ES2615740T3 - Compensación de movimiento en una exploración de tres dimensiones - Google Patents

Abstract

Un sistema, que comprende: un módulo de análisis que incluye un escáner intraoral en tres dimensiones (3D); y un módulo de procesamiento acoplado al módulo de análisis para: recibir una pluralidad de exploraciones en tres dimensiones (3D) de una dentición; registrar una exploración distorsionada a una exploración previa y la exploración posterior, determinar si una cantidad de movimiento entre la exploración previa, la exploración distorsionada, y la exploración posterior está dentro de un umbral de registro, estimar una primera trayectoria de movimiento de la exploración previa a la exploración posterior basada en el registro; estimar una segunda trayectoria de movimiento durante un tiempo de exploración de la exploración distorsionada; calcular una exploración corregido para la exploración distorsionado mediante la compensación de la trayectoria de movimiento durante el tiempo de escaneado de la exploración distorsionada, y rechazar una exploración distorsionada en respuesta a la cantidad de movimiento que está fuera del umbral de registro.

Description

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DESCRIPCION

Compensacion de movimiento en una exploracion de tres dimensiones Antecedentes

La presente descripcion se refiere en general al campo del tratamiento dental. Mas particularmente, la presente descripcion esta relacionada con un medio legible por dispositivo informatico y un sistema para la compensacion de movimiento en una exploracion tridimensional.

Los tratamientos dentales pueden implicar, por ejemplo, procedimientos restauradores y/o de ortodoncia. Los procedimientos de restauracion pueden estar disenados para implantar una protesis dental (por ejemplo, una corona, puente de incrustacion, superficial, Veneer, etc.) por via intraoral en un paciente. Los procedimientos de ortodoncia pueden incluir el reposicionamiento de los dientes mal alineados y cambiar las configuraciones de la mordedura para mejorar la apariencia estetica y/o la funcion dental. El reposicionamiento de ortodoncia se puede lograr, por ejemplo, mediante la aplicacion de fuerzas controladas a uno o mas dientes durante un penodo de tiempo.

Como un ejemplo, el reposicionamiento de ortodoncia puede ser proporcionado a traves de un proceso dental que utiliza aparatos de colocacion para la realineacion de los dientes. Tales aparatos pueden utilizar una fina capa de material que tiene propiedades elasticas, que se refiere como un “alineador”, que se adapta generalmente a los dientes de un paciente, pero que esta ligeramente fuera de alineacion con una configuracion de diente actual.

La colocacion de un aparato de este tipo sobre los dientes puede proporcionar fuerzas controladas en localizaciones espedficas para mover gradualmente los dientes en una nueva configuracion. La repeticion de este proceso con aparatos sucesivos en configuraciones progresivas puede mover los dientes a traves de una serie de disposiciones intermedias a una disposicion final deseada.

Tales sistemas utilizan tfpicamente materiales que son de peso ligero y/o transparente para proporcionar como un conjunto de aparatos que puede ser utilizado en serie de tal manera que cuando los dientes se mueven, un nuevo aparato puede implementarse para mover aun mas los dientes.

Un sistema de escaneado se puede usar para obtener datos digitales que representan los dientes de un paciente en su posicion actual (es decir, en el momento de la exploracion), que se considera aqu como un conjunto de datos digitales iniciales (IDDS) que representan una disposicion inicial de los dientes. El IDDS puede obtenerse de una variedad de maneras. Esto se puede utilizar para los registros dentales o propositos de tratamiento.

Por ejemplo, de los dientes del paciente pueden obtenerse imagenes de forma directa o indirecta (por ejemplo, mediante el uso de un modelo o impresion) para obtener datos digitales utilizando luz estructurada directa y/o indirecta, rayos X, rayos X tridimensionales, rayos laser, escaneado destructivo, conjuntos de imagenes topograficas o datos ayudados por dispositivo informatico, imagenes de resonancia magnetica, tecnologfa de escaneado intraoral, reconstruccion fotografica, y/u otras tecnicas de imagen. El IDDS puede incluir una disposicion de los dientes de la boca completa, algunos, pero no todos los dientes en la boca, y/o puede incluir un solo diente.

El documento WO 2012/083968 A1 divulga un procedimiento para la compensacion de desenfoque de movimiento cuando se realiza un escaneado intraoral en 3D, donde el desenfoque de movimiento se produce porque el escaner y el objeto se mueven uno respecto al otro mientras que se realiza el escaneado, y donde la compensacion de desenfoque de movimiento comprende:

- determinar si existe un movimiento relativo entre el escaner y el objeto durante la adquisicion de la secuencia de imagenes de plano de enfoque;

- si se determina un movimiento relativo, la realizacion de una compensacion de movimiento basada en el movimiento determinado; y

- la generacion de una superficie en 3D a partir de la secuencia de imagenes de plano de enfoque.

Breve descripcion de los dibujos

Las figuras 1A-1B ilustran vistas en perspectiva alternativa de un escaner intraoral de acuerdo con un numero de formas de realizacion de la presente descripcion.

La figura 2 es un diagrama que ilustra el movimiento de un escaner con respecto a un objeto que esta siendo escaneado de acuerdo con un numero de formas de realizacion de la presente descripcion.

La figura 3 es un diagrama que ilustra un escaner de acuerdo con un numero de formas de realizacion de la presente descripcion.

La figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento para la compensacion de movimiento a partir de datos en 3D y 2D de acuerdo con un numero de formas de realizacion de la presente descripcion.

La figura 5 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento para la compensacion de movimiento a partir de datos en 3D de acuerdo con un numero de formas de realizacion de la presente descripcion.

La figura 6 ilustra un sistema para la compensacion de movimiento en una exploracion en 3D de acuerdo con un

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numero de formas de realizacion de la presente descripcion.

Descripcion detallada

Un modelo positivo y/o impresion negativa de los dientes del paciente o un diente pueden ser escaneados, por ejemplo, usando una placa de rayos X, escaner laser, escaner destructivo, luz estructurada, y otro sistema de adquisicion de rango/o para producir el IDDS. El conjunto de datos producido por el sistema de adquisicion de rango puede convertirse a otros formatos para que sean compatibles con el software que se utiliza para manipular imagenes dentro del conjunto de datos, tal como se describe en el presente documento.

Si el escaneado de la denticion de un paciente directamente, o el escaneado de un modelo o impresion de la denticion del paciente, puede ser deseable para apoyar el escaneado, mientras que el escaner se mueve con respecto a los dientes. Este apoyo puede ser beneficioso tanto para el escaneado de video (por ejemplo, una secuencia continua de imagenes) y el escaneado de apuntar y disparar (por ejemplo, una serie de imagenes discretas).

Con el analisis de apuntar y disparar, un usuario puede activar la exploracion. Despues de que se active la exploracion, una exploracion rapida puede ser beneficiosa para reducir la distorsion en la exploracion que puede ser causada por el movimiento del escaner que de otro modo podna ocurrir durante una exploracion lenta (por ejemplo, durante un tiempo entre el inicio y la finalizacion de la exploracion). Puede ser razonable suponer que los movimientos asociados con el escaneado de apuntar y disparar son relativamente pequenos (por ejemplo, en comparacion con los movimientos durante el escaneado de video) debido a que el usuario esta tratando de mantener la estabilidad del escaner (por ejemplo, en lugar de moverse durante el escaneado de video).

