JP2008508007A - 3次元対象物の表面構造を画像化するための装置 - Google Patents

3次元対象物の表面構造を画像化するための装置 Download PDF

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Abstract

本発明の目的は、3次元対象物の表面構造を画像化するための装置に関する改良であって、3次元対象物の少なくとも1つの部分領域の表面を様々な位置から光学的に記録するための記録デバイスを具備しているとともに、単純な態様でもってなおかつ再現性よく対象物を画像化することができる。本発明においては、装置は、第1観測方向に起因しかつデジタル的に記録された光学的データを備えてなる第1画像部分(10)を選択するための選択回路(9)と、他の観測方向に起因しかつデジタル的に記録された光学的データを備えてなる少なくとも1つの他の画像部分(12)を決定するための画像モジュール(11)と、マッチングユニット(16)と、を具備し、マッチングユニット(16)は、第1画像部分(10)内におよび少なくとも1つの他の画像部分(12)内に含有されたデジタルパターン(13,14)を決定することができる。

Description

本発明は、請求項1の前提部分に記載されているような、3次元対象物の表面構造を画像化するための装置に関するものであり、また、請求項16の前提部分に記載されているような、3次元マルチパート対象物の表面構造を画像化するための装置に関するものである。
対象物の画像化に関しては、平面内でのデータだけでなく、平面に対して垂直な方向におけるデータ、すなわち、高さ方向および深さ方向のデータをも得ることが、多くの場合に、要望される。したがって、対象物の少なくとも1つの部分的領域に関しての空間的データを得ることが、要望される。これは、特に、特定の観測状況に関しての対象物の構造および表面組成に関する印象を、観測者に対して付与しなければならないときはいつでも、必要とされる。対象物のそのような画像化に基づいて十分な情報を得ることができなければ、基本的に、様々な観測角度から対象物を記録し、そのようにして形成されたデータを利用して、対象物に関してのあるいは対象物の部分的領域に関しての3次元画像を得るという手法が考えられる。
詳細にまで正確な態様でもってすなわち高解像度を必要とする態様でもって対象物を記録するに際しては、デジタル的に記録すべきデータに関する走査ユニットとして、フラットベッドスキャナを使用することが公知である。
ここで、フラットベッドスキャナを使用してカラー画像でもって空間的対象物を記録するための装置は、特許文献1により公知である。この場合、追加的な光学系が使用される。この追加的な光学系を使用することにより、対象物に対する距離を増大させることができる。これにより、空間的対象物を、回転可能な対象物キャリア上へと、スキャナから十分な距離でもって、配置することができる。回転可能な対象物キャリアを使用することにより、対象物を、様々な角度からデジタル的に記録することができる。適切なソフトウェアを使用することにより、対象物の表面に関する3次元データセットを形成することができる。
そのような手法は、色付きの空間的対象物の記録に際しては適切であるけれども、対象物が光学的に記録された様々な回転角度を正確に決定するに際しては、容易ではない。そのため、各画像を組み合わせることによって十分な精度でもって全体画像を形成することは、困難である。
さらに、光学スキャナを使用して対象物の3次元的画像化を行うための装置、および、対象物の3次元的記録方法は、特許文献2に開示されている。この方法においては、対象物は、時間的に連続してあるいは同時的に、2つ以上の撮影モードで記録され、その後、記録されたデータは、メモリ内に格納され、コンピュータによって処理されて、空間モデルが形成される。
そのような手法の実施は、複雑なものである。なぜなら、特に、対象物が、時間的オフセットを有しつつ様々な位置において走査装置によって記録されなければならない場合には、光学的走査装置に対しての対象物の相対的位置を正確に決定する必要があるからである。
また、対象物が、複数の部分的対象物から構成されているとともに、それら複数の部分的対象物が、ある種の相対配置でもって互いに対して配置されている場合には、それらの機能または用途のために、複数の部分的対象物は、多くの場合、少しの努力では、完全には記録することができない。また、かなり低い解像度でしか記録することができない。
独国特許出願公開第197 09 050号明細書 独国特許出願公開第198 19 992号明細書
本発明の目的は、比較的小さな煩雑さでもって高精度でなおかつ再現性よく対象物を画像化することである。
本発明においては、上記目的は、請求項1の前提部分に記載されているような、3次元対象物の表面構造を画像化するための装置の場合には、第1観測方向に起因しかつデジタル的に記録された光学的データを備えてなる第1画像部分を選択するための選択回路と、他の観測方向に起因しかつデジタル的に記録された光学的データを備えてなる少なくとも1つの他の画像部分を決定するための画像モジュールと、マッチングユニットと、を具備し、マッチングユニットは、互いに実質的に一致する特徴的デジタルパターンに関して、第1画像部分内におよび少なくとも1つの他の画像部分内に含有されたデジタルパターンを決定するとともに、それらデジタルパターンの一致度合いの関数として、マッチングデータを形成し、画像処理ユニットにおいては、空間的に関連したパラメータを決定するとともに、対象物の画像部分を集計することによって、全体的画像を形成する。
本発明においては、選択された画像部分内に含有されたデジタルパターンを、少なくとも2つの画像部分内のデジタルパターンとの残部的な非一致という意味において、差分データと比較することによって、3次元的全体的画像を生成することができる。この手法においては、空間内における対象物の絶対的位置を記録しているパラメータに頼る必要も、また、走査手順時に走査装置および対象物の相対位置を記録しているパラメータに頼る必要も、ない。
