / or 25-28 , and the position of these reference points is determined in terms of coordinates from the respective scanning phase that occurs when a reference point is found. In this case, the image plane of the video camera replaces the signal memory 11 or 12 and the electronics used to convert the optical image into the electrical image signal the circuit 13 or 14 .

Bei der vorbeschriebenen Meßanordnung wurde davon ausge gangen, daß von den Video-Kameras 9 und 10 jeweils sämtliche, verwendeten Bezugspunkte 4-7, 18 und/oder 25-28 in den jeweiligen von den Video-Kameras gelieferten Bildern oder in diesen Video-Kameras an der dortigen Bild-Ebene erzeugten Bildern gemeinsam, d.h. zeitgleich erfaßt werden. Abweichend hiervon ist es aber auch möglich, die einzelnen, die Bezugs punkte 4-7, 18 und/oder 25-28 bildenden lichtemittiernden Elemente durch die Versorgungseinrichtung 8 synchron mit den Video-Kameras 8 und 10 bzw. deren Bildfrequenz in einem vorgegebenen Zeittakt so anzusteuern, daß während jedes von den Video-Kameras 9 bzw. 10 erfaßten Einzelbildes nur jeweils ein einen Bezugspunkt 4-7, 18 und/oder 25-28 bildendes lichtemittierendes Element aktiviert ist, d.h. aufleuchtet bzw. Licht abgibt, so daß dann die Bezugspunkte 4-7, 18 und/oder 25-28 zeitlich aufeinanderfolgend bzw. in mehreren Einzelbildern aufeinanderfolgend von den Video-Kameras erfaßt werden. In diesem Fall ist dann die Bildebene der Video- Kameras 9 und 10 jeweils von einem Feld (Pin-Elektrode) mit einer Vielzahl von jeweils einen Lichtsensor bildenden Bereichen gebildet, die dort in spalten- und zeilenmäßiger Anordnung vorgesehen sind. Dieses Licht-Detektoren-Feld (Pin-Diode), liefert dann an zwei, den Zeilen bzw. den Spalten zugeordneten elektrischen Auswerteinrichtungen, die beispielsweise zusammen mit dem Licht-Detektoren-Feld einen integrierten Schaltkreis bilden, zwei Ausgangsspannungen bzw. Signale, deren Größe jeweils der Zeile und Spalte, d.h. der Position in zwei Koordinaten entspricht, die der auf der Bildebene bzw. dem Licht-Detektoren-Feld abgebildete Bezugs punkt 4-7, 18 bzw. 25-28 besitzt, so daß auf besonders einfache Weise die jeweilige Lage des erfaßten Bezugspunktes ermittelt werden kann.In the measurement arrangement described above, it was assumed that each of the reference points 4-7 , 18 and / or 25-28 used by the video cameras 9 and 10 in the respective images supplied by the video cameras or in these video cameras images generated at the image level there are acquired together, that is to say are acquired simultaneously. Deviating from this, it is also possible, the individual, the reference points 4-7 , 18 and / or 25-28 forming light-emitting elements by the supply device 8 synchronously with the video cameras 8 and 10 or their frame rate in a predetermined time to control that only one light emitting element forming a reference point 4-7 , 18 and / or 25-28 is activated, that is to say lights up or emits light, during each individual image captured by the video cameras 9 or 10 , so that the reference points 4-7 , 18 and / or 25-28 are recorded in succession by the video cameras in time or in several individual images in succession. In this case, the image plane of the video cameras 9 and 10 is then each formed by a field (pin electrode) with a multiplicity of regions each forming a light sensor, which are provided there in a column and row arrangement. This light detector field (pin diode) then supplies two output voltages or signals, the size of which, to two electrical evaluation devices assigned to the rows or columns, which, for example, form an integrated circuit together with the light detector field each of the row and column, ie the position in two coordinates, which the reference point shown on the image plane or the light detector field has 4-7 , 18 or 25-28 , so that the respective one in a particularly simple manner Location of the detected reference point can be determined.

Claims

1. A method for the spatial detection and / or determination of a human skull, in which using a reference element ( 2 ), which has at least three spatially offset and known in terms of their spatial position to each other reference points ( 4 - 7 ) and using at least one other , at a measuring point positioned reference point ( 18; 25 - 28 ), the position of the reference points ( 4 - 7 ) relative to the position of the further reference point ( 18; 25 - 28 ) is optically recorded and the position of the measuring point is determined from this, the reference element ( 2 ) is attached to an anatomically defined point of the upper jaw and the position of the reference points ( 4 - 7 ) on the reference element ( 2 ) relative to one another is optically recorded for determining the position of the measuring point.

2. The method according to claim 1, characterized in that the reference element ( 2 ) is attached to the teeth of the upper jaw.

3. The method of claim 1 or 2, characterized in that a reference element (2) having at least four spatially offset from each other and each other in their spatial position known reference points (4 - 7) is used.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the position of the reference points (4 - 7) element on the cover (2) and the position of at least one further reference point (18; 25-28) by means of at least one Camera ( 9 , 10 ), preferably with at least two cameras from two different, including an angle including gaze or camera directions and detected by evaluating at least one image provided by the at least one camera.

5. The method according to claim 4, characterized in that a video camera ( 9 , 10 ) is used as the camera.

6. The method according to claim 5, characterized in that the position of the reference points (4 - 7) to the reference element (2) and the position of at least one further reference point (18; 25-28) by evaluating at least one of the at least one video camera ( 9 , 10 ) delivered single image can be determined.

7. A method according to any one of claims 4 to 6, characterized in that for the evaluation of the row of the at least one camera (9, 10) image provided and this picture is scanned split excessively and in locating each one of the points of reference (4 - 7 ) of the reference element (2) and / or the at least one further reference point (18; 25-28) the position of the set fundenen reference point (4 in the present case the sampling phase - 7; 18; 25-28) naten in two Koordi is determined.

8. The method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the position of the reference points (4 - 7) element on the cover (2) and the position of at least one further reference point (18; 25-28) by evaluating the in the image plane of the video camera is present or stored image.

9. The method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the position of the reference points (4 - 7) element on the cover (2) and the position of at least one further reference point (18; 25-28) by evaluating at least one in an image memory ( 11 , 12 ) stored single image of the least one video camera can be determined.

10. A method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the reference points (4 - 7) to the reference member (2) and at least one further reference point (18; 25-28) of lichtemit animal elements, for example light emitting diodes, are formed.

11. A method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the position of the reference points (4 - 7) to the reference element (2) to each other and the position of at least one further reference point (18; 25-28) of the by scanning be the body (1) is determined with at least one laser beam, due to the respective scan position of the laser beam when impinging on a reference point (4 - 7, 18, 25-28).

12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that at least three reference points (25-28) for the spatial determination of the position or relative movement between the upper jaw and the lower jaw are used, which at a further reference element (29) in a predetermined spatial position to each other are provided and that the further reference element ( 29 ) is attached to an anatomically defined point of the lower jaw, preferably on the teeth of the lower jaw.

13. The method according to any one of claims 4 to 12, characterized in that of the at least one camera (9, 10), all the reference points are detected at the same time (4 - - 7; 28 25; 18).

14. A method according to any one of claims 4 to 12, characterized in that of the at least one camera, the reference points are detected sequentially in time (4 - - 7; 27 25; 18).