JP2023082325A - データ処理装置、データ処理方法、データ処理プログラム、およびデータ処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】三次元スキャナを用いて物体の三次元データを簡単にかつ適切に取得することができる技術を提供する。【解決手段】データ処理装置１は、三次元スキャナ２によって取得される三次元データが入力される入力部１１０１と、三次元スキャナ２の位置を基準とした仮想空間５０において、入力部１１０１から入力された第１の三次元データと、入力部１１０１から入力された第２の三次元データとを比較することによって、第１の三次元データおよび第２の三次元データの真偽を判定する第１データ処理を実行するデータ処理部１１０２とを備える。【選択図】図６

Description

本開示は、三次元スキャナによって取得される少なくとも物体の表面を示す点群の各々の位置を含む三次元データを処理する、データ処理装置、データ処理方法、データ処理プログラム、およびデータ処理システムに関する。

従来、歯科分野においては、三次元スキャナによって口腔内をスキャン（走査）することによって、歯牙などの物体の三次元データを取得する技術が公知である。三次元スキャナによるスキャン中においては、スキャン対象である歯牙などの物体と三次元スキャナとの間に、術者の指または歯科用器具、あるいは患者の舌などの障害物が入り込み、三次元スキャナがスキャン対象である物体の三次元データを適切に取得することができない場合がある。この点、特許文献１には、三次元スキャナによって取得された三次元データのうち、ユーザによって選択された三次元データを削除することを可能とする情報処理装置が開示されている。

特開２０２１－１１１２５４号公報

特許文献１に開示された情報処理装置によれば、ユーザは、スキャン中に口腔内に障害物が入り込んだとしても、三次元スキャナによって取得された三次元データを修正することができる。しかしながら、ユーザは、三次元データを修正するために、三次元スキャナによって取得された三次元データの中から、削除対象の三次元データを選択しなければならず、手間が掛かっていた。

本開示は、このような問題を解決するためになされたものであり、三次元スキャナを用いて物体の三次元データを簡単にかつ適切に取得することができる技術を提供することを目的とする。

本開示の一例に従えば、三次元スキャナによって取得される少なくとも物体の表面を示す点群の各々の位置を含む三次元データを処理するデータ処理装置が提供される。データ処理装置は、三次元スキャナによって取得される三次元データが入力される入力部と、三次元スキャナの位置を基準とした仮想空間において、入力部から入力された第１の三次元データと、入力部から入力された第２の三次元データとを比較することによって、第１の三次元データおよび第２の三次元データの真偽を判定する第１データ処理を実行するデータ処理部とを備える。

本開示の一例に従えば、三次元スキャナによって取得される少なくとも物体の表面を示す点群の各々の位置を含む三次元データをコンピュータが処理するデータ処理方法が提供される。データ処理方法は、三次元スキャナによって取得される三次元データが入力されるステップと、三次元スキャナの位置を基準とした仮想空間において、入力されるステップによって入力された第１の三次元データと、入力されるステップによって入力された第２の三次元データとを比較することによって、第１の三次元データおよび第２の三次元データの真偽を判定する第１データ処理を実行するステップとを含む。

本開示の一例に従えば、三次元スキャナによって取得される少なくとも物体の表面を示す点群の各々の位置を含む三次元データを処理するデータ処理プログラムが提供される。データ処理プログラムは、コンピュータに、三次元スキャナによって取得される三次元データが入力されるステップと、三次元スキャナの位置を基準とした仮想空間において、入力されるステップによって入力された第１の三次元データと、入力されるステップによって入力された第２の三次元データとを比較することによって、第１の三次元データおよび第２の三次元データの真偽を判定する第１データ処理を実行するステップとを実行させる。

本開示の一例に従えば、データ処理システムが提供される。データ処理システムは、口腔内の物体をスキャンすることによって少なくとも物体の表面を示す点群の各々の位置を含む三次元データを取得する三次元スキャナと、三次元スキャナによって取得される三次元データを処理するデータ処理装置とを備える。データ処理装置は、三次元スキャナによって取得される三次元データが入力される入力部と、三次元スキャナの位置を基準とした仮想空間において、入力部から入力された第１の三次元データと、入力部から入力された第２の三次元データとを比較することによって、第１の三次元データおよび第２の三次元データの真偽を判定する第１データ処理を実行するデータ処理部とを備える。

本開示によれば、ユーザは、三次元スキャナを用いて物体の三次元データを簡単にかつ適切に取得することができる。

本実施の形態に係るデータ処理システムおよびデータ処理装置の適用例を示す図である。 本実施の形態に係るデータ処理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 本実施の形態に係る三次元スキャナの構成を示す図である。 三次元スキャナによるスキャン方法を説明するための図である。 三次元スキャナによるスキャンの一例を示す図である。 本実施の形態に係るデータ処理装置の機能構成を示すブロック図である。 本実施の形態に係るデータ処理装置のデータ判定処理の一例を示す図である。 本実施の形態に係るデータ処理装置のデータ判定処理の一例を示す図である。 本実施の形態に係るデータ処理装置のデータ判定処理の一例を示す図である。 三次元データテーブルの一例を示す図である。 本実施の形態に係るデータ処理装置のメッシュ生成処理、データセット判定処理、および画像データ生成処理の一例を示す図である。 データセットテーブルの一例を示す図である。 本実施の形態に係るデータ処理装置が実行する処理の一例を説明するためのフローチャートである。 変形例に係るデータ処理装置のデータ判定処理の一例を示す図である。 変形例に係るデータ処理装置のデータ判定処理の一例を示す図である。 変形例に係るデータ処理装置のデータ判定処理の一例を示す図である。

本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［適用例］
図１を参照しながら、本実施の形態に係るデータ処理システム１０およびデータ処理装置１の適用例を説明する。図１は、本実施の形態に係るデータ処理システム１０およびデータ処理装置１の適用例を示す図である。

図１に示すように、ユーザは、三次元スキャナ２を用いて対象者の口腔内をスキャンすることによって、口腔内の物体の三次元データを取得することができる。「ユーザ」は、歯科医師などの術者、歯科助手、歯科大学の先生または生徒、歯科技工士、メーカの技術者、製造工場の作業者など、三次元スキャナ２を用いて歯牙などの物体の三次元データを取得する者であればいずれであってもよい。「対象者」は、歯科医院の患者、歯科大学における被験者など、三次元スキャナ２のスキャン対象となり得る者であればいずれであってもよい。「物体」は、対象者の口腔内にある歯牙など、三次元スキャナ２のスキャン対象となり得る物であればいずれであってもよい。なお、以下では、スキャン対象である物体を「スキャン物体」とも称する。

データ処理システム１０は、データ処理装置１と、三次元スキャナ２とを備える。データ処理装置１には、ディスプレイ３、キーボード４、およびマウス５が接続されている。

三次元スキャナ２は、内蔵された三次元カメラによってスキャン物体の三次元データを取得する。具体的には、三次元スキャナ２は、口腔内をスキャンすることで、三次元データとして、スキャン物体の表面を示す点群の各々の位置（縦方向，横方向，高さ方向の各軸の座標）を、光学センサなどを用いて取得する。すなわち、三次元データは、スキャン物体の表面を構成する複数の点の各々の位置の位置情報（縦方向，横方向，高さ方向の各軸の座標）を含む。

三次元スキャナ２が一度に測定できる測定範囲は限られているため、ユーザは、口腔内の歯列全体（歯列弓）の三次元データを取得したい場合、三次元スキャナ２を歯列に沿って口腔内を移動させるようにして複数回に亘って口腔内をスキャンする。

データ処理装置１は、三次元スキャナ２によって取得された三次元データに基づき、任意の視点から見た二次元画像に対応する二次元画像データを生成し、生成した二次元画像データに対応する二次元画像をディスプレイ３に表示させることで、スキャン物体の表面を特定の方向から見た場合の二次元投影図をユーザに見せることができる。

さらに、データ処理装置１は、三次元データを歯科技工所に出力する。歯科技工所においては、データ処理装置１から取得した三次元データに基づき、歯科技工士が補綴物などの歯牙モデルを作製する。なお、ミリングマシンおよび３Ｄプリンタなど、歯牙モデルを自動で製造可能な自動製造装置が歯科医院内に配置されている場合、データ処理装置１は、三次元データを自動製造装置に出力してもよい。

［データ処理装置のハードウェア構成］
図２を参照しながら、本実施の形態に係るデータ処理装置１のハードウェア構成を説明する。図２は、本実施の形態に係るデータ処理装置１のハードウェア構成を示すブロック図である。データ処理装置１は、たとえば、汎用コンピュータで実現されてもよいし、データ処理システム１０専用のコンピュータで実現されてもよい。

図２に示すように、データ処理装置１は、主なハードウェア要素として、演算装置１１と、記憶装置１２と、スキャナインターフェース１３と、通信装置１４と、ディスプレイインターフェース１５と、周辺機器インターフェース１６と、メディア読取装置１７とを備える。

演算装置１１は、各種のプログラムを実行することで、各種の処理を実行する演算主体であり、コンピュータの一例である。演算装置１１は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、およびＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などで構成される。なお、演算装置１１は、ＣＰＵ、ＦＰＧＡ、およびＧＰＵの少なくとも１つで構成されてもよいし、ＣＰＵとＦＰＧＡ、ＦＰＧＡとＧＰＵ、ＣＰＵとＧＰＵ、あるいはＣＰＵ、ＦＰＧＡ、およびＧＰＵの全てから構成されてもよい。また、演算装置１１は、演算回路（processing circuitry）で構成されてもよい。