したがって、そのような装置は、とりわけ、走査装置と画像化対象をなす対象物と相対位置しか取得できない場合に、また、与えられた周囲状況においてはそのような相対位置をうまく採取できない場合に、使用される。
本発明の好ましい実施形態においては、選択回路および/または画像モジュールは、参照要素を備え、参照要素内においては、画像部分のサイズおよび/または解像度が変更を受け、これにより、互いに相違している特徴的デジタルパターンは、対象をなす画像部分の中に含まれるものとされる。
好ましくは、マッチングユニット内には、反復アルゴリズムが設けられ、この反復アルゴリズムは、記録された画像部分の各々内において特徴的デジタルパターンを明瞭に決定するよう機能する。
この構成においては、全体的画像の一部をなす画像部分の各々に関し、マッチングユニット内に再現可能なデジタルパターンが存在する時には常に、反復アルゴリズムが起動されることが、実用的に可能である。
さらに、反復アルゴリズムにより、画像部分内のデジタルパターンのデータ内容を変更し得るとともに、反復の最終結果においては、少なくとも1つの他の画像部分内のデジタルパターンが対応して変更されているかどうかを明瞭に検証し得るものとされていることが有利である。
本発明の他の実施形態においては、構造記録ユニットが、マッチングユニット内に設けられ、構造記録ユニットは、デジタルパターンの構造変化勾配を記録するよう機能する。この構造記録ユニットを使用することにより、強い構造を有した部分領域が記録され、そのデータが評価ユニットへと伝達される。
画像化対象をなす対象物が、容易には評価し得ない弱い構造しか有していない場合には、画像化対象をなす対象物上に、補足的構造を、重ね合わせて設けることができる。補足的構造は、対象物の表面に対して決定された位置を有している。
そのような構成は、例えば、光投影によって、画像化の対象をなす対象物の表面上に光学的パターンを形成することによって実現可能である。補足的構造は、例えば、対象物の下方に配置されたフィルムがなすラインパターンによってキャストされた陰影とされ、走査装置の光源によって照射される。この場合、投影された陰影パターンの評価は、適切なソフトウェアを使用して行うことができる。
さらに、また、対象物の構成材料が、製造プロセスの最終結果においては対象物の表面の一体部分をなす混合物質を備えていることも、本発明の範囲内である。
本発明の技術的に有利な実施形態においては、装置は、対象物の画像化を可能とし得るよう、ガラスまたは他の光学的透明材料から形成された対象物キャリアを具備している。この場合、対象物キャリアは、フラットベッドスキャナの一部とすることができる。
本発明の他の好ましい実施形態においては、装置は、対象物キャリアに対して対象物を位置決めするための位置決めデバイスを具備し、好ましくは、この位置決めデバイスを制御することにより、位置決めの最終結果においては、走査手順に適した向きでもって対象物を配置することができる。
目的が、対象物が少なくとも2つの部分的対象物から構成されているとともにこれら部分的対象物が機能的に関連した参照状態として配置されることである場合には、本発明の一実施形態においては、連結デバイスを設けることができ、この連結デバイスを使用することにより、少なくとも2つの部分的対象物は、参照状態とは異なる画像採取状態へと少なくとも一方の部分的対象物を移動させ得る態様でもって、互いに連結され、これにより、少なくとも2つの部分的対象物の表面を光学的に記録することができる。少なくとも2つの部分的対象物と、これら部分的対象物を互いに連結している連結デバイスと、が光学的に記録される。これにより、少なくとも2つの部分的対象物の参照状態は、画像採取状態に採取された部分的対象物に関するデータおよび連結デバイスに関するデータに基づいて、参照状態から、連結デバイスによって互いに連結された画像採取状態にわたっての、少なくとも一方の部分的対象物の位置変化に関する知見に基づいて、計算によって決定される。
画像化の対象をなす対象物は、歯科医療用途のための物体とすることができる。この物体は、場合によっては、補足的構造を有しており、これにより、適切なデジタルパターンの選択を容易なものとすることができる。
歯科医療用途の場合には、本発明による装置を、顎モデルおよび/または歯モデルおよび/または顎の陰型および/または歯の陰型および/または噛み合わせ確認物および/または噛み合わせに関連した確認物および/または顎に関連した確認物および/または歯の準備物に関連したような、記録および/または再現および/または文書化および/または復元および/または解析のために使用することができる。
本発明においては、上記目的に対するさらなる手段は、請求項16の前提部分に記載されているような、3次元マルチパート対象物の表面構造を画像化するための装置に関するものである。
本発明においては、この装置は、連結デバイスを具備し、この連結デバイスを使用することにより、少なくとも2つの部分的対象物は、事前的に選択し得る所定位置関係でもって互いに連結され、連結デバイスは、この連結デバイスを使用して連結している部分的対象物の相対位置の変化を許容し得るものとして構成され、連結デバイスを使用して連結されている少なくとも一方の部分的対象物を、機能的に決定された状態から、他の少なくとも1つの部分的対象物と一緒に光学的に記録するのに適した他の画像採取状態へと、移動させることができ、画像採取状態において、部分的対象物と、これら部分的対象物を互いに連結している連結デバイスと、が光学的に記録され、さらに、位置決めユニットが設けられ、この位置決めユニットにおいては、画像採取状態において採取されたデータであるとともに、デジタル化ユニットのメモリ内に格納されたデータであり、さらに、部分的対象物の表面構造に関連したデータは、参照モジュール内に記録されているデータでありかつ参照状態から画像採取状態までにわたっての一方の部分的対象物の位置変化に関連しているデータに対して、組み合わされ、これにより、部分的対象物の参照状態を、部分的対象物の表面構造に関連するデータも含めた計算によって、再構成することができることを特徴としている。
