JP2023143585A - Data processing apparatus, data processing method, and data processing program - Google Patents

Data processing apparatus, data processing method, and data processing program Download PDF

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Abstract

To provide a data processing apparatus, a data processing method, and a data processing program for easily and appropriately extracting three-dimensional data of a predetermined object inside the oral cavity.SOLUTION: In a data processing system, a data processing apparatus 1 includes: an input unit to which three-dimensional data including position information of each point of a point group indicating a surface of at least one object is input; and an arithmetic unit. The arithmetic unit includes: a two-dimensional data generation unit that processes the three-dimensional data input from the input unit and generates two-dimensional data from the three-dimensional data; an identification unit that identifies a predetermined object among the at least one object based on the two-dimensional data; a removal unit that extracts unnecessary three-dimensional data by extracting the position information of each point group indicating the surface of the identified predetermined object; and a combining unit that acquires the three-dimensional data of one scan from the removal unit every time the three-dimensional data of one scan is input, and generates combined three-dimensional data of a plurality of scans by combining accumulated pieces of the three-dimensional data of the plurality of scans.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本開示は、口腔内の少なくとも1つの物体の位置情報を含むデータを処理するデータ処理装置、データ処理方法、およびデータ処理プログラムに関する。 The present disclosure relates to a data processing device, a data processing method, and a data processing program that process data including position information of at least one object in the oral cavity.

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。たとえば、特許文献1には、三次元スキャナを用いて歯牙を撮像することで、歯牙の形状を記録する方法が開示されている。 BACKGROUND ART Conventionally, in the dental field, a technique is known in which three-dimensional data of an object such as a tooth is obtained by scanning the inside of the oral cavity with a three-dimensional scanner. For example, Patent Document 1 discloses a method of recording the shape of a tooth by capturing an image of the tooth using a three-dimensional scanner.

特開2000-74635号公報Japanese Patent Application Publication No. 2000-74635

特許文献1に開示された方法によれば、ユーザは、三次元スキャナによって取得された三次元データに基づき生成された三次元画像を用いて、口腔内の歯牙を計測することができ、計測された歯牙が示された三次元画像を確認しながら、自身の知見によって歯牙の種類を識別することができる。しかしながら、ユーザ自らが歯牙などの口腔内の所定の物体を識別することなく、口腔内の所定の物体の三次元データを適切に抽出することができる技術が求められている。 According to the method disclosed in Patent Document 1, a user can measure teeth in the oral cavity using a three-dimensional image generated based on three-dimensional data acquired by a three-dimensional scanner, and While checking the three-dimensional image showing the tooth, students can identify the type of tooth based on their own knowledge. However, there is a need for a technology that can appropriately extract three-dimensional data of a predetermined object in the oral cavity, such as a tooth, without the user identifying the predetermined object in the oral cavity.

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、口腔内の所定の物体の三次元データを容易にかつ適切に抽出することができる技術を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made to solve such problems, and aims to provide a technology that can easily and appropriately extract three-dimensional data of a predetermined object in the oral cavity.

本開示の一例に従えば、口腔内の少なくとも1つの物体の位置情報を含む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、少なくとも1つの物体の表面を示す点群の各々の位置情報を含む三次元データが入力される入力部と、入力部から入力される三次元データを処理する演算部とを備える。演算部は、三次元データから二次元データを生成し、二次元データに基づき、少なくとも1つの物体のうち、口腔内に挿入される挿入物体、舌、唇、および粘膜のうちの少なくとも1つを含む所定の物体を識別し、識別した所定の物体の表面を示す点群の各々の位置情報を含む所定の三次元データを抽出し、入力部から入力される三次元データから、所定の三次元データを除去する。 According to an example of the present disclosure, a data processing device is provided that processes data including position information of at least one object within the oral cavity. The data processing device includes an input section into which three-dimensional data including position information of each point group indicating the surface of at least one object is input, and a calculation section that processes the three-dimensional data input from the input section. . The calculation unit generates two-dimensional data from the three-dimensional data, and based on the two-dimensional data, selects at least one of the at least one object to be inserted into the oral cavity, the tongue, the lips, and the mucous membrane. A predetermined object is identified, predetermined three-dimensional data including position information of each point group indicating the surface of the identified predetermined object is extracted, and predetermined three-dimensional data is extracted from the three-dimensional data input from the input unit. Remove data.

本開示の一例に従えば、コンピュータによる口腔内の少なくとも1つの物体の位置情報を含むデータを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、少なくとも1つの物体の表面を示す点群の各々の位置情報を含む三次元データが入力されるステップと、入力される三次元データを処理するステップとを含む。処理するステップは、三次元データから二次元データを生成するステップと、二次元データに基づき、少なくとも1つの物体のうち、口腔内に挿入される挿入物体、舌、唇、および粘膜のうちの少なくとも1つを含む所定の物体を識別するステップと、識別した所定の物体の表面を示す点群の各々の位置情報を含む所定の三次元データを抽出するステップと、入力される三次元データから、所定の三次元データを除去するステップとを含む。 According to an example of the present disclosure, there is provided a data processing method for processing data including position information of at least one object in an oral cavity using a computer. The data processing method includes the steps of inputting three-dimensional data including position information of each of a point group indicating a surface of at least one object, and processing the input three-dimensional data. The processing step includes the step of generating two-dimensional data from the three-dimensional data, and based on the two-dimensional data, at least one of at least one object inserted into the oral cavity, a tongue, a lip, and a mucous membrane. a step of identifying a predetermined object including one; a step of extracting predetermined three-dimensional data including positional information of each point group indicating the surface of the identified predetermined object; and from the input three-dimensional data, and removing predetermined three-dimensional data.

本開示の一例に従えば、口腔内の少なくとも1つの物体の位置情報を含む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、少なくとも1つの物体の表面を示す点群の各々の位置情報を含む三次元データが入力されるステップと、入力される三次元データを処理するステップとを実行させる。処理するステップは、三次元データから二次元データを生成するステップと、二次元データに基づき、少なくとも1つの物体のうち、口腔内に挿入される挿入物体、舌、唇、および粘膜のうちの少なくとも1つを含む所定の物体を識別するステップと、識別した所定の物体の表面を示す点群の各々の位置情報を含む所定の三次元データを抽出するステップと、入力される三次元データから、所定の三次元データを除去するステップとを含む。 According to an example of the present disclosure, a data processing program is provided that processes data including position information of at least one object within the oral cavity. The data processing program causes the computer to execute the steps of inputting three-dimensional data including position information of each of a group of points indicating the surface of at least one object, and processing the input three-dimensional data. The processing step includes the step of generating two-dimensional data from the three-dimensional data, and based on the two-dimensional data, at least one of at least one object inserted into the oral cavity, a tongue, a lip, and a mucous membrane. a step of identifying a predetermined object including one; a step of extracting predetermined three-dimensional data including positional information of each point group indicating the surface of the identified predetermined object; and from the input three-dimensional data, and removing predetermined three-dimensional data.

本開示によれば、ユーザは、口腔内の所定の物体の三次元データを容易にかつ適切に抽出することができる。 According to the present disclosure, a user can easily and appropriately extract three-dimensional data of a predetermined object in the oral cavity.

実施の形態1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。1 is a diagram illustrating an application example of a data processing system and a data processing device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1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。1 is a block diagram showing a hardware configuration of a data processing device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る三次元スキャナの構成を示す図である。1 is a diagram showing the configuration of a three-dimensional scanner according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る三次元スキャナが共焦点法に基づき三次元データを取得する例を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining an example in which the three-dimensional scanner according to the first embodiment acquires three-dimensional data based on a confocal method. 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。FIG. 3 is a diagram for explaining a scanning method using a three-dimensional scanner. 実施の形態1に係る三次元スキャナによって取得された各スキャン範囲における物体を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing objects in each scan range acquired by the three-dimensional scanner according to the first embodiment. 三次元スキャナを用いて物体をスキャンする様子を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing how an object is scanned using a three-dimensional scanner. 三次元スキャナを用いて物体をスキャンする様子を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing how an object is scanned using a three-dimensional scanner. 実施の形態1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。1 is a block diagram showing a functional configuration of a data processing device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係るデータ処理装置に入力される三次元データを説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining three-dimensional data input to the data processing device according to the first embodiment. 実施の形態1に係る推定モデルを機械学習させるときに用いられる学習用データを説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining learning data used when performing machine learning on the estimation model according to the first embodiment. 複数の物体の各々と正解ラベルとの対応関係を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the correspondence between each of a plurality of objects and a correct label. 実施の形態1に係るデータ処理装置によって生成された不要物体除去後の結合データを説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining combined data after unnecessary object removal generated by the data processing device according to the first embodiment. 実施の形態1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。3 is a flowchart for explaining an example of processing executed by the data processing device according to the first embodiment. 実施の形態2に係る三次元スキャナが三角測量法に基づき三次元データを取得する例を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining an example in which the three-dimensional scanner according to the second embodiment acquires three-dimensional data based on a triangulation method. 実施の形態2に係る三次元スキャナ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を示す図である。7 is a diagram showing a two-dimensional image viewed from an arbitrary viewpoint based on three-dimensional data acquired by a three-dimensional scanner according to a second embodiment. FIG.

