JP2010532681A - 歯科用モデルのための、ビデオ補助境界マーキング - Google Patents

Abstract

歯科修復物製造プロセスにおける用途のための、デジタル歯科用モデルを調製するためのツール、加えて、関連するシステム及び方法が記載される。歯科モデリングは、三次元モデルのビューを、モデル化された被写体の静止画で補足することによって改善される。モデルの走査中に得られるビデオデータは、レンダリングされた三次元モデルと共に表示され得る静止画のソースを提供し、２つのビュー（モデル及び静止画）は同期化されて、モデルの被写体の共通の眺望点を提供し得る。このアプローチは、歯科修復物のための準備された歯の表面境界のマーキングなどの、プロセス工程中の、モデルの表面特徴の曖昧さを排除するための有用な視覚情報を提供する。対話型のモデリングツールが同様に改善され得る。例えば、境界マーキングのためのツールは、静止画とモデルとの間の境界線の表示を同期させ、それによってユーザは、視覚的表示のいずれか又は両方と対話し、境界への変更が両方の表示に反映される。

Description

（発明の分野）
本開示は、歯科学、より具体的には、歯列の三次元デジタルモデルで境界をマークするためのツール及び技法に関する。

（関連出願の相互参照）
本出願は、２００７年６月２９日に出願された、米国特許仮出願第６０／９４７０１２号の利益を主張する。

歯科技術における最近の進歩は、非常に正確なデジタル歯科印象を捕捉することを可能にした。現在の走査技法は、ブリッジ、歯冠などの様々な歯科修復物、並びに歯科器具、歯科補綴物などのために、物理的モデルを直接的に準備するのに十分な解像度を、概念的に提供する。しかしながら、口内走査は、準備された歯表面の境界など、重要な領域の周辺の、正確な三次元データを得るための、多くの物理的障害を提示する。これには、準備された歯の周辺の組織壁の崩壊、加えて、蓄積して境界を見え難くする血液、唾液などが含まれる。このような状況では、得られる三次元走査の不明瞭さは、得られる三次元モデルのみに基づいて、容易に特定又は解決することができない。

デジタル歯科用モデルを処理するための、改善された技法に対する必要性が存在する。例えば、デジタル処理による歯科修復物の調製を補助するための、改善された境界マーキングツールに対する必要性が存在する。

歯科修復物のデジタル製造プロセスは、モデル化された被写体の静止画で三次元モデルのビューを補うことによって改善される。モデルの走査中に得られるビデオデータは、レンダリングされた三次元モデルと共に表示され得る静止画のソースを提供し、２つのビュー（モデル及び静止画）が同期化されて、モデルの被写体の共通の眺望点(perspective)を提供し得る。このアプローチは、歯科修復物のための準備された歯の表面境界をマークするなどの、プロセス工程中の、モデルの表面特徴の曖昧さを排除するための有用な視覚情報を提供する。対話的なモデリングツールが、同様に改善され得る。例えば、境界をマークするためのツールは、静止画とモデルとの間の境界線の表示を同期させ、それによってユーザは、視覚的表示のいずれか又は両方と対話することができる。

一態様では、本明細書で開示されるグラフィカルユーザインターフェースは、作業画像として、複数のビデオ画像のうちの１つのユーザ選択を受けるビデオ制御部と、作業画像を表示し、歯列の境界をマークする１つ以上の点のユーザ操作を受ける作業領域部と、歯列のデジタルモデルの三次元パースペクティブレンダリングを表示する三次元ビューとを含む。

ビデオ制御部は、歯列の複数のサムネイル画像を提示し、複数のサムネイル画像のうちの１つのユーザ選択を受ける、フィルムストリップ表示領域を含み得る。フィルムストリップ表示領域は、複数のサムネイル画像のそれぞれの、立体ビューを表示し得る。複数のサムネイル画像が、関連性によって選択されてもよい。複数のサムネイル画像のそれぞれが、複数のサムネイル画像のうちの１つの配向の識別子を含んでもよい。ビデオ制御部は、ビデオタイムライン制御部を含んでもよい。ビデオタイムライン制御部は最新ビデオ画像のサムネイルを表示し得る。ビデオ制御部はサムネイル画像の二次元配列を含み得る。作業領域部は作業画像の立体ビューを表示し得る。グラフィカルユーザインターフェースは、立体ビュー内で立体的にレンダリングされるカーソルを含み得る。カーソルが作業画像の三次元表面上に留まるように、立体ビュー内のカーソルの深さが選択され得る。グラフィカルユーザインターフェースは、ユーザ用注釈を、作業画像及びデジタルモデルのうちの１つ以上に提供するためのツールを含み得る。作業領域部は、作業画像の配向を特定する注釈を含み得る。グラフィカルユーザインターフェースは、配向を選択し、実質的にこの配向からの画像を作業画像として提供する、複数のビデオ画像のうちの１つを応答可能に選択及び表示するためのユーザ操作部を含み得る。画像強調が、作業領域部に表示される作業画像に適用されてもよい。画像強調は、１つ以上の局所的適応コントラスト強調、及びコントラスト制限適応ヒストグラム平坦化を含み得る。

三次元ビューはデジタルモデルの立体ビューを表示し得る。三次元ビューは、立体ビュー内で立体的にレンダリングされるカーソルを更に含み得る。グラフィカルユーザインターフェースは、１つ以上の点のうちの最新に選択された１つを含む、歯列の断面を表示する断面図を更に含んでもよい。１つ以上の対応する三次元の点が、作業領域部の１つ以上の点の各ユーザ操作に対応する三次元ビューに表示されてもよい。三次元ビューは、１つ以上の点のユーザ操作を受けるように、及びこれに応答して、作業領域部の歯列上の境界をマークする１つ以上の点を更新するようにされ得る。ユーザ操作は、点の追加、点の選択、点の選択解除、点の削除、及び点の移動のうちの１つ以上を含み得る。グラフィカルユーザインターフェースは、デジタルモデルの視点を操作するためのユーザ操作部を更に含んでもよく、デジタルモデルの視点により近くに対応する新しい作業画像が選択される。ユーザインターフェースは、１つ以上の利用可能なビデオ画像及びデジタルモデルの組み合わせからの仮想的なビデオ画像を生成することにより、複数のビデオ画像のいずれの１つにも表れない歯列の眺望点の選択に応答し得る。グラフィカルユーザインターフェースは、新しい作業画像を選択するためのユーザ操作部を更に含んでもよく、デジタルモデルの視点が、新しい作業画像の視点により近くに対応するように調整される。デジタルモデルは、テクスチャマッピングされされたモデルであってもよい。作業画像は、複数のビデオ画像のうちの１つ以上の重なり合う画像によって強調されて、複数のビデオ画像の個々の画像よりも、高いピクセル解像度を有する画像を提供してもよい。
別の態様では、本明細書において開示される方法は、第１表示領域で被写体のビデオからの静止画を表示する工程と、第２表示領域で、被写体の三次元モデルの二次元パースペクティブレンダリングを表示する工程と、第１表示領域又は第２表示領域のいずれか一方に被写体の表面上の点を操作するためのユーザ操作部を提供し、対応する点が第１表示領域及び第２表示領域の他方でレンダリングされる工程と、を含む。

本方法は、静止画として複数のビデオ画像のうちの１つの選択を受ける工程を含み得る。選択を受ける工程は、ビデオタイムライン制御部からユーザ入力を受ける工程を含み得る。選択を受ける工程は、複数のビデオサムネイルのうちの１つのユーザ選択を受ける工程を含み得る。被写体の新しい眺望点からの複数のビデオ画像のうちの新しい１つの選択を受け、新しい眺望点からの三次元モデルを表示する。本方法は、第２表示領域で、被写体のパースペクティブビュー(perspective view)を操作するためのユーザ操作部を提供する工程と、ユーザ操作部から新しい眺望点の選択を受ける工程と、新しい眺望点により近くに対応する、被写体のビデオからの新しい静止画を選択する工程と、第１表示領域に新しい静止画を表示する工程とを含んでよい。表面上の点を操作するためのユーザ操作部は、点の追加、点の削除、点の選択、点の選択解除、及び点の移動のうちの１つ以上のための制御部を含み得る。表面上の点は、表面上の複数の点によって形成される連続的な線上の点であり得る。連続的な線は閉じたループを形成してもよい。

本明細書において開示されるシステムは、被写体のビデオから静止画を表示するようにされた第１表示領域と、被写体の三次元モデルの二次元パースペクティブレンダリングを表示するようにされた第２表示領域と、第１表示領域又は第２表示領域のいずれか一方で、被写体の表面上の点を操作するためのユーザ操作部とを含み、対応する点は、第１表示領域及び第２表示領域の他方でレンダリングされる。

本システムは、複数のビデオ画像から静止画の選択を受けるための制御部を含み得る。制御部はビデオタイムライン制御部を含み得る。制御部は複数のビデオサムネイルを含み得る。本システムは選択の静止画の眺望点からの三次元モデルを第２表示領域に表示することによってこの選択に応答し得る。本システムは、第２表示領域で被写体の新しいパースペクティブビューの選択を受けるためのユーザ操作部を含んでもよく、本システムは、新しいパースペクティブビューにより近くに対応する、被写体のビデオからの新しい静止画を応答可能に選択し、第１表示領域で新しい静止画を表示する。ユーザ操作部は、点の追加、点の削除、点の選択、点の選択解除、及び点の移動のうちの１つ以上のための制御部を含み得る。表面上の点は、表面上の複数の点によって形成される連続的な線上の点であり得る。連続的な線は閉じたループを形成してもよい。

別の態様では、本明細書において開示されるシステムは、第１表示領域で被写体のビデオからの静止画を表示するための第１表示手段と、第２表示領域で、被写体の三次元モデルの二次元パースペクティブレンダリングを表示するための第２表示手段と、第１表示領域又は第２表示領域のいずれか一方で被写体の表面上の点を操作するためのユーザ制御手段と、を含み、対応する点は、第１表示領域及び第２表示領域の他方でレンダリングされる。

本システムは、静止画として複数のビデオ画像のうちの１つの選択を受けるための受け手段を更に含み得る。選択を受ける工程は、ビデオタイムライン制御部からユーザ入力を受ける工程を含み得る。選択を受けることは、複数のビデオサムネイルのうちの１つのユーザ選択を受けることを含み得る。受け手段は、第２表示手段で選択の静止画の眺望点からの三次元モデルを表示することによって、この選択に応答し得る。本システムは、第２表示手段内の新しい眺望点の選択の受け、新しい眺望点により近くに対応する被写体のビデオからの新しい静止画の選択、及び第１表示手段内の新しい静止画の表示のための、第２制御手段を更に含み得る。ユーザ制御手段は、点の追加、点の削除、点の選択、点の選択解除、点の移動のうちの１つ以上のための制御部を含み得る。表面上の点は、表面上の複数の点によって形成される連続的な線上の点であり得る。連続的な線は閉じたループを形成してもよい。

別の態様では、本明細書において開示される、コンピュータ読み取り可能な媒体で具現化されるコンピュータプログラム製品は、１つ以上のコンピュータデバイスでの実行時に、第１表示領域で被写体のビデオからの静止画を表示する工程と、第２表示領域で、被写体の三次元モデルの二次元パースペクティブレンダリングを表示する工程と、第１表示領域又は第２表示領域のいずれか一方で、被写体の表面上の点を操作するためのユーザ操作部を提供し、対応する点が第１表示領域及び第２表示領域の他方でレンダリングされる工程と、を実行させるコンピュータ実行可能なコードを含む。

コンピュータ実行可能なコードは、静止画として複数のビデオ画像のうちの１つの選択を受ける工程を実行させるコードを含み得る。選択を受ける工程は、ビデオタイムライン制御部からユーザ入力を受ける工程を含み得る。選択を受ける工程は、複数のビデオサムネイルのうちの１つのユーザ選択を受ける工程を含み得る。コンピュータ実行可能なコードは、被写体の新しい眺望点からの複数のビデオ画像のうちの新しい１つの選択を受ける工程と、新しい眺望点からの三次元モデルを表示する工程とを実行させるコードを含んでもよい。コンピュータ実行可能なコードは、第２表示領域で、被写体のパースペクティブビューを操作するためのユーザ操作部を提供する工程と、ユーザ操作部から新しい眺望点の選択を受ける工程と、新しい眺望点により近くに対応する、被写体のビデオからの新しい静止画を選択する工程と、第１表示領域に新しい静止画を表示する工程と、を実行させるコードを含み得る。表面上の点を操作するためのユーザ操作部は、点の追加、点の削除、点の選択、点の選択解除、及び点の移動のうちの１つ以上のための制御部を含み得る。表面上の点は、表面上の複数の点によって形成される連続的な線上の点であり得る。連続的な線は閉じたループを形成してもよい。

別の態様では、本明細書において開示される方法は、第１表示領域で歯の表面のビデオからの静止画を表示する工程と、第２表示領域で、歯の表面の三次元モデルの二次元パースペクティブレンダリングを表示する工程と、第１表示領域又は第２表示領域のいずれか一方で歯の表面上の境界線を生成するためのユーザ操作部を提供し、対応する境界線が第１表示領域及び第２表示領域の他方でレンダリングされる工程と、を含む。

境界線を生成するためのユーザ操作部は、ユーザによって選択される複数の点を接続して連続的な曲線状のセグメントを形成し得る。本方法は、歯科医による歯の表面の準備の前と後の歯の表面の三次元モデルを比較することにより自動的に初期境界線を生成することを含み得る。本方法は、歯の表面の準備の前と後の歯の容積のブール比較により、初期境界線を決定する工程を含み得る。本方法は、初期境界線の手動の調整を受けることを含み得る。

本明細書において開示される、コンピュータ読み取り可能な媒体で具現化されるコンピュータプログラム製品は、１つ以上のコンピュータデバイスでの実行時に、第１表示領域で歯の表面のビデオからの静止画を表示する工程と、第２表示領域で、歯の表面の三次元モデルの二次元パースペクティブレンダリングを表示する工程と、第１表示領域又は第２表示領域のいずれか一方で、歯の表面上の境界線を生成するためのユーザ操作部を提供し、対応する境界線が第１表示領域及び第２表示領域の他方でレンダリングされる工程と、を実行させるコンピュータ実行可能なコードを含む。

境界線を生成するためのユーザ操作部は、ユーザによって選択される複数の点を接続して連続的な曲線状のセグメントを形成し得る。コンピュータプログラム製品は、歯科医による歯の表面の準備の前と後の歯の表面の三次元モデルを比較することにより初期境界線を自動的につくる工程を実行させるコードを含み得る。コンピュータプログラム製品は、歯の表面の準備の前及び後の歯の容積のブール比較により初期境界線を決定する工程を実行させるコードを含み得る。コンピュータプログラム製品は、初期境界線の手動の調整を受ける工程を実行させるコードを含み得る。

本明細書において開示されるシステムは、歯の表面のビデオからの静止画を表示するようにされた第１表示領域と、歯の表面の三次元モデルの二次元パースペクティブレンダリングを表示するようにされた第２表示領域と、第１表示領域又は第２表示領域のいずれか一方で歯の表面上の境界線を生成するためのユーザ操作部とを含み、対応する境界線は、第１表示領域及び第２表示領域の他方でレンダリングされる。

境界線を生成するためのユーザ操作部は、ユーザによって選択される複数の点を接続して連続的な曲線状のセグメントを形成し得る。歯科医による歯の表面の準備の前と後の歯の表面の三次元モデルを比較することにより自動的に初期境界線が生成され得る。歯の表面の準備の前と後の歯の容積のブール比較により、初期境界線が決定され得る。ユーザ操作部は初期境界線の手動の調整を受けることができる。