記憶装置１２は、演算装置１１が任意のプログラムを実行するにあたって、プログラムコードやワークメモリなどを一時的に格納する揮発性の記憶領域（たとえば、ワーキングエリア）を含む。たとえば、記憶装置１２は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）またはＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）などの揮発性メモリデバイスで構成される。さらに、記憶装置１２は、不揮発性の記憶領域を含む。たとえば、記憶装置１２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ハードディスク、またはＳＳＤ（Solid State Drive）などの不揮発性メモリデバイスで構成される。

なお、本実施の形態においては、揮発性の記憶領域と不揮発性の記憶領域とが同一の記憶装置１２に含まれる例を示したが、揮発性の記憶領域と不揮発性の記憶領域とが互いに異なる記憶装置に含まれていてもよい。たとえば、演算装置１１が揮発性の記憶領域を含み、記憶装置１２が不揮発性の記憶領域を含んでいてもよい。データ処理装置１は、演算装置１１と、記憶装置１２とを含むマイクロコンピュータを備えていてもよい。

記憶装置１２は、三次元スキャナ２によって取得された三次元データ１２１と、データ処理プログラム１２２とを格納する。データ処理プログラム１２２は、演算装置１１が三次元スキャナ２から取得した三次元データのデータ処理（後述する図１３の処理）を実行するためのプログラムである。

スキャナインターフェース１３は、三次元スキャナ２を接続するためのインターフェースであり、データ処理装置１と三次元スキャナ２との間のデータの入出力を実現する。データ処理装置１と三次元スキャナ２とは、ケーブルを用いた有線、または無線（ＷｉＦｉ，ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ（登録商標）など）を介して接続される。

通信装置１４は、有線通信または無線通信を介して、上述した歯科技工所または自動製造装置との間でデータを送受信する。たとえば、データ処理装置１は、三次元データを、通信装置１４を介して歯科技工所または自動製造装置に送信する。

ディスプレイインターフェース１５は、ディスプレイ３を接続するためのインターフェースであり、データ処理装置１とディスプレイ３との間のデータの入出力を実現する。

周辺機器インターフェース１６は、キーボード４およびマウス５などの周辺機器を接続するためのインターフェースであり、データ処理装置１と周辺機器との間のデータの入出力を実現する。

メディア読取装置１７は、記憶媒体であるリムーバブルディスク２０に格納されている各種データを読み出す。たとえば、メディア読取装置１７は、リムーバブルディスク２０からデータ処理プログラム１２２を取得してもよい。

［三次元スキャナの構成］
図３を参照しながら、本実施の形態に係る三次元スキャナ２の構成を説明する。図３は、本実施の形態に係る三次元スキャナ２の構成を示す図である。

図３に示すように、三次元スキャナ２は、手持ち式のハンドピースであり、ハウジング２１と、ハウジング２１に対して着脱可能に接続されたプローブ２２と、制御装置４０とを備える。

プローブ２２は、口腔内に挿入され、スキャン物体にパターンを有する光（以下、単に「パターン」とも称する。）を投影する。プローブ２２は、パターンが投影されたスキャン物体からの反射光をハウジング２１の内部に導く。

三次元スキャナ２は、ハウジング２１の内部に、光源２３と、レンズ２４と、光学センサ２５と、プリズム２６と、カウンタウェイト２７とを備える。なお、図３においては、説明の便宜上、レンズ２４およびカウンタウェイト２７が往復直線運動する方向をＸ軸、Ｘ軸に垂直であって図３における紙面の上向きの軸をＺ軸、Ｘ軸およびＺ軸のそれぞれに垂直な軸をＹ軸で示す。

光源２３は、レーザー素子またはＬＥＤ（Light Emitting Diode）などを含む。光源２３からの光（光軸Ｌ）は、プリズム２６およびレンズ２４を通過し、プローブ２２に設けられた反射部２８によって反射されて開口部２９から出力される。開口部２９から出力された光は、スキャン物体に照射され、当該スキャン物体で反射される。スキャン物体で反射された光は、開口部２９および反射部２８を介して再びハウジング２１の内部に進入し、レンズ２４を通過してプリズム２６に入力される。プリズム２６は、物体からの光の進行方向を、光学センサ２５が位置する方向（この例では、Ｚ軸方向）に変化させる。プリズム２６によって進行方向が変化した光は、光学センサ２５によって検出される。

合焦法の技術を用いて物体の三次元データを取得する場合、レンズ２４と物体との間に設けられたパターン生成素子（図示せず）を通過した光が物体に投影される。レンズ２４が同一直線（たとえば、Ｘ軸）上を往復直線運動すると、投影パターンの焦点位置が変化する。光学センサ２５は、その変化ごとでスキャン物体からの光を検出する。

制御装置４０は、たとえば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭなどから構成され、三次元スキャナ２で行われる処理を制御する。なお、制御装置４０は、ＦＰＧＡまたはＧＰＵで構成されてもよい。また、制御装置４０は、ＣＰＵ、ＦＰＧＡ、およびＧＰＵの少なくとも１つで構成されてもよいし、ＣＰＵとＦＰＧＡ、ＦＰＧＡとＧＰＵ、ＣＰＵとＧＰＵ、あるいはＣＰＵ、ＦＰＧＡ、およびＧＰＵの全てから構成されてもよい。また、制御装置４０は、演算回路（processing circuitry）で構成されてもよい。

制御装置４０は、レンズ２４の位置と、そのときの光学センサ２５の検出結果とに基づいて、スキャン物体の表面を示す点群の各々の位置を算出する。このようにして三次元スキャナ２によって取得された物体の三次元データは、スキャナインターフェース１３を介してデータ処理装置１に入力される。なお、制御装置４０の一部または全部の機能を、データ処理装置１が備えていてもよい。たとえば、データ処理装置１の演算装置１１が、制御装置４０の機能を備えていてもよい。

［三次元スキャナによるスキャンの一例］
図４および図５を参照しながら、三次元スキャナ２によるスキャンの一例を説明する。図４は、三次元スキャナ２によるスキャン方法を説明するための図である。

三次元スキャナ２のスキャン範囲は、口腔内に挿入可能なプローブ２２の大きさによって制限される。このため、ユーザは、プローブ２２を口腔内に挿入し、プローブ２２を歯列に沿って口腔内を移動させるようにして複数回に亘って口腔内をスキャンする。

たとえば、図４に示すように、ユーザは、口腔内でプローブ２２を動かすことによって、スキャン範囲をＲ１，Ｒ２，Ｒ３，・・・Ｒｎといったように順々に変えて、口腔内の様々な位置での三次元データを取得する。このようにしてユーザがプローブ２２を動かしながらスキャン物体をスキャンすることにより、三次元スキャナ２は、スキャン物体の三次元データを取得することができる。なお、図４のスキャン範囲Ｒ１～Ｒｎでは、ユーザは、臼歯の咬合面または前歯の切歯の方向からスキャンしているが、舌側面または頬側面の方向からスキャンしてもよい。これにより、ユーザは、三次元スキャナ２を用いて、各歯牙の三次元データをより確実に取得することができる。

図５は、三次元スキャナ２によるスキャンの一例を示す図である。三次元スキャナ２によるスキャン中においては、スキャン物体とプローブ２２との間に、術者の指または歯科用器具、あるいは患者の舌などの障害物が入り込み、三次元スキャナ２がスキャン物体の三次元データを適切に取得することができない場合がある。

たとえば、図５（Ａ）に示す例では、あるＮ回目のスキャン中において、三次元スキャナ２のスキャン範囲Ｒに術者（たとえば、ユーザ自身）の指が入り込んでいる。このような場合、図５（Ｂ）に示すように、ユーザは、指などの障害物を退けた上で、その後のＮ＋１回目のスキャンによって、もう一度同じ箇所でスキャン物体をスキャンする。

上述した例の場合、ユーザは、Ｎ＋１回目のスキャンによって取得された三次元データを真のデータとする一方で、Ｎ回目のスキャンによって取得された三次元データを偽のデータとして処理する必要がある。そこで、本実施の形態に係るデータ処理装置１は、三次元スキャナ２から入力されたＮ回目の三次元データと、Ｎ＋１回目の三次元データとを比較することによって、Ｎ回目の三次元データおよびＮ＋１回目の三次元データの真偽を判定するように構成されている。以下、このようなデータ処理装置１のデータ判定処理について具体的に説明する。

［データ処理装置の機能構成］
図６を参照しながら、本実施の形態に係るデータ処理装置１の機能構成について説明する。図６は、本実施の形態に係るデータ処理装置１の機能構成を示すブロック図である。