本発明は、対象物を形成している複数の部分的対象物の表面構造に対して容易にはアクセスできない場合に、有利であり、互いに対しての初期的相対位置関係に関するデータを必要とすることなく、有効な走査手順を使用して高解像度でもって光学的な記録を行うことができる。
また、複数の部分的対象物を3次元的に表現することを可能とし得るよう、本発明の好ましい実施形態においては、画像採取状態(あるいは、画像採取位置)において、一方の部分的対象物が、様々な方向から記録される。このようにして様々な方向から得られたデータセットは、デジタル化ユニットのメモリ内に格納され、画像処理ユニット内において処理され、これにより、3次元的全体的画像が形成される。
装置は、部分的対象物に関しての、第1観測方向に起因しかつデジタル的に記録された光学的データを備えてなる第1画像部分を選択するための選択回路と、他の観測方向に起因しかつデジタル的に記録された光学的データを備えてなる少なくとも1つの他の画像部分を決定するための画像モジュールと、を具備することができる。装置は、さらに、マッチングユニットを具備し、マッチングユニットは、互いに実質的に一致する特徴的デジタルパターンに関して、第1画像部分内におよび少なくとも1つの他の画像部分内に含有されたデジタルパターンを決定するとともに、それらデジタルパターンの一致度合いの関数として、マッチングデータを形成し、画像処理ユニットにおいては、空間的に関連したパラメータを決定するとともに、対象物の画像部分を集計することによって、部分的対象物の3次元的全体的画像を形成する。
本発明の実用的な実施形態においては、参照状態とされた部分的対象物内へと、連結デバイスが挿入される。この構成においては、連結デバイスは、軸体として構成することができ、この軸体回りに、部分的対象物を回転させることができる。
さらに、連結デバイスと部分的対象物とは、連結領域を介して堅固に連結することができ、連結デバイスは、回転可能とされたベースを備えることができ、好ましくは、このベースは、ボールジョイントとして構成される。
好ましくは、少なくとも2つの部分的対象物の表面を光学的に記録するための記録デバイスとして、フラットベッドスキャナまたはレーザースキャナが使用される。
画像化の対象をなす複数の部分的対象物からなる対象物は、歯科医療用途のための物体とすることができ、参照状態として、上顎と下顎との相対関係が記録される。
本発明による装置は、顎モデルおよび/または歯モデルおよび/または顎の陰型および/または歯の陰型および/または噛み合わせ確認物および/または噛み合わせに関連した確認物および/または顎に関連した確認物および/または歯の準備物に関連したような、記録および/または再現および/または文書化および/または復元および/または解析のために使用することが特に好適である。
以下においては、本発明について、添付図面を参照しつつ、本発明を何ら限定するものではなく単なる例示としての好ましい実施形態を使用して、より詳細に説明する。
走査手順の実施に際しては、歯モデル3を、図1に概略的に示すようにして、フラットベッドスキャナ2のホルダガラス1上に配置する。そして、歯モデル3の表面を、CCDラインセンサ5(図1a)からなる光学系4の上方において、ホルダガラス1と一緒に、移動状態でデジタル的に記録する。図1bにおいては、走査手順をより明瞭に図示することを目的として、図1aに対して90°だけ回転した視点から、フラットベッドスキャナ2の走査方向を、矢印によって図示している。
フラットベッドスキャナ2を使用して一行ずつにわたって実施されるような、歯モデル3の表面に関するそのようなデジタル的記録の原理は、当業者には十分に公知である。よって、これ以上の説明は不要であろう。このようなデジタル的記録においては、歯モデル3に関する第1の全体的画像データセット6が、デジタル形式でもって、データメモリ7内に格納される。
他の走査手順においては、図2aに示すように、歯モデル3を、図1aの場合に対して横方向にオフセットした状態でもって、ホルダガラス1上に配置する。そして、他の全体的画像データセット8を採取し、そして、データメモリ7内へと、あるいは、他の適切なメモリ領域内へと、格納する。これにより、全体的画像データセット6と、他の全体的画像データセット8とを、一緒に利用することができ、これにより、さらなるデータ処理を行うことができる。この走査手順における走査装置は、図2bに示されている。図2bにおいては、図2aに対して90°だけ回転した視点から、走査方向を、矢印によって図示している。
全体的画像データセット6,8が、歯モデル3に関しての、走査方向に関して横方向にオフセットされた互いに異なる対象物位置に関するものであることにより、対象物のうちの、構造的に識別し得る各領域が、全体的画像データセット6,8においては、互いに異なって記録される。これにより、構造的に識別し得る一領域に関連する差分データを、データどうしの偏差のタイプに基づいて、デジタルデータの比較のために利用することができる。差分データにより、目的とするデータ処理の最終結果において、空間的データを得ることができる。
この原理の実施に際し、全体的画像データセット6または8のうちの一方からの第1画像部分10の選択を、選択回路9を使用して行う。選択回路9は、図3に示すように、本発明による装置の一部を構成するものである。次なる画像モジュール11においては、全体的画像データセット8または6のうちの、走査実行時にフラットベッドスキャナ2上において歯モデル3の位置を変えた場合に関連している方の他のデータセットから、さらなる画像部分12を、決定する。2つの画像部分10,12内に存在するデジタルパターン13,14は、参照要素15内において、画像部分のサイズおよび/または解像度の点で、変更を受ける。その結果、識別し得る画素クラスタという態様でもって互いに相違している特徴的デジタルデータが、対象をなす画像部分10,12の各々内に含まれている。