別の態様では、本明細書において開示されるシステムは、第１表示領域で歯の表面のビデオからの静止画を表示するための第１表示手段と、第２表示領域で、歯の表面の三次元モデルの二次元パースペクティブレンダリングを表示するための第２表示手段と、第１表示領域又は第２表示領域のいずれか一方で、歯の表面上の境界線を生成するためのユーザ制御手段とを含み、対応する境界線は、第１表示領域及び第２表示領域の他方でレンダリングされる。

ユーザ制御手段は、ユーザによって選択される複数の点を接続して連続的な曲線状のセグメントを形成し得る。本システムは、歯科医による歯の表面の準備の前と後の歯の表面の三次元モデルを比較することにより自動的に初期境界線を生成するための生成手段を含み得る。歯の表面の準備の前と後の歯の容積のブール比較により、初期境界線が決定され得る。本システムは、初期境界線の手動の調整を受けるための受け手段を含み得る。

別の態様では、本明細書において開示される方法は、ワークフローキューからデジタル歯科用モデルを選択する工程と、グラフィカルユーザインターフェースで、第１ツールを使用して、デジタル歯科用モデル内の１つ以上のダイを切断する工程と、操作可能な歯として、ダイの１つを特定する工程と、グラフィカルユーザインターフェースで、第２ツールを使用して、操作可能な歯の境界をマークし、それによって、切断されマークされたデジタル歯科用モデルを提供する工程と、切断されマークされたデジタル歯科用モデルを、リモートデータリポジトリに伝送する工程と、を含む。

本方法は、切断されマークされたデジタル歯科用モデルをリモートデータリポジトリに伝送する前に、操作可能な歯を掘削する工程を含んでもよい。本方法は、切断されマークされたデジタル歯科用モデルをリモートデータリポジトリに伝送した後に、操作可能な歯を掘削する工程を含んでもよい。本方法は、安全なウェブベースのインターフェースを介してワークフローキューにアクセスする工程を含み得る。デジタル歯科用モデルは、歯科修復物のための準備の前と後の歯の表面を含み得る。境界をマークする工程は、歯科修復物のための準備の前と後の歯の表面の比較に基づいて初期境界を決定する工程を含み得る。比較は、歯科修復物のための準備の前と後の歯の表面の記録されたモデルのブール比較を含み得る。境界は、デジタル歯科用モデルの座標系で画定される境界線として、リモートデータリポジトリに伝送され得る。１つ以上のダイを切断する工程は、デジタル歯科用モデルと関連する１つ以上の切断面を画定する工程を含み得る。１つ以上のダイを切断する工程は、デジタル歯科用モデルを、１つ以上のダイのそれぞれに対して少なくとも１つのモデルを含む複数のモデルに分離する工程を含み得る。

別の態様では、本明細書において開示されるコンピュータプログラム製品は、１つ以上のコンピュータデバイスでの実行時に、ワークフローキューからデジタル歯科用モデルを選択する工程と、グラフィカルユーザインターフェースで、第１ツールを使用して、デジタル歯科用モデル内の１つ以上のダイを切断する工程と、操作可能な歯として、ダイの１つを特定する工程と、グラフィカルユーザインターフェースで、第２ツールを使用して、操作可能な歯の境界をマークし、それによって、切断されマークされたデジタル歯科用モデルを提供する工程と、切断されマークされたデジタル歯科用モデルを、リモートデータリポジトリに伝送する工程と、を実行させるコンピュータ読み取り可能な媒体で具現化されるコンピュータ実行可能なコードを含む。

コンピュータプログラム製品は、切断されマークされたデジタル歯科用モデルを遠隔データレポジトリに伝送する前に、操作可能な歯を掘削する工程を実行させるコンピュータ実行可能なコードを含み得る。コンピュータ実行可能なコードは、切断されマークされたデジタル歯科用モデルをリモートデータレポジトリに伝送した後に、操作可能な歯を掘削する工程を実行させるコンピュータ実行可能なコードを含み得る。コンピュータ実行可能なコードは、安全なウェブベースのインターフェースを介してワークフローキューにアクセスする工程を実行させるコンピュータ実行可能なコードを含み得る。デジタル歯科用モデルは、歯科修復物のための準備の前と後の歯の表面のモデルを含み得る。境界をマークする工程は、歯科修復物のための準備の前と後の歯の表面の比較に基づいて初期境界を決定する工程を含み得る。比較は、歯科修復物のための準備の前と後の歯の表面の記録されたモデルのブール比較を含み得る。境界は、デジタル歯科用モデルの座標系で画定される境界線として、リモートデータリポジトリに伝送され得る。

別の態様では、本明細書において開示される方法は、口内走査で得られる歯科オブジェクトの複数の画像対からの歯科オブジェクトの三次元デジタルモデルを得る工程と、三次元デジタルモデル内の対象区域を特定する工程と、対象区域に関連する複数の画像対のセットを選択する工程と、複数の画像のセットを遠隔地に伝送する工程とを含む。

本方法は、三次元デジタルモデルを遠隔地に伝送することを含み得る。遠隔地とは歯科技工室であり得る。複数の画像対のセットを選択する工程は、画像データの適用範囲及び配向のうちの１つ以上によってセットを選択する工程を含み得る。

本発明及び以下の特定の実施形態の詳細な説明は、以下の図を参照することによって理解されるであろう。
歯科画像捕捉システム。 一般化された歯科オブジェクトの製造プロセスのブロック図。 歯科オブジェクト製作プロセスのハイレベルフローチャート。 本明細書において記載されるツールを使用した、デジタル歯科用モデルでの作業の、一般化されたプロセス。 グラフィックによるダイ切断作業。 グラフィックによるダイ切断作業。 グラフィックによる境界マーキング作業。 グラフィックによる掘削作業。 自動境界マーキング技法。 視覚的に補助された境界マーキングのための、ユーザインターフェース。

口内走査から捕捉された三次元デジタルデータに基づく、歯科補修物のための境界の、特定、微調整、及び他の操作に対処するシステム及び方法が、本明細書において記載される。この記載が、特定の走査技術及びそれから得られる歯科印象のデジタル歯科印象上での境界マーキングに特有の特定の技法を強調する一方で、以下の方法及びシステムの追加的なバリエーション、改作、及び組み合わせ、例えば、具体的に記載されていない歯科補修物の製作、又は歯科と関連しない以下の技法の使用が、当業者にとって明らかとなることが理解される。例えば、本明細書において記載される技法は通常、物理的オブジェクトの走査から得られた三次元動画モデルを微調整するため、又は走査されたオブジェクトをマークする又は評価するために機械画像において、有用に利用され得る。このような全てのバリエーション、改作、及び組み合わせは、本開示の範囲内にあることが意図される。本明細書において記載される方法及びシステムは、モデルの照合及び検証、加えて、ビデオ画像と対応する三次元モデルとの間の有用な比較がなされ得る他の任意の用途のために、有用に利用され得ることがまた理解されるであろう。

以下の説明文では、「画像」という用語は一般的に、像平面内に被写体の二次元ビューを形成する二次元ピクセル一式を指す。「画像セット」という用語は一般に、三次元データに変換されると思われる関連する二次元画像一式を指す。「ポイントクラウド」という用語は、一般に、多数の二次元ビューから再構築された被写体の三次元ビューを形成する三次元点集合を意味する。三次元画像捕捉システムでは、多数のかかるポイントクラウドをレジスタ及び合成して、移動カメラによって捕捉された画像から構築されているポイントクラウドの集合体にしてもよい。したがって、他の意味が特に示されるか又は文脈から明白な場合でなければ、ピクセルは一般に二次元のデータ、点は一般に三次元データを意味することが理解されよう。

「三次元表面表示」、「デジタル表面表示」、「三次元表面マップ」などの用語は、本明細書で使用するとき、別の意味が明確に指示されている、ないしは文脈から明白である場合を除き、三次元走査データの捕捉及び／又は処理により獲得され得る、表面データのポイントクラウド、二次元多角形一式、又はオブジェクトの表面の全体若しくは一部を示すその他の任意のデータなど、オブジェクトの任意の三次元表面マップを指すことを意図する。

「三次元表示」は、別の意味が明確に指示されている、ないしは文脈から明白である場合を除き、上記に記載のいずれかの三次元表面表示、加えて体積測定及びその他の表示を含み得る。

一般的に、「レンダー」又は「レンダリング」という用語は、モニターに表示するためなどに、三次元オブジェクトを二次元視覚化すること指す。しかしながら、三次元レンダリング技術が存在し、本明細書において開示されるシステム及び方法で有用に利用され得ることが理解されるであろう。例えば、本明細書において記載されるシステム及び方法は、ホログラフィックディスプレイ、自動立体ディスプレイ、アナグリフ眼鏡で見るディスプレイ、頭部装着型ステレオディスプレイ、又は他の任意の二次元及び／又は三次元ディスプレイを有用に利用し得る。そのようなものとして、本明細書において記載されるレンダリングは、狭義の意味が明確に提供される、ないしは文脈から明白である場合を除き、広く解釈されるべきである。

「歯科オブジェクト」という用語は、本明細書で使用するとき、歯科特有の被写体を広く指すことを意図する。これは、歯列などの口腔内構造、より一般的には、ヒトの歯列、例えば、個々の歯、四半部、歯列弓全体、分かれた又は様々な種類の咬合である歯列弓の対、軟組織など、並びに骨、及び他の任意の支持構造又は周辺構造を含んでもよい。本明細書で使用するとき、「口腔内構造」という用語は、上記に記載されるような口内の天然構造、及び口内に存在し得る、下記に記載される任意の歯科オブジェクトなどの人工構造の両方を指す。歯科オブジェクトは、一般に、歯冠、ブリッジ、ベニヤ、インレー、アンレー、アマルガム、複合材料、及びコーピング等の様々な下部構造、並びに永久修復物を加工中に使用するための一時的修復など、既存の歯の状態の構造又は機能を修復する構成部品を含むと理解される「歯科修復物」を含み得る。また歯科オブジェクトは、義歯、部分義歯、インプラント、固定義歯など、歯列態を取り外し可能な又は永久構造で取り替える「補綴物」も含んでもよい。また歯科オブジェクトは、取り外し可能な歯列矯正器具、外科用ステント、歯ぎしり器具、いびきガード、間接ブラケット設置器具など、歯列を補正する、そろえる、ないしは別の方法で一時的又は永久的に調整するために使用される「器具」を含む場合もある。また歯科オブジェクトは、インプラント固定具、インプラント支台、歯列矯正ブラケット、及びその他の歯列矯正器具などの、長期間にわたり歯列に固定される「ハードウェア」も含み得る。また歯科オブジェクトは、歯科製品の「中間要素」、例えば、歯科用モデル(全部及び／又は一部分)、ワックスアップ、インベストメントモールドなど、加えて、トレイ、土台、ダイ、及び修復物、補綴などの製作に用いられるその他の要素を含み得る。歯科オブジェクトはまた、上記のような歯、骨、及びその他の口内構造などの天然歯科オブジェクトとして、又は上記のような修復物、補綴、器具、ハードウェア、及び歯科製品の中間要素などの人工歯科オブジェクトに分類することができる。

「デジタル歯科用モデル」、「デジタル歯科印象材」などの用語は、意味が明確に指示されている、ないしは文脈から明白である場合を除き、取得、分析、処方、製造の様々な方面で使用され得る歯科オブジェクトの三次元表示を指すことを意図する。「歯科用モデル」又は「歯科印象材」などの用語は、鋳造された、印刷された、ないしは別の方法で製作された、歯科オブジェクトの物理的例のモデルなどの物理的モデルを指すことを意図する。特定されない限り、用語「モデル」は、単独で使用された場合、物理的モデル及びデジタルモデルのいずれか一方、又は両方を指し得る。

「ツール」又は「制御部」などの用語は、ユーザインターフェースの態様を記載するために使用される場合、ドロップダウンリスト、ラジオボタン、カーソル及び／又はマウス操作（点による選択、領域による選択、ドラッグアンドドロップ操作など）、チェックボックス、コマンドライン、テキスト入力フィールド、メッセージ及び警告、プログレスバーなどを非制限的に含む処理を、活性化又は制御するユーザ入力を受けるための、グラフィカルユーザインターフェース、又は他のユーザインターフェース内で利用され得る多様な技術を一般的に指すことを意図することが、更に理解されるであろう。したがって、以下の記載では、用語「ツール」、「制御部」などは、より具体的な意味が他に提供されるか、又は文脈から明白である場合を除き、広義に解釈されるべきである。

図１は、画像捕捉システムを示す。一般的に、システム１００は、スキャナー１０２を含んでよく、これは、歯科患者などの被写体１０４の表面１０６から画像を捕捉し、画像をコンピュータ１０８に転送し、これはディスプレイ１１０、及びマウス１１２又はキーボード１１４などの１つ以上のユーザ入力装置を含んでもよい。スキャナー１０２はまた、入力又は出力装置１１６、例えば、制御入力（例えば、ボタン、タッチパッド、サムネイルなど）又はディスプレイ（例えば、ＬＣＤ、又はＬＥＤディスプレイ）を含んで状況情報を提供してもよい。

スキャナー１０２は、三次元ポイントクラウドが回復され得る画像を捕捉するのに適しているいずれかのカメラ又はカメラシステムを含んでよい。例えば、スキャナー１０２は、例えばロハリ（Rohaly）らへの米国特許出願第１１／５３０，４１３号に開示されているようなマルチアパーチャーシステムを利用してよく、そのすべての内容は参照により本明細書に組み込まれる。ロハリ（Rohaly）は、１つのマルチアパーチャーシステムを開示しているが、多数の二次元画像から三次元ポイントクラウドを再構成させるために好適な任意のマルチアパーチャーシステムが、同様に利用され得ることが理解されるであろう。１つのマルチアパーチャーの実施形態では、スキャナー１０２は、関連する任意の画像化ハードウェアに加えて、スキャナー１０２のための中央チャネルを提供する、レンズの中央光学軸に沿って位置付けられる中央開口を含む、複数の開口を含み得る。このような実施形態では、中央チャネルは、走査された被写体の、従来のビデオ画像を提供し得る。他の実施形態では、別個のビデオカメラ及び／又はチャネルが提供されて、同じ結果、即ち、オブジェクトの走査に一時的に対応するオブジェクトのビデオ、好ましくは同じ眺望点から、又はスキャナー１０２の眺望点に固定された既知の関係を有する眺望点から、達成し得る。スキャナー１０２は更に、又は代わりに、立体、トリスコピック（triscopic）、若しくは他のマルチカメラ、又は多数のカメラ若しくは光路が互いに固定された関係に維持され、多くの僅かに異なる視野から、被写体の二次元の画像を得る他の構成を含み得る。スキャナー１０２は、１つの画像セット又は多数の画像セットから三次元ポイントクラウドを抽出させるのに適している処理を含んでよく、又は各二次元画像セットが、以下で説明するコンピュータ１０８に内蔵されているような外部プロセッサに送信されてもよい。別の実施形態では、スキャナー１０２は、三次元データ、又は三次元データに変換することができる二次元データを取得するのに適している構造光、レーザー走査、直接測距（direct ranging）、又はその他のいずれかの技術を採用してよい。以下に記載される技法は、ビデオベースの三次元走査システムによって得られるビデオデータを有用に利用し得るが、他の任意の三次元走査システムが、三次元データの獲得と同時に好適なビデオデータを捕捉する、ないしは別の方法でこれと同期する、ビデオ取得システムによって補足され得ることが、理解されるであろう。