図６に示すように、データ処理装置１は、主な機能部として、入力部１１０１と、データ処理部１１０２と、記憶部１１０３と、出力部１１０４とを備える。

入力部１１０１は、スキャナインターフェース１３の機能部であり、三次元スキャナ２によって取得された三次元データが入力される。

なお、入力部１１０１は、通信装置１４、周辺機器インターフェース１６、またはメディア読取装置１７の機能部であってもよい。たとえば、入力部１１０１が通信装置１４の機能部である場合、通信装置１４は、有線通信または無線通信を介して、外部装置から三次元データを取得する。なお、外部装置は、歯科医院に設置されたサーバ装置であってもよいし、歯科医院とは別の場所に設置されたクラウド型のサーバ装置であってもよい。入力部１１０１が周辺機器インターフェース１６の機能部である場合、周辺機器インターフェース１６は、キーボード４およびマウス５を用いてユーザによって入力された三次元データを取得する。入力部１１０１がメディア読取装置１７の機能部である場合、メディア読取装置１７は、リムーバブルディスク２０に記憶された三次元データを取得する。

データ処理部１１０２は、演算装置１１の機能部である。データ処理部１１０２は、入力部１１０１から入力されて記憶部１１０３に蓄積して記憶された三次元データ１２１を用いて、三次元データの束（以下、「データセット」とも称する。）を生成するメッシュ生成処理を実行する。データ処理部１１０２は、データセットに対して真偽を判定するデータ判定処理を実行する。データ処理部１１０２は、真の三次元データとして設定された三次元データによって複数のデータセットが生成された場合に、当該複数のデータセットのうち、データ量が最も大きいデータセットを真のデータセットとするデータセット判定処理を実行する。さらに、データ処理部１１０２は、真のデータセットに基づいて任意の視点から見た二次元画像に対応する二次元画像データを生成する画像データ生成処理を実行する。データ処理部１１０２は、生成した二次元画像データを出力部１１０４に出力する。

出力部１１０４は、ディスプレイインターフェース１５の機能部であり、データ処理部１１０２によって生成された二次元画像データをディスプレイ３に出力する。これにより、データ処理装置１は、スキャン物体の表面形状を模した二次元画像をディスプレイ３に表示させることができる。

なお、出力部１１０４は、通信装置１４またはメディア読取装置１７の機能部であってもよい。たとえば、出力部１１０４が通信装置１４の機能部である場合、通信装置１４は、有線通信または無線通信を介して、三次元データを歯科技工所または自動製造装置に出力する。出力部１１０４がメディア読取装置１７の機能部である場合、メディア読取装置１７は、リムーバブルディスク２０に三次元データを出力する。

［データ判定処理］
図７～図９を参照しながら、本実施の形態に係るデータ処理装置１のデータ判定処理について説明する。図７～図９は、本実施の形態に係るデータ処理装置１のデータ判定処理の一例を示す図である。

データ処理装置１のデータ処理部１１０２は、データ判定処理を実行することによって、三次元スキャナ２の位置を基準とした仮想空間５０において、入力部１１０１から入力された第１の三次元データと、入力部１１０１から入力された第２の三次元データとを比較することによって、第１の三次元データおよび第２の三次元データの真偽を判定する。

たとえば、図７に示すように、三次元スキャナ２は、あるＮ回目のスキャンによって、スキャン物体の表面を示す複数の点のそれぞれの位置を含む複数の三次元データを取得する。

データ処理装置１は、三次元スキャナ２から複数の三次元データが順次入力されると、入力された三次元データに含まれる各点の位置と、三次元スキャナ２の位置とに基づき、仮想空間５０を生成する。

図８を参照しながら、仮想空間５０について具体的に説明する。図８に示すように、ハウジング２１内を通過した光源２３からの光（光軸Ｌ）は、反射部２８によって反射されて開口部２９から拡散するようにして出力される。開口部２９から拡散して出力された一定の光量の光がスキャン物体によって反射されて、再び開口部２９を介してハウジング２１の内部に進入することで、三次元データが取得されるため、開口部２９から拡散して出力された複数の光が広がる範囲がスキャン範囲になる。データ処理装置１は、スキャン範囲の中に、予め決められたデータ処理範囲を設定しており、開口部２９から拡散して出力された一定の光量の光のうち、データ処理範囲に含まれる光の光軸Ｌに基づき仮想空間５０を生成する。

具体的には、データ処理装置１は、三次元スキャナ２の光軸Ｌを中心軸とする円柱の形を有する仮想空間５０を生成する。より具体的には、データ処理装置１は、開口部２９から出力された光軸Ｌ、すなわち、三次元スキャナ２の位置と三次元スキャナ２によって検出された点の位置（以下、「検出位置」とも称する。）とを通る光軸Ｌを中心軸とした、予め決められた長さの直径を有する断面を有する円柱状の仮想空間５０を生成する。さらに、データ処理装置１は、データ処理範囲に複数の光軸Ｌが含まれる場合、当該複数の光軸Ｌのそれぞれを中心軸とする円柱状の複数の仮想空間５０を生成する。

ここで、図８の例では、「三次元スキャナの位置」（以下、「スキャナ位置」とも称する。）は、ハウジング２１内を通過した光源２３からの光軸Ｌが、反射部２８によって反射されてから開口部２９を介して出力されるまでに至る経路のうちのいずれかの位置に設定されている。なお、スキャナ位置は、データ処理装置１が検出位置との間の距離を認識することができる位置であればよく、三次元スキャナ２内のいずれの位置に設定されてもよい。

図７に戻り、図７（Ａ）に示すように、データ処理装置１は、Ｎ回目のスキャンによってある点の位置Ａが検出されると、図７（Ｂ）に示すように、その検出位置Ａを通る光軸Ｌを中心軸とする円柱状の仮想空間５０を生成する。データ処理装置１は、Ｎ回目のスキャンによって取得された三次元データ（検出位置Ａの位置情報を含む三次元データ）に対する仮想空間５０を生成すると、仮想空間５０内にＮ回目よりも前（たとえば、過去のＮ－１回目）のスキャンによって取得された三次元データが存在するか否かを判定する。なお、Ｎは自然数である。

データ処理装置１は、仮想空間５０内に過去に取得された三次元データが存在するか否かを判定する際、仮想空間５０の生成基準となった検出位置Ａに対応する点からスキャナ位置に向かう光軸Ｌ方向において、過去に取得された三次元データが存在するか否かを判定する。

図７（Ｂ）の例では、Ｎ回目のスキャンによって取得された三次元データに対する仮想空間５０内にＮ回目よりも前（Ｎ－１回目）のスキャンによって取得された三次元データが存在しない。このため、データ処理装置１は、検出位置Ａの三次元データを真の三次元データとする。

次に、三次元スキャナ２は、Ｎ回目の後（たとえば、Ｎ＋１回目）のスキャンによって、スキャン物体の表面を示す複数の点のそれぞれの位置を含む複数の三次元データを再び取得する。

データ処理装置１は、三次元スキャナ２から複数の三次元データが順次入力されると、入力された三次元データに含まれる位置（検出位置）を基準とした仮想空間５０を生成する。

たとえば、図７（Ｃ）に示すように、データ処理装置１は、Ｎ＋１回目のスキャンによってある点の位置Ｂが検出されると、図７（Ｄ）に示すように、その検出位置Ｂを通る光軸Ｌを中心軸とする円柱状の仮想空間５０を生成する。データ処理装置１は、Ｎ＋１回目のスキャンによって取得された三次元データ（検出位置Ｂの位置情報を含む三次元データ）に対する仮想空間５０を生成すると、仮想空間５０内にＮ＋１回目よりも前（たとえば、過去のＮ回目）のスキャンによって取得された三次元データが存在するか否かを判定する。

データ処理装置１は、仮想空間５０の生成基準となった検出位置Ｂに対応する点からスキャナ位置に向かう光軸Ｌ方向において、過去に取得された三次元データが存在するか否かを判定する。

さらに、データ処理装置１は、仮想空間５０内にＮ＋１回目よりも前（Ｎ回目）のスキャンによって取得された三次元データが存在するか否かを判定する際、Ｎ＋１回目の三次元データの座標の原点（基準点）と、Ｎ回目の三次元データの座標の原点（基準点）とを合わせる。たとえば、データ処理装置１は、Ｎ回目の三次元データの座標系に合わせるようにして、Ｎ＋１回目の三次元データの座標を変換する。これにより、データ処理装置１は、Ｎ回目の三次元データとＮ＋１回目の三次元データとを比較することができる。

なお、データ処理装置１は、上述した原点（基準点）として、Ｎ回目の三次元データを取得したときのスキャナ位置を採用してもよい。つまり、データ処理装置１は、Ｎ＋１回目の三次元データを取得したときのスキャナ位置の座標を、Ｎ回目の三次元データを取得したときのスキャナ位置の座標に一致させ、当該スキャナ位置を原点とした座標系において、Ｎ回目の三次元データとＮ＋１回目の三次元データとを比較してもよい。

図７（Ｄ）の例では、Ｎ＋１回目のスキャンによって取得された三次元データに対する仮想空間５０内にＮ回目のスキャンによって取得された三次元データが存在する。このため、データ処理装置１は、Ｎ回目の三次元データと、Ｎ＋１回目の三次元データとを比較することによって、Ｎ回目の三次元データおよびＮ＋１回目の三次元データの真偽を判定する。

具体的には、本実施の形態に係るデータ処理装置１は、Ｎ回目の三次元データとＮ＋１回目の三次元データとのうち、後から入力されたＮ＋１回目の三次元データを真の三次元データとする。