相異なる画像部分10,12内に存在する様々な画素クラスタに関して、それらの一致度合いをチェックすることえお可能とし得るよう、マッチングユニット16が設けられている。マッチングユニット16は、反復アルゴリズム17を備えている。反復アルゴリズム17は、反復の最終結果においては、記録された画像部分10,12の各々内において特徴的なデジタルパターン13,14を明瞭に決定することができる。
さらに、構造記録ユニット18が、マッチングユニット16内において実行することができる。構造記録ユニット18は、デジタルパターンの構造変化勾配を記録するように機能する。これにより、識別し得る画素クラスタの選択を容易なものとすることができる。
画像処理ユニット19内における全体的画像データセット6,8の処理は、図4に示すようにして、実施される。全体的画像データセット6,8は、それぞれの場合において歯モデル3とフラットベッドスキャナ2との間の相対位置が互いに異なっていることのために、データ取得範囲(coverage)が同じではない。そのため、全体的画像データセット6,8から画素クラスタとして抽出したデジタルパターン13,14どうしも、また、互いに一致しておらず、互いに歪められておりかつ平面内において並進移動的にオフセットされているように見える。デジタルパターン13,14に関して、歪みのタイプを決定するために、および、並進移動的オフセットのサイズを決定するために、画素クラスタどうしが比較される。好ましくは、行ごとに、および、列ごとに、画素クラスタどうしが比較される。デジタルパターン13,14の不十分な非一様性のために、そのような比較によって信頼性ある差分データが得られない場合には、画像部分10,12のサイズおよび/または解像度を変更することができ、これにより、必要に応じて、精度を向上させることができる。マッチングユニット16内において、並進移動的変換によって、また必要に応じて、回転移動的変換(T)およびその後のスケール変換(S)を併用することによって、デジタルパターン13,14どうしを、2つの画素クラスタの差が最小となるようにして、互いに重ね合わせることができる。この目的のために、ビットごとの差分を行うという方法を使用することが有利である。このようにして得られた差分データは、入力変数として、画像処理ユニット19内へと入力される。このユニット内においては、各例について、z座標は、画像部分10,12のためのものとされ、xy平面内に、個々の画素が割り当てられる。用途に適した補正因子および校正因子を考慮した上で、これに基づいて、画像処理ユニット19内において、3次元データセットが形成される。
よって、フラットベッドスキャナ2上における歯モデル3の位置決めに関連するパラメータを使用する必要なく、画像処理ユニット19によって、歯モデル3の空間的画像をイメージを形成することができる。
画像部分10,12に関する評価可能な差分データの必要条件として、歯モデル3に関して十分に識別された構造を保証するために、歯モデル3の表面は、例えば様々な強度での光投影によって生成し得る補足的構造といったような、補足的構造を有することができる。
さらに、歯モデル3の表面に対して接着性粒子を適用し得るという可能性がある。接着性粒子の適用は、実用的には、スプレー手法によって実施することができる。その場合、スプレー距離およびスプレー圧力は、好ましくは、接着性粒子の分布度合いに応じて、調節することができる。
また、歯モデル3の製造に際して、大いに構造化された出発物質を、あるいは、染料が付与された出発物質を、使用することができる。それら出発物質は、製造プロセスの最終結果においては、歯モデル3の表面の一体部分をなす。
さらに、モデルの表面上において作用してモデルの表面を変性させるようなレーザー放射を使用することができ、これにより、適切な表面構造を生成することができる。例えばフォトワニスコーティングといったような感光性コーティングを使用することにより、関連する現像プロセスの最終結果において、適切な結果を得ることができる。
全体的画像データセット6,8の形成のために必要であるような、対象物と走査装置との間の相対位置の変化は、対象物の直線的並進移動によって、引き起こすことができる。これに加えて、対象物キャリア上におけるある程度の回転移動を重畳することができる。また、走査手順に関して特に好適であるような対象物の位置決めに関し、表面構成という点において対象物キャリアを変更することは、本発明の範囲内である。これに代えてあるいはこれに加えて、また、図5に示すような位置決めデバイス20を使用するという可能性がある。この位置決めデバイス20は、顎モデル21の位置決めのためのものである。これにより、好ましくは平面状の対象物キャリアの場合に、全体的画像データセットを少なくとも形成し得るような使用時の配向状態へと対象物を配向させることができる。
図6に示すように、対象物は、顎モデル22,23という態様とされた複数の部分的対象物から構成されている。これら部分的対象物は、機能的に決定された参照状態Rとして、配置される。顎モデル22,23の端部領域は、機能的に関連するものではなく、参照状態Rにおいては、軸体24として構成された連結デバイスを介して、遊びを有しつつ回転し得るようにして互いに連結されている。好ましくはおよそ180°という角度でもって顎モデル22を回転させることにより、図7に示すような、顎モデル22,23の表面構造の光学的記録に適した画像採取状態(あるいは、画像撮影状態)Aが、得られる。対応する画像採取状態Aは、また、図7における連結デバイスとは異なる連結デバイスを使用することによっても、実現することができる。そのような連結デバイスは、ボールジョイント25として構成されるものであって、連結領域26によって顎モデル22,23に対して連結されている(図8)。