<実施の形態1>
本開示の実施の形態1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。
<Embodiment 1>
Embodiment 1 of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. Note that the same or corresponding parts in the figures are designated by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

[適用例]
図1を参照しながら、実施の形態1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、実施の形態1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。
[Application example]
An application example of the data processing system 10 and data processing device 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing an application example of a data processing system 10 and a data processing device 1 according to the first embodiment.

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、口腔内の複数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ものであればいずれであってもよい。 As shown in FIG. 1, a user can acquire three-dimensional data of a plurality of objects in the oral cavity by scanning the oral cavity of a subject using the three-dimensional scanner 2. "Users" include operators such as dentists, dental assistants, teachers or students at dental universities, dental technicians, manufacturers' engineers, and manufacturing factory workers, who use the 3D scanner 2 to scan objects such as teeth. Any person who acquires three-dimensional data may be used. The "target person" may be any person who can be scanned by the three-dimensional scanner 2, such as a patient at a dental clinic or a test subject at a dental university. The "object" may be anything that can be scanned by the three-dimensional scanner 2, such as teeth in the subject's oral cavity.

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。 The data processing system 10 includes a data processing device 1 and a three-dimensional scanner 2. A display 3, a keyboard 4, and a mouse 5 are connected to the data processing device 1.

三次元スキャナ2は、口腔内を撮像する撮像装置であり、内蔵された三次元カメラによって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、物体の表面を示す点群(複数の点)の各々の位置情報(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、物体の表面を構成する点群の各々の位置の位置情報を含む位置データである。 The three-dimensional scanner 2 is an imaging device that images the inside of the oral cavity, and acquires three-dimensional data of an object using a built-in three-dimensional camera. Specifically, by scanning the inside of the oral cavity, the three-dimensional scanner 2 obtains position information (vertical direction, horizontal direction, height) of each point group (multiple points) indicating the surface of an object as three-dimensional data. The coordinates of each axis of the direction) are acquired using an optical sensor or the like. That is, the three-dimensional data is position data that includes position information of each position of a group of points forming the surface of an object.

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操作して複数回に亘って口腔内をスキャンする。 The measurement range that the 3D scanner 2 can measure at one time is limited, so if the user wants to obtain 3D data of the entire dentition (dental arch) in the oral cavity, the user can move the 3D scanner 2 along the dentition. The inside of the mouth is scanned multiple times by moving the scanner around the mouth.

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をディスプレイ3に表示させることで、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。 The data processing device 1 generates two-dimensional image data corresponding to a two-dimensional image seen from an arbitrary viewpoint based on the three-dimensional data acquired by the three-dimensional scanner 2, and displays the generated two-dimensional image on the display 3. By doing so, it is possible to show the user a two-dimensional projection of the surface of the object viewed from a specific direction.

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。 Furthermore, the data processing device 1 outputs three-dimensional data to a dental laboratory. In the dental laboratory, a dental technician creates a tooth model such as a prosthesis based on the three-dimensional data acquired from the data processing device 1. Note that if an automatic manufacturing device capable of automatically manufacturing tooth models, such as a milling machine and a 3D printer, is installed in the dental clinic, the data processing device 1 may output the three-dimensional data to the automatic manufacturing device. .

[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、実施の形態1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、実施の形態1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。
[Hardware configuration of data processing device]
The hardware configuration of the data processing device 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 2. FIG. 2 is a block diagram showing the hardware configuration of the data processing device 1 according to the first embodiment. The data processing device 1 may be realized, for example, by a general-purpose computer or a computer dedicated to the data processing system 10.

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、演算部11と、記憶部12と、スキャナインターフェース13と、通信部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、読取部17とを備える。 As shown in FIG. 2, the data processing device 1 includes a calculation section 11, a storage section 12, a scanner interface 13, a communication section 14, a display interface 15, and a peripheral device interface 16 as main hardware elements. , and a reading section 17.

演算部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(演算装置)であり、コンピュータの一例である。演算部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、演算部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、演算部11は、演算回路(processing circuitry)で構成されてもよい。なお、演算部11は、1チップで構成されてもよいし、複数のチップで構成されてもよい。さらに、演算部11の全ての機能または一部の機能は、図示しないサーバ装置(たとえば、クラウド型のサーバ装置)に設けられてもよい。 The calculation unit 11 is a calculation main body (calculation device) that performs various processes by executing various programs, and is an example of a computer. The calculation unit 11 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), and a GPU (Graphics Processing Unit). Note that the calculation unit 11 may be composed of at least one of a CPU, an FPGA, and a GPU, or may be composed of a CPU and an FPGA, an FPGA and a GPU, a CPU and a GPU, or a CPU, an FPGA, and a GPU. Good too. Further, the calculation unit 11 may be configured with a calculation circuit (processing circuitry). Note that the calculation unit 11 may be configured with one chip or may be configured with a plurality of chips. Further, all or part of the functions of the calculation unit 11 may be provided in a server device (for example, a cloud-type server device) not shown.

記憶部12は、演算部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、記憶部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、記憶部12は、不揮発性の記憶領域を含む。たとえば、記憶部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。 The storage unit 12 includes a volatile storage area (for example, a working area) that temporarily stores program codes, work memory, etc. when the calculation unit 11 executes an arbitrary program. For example, the storage unit 12 is configured with a volatile memory device such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory) or an SRAM (Static Random Access Memory). Furthermore, the storage unit 12 includes a nonvolatile storage area. For example, the storage unit 12 is configured with a nonvolatile memory device such as a ROM (Read Only Memory), a hard disk, or an SSD (Solid State Drive).

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部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部に含まれていてもよい。たとえば、演算部11が揮発性の記憶領域を含み、記憶部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、演算部11と、記憶部12とを含むマイクロコンピュータを備えていてもよい。 Note that in this embodiment, an example is shown in which the volatile storage area and the nonvolatile storage area are included in the same storage unit 12, but the volatile storage area and the nonvolatile storage area are They may be included in different storage units. For example, the calculation unit 11 may include a volatile storage area, and the storage unit 12 may include a nonvolatile storage area. The data processing device 1 may include a microcomputer including a calculation section 11 and a storage section 12.

記憶部12は、データ処理プログラム121と、推定モデル122とを格納する。データ処理プログラム121は、演算部11が三次元スキャナ2によって取得された三次元データから二次元データを生成し、二次元データと推定モデル122とに基づき、口腔内の物体を識別するための識別処理が記述されている。 The storage unit 12 stores a data processing program 121 and an estimation model 122. The data processing program 121 includes an identification system in which the calculation unit 11 generates two-dimensional data from the three-dimensional data acquired by the three-dimensional scanner 2, and identifies objects in the oral cavity based on the two-dimensional data and the estimation model 122. Processing is described.

推定モデル122は、ニューラルネットワーク1221と、ニューラルネットワーク1221によって用いられるパラメータ1222とを含む。推定モデル122は、口腔内の複数の物体の各々の位置情報を含む二次元データと、複数の物体の各々の種類を示す正解ラベルとを含む学習用データを用いて、二次元データに基づき各物体の種類を推定するように機械学習が行われている。 Estimation model 122 includes a neural network 1221 and parameters 1222 used by neural network 1221. The estimation model 122 uses learning data including two-dimensional data including position information of each of a plurality of objects in the oral cavity and correct labels indicating the types of each of the plurality of objects. Machine learning is being used to estimate the type of object.

具体的には、学習フェーズにおいて、推定モデル122は、口腔内の各物体の位置情報を含む二次元データが入力されると、ニューラルネットワーク1221によって、二次元データに基づき各物体の特徴を抽出し、抽出した特徴に基づき各物体の種類を推定する。そして、推定モデル122は、推定した各物体の種類と、二次元データに関連付けられた各物体の種類を示す正解ラベルとに基づき、両者が一致すればパラメータ1222を更新しない一方で、両者が一致しなければ両者が一致するようにパラメータ1222を更新することで、パラメータ1222を最適化する。このように、推定モデル122は、入力データである二次元データと、正解データである各物体の種類とを含む学習用データに基づき、パラメータ1222が最適化されることで機械学習される。これにより、推定モデル122は、口腔内の複数の物体の各々の二次元データに基づき、口腔内の複数の物体の各々を推定することができる。 Specifically, in the learning phase, when the estimation model 122 receives two-dimensional data including position information of each object in the oral cavity, the neural network 1221 extracts the features of each object based on the two-dimensional data. , estimate the type of each object based on the extracted features. Then, based on the estimated type of each object and the correct label indicating the type of each object associated with the two-dimensional data, the estimation model 122 does not update the parameter 1222 if the two match; If they do not match, the parameters 1222 are updated so that they match, thereby optimizing the parameters 1222. In this way, the estimation model 122 undergoes machine learning by optimizing the parameters 1222 based on learning data including two-dimensional data as input data and the type of each object as correct data. Thereby, the estimation model 122 can estimate each of the plurality of objects in the oral cavity based on the two-dimensional data of each of the plurality of objects in the oral cavity.