一実施形態では、スキャナー１０２は、例えば、走査の開始及び停止など、画像捕捉システム１００のユーザ操作部のための、ボタン、レバー、ダイヤル、サムホイール、スイッチなど、少なくとも１つのユーザ入力装置１１６を有する、手持ち式の、自由に位置付けることのできるプローブである。一実施形態では、スキャナー１０２は、歯科走査用の形状及び大きさにすることができる。より具体的には、スキャナーは、画像化被写体の口内に挿入し、歯、歯茎などから表面データを得るのに好適な距離で口内表面１０６にわたって通過させることによる、口内走査及びデータ捕捉のための、形状及び大きさにすることができる。スキャナー１０２は、そのような連続的取得プロセスにより、直接又は様々な中間処理工程を通じて、人工装具、ハードウェア、器具などの歯科用物品を準備するのに十分な空間分解能及び精度を有する、表面データのポイントクラウドを捕捉してもよい。その他の実施形態では、表面データは、人工装具のために準備された歯の表面などの歯列に対応する、前の走査を使用して、確実に適切に適合するように、歯科補綴物などの歯科用モデルから得てもよい。

図１には示されていないが、画像捕捉中に、多くの補助照明システムを有用に用いることができることが理解されるであろう。例えば、被写体１０４を照らす１つ以上のスポットライトによって周囲照度を上昇させて、画像取得を高速化するとともに、被写界深度（又は空間分解能の深度）を向上させることができる。これに加えて、又はこれに代えて、スキャナー１０２に、ストロボ、フラッシュ、又はその他の光源を搭載して、画像取得中の被写体１０４の照明を補完してもよい。

被写体１０４は、いかなるオブジェクト、オブジェクトの集合体、オブジェクトの一部、又は他の被写体であってもよい。本明細書において記載される歯科技法に関し、より具体的には、オブジェクト１０４は、歯科患者の口から、口内で捕捉されるヒトの歯列を含み得る。走査は、走査の特定の目的により、歯列の一部分又は全部の三次元表示を捕捉し得る。したがって、走査は、歯のデジタルモデル、歯の四半部、又は２つの対向する歯列弓を含む歯の集合全体、加えて軟組織、他の任意の関連する口内構造を捕捉し得る。走査は、歯科修復物のための準備の前と後の歯の表面など、多数の表示を捕捉し得る。以下に記されるように、このデータは、続くモデリング、例えば、歯科修復物の設計、又はそのための境界線の決定などのために利用され得る。走査中、スキャナー１０２の中央チャネル、又は別個のビデオシステムが、スキャナー１０２の視点から、歯列のビデオを捕捉し得る。例えば、完成した製品が、表面処理部に、仮想的に試験適合される他の実施形態では、走査は、歯科補綴物、例えば、インレー、歯冠、又は他の任意の歯科補綴物、歯科ハードウェア、歯科器具などを含み得る。被写体１０４は更に、又は代わりに、歯科用モデル、例えば、ギブス、ワックスアップ、印象、若しくは歯の凹形印象、歯、軟組織、又はこれらのいくつかの組み合わせを含み得る。

コンピュータ１０８は、例えば、パーソナルコンピュータ又は他の処理装置であってよい。１つの実施形態では、コンピュータ１０８は、デュアル２．８ＧＨｚオプテロン（Opteron）中央演算処理装置、２ギガバイトのランダムアクセスメモリ、タイアンサンダー（TYAN Thunder）Ｋ８ＷＥマザーボード、及び２５０ギガバイト、１０，０００ｒｐｍのハードドライブを有するパーソナルコンピュータを含む。この一実施形態では、本システムは、本明細書において記載される技法を使用してリアルタイムで画像セット当たり５０００個を超える点を捕捉し、数百万の点の集合体のポイントクラウドを保存するように操作することができる。当然、このポイントクラウドは、例えば、ポイントクラウドデータをデシメートするか、又は表面データの対応するメッシュを生成することにより、更に処理されて、次のデータ処理に適応することができる。本明細書で使用するとき、「リアルタイム」という用語は、一般に、処理と表示との間に観測可能な遅延がないことを意味する。ビデオベースの走査システムでは、リアルタイムは、より具体的には、ビデオデータのフレーム間の時間内における処理を指し、これは、特定のビデオ技術によって毎秒約１５フレーム〜毎秒約３０フレームの間で変化し得る。更に一般的には、被写体１０４のサイズ、画像取得速度、及び三次元の点の所要空間分解能によって、コンピュータ１０８の処理能力が変わり得る。コンピュータ１０８はまた、カメラシステム１００とのユーザインタラクションのための、キーボード１１４、ディスプレイ１１０、及びマウス１１２などの周辺装置を含み得る。ディスプレイ１１０は、ディスプレイ１１０との直接的で物理的な相互作用による、ユーザ入力を受けることのできる、タッチスクリーンディスプレイであってもよい。別の態様では、ディスプレイは、立体表示を表示することのできる、自動立体ディスプレイを含んでもよい。

コンピュータ１０８とスキャナー１０２との間の通信は、例えば、有線接続、あるいは、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１（無線イーサネット（登録商標）としても知られている）、ブルートゥース、又は例えば、無線周波、赤外線、若しくはその他の無線通信媒体を用いるその他のいずれかの適した無線規格を基盤とする無線接続など、いずれかの適した通信リンクを用いてよい。医療上のイメージング又はその他の高感度用途では、スキャナー１０２からコンピュータ１０８への無線画像転送が確保され得る。コンピュータ１０８は、スキャナー１０２に対する制御信号を生成することができ、これは、画像取得コマンドに加えて、フォーカス又はズームといった従来のカメラ制御を含むことが可能である。

三次元画像捕捉システム１００の一般的操作の例では、スキャナー１０２はビデオ速度で二次元画像セットを取得してもよく、同時に被写体の表面上を通過する。三次元ポイントクラウドを誘導するために、この二次元画像セットをコンピュータ１０８に転送してよい。新たに取得した各二次元画像セットの三次元データは、多種多様の技法を用いて誘導、及び既存の三次元データに適合すなわち「スティッチング」され得る。このようなシステムは、スキャナー１０２の位置の独立した追跡の必要性を避けるために、カメラ動作推定を利用する。そのような技法の１つの有用な例は、２００５年１１月９日出願の、同一所有者の米国特許出願第１１／２７０，１３５号に記載され、その全内容が、参照により本明細書に組み込まれる。ただし、この例は本開示を限定するものではなく、本明細書に記載の原理は、広範な三次元画像捕捉システムに適用できることが理解されるであろう。

ディスプレイ１１０は、得られたデータに対応する詳細度における、ビデオ、又は他の速度のレンダリングに好適な任意のディスプレイを含み得る。好適なディスプレイには、陰極線管ディスプレイ、液晶ディスプレイ、発光ダイオードディスプレイなどが挙げられる。一部の実施形態では、ディスプレイは、例えば、容量性、抵抗性、又は表面弾性波（分散信号とも称される）タッチスクリーン技術、又はディスプレイ１１０との物理的相互作用を感知するためのいずれかのその他の適した技術を使用するタッチスクリーンインターフェースを含んでもよい。

図２は、歯科オブジェクトのための一般化された製造プロセスにおける関与関係の概念的なブロック図である。システム２００は、１つ以上の口内構造のデジタル表面表示２０６を得るために、スキャナー２０４、例えばスキャナー１０２、及び上記の画像捕捉システム１００によって走査される患者２０２から始まってよい。これは、歯科修復物、又は他の歯科オブジェクトを受けるために、表面が準備される前及び／又は後の走査を含み得る。そのため、例えば、元の構造の形状、及び歯科修復物をつくるのに有用な任意の咬合情報を捕捉するために、前処理走査が行われてもよく、歯科修復物をつくるため、特に準備された表面に歯科修復物を成形するための基礎として使用するために、準備された表面の走査が行われ得る。上歯列弓及び下歯列弓の配向及び／又は相対的な動きに関する咬合データはまた、咬合する歯列弓の１つ以上の走査によって、あるいは様々な配向の歯列弓の静止画若しくはビデオ、又は歯列弓から直接捕捉される様々な次元の測定、又は薄い材料のシート上に捕捉された物理的咬合記録などの他の技術によっても得られる。

デジタル表面表示２０６は、１つ以上の後処理工程２０８で処理されてもよい。これは、様々なデータ拡張プロセス、品質管理プロセス、目視検査、ラピッドプロトタイピング（又は他の製造）に好適なフォーマットへの変換などを含み得る。後処理工程は、遠隔後処理センター、又は画像ファイルを後処理することのできる他のコンピュータ設備で行われてよく、これは例えば、歯科技工室、又は高速製作設備であり得る。いくつかの場合において、この後処理は、画像捕捉システム１００自体によって行われ得る。後処理は、穴埋め、異常値の除去などを含む、任意の数のクリーンアップ工程を伴い得る。

データ拡張は、例えば、平滑化、切捨て、補外、補間、補充（例えば、表面から容積）及びデジタル表面表示２０６の質を向上させる、又は意図される目的に対するその適合性を向上させるための、他の任意の好適なプロセスを含み得る。加えて、後処理技術を使用して、空間的解像度が強調され得る。他の拡張としては、データの修正、例えば、各歯列弓に仮想的に基部を提供することにより、デジタル表面表示２０６を閉じた表面へ形成する、ないしは別の方法で、続く製作工程のために、デジタル表面表示を処理することが挙げられる。

品質管理プロセスでは、デジタル表面表示２０６が、穴、又は不完全な若しくは不十分な走査データの区域の存在について分析され得る。デジタル表面表示２０６はまた、予期せぬ湾曲、若しくは走査された歯列弓に対する非対称、又は得られたデータにおける他の明らかな欠陥について自動的に検査され得る。他の品質管理プロセスは、追加的なデータを組み込んでもよい。例えば、最新の走査が、同じ患者の前の走査と比較され得る。別の実施例として、歯科修復物の選択が、歯科修復物を受けるための表面処理部及び任意の周辺の歯列の適合性を評価するために、歯科修復物のために準備された歯の表面の走査と共に分析されてもよい。より一般的には、その品質、内部整合性、又は意図される用途に関するデジタル表面表示２０６のデータを評価するための任意のプロセスが、処理後品質管理プロセスにおいて使用され得る。

デジタル表面表示２０６はまた、例えば、ディスプレイ上で、ポイントクラウドのパースペクティブレンダリング、又は得られた表面データのメッシュを提供することにより、人間による検査のために表示されてもよい。例えば、走査を得ようとしている歯科医、又はその他の個人は、続くプロセス工程での使用のために、歯列弓、又は特定の歯などの歯科用モデルの一部を選択することができる。モデル及び／又は走査の一部分の手動の選択は、特定の処置に必要なデータの量を著しく低減し得る。加えて、モデル区分、又はビデオデータのいずれかの手動の特定に続き、データの自動フィルタリングが行われてもよい。例えば、歯科医が、続く処理のために特定の歯を一度選択すると、この歯又は１つ以上の隣接する歯と関連しないビデオデータが、更なる処理から除外されることができ、例えば、以下に記載される境界マーキングシステムなどの下流プロセスに伝送されなくてもよい。このとき、又は走査後処理の他のときに、ユーザは、歯科修復物のために境界をマークするため、デジタル表面表示２０６を検査してもよい。この具体的なプロセスの詳細は、以下でより詳細に記載される。

矢印２０９によって示されるように、任意の手動の、又は自動の後処理に続いて、得られるデジタルモデルが高速製作設備２１６に伝送されてもよい。更に、任意の好適な形態の噛み合わせデータ２１８が、続くプロセス工程での使用、加えて、歯科修復物、器具、ハードウェアなどの製造のための処方又は他の仕様のために、伝送されてもよい。高速製作設備２１６は、歯科技工室、歯科医のオフィスの院内歯科技工室、又はデジタルモデルから物理的モデルを製作するための機械を備えた他の任意の設備であり得る。高速製作設備２１６は、例えば、ミリングシステム２１０、立体リソグラフィシステム２１２、若しくは三次元プリンター２１４、又はこれらのいくつかの組み合わせを含み得る。ミリングシステム２１０は、例えば、ＣＮＣミリング機を含み得る。ミリングシステムは、材料のブロックをとり、全歯列弓モデル、ダイ、ワックスアップ、インベストメントチャンバ、最終歯科修復物又は器具を含む、様々な製作物をつくるために使用され得る。このようなブロックとしては、セラミックベース、パーティクルボード、ワックス、金属、又は様々な他の材料が挙げられる。ノーベル・バイオケア（Nobel Biocare）社からのプロセラ（Procera）、又はシロナ（Sirona）社からのセレック（Cerec）などの歯科用ミリングシステムも、最終歯科用ハードウェア要素をつくるために使用され得る。立体リソグラフィシステム２１２としては、例えば、３Ｄシステムズ（3D Systems）社のバイパーシステム（Viper System）が挙げられる。三次元プリンター２１４としては、例えば、３Ｄシステムズ（3D Systems）社からのインビジョンＨＲ（InVision HR）プリンターが挙げられる。これらの製作技法はそれぞれ、以下でより詳細に記載される。

高速製作設備２１６は、噛み合わせデータ２１８、及びデジタルモデルを使用して、１つ以上の歯科オブジェクト、例えば１つ以上の全歯列弓モデル２２０、１つ以上のダイ２２２、１つ以上のワックスアップ２２４、１つ以上のインベストメントチャンバ２２６、及び／又は１つ以上の最終歯科修復物若しくは器具２２８を作り出してもよい。いくつかの要素、例えばダイ２２２及び歯列弓２２０は、噛み合わせモデル２３４、例えば標準基部２３０、又はカスタム基部２３２を備える咬合器に挿入され得る。歯科技工室は、これらの様々な要素を利用して、歯科修復物２３６を完成させ、これは、歯科患者の歯列の中に／上に配置されるために、歯科医に戻されることができる。

多くの好適な高速製作設備が、当該技術分野において既知であり、本明細書において記載されるシステム及び方法と共に、有用に利用され得る。多くのこのような技法が、限定ではなく例示の目的で、以下に記載される。

１つの好適な技法はミリングである。ミリングは一般的に、材料が、加えられるよりもむしろ、ブロックから取り去られるという意味において、減法的技術である。したがって、通常のミリングされた形状に近似する、予備切断されたワークピースが有利に利用されて、ミリング作業中に除去されなくてはならない材料の量を低減することができ、これは材料費を低減し、及び／又はミリングプロセスにおける時間を節約することができる。コンピュータ数値制御（「ＣＮＣ］）ミリングが、１つの好適な技術である。歯科製作プロセスのための別の有用なミリング技術は、物理的オブジェクトから、ミリングされた目標への、三次元形状の手動の又は自動の移行を可能にするコピーミリングシステムである。ＣＮＣミリング及び他のミリング技術は、歯科用モデル、歯科用モデル要素、ワックスアップ、インベストメントチャンバ、及び他の歯科オブジェクトを製造するために利用されることができる。加えて、シロナ・デンタル（Sirona Dental）からのセレックシステム（Cerec system）などの、専用歯科用ミリング機器が存在する。本明細書で記載される歯科用途での使用に適合され得る全てのミリングシステムは、本明細書で記載される高速製作設備の範囲内であることが意図される。