たとえば、図９（Ａ）～（Ｃ）に示すように、データ処理装置１は、三次元スキャナ２のＮ回目のスキャン（走査）によって、口腔内のある特定領域において複数の三次元データａ～ｃが入力され、その後、図９（Ｄ）～（Ｆ）に示すように、三次元スキャナ２のＮ＋１回目のスキャン（走査）によって、口腔内の同じ特定領域において複数の三次元データｄ～ｆが再び入力されたとする。

データ処理装置１は、図９（Ｄ）に示すように、Ｎ＋１回目のスキャン（走査）によって三次元データｄが入力されると、三次元データｄに対する仮想空間５０を生成し、仮想空間５０内にＮ＋１回目よりも前（たとえば、過去のＮ回目）のスキャン（走査）によって入力された三次元データが存在するか否かを判定する。データ処理装置１は、Ｎ＋１回目のスキャン（走査）によって入力された三次元データｄに対する仮想空間５０内に過去のＮ回目のスキャン（走査）によって入力された三次元データａが存在する場合、Ｎ回目の三次元データａと、Ｎ＋１回目の三次元データｄとで入力タイミングを比較し、後から入力されたＮ＋１回目の三次元データｄを真の三次元データとする。すなわち、データ処理装置１は、今回入力された三次元データｄを真の三次元データとする。

データ処理装置１は、図９（Ｅ）に示すように、Ｎ＋１回目のスキャン（走査）によって三次元データｅが入力されると、三次元データｅに対する仮想空間５０を生成し、仮想空間５０内にＮ＋１回目よりも前（たとえば、過去のＮ回目）のスキャン（走査）によって入力された三次元データが存在するか否かを判定する。データ処理装置１は、Ｎ＋１回目のスキャン（走査）によって入力された三次元データｅに対する仮想空間５０内に過去のＮ回目のスキャン（走査）によって入力された三次元データｂが存在する場合、Ｎ回目の三次元データｂと、Ｎ＋１回目の三次元データｅとで入力タイミングを比較し、後から入力されたＮ＋１回目の三次元データｅを真の三次元データとする。すなわち、データ処理装置１は、今回入力された三次元データｅを真の三次元データとする。

データ処理装置１は、図９（Ｆ）に示すように、Ｎ＋１回目のスキャン（走査）によって三次元データｆが入力されると、三次元データｆに対する仮想空間５０を生成し、仮想空間５０内にＮ＋１回目よりも前（たとえば、過去のＮ回目）のスキャン（走査）によって入力された三次元データが存在するか否かを判定する。データ処理装置１は、Ｎ＋１回目のスキャン（走査）によって入力された三次元データｆに対する仮想空間５０内に過去のＮ回目のスキャン（走査）によって入力された三次元データｃが存在する場合、Ｎ回目の三次元データｃとＮ＋１回目の三次元データｆとで入力タイミングを比較し、後から入力されたＮ＋１回目の三次元データｆを真の三次元データとする。すなわち、データ処理装置１は、今回入力された三次元データｆを真の三次元データとする。換言すると、データ処理装置１は、仮想空間において複数の三次元データが存在する場合、最も新しくスキャンされ、かつ、入力された三次元データｆを真のデータとする。

このように、データ処理装置１の演算装置１１（データ処理部１１０２）は、スキャナ位置を基準とした仮想空間５０において、入力部１１０１から入力されたＮ回目の三次元データと、入力部１１０１から入力されたＮ＋１回目の三次元データとで入力タイミングを比較し、後から入力部１１０１から入力されたＮ＋１回目の三次元データを真の三次元データとする。なお、上述した例において、Ｎ回目の三次元データが「第１の三次元データ」に適用される場合、Ｎ＋１回目の三次元データは「第２の三次元データ」に適用され、Ｎ回目の三次元データが「第２の三次元データ」に適用される場合、Ｎ＋１回目の三次元データは「第１の三次元データ」に適用される。

データ処理装置１は、上述したようなデータ判定処理を実行することにより、図９（Ｇ）に示すように、後から入力部１１０１から入力された三次元データｄ～ｆのみを真の三次元データとして設定し、その後、真の三次元データｄ～ｆのみに基づき、任意の視点から見た二次元画像に対応する二次元画像データを生成する。あるいは、データ処理装置１は、真の三次元データｄ～ｆを記憶する。

このように、たとえば、図５（Ａ）に示したように、Ｎ回目のスキャン中において、三次元スキャナ２のスキャン範囲Ｒに指などの障害物が入り込んでいたとしても、その後、ユーザが障害物を退けた上で、Ｎ＋１回目のスキャンによって、もう一度同じ箇所でスキャン物体をスキャンすれば、データ処理装置１は、後から入力されたＮ＋１回目の三次元データのみを真の三次元データとして設定することができる。これにより、ユーザは、三次元スキャナ２によって取得された三次元データの中から、真の三次元データを自ら選択する必要がなく、三次元スキャナ２を用いてスキャン物体の三次元データを簡単にかつ適切に取得することができる。つまり、ユーザは、ディスプレイ３において、スキャン済みの物体とともに障害物が表示された場合に、障害物を除去してから同じ位置の物体を再スキャンして、障害物が含まれない物体を表示させることで、真の三次元データが偽の三次元データを上書きして保存されたことを確認することができる。

なお、データ処理装置１が複数の三次元データのうちの後から入力された三次元データを真の三次元データとした場合、たとえば、Ｎ回目のスキャンで口腔内に指が入り込まず、Ｎ＋１回目のスキャンで口腔内に指が入り込むと、指の表面の三次元データを真の三次元データとして誤って設定してしまう可能性はある。しかしながら、ユーザは、通常、ディスプレイ３に表示された二次元画像（三次元データに基づいて生成された任意の視点から見た二次元画像）を見ながら口腔内をスキャンするため、任意の視点から見た指の二次元画像が生成されたことを認識したときに、指を取り除いた上で、もう一度同じ箇所で歯牙をスキャンすれば、データ処理装置１は、後から入力された三次元データのみを真の三次元データとして設定することができる。

［三次元データテーブル］
図１０を参照しながら、三次元データテーブルを説明する。図１０は、三次元データテーブルの一例を示す図である。データ処理装置１は、入力部１１０１から入力された三次元データを三次元データ１２１として記憶する際、図１０に示すようなテーブル形式で三次元データを記憶する。

図１０に示すように、三次元データテーブルにおいては、入力部１１０１から入力されたスキャン物体の表面を示す各点の三次元データごとにデータ種別が割り当てられている。そして、三次元データテーブルは、入力部１１０１から入力されたスキャン物体の表面を示す各点の三次元データに含まれる位置情報および色情報を格納する。位置情報は、各点の位置（縦方向，横方向，高さ方向の各軸の座標）を含む。色情報は、各点の色（たとえば、ＲＧＢ値）を含む。

三次元データテーブルは、さらに、入力部１１０１から入力されたスキャン物体の表面を示す各点の三次元データごとに、削除フラグが割り当てられている。削除フラグは、二次元画像データ（三次元データに基づいて生成された任意の視点から見た二次元画像に対応するデータ）を生成する際に用いられるか否かを特定するための情報を含む。たとえば、データ処理装置１は、当該二次元画像データを生成する際に用いられる三次元データに対しては削除フラグをセットせず（「０」のビットを格納する）、当該二次元画像データを生成する際に用いられない三次元データに対しては削除フラグをセットする（「１」のビットを格納する）。すなわち、データ処理装置１は、データ判定処理によって真のデータと判定した三次元データに対しては削除フラグをセットせず、データ判定処理によって偽のデータと判定した三次元データに対しては偽の指標として削除フラグをセットする。

［メッシュ生成処理、データセット判定処理、および画像データ生成処理］
図１１を参照しながら、本実施の形態に係るデータ処理装置１のメッシュ生成処理、データセット判定処理、および画像データ生成処理について説明する。図１１は、本実施の形態に係るデータ処理装置１のメッシュ生成処理、データセット判定処理、および画像データ生成処理の一例を示す図である。

データ処理装置１のデータ処理部１１０２は、メッシュ生成処理を実行することによって、データセットを生成し、データセット判定処理を実行することによって、データセットの真偽を判定し、画像データ生成処理を実行することによって、三次元データに基づいて生成された任意の視点から見た二次元画像に対応する二次元画像データを生成する。

具体的には、データ処理装置１は、三次元スキャナ２によって取得された三次元データのうち、所定範囲内に存在する複数の三次元データ同士を結び付けることによって少なくとも１つのデータセットを生成する。

たとえば、図１１（Ａ）に示すように、データ処理装置１は、予め決められた範囲内に存在する３つ以上の三次元データを直線で結び付けることによって１つのメッシュを生成する。なお、この例では、データ処理装置１は、３つの三次元データを直線で結び付けることによって１つの三角形のメッシュを生成しているが、４つの三次元データを直線で結び付けることによって１つの四角形のメッシュを生成してもよいし、５つ以上三次元データを直線で結び付けることによって１つのメッシュを生成してもよい。

データ処理装置１は、上述したようにして複数のメッシュを生成するとともに、それらを繋ぎ合わせることによってデータセットを生成する。すなわち、１つのデータセットに含まれる複数の三次元データの各々は、所定範囲内に存在する他の少なくとも１つの三次元データと結び付けられることによってメッシュを形成している。結び付けられた三次元データの数が多ければ多いほど、データセットに含まれる三次元データのデータ量（たとえば、三次元データの数）が大きくなる。