Una exploracion lenta puede dar lugar a grandes movimientos del escaner con respecto al objeto durante la exploracion, lo que puede resultar en movimiento en los resultados de la exploracion (por ejemplo, el desenfoque de movimiento). Tal como se usa en este documento, una exploracion lenta no indica una larga exposicion durante una exploracion. Por el contrario, una exploracion lenta puede indicar que se utiliza un penodo de tiempo relativamente largo para tomar varias imagenes individuales en el curso de una sola exploracion en 3D. Por lo tanto, puede tomar un tiempo relativamente largo (por ejemplo, 250 a 400 milisegundos (ms)) para capturar una exploracion en 3D. Cada imagen de por sf puede o no puede sufrir el desenfoque de movimiento. Sin embargo, el efecto de movimiento en el curso de las exploraciones que comprende la exploracion en 3D puede ser que la posicion relativa entre las imagenes en bruto es desconocida, lo que provoca la distorsion geometrica (por ejemplo, debido a la interpretacion de las imagenes en bruto, que puede asumir una determinada posicion relativa entre las imagenes). Sin embargo, una exploracion mas rapida (por ejemplo, 50 ms) puede ser mas diffcil de lograr (por ejemplo, puede requerir un hardware mas caro y/o avanzado y/o puede requerir mas y/o funcionalidades de calculo mas rapidas en comparacion con una exploracion mas lenta). A menos que se indique lo contrario, el termino exploracion, tal como se usa en este documento, puede referirse a una o ambas de escaneado de video y de apuntar y disparar.

Con el escaneado continuo, un escaner puede tomar automaticamente un numero determinado de exploraciones durante un penodo de tiempo particular (por ejemplo, x-numero de exploraciones por segundo). Puede ser razonable suponer una velocidad de escaner de aproximadamente cinco milfmetros (mm) por segundo (seg). Sin embargo, incluso con una exploracion rapida de 50 ms, esto puede aun incluir una deriva de escaner de 250 micras en algunas implementaciones. Por lo tanto, la compensacion de movimiento puede ser beneficiosa incluso para el escaneado de video con exploraciones rapidas.

Como se usa en este documento, la deteccion de movimiento se refiere a una determinacion de si un escaner se movio de manera significativa con respecto al objeto. Las exploraciones con el movimiento detectado se rechazan. Tal como se usa en el presente documento, se refiere a la compensacion de movimiento para la correccion de las distorsiones en una exploracion causada por el movimiento del escaner. Un ejemplo de compensacion de movimiento incluye una estimacion de una trayectoria espacial del escaner (por ejemplo, como el escaner se mueve en el espacio) como una funcion del tiempo de la duracion de cada exploracion individual (por ejemplo, como una funcion del tiempo para cada exploracion). Dicha informacion se utiliza para compensar las distorsiones en una exploracion. El resultado de una exploracion en 3D es una nube de puntos que representa el objeto escaneado (por ejemplo, la denticion del paciente). La compensacion de movimiento se aplica a la nube de puntos para corregir las distorsiones resultantes de la exploracion.

Algunas de las dificultades que puedan surgir con compensacion de movimiento incluyen movimiento complejo (por ejemplo, el escaner puede moverse con seis grados de libertad y/o con una velocidad inestable). Esto puede ser especialmente cierto para los escaneres portatiles que pueden ponerse en contacto con los dientes del paciente, donde la friccion y/o colisiones pueden causar una aceleracion repentina. Otras dificultades incluyen las mandfbulas del paciente en movimiento durante una exploracion. Algunas realizaciones de la presente descripcion incluyen el uso de dispositivos de seguimiento de la posicion en el escaner (por ejemplo, un acelerometro y/o un giroscopio, entre otros dispositivos inerciales, dispositivos inalambricos, u otros dispositivos) para ayudar a los movimientos de medida del escaner, pero tales dispositivos no pueden explicar el movimiento de las mandfbulas del paciente. Otra dificultad puede incluir el movimiento de los tejidos blandos (por ejemplo, lengua, labios, mejilla) del paciente, lo que puede confundir a algunos procedimientos opticos para el calculo de movimiento del escaner respecto a los dientes.

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La presente invencion proporciona medios legibles por dispositivos informaticos, y sistemas para la compensacion de movimiento en una exploracion tridimensional. La compensacion de movimiento incluye la recepcion de exploraciones tridimensionales (3D) de una denticion, la estimacion de una trayectoria de movimiento a partir de una exploracion a otra, y el calculo de una exploracion corregida mediante la compensacion de la trayectoria de movimiento. La estimacion de la trayectoria de movimiento incluye el registro de una exploracion a otra exploracion y determinar si una cantidad de movimiento entre las exploraciones se encuentra dentro de un umbral de registro. Tambien puede incluir uno o mas de: un flujo optico basado en el movimiento local entre imagenes consecutivas de dos dimensiones (2D) tomadas durante la exploracion, el calculo y la mejora de una trayectoria de movimiento de un punto en la exploracion utilizando el flujo optico; y la estimacion de la cantidad de movimiento de un escaner en 3D durante la exploracion como la transformacion del cuerpo ngido basado en las aportaciones de un dispositivo de seguimiento de posicion.

En algunas realizaciones, la compensacion de movimiento puede incluir la recepcion de los primeros datos de una exploracion en 3D de una denticion tomada con un escaner en 3D en un primer marco de referencia y recibir segundos datos de imagenes bidimensionales (2D) de la denticion tomado durante la exploracion en 3D de la denticion con un generador de imagenes en 2D en un segundo marco de referencia que se fija con respecto al primer marco de referencia, en donde cada una de las imagenes en 2D se asocia con un tiempo respectivo en la exploracion en 3D. La compensacion de movimiento puede incluir la determinacion de un flujo optico basado en el movimiento local entre imagenes consecutivas de las imagenes en 2D, la estimacion de una trayectoria movimiento de un punto en la exploracion en 3D, y la mejora de la trayectoria del movimiento estimado utilizando el flujo optico para estimar una correccion del movimiento estimado trayectoria. El movimiento puede ser compensado durante la exploracion en 3D utilizando la trayectoria movimiento estimado mejorado.

El sistema de compensacion de movimiento incluye un modulo de analisis que incluye un escaner en 3D intraoral. Se puede incluir ademas al menos un dispositivo de seguimiento de posicion acoplado al escaner en 3D. El sistema incluye un modulo de procesamiento acoplado al modulo de analisis para estimar una cantidad de movimiento del escaner en 3D durante una exploracion en 3D como una transformacion de un cuerpo ngido basado en la entrada desde el dispositivo de seguimiento de al menos una posicion y compensando la cantidad de movimiento mediante la aplicacion de una inversa de la transformacion del cuerpo ngido a una pluralidad de puntos que comprenden la exploracion en 3D.

En la descripcion detallada de la presente descripcion, se hace referencia a los dibujos adjuntos que forman una parte de la misma, y en la que se muestra a modo de ilustracion como pueden ponerse en practica una o mas realizaciones de la divulgacion. Estas realizaciones se describen con suficiente detalle para permitir a los expertos en la materia poner en practica las realizaciones. Como se usa en el presente documento, la letra “N”, particularmente con respecto a los numeros de referencia en los dibujos, indica que un numero de la caractenstica particular asf designada puede ser incluido. En la presente memoria, “una cantidad de una cosa en particular” puede referirse a una o mas de tales cosas (por ejemplo, un numero de dientes puede hacer referencia a uno o mas dientes).

Las figuras en este documento siguen una convencion de numeracion en el que el primer dfgito o dfgitos corresponden al numero de la figura de dibujo y los dfgitos restantes identifican un elemento o componente en el dibujo. Los elementos similares o componentes entre diferentes figuras pueden identificarse mediante el uso de dfgitos similares. Por ejemplo, 104 pueden referenciar elemento '04' en la figura 1, y un elemento similar puede ser referenciado como 204 en la figura 2. Ademas, como se apreciara, la proporcion y la escala relativa de los elementos previstos en las figuras estan destinados a ilustrar ciertas realizaciones de la presente invencion, y no deben tomarse en un sentido limitativo.

Las figuras 1A-1B ilustran vistas en perspectiva alternativa de un escaner intraoral de acuerdo con un numero de formas de realizacion de la presente descripcion. Se muestra la relacion espacial del escaner 106 con respecto a la denticion 104 en la cavidad intraoral. Una pluralidad de imagenes que muestran la relacion en cualquier otro punto de vista deseado. El (punto de vista) se puede proporcionar en una pantalla.

Las imagenes presentadas en una pantalla a un usuario pueden ser materiales compuestos de modelos virtuales de la denticion 104 creado con la ayuda del escaner 106 y almacenado en la memoria (vease, por ejemplo, la figura 6). Estos modelos virtuales pueden ser manipulados por el usuario y/o el dispositivo informatico para proporcionar la relacion espacial correcta, en el espacio virtual y se pueden visualizar como imagenes en 2D o en 3D.