別の好適な技法は、立体リソグラフィ装置（「ＳＬＡ」）を使用する立体リソグラフィである。一般的に、ＳＬＡはレーザーを利用して、ポリマー、典型的には光硬化性液体樹脂の層を、三次元オブジェクトを画定するパターンで連続的に硬化する。ＳＬＡの１つの有用な商業的実施形態は、ソニー・コーポレーション（Sony Corporation）から入手可能なＳＣＳ−１０００ＨＤである。立体リソグラフィは、高速生産用に機械で部品をまとめることができるので、歯科用モデル及びダイの大量生産に非常に好適である。最適化された場合、これらの部品は、石膏の歯科用モデル及び他の歯科オブジェクトの代わりに使用することができる。同様の技術が、デジタルライトプロセッシング（「ＤＬＰ」）を利用して、ポリマーの平面的な断面を同時に硬化し、また本明細書において記載されるシステムと共に有用に利用され得る。

別の好適な技法は、三次元印刷である。一般的に、三次元印刷はプリントヘッドを利用して、硬化性フォトポリマー又は粉末などの材料を、レイヤーバイレイヤーアディティブ法で適用する。三次元プリンターは、小さな部品、例えばワックスパターン又はワックスアップ、加えて、ダイ及び他の比較的小さな歯科オブジェクトの高速製作に非常に好適である。三次元歯科用印刷用途に好適な１つの商業的システムは、３Ｄシステムズ（3D Systems）からのインビジョンＨＲプリンター（InVision HR printer）である。

他の高速プロトタイピングシステムが、当該技術分野において既知であることが理解される。したがって、製作する、製作すること、及び製作、という用語は、本明細書で使用するとき、上記の製作技術、並びに、選択的レーザー焼結（「ＳＬＳ］）、溶融堆積モデリング（「ＦＤＭ」）、積層オブジェクト製造（「ＬＯＭ］）などを非限定的に含む、カスタム歯科オブジェクトの製造に適合され得る他の任意の高速プロトタイピング又は他の製造技術を指すことが理解される。同様に、上記の技術のいずれかが、単独又は組み合わせのいずれかで、本明細書に記載される歯科オブジェクトを製作、印刷、製造、ないしは別の方法でつくるための手段として機能し得る。特定の技術に関して先に記載された製作工程に続き、追加の工程、例えば、硬化、洗浄などが行われて、最終製品をもたらすことができることが理解される。上記の製造技術は、多様な方法で組み合わされて、多様な製作プロセスをもたらすことができる。したがって、例えば、ＳＬＡが提供し得るよりも高度な詳細を必要とする歯のためのダイをつくるために、ＣＮＣミリング機が使用されてよく、一方で、ダイを含む歯科用歯列弓のモデルためにＳＬＡが利用されてもよい。この多様なアプローチは、例えば、速度のための立体リソグラフィ、正確性のためのミリング、及び小さな部品の高速製作のための三次元印刷の使用など、製作プロセスの異なる態様において、様々な技術の利点を展開し得る。

図３は、歯科オブジェクト製作プロセスのハイレベルフローチャートである。このプロセス３００は、口内走査から直接得られる歯列の三次元表示を利用し、従来の歯科で使用される多くのプロセス工程を有利に回避し得る。

工程３０２に示されるように、一般的に、プロセス３００は、データ取得から始まってよい。データ取得は、歯科オブジェクト製作プロセスでの使用に好適な、デジタル表面表示、又は歯列の他の三次元の若しくは他の表示の任意の取得を含み得る。データ取得は、例えば、図１に関して先に記載された、スキャナー１０２及び画像捕捉システムを使用して行われ得る。ある実施形態では、歯列弓の噛み合わせ及び咬合を確立するための走査、又は組み合わせて人工装具などをつくるために使用され得る表面処理の前及び後の走査などの、多くの異なる走査を得ることができる。ある実施形態では、走査は、対向する歯列弓のための比較的に低い解像度の走査、及び準備された歯の表面の境界のための比較的高い解像度の走査など、異なる解像度で得ることができる。

以下の記載は、歯科医のオフィス外、例えば、境界がデジタルモデルにマークされる中央処理場所（central processing location）又は歯科技工室で行われる作業に概ね関するが、本明細書で記載されるユーザインターフェース、ツール、及び技法は、走査時、又は走査データを遠隔処理センターに伝送する前に、多くの方法で有用に利用され得ることが理解される。

例えば、歯科医は、単独で、又はデジタルモデルの同期されたビューと組み合わせてのいずれかで、ビデオ検査ツールを利用して、特定の走査の適合性を定性的に評価してもよい。ビデオ画像及び／又はデジタルモデルのいずれかの立体レンダリングは、臨床医が、補足的な走査、又は全く新しい走査のいずれが適当であるかを決定するために適用することができる、有用な見識を提供し得る。

他の実施形態では、歯科医は、データを歯科技工室又は他の遠隔地に伝送する前に、境界マーキングの一部又は全部を行ってもよい。
他の実施形態では、歯科医は、ビデオデータのフレーム、又はモデル表面上の点に、走査データと共に遠隔地に伝送することができる情報を加えることができる。この機能は、以下に記載されるユーザインターフェースなどのグラフィカルユーザインターフェース内に提供される注釈用のツール内で具現化され得る。注釈は、例えば、処方、境界情報、境界マーキング指示、又は境界マーキング若しくは歯科修復物のプロセスにおける他の工程に関する他の任意の情報を含み得る。情報は、ビデオ画像又はデジタルモデル表面上の点を選択し、任意の望ましい文字、添付ファイル、又は他のデータ若しくは情報を入力することによって、入力され得る。これらの注釈は、フラグ又は他の視覚的な目印として、視覚的に表示され得る。一態様では、注釈は、ビデオ画像上に提供され得る。別の態様では、注釈は、モデル上に提供され得る。別の態様では、注釈は、一方のビューに、及び両方のビューに表示され得る。

他の情報、例えば、カメラモデル、歪みモデル、校正データなどが、特定の患者及び／又は歯科修復物の処方データと共に、又はその一部として、有用に伝送され得ることが理解される。加えて、スキャナーによってビデオデータのフレームに挿入されたヘッダー情報などの情報が伝送され得る。特定のスキャナーの詳細（例えば、シリアルナンバー）、走査の照明条件、走査された歯列の区域などを含み得る、このヘッダー情報もまた、有用に伝送されることができ、多様な下流用途、例えば、ビュー（例えば、頬側、舌側、末梢部、内側、咬合など）などのビデオメタデータの自動決定又は最新画像内の歯の特定のために利用され得る。制限ではなく例として、この情報は、以下に記載されるナビゲーション技法において使用されるサムネイルビューをラベリングするために利用され得る。他の実施形態では、カメラモデル（カメラパラメータ、校正データ、歪みデータなど）は、ビデオメタデータにおけるスキャナーの特定に基づく、特定の走査のためのカメラモデルの選択と共に、遠隔地に保存されてもよい。このアプローチは、各走査で伝送されなくてはならないデータの量を有利に低減し、同時に、モデルが観察され及び／又は操作される遠隔地において、ビデオデータと三次元モデルとの間の関係を特徴付けるための完全な情報を提供する。

上記のモデル情報の補足に加え、歯科医又は他の走査作製者は、ビデオ及び／又はモデルデータから不必要な材料を除去することにより、より小さいデータ伝送を準備することができる。一般的に、この選択プロセスは、三次元モデル再構成に必要とされるビデオデータが、モデルのビデオ補助された人間による検査、又はモデリング操作、例えば境界をマークするのに必要とされるビデオデータとは異なり得る（及び典型的にはより高度）という一般原則を適用する。例えば、歯科修復物などのための特定の歯（単数又は複数）を特定した後、施術者は、不必要なビデオフレーム若しくはモデルデータを削除してもよく、又はどのビデオデータが対象区域に関連しているかの特定に基づいて、不必要なデータの自動除去を開始してもよい。対象区域は、準備された歯の表面、１つ以上の隣接する歯、１つ以上の対向する歯、多くの準備された歯（例えば、ブリッジのため）などを含み得る。ビデオ画像及び／又は対応するモデルは、走査する場所のユーザインターフェース内で立体的にレンダリングされて、この対象区域の伝送前の選択を補助してもよい。ユーザインターフェースは、境界マーキングのためのユーザインターフェースに関して以下に記載される特徴の一部又は全部を組み込んでよい。一般的に、境界マーキングなどの歯科処置のための対象区域又は関連する画像フレームの選択のために、多くの基準が利用され得る。例えば、ビデオデータのフレームは、画像データの適用範囲、例えば、対象区域の完全な適用範囲、又は対象区域の最適な（例えば、重複しない、又は規定量で重複する）適用範囲に対して、選択され得る。同様に、フレームは、目視検査、又は計算された三次元データの正確性のいずれか（又は両方）のための最善の視覚など、画像データの配向に基づいて選択され得る。配向に基づく選択は、各表面特徴における多くの固有の視野の可能性を確保又は向上させるために、各表面の点又は表面領域における実質的に異なる視野を有する複数のフレームの選択を更に含み得る。対象区域内であっても、スキャナーのビデオ画像捕捉速度は、人間による有意な検査のために少ないビデオ画像のみが必要とされるようなものであってよいことも理解されるであろう。したがって、例えば、データ削減プロセスは、本明細書において記載されるビデオ補助検査のために十分なビデオデータを保存するように、１つおきのフレーム、５つのうち４つのフレーム、１０のうち９つのフレーム、又は他の任意の数の選択されるフレームを自動的に排除し得る。手動の技法では、ユーザは、関連するビデオ画像を明確に選択してもよい。半自動の技法では、ユーザは、対象の点又は区域をグラフィックによって特定してよく、またビデオデータは、上記のものなどの、１つ以上の選択基準を満足するビデオ画像を選択するように処理されてもよい。完全に自動化された処置では、ユーザは単に関連する歯を特定するか、又は処方を提供し、コンピュータプログラムがビデオ画像を処理して対象区域を決定し、これに応じてビデオデータのフレームを選択してもよい。

したがって、一態様において、歯科補修物に関連しないビデオフレーム及び／又はモデルデータを除去することにより、デジタル歯科用モデルの大きさを縮小するための技法が、本明細書において開示される。別の態様では、境界をマークするのに必要とされないビデオフレーム及び／又はモデルデータを除去することにより、デジタル歯科用モデルの大きさを縮小するための技法が、本明細書において開示される。選択された区域の詳細なビデオ及び又はモデルデータに加え、物理的又は仮想的歯科用咬合器での使用のための低品質の全歯列弓モデルなどの、追加の歯列のより低い品質のモデルが、選択された区域と共に伝送されてもよい。別の態様では、以下に記載されるユーザインターフェースのサムネイルビューの表示中に、ビデオ画像の同様のサブセットが選択され得る。したがって、境界マーキングなどの歯科修復物の処置における重要な画像が、以下に記載されるインターフェースなどのビデオナビゲーションユーザインターフェースにおける表示のために選択され得る。これらの画像は、ビュー（頬、舌、末梢部、内部など）などのユーザのための配向情報で更にラベリングされてもよく、これは、文字により、又は例示的アイコン、略図、三次元コンパス、若しくは他の任意の好適な視覚化技法によって表示され得る。

一度好適なデータが得られると、工程３０４に示されるように、１つ以上のモデリング操作が行われてもよい。これは、デジタル歯科用モデルの仮想的なダイを掘削する工程、処理のための歯を特定する工程、穴埋めないしは別の方法によるデータ補正工程、咬合記録の工程、及び／又は歯科補修物、人工装具、ハードウェア、若しくは他の歯科オブジェクトを完全に設計する工程などのモデリング工程、並びに歯科の関連において有用な他の任意のモデリング又はデジタルモデル操作を含み得る。モデリングは、様々な市販のコンピュータ自動設計（「ＣＡＤ」）又は他の三次元モデリングツール、並びに以下でより詳細に記載される追加的機能を組み込むツールを使用して行われてもよい。

例えば、モデリングは、固体を形成するために表面表示に境界を付けること、及び次に、固体の内部に、歯科学的に重要な表面、例えば歯列又は周囲の軟組織に影響しない、空間又は空間の集合をつくることを含み得る。これは、有利にも、空間のあるデジタルモデルから歯科用モデルを製作するために必要な材料を有意に減らす結果を生じ、したがって、材料費、加えて歯科用モデルを製造するための時間を低減することができる。モデリングはまた、準備された歯の表面上の境界を生成する、又は操作することを含み得る。多くの他のモデリング工程が、以下の特定の製作プロセスに関して記載される。用語「モデリング」は、本明細書で使用するとき、完全に自動の、半自動の、及び／又は手動の処理、例えば、本明細書を通じて記されるものを含む、デジタル歯科用モデルの任意の処理を指し得ることが理解されるであろう。

工程３０６に示されるように、処方が準備され得る。これは、歯科修復物、人工装具などの種類を指定し、製造者、色、仕上げ、ダイ間隔などに関する、様々な追加の情報を含み得る。処方工程３０６が、モデリング工程３０４の前、例えば、歯科医が患者からの初期デジタル表面表示を、処方と共に歯科技工室に伝送するプロセスで行われて、モデリングの一部又は全部を歯科技工室に残し得ることが理解されるであろう。

工程３０８に示されるように、１つ以上の歯科オブジェクトが、製作され得る。製作は、上記の製作技術のいずれかを、単独又は様々な組み合わせのいずれかで使用し、上記のモデリングシステムの１つからのデータを使用して実行されてもよく、これは再フォーマットされるか、ないしは別の方法で特定の印刷、ミリング、又は他の製作技術の必要に応じて適合され得る。また、以下の実施例のいくつかから明らかとなるように、製作は、異なる製作技術の組み合わせを含んでもよい。例えば、歯科用モデルは、ダイの空間で三次元的に印刷されてもよく、ダイは続くプロセス工程での使用のために異なる材料からミリングされてもよい。したがって、用語「製作」は、本明細書で使用するとき、特定の製作技術が明確に特定されるか、又は文脈から明らかである場合を除き、任意の好適な製作技術を指すことが意図される。多くの具体的な製作例が、以下でより詳細に説明される。
工程３１０に示されるように、歯科修復物、又は他の歯科オブジェクトが、患者の歯列に配置されるために、歯科医に戻されてもよい。

上記のプロセス、並びに以下に記載される方法及びシステムは、ハードウェア、ソフトウェア、又は本明細書において記載されるデータ取得、モデリング、及び製作技術に好適なこれらの任意の組み合わせにおいて実現され得ることが理解されるであろう。これは、内部及び／又は外部メモリに加えて、１つ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、内蔵マイクロコントローラ、プログラム可能なデジタル信号プロセッサ、又はその他のプログラム可能機器においての実現を含む。これは、更に、又はこれに代えて、１つ以上の特定用途向け集積回路、プログラム可能なゲートアレイ、プログラム可能なアレイ論理コンポーネント、又は電子信号を処理するように構成され得るその他のいずれかの機器を含んでもよい。実現されたものは、Ｃなどの構造化プログラミング言語、Ｃ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語、又は記憶され、コンパイルされ、若しくは翻訳されて上記のデバイスのうちの１つで動作し得る任意の他の高水準若しくは低水準プログラミング言語（アセンブリ言語、ハードウェア記述言語、並びにデータベースプログラミング言語及び技術を含む）を使用して作成されたコンピュータ実行可能なコード、並びにプロセッサの多様な組み合わせ、プロセッサアーキテクチャ、又は種々のハードウェア及びソフトウェアの組み合わせを含んでもよいことが更に認められよう。同時に、処理は、多くの方法で、カメラ及び／若しくはコンピュータなどの装置、並びに／又は製作設備及び／若しくは歯科技工室などにわたって分配されてもよく、又は全ての機能性が、専用の、独立型の装置に統合されてもよい。このような置換及び組合せの全ては、本開示の範囲内にあることが意図される。