なお、データ処理装置１は、生成したデータセットに含まれる複数の三次元データに対してデータ判定処理を実行することで、各三次元データの真偽を判定する。

次に、データ処理装置１は、データセット判定処理によって、複数のデータセットのうち、データ量が最も大きいデータセットを真のデータセットとする。

たとえば、データ処理装置１は、図１１（Ａ）に示すように、歯牙部分の表面を示す複数の三次元データを用いてデータセット１を生成するとともに、指などの障害物の表面を示す複数の三次元データを用いてデータセット２を生成した場合、図１１（Ｂ）に示すように、複数のデータセット１，２のうち、データ量が最も大きいデータセット１を真のデータセットとする。

次に、データ処理装置１は、画像データ生成処理によって、データ量が最も大きい真のデータセットに基づいて、任意の視点から見た二次元画像に対応する二次元画像データを生成する。

上述したように、データセットは、所定範囲内に存在する複数の三次元データによって構成されるため、所定範囲外に存在する三次元データは、当該データセットに含まれない。口腔内において歯牙の表面は連続しているため、データ量が最も大きいデータセットは、歯牙の表面を示す複数の三次元データを含む可能性が高いと言える。また、スキャン中においては、術者が指で患者の唇を口腔の外側に引っ張ることがあり、その場合に術者の指が三次元スキャナ２によってスキャンされることがある。術者の指は、口腔内の外側に配置されるため、歯牙を構成する各点の三次元データの所定範囲内に、指を構成する各点の三次元データが存在しない可能性が高い。このため、データ処理装置１は、歯牙を構成する各点の三次元データを、指を構成する各点の三次元データと区別することができる。

このように、データ処理装置１は、三次元スキャナ２によって取得された複数の三次元データを用いてデータセット１とデータセット２とを生成した場合、複数のデータセット１，２のうち、データ量が最も大きいデータセット１に基づいて、任意の視点から見た二次元画像に対応する二次元画像データを生成することで、歯牙部分の表面を示す複数の三次元データに基づき生成されたデータセット１を出力対象とすることができる。言い換えると、データ処理装置１は、障害物の表面を示す複数の三次元データに基づき生成されたデータセット２を出力対象から除外することができる。これにより、ユーザは、三次元スキャナ２によって取得された三次元データの中から、歯牙部分の表面を示す複数の三次元データを自ら選択する必要がなく、三次元スキャナ２を用いてスキャン物体の三次元データを簡単にかつ適切に取得することができる。

［データセットテーブル］
図１２を参照しながら、データセットテーブルを説明する。図１２は、データセットテーブルの一例を示す図である。データ処理装置１は、入力部１１０１から入力された三次元データに基づいて生成したデータセットを、図１２に示すようなテーブル形式でデータセットを記憶する。

図１２に示すように、データセットテーブルにおいては、生成したデータセットごとにデータセット種別が割り当てられている。そして、データセットテーブルは、各データセットを構成するメッシュの数を格納する。

データ処理装置１は、メッシュ生成処理を実行することによって、データセットを生成すると、データセット種別を割り当てた上で、メッシュ数をデータセットテーブルに格納する。データ処理装置１は、生成したデータセットごとにデータセットテーブルにメッシュ数を格納することで、入力された複数の三次元データをデータセットごとに分類することができる。

さらに、データ処理装置１は、データセットテーブルを参照することで、データ量（メッシュ数）が最も大きいデータセット（この例ではデータセット１）を選択するとともに、選択したデータセットに基づいて、任意の視点から見た二次元画像に対応する二次元画像データを生成することができる。

［データ処理装置１の処理フロー］
図１３を参照しながら、本実施の形態に係るデータ処理装置１が実行する処理フローについて説明する。図１３は、本実施の形態に係るデータ処理装置１が実行する処理の一例を説明するためのフローチャートである。図１３に示す各ステップ（以下、「Ｓ」で示す。）は、データ処理装置１の演算装置１１がデータ処理プログラム１２２を実行することで実現される。また、データ処理装置１は、三次元スキャナ２によるスキャンが開始された後、図１３に示すフローチャートの処理を所定周期（たとえば、数ｍｓｅｃ）で繰り返し実行する。なお、データ処理装置１は、データ処理装置１または三次元スキャナ２の電源がオフされた場合、あるいは三次元スキャナ２によるスキャンが停止された場合に、図１３に示すフローチャートの処理を終了する。

図１３に示すように、データ処理装置１は、三次元スキャナ２によってスキャンされたある点の三次元データを取得する（Ｓ１）。

データ処理装置１は、三次元スキャナ２によって取得された三次元データを用いて少なくとも１つのメッシュを生成することで、データセットを生成する（Ｓ２）。データ処理装置１は、データ判定処理を実行することにより、三次元スキャナ２によって取得された三次元データの真偽を判定する（Ｓ３）。

Ｓ３のデータ判定処理において、データ処理装置１は、図７～図９を参照しながら説明したように、Ｓ１で入力された三次元データに含まれる各点が検出された位置（検出位置）とスキャナ位置とに基づき、仮想空間５０を生成する。そして、データ処理装置１は、仮想空間５０内に真偽の判定対象となった三次元データを取得するよりも前のスキャンによって取得された三次元データが存在するか否かを判定する。データ処理装置１は、仮想空間５０内に真偽の判定対象となった三次元データを取得するよりも前のスキャンによって取得された三次元データが存在する場合、真偽の判定対象となった三次元データを真の三次元データとする。データ処理装置１は、真の三次元データとして判定されなかった他の三次元データについて、三次元データテーブルにおいて削除フラグをセットする。

次に、データ処理装置１は、所定条件が成立したか否かを判定する（Ｓ４）。所定条件は、入力部１１０１から入力される三次元データのデータ量が第１所定量（たとえば、１００データ）を超えることを含む。なお、所定条件は、入力部１１０１から三次元データが入力される時間が所定時間を超えることを含んでいてもよい。たとえば、図１３のフローチャートの処理が開始されてからの経過時間が所定時間を超えた場合に、所定条件が成立してもよい。あるいは、繰り返し実行される図１３のフローチャートの処理において、前回の処理においてＳ４でＹＥＳと判断してからの経過時間が所定時間を超えた場合に、所定条件が成立してもよい。

さらに、図１３のフローチャートの処理が開始されてからの経過時間が所定時間を超え、かつ、入力部１１０１から入力される三次元データのデータ量が第２所定量（たとえば、取得時間に応じて取得されるデータ量の平均）を超えた場合に、所定条件が成立してもよい。あるいは、前回の処理においてＳ４でＹＥＳと判断してからの経過時間が所定時間を超え、かつ、入力部１１０１から入力される三次元データのデータ量が第２所定量（たとえば、取得時間に応じて取得されるデータ量の平均）を超えた場合に、所定条件が成立してもよい。第２所定量を、取得時間に応じて取得されるデータ量の平均に設定した場合、入力部１１０１から入力される三次元データのデータ量が第２所定量を超えている場合は、指などの障害物の表面を示す三次元データが取得されている可能性があるためである。

このように、所定条件は、入力部１１０１から入力される三次元データのデータ量が所定量を超えること、および入力部１１０１から三次元データが入力される時間が所定時間を超えることのうち、少なくとも１つを含む。

データ処理装置１は、所定条件が成立した場合（Ｓ４でＹＥＳ）、データセット判定処理を実行することにより、複数のデータセットのうち、データ量が最も大きいデータセットを真のデータセットとする（Ｓ５）。

データ処理装置１は、所定条件が成立していない場合（Ｓ４でＮＯ）、またはＳ５の後、画像データ生成処理を実行することによって、真のデータセットに基づいて、任意の視点から見た二次元画像に対応する二次元画像データを生成する（Ｓ６）。なお、Ｓ６で生成された二次元画像データは、出力部１１０４を介してディスプレイ３などの外部装置に出力される。

以上のように、本実施の形態に係るデータ処理装置１は、データ判定処理を実行することによって、スキャナ位置を基準とした仮想空間５０において、今回Ｓ１で取得した三次元データと、過去にＳ１で取得した三次元データとを比較して、今回Ｓ１で取得した三次元データと、過去にＳ１で取得した三次元データとの真偽を判定する。これにより、ユーザは、三次元スキャナ２によって取得された三次元データの中から、真の三次元データを自ら選択する必要がなく、三次元スキャナ２を用いてスキャン物体の三次元データを簡単にかつ適切に取得することができる。

また、本実施の形態に係るデータ処理装置１は、メッシュ生成処理を実行することによって、今回および過去にＳ１で取得した複数の三次元データのうち、所定範囲内に位置する複数の三次元データを用いてデータセットを生成する。また、データ処理装置１は、データセット判定処理を実行することによって、複数のデータセットのうち、データ量が最も大きいデータセットを真のデータセットとする。さらに、データ処理装置１は、真のデータセットに基づき画像データを生成する。これにより、ユーザは、三次元スキャナ２によって取得された三次元データの中から、歯牙部分の表面を示す複数の三次元データを自ら選択する必要がなく、三次元スキャナ２を用いてスキャン物体の三次元データを簡単にかつ適切に取得することができる。