なお、このような推定モデル122を学習することによって最適化された推定モデル122を、特に「学習済モデル」とも称する。つまり、学習前の推定モデル122および学習済みの推定モデル122をまとめて「推定モデル」と称する一方で、特に、学習済みの推定モデル122を「学習済モデル」とも称する。 Note that the estimated model 122 that has been optimized by learning such an estimated model 122 is also particularly referred to as a "trained model." That is, while the pre-learning estimation model 122 and the trained estimation model 122 are collectively referred to as the "estimated model", the trained estimation model 122 is also particularly referred to as the "trained model".

推定モデル122は、演算部11が推定処理および学習処理を実行するためのプログラムを含む。実施の形態1においては、画像に特化した処理を行うプログラムとして、たとえば、U-Net、SegNet、ENet、ErfNet、VoxNet、3D ShapeNets、3D U-Net、Multi-View CNN、RotationNet、OctNet、PointCNN、FusionNet、PointNet、PointNet++、SSCNet、MarrNet、VoxelNet、PAConv、VGGNet、ResNet、DGCNN、KPConv、FCGF、ModelNet40、ShapeNet、SemanticKITTI、SunRGB-D、VoteNet、LinkNet、Lambda Network、PREDATOR、3D Medical Point Transformer、およびPCTなどが推定モデル122のプログラムに用いられるが、順伝搬型ニューラルネットワーク、リカレント型ニューラルネットワーク、グラフニューラルネットワーク、注意機構(Attention Mechanism)、Transformerなど、その他のプログラムが推定モデル122のプログラムに用いられてもよい。 The estimation model 122 includes a program for the calculation unit 11 to execute estimation processing and learning processing. In the first embodiment, programs that perform image-specific processing include, for example, U-Net, SegNet, ENet, ErfNet, VoxNet, 3D ShapeNets, 3D U-Net, Multi-View CNN, RotationNet, OctNet, and PointCNN. , FusionNet, PointNet, PointNet++, SSCNet, MarrNet, VoxelNet, PAConv, VGGNet, ResNet, DGCNN, KPConv, FCGF, ModelNet40, ShapeNet, SemanticKITTI, SunRGB-D, VoteNet, LinkNet, Lambda Network, PREDATOR, 3D Medical Point Transformer, and PCT etc. are used for the estimation model 122 program, but other programs such as a forward propagation neural network, a recurrent neural network, a graph neural network, an attention mechanism, a transformer, etc. are used for the estimation model 122 program. It's okay.

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。 The scanner interface 13 is an interface for connecting the three-dimensional scanner 2 and realizes data input/output between the data processing device 1 and the three-dimensional scanner 2. The data processing device 1 and the three-dimensional scanner 2 are connected via a wire using a cable or wirelessly (WiFi, BlueTooth (registered trademark), etc.).

通信部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、通信部14を介して、三次元データに基づき生成した補綴物生成用のデータを、歯科技工所または自動製造装置に送信する。 The communication unit 14 transmits and receives data to and from the above-mentioned dental laboratory or automatic manufacturing device via wired or wireless communication. For example, the data processing device 1 transmits data for generating a prosthesis generated based on three-dimensional data to a dental laboratory or an automatic manufacturing device via the communication unit 14.

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。 The display interface 15 is an interface for connecting the display 3 and realizes data input/output between the data processing device 1 and the display 3.

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。 The peripheral device interface 16 is an interface for connecting peripheral devices such as the keyboard 4 and the mouse 5, and realizes data input/output between the data processing device 1 and the peripheral devices.

読取部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、読取部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121を取得してもよい。 The reading unit 17 reads various data stored in the removable disk 20, which is a storage medium. For example, the reading unit 17 may acquire the data processing program 121 from the removable disk 20.

[三次元スキャナの構成]
図3および図4を参照しながら、実施の形態1に係る三次元スキャナ2の構成を説明する。図3は、実施の形態1に係る三次元スキャナ2の構成を示す図である。図4は、実施の形態1に係る三次元スキャナ2が共焦点法に基づき三次元データを取得する例を説明するための図である。
[3D scanner configuration]
The configuration of the three-dimensional scanner 2 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the three-dimensional scanner 2 according to the first embodiment. FIG. 4 is a diagram for explaining an example in which the three-dimensional scanner 2 according to the first embodiment acquires three-dimensional data based on the confocal method.

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。 As shown in FIG. 3, the three-dimensional scanner 2 is a handheld handpiece, and includes a housing 21, a probe 22 detachably connected to the housing 21, and a control device 40.

プローブ22は、口腔内に挿入され、口腔内の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物体からの反射光をハウジング21の内部に導く。 The probe 22 is inserted into the oral cavity and projects light having a pattern (hereinafter also simply referred to as a "pattern") onto objects within the oral cavity. The probe 22 guides reflected light from the object onto which the pattern is projected into the housing 21 .

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、開口部29とを備える。なお、図3および図4においては、説明の便宜上、開口部29に平行な平面方向をX軸およびY軸で規定する。また、X軸およびY軸に対して垂直な方向をZ軸で規定する。 The three-dimensional scanner 2 includes a light source 23 , a lens 24 , an optical sensor 25 , a prism 26 , a counterweight 27 , and an opening 29 inside a housing 21 . Note that in FIGS. 3 and 4, for convenience of explanation, plane directions parallel to the opening 29 are defined by the X axis and the Y axis. Further, a direction perpendicular to the X-axis and the Y-axis is defined as the Z-axis.

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、Z軸方向に沿って物体に照射され、当該物体で反射される。すなわち、三次元スキャナ2から出力される光の光軸方向は、Z軸方向と一致し、X軸およびY軸からなる平面方向に直交する。 The light source 23 includes a laser element, an LED (Light Emitting Diode), or the like. The light (optical axis L) from the light source 23 passes through the prism 26 and the lens 24, is reflected by the reflection section 28 provided on the probe 22, and is output from the opening 29. The light output from the opening 29 is irradiated onto an object along the Z-axis direction and reflected by the object. That is, the optical axis direction of the light output from the three-dimensional scanner 2 coincides with the Z-axis direction and is perpendicular to the plane direction consisting of the X-axis and the Y-axis.

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。 The light reflected by the object enters the housing 21 again through the opening 29 and the reflecting section 28, passes through the lens 24, and enters the prism 26. The prism 26 changes the traveling direction of light from the object to the direction in which the optical sensor 25 is located. The light whose traveling direction has been changed by the prism 26 is detected by the optical sensor 25.

共焦点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)を通過した市松模様などのパターンを有する光がスキャン範囲R内で物体に投影される。レンズ24が同一直線上を往復直線運動すると、Z軸上において、物体に投影されたパターンの焦点位置が変化する。光学センサ25は、Z軸上において焦点位置が変化するごとに物体からの光を検出する。 When acquiring three-dimensional data of an object using confocal technology, light having a pattern such as a checkerboard pattern that has passed through a pattern generation element (not shown) provided between the lens 24 and the object is scanned. Projected onto an object within range R. When the lens 24 moves linearly back and forth on the same straight line, the focal position of the pattern projected onto the object changes on the Z-axis. The optical sensor 25 detects light from an object every time the focal position changes on the Z-axis.

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、物体の表面を示す点群の各々の位置情報を算出する。 The control device 40 includes, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and controls the processing performed by the three-dimensional scanner 2. Note that the control device 40 may be configured with an FPGA or a GPU. Further, the control device 40 may be composed of at least one of a CPU, an FPGA, and a GPU, a CPU and an FPGA, a FPGA and a GPU, a CPU and a GPU, or a CPU, an FPGA, and a GPU. Good too. Further, the control device 40 may be configured with processing circuitry. The control device 40 calculates position information for each point group indicating the surface of the object based on the position of the lens 24 and the detection result of the optical sensor 25 at that time.

これにより、三次元スキャナ2は、スキャン範囲R内のXY平面における物体の表面を示す点群の各々の位置情報(X座標およびY座標)を取得する。図4に示すように、三次元スキャナ2と物体との間の仮想視点からZ軸方向に物体を見た場合、XY平面において、物体の表面を示す二次元画像を表すことができる。三次元スキャナ2は、このようなX座標およびY座標を含む二次元データの束を、Z軸方向に順番に取得することによって、1スキャンごとに物体の三次元データ(X座標、Y座標、およびZ座標)を取得することができる。1スキャンとは、三次元スキャナ2のプローブ22の位置が固定された状態で物体の三次元データ(X座標、Y座標、およびZ座標)を1回取得することに対応する。 Thereby, the three-dimensional scanner 2 acquires position information (X coordinate and Y coordinate) of each point group indicating the surface of the object on the XY plane within the scan range R. As shown in FIG. 4, when an object is viewed in the Z-axis direction from a virtual viewpoint between the three-dimensional scanner 2 and the object, a two-dimensional image showing the surface of the object can be expressed in the XY plane. The three-dimensional scanner 2 obtains three-dimensional data (X-coordinate, Y-coordinate, and Z coordinate). One scan corresponds to acquiring three-dimensional data (X coordinate, Y coordinate, and Z coordinate) of an object once while the position of the probe 22 of the three-dimensional scanner 2 is fixed.