また、上述されたプロセスに関連する工程を実施するための手段は、図１に関連して上述された画像捕捉システム１００の任意の好適な構成要素を、その動作を制御するのに好適な任意のソフトウェア及び／又はハードウェアと共に含んでもよいことが認められよう。すべてのそのような実現形態及び本明細書に開示されるプロセスを実行させるための手段は、本開示の範囲に入ることを意図する。

図４は、本明細書において記載されるツールを使用するデジタル歯科用モデルでの作業のための、より具体的には、歯冠などの歯科修復物の製作での使用のためのモデル調製するための、一般化されたプロセスを図示する。

ユーザインターフェース、コマンドラインインターフェースなどでは、歯科技工士などのユーザは、工程４０２に示されるように、デジタルモデルのワークキューからモデルを選択し得る。これは、例えば、ローカルシステムに保存されるキュー、又は歯科技工室若しくは他の歯科専門家のためのウェブベースのポータルを介してアクセス可能な遠隔地に保存されるキューであり得る。キューは一般的に、ファイルサーバー、コンテンツ管理システムなど、１人以上のユーザに系統的基準でモデリングプロジェクトを分配するための任意のシステムを含むが、デジタル歯科用モデル及び付随するデータも、単に、ローカルコンピューターディレクトリに位置するファイル（又はファイル群）又はネットワーク上で受信されるファイル（又はファイル群）として表され得ることが理解されよう。モデルは、例えば、歯科の、歯科医による歯科修復物のための歯の表面の準備の前と後に得られるデジタル歯科印象などの、関連する走査を含み得る。ユーザを誘導するための歯科処方情報、及びデジタル歯科印象を得るために使用される、走査中に得られるビデオデータなどの他の情報も有用に含まれ得る。この後者のデータは、例えば、以下により詳細に記載されるように、境界マーキングの補助として使用され得る。

特定のモデル選択の後、ユーザは、工程４０４に示されるように、モデル内でダイをマークしてもよい。一般的に、ダイへの分離は、続く物理的（及びデジタルの）処理における操作可能な歯（単数又は複数）のより容易な処理を可能にし、個々のダイは、歯科技工室での使用のための別個の断片として製造される。ダイへの切断は、ユーザがモデルの表示（例えば、回転方位、ズーム、パンなど）を制御するためのツール、及びユーザがモデル内に１つ以上のダイを画定するためのツールと共に、モデルをユーザに提示することを含み得る。一実施形態では、ダイ切断ツールにより、ユーザは、歯列弓の歯を分離する位置でモデルを貫く垂直平面を画定することができる。この操作の例は、以下の図５〜６に表される。

モデルがダイに分離された後、ユーザは、工程４０６に示されるように、歯科修復物のための境界をマークしてもよい。ユーザは、境界をマークする必要がある１つ以上のダイを特定するように促されてもよい。１つ以上のダイが特定されると、ユーザインターフェースは、特定されたダイのうちの１つの三次元レンダリングを提示してもよく、ユーザインターフェース内の意図される境界に沿って点をマークするためのグラフィカルツールを提供してもよい。ここでも、インターフェースは、モデルの表示を制御するためのツール、例えば回転方位、ズーム、パンなどを含んでもよく、それによってユーザは、マーク中にモデルの周囲を都合よくナビゲートすることができる。インターフェース内の境界マーキングツールは、モデルの表面に沿って点を選択することを可能にすることができ、歯の表面上で、点を連続的な閉じたループにつなぎ合わせるために、任意の好適なアルゴリズムによって境界線を形成し得る。ツールは、点の追加、点の削除、及び／又は点の移動を可能にし得る。ツールはまた、境界線への連結、削除、移動などのグループ操作のための、点の選択及び／又は選択解除を可能にし得る。境界マーキングを補助する多くの有用なインターフェース機能が、以下においてより詳細に記載される。

境界がマークされると、工程４０８に示されるように、ダイを掘削してもよい。一般的に、この操作は、続く処理工程における境界線のより容易な特定を可能にするために、境界線下のダイの一部分の除去を伴う。モデルを処理して境界線下の材料を除去する（又はモデルの表面のみの表示が使用される表面を再形成する）ことによって、掘削は自動化され得る。手動の掘削も、モデル材料の除去を可能にするユーザインターフェースツールによって補助され得る。自動の、及び手動の技法の組み合わせが利用されてもよい。

ダイが切断され、境界がマークされ、モデルが掘削されると、工程４１０に示されるように、モデルは更なる処理のために、保存され得る。ユーザは次にワークキューに戻って、工程４０２に示されるように、別のモデルを選択することができる。より一般的には、モデル及びその様々な部品（例えば、ダイ）は、プロセス処理の任意の段階で保存してもよく、それによってユーザは、任意の最新の作業を保存し、保管されたプロジェクトに後に戻ることができる。具体的には記載されないが、ユーザは、前回選択されたモデルを完成する前に、ワークキューから新しいモデルを選択してもよく（工程４０２）、その結果ユーザは、スケジュールの必要性、個人的な好み、又は他の任意の基準に応じて、完成までの様々な段階の任意の数のモデルを保持することができることが理解されるであろう。

上記の操作は、デジタル歯科ワークフローに含まれる多くの場所に分配され得ることが理解されるであろう。例えば、モデルははじめに、デジタルスキャナー、例えば上記のスキャナーのいずれかを使用して、歯科医によってつくられ得る。走査されたモデルは、データネットワーク上で（処方情報及び他の任意の有用なデータと共に）、走査データを保存し、下流のユーザに安全なインターフェースを提供する、中央レポジトリに伝送され得る。モデルは、歯科技工室又は他の設備にて、歯科技工士により、上記のワークキュー様式でレポジトリから選択されてよく、歯科技工士は、モデルを適切に切断及びマークすることができる。技工士は次に任意の適切な掘削を適用してもよく、又は切断されマークされたモデルは、自動掘削のために、中央レポジトリ又は他の何らかの後処理の場所に戻されてもよい。中央レポジトリに戻されると、ダイ、処方、及び他のデータが、（ここでも安全なインターフェースを介して）高速製作設備へと提供され、これは、対応する歯科オブジェクトを製造し、仕上げのためにこれらを歯科技工室に転送する。これは、権限及び能力によって、処理工程を有用に分配するワークフローの一例であるが、他の多くの構成が可能であり、本明細書において記載されるシステム及び方法の範囲内で有用に利用され得ることが理解されるであろう。

一態様では、上記の方法が、高速製作などのためにモデルを調製するのに利用され、結果的に、先に大まかに記載されたように、切断され、（境界上で）マークされ、掘削されたダイのデジタルモデルから、物理的モデルが製作されてもよい。この一態様では、本明細書において記載される方法は、デジタル歯科用モデルを選択する工程と、デジタル歯科用モデルから少なくとも１つのダイを切断して、ダイモデルを提供する工程と、ダイモデル上の境界をマークして、マークされたモデルを提供する工程と、マークされたモデルを掘削して掘削されたモデルを提供する工程と、掘削されたモデルから物理的モデルを製作する工程とを含む。本方法は、物理的モデルをつくるために、掘削されたモデルをリモートデータリポジトリに、点検のために歯科医に、又は高速製作設備に伝送することを含み得る。

図５及び６は、デジタル歯科用モデルの処理のためにユーザインターフェースで利用され得る、グラフィックによるダイ切断作業を表す。図５に図示されるように、モデル５０２、例えば歯列弓の走査が、望ましい眺望点からのモデル５０２をレンダリングすることによって、ユーザインターフェース５００にグラフィックにより表され得る。単一の歯列弓が表されているが、モデル５０２は、対向する歯列弓を含む複数の歯列弓を含んでもよく、又は１つ以上の対象の歯など、歯列弓の一部を含んでもよいことが理解されるであろう。図６に図示されるように、グラフィカルツールにより、ユーザはモデル５０２内の１つ以上の切断部６０２を特定して、モデルを、１つ以上のダイ又は操作可能な歯としても知られる個々の歯（ブリッジなどの歯科修復物のためには、ダイは２つ以上の歯を含み得る）を含む、１つ以上の区分６０４にセグメント化できる。各区分６０４は、次に、適切に個々に処理され得る。切断部６０２は、適切に配向されたモデルを貫く線として表されるが、グラフィック切断ツールは、線（垂直平面を画定し得る）、平面などを含む、モデル５０２をセグメント化するための多くの異なる技法を利用してもよい。モデル５０２の区分６０４を画定するのに平面が使用される場合、ツールは、ユーザインターフェース内に、平面の任意の好適なグラフィック表示を提供することができ、ユーザが平面を追加、除去、又は再配置するのを可能にし得る。ツールはまた、適切な場合、ユーザが平面を垂直な状態から傾けてモデル５０２の望ましいセグメント化を達成することを可能にしてもよい。デジタル歯科用モデルの、ダイなどのセグメントへの切断は、多くのユーザインターフェースツールを使用して行われてもよく、多くの技法を使用してデジタルで表されてもよいことが理解されるであろう。例えば、モデルは、元のモデルの各セグメントにつき、多くの別個の表面モデルに分離されてもよく、又はセグメントを画定するために使用される切断面が、その様々な区分を表すために元のモデルと関連付けられてもよい。元のモデルの、ダイなどの多くのセグメントへのセグメント化をデジタルで表すのに好適な任意の技法が、本明細書において記載されるシステム及び方法で使用され得る。

図７は、デジタル歯科用モデルを処理するために、ユーザインターフェースで利用され得る、グラフィックによる境界マーキング作業を表す。図７に図示されるように、上記のデジタル歯科用モデルの１つからのダイなどのモデル７０２は、望ましい眺望点からモデル７０２をレンダリングすることにより、ユーザインターフェース７００内にグラフィックで表され得る。境界線７０４は、モデル７０２の表面上の１つ以上の点７０６（歯科修復物が、準備された歯の表面と接触する場所）を選択し、点７０６を境界７０４の連続的な閉じたループにつなぎ合わせることによって、モデル７０２内につくられ得る。ユーザインターフェース７００は、回転、パン、ズームなどにモデル７０２をレンダリングするための眺望点又は視点を制御するためのツールを提供してもよい。続く記載では、眺望点及び視点などの用語は、被写体が観察される位置及び配向を表すデータを指すために、交換可能に使用される。三次元空間において、これは典型的にはｘ、ｙ、及びｚ座標、加えて３つの座標軸上における回転方位を含む。ユーザインターフェース７００はまた、例えば、点をつくる、削除する、又は移動するために、加えて、移動又は削除などのグループ操作のために点を選択及び／又は選択解除するためなどの、点７０６の操作のためのツールを提供してもよい。ツールは、前の１つ以上の操作を取り消すための取り消し機能を含み得る。点７０６は、自動若しくは手動で接合されるか、又はこれらの一定の組み合わせ、例えば手動で接合されない全ての点を自動的に相互接続するインターフェース７００内のツール、又は既存の点の補外若しくは補間に基づいて次の点を提示するツールで接合されてよい。境界線７０４は、モデル７０２の座標系で（及びひいては、図５及び６のモデル、又は操作可能な歯のモデルが得られた他の任意のデジタルモデルの座標系で）画定され得る、線、一連の線分、一連の点、又は他の任意の好適なデータセットとして表され得る。一般的に、二次元のユーザインターフェースが、これらの図面に表されるが、本明細書において記載されるシステム及び方法のユーザインターフェース７００は、任意の好適な二次元、又は本明細書において記載される様々な立体三次元インターフェースを含む三次元レンダリング技法を利用し得る。

図８は、デジタルモデルを処理するために、ユーザインターフェース８００で利用され得るグラフィックによる掘削操作を表す。ダイ８０４に境界線８０２が画定されると、ダイの掘削が手動又は自動で行われて、歯科補修物をつくるために歯科技工室で使用される、得られる物理的モデルを便利に処理するための歯の基部８０６を提供し、デジタル及び物理的モデルで境界線をより容易に見えるようにする。適切に指定された境界線８０２により、ダイの掘削は、高度な自動化に適応可能である。ユーザインターフェース８００は、様々な掘削パラメーター（深さ、材料除去の量など）を指定するため、及び得られる掘削されたダイを検査するためのツールを、なおも提供し得る。ユーザインターフェース８００はまた、手動の掘削のための、及び／又は自動的に掘削されたダイの微調整のためのツールを提供し得る。高度に詳細な歯科用モデルが使用される場合、自動化された掘削などのプロセスは、上記のリモートデータリポジトリなどのデジタルデータセンターで有利に行われ得る。

図９は、自動境界マーキング技法を例示する。自動境界マーキングのための１つの有用な技法は、歯科修復物のための準備の前と後の歯の表面の直接的比較を利用する。図９において断面図で表されるように、歯科修復物９０２のための準備の前の歯の表面のモデルは、歯科修復物９０４のための準備の後の歯の表面のモデルと共に記録されてもよく、ここで処理前モデル９０２は、処理後モデル９０４の容量、加えて追加の歯構造を含む。記録されたモデルの外側境界上に形成される線９０６（図９において、この線上の２点のみが、断面図の左及び右境界で可視である）が、準備された歯の表面の境界線を画定する。線９０６は、記録されたモデルの表面又は容量のブールＸＯＲを使用して、又は他の多くの好適な境界検出技法のいずれかを使用して、アルゴリズムで特定され得る。

例えば、輪郭評価が適用されて処理後モデル９０４上（又は関連する処理前モデル）の境界を、アルゴリズムで三次元で特定することができる。同様に、境界検出技法が静止画に適用され、結果が、例えば本明細書において記載される技法を使用して三次元モデルにマッピングされ得る。別の実施形態では、平均化された、ないしは別の方法で組み合わされた結果と共に二次元及び三次元技法が使用されて、単一の境界線を導き出してもよい。半自動の実施形態では、画像ベース及びモデルベースの技法が、別個に適用され、ユーザが、どちらの結果が境界線に使用されるか選択することが可能となり得、又はユーザが各結果から境界線の一部分を選択することが可能となり得る。

図１０は、視覚的に補助された境界マーキングのユーザインターフェースを示す。上記の多くのプロセスは、比較的に単純であり、自動化された、又はコンピュータ補助されたモデリング技法に適応可能である。しかしながら、境界マーキングは、境界の重要な走査領域周辺の血液、唾液、又は軟組織のずれから生じる、歯列のデジタル表面走査において起こり得る過大な誤差の存在による特定の問題を提示する。以下のインターフェースは、三次元モデルの表示を、走査中に得られるビデオ画像で補足することにより、これらの問題に対処する。このインターフェースは、ビデオベースの走査技法、例えば、先に大まかに記載された、ビデオ捕捉のための中央チャネルを含むマルチアパーチャーカメラなどに特に好適である。

ユーザインターフェース１０００は、例えば、ビデオ画像表示領域１０１０、断面図表示領域１０２０、モデルビュー表示領域１０３０、及びビデオ制御部表示領域１０４０を含み得る。これらの表示領域１０１０〜１０４０の１つ以上は、利用可能なデータ、例えば三次元モデル、ビデオ画像対、及び／又は好適な立体画像対を提供するためにワープされ得る一連の画像を使用して、立体的にレンダリングされるか、ないしは別の方法で三次元で表示され得る。モデルビュー表示領域１０３０及び断面図表示領域１０２０は、三次元モデルに基づく二次元レンダリングを利用し、そのためこれらの表示領域内の立体レンダリングは、既知の立体技法の比較的単純な適用である。マルチアパーチャー又はマルチカメラ画像シーケンスが提供される場合、ビデオ画像表示領域１０１０内の静止画も、立体画像対などにコード化された立体情報に基づいて立体的にレンダリングされ得る。一態様では、この立体画像は、中央チャネル画像（利用可能な場合）、再構成された３Ｄモデル、及び画像と物体空間との間のマッピングを提供するカメラモデルに基づいて合成され得る。一態様では、ユーザは、初めに得られた立体画像対と合成された立体画像との間で切り替えてることができ、三次元デジタルモデルの定性的な評価及び／又は検証を可能にする。