顎モデル22,23に関して図示されているような(図7および図8)画像採取状態Aにおいては、例示としての実施形態として上述したのと同様の操作手順が、実施される。ただしこの場合には、連結デバイス24または25が使用されている。
位置決めユニット27においては、画像採取状態Aにおいて採取されたデータであるとともに、デジタル化ユニット7のメモリ内に格納されたデータであり、さらに、顎モデル22,23の表面構造に関連したデータは、参照モジュール28内に記録されているデータでありかつ参照状態Rから画像採取状態Aまでにわたっての顎モデル22の位置変化に関連しているデータに対して、組み合わされる。
これにより、顎モデル22,23の互いに対する参照状態Rは、顎モデル22,23の表面構造に関連するデータも含めた計算によって、再構成することができる。
本発明による装置においては、歯科医療に関する対象物を、また、機能的に互いに連結された複数の部分的対象物から形成し得るような対象物を、2次元的にまたは3次元的に、高精度でもってなおかつ再現性よく、デジタル的に記録することができる。
歯モデルに関するデータセットの2次元的光学的記録のための装置を示す図である。 走査装置に対して横方向にオフセットされた歯モデルに関する他のデータセットの記録に際し、図1の装置を示す図である。 本発明による装置を概略的に示すブロック図である。 特徴的デジタルパターンに基づいて相関画像部分どうしを選択する原理を示す図である。 顎モデルのための位置決めデバイスを有した走査装置における対象物キャリアを示す図である。 連結デバイスを介して互いに連結された2つの顎モデルを、参照状態で示す図である。 連結デバイスを介して互いに連結された2つの顎モデルを、画像採取状態で示す図である。 画像採取状態とされた2つの顎モデルを示す図であって、図5および図6の場合とは異なる連結デバイスが使用されている。
符号の説明
1 対象物キャリア
2 フラットベッドスキャナ
3 歯モデル
9 選択回路
10 画像部分
11 画像モジュール
12 画像部分
13 デジタルパターン
14 デジタルパターン
15 参照要素
16 マッチングユニット
17 反復アルゴリズム
18 構造記録ユニット
19 画像処理ユニット
20 位置決めデバイス
21 顎モデル
22 部分的対象物
23 部分的対象物
24 連結デバイス
25 連結デバイス

Claims (26)

  1. 3次元対象物の表面構造を画像化するための装置であって、
    前記3次元対象物の少なくとも1つの部分領域の表面を様々な位置から光学的に記録するための記録デバイスと、
    前記対象物の前記少なくとも1つの部分領域の2次元表面構造に関する画像部分を光学的データとしてメモリ内に格納するよう機能するデジタル化ユニットと、
    2次元的な前記画像部分から3次元的全体的画像を形成するための画像処理ユニットと、
    を具備し、
    このような装置において、
    第1観測方向に起因しかつデジタル的に記録された光学的データを備えてなる第1画像部分(10)を選択するための選択回路(9)と、
    他の観測方向に起因しかつデジタル的に記録された光学的データを備えてなる少なくとも1つの他の画像部分(12)を決定するための画像モジュール(11)と、
    マッチングユニット(16)と、
    を具備し、
    前記マッチングユニット(16)が、互いに実質的に一致する特徴的デジタルパターンに関して、前記第1画像部分(10)内におよび前記少なくとも1つの他の画像部分(12)内に含有されたデジタルパターン(13,14)を決定するとともに、それらデジタルパターン(13,14)の一致度合いの関数として、マッチングデータを形成し、
    前記画像処理ユニット(19)においては、空間的に関連したパラメータを決定するとともに、前記対象物の前記画像部分(10,12)を集計することによって、全体的画像を形成することを特徴とする装置。
  2. 請求項1記載の装置において、
    前記選択回路(9)および/または前記画像モジュール(11)が、参照要素(15)を備え、
    前記参照要素内においては、前記画像部分のサイズおよび/または解像度が変更を受け、これにより、互いに相違している前記特徴的デジタルパターン(13,14)が、対象をなす前記画像部分(10,12)の中に含まれるものとされることを特徴とする装置。
  3. 請求項2記載の装置において、
    前記マッチングユニット(16)内には、反復アルゴリズム(17)が設けられ、
    この反復アルゴリズム(17)が、記録された前記画像部分(10,12)の各々内において前記特徴的デジタルパターン(13,14)を明瞭に決定するよう機能することを特徴とする装置。
  4. 請求項3記載の装置において、
    前記全体的画像の一部をなす前記画像部分(10,12)の各々に関し、前記マッチングユニット(16)内に再現可能なデジタルパターン(13,14)が存在する時には常に、前記反復アルゴリズム(17)が起動されることを特徴とする装置。
  5. 請求項3または4記載の装置において、
    前記反復アルゴリズム(17)により、画像部分(10,12)内のデジタルパターン(13,14)のデータ内容を変更し得るとともに、反復の最終結果においては、少なくとも1つの他の画像部分(10,12)内のデジタルパターン(13,14)が対応して変更されているかどうかを明瞭に検証し得るものとされていることを特徴とする装置。
  6. 請求項1または3記載の装置において、
    構造記録ユニット(18)が、前記マッチングユニット(16)内に設けられ、
    前記構造記録ユニット(18)が、デジタルパターンの構造変化勾配を記録するよう機能することを特徴とする装置。
  7. 請求項1記載の装置において、