Opcionalmente, la posicion del escaner 106 y la direccion del eje de exploracion (por ejemplo, eje Z) se pueden visualizar con respecto a la denticion 104. El eje de escaneado (por ejemplo, el eje z) se puede definir como ortogonal a la cara de escaneado 108 del escaner 106, pero pueden ser definidas de acuerdo con otros parametros geometricos u otros adecuados del escaner 106. Las imagenes de la denticion 104 se pueden visualizar como teniendo los atributos en 3D y morfologfas dentales realistas y/o de cada superficie dental se puede representar, por ejemplo, por una forma geometrica (por ejemplo, cunas simples que representan incisivos, conos que representan los caninos, y cilindros que representan molares).

El modelo virtual puede ser modificado por encargo para mostrar una preparacion virtual en cada sitio dental

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correspondiente en el que se encuentra una preparation real. Los dientes virtuales pueden ser retirados del modelo en el que no hay ninguno que se encuentran en la cavidad intraoral real (por ejemplo, donde los dientes reales se han eliminado con posterioridad a la obtencion del IDDS). Estas caracteristicas pueden facilitar aun mas la identification de las posiciones y orientaciones del escaner 106 con respecto a la dentition 104.

La figura 2 es un diagrama que ilustra el movimiento de un escaner 206 con relation a un objeto que esta siendo escaneado de acuerdo con un numero de formas de realization de la presente description. El resultado de la exploration (por ejemplo, despues de un procesamiento de los datos escaneados) es una coleccion de puntos (x, y, z, t), donde t es un tiempo de enfoque y x, y, y z son las coordenadas en 3D con respecto al sistema del escaner 206 de coordenadas en el tiempo t. Los datos que de otro modo podrian ser capturados por un escaner 206 se puede perder debido a la deriva de movimiento del escaner 206 durante la exploracion. Por ejemplo, las paredes por encima de un cierto angulo pueden ser invisibles para el escaner 206 y/o las zonas cerca de las paredes verticales pueden ser invisible.

Suponiendo una velocidad lateral constante (v) del escaner 206 y suponiendo una velocidad constante de

Az

exploracion, tan a = ^> donde a es el angulo de deriva (por ejemplo, en grados), Az es la distancia entre el

escaner 206 y el objeto (por ejemplo, en mm), v es la velocidad del escaner 206 (por ejemplo, en mm/seg), y At es la duration de la exploracion (por ejemplo, en ms). La siguiente tabla incluye algunos angulos de deriva ejemplo para Az = 15 mm.

TABLA 1

At (ms)

a(grados)

v = 5,0 mm/seg V = 10,0 mm/seg

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89 88

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88 86

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87 84

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86 82

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Los datos que faltan (por ejemplo, debido al angulo de deriva descrito anteriormente) pueden ser definidos como A Ah AhAt

Ax = = v ^j donde Ax es la anchura de la parte que falta (por ejemplo, en micrones) y Ah es la altura

de la parte que falta (por ejemplo, en mm). La siguiente tabla incluye algunos ejemplos de cantidades de datos faltantes para Az = 15mrn y Ah = 10 mm.

TABLA 2

At (mseg)

Ax (micras)

v = 5,0 mm/seg V = 10,0 mm/seg

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166 333

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333 666

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500 1000

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666 1333

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833 1666

Debido a las imperfecciones en tecnica de escaneado y suponiendo la geometria general de los rayos, el analisis no puede tener propiedades telecentricas (por ejemplo, teniendo rayos que entran en el escaner 206 paralelo al eje z), la superficie focal no es necesariamente un plano (por ejemplo, una superficie plana puede aparecer curvada y/o un objeto no plano representado en la imagen como una superficie focal no puede ser representada en un plano como podria de otra manera), y la exploracion puede incluir patrones de escaneado arbitrarios (por ejemplo, el eje z puede

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no ser coherente con respecto al objeto durante la exploracion, es decir, el escaner 206 puede no ser consistente apuntando directamente al objeto durante la exploracion). Esto puede resultar en una imagen distorsionada que parece inclinarse y/o curvarse donde no debe, entre otras distorsiones. Por ejemplo, un rectangulo podna aparecer como un paralelogramo, tal vez con lados curvos.

De acuerdo con diversas realizaciones de la presente descripcion, la estimacion de movimiento puede incluir cualquier, o cualquier combinacion de aproximacion basada en los resultados de registro, procesamiento de imagenes con el flujo optico, el uso de la posicion de seguimiento de dispositivos con el escaner 206, senalizacion diferencial entre el escaner 206 y una pluralidad de transmisores inalambricos, y/o el uso de cualquier otra tecnica de seguimiento de estimacion de movimiento/posicion. El uso de resultados de registro puede medir el movimiento relativo de los dientes, es relativamente facil de calcular, y generalmente no es confundido por los tejidos blandos, pero puede tener imprecisiones debidas a la asuncion de una trayectoria de movimiento simplificada y puede tener un rendimiento limitado basa en una velocidad de exploracion. El uso de procesamiento de imagenes con el flujo optico puede medir el movimiento en relacion con los dientes y puede tener relativamente alta precision, pero puede ser computacionalmente intensivo y puede ser confundido por los tejidos blandos. El uso de dispositivos de seguimiento de posicion es relativamente facil de calcular, pero puede ser confundido por la gravedad y puede ser indiferente a los movimientos del paciente.

La figura 3 es un diagrama que ilustra un escaner 306 de acuerdo con un numero de formas de realizacion de la presente descripcion. Por ejemplo, el escaner 306 puede ser un escaner intraoral de mano. El escaner 306 puede incluir un escaner en 3D 312. A modo de ejemplo, el escaner en 3D 312 puede determinar una estructura 3D por el enfoque confocal de una serie de haces de luz, como sera apreciado por los expertos normales en la materia. El escaner 306 puede incluir solamente un escaner en 3D 312, o un escaner en 3D 312 en combinacion con uno o mas de un generador 314 de imagenes en 2D y un numero de dispositivos 320-1,..., 320-N de seguimiento de la posicion. Los dispositivos 320-1,..., 320- de seguimiento de posicion N pueden incluir, por ejemplo, un acelerometro (por ejemplo, para medir la aceleracion del escaner 306) y un giroscopio (por ejemplo, para medir la velocidad angular del escaner 306), entre otros. Aunque no se ilustra espedficamente, el escaner 306 incluye o esta acoplado a un dispositivo informatico (por ejemplo, que incluye un procesador y la memoria como se ilustra en la figura 6).

El generador 314 de imagenes en 2D puede ser analogo al de una camara digital. El generador 314 de imagenes en 2D puede configurarse para capturar imagenes discretas de forma continua del objeto mientras el escaner en 3D 312 esta escaneando el objeto. El generador 314 de imagenes en 2D puede ser fijo con respecto al escaner en 3D 312 de tal manera que cualquier movimiento del escaner 306 igualmente afecta al generador 314 de imagenes en 2D y el escaner en 3D 312 (por ejemplo, el marco de referencia del generador 314 de imagenes en 2D puede ser fijo con respecto a un marco de referencia del escaner en 3D). Ademas, el generador 314 de imagenes en 2D puede ser no concentrico con respecto al escaner en 3D 312 (por ejemplo, para mejorar la sensibilidad al movimiento a lo largo del eje z).

Como se ilustra en la figura 3, la posicion de un punto focal de un unico haz 318 de luz desde el escaner en 3D 312 no es vertical, porque el escaner 306 se mueve durante la exploracion. El escaner 306 puede moverse a lo largo de una trayectoria 322 de manera que el escaner 306, durante un tiempo de captura de la exploracion en 3D (por ejemplo, At) el plano focal puede moverse una distancia particular (por ejemplo, Az). El resultado de la exploracion en 3D (por ejemplo, despues de algun procesamiento de los datos escaneados) puede ser una coleccion 316 de puntos.

En algunos casos, la reconstruccion de la trayectoria 322 puede ser limitada a una trayectoria de velocidad constante.