ビデオ画像表示領域１０１０は、被写体のビデオからの静止画を表示し得る。ビデオは、例えば、マルチアパーチャーカメラの中央チャネルから、又は走査装置に関連して近傍の、固定された、及び既知の場所のビデオカメラから、三次元走査中に得られた可能性がある。一般的に、構造化された光又はレーザー技法、飛行時間法、単一カメラビデオ技法、マルチカメラ、マルチアパーチャー又はスプリットピューピル（split-pupil）ビデオ技法などを含む三次元画像を得るための、多様な技法を利用する様々な手持ち式のスキャナーが既知である。例外はあるものの、これらの技法は、入力としてカメラパスデータを必要とするか、走査データの処理中にカメラパスデータを導き出すかのいずれかである、三次元再構成アルゴリズムに大きく依存する。換言すれば、走査中に得られる各ビデオ画像に関し、走査される被写体に対するカメラ位置及び回転方位を含む、実質的に対応する既知の同時的なカメラ位置が存在する。したがって、ビデオ画像表示領域１０１０に表示される静止画に関し、画像内容におけるスキャナーの眺望点又は視点（この場合、被写体は準備された歯の表面である）が決定され得る。この情報は、以下でより詳細に記載されるように、ビューをパースペクティブビュー表示領域と同期化させるのに有用である。非ビデオ走査技法が利用される場合、データは、静止画を提供する同時的な二次元ビデオで補足されて、境界マーキング及び本明細書において大まかに記載される他の処理を補足し得る。

配向情報は、ビデオ画像表示領域１０１０に（ないしは別の方法でこれと関連して）有用に表示され得る。例えば、歯列の関連における画像の配向においてユーザを補助するために、ビデオ画像表示領域１０１０は、視点（例えば、頬側、舌側、末梢部、内側など）及び／又は最新画像の距離を表示してもよく、これらのいずれかが、上記のように、走査中に得られるスキャナー位置データから決定され得る。更に、配向の直接的な選択のために、ユーザ操作部が提供されてもよい。例えば、ユーザは、最新の歯又は歯の表面のビューが望ましい配向を、文字で又はグラフィックで選択してもよい。ユーザインターフェースは、選択された配向に最も近くに対応する、被写体の配向を含む画像を応答可能に選択し、この画像をビデオ画像表示領域１０１０に表示し得る。加えて、以下に記載されるビデオ制御表示領域１０４０は、応答可能に更新され、例えば、選択された歯の表面上の様々な異なる眺望点、又は事前に決定された多くの近接する配向を有する一群のサムネイル画像１０４２を選択してもよい。

別の態様では、様々な画像強調技法が、ビデオ画像表示領域１０１０に表示される作業画像に適用されて、表示される画像の視覚品質を強調してもよい。例えば、表示は、局所的適応コントラスト強調、若しくはコントラスト制限適応ヒストグラム平坦化、又は他の任意の好適な技法を利用し得る。表示は更に、又は代わりに、他の情報、例えば光源からの距離、又は対応する三次元モデルから利用可能な情報を利用して、静止ビデオ画像の視覚表示の改善のために、色、明度などを制御してもよい。例えば、境界周辺の領域に陰影をつける、又は高い空間的コントラストの領域を強調することにより、擬似彩色がまた有利に使用され得る。本明細書において記載される画像強調技法は、境界マーキング、又は他の歯科操作を補助するために、並びに走査の間、又は直後に、走査施術者によるビデオ検査の補助として、利用され得ることが理解されるであろう。

以下に記載されるように、一態様では、システムが動作して、ビデオ画像表示領域１０１０及びモデルビュー表示領域１０３０の被写体の視点又は眺望点を同期化する。ユーザインターフェース１０００の様々な表示領域間において一貫した視覚情報を維持するために、多くの技法が利用され得る。例えば、立体的にレンダリングされた三次元モデルで見えている立体情報とより近くに合致させるために、ビデオ画像は歪みが補正されてもよい。一実施形態では、三次元モデルは、物理的な三次元対応物を正確に反映し、任意の較正データ、カメラパラメータ、歪みモデルなどを組み込み、その結果好ましい技法が、ビデオ画像の歪みを表示のためにしかるべく補正することとなる。重要な利点として、このアプローチは、ビデオ画像空間とデジタルモデル空間との間のマッピングの単純なピンホール投影特性付け（pinhole projection characterization）を可能にし、これは、２つの表示の間のマッピングのための計算時間を著しく低減することができる。しかしながら、ある場合においては、三次元モデルを歪めて、立体的にレンダリングされたビデオ画像に空間的に対応させることが可能であり、望ましいことがある。いずれの場合においても、空間的な一致は、一般的に、ビデオデータからの三次元モデルをつくるために使用される、カメラモデル、較正データなどにわたるマッピングデータによって、達成され得る。この調整は、カメラシステムの１つ以上のチャネルにおける、ｘ、ｙ、及び／又はｚの従属的な歪みの原因となり得る、カメラシステムの歪みモデル、加えて、視覚などのシーンパラメーター（scene parameters）を含み得る。

様々な表示において画像を適合させる他の技法としては、ビデオデータをモデル上にテクスチャマッピングするか、又は既存の画像対をワープする、組み合わせる、ないしは別の方法で処理してモデルビューに対応する眺望点を合成することにより、静止画表示をモデルビューで選択される眺望点へ適応させることを含む。

ユーザによって位置付けられる点、又はコンピュータによって位置付けられる点であり得る多くの点１０１２は、ビデオ画像表示領域１０１０内に境界線１０１４の一部、又は全部（部分的な境界線が、例として例示されているが、制限ではない）を画定する。点１０１２が、ユーザインターフェースツール、例えばカーソルに加え、任意のドロップダウンメニュー、リスト、スクロールバー、キーストローク、又は点１０１２の追加、削除、及び移動に好適な他の制御部で制御され得る。更に、点１０１２は、より滑らかな境界線を生成するため、又は曲率解析、準備されていない歯の表面に関するデータ、若しくは当該技術分野において既知の様々な技法と組み合わされる他の任意の利用可能な情報に基づいて、より適当な境界位置に点をアルゴリズムで移動させるために、（境界の一部又は全部を形成するように）一群の点を接合する、一群の点を移動させる、一群の点を削除する、又は一群の点を調整するなどのグループ操作のために選択又は選択解除され得る。現在のカーソル位置の周辺の領域内の点の位置を推奨する、ユーザによって選択された１つ以上の点に基づいて境界線の閉じたループを完成させる、又は境界線を画定する現在の点集合の可能な異常値を探すなど、他のより処理集約的な機能もまた提供され得る。ビデオ画像表示領域１０１０が立体的にレンダリングされる場合、レンダリングされた三次元空間内で、ユーザナビゲーションに対応するために、三次元カーソルが提供されてもよい。三次元カーソルは、立体又は他の三次元レンダリング技法を利用する表示領域１０１０、１０２０、１０３０、１０４０のいずれかで同様に利用され得る。

多くの有用な機能が、三次元カーソルに組み込まれてもよい。例えば、三次元カーソルは、画像化モデル（又は立体ビデオ画像）の表面に取り付けられているかのように、効果的に動き、それによって、二次元平面におけるユーザの動き（例えばマウスによる）が、立体的な座標系における立体的にレンダリングされた画像の表面と関連する、対応する画像位置上に投影され得る。この技法は、ビデオ及びモデル表示が、各スクリーン位置に関して、固有の表面位置（ピクセルなど）を有する投影を含む、上記のシステムで良好に機能する。しかしながら、ある実施形態では、投影された表面に取り付けられていない追加の三次元機能が提供され得る。これには、例えば、モデル及び／又は立体画像の検証、立体ビデオ画像に基づくモデルの編集などを挙げることができる。このような例では、マウススクロールホイールなどの追加の制御部が利用されて、ユーザ入力に更なる自由度をもたらすことができる。

三次元入力が、立体的にレンダリングされた三次元空間内で、拘束されないカーソルの動きを可能にし得る一方で、第３ユーザ入力（例えば、スクロールホイール）も、本明細書において記載される境界マーキング操作での使用のために更に適合され得る。例えば、本明細書において記載されるインターフェース、ツール、及び三次元カーソルを使用して、ユーザは、モデルビュー表示領域１０３０内のデジタルモデルを直接編集し、例えば、ビデオ画像と三次元モデルとのより良好な一致をもたらしてもよい。このような編集には、多くの理由があり得る。例えば、ビデオに関し、ユーザは索条組織、唾液、血液などの、人工物体を視界に特定することがある。別の例として、ビデオベースの立体レンダリング及びモデルベースの立体レンダリングは、異なって見えることがある。これは、例えば、立体ビデオが走査中に得られた画像対から直接もたらされる一方で、モデルがカメラモデルを使用してもたらされる場合に起こり得る（例えば、カメラパラメータ、較正データ、歪みデータなど）。ユーザは、立体的にレンダリングされたモデル（又はビデオ画像）の表面上の点を選択し、この点を三次元で自由に動かすことによって、これらの変化に対処し得る。例えば、スクロールホイールは、スクリーンのｚ軸で、又は表面と垂直の方向で、表面の点の動きを制御し得る。更に、ユーザは、周囲の点がこの動きに従う度合いを制御し得る。この技法は、また、モデル上の境界が、過度に丸みを帯びて見える場合、ないしは別の方法でビデオ画像内（又はより明確な視覚内容を提供する、一時的に隣接する画像）に表される境界からずれている場合に、境界をはっきりさせるために利用され得る。一態様では、これらのツールは、デジタルモデル、及び／又は立体的にレンダリングされたビデオ画像の、直接的な操作を可能にする。別の態様では、これらのツールは、ソース画像データとの直接的な比較による、デジタルモデルの検証を可能にする。いずれの場合においても、ユーザによってもたらされるモデル修正が使用されて、モデルのビデオ画像へのマッピングが修正され、それによって、ユーザによる変更が、任意の続くモデル操作を通して維持される。別の有用な用途は、モデルが隣接間隙を横断して隣接する歯を物理的に結合するか、又は橋渡ししているように見える場合に、個別の歯をセグメント化することである。
断面図表示領域１０２０は、ユーザインターフェース１０００内に含まれて、ユーザが歯の表面の輪郭を特定するのを、特により正確な手動による境界の位置を特定するのを補助し得る。断面図：このビューは、高曲率領域を特定するのを助けるために、現在選択されている編集領域点の断面を示す。表示領域１０２０は、例えば最新の編集点１０２４（これは、ビデオ画像表示領域１０１０に表示される点１０１２のいずれかであり得る）においてなどの被写体の１つ以上の断面１０２２、若しくは最新の編集点１０２４を含む平面的な断面で始まるデジタルモデル１０２６の眺望点、又はこれらのいくつかの組み合わせを表示し得る。被写体を通る平面的な断面の向きは異なってよいが、輪郭を区別する目的で、最も急な又は最も変化の大きい傾斜を有する向きが、好適に選択され得る。境界線に垂直な平面も、有用に利用され得る。最新の編集点１０２４、又は境界線の他の点などの点、及びこれらに対する変更は、先に大まかに説明されたビデオ画像表示領域１０１０及び／又はモデルビュー表示領域１０３に表示される点と、同期化され得る。

モデルビュー表示領域１０３０は、ユーザインターフェース１０００に含まれて、被写体のデジタルモデル１０３２の三次元データにより密接に基づいた境界マーキング環境を提供してもよい。モデルビュー表示領域１０３０は、ツール及び／又は制御部、例えば、点１０３４及び／又は点の群を追加、削除、ないしは別の方法で操作して歯の表面上に境界線１０３６をマークする上記のものと共に、デジタルモデルの二次元又は三次元レンダリングを提供してもよい。上記のように、点１０３４への各変更、加えて結果として生じる境界線１０３６への変化が、ユーザインターフェース１０００の他の表示領域１０１０、１０２０、１０４０内の点及び／又は境界線の表示を更新するために使用され得る。

ビデオ制御表示領域１０４０は、ユーザインターフェース１０００内に含まれて、ビデオ画像表示領域１０１０内での表示のための静止画のユーザ選択、より一般にはカメラシステムによって補足されるビデオストリーム内でのナビゲートを提供してもよい。ビデオ制御表示領域１０４０を使用して、ユーザは、境界線を生成し、点検し、及び検証するために必要に応じてビデオシーケンス内をナビゲートしてもよい。ビデオシーケンスは、走査の被写体の三次元データを得るために使用されるカメラシステムからの、又はカメラシステム及び／若しくは走査の被写体に関して実質的に既知の関係を有する関連するカメラからのビデオシーケンスであり得る。

一実施形態では、制御部は、走査中の様々なカメラ位置からの画像を示す、多くのサムネイル画像１０４２を含んでもよい。他の視覚的合図が、サムネイル画像１０４２に提供されてもよい。例えば、矢印１０４４又は他の強調機能が提供されて、どのサムネイル画像１０４２がモデルビュー表示領域１０３０内で可視の表面領域を含むか、又はどのサムネイル画像１０４２が境界線の可視の部分を含むかを示してもよい。サムネイル画像１０４２は更に、又は代わりに、配向情報を表示してもよい。例えば、サムネイル画像１０４２は、文字、アイコン、又は各サムネイルと共に含まれるか若しくは隣接して表示される他の視覚的合図を使用する注釈を提供することによって、配向詳細（例えば、頬側、舌側、末梢部、内部）又は距離を提供し得る。ビデオ画像表示領域１０１０内に表示される最新のビデオ画像もまた、強調表示１０４６又は他の視覚的なしるしを使用して、特定され得る。最新の画像が、表示領域１０４０の左側に表されるが、最新の画像は代わりにサムネイル画像１０４２の中央、又は他の任意の好適な位置に配置されてもよい。サムネイル画像１０４２は一般的に、ユーザを補助するために、関連性によって、選択されるか及び／又は分類されてもよいことが理解されるであろう。例えば、サムネイル画像１０４２は、最新の歯の、又は現在編集されている境界線の一部の、様々なビューを提供するように選択され得る。歯科医（又は他の走査者）が、多くの歯を特定した場合、最新の歯の画像のみが表示されるように、サムネイルをグループ分けすることが、下流の技工士にとって特に有用であり得る。

一次元的なサムネイルの配列が、図１０に表されるが、ビデオタイムライン制御部には、他の多くの技法が当該技術分野において既知であり、本明細書において記載されるシステムで好適に利用され得ることが理解されるであろう。制限ではなく例として、ビデオ制御表示領域１０４０は、二次元的な配列（即ち、２×５、３×５、又は他の任意の寸法）を表示してもよい。表示領域１０４０は更に、又は代わりに、全体のビデオシーケンスにわたるユーザナビゲーションのために、スライダー又は他の制御部を含んでもよい。別の態様では、サムネイル画像１０４２は、一時的に隣接したビデオデータのフレームであってもよく、又はデータの５フレームごと、データの１０フレームごとなど、好適な間隔で離間してもよい。サムネイル画像１０４２は更に、又は代わりに、境界マーキングに有用な様々な視点からの、合成された画像を含み得る。これら及び他のバリエーションが、本明細書において記載されるビデオ制御表示領域１０４０内で有用に利用され得る。