    画像化の対象をなす前記対象物が、補足的構造を備え、
    この補足的構造が、前記対象物の表面に対して決定された位置を有していることを特徴とする装置。
  8. 請求項7記載の装置において、
    光投影によって、画像化の対象をなす前記対象物の表面上に、光学的パターンが形成されることを特徴とする装置。
  9. 請求項7記載の装置において、
    前記対象物の構成材料が、製造プロセスの最終結果においては前記対象物の表面の一体部分をなす混合物質を備えていることを特徴とする装置。
  10. 請求項1記載の装置において、
    前記対象物の画像化を可能とし得るよう、ガラスまたは他の光学的透明材料から形成された対象物キャリア(1)を具備していることを特徴とする装置。
  11. 請求項10記載の装置において、
    前記対象物キャリア(1)が、フラットベッドスキャナ(2)の一部とされていることを特徴とする装置。
  12. 請求項10または11記載の装置において、
    前記対象物キャリア(1)に対して前記対象物を位置決めするための位置決めデバイス(20)を具備し、
    この位置決めデバイス(20)を制御することにより、位置決めの最終結果においては、走査手順に適した向きでもって前記対象物を配置することができることを特徴とする装置。
  13. 請求項1記載の装置において、
    前記対象物が、少なくとも2つの部分的対象物(22,23)から構成され、
    これら部分的対象物(22,23)が、機能的に関連した参照状態(R)として配置され、
    連結デバイス(24,25)が設けられ、
    この連結デバイス(24,25)を使用することにより、前記少なくとも2つの部分的対象物(22,23)が、前記参照状態(R)とは異なる画像採取状態(A)へと少なくとも一方の前記部分的対象物(22)を移動させ得る態様でもって、互いに連結され、
    これにより、前記少なくとも2つの部分的対象物(22,23)の表面を光学的に記録することができて、前記少なくとも2つの部分的対象物(22,23)と、これら部分的対象物(22,23)を互いに連結している前記連結デバイス(24,25)と、が光学的に記録され、
    これにより、前記少なくとも2つの部分的対象物(22,23)の前記参照状態(R)が、前記画像採取状態(A)に採取された前記部分的対象物(22,23)に関するデータおよび前記連結デバイス(24,25)に関するデータに基づいて、前記参照状態(R)から、前記連結デバイス(24,25)によって互いに連結された前記画像採取状態(A)にわたっての、前記少なくとも一方の前記部分的対象物(22)の位置変化に関する知見に基づいて、計算によって決定されることを特徴とする装置。
  14. 請求項1または10または11または13記載の装置において、
    画像化の対象をなす前記対象物が、歯科医療用途のための物体であることを特徴とする装置。
  15. 請求項14記載の装置において、
    前記装置を、顎モデル(21)および/または歯モデル(3)および/または顎の陰型および/または歯の陰型および/または噛み合わせ確認物および/または噛み合わせに関連した確認物および/または顎に関連した確認物および/または歯の準備物に関連したような、記録および/または再現および/または文書化および/または復元および/または解析のために使用することを特徴とする装置。
  16. 3次元的なマルチパート対象物の表面構造を画像化するための装置であって、
    少なくとも2つの部分的対象物の表面を光学的に記録するための記録デバイスと、
    前記少なくとも2つの部分的対象物の表面構造に関する光学的データをデジタル的に格納するよう機能するデジタル化ユニットと、
    を具備し、
    このような装置において、
    連結デバイス(24,25)を具備し、
    この連結デバイス(24,25)を使用することにより、前記少なくとも2つの部分的対象物(22,23)が、事前的に選択し得る所定位置関係でもって互いに連結され、
    前記連結デバイス(24,25)が、この連結デバイス(24,25)を使用して連結している前記部分的対象物(22,23)の相対位置の変化を許容し得るものとして構成され、
    前記連結デバイス(24,25)を使用して連結されている少なくとも一方の部分的対象物(22)を、機能的に決定された状態から、他の少なくとも1つの部分的対象物(23)と一緒に光学的に記録するのに適した他の画像採取状態(A)へと、移動させることができ、
    前記画像採取状態(A)において、前記部分的対象物(22,23)と、これら部分的対象物(22,23)を互いに連結している前記連結デバイス(24,25)と、が光学的に記録され、
    位置決めユニット(27)が設けられ、
    この位置決めユニット(27)においては、前記画像採取状態(A)において採取されたデータであるとともに、前記デジタル化ユニット(7)のメモリ内に格納されたデータであり、さらに、前記部分的対象物(22,23)の表面構造に関連したデータが、参照モジュール(28)内に記録されているデータでありかつ前記参照状態(R)から前記画像採取状態(A)までにわたっての前記一方の部分的対象物(22)の位置変化に関連しているデータに対して、組み合わされ、
    これにより、前記部分的対象物(22,23)の前記参照状態(R)を、前記部分的対象物(22,23)の表面構造に関連するデータも含めた計算によって、再構成することができることを特徴とする装置。
  17. 請求項16記載の装置において、
    少なくとも一方の部分的対象物(22,23)が、様々な方向から記録され、
    様々な方向から得られたデータセットが、前記デジタル化ユニット(7)のメモリ内に格納され、
    画像処理ユニット(19)が設けられ、
    この画像処理ユニット(19)が、前記データセットに基づいて、3次元的全体的画像を形成することを特徴とする装置。