より具体的には、三次元スキャナ2を動かさずに固定された光軸で3次元データを取得するような1回のスキャンが行われた場合、制御装置40は、スキャン対象の物体の表面を示す点群の各々に対して、光軸方向をZ座標とし、かつ光軸方向(Z軸方向)と直交する平面方向をX座標およびY座標として、三次元の位置情報を付与する。制御装置40は、三次元スキャナ2によって複数回のスキャンが行われた場合、各スキャンによって取得された点群の三次元データを、複数回のスキャン同士で結合する際に、重複する部分の一致する形状に基づいて三次元データを結合させる。制御装置40は、結合の完成時、または、一定のタイミングで、結合された点群の三次元データに対して、任意の原点に基づくX座標、Y座標、およびZ座標を改めて付与することによって、全体として統一のある物体の位置情報を含む点群の三次元データを取得する。 More specifically, when one scan is performed in which three-dimensional data is acquired with a fixed optical axis without moving the three-dimensional scanner 2, the control device 40 controls the surface of the object to be scanned. Three-dimensional position information is given to each of the shown point groups, with the optical axis direction as the Z coordinate, and the plane directions orthogonal to the optical axis direction (Z-axis direction) as the X and Y coordinates. When multiple scans are performed by the three-dimensional scanner 2, the control device 40 performs matching of overlapping portions when combining the three-dimensional data of the point cloud acquired by each scan between the multiple scans. Combine 3D data based on the shape of the object. When the connection is completed or at a certain timing, the control device 40 re-assigns X coordinates, Y coordinates, and Z coordinates based on an arbitrary origin to the three-dimensional data of the connected point group. , obtain three-dimensional data of a point cloud that includes position information of a uniform object as a whole.

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の全ての機能または一部の機能を、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の演算部11が、制御装置40の機能を備えていてもよい。 Three-dimensional data of an object acquired by the three-dimensional scanner 2 is input to the data processing device 1 via the scanner interface 13. Note that the data processing device 1 may include all or some of the functions of the control device 40. For example, the calculation unit 11 of the data processing device 1 may have the functions of the control device 40.

[三次元スキャナによるスキャンの一例]
図5~図8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。
[An example of scanning using a 3D scanner]
An example of scanning by the three-dimensional scanner 2 will be described with reference to FIGS. 5 to 8.

図5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。 FIG. 5 is a diagram for explaining a scanning method using the three-dimensional scanner 2. The scanning range of the three-dimensional scanner 2 is limited by the size of the probe 22 that can be inserted into the oral cavity. Therefore, the user inserts the probe 22 into the oral cavity and scans the oral cavity multiple times by moving the probe 22 within the oral cavity along the row of teeth.

たとえば、図5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といったように順番に切り替えて、口腔内の様々な部分の三次元データを取得する。より具体的には、ユーザは、歯牙の舌側面から咬合面を経由して歯牙の唇側面へとプローブ22を動かすことによって一部の歯牙をスキャンし、このようなスキャンを左奥歯側から前歯を経由して右奥歯側へとプローブ22を動かすことによって複数の歯牙を順番にスキャンする。なお、口腔内におけるプローブ22の動かし方は、ユーザごとまたは歯科診療ごとに異なるため、三次元データが取得される口腔内の部分および取得順は変化し得る。 For example, as shown in FIG. 5, by moving the probe 22 within the oral cavity, the user can sequentially switch the scan range such as R1, R2, R3,...Rn to scan various parts of the oral cavity. Acquire three-dimensional data. More specifically, the user scans some teeth by moving the probe 22 from the lingual side of the tooth, through the occlusal surface, to the labial side of the tooth, and performs such scanning from the left molar side to the anterior tooth side. A plurality of teeth are sequentially scanned by moving the probe 22 toward the right molar side via the . Note that since the way the probe 22 is moved within the oral cavity differs for each user or for each dental practice, the portion of the oral cavity from which three-dimensional data is acquired and the order of acquisition may vary.

図6は、実施の形態1に係る三次元スキャナ2によって取得された各スキャン範囲における物体を示す図である。図6に示すように、ユーザがプローブ22を動かしながら物体をスキャンすることにより、三次元スキャナ2は、各スキャン範囲に含まれる物体の三次元データを取得することができる。たとえば、三次元スキャナ2は、1スキャンごとに1つのスキャン範囲における三次元データを取得することができ、図6の例においては、スキャン範囲R11~R15の各々の三次元データを取得することができる。三次元スキャナ2は、複数回のスキャンによって得られた複数のスキャン範囲R11~R15のそれぞれに対応する複数の三次元データを結合することによって、複数のスキャン範囲R11~R15に含まれる物体全体の三次元データを取得することができる。 FIG. 6 is a diagram showing objects in each scan range acquired by the three-dimensional scanner 2 according to the first embodiment. As shown in FIG. 6, when the user scans an object while moving the probe 22, the three-dimensional scanner 2 can acquire three-dimensional data of the object included in each scan range. For example, the three-dimensional scanner 2 can acquire three-dimensional data in one scan range for each scan, and in the example of FIG. 6, it can acquire three-dimensional data in each of the scan ranges R11 to R15. can. The three-dimensional scanner 2 combines a plurality of three-dimensional data corresponding to each of the plurality of scan ranges R11 to R15 obtained by multiple scans, thereby calculating the entire object included in the plurality of scan ranges R11 to R15. Three-dimensional data can be obtained.

図7および図8は、三次元スキャナ2を用いて物体をスキャンする様子を示す図である。図7および図8に示すように、口腔内においては、舌、下顎の歯列と舌との間の小帯、下顎の歯列、下顎の歯列と下唇との間の小帯(図示は省略する)、下唇、硬口蓋、上顎の歯列と硬口蓋との間の小帯、上顎の歯列、上顎の歯列と上唇との間の小帯(図示は省略する))、上唇、歯肉、粘膜、および補綴物(金属歯、セラミック歯、レジン歯)などの複数の物体が含まれる。三次元スキャナ2によるスキャン中においては、スキャン対象である歯牙などの物体と三次元スキャナ2との間に、術者の指または診療器具、あるいは患者の舌、唇、粘膜(頬裏)などの不要物体が入り込み、三次元スキャナ2が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6の例では、範囲R12~R14に不要物体である指が入り込んでいる。なお、指は、術者の生身の指に限らず、術者が手袋をはめた状態の指も含まれる。また、診療器具としては、バキューム、開口器、および舌圧子などの歯科用インスツルメントが挙げられる。 FIGS. 7 and 8 are diagrams showing how the three-dimensional scanner 2 is used to scan an object. As shown in Figures 7 and 8, in the oral cavity, the tongue, the frenulum between the mandibular tooth row and the tongue, the mandibular tooth row, the frenulum between the mandibular tooth row and the lower lip (not shown) (omitted), lower lip, hard palate, frenulum between the maxillary teeth and hard palate, maxillary teeth, frenulum between the maxillary teeth and upper lip (not shown), It includes multiple objects such as the upper lip, gums, mucous membranes, and prosthetics (metal teeth, ceramic teeth, resin teeth). During a scan by the 3D scanner 2, there may be any objects such as the operator's fingers or medical instruments, or the patient's tongue, lips, or mucous membrane (back of the cheek) between the object to be scanned, such as a tooth, and the 3D scanner 2. There are cases where an unnecessary object gets in and the three-dimensional scanner 2 is unable to properly acquire three-dimensional data of the object. For example, in the example shown in FIG. 6, a finger, which is an unnecessary object, has entered the range R12 to R14. Note that the fingers are not limited to the operator's real fingers, but also include fingers worn by the operator with gloves. Furthermore, examples of medical instruments include dental instruments such as vacuums, mouth opening devices, and tongue depressors.

たとえば、図7および図8に示すように、三次元スキャナ2のプローブ22が口腔内に挿入される際には、口腔内の軟組織を押さえるために、歯牙と唇との間に指が挿入されることがある。 For example, as shown in FIGS. 7 and 8, when the probe 22 of the three-dimensional scanner 2 is inserted into the oral cavity, a finger is inserted between the teeth and the lips to press the soft tissues in the oral cavity. Sometimes.