一態様では、眺望点及び視点が、ビデオ画像表示領域１０１０とモデルビュー表示領域１０３０の間で同期化されてもよい。例えば、ユーザはビデオ制御表示領域１０４０内で制御部を操作して、ビデオ画像表示領域１０１０での表示のためのビデオ画像を選択してもよい。被写体のビデオ画像の選択に応答して、モデルビュー表示領域１０３０は、同じ視点又は眺望点から被写体をレンダリングしてもよい（被写体のデジタルモデルに基づいて）。この目的のために、スキャナー／カメラの位置データ、例えばｘ、ｙ、及びｚ位置（被写体に関する任意の座標系で）、並びに回転方位が、走査中に得られるデータから得ることができる。この位置データは、その後、デジタルモデルを適切にレンダリングするために利用され得る。

ユーザは更に、又は代わりに、先に大まかに記載されたモデルビュー表示領域１０３０のデジタルモデルの眺望点を制御し得る。この場合、ビデオ画像表示領域１０１０が更新されて、モデルビュー表示領域１０３０でユーザによって選択された眺望点により近くに対応するビデオ画像を提供してもよい。多くの技法が、モデルビュー表示領域１０３０からビデオ画像表示領域１０１０に同期化するために、好適に利用され得る。例えば、ユーザが、三次元データを得るのに使用されたカメラパスに沿った眺望点のみを移動することができるように、モデルビュー表示領域１０３０での眺望点の変更のためのユーザ操作部が制約されてもよい。この実施例では、最新のビデオ画像の関連内に留まる視点の変更のために、パン又はズームするための制限された能力が提供され得る。加えて、ビデオ画像が、ワープ、サイズ変更、ないしは別の方法で操作されて、回転方位などの僅かな変更に対応してもよい。別の実施例として、全ビデオシーケンス（又は全ビデオシーケンスの一部）の中で、ユーザによって選択された視点に最も近くに対応するビデオ画像を検出することにより、ビデオ画像表示領域１０１０での表示に新しいビデオ画像が選択され得る。これは、例えば、ユーザによって選択される新しい視点とビデオシーケンス内の画像と関連する視点との間の、位置及び／又は回転方位の任意の好適な距離又は他の定性的な比較に基づいて、決定され得る。別の実施例として、ユーザによって選択される眺望点と近くに又は正確に対応する新しいビデオ画像が、ビデオデータ、カメラシステム歪みモデル、三次元デジタルモデルデータ、及び他の任意の利用可能なデータの様々な組み合わせを使用して合成され得る。これは、例えば、ビデオテクスチャデータの三次元モデルへのマッピング、又は多くの異なるビデオ画像からのビデオデータの組み合わせ、加えて好適なワーピング、スケーリング、記録などを含み得る。

別の実施形態では、本システムは一方向の同期化を提供してもよい。即ち、モデルビューは、静止画の選択に、この選択の眺望点からレンダリングすることによって応答してよい。モデルビューは、その後、境界の編集又は検証のための任意の好適な眺望点を提供するように操作される一方で、ビデオ画像表示領域１０１０の静止画は変化しないままであり得る。ユーザは、モデルビューを静止画の眺望点に戻すリセット制御部を提供されてもよく、モデルビューは、新しい画像の眺望点からモデルを再レンダリングすることによって新しい画像選択に応答し続けてもよい。したがって、ビデオ画像表示領域１０１０のビューは、モデルビュー表示領域１０３０でのレンダリングを制御してもよい。しかしながら、モデルビュー表示領域１０３０の眺望点の変更は、ビデオ画像表示領域１０１０に表示される静止画に影響しない。

別の態様では、ビデオ画像表示領域１０１０の点１０１２の表示は、モデルビュー表示領域１０３０の点１０３２の表示と同期化されてもよい。したがって、ビデオ画像表示領域１０１０内の点１０１２のユーザ操作が使用されて、モデルビュー表示領域１０３０内の同じ点１０３２を更新してもよく、またモデルビュー表示領域１０３０内の点１０３２のユーザ操作が使用されて、ビデオ画像表示領域１０１０内の同じ点１０１２を更新してもよい。いずれの場合においても、ユーザは二次元（ユーザインターフェースに対応する）で点を選択し、点の三次元の位置が、点のｘ及びｙ座標をモデル又は静止画の表面上に投影することによって決定され得ることが理解されるであろう。いずれの場合においても、カメラチャネルの歪みモデルなどの、カメラシステムに関する情報が、２つの表示領域１０１０、１０３０の間において、点の空間情報を正確に変更するために利用され得る。より一般には、表示領域１０１０、１０２０、１０３０、１０４０のいくつか、又はすべてが、点及び／又は境界線を操作するためのツールを含み、任意の変更が、全ての表示領域を通じて更新され得る。多くの他の構成が提供され得ることが理解されるであろう。例えば、点及び／又は境界線が、任意に、ビデオ制御表示領域１０４０又は断面図表示領域１０２０に表示されなくてもよい。別の実施例として、点を制御するためのツールは、ビデオ画像表示領域１０１０及びモデルビュー表示領域１０３０などの表示領域の１つ又は２つにのみ提供されてもよい。

ユーザインターフェース１０００及び上記のツールを使用して、多様な反復的及び／又は相互作用的な境界マーキングプロセスが利用され得る。制限ではなく例として、１つのこのような操作がここで記載される。ユーザは、ビデオ画像表示領域１０１０などの作業領域部での（「作業画像」としての）表示のために、ビデオ制御表示領域１０４０でサムネイル画像１０４２を選択することによって、境界マーキングプロセスを開始することができる。ユーザは次にマウスを使用して、ビデオ画像表示領域１０１０の境界線に沿って点を選択してもよい。境界マーキングシステムは、ユーザインターフェース１０００を通じてこれらの二次元選択を受け、これらを三次元モデルの三次元空間と相互に関連付けることができる。選択された画像の位置／回転データを使用し、本システムはまた、モデルビュー表示領域１０３０のデジタルモデルの対応するビュー、加えて、作業領域部内で選択された任意の対応する点を、レンダリングしてもよい。ユーザは、モデルビュー表示領域１０３０内の点選択、及び対応する境界線を点検してもよい。加えて、ユーザは、選択された境界又はその点の視覚的検証のために、モデルビューを操作してモデル上の任意の数の有用な眺望点を提供してもよい。ユーザは次に別のサムネイルを選択して新しい作業画像を得、十分な点が特定されて完全な閉じたループ境界線を導き出すまで、反復的に続ける。

別の態様では、モデルビュー表示領域１０３０のモデル、ビデオ画像表示領域１０１０のビデオ画像、又はこれらの組み合わせのいずれかとの相互作用を通じて、デジタルモデルを操作するためのツールが提供されてもよい。例えば、ビデオ画像（単一の画像対に基づく）とモデルビュー（複合の画像対に基づく）との間の起こり得る変化に対処するために、上記の三次元カーソル技法がより広く適用され得る。この変化は、被写体の明瞭さに関する画像間における変化、又は多くの異なる画像対の合成から生じるモデル全体の変化から生じ得る。加えて、上記の技法は、スキャナーを最初に操作した人によって生じた誤りを修正するために使用され得る。例えば、皮膚の組織片などが境界線の一部を阻害する場合、又は粒子などが境界線上に断絶をつくる場合、これらの不備は、補外、補間、ないしは別の方法で、自動的に、半自動的に、又は上記の対話型のモデル編集ツールを使用して手動でのいずれかで、他の利用可能な表面データを合成することによって対処され得る。

本発明を特定の好ましい実施形態に関して説明してきたが、その他の実施形態が当業者により理解され、それらは本明細書に包含される。

Claims (110)