En algunas realizaciones, el movimiento del escaner en 3D 312 puede ser seguido basandose solo en las aportaciones de los dispositivos 320-1,..., N-320 de seguimiento de la posicion y la entrada desde el generador 314 de imagenes en 2D (por ejemplo, sin necesidad de utilizar la entrada desde el escaner en 3D 312). Tal seguimiento de movimiento se puede basar en la suposicion de que la mandfbula del paciente no cambia su orientacion. Los dispositivos 320-1,..., 320-N de localizacion de posicion pueden proporcionar informacion que indique un cambio en la orientacion del escaner en 3D 312 (por ejemplo, en tres grados de libertad). El analisis de imagenes en 2D puede proporcionar informacion que indica un cambio de orientacion en los otros tres grados de libertad.

En diversas realizaciones, una velocidad del escaner en 3D 312 puede estimarse basandose en las aportaciones de los dispositivos 320-1,..., 320-N de seguimiento de la posicion. La velocidad estimada se puede restablecer a cero en respuesta a la entrada del generador 314 de imagenes en 2D que indica que el escaner en 3D 312 no se esta moviendo. Por ejemplo, la velocidad estimada puede ser puesta a cero en seis grados de libertad en respuesta a la entrada del generador 314 de imagenes en 2D que comprende una pluralidad de imagenes en 2D que indican que el escaner en 3D 312 no se esta moviendo. Tales realizaciones pueden ser beneficiosas en la prevencion de grandes desviaciones de error. Si el usuario mantiene el escaner 306 estable de vez en cuando, las imagenes en 2D se pueden usar para determinar cuando el escaner 306 se mantiene en la posicion estable.

La figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento para la compensacion de movimiento a partir de datos 3D y 2D de acuerdo con un numero de formas de realizacion de la presente descripcion. Una exploracion 424

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puede ser iniciada. Una primera entrada a un algoritmo de procesamiento de imagen puede ser los datos de una exploracion en 3D 428 (por ejemplo, un mapa de altura que es el resultado de algun procesamiento inicial de los datos recogidos por el escaner en 3D) de una denticion tomada con el escaner en 3D en un primer marco de referencia. En algunas realizaciones, los datos en 3D pueden ser el resultado de una exploracion confocal en la direccion z.

Una segunda entrada al algoritmo de procesamiento de imagenes puede ser una pluralidad de imagenes en 2D 426 de la denticion (por ejemplo, una secuencia de video) tomadas durante la exploracion en 3D de la denticion con un generador de imagenes en 2D (por ejemplo, una camara secundaria) en un segundo marco de referencia que se fija con respecto al primer marco de referencia. En algunas realizaciones, el generador de imagenes en 2D puede tener una alta profundidad de campo, que puede ayudar a proporcionar calidad identica o casi identica de estimacion de movimiento a lo largo de toda la profundidad de la exploracion. En algunas realizaciones, el segundo marco de referencia puede ser no telecentrico para mejorar la sensibilidad al movimiento a lo largo del eje z. Cada una de las imagenes en 2D se pueden asociar con un tiempo respectivo en la exploracion en 3D (por ejemplo, cada una de las imagenes en 2D se pueden capturar y marcar temporalmente en la duracion de la exploracion en 3D).

En algunas realizaciones, una heunstica puede usarse para determinar que puntos en la exploracion en 3D son visibles en una particular de la pluralidad de imagenes en 2D (por ejemplo, antes de la determinacion de un flujo optico). Si un punto en 3D esta ocluido en un momento determinado, a continuacion, comprobar el flujo optico a lo largo de su trayectoria podna conducir a resultados inexactos. En consecuencia, los puntos en 3D que estan ocluidos y/o que salen del campo de vision de cada imagen en 2D se pueden filtrar a partir del analisis.

El resultado del escaneado en 3D 430 (por ejemplo, despues de un procesamiento de los datos escaneados) puede ser una coleccion de puntos (x, y, z, t), donde t es un tiempo de enfoque y x, y, y z son las coordenadas en 3D con respecto al sistema de coordenadas del escaner en 3D en el tiempo t. Una imagen en 2D puede incluir un numero de pfxeles con coordenadas (i, j, t), donde i y j son las coordenadas del pixel en un sensor de la impresora de imagenes en 2D y t corresponde a un tiempo en la exploracion en 3D en que se tomaba la imagen en 2D. Las coordenadas x, y, y z se pueden calcular a partir de (i, j, t), donde i y j son indices de un pixel en un sensor del escaner. En algunas realizaciones, el mapeo de (i, j, t) a (x, y, z) puede ser un mapa constante de 3D a 3D que tome en consideracion las constantes distorsiones geometricas, pero dando por supuesto que el escaner no se mueve. Un punto (x, y, z) en el sistema de coordenadas del escaner en 3D se puede asignar a las coordenadas del pixel (i, j) de la impresora de imagenes en 2D. El tiempo (t) no es necesariamente proporcional a z como en los sistemas confocales. Por ejemplo, una exploracion se puede hacer moviendo el eje x lentamente y luego t sena proporcional a x. Sin embargo, en algunas formas de realizacion que utilizan formacion de imagenes confocal, t puede ser proporcional a z.

Un flujo optico puede ser determinado basandose en el movimiento local entre imagenes en 2D consecutivas. El flujo optico es una observacion del movimiento local en cada area de la imagen, entre dos imagenes consecutivas en la secuencia. El flujo optico se puede determinar mediante el calculo del movimiento local entre las dos imagenes consecutivas en base a un cambio en la posicion de un punto en las dos imagenes consecutivas y en base a un cambio en el tiempo entre las dos imagenes consecutivas. En algunas realizaciones el movimiento local se puede calcular como un vector de movimiento en 2D sobre la base de un cambio en la posicion del punto.

Por ejemplo, dadas dos imagenes en momentos consecutivos, I (t) y I (t + dt), dx y dy pueden ser encontradas tal que I (i, j, t) = I (i + dx, j + dy, t + dt). Donde vx y vy son componentes de una velocidad 2D y donde dx = dt * vx, dy = dt * vy, a continuacion, I (i, j, t) = I (i + dt * vx, j + dt * vy, t + dt). Los componentes vx y vy pueden depender de i, j, t y porque el vector de movimiento en 2D puede variar a traves de la imagen y variar en el tiempo. El uso de un desarrollo de Taylor: I (i + dt * vx, j + dt vy *, t + dt) = I (i, j, t) + dt * vx * dl/dx + dt * vy * dl/dy + dt * dl/dt = I (x, y, t). Por lo tanto, la ecuacion de flujo optico puede ser O (vx, vy, i, j, t) = v * dl/dx + vy * dl/dy + dl/dt = 0.

Se estima una trayectoria 432 de movimiento de un punto en la exploracion en 3D. Por ejemplo, el algoritmo puede encontrar una trayectoria de movimiento que mejor explica el flujo optico de la secuencia de video dados los datos 3D. La estimacion de la trayectoria de movimiento puede incluir el uso de una transformacion del cuerpo ngido del punto depende de la hora en el escaneado en 3D. Por ejemplo, la transformacion del cuerpo ngido puede ser definida de tal manera que la aplicacion de la transformacion del cuerpo ngido para el punto asigna el punto de un sistema de coordenadas en un momento de referencia en el escaneado en 3D a un sistema de coordenadas a la vez grabado (por ejemplo, el tiempo t) del punto en el escaneado en 3D. Los ejemplos no limitantes de tiempo de referencia pueden incluir el tiempo 0 (por ejemplo, un tiempo inicial de la exploracion), un tiempo de finalizacion de la exploracion, y un tiempo medio de la exploracion, entre otros momentos durante la exploracion. El sistema de coordenadas del escaner se mueve a lo largo de una trayectoria T (t), donde T (t) es una transformacion del cuerpo ngido que los mapas (x, y, z) en un tiempo registrado en la exploracion (por ejemplo, el tiempo t) a (x, y, z) en un tiempo de referencia en el analisis (por ejemplo, el tiempo 0, un tiempo inicial). Es decir, un punto (x, y, z) en el sistema de coordenadas del escaner en el tiempo t se puede representar como el punto T (t) * (x, y, z) en el sistema de coordenadas del escaner en el tiempo t = 0. Un punto (x1, y1, z1, t1) se puede correlacionar con el sistema de coordenadas en el tiempo t0 aplicando la inversa (T (t0)) * T (t1). Un objetivo de la estimacion de movimiento puede ser a la aproximacion de T (t). La compensacion 434 de movimiento se puede realizar mediante la aplicacion de T (t) a los puntos (x, y, z, y t).