  18. 請求項17記載の装置において、
    前記部分的対象物(22,23)に関しての、第1観測方向に起因しかつデジタル的に記録された光学的データを備えてなる第1画像部分(10)を選択するための選択回路(9)と、
    他の観測方向に起因しかつデジタル的に記録された光学的データを備えてなる少なくとも1つの他の画像部分(12)を決定するための画像モジュール(11)と、
    マッチングユニット(16)と、
    を具備し、
    前記マッチングユニット(16)が、互いに実質的に一致する特徴的デジタルパターンに関して、前記第1画像部分(10)内におよび前記少なくとも1つの他の画像部分(12)内に含有されたデジタルパターン(13,14)を決定するとともに、それらデジタルパターン(13,14)の一致度合いの関数として、マッチングデータを形成し、
    前記画像処理ユニット(19)においては、空間的に関連したパラメータを決定するとともに、前記対象物の前記画像部分(10,12)を集計することによって、前記部分的対象物(22,23)の3次元的全体的画像を形成することを特徴とする装置。
  19. 請求項16記載の装置において、
    前記参照状態(R)とされた前記部分的対象物(22,23)内へと、前記連結デバイス(24)が挿入されることを特徴とする装置。
  20. 請求項19記載の装置において、
    前記連結デバイスが、軸体(24)として構成され、
    この軸体(24)回りに、前記部分的対象物(22,23)が回転可能とされていることを特徴とする装置。
  21. 請求項16記載の装置において、
    前記連結デバイス(25)と前記部分的対象物(22,23)とが、連結領域(26)を介して堅固に連結され、
    前記連結デバイスが、回転可能とされたベース(25)を備えていることを特徴とする装置。
  22. 請求項21記載の装置において、
    前記連結デバイスの、回転可能とされた前記ベースが、ボールジョイント(25)として構成されていることを特徴とする装置。
  23. 請求項16または17記載の装置において、
    前記少なくとも2つの部分的対象物の前記表面を光学的に記録するための前記記録デバイスとして、フラットベッドスキャナ(2)またはレーザースキャナを使用することを特徴とする装置。
  24. 請求項16または17記載の装置において、
    画像化の対象をなす前記部分的対象物(22,23)が、歯科医療用途のための物体であることを特徴とする装置。
  25. 請求項23記載の装置において、
    前記参照状態(R)として、上顎と下顎との相対関係を記録することを特徴とする装置。
  26. 請求項23記載の装置において、
    前記装置を、顎モデル(21,22,23)および/または歯モデル(3)および/または顎の陰型および/または歯の陰型および/または噛み合わせ確認物および/または噛み合わせに関連した確認物および/または顎に関連した確認物および/または歯の準備物に関連したような、記録および/または再現および/または文書化および/または復元および/または解析のために使用することを特徴とする装置。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2547144C (en) 2005-05-16 2010-02-02 Grain Processing Corporation Method for drying spent filter media
ES2584168T3 (es) 2006-10-27 2016-09-26 Nobel Biocare Services Ag Procedimiento y aparato para la obtención de datos para un componente dental y un modelo dental físico
JP5374382B2 (ja) * 2007-01-10 2013-12-25 ノベル バイオケア サーヴィシィズ アーゲー 歯科用計画および生産のための方法およびシステム
KR20200075623A (ko) * 2018-12-18 2020-06-26 (주)제노레이 2차원 의료 영상 및 3차원 의료 영상의 정합을 이용한 치과 치료 계획 장치 및 방법

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0921620A (ja) * 1995-07-05 1997-01-21 Fuji Facom Corp 物体の三次元形状計測方法
DE19709050A1 (de) * 1997-03-06 1998-01-22 Burkhard Prof Dr Neumann Anordnung zur bildhaften, farblichen Erfassung von räumlichen Gegenständen mit einem Flachbettscanner
JP2002095011A (ja) * 2000-09-12 2002-03-29 Monolith Co Ltd 疑似3次元画像生成方法および装置
JP2002523133A (ja) * 1998-08-22 2002-07-30 ギルバッハ・デンタル・ゲーエムベーハー 義歯をコンピューター制御で製造する方法
JP2002543918A (ja) * 1999-05-13 2002-12-24 アライン テクノロジー, インコーポレイテッド 歯観察システム
JP2003532125A (ja) * 2000-04-28 2003-10-28 オラメトリックス インコーポレイテッド 表面を走査し三次元物体を作製するための方法及びシステム