具体的には、図7に示すように、ユーザは、唇側の歯牙の側面の三次元データを取得する場合、プローブ22を歯牙と唇との隙間に挿入するが、このとき、歯列と唇との隙間に指を挿入して軟組織を押さえることによって、軟組織がスキャンの邪魔をしないようにする。また、図8に示すように、ユーザは、舌側の歯牙の側面の三次元データを取得する場合、プローブ22を歯列と舌との隙間に挿入するが、このとき、歯列と舌との隙間に指を挿入して軟組織を押さえることによって、軟組織がスキャンの邪魔をしないようにする。なお、指に限らず、歯牙と唇との隙間または歯牙と舌との隙間に軟組織を押さえるための診療器具が挿入されることもある。このように、軟組織を押さえている指が歯列に接触した状態で口腔内をスキャンすると、図6に示すように、範囲R12~R14に不要物体である指が入り込んだ状態で、三次元データが取得される。 Specifically, as shown in FIG. 7, when acquiring three-dimensional data of the side surface of the teeth on the labial side, the user inserts the probe 22 into the gap between the teeth and the lips. Insert your finger into the gap between the lips and press down on the soft tissue to prevent it from interfering with the scan. Further, as shown in FIG. 8, when acquiring three-dimensional data of the side surface of teeth on the lingual side, the user inserts the probe 22 into the gap between the tooth row and the tongue. Insert your finger into the gap to press down on the soft tissue to prevent it from interfering with the scan. Note that not only the finger but also a medical instrument for pressing soft tissue may be inserted into the gap between the teeth and the lips or the gap between the teeth and the tongue. In this way, when scanning the inside of the oral cavity with the finger pressing the soft tissue in contact with the dentition, three-dimensional data is generated with the finger, which is an unnecessary object, entering the range R12 to R14, as shown in Figure 6. is obtained.

このように、歯科診療においては、通常、指および診療器具などの挿入物体が口腔内に挿入された状態で口腔内がスキャンされるが、たとえば、図4のスキャン範囲Rおよび図6のスキャン範囲R12~R14に示すように、スキャン範囲内に挿入物体が入り込み、三次元スキャナ2が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。 As described above, in dental treatment, the inside of the oral cavity is usually scanned with an insertion object such as a finger or a medical instrument inserted into the oral cavity. As shown in R12 to R14, the inserted object may enter the scanning range and the three-dimensional scanner 2 may not be able to properly acquire three-dimensional data of the object.

そこで、実施の形態1に係るデータ処理装置1は、AI(人工知能:Artificial Intelligence)を利用して、口腔内の歯牙、舌、唇、小帯、歯肉、粘膜、補綴物(金属歯、セラミック歯、レジン歯)、および口腔内に挿入される挿入物体などの複数の物体の各々の種類を識別し、識別結果に基づいて、歯科診療に不要な物体の三次元データを抽出して削除するように構成されている。以下、データ処理装置1の具体的な機能について説明する。 Therefore, the data processing device 1 according to the first embodiment utilizes AI (Artificial Intelligence) to detect teeth, tongue, lips, frenulum, gums, mucous membranes, prosthetics (metal teeth, ceramic teeth, etc.) in the oral cavity. Identify each type of multiple objects such as teeth, resin teeth), and insertion objects inserted into the oral cavity, and extract and delete 3D data of objects that are unnecessary for dental treatment based on the identification results. It is configured as follows. The specific functions of the data processing device 1 will be described below.

[データ処理装置の機能構成]
図9を参照しながら、実施の形態1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9は、実施の形態1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。
[Functional configuration of data processing device]
The functional configuration of the data processing device 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 9. FIG. 9 is a block diagram showing the functional configuration of the data processing device 1 according to the first embodiment.

図9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、二次元データ生成部1106と、識別部1102と、除去部1103と、結合部1104と、画像生成部1105と、記憶部12とを備える。 As shown in FIG. 9, the data processing device 1 includes an input section 1101, a two-dimensional data generation section 1106, an identification section 1102, a removal section 1103, a combination section 1104, and an image generation section as main functional sections. 1105 and a storage unit 12.

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によって取得される1スキャンごとの三次元データを取得する。なお、入力部1101は、通信部14、周辺機器インターフェース16、または読取部17の機能部であってもよい。たとえば、入力部1101が通信部14の機能部である場合、通信部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が読取部17の機能部である場合、読取部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。 The input unit 1101 is a functional unit of the scanner interface 13 and acquires three-dimensional data for each scan acquired by the three-dimensional scanner 2. Note that the input unit 1101 may be a functional unit of the communication unit 14, the peripheral device interface 16, or the reading unit 17. For example, when the input unit 1101 is a functional unit of the communication unit 14, the communication unit 14 acquires three-dimensional data from an external device via wired communication or wireless communication. Note that the external device may be a server device installed in a dental clinic, or a cloud-type server device installed in a location other than the dental clinic. When the input unit 1101 is a functional unit of the peripheral device interface 16, the peripheral device interface 16 acquires three-dimensional data input by the user using the keyboard 4 and mouse 5. When the input unit 1101 is a functional unit of the reading unit 17, the reading unit 17 acquires three-dimensional data stored on the removable disk 20.

ここで、図10を参照しながら、データ処理装置1に入力される三次元データについて説明する。図10は、実施の形態1に係るデータ処理装置1に入力される三次元データを説明するための図である。図10に示すように、入力部1101に入力される1スキャンごとの三次元データは、スキャン範囲内の物体の表面を示す点群の各々に対応付けられた、X座標、Y座標、およびZ座標の位置情報と、X成分、Y成分、およびZ成分の法線情報とを含む。なお、図示は省略するが、三次元データは、スキャン範囲内の物体の表面を示す点群の各々に対応付けられた色情報も含む。 Here, three-dimensional data input to the data processing device 1 will be explained with reference to FIG. 10. FIG. 10 is a diagram for explaining three-dimensional data input to the data processing device 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 10, the three-dimensional data for each scan input to the input unit 1101 includes the X coordinate, Y coordinate, and Z coordinate associated with each point group indicating the surface of the object within the scan range. It includes position information of coordinates and normal information of X component, Y component, and Z component. Although not shown, the three-dimensional data also includes color information associated with each point group indicating the surface of the object within the scan range.

位置情報とは、図4を用いて説明したように、スキャン範囲に含まれる物体の表面を示す点群の各々におけるX座標、Y座標、およびZ座標である。法線情報とは、点群に含まれる1つの点に注目して、その注目点における接線に垂直な法線のX成分、Y成分、およびZ成分である。なお、点群に含まれる1つの点に対する法線の生成には、主成分分析などの公知の技術を用いればよい。 As explained using FIG. 4, the position information is the X coordinate, Y coordinate, and Z coordinate of each point group indicating the surface of the object included in the scan range. The normal information is the X component, Y component, and Z component of a normal line perpendicular to the tangent line at the point of interest, focusing on one point included in the point group. Note that a known technique such as principal component analysis may be used to generate a normal to one point included in the point group.

図9に戻り、二次元データ生成部1106は、演算部11の機能部である。二次元データ生成部1106は、入力部1101から入力される1スキャン分の三次元データから二次元データを生成する。 Returning to FIG. 9, the two-dimensional data generation unit 1106 is a functional unit of the calculation unit 11. The two-dimensional data generation unit 1106 generates two-dimensional data from one scan worth of three-dimensional data input from the input unit 1101.

具体的には、図4を用いて説明したように、共焦点法の技術を用いた三次元スキャナ2は、スキャン範囲に含まれる物体からの光を検出することによって、物体の表面を示す点群の各々の位置情報を含む三次元データを取得することができる。図10に示すように、三次元スキャナ2によって取得されて入力部1101から入力される三次元データは、位置情報として、物体の表面を示す点群の各々のX座標、Y座標、およびZ座標を含み、その位置での色情報を含む。二次元データ生成部1106は、入力部1101から入力される三次元データに含まれる位置情報のうち、X座標およびY座標のみを用いて物体の表面を示す点群の各々の二次元データを生成する。X座標およびY座標は、二次元データのピクセル位置であり、色情報はそのピクセル位置での画素値である。すなわち、二次元データ生成部1106によって三次元データに基づき生成される二次元データは、スキャン範囲に含まれる少なくとも1つの物体を一定距離離間した位置(たとえば、図4の仮想視点位置)から見た場合の当該少なくとも1つの物体の外観を示す二次元画像のデータである。二次元データ生成部1106は、生成した二次元データを識別部1102に出力する。 Specifically, as explained using FIG. 4, the three-dimensional scanner 2 using the confocal technique detects a point indicating the surface of the object by detecting light from the object included in the scan range. Three-dimensional data including position information for each of the groups can be obtained. As shown in FIG. 10, the three-dimensional data acquired by the three-dimensional scanner 2 and input from the input unit 1101 includes, as position information, the X coordinate, Y coordinate, and Z coordinate of each point group indicating the surface of the object. and color information at that position. The two-dimensional data generation unit 1106 generates two-dimensional data for each point group indicating the surface of the object using only the X and Y coordinates of the position information included in the three-dimensional data input from the input unit 1101. do. The X and Y coordinates are the pixel positions of the two-dimensional data, and the color information is the pixel value at the pixel positions. That is, the two-dimensional data generated based on the three-dimensional data by the two-dimensional data generation unit 1106 is based on at least one object included in the scan range viewed from a position a certain distance away (for example, the virtual viewpoint position in FIG. 4). This is data of a two-dimensional image showing the appearance of the at least one object in the case where the at least one object is viewed from the outside. Two-dimensional data generation section 1106 outputs the generated two-dimensional data to identification section 1102.