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La estimacion de la trayectoria de movimiento puede incluir, segun una estimacion inicial, la estimacion de un vector de velocidad global (por ejemplo, (vx, vy) para cada imagen consecutiva del generador de imagenes en 2D I (t), I (t + dt)) basado solo en el flujo optico (por ejemplo, sin tener en cuenta los datos de exploracion) y mapear el vector de velocidad global a una trayectoria de movimiento lateral (por ejemplo, T (t)), donde la trayectoria de movimiento lateral es la trayectoria de movimiento estimada. En algunas realizaciones, un dispositivo de seguimiento de posicion (por ejemplo, un acelerometro) se puede utilizar como una fuente de entrada adicional para proporcionar la informacion para mejorar la estimacion inicial. En algunas realizaciones, se puede suponer la iluminacion pasiva y/o uniforme para la impresora de imagenes en 2D y/o que el generador de imagenes en 2D puede ser calibrado con respecto a las coordenadas del mapa de altura.

La trayectoria de movimiento estimado se puede mejorar mediante el flujo optico para estimar una correccion de la trayectoria del movimiento estimado. Para cada punto (x1, y1, z1, t1) en los datos de exploracion, la trayectoria de movimiento se puede utilizar para encontrar su posicion en el sistema de coordenadas del escaner en los tiempos t, (x (t), y (t), z (t), t). Por ejemplo, se puede definir una funcion objetivo que evalua la exactitud de una trayectoria de movimiento dada de acuerdo con el flujo optico en la secuencia de video. Los datos en 3D se pueden utilizar para los puntos de mapeo para trayectorias en 2D en la secuencia de video. En algunas realizaciones, como una estimacion inicial, un supuesto se puede hacer que no hay movimiento o puede ser utilizada una trayectoria de movimiento simple.

En algunas realizaciones, la estimacion de la correccion de la trayectoria del movimiento estimado puede incluir el mapeo del punto de un sistema de coordenadas del escaneado en 3D a un sistema de coordenadas de la exploracion en 2D a resultar en una trayectoria en 2D para el punto. La trayectoria en 2D resultante (por ejemplo, (i (t), j (t), t)) se puede diferenciar para determinar un numero de elementos de velocidad (por ejemplo, vx (t), vy (t)) del punto. La trayectoria en 2D y el numero de elementos de velocidad se pueden aplicar al flujo optico (por ejemplo, O (vx (t), vy (t), i (t), j (t), t) = 0 para todo t). La trayectoria de movimiento estimado se puede mejorar minimizando una funcion objetivo que penaliza trayectorias inexactas (por ejemplo, en cada punto en el escaneado en 3D) basada en el flujo optico con la trayectoria en 2D aplicada y el numero de elementos de velocidad. Una suma de los cuadrados de flujo optico con la trayectoria en 2D aplicada y el numero de elementos de la velocidad se puede calcular entre un tiempo de referencia en el escaneado en 3D y un tiempo de grabado del punto de exploracion en 3D (por ejemplo, O (vx (t), vy (t), i (t), j (t), t) a traves de todos los puntos (x1, y1, z1, t1) y todos los tiempos t). La suma de los cuadrados de flujo optico con la trayectoria en 2D aplicada y el numero de elementos de velocidad puede reducirse al mmimo para mejorar la trayectoria del movimiento estimado (por ejemplo, suma minimizada (O (vx (t), vy (t), i (t ), j (t), t) A 2) a traves de todos los puntos (x1, y1, z1, T1) y todos los tiempos t).

En algunas formas de realizacion, la trayectoria en 2D puede ser regularizado para penalizar trayectorias inexactas tales como los patrones inesperados de movimiento, saltos repentinos, y/o discontinuidades y para estabilizar el procedimiento numerico. La trayectoria en 2D puede ser regularizada para limitar el numero de elementos de velocidad dentro de un rango particular de velocidades. Tal rango puede basarse en un conocimiento a priori acerca de la trayectoria de movimiento que la limita a un rango razonable, penaliza “saltos” subitos entre la transformacion consecutiva T (t) y T (t + dt), y/o aumenta la estabilidad del procedimiento numerico. Por ejemplo, la regularizacion puede ser: minimizar la regularizacion de duracion (T (j)) + sum (O (vx (t), vy (t), i (t), j (t), t) a 2) en todos los puntos (x1, y1, z1, t1) en los datos de exploracion en todo t.

La trayectoria de movimiento estimado mejorado se usa para compensar el movimiento durante la exploracion en 3D. Por ejemplo, compensando el movimiento durante la exploracion en 3D puede incluir la aplicacion de una inversa de la transformacion del cuerpo ngido para el punto en el escaneado en 3D para mapear el punto desde el tiempo registrado del punto en la exploracion en 3D para el tiempo de referencia (por ejemplo, tiempo 0, un tiempo inicial) en la exploracion en 3D (por ejemplo, el tiempo t). Es decir, dado T (t), los datos de exploracion en 3D se pueden corregir mediante la aplicacion de T (t) para cada punto (x, y, z, t) para llevar cada punto (x, y, z, t) a partir del sistema de coordenadas del escaner en el tiempo t al sistema de coordenadas del escaner en el tiempo 0.

En varias realizaciones, la funcionalidad de compensacion de movimiento se puede probar usando solo el generador de imagenes en 2D (por ejemplo, donde el escaner en 3D es no funcional). Un objeto de prueba especial se puede preparar para el escaneado con marcas fiduciales visibles y digitalizar con las marcas. El generador de imagenes en 2D se puede calibrar para encontrar la relacion entre las coordenadas (x, y, z) y las coordenadas de imagen (i, j) en algun sistema de coordenadas. Una secuencia de imagenes es capturada mientras la camara se mueve manualmente sobre el objeto. La trayectoria de movimiento se calcula a partir de la secuencia por, para cada imagen de la secuencia, la deteccion de las marcas en la imagen y calculando la posicion de la camara con respecto al objeto en base a la calibracion de la camara. Desde la trayectoria de movimiento, un mapa de altura se puede calcular, partiendo de un patron particular de escaneado en la direccion z. De esto, el mapa de altura y la secuencia de imagenes pueden ser alimentadas en el algoritmo anteriormente descrito y los resultados pueden ser probados en contra de la trayectoria de movimiento calculada.

La figura 5 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento para la compensacion de movimiento a partir de datos en 3D de acuerdo con un numero de formas de realizacion de la presente descripcion. Varios ciclos consecutivos en 3D se pueden utilizar para la compensacion de movimiento. Una secuencia de exploraciones en 3D 536 se puede tomar (por ejemplo, a una velocidad de al menos diez exploraciones en 3D por segundo). Por ejemplo,

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las exploraciones en 3D pueden ser exploraciones intraorales en 3D de la denticion de un paciente. Las exploraciones en 3D se pueden guardar 538 y las exploraciones 540 distorsionadas (por ejemplo, S (n)) se pueden registrar 542 a una exploracion previa (por ejemplo, una exploracion inmediatamente previa S (n-1)) y/o a una exploracion posterior (por ejemplo, una exploracion S inmediatamente subsiguiente (n + 1)). Una exploracion distorsionada se registra a una pluralidad de exploraciones en 3D previas y/o a una pluralidad de exploraciones en 3D posteriores. En algunas realizaciones, puede haber varias exploraciones distorsionadas (por ejemplo, cada exploracion). Asf, el termino “exploracion distorsionada” con respecto a la descripcion de la utilizacion de los resultados de registro se limita a identificar una exploracion particular que se puede utilizar junto con una exploracion previa y una exploracion posterior para la compensacion de movimiento. En diversas realizaciones, una exploracion posterior o previa puede no estar distorsionada, lo cual puede mejorar la correccion de la exploracion distorsionada mediante su registro a una exploracion que no esta distorsionada.