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4925294A (en) * 1986-12-17 1990-05-15 Geshwind David M Method to convert two dimensional motion pictures for three-dimensional systems
US4982438A (en) * 1987-06-02 1991-01-01 Hitachi, Ltd. Apparatus and method for recognizing three-dimensional shape of object
US5384912A (en) * 1987-10-30 1995-01-24 New Microtime Inc. Real time video image processing system
US5823778A (en) * 1996-06-14 1998-10-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Imaging method for fabricating dental devices
CN1480903A (zh) * 1996-08-29 2004-03-10 ������������ʽ���� 特征信息赋予、物体抽取和立体模型生成方法及其装置
JP2927350B2 (ja) * 1997-03-27 1999-07-28 株式会社モノリス 多重解像度フィルタ処理方法およびその方法を利用することのできる画像マッチング方法
DE19819992C2 (de) * 1998-05-05 2000-04-27 Richard Schubert Verfahren zur dreidimensionalen Erfassung räumlicher Gegenstände mit einem Flachbettscanner und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
US6466205B2 (en) * 1998-11-19 2002-10-15 Push Entertainment, Inc. System and method for creating 3D models from 2D sequential image data
CA2297273A1 (en) * 2000-01-26 2001-07-26 Michael D. Perelgut 3 dimensional imaging of hard structure without the use of ionizing radiation
JP4474743B2 (ja) * 2000-07-03 2010-06-09 ソニー株式会社 三次元画像生成装置および三次元画像生成方法、並びにプログラム記録媒体
JP3833614B2 (ja) * 2001-02-19 2006-10-18 本田技研工業株式会社 目標認識装置および目標認識方法
GB0126526D0 (en) * 2001-11-05 2002-01-02 Canon Europa Nv Three-dimensional computer modelling
CN1957373A (zh) * 2004-03-12 2007-05-02 布拉科成像S.P.A.公司 基于视频的扩增实境增强型外科手术导航系统的精度评估
US7542034B2 (en) * 2004-09-23 2009-06-02 Conversion Works, Inc. System and method for processing video images
US20080259073A1 (en) * 2004-09-23 2008-10-23 Conversion Works, Inc. System and method for processing video images
US20080246836A1 (en) * 2004-09-23 2008-10-09 Conversion Works, Inc. System and method for processing video images for camera recreation
WO2006068223A1 (ja) * 2004-12-24 2006-06-29 National University Corporation Yokohama National University 画像処理装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0921620A (ja) * 1995-07-05 1997-01-21 Fuji Facom Corp 物体の三次元形状計測方法
DE19709050A1 (de) * 1997-03-06 1998-01-22 Burkhard Prof Dr Neumann Anordnung zur bildhaften, farblichen Erfassung von räumlichen Gegenständen mit einem Flachbettscanner
JP2002523133A (ja) * 1998-08-22 2002-07-30 ギルバッハ・デンタル・ゲーエムベーハー 義歯をコンピューター制御で製造する方法
JP2002543918A (ja) * 1999-05-13 2002-12-24 アライン テクノロジー, インコーポレイテッド 歯観察システム
JP2003532125A (ja) * 2000-04-28 2003-10-28 オラメトリックス インコーポレイテッド 表面を走査し三次元物体を作製するための方法及びシステム
JP2002095011A (ja) * 2000-09-12 2002-03-29 Monolith Co Ltd 疑似3次元画像生成方法および装置

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