歯科医師などのユーザは、三次元スキャナ２を用いて口腔内の物体（歯列弓など）の三次元データを取得し、取得した三次元データをデータ処理装置１に記憶させる。そして、ユーザは、データ処理装置１が記憶した三次元データをミリングマシンや３Ｄプリンタに出力したり、患者に対して治療箇所や患者自身の歯列の状況を説明しやすくするために、三次元データに基づいて任意の視点から見た二次元画像をディスプレイ３に表示させたりする。

データ処理装置１は、現在、歯列弓のどこまで正しく三次元データを取得および記録できているかをユーザが分かるようにするために、正しく取得および記録できた三次元データに基づいて任意の視点から見た歯列弓の二次元画像をディスプレイ３にリアルタイムで表示させる。

上述したような歯列弓などの口腔内の物体の三次元データを取得して記録する過程において、データ処理装置１は、メッシュ生成処理によって三次元データを用いてデータセットを生成し、データ判定処理によってデータセットに含まれる三次元データの真偽を判定して偽の三次元データに対して削除フラグをセットし、データセット判定処理によってデータセットの真偽を判定して真のデータセットに基づいて二次元画像データを生成する。データ処理装置１は、三次元データを取得して二次元画像データを生成するまでの間、偽の三次元データに対して削除フラグをセットすることに留まり、偽の三次元データを削除したり、真の三次元データのみに基づいてデータセットを再生成したりすることはなく、削除フラグをセットした偽の三次元データを用いることなく、真の三次元データさらには真のデータセットのみに基づいて二次元画像データを生成する。つまり、データ処理装置１は、偽の三次元データを記録したままだが、偽の三次元データをディスプレイ３に表示することはない。そして、データ処理装置１は、ユーザによる三次元スキャナ２を用いた一連の三次元データの取得および記録が完了したタイミング（たとえば、データ処理装置１または三次元スキャナ２の電源がオフされたタイミング、あるいは三次元スキャナ２によるスキャンが停止されたタイミング）以降で、削除フラグがセットされた偽の三次元データを記録から削除する。これにより、データ処理装置１は、図１３に示す処理フローの途中で、偽の三次元データを削除したり、真の三次元データのみに基づいてデータセットを再生成したりすることによって処理負荷がかかることを回避することができる。

［変形例］
本開示は、上記の実施例に限られず、さらに種々の変形、応用が可能である。以下、本開示に適用可能な変形例について説明する。なお、以下では、変形例に係るデータ処理装置１について、本実施の形態に係るデータ処理装置１と異なる構成および機能のみを説明し、その他の構成および機能について、変形例に係るデータ処理装置１は本実施の形態に係るデータ処理装置１と同じ構成および機能を有するものとする。

（データ判定処理）
本実施の形態に係るデータ処理装置１は、データ判定処理によって、入力された複数の三次元データのうち、後から入力された三次元データを真の三次元データとしていたが、図１４～図１６に示すように、変形例に係るデータ処理装置１は、本実施の形態に係るデータ判定処理とは異なる観点から三次元データの真偽を判定してもよい。図１４～図１６は、変形例に係るデータ処理装置１のデータ判定処理の一例を示す図である。

変形例に係るデータ処理装置１は、データ判定処理によって、入力された複数の三次元データのうち、スキャナ位置から最も遠い点の位置を含む三次元データを真の三次元データとしてもよい。

たとえば、図１４（Ａ）～（Ｃ）に示すように、データ処理装置１は、三次元スキャナ２のＮ回目のスキャン（走査）によって、口腔内のある特定領域において複数の三次元データａ～ｃが入力され、その後、図１４（Ｄ）～（Ｆ）に示すように、三次元スキャナ２のＮ＋１回目のスキャン（走査）によって、口腔内の同じ特定領域において複数の三次元データｄ～ｆが再び入力されたとする。

データ処理装置１は、図１４（Ｄ）に示すように、Ｎ＋１回目のスキャン（走査）によって三次元データｄが入力されると、三次元データｄに対する仮想空間５０を生成し、仮想空間５０内にＮ＋１回目よりも前（たとえば、過去のＮ回目）のスキャン（走査）によって入力された三次元データが存在するか否かを判定する。データ処理装置１は、Ｎ＋１回目のスキャン（走査）によって入力された三次元データｄに対する仮想空間５０内に過去のＮ回目のスキャン（走査）によって入力された三次元データａが存在する場合、Ｎ回目の三次元データａと、Ｎ＋１回目の三次元データｄとでスキャン位置からの距離を比較し、スキャナ位置から最も遠い点の位置を含むＮ＋１回目の三次元データｄを真の三次元データとする。

データ処理装置１は、図１４（Ｅ）に示すように、Ｎ＋１回目のスキャン（走査）によって三次元データｅが入力されると、三次元データｅに対する仮想空間５０を生成し、仮想空間５０内にＮ＋１回目よりも前（たとえば、過去のＮ回目）のスキャン（走査）によって入力された三次元データが存在するか否かを判定する。データ処理装置１は、Ｎ＋１回目のスキャン（走査）によって入力された三次元データｅに対する仮想空間５０内に過去のＮ回目のスキャン（走査）によって入力された三次元データｂが存在する場合、Ｎ回目の三次元データｂと、Ｎ＋１回目の三次元データｅとでスキャン位置からの距離を比較し、スキャナ位置から最も遠い点の位置を含むＮ＋１回目の三次元データｅを真の三次元データとする。

データ処理装置１は、図１４（Ｆ）に示すように、Ｎ＋１回目のスキャン（走査）によって三次元データｆが入力されると、三次元データｆに対する仮想空間５０を生成し、仮想空間５０内にＮ＋１回目よりも前（たとえば、過去のＮ回目）のスキャン（走査）によって入力された三次元データが存在するか否かを判定する。データ処理装置１は、Ｎ＋１回目のスキャン（走査）によって入力された三次元データｆに対する仮想空間５０内に過去のＮ回目のスキャン（走査）によって入力された三次元データｃが存在する場合、Ｎ回目の三次元データｃと、Ｎ＋１回目の三次元データｆとでスキャン位置からの距離を比較し、スキャナ位置から最も遠い点の位置を含むＮ＋１回目の三次元データｆを真の三次元データとする。

このように、変形例に係るデータ処理装置１の演算装置１１（データ処理部１１０２）は、スキャナ位置を基準とした仮想空間５０において、入力部１１０１から入力されたＮ回目の三次元データと、入力部１１０１から入力されたＮ＋１回目の三次元データとでスキャン位置からの距離を比較し、スキャナ位置から最も遠い点の位置を含む三次元データを真の三次元データとする。なお、上述した例において、Ｎ回目の三次元データが「第１の三次元データ」に適用される場合、Ｎ＋１回目の三次元データは「第２の三次元データ」に適用され、Ｎ回目の三次元データが「第２の三次元データ」に適用される場合、Ｎ＋１回目の三次元データは「第１の三次元データ」に適用される。

なお、データ処理装置１が複数の三次元データのうちのスキャナ位置から最も遠い点の位置を含む三次元データを真の三次元データとした場合、たとえば、ユーザが、先に、ある特定歯牙のユーザに近い側の側面をスキャンし、その後、同じ特定歯牙のユーザから遠い側の側面をスキャンしたときに、データ処理装置１は、特定歯牙のユーザから遠い側の側面の三次元データのみを真の三次元データとする可能性がある。しかしながら、図７を用いて説明したように、データ処理装置１は、仮想空間５０の生成基準となった検出位置に対応する点からスキャナ位置に向かう光軸Ｌ方向において、過去に取得された三次元データが存在するか否かを判定するため、上述したような問題を生じさせることはない。

変形例に係るデータ処理装置１は、データ判定処理によって、入力された複数の三次元データのうち、スキャナ位置から最も近い点の位置を含む三次元データを偽の三次元データとしてもよい。

たとえば、図１５（Ａ）～（Ｃ）に示すように、データ処理装置１は、三次元スキャナ２のＮ回目のスキャン（走査）によって、口腔内のある特定領域において複数の三次元データａ～ｃが入力され、その後、図１５（Ｄ）～（Ｆ）に示すように、三次元スキャナ２のＮ＋１回目のスキャン（走査）によって、口腔内の同じ特定領域において複数の三次元データｄ～ｆが再び入力されたとする。

データ処理装置１は、図１５（Ｄ）に示すように、Ｎ＋１回目のスキャン（走査）によって三次元データｄが入力されると、三次元データｄに対する仮想空間５０を生成し、仮想空間５０内にＮ＋１回目よりも前（たとえば、過去のＮ回目）のスキャン（走査）によって入力された三次元データが存在するか否かを判定する。データ処理装置１は、Ｎ＋１回目のスキャン（走査）によって入力された三次元データｄに対する仮想空間５０内に過去のＮ回目のスキャン（走査）によって入力された三次元データａが存在する場合、Ｎ回目の三次元データａと、Ｎ＋１回目の三次元データｄとでスキャン位置からの距離を比較し、スキャナ位置から最も近い点の位置を含むＮ回目の三次元データａを偽の三次元データとする。言い換えると、データ処理装置１は、Ｎ＋１回目の三次元データｄを真の三次元データとする。