なお、二次元データ生成部1106は、入力部1101から入力される三次元データに含まれる位置情報のうち、X座標、Y座標、およびZ座標を用いて物体の表面を示す点群の各々を、距離画像として二次元データを生成してもよい。すなわち、二次元データ生成部1106は、X座標およびY座標を二次元データのピクセル位置とし、Z座標をそのピクセル位置での画素値に変換してもよい。距離画像は、Z座標が画像の濃淡を含む色情報によって表現される二次元データである。さらに、二次元データ生成部1106は、X座標およびY座標のみを用いて生成した物体の表面を示す二次元データと、X座標、Y座標、およびZ座標を用いて生成した距離画像を用いた二次元データの両方を生成してもよい。このように、Z座標を色情報とすれば、人間が視覚的に二次元画像(距離画像)を見る場合に有用である。たとえば、奥歯を上からスキャンした場合の距離画像(Z座標を画素値に変換した画像)においては、歯の咬合面付近が白に近い色になり、歯肉の奥側は黒に近い色になる。すなわち、奥歯における高低差を白黒によって表すことができる。一方、カラー写真のような通常の二次元画像の場合は、色またはXY平面における輪郭によって奥歯の形状が表され、高低差は表現され得ない。特に、機械学習においては、カラー写真のような二次元画像だけでは、スキャンされた物体が歯肉、粘膜(頬の裏側)、および唇のいずれであるのか判断が難しい場合に、上述したような高低差のある距離画像を用いれば各物体を識別することが可能になる。また、演算部11のようなコンピュータ(AI)においても、距離画像のようなZ座標に画素値を用いる場合は、Z座標に単に形状の高さを用いる場合よりも、隣り合う複数の物体間の関係が分かりやすくなるため、畳み込み演算(convolution)を使って計算し易くなる。 Note that the two-dimensional data generation unit 1106 generates each point group indicating the surface of the object using the X coordinate, Y coordinate, and Z coordinate of the position information included in the three-dimensional data input from the input unit 1101. , two-dimensional data may be generated as a distance image. That is, the two-dimensional data generation unit 1106 may use the X coordinate and the Y coordinate as a pixel position of the two-dimensional data, and convert the Z coordinate into a pixel value at that pixel position. A distance image is two-dimensional data whose Z coordinate is expressed by color information including the shading of the image. Furthermore, the two-dimensional data generation unit 1106 uses two-dimensional data representing the surface of the object generated using only the X and Y coordinates, and a distance image generated using the X, Y, and Z coordinates. Both two-dimensional data may be generated. In this way, using the Z coordinate as color information is useful when humans visually view a two-dimensional image (distance image). For example, in a distance image (an image in which the Z coordinate is converted to a pixel value) when scanning back teeth from above, the area near the occlusal surface of the teeth will be close to white, and the back side of the gums will be close to black. . In other words, the height difference in the back teeth can be expressed in black and white. On the other hand, in the case of a normal two-dimensional image such as a color photograph, the shape of the back teeth is represented by color or the outline in the XY plane, and height differences cannot be represented. In particular, in machine learning, when it is difficult to determine whether a scanned object is the gums, mucous membrane (back of the cheek), or lips using only a two-dimensional image such as a color photograph, the above-mentioned height and low Using distance images with differences makes it possible to identify each object. Also, in a computer (AI) such as the calculation unit 11, when using a pixel value for the Z coordinate such as in a distance image, it is easier to calculate the distance between adjacent objects than when simply using the height of the shape as the Z coordinate. Since the relationship becomes easier to understand, it becomes easier to calculate using convolution.

識別部1102は、演算部11の機能部である。識別部1102は、二次元データ生成部1106から入力される二次元データと、推定モデル122とに基づき、複数の物体のうちの少なくとも1つの物体を識別する。識別部1102は、識別結果を除去部1103に出力する。 The identification unit 1102 is a functional unit of the calculation unit 11. The identification unit 1102 identifies at least one object among the plurality of objects based on the two-dimensional data input from the two-dimensional data generation unit 1106 and the estimated model 122. Identification section 1102 outputs the identification result to removal section 1103.

ここで、図11を参照しながら、推定モデル122の機械学習について説明する。図11は、実施の形態1に係る推定モデル122を機械学習させるときに用いられる学習用データを説明するための図である。図11に示すように、実施の形態1に係る推定モデル122は、口腔内の複数の物体の各々の位置情報として、X座標およびY座標を含む二次元データと、複数の物体の各々を示す正解ラベルとを含む1スキャン分の学習用データを用いて、1スキャン分の二次元データに基づき複数の物体の各々を推定するように機械学習(教師あり学習)が行われる。すなわち、推定モデル122は、Z座標を用いることなく、X座標およびY座標を含む二次元データに基づき物体を推定するように機械学習が行われている。 Here, machine learning of the estimation model 122 will be explained with reference to FIG. 11. FIG. 11 is a diagram for explaining learning data used when performing machine learning on the estimation model 122 according to the first embodiment. As shown in FIG. 11, the estimation model 122 according to the first embodiment shows two-dimensional data including an X coordinate and a Y coordinate, and each of the plurality of objects as position information of each of the plurality of objects in the oral cavity. Machine learning (supervised learning) is performed to estimate each of a plurality of objects based on one scan's worth of two-dimensional data using one scan's worth of learning data including the correct answer label. That is, machine learning is performed on the estimation model 122 so as to estimate the object based on two-dimensional data including the X and Y coordinates without using the Z coordinate.

ここで、複数の物体の間における相対的な位置関係について説明する。口腔内においては、解剖学的に歯牙および舌などの複数の物体の各々の位置が任意のランドマークとの関係で、つまり、相対的な関係で予め決まっている。たとえば、上述した図7および図8に示すように、口を開けた顔を正面から見た状況で、下顎においては、上顎または下顎の中心付近(口腔の奥側)から外側(開口方向)の順に、舌、下顎の歯列と舌との間の小帯、下顎の歯列、下顎の歯列と下唇との間の小帯(図示は省略する)、および下唇が位置している。言い換えると、下顎の歯列を起点(任意のランドマーク)とした場合、舌は下顎の歯列よりも口腔の奥側に位置し、下唇は下顎の歯列よりも口腔の手前側に位置する。また、口を開けた顔を正面から見た状況で、上顎においては、上顎または下顎の中心付近(口腔の奥側)から外側(開口方向)の順に、硬口蓋、上顎の歯列と硬口蓋との間の小帯、上顎の歯列、上顎の歯列と上唇との間の小帯(図示は省略する)、および上唇が位置している。言い換えると、上顎の歯列を起点(任意のランドマーク)とした場合、硬口蓋は上顎の歯列よりも口腔の奥側に位置し、上唇は上顎の歯列よりも口腔の開口方向側に位置する。すなわち、口腔内においては、歯牙、舌、および唇などの複数の物体の間における相対的な位置関係が定まっている。 Here, the relative positional relationship between a plurality of objects will be explained. In the oral cavity, the position of each of a plurality of objects, such as teeth and tongue, is anatomically determined in advance in relation to arbitrary landmarks, that is, in relative relation. For example, as shown in Figures 7 and 8 above, when a face with an open mouth is viewed from the front, the lower jaw can be seen from the center of the upper or lower jaw (back of the oral cavity) to the outside (in the direction of the mouth opening). In order, the tongue, the frenulum between the mandibular tooth row and the tongue, the mandibular tooth row, the frenulum between the mandibular tooth row and the lower lip (not shown), and the lower lip are located. . In other words, if the mandibular tooth row is the starting point (arbitrary landmark), the tongue is located further back in the mouth than the mandibular tooth row, and the lower lip is located in the front side of the mouth than the mandibular tooth row. do. In addition, when looking at a face with an open mouth from the front, in the upper jaw, from near the center of the upper or lower jaw (back of the oral cavity) to the outside (in the direction of the mouth opening), the hard palate, the maxillary teeth, and the hard palate. The frenulum between the maxillary dentition, the maxillary dentition, the maxillary dentition and the upper lip (not shown), and the upper lip are located. In other words, if the maxillary dentition is the starting point (an arbitrary landmark), the hard palate is located further back in the oral cavity than the maxillary dentition, and the upper lip is located further toward the opening of the oral cavity than the maxillary dentition. To position. That is, within the oral cavity, the relative positional relationship between a plurality of objects such as teeth, tongue, and lips is determined.