En algunas formas de realizacion, el registro puede incluir la alineacion de la exploracion previa con respecto a la exploracion distorsionada y/o la alineacion de la exploracion posterior con respecto a la exploracion distorsionada y la determinacion de una porcion de solapamiento de la exploracion previa con respecto a la exploracion distorsionada y/o la determinacion de una porcion de solapamiento de la exploracion posterior con respecto a la exploracion distorsionada sobre la base de la alineacion respectiva. La precision del solapamiento determina en base a la comparacion entre las superficies puede ser dependiente de la forma del objeto que se va a escanear. Por ejemplo, un aumento del numero de z alturas que son comunes tanto a una primera y una segunda exploracion puede mejorar la estimacion de movimiento que se calcula al menos en parte en base de la comparacion de las superficies de exploracion.

La alineacion de dos exploraciones diferentes puede incluir el uso de una transformacion del cuerpo ngido (por ejemplo, R (n-1 : n)) en la exploracion previa (por ejemplo, S (n-1)) para alinearla con la exploracion distorsionada (por ejemplo, S (n)) y/o una transformacion del cuerpo ngido (por ejemplo, R (n + 1 : n)) en la exploracion posterior (por ejemplo, S (n + 1)) para alinearla con la exploracion distorsionada (por ejemplo, S (n)). La transformacion del cuerpo ngido es una transformacion de seis grados de libertad. Una cantidad de movimiento se determina entre la exploracion previa y la exploracion distorsionada y/o entre la exploracion distorsionada y la exploracion posterior basada en la porcion de solapamiento respectiva y/o sobre la base de la porcion de no solapamiento respectiva.

Una determinacion 544 se hace en cuanto a si una cantidad de movimiento entre la exploracion previa, la exploracion distorsionada, y la exploracion posterior (por ejemplo, sobre la base de la porcion de solapamiento respectiva y/o sobre la base de la porcion de no solapamiento respectiva) esta dentro de un registro lfmite. Si la cantidad de movimiento no esta dentro del umbral (por ejemplo, si el escaner se movfa demasiado durante la exploracion), entonces la exploracion distorsionada es rechazada 546. Si la cantidad de movimiento se encuentra dentro del umbral de registro, a continuacion, una primera trayectoria de movimiento 548 se estima a partir de la exploracion previa a la exploracion posterior basada en el registro (por ejemplo, T (n-1 : n + 1) a partir de S (n -1) a S (n + 1)). El registro se utiliza para proporcionar el conocimiento de las posiciones relativas durante las exploraciones previa, distorsionada, y posterior.

Los resultados de registro pueden significar instantaneas de la trayectoria T (t...i) en un numero finito de veces (t...i) y la trayectoria de movimiento puede ser calculada a partir de esas instantaneas mediante un procedimiento de interpolacion. El numero de puntos (t...i) y la interpolacion puede variar. En algunas realizaciones, la primera trayectoria de movimiento puede ser una instantanea de una trayectoria general de movimiento a traves de una pluralidad de exploraciones en 3D. La trayectoria general de movimiento se puede calcular sobre la base de una pluralidad de instantaneas cada una asociada con una respectiva registrada de la pluralidad de exploraciones en 3D.

Una segunda trayectoria 550 de movimiento se calcula durante un tiempo de exploracion de la exploracion distorsionada. La segunda trayectoria de movimiento puede ser un segmento de la primera trayectoria de movimiento (por ejemplo, T (n-1 : n + 1)) durante S (n). La segunda trayectoria de movimiento se puede estimar en respuesta a la cantidad de movimiento que esta dentro del umbral de registro.

En algunas formas de realizacion, el registro puede incluir la asociacion de un primer punto sobre un eje de tiempo en un medio de un tiempo de exploracion de una exploracion previa con una transformacion del cuerpo ngido de la exploracion previa que se alinea la exploracion previa con la exploracion distorsionada. Un segundo punto sobre el eje de tiempo en un medio de un tiempo de exploracion de la exploracion subsiguiente se puede asociar con una transformacion del cuerpo ngido de la exploracion posterior que alinea la exploracion posterior con la exploracion distorsionada. La estimacion de la primera trayectoria de movimiento puede incluir interpolacion entre la primera transformacion del cuerpo ngido y la segunda transformacion del cuerpo ngido. La estimacion de la segunda trayectoria de movimiento puede incluir el recorte de la primera trayectoria de movimiento para incluir solo la trayectoria de movimiento durante el tiempo de exploracion de la exploracion distorsionada.

Una exploracion corregida 552 (por ejemplo, S * (n)) se calcula para la exploracion distorsionada mediante la compensacion de la trayectoria de movimiento durante el tiempo de exploracion de la exploracion distorsionada. La exploracion se corrige en respuesta a la cantidad de movimiento que esta dentro del umbral de registro. Por lo tanto, en algunas realizaciones, utilizando el registro, la compensacion de movimiento se puede realizar sin el uso de datos adicionales para la estimacion de movimiento (por ejemplo, los dispositivos de seguimiento de la posicion y/o un

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generador de imagenes en 2D). Sin embargo, tales datos adicionales pueden ser incluidos para mejorar aun mas la compensacion de movimiento como se describe en el presente documento. En diversas realizaciones, el registro de la exploracion distorsionada, la estimacion de la primera trayectoria de movimiento, la estimacion de la segunda trayectoria de movimiento, y el calculo de la exploracion corregida pueden ser iterativamente repetidas para mejorar una precision de la exploracion corregida. La repeticion iterativa puede mejorar la precision de los analisis. Despues de corregir la distorsion, el registro en sf mismo puede ser mas preciso, lo que puede mejorar la siguiente correccion iterativa. La repeticion iterativa puede continuar hasta que los resultados convergen, por ejemplo.

La figura 6 ilustra un sistema para la compensacion de movimiento en un escaner en 3D de acuerdo con un numero de formas de realizacion de la presente descripcion. El sistema ilustrado en la figura 6 puede incluir un dispositivo 680 informatico que tiene un numero de componentes acoplados al mismo. El dispositivo 680 informatico puede incluir un modulo 681 de procesamiento (por ejemplo, uno o mas procesadores) y una memoria 682. La memoria 682 puede incluir diversos tipos de informacion incluyendo los datos 683 e instrucciones ejecutables 684 como se discute en el presente documento. La memoria 682 puede ser un medio legible por ordenador no transitorio tangible que tiene instrucciones 684 que pueden ser ejecutadas por el modulo 681 de procesamiento para hacer que el dispositivo 680 informatico para realizar varias funciones como se describe en el presente documento.

La memoria 682 y/o el modulo 681 de procesamiento pueden estar situados en el dispositivo 680 informatico o fuera del dispositivo en algunas realizaciones. Como tal, como se ilustra en la realizacion de la figura 6, un sistema puede incluir una interfaz 685 de red. Tal interfaz puede permitir el procesamiento en otro dispositivo informatico en red o dichos dispositivos se pueden utilizar para obtener informacion sobre el paciente o instrucciones ejecutables para su uso con diversas formas de realizacion proporcionadas en este documento.

Como se ilustra en la realizacion de la figura 6, un sistema puede incluir una o mas interfaces 686 de entrada y/o de salida. Tales interfaces pueden ser utilizadas para conectar el dispositivo 680 informatico con uno o mas dispositivos de entrada o salida.

Por ejemplo, en la realizacion ilustrada en la figura 6, el sistema incluye la conectividad a un modulo 606 de analisis (por ejemplo, un escaner intraoral que incluye uno o mas de un escaner en 3D, un generador de imagenes en 2D, y/o un numero de dispositivos de localizacion de posicion como se describe en el presente documento), una plataforma 688 de camara, un dispositivo 689 de entrada (por ejemplo, un teclado, raton, etc.), un dispositivo 690 de visualizacion (por ejemplo, un monitor), y una impresora 691. La interfaz 686 de entrada/salida puede recibir datos, almacenables en el dispositivo de almacenamiento de datos (por ejemplo, la memoria 682), en la representacion de datos en 3D y/o en 2D, entre otros datos, correspondiente a la denticion del paciente. Aunque el modulo 606 de analisis se ilustra como un componente separado del dispositivo 680 informatico, en algunas realizaciones, el modulo 606 de analisis (por ejemplo, el escaner intraoral) puede incluir los componentes y/o funcionalidades descritas en este documento con respecto al dispositivo 680 informatico (por ejemplo, el modulo 606 de analisis puede realizar la deteccion de movimiento y/o de compensacion de movimiento).