データ処理装置１は、図１４（Ｅ）に示すように、Ｎ＋１回目のスキャン（走査）によって三次元データｅが入力されると、三次元データｅに対する仮想空間５０を生成し、仮想空間５０内にＮ＋１回目よりも前（たとえば、過去のＮ回目）のスキャン（走査）によって入力された三次元データが存在するか否かを判定する。データ処理装置１は、Ｎ＋１回目のスキャン（走査）によって入力された三次元データｅに対する仮想空間５０内に過去のＮ回目のスキャン（走査）によって入力された三次元データｂが存在する場合、Ｎ回目の三次元データｂと、Ｎ＋１回目の三次元データｅとでスキャン位置からの距離を比較し、スキャナ位置から最も近い点の位置を含むＮ回目の三次元データｂを偽の三次元データとする。言い換えると、データ処理装置１は、Ｎ＋１回目の三次元データｅを真の三次元データとする。

データ処理装置１は、図１４（Ｆ）に示すように、Ｎ＋１回目のスキャン（走査）によって三次元データｆが入力されると、三次元データｆに対する仮想空間５０を生成し、仮想空間５０内にＮ＋１回目よりも前（たとえば、過去のＮ回目）のスキャン（走査）によって入力された三次元データが存在するか否かを判定する。データ処理装置１は、Ｎ＋１回目のスキャン（走査）によって入力された三次元データｆに対する仮想空間５０内に過去のＮ回目のスキャン（走査）によって入力された三次元データｃが存在する場合、Ｎ回目の三次元データｃと、Ｎ＋１回目の三次元データｆとでスキャン位置からの距離を比較し、スキャナ位置から最も近い点の位置を含むＮ回目の三次元データｃを偽の三次元データとする。言い換えると、データ処理装置１は、Ｎ＋１回目の三次元データｆを真の三次元データとする。

このように、変形例に係るデータ処理装置１の演算装置１１（データ処理部１１０２）は、スキャナ位置を基準とした仮想空間５０において、入力部１１０１から入力されたＮ回目の三次元データと、入力部１１０１から入力されたＮ＋１回目の三次元データとでスキャン位置からの距離を比較し、スキャナ位置から最も近い点の位置を含む三次元データを偽の三次元データとする。なお、上述した例において、Ｎ回目の三次元データが「第１の三次元データ」に適用される場合、Ｎ＋１回目の三次元データは「第２の三次元データ」に適用され、Ｎ回目の三次元データが「第２の三次元データ」に適用される場合、Ｎ＋１回目の三次元データは「第１の三次元データ」に適用される。

なお、データ処理装置１が複数の三次元データのうちのスキャナ位置から最も近い点の位置を含む三次元データを偽の三次元データとした場合、たとえば、ユーザが、先に、ある特定歯牙のユーザに近い側の側面をスキャンし、その後、同じ特定歯牙のユーザから遠い側の側面をスキャンしたときに、データ処理装置１は、特定歯牙のユーザから近い側の側面の三次元データを偽の三次元データとする可能性がある。しかしながら、図７を用いて説明したように、データ処理装置１は、仮想空間５０の生成基準となった検出位置に対応する点からスキャナ位置に向かう光軸Ｌ方向において、過去に取得された三次元データが存在するか否かを判定するため、上述したような問題を生じさせることはない。

変形例に係るデータ処理装置１は、データ判定処理によって、入力された複数の三次元データのうち、特定色に最も近い色の色情報を含む三次元データを真の三次元データとしてもよい。なお、特定色は、たとえば、歯牙の色に近い白色であってもよく、ユーザによって適宜設定され得る。また、データ処理装置１は、図１０の三次元データテーブルに格納された各三次元データの色情報を参照することで、各三次元データに対応する各点の色を特定することができる。

たとえば、図１６（Ａ）～（Ｃ）に示すように、データ処理装置１は、三次元スキャナ２のＮ回目のスキャン（走査）によって、口腔内のある特定領域において複数の三次元データａ～ｃが入力され、その後、図１６（Ｄ）～（Ｆ）に示すように、三次元スキャナ２のＮ＋１回目のスキャン（走査）によって、口腔内の同じ特定領域において複数の三次元データｄ～ｆが再び入力されたとする。

データ処理装置１は、図１６（Ｄ）に示すように、Ｎ＋１回目のスキャン（走査）によって三次元データｄが入力されると、三次元データｄに対する仮想空間５０を生成し、仮想空間５０内にＮ＋１回目よりも前（たとえば、過去のＮ回目）のスキャン（走査）によって入力された三次元データが存在するか否かを判定する。データ処理装置１は、Ｎ＋１回目のスキャン（走査）によって入力された三次元データｄに対する仮想空間５０内に過去のＮ回目のスキャン（走査）によって入力された三次元データａが存在する場合、Ｎ回目の三次元データａに含まれる色情報と、Ｎ＋１回目の三次元データｄに含まれる色情報とを比較し、特定色に最も近い色の色情報を含むＮ＋１回目の三次元データｄを真の三次元データとする。

データ処理装置１は、図１６（Ｅ）に示すように、Ｎ＋１回目のスキャン（走査）によって三次元データｅが入力されると、三次元データｅに対する仮想空間５０を生成し、仮想空間５０内にＮ＋１回目よりも前（たとえば、過去のＮ回目）のスキャン（走査）によって入力された三次元データが存在するか否かを判定する。データ処理装置１は、Ｎ＋１回目のスキャン（走査）によって入力された三次元データｅに対する仮想空間５０内に過去のＮ回目のスキャン（走査）によって入力された三次元データｂが存在する場合、Ｎ回目の三次元データｂに含まれる色情報と、Ｎ＋１回目の三次元データｅに含まれる色情報とを比較し、特定色に最も近い色の色情報を含むＮ＋１回目の三次元データｅを真の三次元データとする。

データ処理装置１は、図１６（Ｆ）に示すように、Ｎ＋１回目のスキャン（走査）によって三次元データｆが入力されると、三次元データｆに対する仮想空間５０を生成し、仮想空間５０内にＮ＋１回目よりも前（たとえば、過去のＮ回目）のスキャン（走査）によって入力された三次元データが存在するか否かを判定する。データ処理装置１は、Ｎ＋１回目のスキャン（走査）によって入力された三次元データｆに対する仮想空間５０内に過去のＮ回目のスキャン（走査）によって入力された三次元データｃが存在する場合、Ｎ回目の三次元データｃに含まれる色情報と、Ｎ＋１回目の三次元データｆに含まれる色情報とを比較し、特定色に最も近い色の色情報を含むＮ＋１回目の三次元データｆを真の三次元データとする。

このように、変形例に係るデータ処理装置１の演算装置１１（データ処理部１１０２）は、スキャナ位置を基準とした仮想空間５０において、入力部１１０１から入力されたＮ回目の三次元データと、入力部１１０１から入力されたＮ＋１回目の三次元データとで色情報を比較し、特定色に最も近い色の色情報を含む三次元データを真の三次元データとする。なお、上述した例において、Ｎ回目の三次元データが「第１の三次元データ」に適用される場合、Ｎ＋１回目の三次元データは「第２の三次元データ」に適用され、Ｎ回目の三次元データが「第２の三次元データ」に適用される場合、Ｎ＋１回目の三次元データは「第１の三次元データ」に適用される。

なお、データ処理装置１が複数の三次元データのうちの特定色に最も近い色の色情報を含む三次元データを真の三次元データとした場合、たとえば、歯肉と指との比較など、比較的に色が近いスキャン物体については、三次元データの真偽を判定することが難しい可能性がある。しかしながら、データ処理装置１は、上述したような三次元データの検出位置同士を比較する他のデータ判定処理を組み合わせれば、色に基づき三次元データの真偽を判定することができなくても、検出位置に基づき三次元データの真偽を判定することができる。

すなわち、同じ仮想空間にＮ回目の三次元データおよびＮ＋１回目の三次元データの両方が存在する場合において、Ｎ回目の三次元データが歯牙の位置を含み、Ｎ＋１回目の三次元データが指または舌の位置を含む場合であっても、Ｎ＋１回目の三次元データを真のデータと判定する処理の場合（図７を用いて説明した処理の場合）は、指または舌を含む三次元データが真のデータとして判定されてしまう。この点、図１６を用いて説明した処理の場合、Ｎ回目の三次元データが歯牙の位置を含み、Ｎ＋１回目の三次元データが指または舌の位置を含む場合であっても、Ｎ回目の三次元データに含まれる色情報と、Ｎ＋１回目の三次元データに含まれる色情報とを比較して、特定色に最も近い色の色情報を含むＮ回目の三次元データを真の三次元データとすることができる。よって、データ処理装置１は、このような処理を併用することで、指または舌を含む三次元データを真の三次元データと判定されないようにすることができる。

（仮想空間）
本実施の形態に係るデータ処理装置１は、三次元スキャナ２の光軸Ｌを中心軸とする円柱の形を有する仮想空間５０を生成していた。しかしながら、変形例に係るデータ処理装置１は、円柱状の仮想空間５０に限らず、他の形状の仮想空間５０を生成してもよい。たとえば、データ処理装置１は、三次元スキャナ２の光軸Ｌが中心を通る多角柱（たとえば、四角柱）の仮想空間５０を生成してもよい。

（データセットの判定）
本実施の形態に係るデータ処理装置１は、メッシュ生成処理によって、所定範囲内に位置する複数の三次元データを直線で結び付けることによってメッシュを生成し、生成したメッシュの集まりをデータセットとし、データセット判定処理によって、データセットの真偽を判定していたが、変形例に係るデータ処理装置１は、メッシュを生成することなく、データセットの真偽を判定してもよい。