このように、口腔内の複数の物体の間においては相対的な位置関係が定まっているため、推定モデル122の入力データである物体の位置情報を含む三次元データと、推定モデル122の出力データである当該物体の種類の識別結果との間には、相関関係があると言える。すなわち、三次元データに含まれる物体の位置情報は当該物体の種類に対応付けられるといったように、入力データと出力データとの間で相関関係があるため、推定モデル122は、入力された物体の位置情報を含む三次元データに基づき、当該三次元データに対応する位置が口腔内のどの領域に含まれるかを特定することによって、物体の種類を識別することができる。 In this way, since the relative positional relationship between multiple objects in the oral cavity is determined, the input data of the estimation model 122, which is three-dimensional data including the position information of the objects, and the output data of the estimation model 122, It can be said that there is a correlation between the identification result of the type of the object. That is, since there is a correlation between input data and output data such that the position information of an object included in the three-dimensional data is associated with the type of the object, the estimation model 122 can Based on three-dimensional data including position information, the type of object can be identified by specifying in which region of the oral cavity a position corresponding to the three-dimensional data is included.

図12は、複数の物体の各々と正解ラベルとの対応関係を説明するための図である。図12に示すように、下顎について、舌に対しては、正解ラベルとして「01」を示すデータが対応付けられる。下顎第1隙間に対しては、正解ラベルとして「02」を示すデータが対応付けられる。下顎の歯列に含まれる複数の歯牙のそれぞれに対しては、正解ラベルとして「31」~「48」を示すデータが対応付けられる。下顎第2隙間に対しては、正解ラベルとして「04」を示すデータが対応付けられる。下唇に対しては、正解ラベルとして「05」を示すデータが対応付けられる。 FIG. 12 is a diagram for explaining the correspondence between each of a plurality of objects and a correct label. As shown in FIG. 12, for the lower jaw, data indicating "01" as the correct label is associated with the tongue. Data indicating "02" as the correct label is associated with the mandibular first gap. Data indicating "31" to "48" as correct answer labels is associated with each of the plurality of teeth included in the dentition of the lower jaw. Data indicating "04" as the correct label is associated with the second mandibular gap. Data indicating "05" is associated with the lower lip as the correct label.

上顎について、硬口蓋に対しては、正解ラベルとして「06」を示すデータが対応付けられる。上顎第1隙間に対しては、正解ラベルとして「07」を示すデータが対応付けられる。上顎の歯列に含まれる複数の歯牙のそれぞれに対しては、正解ラベルとして「11」~「28」を示すデータが対応付けられる。上顎第2隙間に対しては、正解ラベルとして「09」を示すデータが対応付けられる。上唇に対しては、正解ラベルとして「10」を示すデータが対応付けられる。 Regarding the upper jaw, data indicating "06" as the correct label is associated with the hard palate. Data indicating "07" as the correct label is associated with the maxillary first gap. Data indicating "11" to "28" as correct answer labels is associated with each of the plurality of teeth included in the dentition of the upper jaw. Data indicating "09" as the correct label is associated with the second maxillary gap. Data indicating "10" is associated with the upper lip as the correct label.

上述したように、歯科診療においては、指および診療器具などの挿入物体が口腔内に挿入され得る。挿入物体のうち、指に対しては、正解ラベルとして「51」を示すデータが対応付けられる。また、挿入物体のうち、診療器具に対しては、正解ラベルとして「52」を示すデータが対応付けられる。 As mentioned above, in dental practice, insertion objects such as fingers and clinical instruments may be inserted into the oral cavity. Among the insertion objects, the finger is associated with data indicating "51" as the correct label. Furthermore, among the insertion objects, data indicating "52" as the correct label is associated with the medical instrument.

図9に戻り、学習用データにおいては、1スキャンで得られる複数の物体の各々の表面を示す点群の各々の二次元データ(位置情報)に対して、物体の種類を示す正解ラベルが対応付けられている。 Returning to Figure 9, in the learning data, a correct label indicating the type of object corresponds to each two-dimensional data (position information) of a point cloud indicating the surface of each of multiple objects obtained in one scan. It is attached.

たとえば、図11に示すように、舌をスキャンすることによって得られた三次元データから生成された二次元データに対しては、正解ラベルとして「01」を示すデータが対応付けられている。下顎左第三大臼歯をスキャンすることによって得られた三次元データから生成された二次元データに対しては、正解ラベルとして「38」を示すデータが対応付けられている。下顎左第二大臼歯をスキャンすることによって得られた三次元データから生成された二次元データに対しては、正解ラベルとして「37」を示すデータが対応付けられている。さらに、下顎第2隙間に挿入された指をスキャンすることによって得られた三次元データから生成された二次元データに対しては、正解ラベルとして「51」を示すデータが対応付けられている。 For example, as shown in FIG. 11, data indicating "01" as a correct answer label is associated with two-dimensional data generated from three-dimensional data obtained by scanning the tongue. Data indicating "38" as a correct answer label is associated with two-dimensional data generated from three-dimensional data obtained by scanning a mandibular left third molar. Two-dimensional data generated from three-dimensional data obtained by scanning the mandibular left second molar is associated with data indicating "37" as a correct answer label. Furthermore, data indicating "51" as a correct answer label is associated with two-dimensional data generated from three-dimensional data obtained by scanning a finger inserted into the second mandibular gap.

このように、実施の形態1においては、推定モデル122を機械学習させるための学習用データとして、1スキャンで得られる複数の物体の各々の表面を示す点群の各々の二次元データ(X座標,Y座標)に対して、物体の種類を示す正解ラベルが対応付けられている。 In this way, in the first embodiment, the two-dimensional data (X coordinate , Y coordinate) is associated with a correct label indicating the type of object.

推定モデル122は、1スキャン分の二次元データに基づき、スキャンされた複数の物体の各々の種類を識別し、識別結果と正解ラベルとの一致度合いに基づきパラメータ1222を調整する。 The estimation model 122 identifies the type of each of the plurality of scanned objects based on one scan's worth of two-dimensional data, and adjusts the parameter 1222 based on the degree of agreement between the identification result and the correct label.

これにより、推定モデル122は、1スキャン分の二次元データに対応付けられた正解ラベルに基づき、当該二次元データに対応する物体の種類を識別するように機械学習することによって、当該二次元データに対応する物体の種類を識別することができるようになる。 As a result, the estimation model 122 performs machine learning to identify the type of object corresponding to the two-dimensional data based on the correct label associated with the two-dimensional data for one scan. Be able to identify the type of object that corresponds to the object.

さらに、推定モデル122は、Z座標の分だけ次元を落とした2次元データに基づき機械学習するため、Z座標を含む三次元データを用いるよりも、演算処理の負担を低減しながら機械学習することができる。 Furthermore, since the estimation model 122 performs machine learning based on two-dimensional data whose dimensions have been reduced by the Z coordinate, machine learning can be performed while reducing the burden of calculation processing, compared to using three-dimensional data that includes the Z coordinate. I can do it.

図9に戻り、除去部1103は、演算部11の機能部である。除去部1103は、識別部1102から物体の種類の識別結果を取得する。識別結果は、図12に示すように、舌、下顎第1隙間、下顎の歯列に含まれる各歯牙、下顎第2隙間、下唇、硬口蓋、上顎第1隙間、上顎の歯列に含まれる各歯牙、上顎第2隙間、および上唇の各々の識別結果とともに、指および診療器具などの挿入物体の識別結果も含まれる。除去部1103は、識別部1102の識別結果に、術者の指または診療器具、あるいは患者の舌などの不要物体の識別結果が含まれている場合、入力部1101から入力された三次元データから、識別部1102によって識別された不要物体の表面を示す点群の各々の位置情報を含む不要三次元データを除去することによって、不要物体除去後の三次元データ(以下、「不要三次元データ」とも称する。)を生成する。 Returning to FIG. 9, the removal unit 1103 is a functional unit of the calculation unit 11. The removal unit 1103 obtains the object type identification result from the identification unit 1102. As shown in Fig. 12, the identification results include the tongue, the first mandibular gap, each tooth included in the mandibular dentition, the mandibular second gap, the lower lip, the hard palate, the maxillary first gap, and the teeth included in the maxillary dentition. In addition to the identification results of each tooth, the upper jaw second gap, and the upper lip, the identification results of inserted objects such as fingers and medical instruments are also included. If the identification result of the identification unit 1102 includes the identification result of an unnecessary object such as a surgeon's finger, a medical instrument, or a patient's tongue, the removal unit 1103 removes the three-dimensional data from the three-dimensional data input from the input unit 1101. By removing unnecessary three-dimensional data including the position information of each point group indicating the surface of the unnecessary object identified by the identification unit 1102, three-dimensional data after unnecessary object removal (hereinafter referred to as "unnecessary three-dimensional data") ) is generated.