1. コンピュータ補助され歯列の境界をマークするためのグラフィカルユーザインターフェースであって、
   作業画像として複数のビデオ画像のうちの１つのユーザ選択を受けるビデオ制御部と、
   前記作業画像を表示し、前記歯列上の境界をマークする１つ以上の点のユーザ操作を受ける作業領域部と、
   前記歯列のデジタルモデルの三次元パースペクティブレンダリングを表示する三次元ビューとを含む、グラフィカルユーザインターフェース。
2. 前記ビデオ制御部が、前記歯列の複数のサムネイル画像を提示し前記複数のサムネイル画像のうちの１つのユーザ選択を受けるフィルムストリップ表示領域を含む、請求項１に記載のグラフィカルユーザインターフェース。
3. 前記フィルムストリップ表示領域が、前記複数のサムネイル画像のそれぞれの立体ビューを表示する、請求項２に記載のグラフィカルユーザインターフェース。
4. 前記複数のサムネイル画像が、関連性によって選択される、請求項２に記載のグラフィカルユーザインターフェース。
5. 前記複数のサムネイル画像のそれぞれが、前記複数のサムネイル画像のうちの１つの配向の識別子を含む、請求項２に記載のグラフィカルユーザインターフェース。
6. 前記ビデオ制御部がビデオタイムライン制御部を含む、請求項１に記載のグラフィカルユーザインターフェース。
7. 前記ビデオタイムライン制御部が最新のビデオ画像のサムネイルを表示する、請求項６に記載のグラフィカルユーザインターフェース。
8. 前記ビデオ制御部がサムネイル画像の二次元配列を含む、請求項１に記載のグラフィカルユーザインターフェース。
9. 前記作業領域部が前記作業画像の立体ビューを表示する、請求項１に記載のグラフィカルユーザインターフェース。
10. 前記立体ビュー内で立体的にレンダリングされるカーソルを更に含む、請求項９に記載のグラフィカルユーザインターフェース。
11. 前記カーソルが、前記作業画像の三次元表面上に留まるように、前記立体ビュー内の前記カーソルの深さが選択される、請求項１０に記載のグラフィカルユーザインターフェース。
12. ユーザ注釈を、作業画像及びデジタルモデルのうちの１つ以上に提供するためのツールを更に含む、請求項１に記載のグラフィカルユーザインターフェース。
13. 前記作業領域部が、前記作業画像の配向を特定する注釈を含む、請求項１に記載のグラフィカルユーザインターフェース。
14. 配向を選択し、実質的に前記配向からの画像を前記作業画像として提供する、前記複数のビデオ画像のうちの１つを応答可能に選択及び表示するためのユーザ操作部を更に含む、請求項１に記載のグラフィカルユーザインターフェース。
15. 画像強調が、前記作業領域部に表示される作業画像に適用される、請求項１に記載のグラフィカルユーザインターフェース。
16. 前記画像強調が、１つ以上の局所的適応コントラスト強調、及びコントラスト制限適応ヒストグラム平坦化を含む、請求項１５に記載のグラフィカルユーザインターフェース。
17. 前記三次元ビューが前記デジタルモデルの立体ビューを表示する、請求項１に記載のグラフィカルユーザインターフェース。
18. 前記立体ビュー内で立体的にレンダリングされるカーソルを更に含む、請求項１７に記載のグラフィカルユーザインターフェース。
19. 前記１つ以上の点のうちの最新に選択された１つを含む、前記歯列の断面を表示する断面図を更に含む、請求項１に記載のグラフィカルユーザインターフェース。
20. １つ以上の対応する三次元の点が、前記作業領域部の１つ以上の点の各ユーザ操作に対応する前記三次元ビューに表示される、請求項１に記載のグラフィカルユーザインターフェース。
21. 前記三次元ビューが、前記１つ以上の点のユーザ操作を受けるように、及びこれに応答して、前記作業領域部の前記歯列上の境界をマークする１つ以上の点を更新するようにされた、請求項１に記載のグラフィカルユーザインターフェース。
22. 前記ユーザ操作が、点の追加、点の選択、点の選択解除、点の削除、及び点の移動のうちの１つ以上を含む、請求項１に記載のグラフィカルユーザインターフェース。
23. 前記デジタルモデルの視点を操作するためのユーザ操作部を更に含み、前記デジタルモデルの前記視点により近くに対応する新しい作業画像が選択される、請求項１に記載のグラフィカルユーザインターフェース。
24. 前記ユーザインターフェースが、１つ以上の利用可能なビデオ画像及び前記デジタルモデルの組み合わせからの仮想的なビデオ画像を生成することにより、前記複数のビデオ画像のいずれの１つにも表れない歯列の眺望点の選択に応答する、請求項２３に記載のグラフィカルユーザインターフェース。
25. 新しい作業画像を選択するためのユーザ操作部を更に含み、前記デジタルモデルの視点が、前記新しい作業画像の視点により近くに対応するように調整される、請求項１に記載のグラフィカルユーザインターフェース。
26. 前記デジタルモデルが、テクスチャマッピングされたモデルである、請求項１に記載のグラフィカルユーザインターフェース。
27. 前記作業画像が、前記複数のビデオ画像のうちの１つ以上の重なり合う画像によって強調されて、前記複数のビデオ画像の個々の画像よりも、高いピクセル解像度を有する画像を提供する、請求項１に記載のグラフィカルユーザインターフェース。
28. 第１表示領域で被写体のビデオからの静止画を表示する工程と、
    第２表示領域で、前記被写体の三次元モデルの二次元パースペクティブレンダリングを表示する工程と、
    前記第１表示領域又は前記第２表示領域のいずれか一方に前記被写体の表面上の点を操作するためのユーザ操作部を提供し、対応する点が前記第１表示領域及び前記第２表示領域の他方でレンダリングされる工程と、を含む方法。
29. 前記静止画として複数のビデオ画像のうちの１つの選択を受ける工程を更に含む、請求項２８に記載の方法。
30. 前記選択を受ける工程が、ビデオタイムライン制御部からユーザ入力を受ける工程を含む、請求項２９に記載の方法。
31. 前記選択を受ける工程が、複数のビデオサムネイルのうちの１つのユーザ選択を受ける工程を含む、請求項２９に記載の方法。
32. 前記被写体の新しい眺望点からの前記複数のビデオ画像のうちの新しい１つの選択を受け、新しい眺望点からの前記三次元モデルを表示する、請求項２９に記載の方法。
33. 前記第２表示領域で、前記被写体のパースペクティブビューを操作するためのユーザ操作部を提供する工程と、
    前記ユーザ操作部から新しい眺望点の選択を受ける工程と、
    前記新しい眺望点により近くに対応する、前記被写体のビデオからの新しい静止画を選択する工程と、
    前記第１表示領域に前記新しい静止画を表示する工程とを更に含む、請求項２８に記載の方法。
34. 前記表面上の点を操作するためのユーザ操作部が、点の追加、点の削除、点の選択、点の選択解除、及び点の移動のうちの１つ以上のための制御部を含む、請求項２８に記載の方法。
35. 前記表面上の点が、前記表面上の複数の点によって形成される連続的な線上の点である、請求項２８に記載の方法。
36. 前記連続的な線が閉じたループを形成する、請求項３５の方法。
37. 被写体のビデオから静止画を表示するようにされた第１表示領域と、
    前記被写体の三次元モデルの二次元パースペクティブレンダリングを表示するようにされた第２表示領域と、
    前記第１表示領域又は前記第２表示領域のいずれか一方で、前記被写体の表面上の点を操作するためのユーザ操作部とを含むシステムであって、
    対応する点が前記第１表示領域及び前記第２表示領域の他方でレンダリングされる、システム。
38. 複数のビデオ画像から前記静止画の選択を受けるための制御部を更に含む、請求項３７に記載のシステム。
39. 前記制御部がビデオタイムライン制御部を含む、請求項３８に記載のシステム。
40. 前記制御部が複数のビデオサムネイルを含む、請求項３８に記載のシステム。
41. 前記システムが前記選択の静止画の眺望点からの前記三次元モデルを前記第２表示領域に表示することによって前記選択に応答する、請求項３８に記載のシステム。
42. 前記第２表示領域で被写体の新しいパースペクティブビューの選択を受けるためのユーザ操作部を更に含み、前記新しいパースペクティブビューにより近くに対応する、前記被写体の前記ビデオからの新しい静止画を応答可能に選択し、前記第１表示領域で前記新しい静止画を表示する、請求項３７に記載のシステム。
43. 前記ユーザ操作部が、点の追加、点の削除、点の選択、点の選択解除、及び点の移動のうちの１つ以上のための制御部を含む、請求項３７に記載のシステム。
44. 前記表面上の点が、前記表面上の複数の点によって形成される連続的な線上の点である、請求項３７に記載のシステム。
45. 前記連続的な線が閉じたループを形成する、請求項４４に記載のシステム。
46. 第１表示領域で被写体のビデオからの静止画を表示するための第１表示手段と、
    第２表示領域で、前記被写体の三次元モデルの二次元パースペクティブレンダリングを表示するための第２表示手段と、
    前記第１表示領域又は前記第２表示領域のいずれか一方で前記被写体の表面上の点を操作するためのユーザ制御手段と、を含むシステムであって、
    対応する点が、前記第１表示領域及び前記第２表示領域の他方でレンダリングされる、システム。
47. 前記静止画として複数のビデオ画像のうちの１つの選択を受けるための受け手段を更に含む、請求項４６に記載のシステム。
48. 前記選択を受けることが、ビデオタイムライン制御部からユーザ入力を受けることを含む、請求項４７に記載のシステム。
49. 前記選択を受けることが、複数のビデオサムネイルのうちの１つのユーザ選択を受けることを含む、請求項４７に記載のシステム。
50. 前記受け手段が、前記第２表示手段で前記選択の前記静止画の眺望点からの前記三次元モデルを表示することによって、前記選択に応答する、請求項４７に記載のシステム。
51. 前記第２表示手段内の新しい眺望点の選択の受け、前記新しい眺望点により近くに対応する前記被写体の前記ビデオからの新しい静止画の選択、及び前記第１表示手段内の前記新しい静止画の表示のための、第２制御手段を更に含む、請求項４６に記載のシステム。
52. 前記ユーザ制御手段が、点の追加、点の削除、点の選択、点の選択解除、及び点の移動のうちの１つ以上のための制御部を含む、請求項４６に記載のシステム。
53. 前記表面上の点が、前記表面上の複数の点によって形成される連続的な線上の点である、請求項４６に記載のシステム。
54. 前記連続的な線が閉じたループを形成する、請求項５３に記載のシステム。
55. １つ以上のコンピュータデバイスでの実行時に、
    第１表示領域で被写体のビデオからの静止画を表示する工程と、
    第２表示領域で、前記被写体の三次元モデルの二次元パースペクティブレンダリングを表示する工程と、
    前記第１表示領域又は前記第２表示領域のいずれか一方で、前記被写体の表面上の点を操作するためのユーザ操作部を提供し、対応する点が前記第１表示領域及び前記第２表示領域の他方でレンダリングされる工程と、を実行させるコンピュータ実行可能なコードを含むコンピュータ読み取り可能な媒体で具現化されるコンピュータプログラム製品。
56. 前記静止画として複数のビデオ画像のうちの１つの選択を受ける工程を実行させるコンピュータ実行可能なコードを更に含む、請求項５５に記載のコンピュータプログラム製品。
57. 前記選択を受ける工程が、ビデオタイムライン制御部からユーザ入力を受ける工程を含む、請求項５６に記載のコンピュータプログラム製品。
58. 前記選択を受ける工程が、複数のビデオサムネイルのうちの１つのユーザ選択を受ける工程を含む、請求項５６に記載のコンピュータプログラム製品。
59. 前記被写体の新しい眺望点からの複数のビデオ画像のうちの新しい１つの選択を受ける工程と、前記新しい眺望点からの前記三次元モデルを表示する工程とを更に含む、請求項５６に記載のコンピュータプログラム製品。
60. 前記第２表示領域で前記被写体のパースペクティブビューを操作するためのユーザ操作部を提供する工程と、
    前記ユーザ操作部で新しい眺望点の選択を受ける工程と、
    前記新しい眺望点により近くに対応する、前記被写体の前記ビデオからの新しい静止画を選択する工程と、
    第１表示領域に前記新しい静止画を表示する工程と、を実行させるコンピュータ実行可能なコードを更に含む、請求項５５に記載のコンピュータプログラム製品。
61. 前記表面上の点を操作するための前記ユーザ操作部が、点の追加、点の削除、点の選択、点の選択解除、及び点の移動のうちの１つ以上のための制御部を含む、請求項５５に記載のコンピュータプログラム製品。
62. 前記表面上の点が、前記表面上の複数の点によって形成される連続的な線上の点である、請求項５５に記載のコンピュータプログラム製品。
63. 前記連続的な線が閉じたループを形成する、請求項６２に記載のコンピュータプログラム製品。
64. 第１表示領域で歯の表面のビデオからの静止画を表示する工程と、
    第２表示領域で、前記歯の表面の三次元モデルの二次元パースペクティブレンダリングを表示する工程と、
    前記第１表示領域又は前記第２表示領域のいずれか一方で前記歯の表面上の境界線を生成するためのユーザ操作部を提供し、対応する境界線が前記第１表示領域及び前記第２表示領域の他方でレンダリングされる工程と、を含む方法。
65. 前記境界線を生成するための前記ユーザ操作部が、ユーザによって選択される複数の点を接続して連続的な曲線状のセグメントを形成する、請求項６４に記載の方法。
66. 歯科医による前記歯の表面の準備の前と後の前記歯の表面の三次元モデルを比較することにより自動的に初期境界線を生成することを更に含む、請求項６４に記載の方法。
67. 前記歯の表面の準備の前と後の歯の容積のブール比較により、前記初期境界線を決定する工程を更に含む、請求項６６に記載の方法。
68. 前記初期境界線の手動の調整を受けることを更に含む、請求項６６に記載の方法。
69. １つ以上のコンピュータデバイスでの実行時に、
    第１表示領域で歯の表面のビデオからの静止画を表示する工程と、
    第２表示領域で、前記歯の表面の三次元モデルの二次元パースペクティブレンダリングを表示する工程と、
    前記第１表示領域又は前記第２表示領域のいずれか一方で、前記歯の表面上の境界線を生成するためのユーザ操作部を提供し、対応する境界線が前記第１表示領域及び前記第２表示領域の他方でレンダリングされる工程と、を実行させるコンピュータ実行可能なコードを含むコンピュータ読み取り可能な媒体で具現化されるコンピュータプログラム製品。
70. 前記境界線を生成するための前記ユーザ操作部が、ユーザによって選択される複数の点を接続して連続的な曲線状のセグメントを形成する、請求項６９に記載のコンピュータプログラム製品。
71. 歯科医による前記歯の表面の準備の前と後の前記歯の表面の三次元モデルを比較することにより初期境界線を自動的につくる工程を実行させるコンピュータ実行可能なコードを更に含む、請求項６９に記載のコンピュータプログラム製品。
72. 前記歯の表面の準備の前及び後の歯の容積のブール比較により前記初期境界線を決定する工程を実行させるコンピュータ実行可能なコードを更に含む、請求項７１に記載のコンピュータプログラム製品。
73. 前記初期境界線の手動調整を受ける工程を実行させるコンピュータ実行可能なコードを更に含む、請求項７１に記載のコンピュータプログラム製品。
74. 歯の表面のビデオからの静止画を表示するようにされた第１表示領域と、
    前記歯の表面の三次元モデルの二次元パースペクティブレンダリングを表示するようにされた第２表示領域と、
    前記第１表示領域又は前記第２表示領域のいずれか一方で前記歯の表面上の境界線を生成するためのユーザ操作部と、を含むシステムであって、
    対応する境界線が、前記第１表示領域及び前記第２表示領域の他方でレンダリングされる、システム。
75. 前記境界線を生成するための前記ユーザ操作部が、ユーザによって選択される複数の点を接続して連続的な曲線状のセグメントを形成する、請求項７４に記載のシステム。
76. 歯科医による前記歯の表面の準備の前と後の前記歯の表面の三次元モデルを比較することにより自動的に初期境界線が生成される、請求項７４に記載のシステム。
77. 前記歯の表面の準備の前と後の歯の容積のブール比較により、前記初期境界線が決定される、請求項７６に記載のシステム。
78. 前記ユーザ操作部が前記初期境界線の手動調整を受ける、請求項７６に記載のシステム。
79. 第１表示領域で歯の表面のビデオからの静止画を表示するための第１表示手段と、
    第２表示領域で、前記歯の表面の三次元モデルの二次元パースペクティブレンダリングを表示するための第２表示手段と、
    前記第１表示領域又は前記第２表示領域のいずれか一方で、前記歯の表面上の境界線を生成するためのユーザ制御手段と、
    を含むシステムであって、対応する境界線が、前記第１表示領域及び前記第２表示領域の他方でレンダリングされる、システム。
80. 前記ユーザ制御手段が、ユーザによって選択される複数の点を接続して連続的な曲線状のセグメントを形成する、請求項７９に記載のシステム。
81. 歯科医による前記歯の表面の準備の前と後の前記歯の表面の三次元モデルを比較することにより自動的に初期境界線を生成するための生成手段を更に含む、請求項７９に記載のシステム。
82. 前記歯の表面の準備の前と後の歯の容積のブール比較により、前記初期境界線が決定される、請求項８１に記載のシステム。
83. 前記初期境界線の手動調整を受けるための受け手段を更に含む、請求項８１に記載のシステム。
84. 口内走査で得られる歯科オブジェクトの複数の画像対からの歯科オブジェクトの三次元デジタルモデルを得る工程と、
    前記三次元デジタルモデル内の対象区域を特定する工程と、
    前記対象区域に関連する前記複数の画像対のセットを選択する工程と、
    前記複数の画像のセットを遠隔地に伝送する工程とを含む、方法。
85. 前記三次元デジタルモデルを前記遠隔地に伝送することを更に含む、請求項８４に記載の方法。
86. 前記遠隔地が歯科技工室である、請求項８５に記載の方法。
87. 前記複数の画像対のセットを選択する工程が、画像データの適用範囲及び配向のうちの１つ以上によって前記セットを選択する工程を含む、請求項８４に記載の方法。
88. デジタル歯科用モデルを選択する工程と、
    グラフィカルユーザインターフェースの第１ツールを使用して前記デジタル歯科用モデルの１つ以上のダイを切断する工程と、
    操作可能な歯として前記ダイの１つを特定する工程と、
    前記グラフィカルユーザインターフェースの第２ツールを使用して、前記操作可能な歯の境界をマークし、それによって、切断されマークされたデジタル歯科用モデルを提供する工程と、
    前記切断されマークされたデジタル歯科用モデルをリモートデータリポジトリに伝送する工程と、を含む方法。
89. 前記切断されマークされたデジタル歯科用モデルを前記リモートデータリポジトリに伝送する前に、前記操作可能な歯を掘削する工程を更に含む、請求項８８に記載の方法。
90. 前記切断されマークされたデジタル歯科用モデルを前記リモートデータリポジトリに伝送した後に、前記操作可能な歯を掘削する工程を更に含む、請求項８８に記載の方法。
91. デジタル歯科用モデルを選択する工程が、ワークフローキューからの前記デジタル歯科用モデルを選択する工程を含む、請求項８８に記載の方法。
92. 安全なウェブベースのインターフェースを介する前記ワークフローキューへのアクセスを更に含む、請求項９１に記載の方法。
93. 前記デジタル歯科用モデルが、歯科修復物のための準備の前と後の歯の表面のモデルを含む、請求項８８に記載の方法。
94. 前記境界をマークすることが、歯科修復物のための準備の前と後の前記歯の表面の比較に基づいて初期境界を決定することを含む、請求項９３に記載の方法。
95. 前記比較が、歯科修復物のための準備の前と後の前記歯の表面の記録されたモデルのブール比較を含む、請求項９４に記載の方法。
96. 前記境界が、前記デジタル歯科用モデルの座標系で画定される境界線として、前記リモートデータリポジトリに伝送される、請求項８８に記載の方法。
97. １つ以上のダイを切断する工程が、前記デジタル歯科用モデルと関連する１つ以上の切断面を画定する工程を含む、請求項８８に記載の方法。
98. １つ以上のダイを切断する工程が、前記デジタル歯科用モデルを、前記１つ以上のダイのそれぞれに対して少なくとも１つのモデルを含む複数のモデルに分離する工程を含む、請求項８８に記載の方法。
99. １つ以上のコンピュータデバイスでの実行時に、
    ワークキューからデジタル歯科用モデルを選択する工程と、
    グラフィカルユーザインターフェースで、第１ツールを使用して、前記デジタル歯科用モデル内の１つ以上のダイを切断する工程と、
    操作可能な歯として、前記ダイの１つを特定する工程と、
    前記グラフィカルユーザインターフェースで、第２ツールを使用して、前記操作可能な歯の境界をマークし、それによって、切断されマークされたデジタル歯科用モデルを提供する工程と、
    前記切断されマークされたデジタル歯科用モデルを、リモートデータリポジトリに伝送する工程と、を実行させるコンピュータ読み取り可能な媒体で具現化されるコンピュータ実行可能なコードを含む、コンピュータプログラム製品。
100. 前記切断されマークされたデジタル歯科用モデルを前記リモートデータリポジトリに伝送する前に、前記操作可能な歯を掘削する工程を実行させるコンピュータ実行可能なコードを更に含む、請求項９９に記載のコンピュータプログラム製品。
101. 前記切断されマークされたデジタル歯科用モデルを前記リモートデータリポジトリに伝送した後に、前記操作可能な歯を掘削する工程を実行させるコンピュータ実行可能なコードを更に含む、請求項９９に記載のコンピュータプログラム製品。
102. 安全なウェブベースのインターフェースを介して前記ワークフローキューにアクセスする工程を実行させるコンピュータ実行可能なコードを更に含む、請求項９９に記載のコンピュータプログラム製品。
103. 前記デジタル歯科用モデルが、歯科修復物のための準備の前と後の歯の表面のモデルを含む、請求項９９に記載のコンピュータプログラム製品。
104. 前記境界をマークする工程が、歯科修復物のための準備の前と後の前記歯の表面の比較に基づいて初期境界を決定する工程を含む、請求項１０３に記載のコンピュータプログラム製品。
105. 前記比較が、歯科修復物のための準備の前と後の前記歯の表面の記録されたモデルのブール比較を含む、請求項１０４に記載のコンピュータプログラム製品。
106. 前記境界が、前記デジタル歯科用モデルの座標系で画定される境界線として、前記リモートデータリポジトリに伝送される、請求項９９に記載のコンピュータプログラム製品。
107. デジタル歯科用モデルを選択する工程と、
     前記デジタル歯科用モデルから少なくとも１つのダイを切断して、ダイモデルを提供する工程と、
     前記ダイモデル上の境界をマークして、マークされたモデルを提供する工程と、
     前記マークされたモデルを掘削して掘削されたモデルを提供する工程と、
     前記掘削されたモデルから物理的モデルを製作する工程とを含む、方法。
108. 前記掘削されたモデルをリモートデータリポジトリに伝送する工程を更に含む、請求項１０７に記載の方法。
109. 前記掘削されたモデルを高速製作設備に伝送する工程を更に含む、請求項１０７に記載の方法。
110. 前記掘削されたモデルを、点検のために歯科医に伝送する工程を更に含む、請求項１０７に記載の方法。

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