たとえば、データ処理装置１は、所定範囲内に位置する複数の三次元点群データを直線で結び付けることなく共通のデータセットに含めることによって、三次元データを分類してもよい。すなわち、所定範囲内に位置する複数の三次元点群データが、互いに結び付けられることなく（メッシュが生成されることなく）共通のデータセットに含まれることになる。そして、データ処理装置１は、複数のデータセット（三次元点群データ）のうち、データ量が最も大きいデータセット（三次元点群データ）を真のデータセット（三次元点群データ）としてもよい。

本実施の形態に係るデータ処理装置１は、複数のデータセットのうち、データ量が最も大きいデータセットを真のデータセットとしていたが、変形例に係るデータ処理装置１は、複数のデータセットのうち、データ量が所定データ量以上のデータセットを真のデータセットとし、データ量が所定データ量以上のデータセットに基づいて、任意の視点から見た二次元画像に対応する二次元画像データを生成してもよい。

（真偽の指標）
本実施の形態に係るデータ処理装置１は、図１０に示すように、データ判定処理によって真の三次元データとして判定しなかった三次元データに対して、偽の指標として削除フラグをセットしていた。しかしながら、変形例に係るデータ処理装置１は、データ判定処理によって真の三次元データとして判定した三次元データに対して真の指標を関連付けてもよい。

また、本実施の形態に係るデータ処理装置１は、図１０に示すように、データ判定処理によって真の三次元データとして判定した三次元データ、および、偽の三次元データとして判定した三次元データのいずれも、記憶装置１２（記憶部１１０３）に記憶し、削除フラグを用いて真の三次元データと偽の三次元データとを区別していた。しかしながら、変形例に係るデータ処理装置１は、一旦、取得した三次元データを記憶装置１２に記憶した後に、データ判定処理によって偽の三次元データとして判定した三次元データを削除してもよい。あるいは、変形例に係るデータ処理装置１は、取得した三次元データのうち、データ判定処理によって真の三次元データとして判定した三次元データのみを記憶装置１２に記憶してもよい。

（三次元スキャナ）
本実施の形態に係る三次元スキャナ２は、ユーザがプローブ２２を手で持って動かすことが可能に構成されていた。しかしながら、変形例に係る三次元スキャナ２は、ハウジング２１およびプローブ２２が固定されていてもよい。

三次元スキャナ２は、スキャン物体の表面を示す各点の三次元データを光軸の反射によって取得する装置に限らない。たとえば、三次元スキャナ２は、スキャン物体の表面を示す各点の三次元データをレーザー光を用いて取得する装置であってもよい。

また、三次元スキャナ２は、ＣＴ（Computed Tomography）スキャナまたはＸ線装置のように、スキャン物体の表面に限らず、スキャン物体の内部を構成する各点の位置情報を含むボクセルデータまたは体積データを取得する装置であってもよい。

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。なお、本実施の形態で例示された構成および変形例で例示された構成は、適宜組み合わせることができる。

１ データ処理装置、２ 三次元スキャナ、３ ディスプレイ、４ キーボード、５ マウス、１０ データ処理システム、１１ 演算装置、１２ 記憶装置、１３ スキャナインターフェース、１４ 通信装置、１５ ディスプレイインターフェース、１６ 周辺機器インターフェース、１７ メディア読取装置、２０ リムーバブルディスク、２１ ハウジング、２２ プローブ、２３ 光源、２４ レンズ、２５ 光学センサ、２６ プリズム、２７ カウンタウェイト、２８ 反射部、２９ 開口部、４０ 制御装置、５０ 仮想空間、１２１ 三次元データ、１２２ データ処理プログラム、１１０１ 入力部、１１０２ データ処理部、１１０３ 記憶部、１１０４ 出力部。

Claims (15)

1. 三次元スキャナによって取得される少なくとも物体の表面を示す点群の各々の位置を含む三次元データを処理するデータ処理装置であって、
   前記三次元スキャナによって取得される前記三次元データが入力される入力部と、
   前記三次元スキャナの位置を基準とした仮想空間において、前記入力部から入力された第１の三次元データと、前記入力部から入力された第２の三次元データとを比較することによって、前記第１の三次元データおよび前記第２の三次元データの真偽を判定する第１データ処理を実行するデータ処理部とを備える、データ処理装置。
2. 前記第１データ処理は、前記第１の三次元データと前記第２の三次元データとのうち、後から前記入力部から入力された前記三次元データを真の三次元データとする処理を含む、請求項１に記載のデータ処理装置。
3. 前記第１データ処理は、前記第１の三次元データと前記第２の三次元データとのうち、前記三次元スキャナの位置から最も遠い点の位置を含む前記三次元データを真の三次元データとする処理を含む、請求項１に記載のデータ処理装置。
4. 前記第１データ処理は、前記第１の三次元データと前記第２の三次元データとのうち、前記三次元スキャナの位置に最も近い点の位置を含む前記三次元データを偽の三次元データとする処理を含む、請求項１に記載のデータ処理装置。
5. 前記入力部から入力される前記三次元データは、前記物体の表面を示す点群の各々における色の色情報をさらに含み、
   前記第１データ処理は、前記第１の三次元データと前記第２の三次元データとのうち、特定色に最も近い色の色情報を含む前記三次元データを真の三次元データとする処理を含む、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載のデータ処理装置。
6. 前記三次元スキャナは、光軸を用いて前記三次元データを取得し、
   前記仮想空間は、前記三次元スキャナの光軸を中心軸とする円柱または多角柱の形を有する、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載のデータ処理装置。
7. 前記第１データ処理は、偽の三次元データに対して偽の指標を関連付ける処理、真の三次元データに対して真の指標を関連付ける処理、記憶部に記憶された前記偽の三次元データを削除する処理、および前記真の三次元データのみを前記記憶部に記憶させる処理のうち、少なくとも１つを含む、請求項１～請求項６のいずれか１項に記載のデータ処理装置。
8. 前記データ処理部は、前記三次元スキャナによって取得される複数の前記三次元データのうち、所定範囲内に位置する複数の前記三次元データを用いてデータセットを生成する第２データ処理をさらに実行する、請求項１～請求項７のいずれか１項に記載のデータ処理装置。
9. 前記データ処理部は、前記第２データ処理によって複数のデータセットを生成した場合に、前記複数のデータセットのうち、データ量が最も大きいデータセットを真のデータセットとする第３データ処理をさらに実行する、請求項８に記載のデータ処理装置。
10. 前記データ処理部は、前記第２データ処理によって複数のデータセットを生成した場合に、前記複数のデータセットのうち、データ量が所定データ量以上のデータセットを真のデータセットとする第３データ処理をさらに実行する、請求項８に記載のデータ処理装置。
11. 前記データ処理部は、所定条件が成立したときに、前記第３データ処理を実行し、
    前記所定条件は、前記入力部から入力される前記三次元データのデータ量が所定量を超えること、および前記入力部から前記三次元データが入力される時間が所定時間を超えることのうち、少なくとも１つを含む、請求項９または請求項１０に記載のデータ処理装置。
12. 前記三次元スキャナは、口腔内の前記物体をスキャンすることによって前記物体の表面を示す点群の各々の位置を含む三次元データを取得する手持ち式のハンドピースである、請求項１～請求項１１のいずれか１項に記載のデータ処理装置。
13. 三次元スキャナによって取得される少なくとも物体の表面を示す点群の各々の位置を含む三次元データをコンピュータが処理するデータ処理方法であって、
    前記三次元スキャナによって取得される前記三次元データが入力されるステップと、
    前記三次元スキャナの位置を基準とした仮想空間において、前記入力されるステップによって入力された第１の三次元データと、前記入力されるステップによって入力された第２の三次元データとを比較することによって、前記第１の三次元データおよび前記第２の三次元データの真偽を判定する第１データ処理を実行するステップとを含む、データ処理方法。
14. 三次元スキャナによって取得される少なくとも物体の表面を示す点群の各々の位置を含む三次元データを処理するデータ処理プログラムであって、
    コンピュータに、
    前記三次元スキャナによって取得される前記三次元データが入力されるステップと、
    前記三次元スキャナの位置を基準とした仮想空間において、前記入力されるステップによって入力された第１の三次元データと、前記入力されるステップによって入力された第２の三次元データとを比較することによって、前記第１の三次元データおよび前記第２の三次元データの真偽を判定する第１データ処理を実行するステップとを実行させる、データ処理プログラム。
15. データ処理システムであって、
    口腔内の物体をスキャンすることによって少なくとも前記物体の表面を示す点群の各々の位置を含む三次元データを取得する三次元スキャナと、
    前記三次元スキャナによって取得される前記三次元データを処理するデータ処理装置とを備え、
    前記データ処理装置は、
    前記三次元スキャナによって取得される前記三次元データが入力される入力部と、
    前記三次元スキャナの位置を基準とした仮想空間において、前記入力部から入力された第１の三次元データと、前記入力部から入力された第２の三次元データとを比較することによって、前記第１の三次元データおよび前記第２の三次元データの真偽を判定する第１データ処理を実行するデータ処理部とを備える、データ処理システム。

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