En algunas realizaciones, el modulo 606 de analisis puede ser configurado para escanear un molde ffsico de la mandfbula superior de un paciente y un molde ffsico de la mandfbula inferior de un paciente. En una o mas realizaciones, el modulo 606 de analisis puede ser configurado para escanear las mandfbulas superiores y/o inferiores del paciente directamente (por ejemplo, por via intraoral).

La plataforma 688 de la camara puede recibir una entrada procedente de un dispositivo de imagenes (por ejemplo, un dispositivo de formacion de imagenes en 2D), tal como una camara digital o un escaner de fotograffa impresa separada de cualquier dispositivo de imagenes en 2D en el modulo 606 de analisis. La entrada desde el dispositivo de formacion de imagenes se puede almacenar en el dispositivo 682 de almacenamiento de datos.

El modulo 681 de procesamiento puede configurarse para proporcionar una indicacion visual de un modelo dental virtual en la pantalla 690 (por ejemplo, en una interfaz grafica de usuario se ejecuta en el modulo 681 de procesamiento y es visible en la pantalla 690). El modulo 681 de procesamiento se puede configurar mas (por ejemplo, a traves de instrucciones ejecutables por ordenador almacenadas en un medio legible por ordenador no transitorio tangible) para realizar los diversos procedimientos, algoritmos, y/o la funcionalidad descrita en este documento. El modulo 681 de procesamiento, en asociacion con el dispositivo 682 de almacenamiento de datos, puede estar asociada con datos y/o modulos 692 de aplicacion. El modulo 681 de procesamiento, en asociacion con el dispositivo 682 de almacenamiento de datos, puede almacenar y/o utilizar los datos y/o ejecutar las instrucciones para proporcionar un numero de modulos de aplicacion para la compensacion de movimiento en un escaner en 3D.

Tal conectividad puede permitir la entrada y/o salida de informacion o instrucciones del modelo dental virtual (por ejemplo, la entrada a traves del teclado) entre otros tipos de informacion. Aunque algunas formas de realizacion pueden ser distribuidas entre varios dispositivos informaticos dentro de una o mas redes, tales sistemas como se ilustra en la figura 6 pueden ser beneficiosos en lo al permitir la captura, el calculo, y/o el analisis de la informacion discutida en este documento.

Un sistema para la compensacion de movimiento incluye un modulo 606 de analisis y un modulo 681 de procesamiento. El modulo 606 de analisis incluye un escaner intraoral en 3D y, en algunas realizaciones, al menos

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un dispositivo de seguimiento de posicion acoplado al escaner en 3D. Los dispositivos de seguimiento de posicion pueden incluir uno o mas de un acelerometro (por ejemplo, para medir la aceleracion del escaner en 3D), un giroscopio (por ejemplo, para medir la velocidad angular del escaner en 3D), entre otros. Otros dispositivos de localizacion de posicion pueden incluir el uso de la triangulacion, trilateracion, o multilateracion para determinar la posicion, por ejemplo, a traves de Wi-Fi, Bluetooth, u otros sistemas inalambricos.

El modulo 681 de procesamiento (por ejemplo, a traves de modulo 692 de aplicacion) recibe una pluralidad de exploraciones en 3D de una denticion y calcula una trayectoria de movimiento de una en particular de la pluralidad de exploraciones para una exploracion posterior. La estimacion puede incluir una o mas de registrar la exploracion particular a al menos una de una exploracion previa y la exploracion posterior, la determinacion de si una cantidad de movimiento entre la exploracion previa, la exploracion en particular, y la exploracion posterior esta dentro de un umbral de registro, y la estimacion de la trayectoria de movimiento basada en el registro, utilizando los datos de una pluralidad de imagenes en dos dimensiones (2D) de la denticion tomadas durante la exploracion particular de la denticion, la determinacion de un flujo optico basado en el movimiento local entre imagenes consecutivas de la pluralidad de imagenes en 2D, la estimacion de una trayectoria de movimiento de un punto en la exploracion en particular, la mejora de la trayectoria del movimiento estimado utilizando el flujo optico para estimar una correccion de la trayectoria del movimiento estimado, y la estimacion 654 de una cantidad de movimiento del escaner en 3D durante una exploracion en 3D como una transformacion del cuerpo ngido basado en las aportaciones del por lo menos un dispositivo de seguimiento de posicion. El modulo 681 de procesamiento (por ejemplo, a traves del modulo 692 de aplicacion) calcula una exploracion corregida mediante la compensacion de la trayectoria de movimiento de acuerdo con cualquiera de las tecnicas descritas en el presente documento.

El modulo 681 de procesamiento calcula la trayectoria del movimiento y calcula la exploracion corregida en respuesta a la cantidad de movimiento que esta dentro del umbral de registro, y rechaza la exploracion particular en respuesta a la cantidad de movimiento que esta fuera del umbral de registro. El modulo 681 de procesamiento registra la exploracion particular a una pluralidad de exploraciones previas y a una pluralidad de exploraciones posteriores.

El modulo 681 de procesamiento puede alinear la exploracion previa con respecto a la exploracion en particular, determinar una porcion de solapamiento de la exploracion previa con respecto a la exploracion particular basada en la alineacion, y determinar una cantidad de movimiento entre la exploracion previa y la exploracion particular basada en la porcion de solapamiento y/o una porcion de no solapamiento de registro de la exploracion particular a la al menos una de la exploracion previa y la exploracion posterior. La trayectoria de movimiento puede ser una instantanea de una trayectoria general de movimiento a traves de la pluralidad de exploraciones, y donde las instrucciones pueden ser ejecutadas por el procesador para calcular la trayectoria general de movimiento basado en una pluralidad de instantaneas cada una asociada con una registrada respectiva de la pluralidad de exploraciones.

El dispositivo de seguimiento de al menos una posicion puede estar acoplado al escaner en 3D y el modulo 681 de procesamiento puede configurarse para compensar 656 para la cantidad estimada de movimiento mediante la aplicacion de una inversa de la transformacion del cuerpo ngido a una pluralidad de puntos que comprenden la exploracion particular. Un generador de imagenes en 2D puede ser acoplado al escaner en 3D y el modulo 681 de procesamiento puede estimar una velocidad de escaner en 3D basado en la entrada desde el al menos un dispositivo de seguimiento de la posicion y para restablecer la velocidad estimada a cero en respuesta a la entrada del generador de imagenes en 2d lo que indica que el escaner en 3D no se esta moviendo. El modulo 681 de procesamiento puede restablecer la velocidad estimada a cero en seis grados de libertad en respuesta a la entrada del generador de imagenes en 2D que comprende la pluralidad de imagenes en 2D que indican que el escaner en 3D no se esta moviendo.

El escaner en 3D puede estar en un primer marco de referencia y el modulo 606 de analisis puede incluir un generador de imagenes en 2D en un segundo marco de referencia que se fija con respecto al primer marco de referencia. El modulo 681 de procesamiento puede recibir los datos de la pluralidad de imagenes en 2D de la denticion tomada, con el generador de imagenes en 2D, durante una exploracion particular de la denticion, donde cada una de la pluralidad de imagenes en 2D se asocia con un tiempo respectivo en la exploracion particular. El modulo 681 de procesamiento puede compensar el movimiento durante el analisis utilizando la trayectoria del movimiento estimada mejorada.

El modulo 681 de procesamiento puede calcular el movimiento local entre dos imagenes consecutivas en base a un cambio en la posicion de un punto en las dos imagenes consecutivas y en base a un cambio en el tiempo entre las dos imagenes consecutivas para determinar el flujo optico. El modulo 681 de procesamiento puede estimar un vector de velocidad global basado solo en el flujo optico. El modulo de procesamiento puede asignar el vector de velocidad global a una trayectoria de movimiento lateral que comprende la trayectoria de movimiento estimada.

El modulo 681 de procesamiento puede asignar el punto de un sistema de coordenadas de la exploracion a un sistema de coordenadas de la imagen para dar lugar a una trayectoria en 2D para el punto. El modulo 681 de procesamiento puede diferenciar la trayectoria en 2D resultante para determinar un numero de elementos de velocidad del punto. El modulo 681 de procesamiento puede aplicar la trayectoria en 2D y el numero de elementos de la velocidad al flujo optico. El modulo de procesamiento puede resumir cuadrados del flujo optico con la

trayectoria en 2D aplicada y el numero de elementos de velocidad entre un tiempo de referencia en la exploracion y un tiempo de grabado del punto en la exploracion para estimar la correccion de la trayectoria del movimiento estimada.

El modulo 681 de procesamiento puede minimizar una funcion objetivo que penaliza trayectorias inexactas en cada 5 punto en la exploracion basada en el flujo optico con la trayectoria en 2D aplicada y el numero de elementos de velocidad para mejorar la trayectoria del movimiento estimado. El modulo 681 de procesamiento puede regularizar la trayectoria en 2D para penalizar las trayectorias inexactas.

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   REIVINDICACIONES

   1. Un sistema, que comprende:

   un modulo de analisis que incluye un escaner intraoral en tres dimensiones (3D); y un modulo de procesamiento acoplado al modulo de analisis para:

   recibir una pluralidad de exploraciones en tres dimensiones (3D) de una denticion;

   registrar una exploracion distorsionada a una exploracion previa y la exploracion posterior,

   determinar si una cantidad de movimiento entre la exploracion previa, la exploracion distorsionada, y la

   exploracion posterior esta dentro de un umbral de registro,

   estimar una primera trayectoria de movimiento de la exploracion previa a la exploracion posterior basada en el registro;

   estimar una segunda trayectoria de movimiento durante un tiempo de exploracion de la exploracion distorsionada;

   calcular una exploracion corregido para la exploracion distorsionado mediante la compensacion de la trayectoria de movimiento durante el tiempo de escaneado de la exploracion distorsionada, y rechazar una exploracion distorsionada en respuesta a la cantidad de movimiento que esta fuera del umbral de registro.
2. 2. El sistema de la reivindicacion 1, en el que el modulo de procesamiento esta acoplado al modulo de analisis para:

   alinear la exploracion previa con respecto a la exploracion distorsionada;

   determinar una porcion de solapamiento de la exploracion previa con respecto a la exploracion particular basada en la alineacion; y

   determinar una cantidad de movimiento entre la exploracion previa y la exploracion particular, sobre la base de la porcion de solapamiento y/o una porcion de no solapamiento para registrar la exploracion particular a la al menos una de la exploracion previa y la exploracion posterior.
3. 3. Un medio ffsico legible por un dispositivo informatico que tiene instrucciones que pueden ser ejecutadas por un procesador para hacer que un dispositivo informatico:

   reciba una pluralidad de exploraciones en tres dimensiones (3D) de una denticion;

   registre una distorsionada de la pluralidad de exploraciones para al menos una de una exploracion previa y una exploracion posterior;

   determine si una cantidad de movimiento entre la exploracion previa, la exploracion distorsionada, y la exploracion posterior esta dentro de un umbral de registro;

   estime una primera trayectoria de movimiento de la exploracion previa a la exploracion posterior basada en el registro;

   estime una segunda trayectoria de movimiento durante un tiempo de exploracion de la exploracion distorsionada; calcule una exploracion corregida para la exploracion distorsionada mediante la compensacion de la trayectoria de movimiento durante el tiempo de exploracion de la exploracion distorsionada,

   y rechace la exploracion distorsionada en respuesta a la cantidad de movimiento que esta fuera del umbral de registro.
4. 4. El medio de la reivindicacion 3, en el que las instrucciones se ejecutan por el procesador para estimar la primera y la segunda trayectorias de movimiento y calcular la exploracion corregida en respuesta a la cantidad de movimiento que esta dentro del umbral de registro.
5. 5. El medio de la reivindicacion 3, en el que las instrucciones para registrar la exploracion distorsionada en al menos una de la exploracion previa y las exploraciones posteriores comprenden instrucciones para:

   alinear la exploracion previa con respecto a la exploracion distorsionada;

   determinar una porcion de solapamiento de la exploracion previa con respecto a la exploracion distorsionada sobre la base de la alineacion; y

   determinar una cantidad de movimiento entre la exploracion previa y la exploracion distorsionada sobre la base de la porcion de solapamiento y/o una porcion de no solapamiento.
6. 6. El medio de la reivindicacion 5, en el que la cantidad determinada de movimiento entre la exploracion previa, la exploracion distorsionada, y la exploracion posterior incluye la cantidad determinada de movimiento entre la exploracion previa y la exploracion distorsionada.
7. 7. El medio de la reivindicacion 5, en el que las instrucciones para alinear la exploracion previa con respecto a la exploracion distorsionada comprenden instrucciones para realizar una transformacion del cuerpo ngido en la exploracion previa para alinear la exploracion previa con la exploracion distorsionada.
8. 8. El medio de la reivindicacion 3, en el que las instrucciones para registrar la exploracion distorsionada en al menos

   5

   10

   15

   20

   25

   30

   una de la exploracion previa y la exploracion posterior comprende instrucciones para:

   asociar un primer punto en un eje de tiempo en un medio de un tiempo de escaneado de la exploracion previa con una transformacion del cuerpo ngido de la exploracion previa que alinea la exploracion previa con la exploracion distorsionada; y

   asociar un segundo punto en el eje de tiempo en un medio de un tiempo de escaneado de la exploracion posterior con una transformacion del cuerpo ngido de la exploracion posterior que alinea la exploracion posterior con la exploracion distorsionada; y

   donde las instrucciones para estimar la primera trayectoria de movimiento comprenden instrucciones para interpolar entre el primer punto, un punto en el eje de tiempo en un medio del tiempo de exploracion de la exploracion distorsionada, y el segundo punto.
9. 9. El medio de la reivindicacion 8, en el que las instrucciones para estimar la segunda trayectoria de movimiento comprenden instrucciones para recortar la primera trayectoria de movimiento para incluir solo la trayectoria de movimiento durante el tiempo de exploracion de la exploracion distorsionada.
10. 10. El medio de la reivindicacion 3, en el que la primera trayectoria de movimiento comprende una instantanea de una trayectoria general de movimiento a traves de la pluralidad de exploraciones, y donde las instrucciones pueden ser ejecutadas por el procesador para calcular la trayectoria general de movimiento basada en una pluralidad de instantaneas cada una asociada con una registrada respectiva de la pluralidad de exploraciones.
11. 11. El medio de la reivindicacion 3, en el que la pluralidad de exploraciones comprende una pluralidad de exploraciones intraorales 3D de la denticion de un paciente.
12. 12. El medio de la reivindicacion 11, en el que la pluralidad de exploraciones tiene una frecuencia de exploracion de al menos diez exploraciones por segundo.
13. 13. El medio de la reivindicacion 3, en el que las instrucciones se ejecutan por el procesador para repetir iterativamente el registro de la exploracion distorsionada, la estimacion de la primera trayectoria de movimiento, la estimacion de la segunda trayectoria de movimiento, y el calculo de la exploracion corregida para mejorar una precision de la exploracion corregida.
14. 14. El medio de la reivindicacion 3, en el que las instrucciones para registrar la distorsionada de la pluralidad de exploraciones comprenden instrucciones para registrar la distorsionada de la pluralidad de exploraciones a una pluralidad de exploraciones previas y a una pluralidad de exploraciones posteriores.
15. 15. El medio de la reivindicacion 3, en el que la exploracion previa comprende una exploracion inmediatamente previa y donde la exploracion posterior comprende una exploracion inmediatamente posterior.