具体的には、除去部1103は、不要物体の表面を示す点群の各々のXY平面方向における位置情報(X座標,Y座標)を抽出し、不要物体の表面を示す点群の各々に対応する光軸方向における位置情報(Z座標)を抽出することによって、不要三次元データを抽出する。たとえば、除去部1103は、二次元データ生成部1106によって生成された二次元データに基づき、識別部1102によって識別された不要物体の表面を示す点群の各々のX座標およびY座標を抽出する。さらに、除去部1103は、抽出した不要物体のX座標およびY座標を検索キーにして、入力部1101が取得した三次元データに基づき、不要物体のX座標およびY座標に対応付けられたZ座標を抽出する。除去部1103は、抽出した不要物体のX座標、Y座標、およびZ座標を不要三次元データとすることができる。ここで、不要物体を抽出するとは、たとえば、X座標、Y座標、およびZ座標の各データに対して不要物体を識別できるような識別データを関連付けて記憶することを含む。除去部1103は、入力部1101から入力された三次元データから、不要三次元データを除去することによって、不要物体除去後の三次元データを生成することができる。除去部1103は、不要物体除去後の三次元データを結合部1104に出力する。 Specifically, the removal unit 1103 extracts position information (X coordinates, Y coordinates) in the XY plane directions of each point group indicating the surface of the unnecessary object, and extracts position information (X coordinates, Y coordinates) for each point group indicating the surface of the unnecessary object. By extracting position information (Z coordinate) in the optical axis direction, unnecessary three-dimensional data is extracted. For example, the removing unit 1103 extracts the X and Y coordinates of each point group indicating the surface of the unnecessary object identified by the identifying unit 1102, based on the two-dimensional data generated by the two-dimensional data generating unit 1106. Furthermore, the removal unit 1103 uses the extracted X and Y coordinates of the unnecessary object as a search key, and based on the three-dimensional data acquired by the input unit 1101, removes the Z coordinate associated with the X and Y coordinates of the unnecessary object. Extract. The removal unit 1103 can use the extracted X coordinate, Y coordinate, and Z coordinate of the unnecessary object as unnecessary three-dimensional data. Here, extracting an unnecessary object includes, for example, storing each data of the X coordinate, Y coordinate, and Z coordinate in association with identification data that can identify the unnecessary object. The removal unit 1103 can generate three-dimensional data after removing unnecessary objects by removing unnecessary three-dimensional data from the three-dimensional data input from the input unit 1101. The removing unit 1103 outputs the three-dimensional data after removing unnecessary objects to the combining unit 1104.

結合部1104は、演算部11の機能部である。結合部1104は、入力部1101に1スキャン分の三次元データが入力されるごとに、除去部1103から1スキャン分の三次元データを取得し、蓄積された複数スキャン分の三次元データを結合させることによって、結合された複数スキャン分の三次元データ(以下、「結合データ」とも称する。)を生成する。 The coupling unit 1104 is a functional unit of the calculation unit 11. The combining unit 1104 acquires one scan's worth of three-dimensional data from the removing unit 1103 each time one scan's worth of three-dimensional data is input to the input unit 1101, and combines the accumulated three-dimensional data of multiple scans. By doing so, three-dimensional data for a plurality of combined scans (hereinafter also referred to as "combined data") is generated.

図13は、実施の形態1に係るデータ処理装置1によって生成された不要物体除去後の結合データを説明するための図である。除去部1103は、識別部1102の識別結果に、術者の指または診療器具、あるいは患者の舌、唇、粘膜などの不要物体の識別結果が含まれている場合、図13に示すように、識別部1102によって識別された不要物体に対応する三次元データ(不要三次元データ)に対して除去フラグをセットする。図13の例では、除去対象となる舌、唇、粘膜、および指に対応する不要三次元データに対して、除去フラグとして「01」をセットする。データ処理装置1は、除去フラグに「01」がセットされた不要三次元データについては、ディスプレイ3に表示する二次元画像に用いないように構成されている。結合部1104は、除去部1103から入力された三次元データに基づき、図13に示すように、複数スキャン分の三次元データを結合させることによって、不要物体除去後の結合データを生成する。 FIG. 13 is a diagram for explaining the combined data after unnecessary object removal generated by the data processing device 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 13, when the identification result of the identification unit 1102 includes the identification result of an unnecessary object such as a surgeon's finger or a medical instrument, or a patient's tongue, lips, or mucous membrane, the removal unit 1103 A removal flag is set for the three-dimensional data (unnecessary three-dimensional data) corresponding to the unnecessary object identified by the identification unit 1102. In the example of FIG. 13, "01" is set as the removal flag for the unnecessary three-dimensional data corresponding to the tongue, lips, mucous membrane, and fingers to be removed. The data processing device 1 is configured not to use unnecessary three-dimensional data whose removal flag is set to “01” in the two-dimensional image displayed on the display 3. The combining unit 1104 generates combined data after unnecessary object removal by combining the three-dimensional data for multiple scans, as shown in FIG. 13, based on the three-dimensional data input from the removal unit 1103.

図9に戻り、結合部1104は、結合データを記憶部12および画像生成部1105に出力する。記憶部12は、結合部1104から入力された結合データを記憶する。画像生成部1105は、演算部11の機能部である。画像生成部1105は、結合部1104から入力された結合データに基づき、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をディスプレイ3に出力する。このとき、画像生成部1105は、除去フラグに「01」がセットされた不要三次元データを用いることなく、二次元画像データを生成する。これにより、データ処理装置1は、不要物体が除去された後の口腔内の二次元画像をディスプレイ3に表示させてユーザに見せることができる。 Returning to FIG. 9, the combining unit 1104 outputs the combined data to the storage unit 12 and the image generating unit 1105. The storage unit 12 stores the combined data input from the combining unit 1104. The image generation unit 1105 is a functional unit of the calculation unit 11. The image generation unit 1105 generates two-dimensional image data corresponding to a two-dimensional image seen from an arbitrary viewpoint based on the combined data input from the combining unit 1104, and outputs the generated two-dimensional image data to the display 3. . At this time, the image generation unit 1105 generates two-dimensional image data without using unnecessary three-dimensional data whose removal flag is set to "01." Thereby, the data processing device 1 can display on the display 3 a two-dimensional image of the oral cavity after the unnecessary object has been removed, and show it to the user.

[データ処理装置の処理フロー]
図14を参照しながら、データ処理装置1が実行する処理の一例を示す図である。図14は、実施の形態1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14に示す各ステップ(以下、「S」で示す。)は、データ処理装置1の演算部11がデータ処理プログラム121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14に示すフローチャートの処理を実行する。
[Processing flow of data processing device]
15 is a diagram illustrating an example of a process executed by the data processing device 1 with reference to FIG. 14. FIG. FIG. 14 is a flowchart for explaining an example of a process executed by the data processing device 1 according to the first embodiment. Each step (hereinafter referred to as “S”) shown in FIG. 14 is realized by the calculation unit 11 of the data processing device 1 executing the data processing program 121. Furthermore, after the three-dimensional scanner 2 starts scanning, the data processing device 1 executes the process of the flowchart shown in FIG. 14 .

図14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任意の点の三次元データを取得する(S11)。データ処理装置1は、取得した三次元データから、X座標およびY座標のみを用いて二次元データを生成する(S12)。データ処理装置1は、二次元データと、推定モデル122とに基づき、スキャンされた複数の物体の各々を識別する(S13)。 As shown in FIG. 14, the data processing device 1 acquires three-dimensional data of an arbitrary point scanned by the three-dimensional scanner 2 (S11). The data processing device 1 generates two-dimensional data from the acquired three-dimensional data using only the X and Y coordinates (S12). The data processing device 1 identifies each of the plurality of scanned objects based on the two-dimensional data and the estimated model 122 (S13).

データ処理装置1は、識別結果に基づき、不要物体を検出したか否かを判定する(S14)。すなわち、データ処理装置1は、識別結果として、舌に対応する「01」を示すデータ、指に対応する「51」を示すデータ、または診療器具に対応する「52」を示すデータ、下唇に対応する「05」を示すデータ、上唇に対応する「10」を示すデータを出力したか否かを判定する。データ処理装置1は、不要物体を検出した場合(S14でYES)、検出した不要物体に対応する不要三次元データを抽出し、抽出した不要三次元データを除去する(S15)。すなわち、データ処理装置1は、不要三次元データに対して除去フラグをセットする。 The data processing device 1 determines whether an unnecessary object is detected based on the identification result (S14). That is, the data processing device 1 determines, as identification results, data indicating "01" corresponding to the tongue, data indicating "51" corresponding to the finger, data indicating "52" corresponding to the medical instrument, and data indicating "52" corresponding to the lower lip. It is determined whether data indicating the corresponding "05" and data indicating "10" corresponding to the upper lip have been output. When the data processing device 1 detects an unnecessary object (YES in S14), the data processing device 1 extracts unnecessary three-dimensional data corresponding to the detected unnecessary object, and removes the extracted unnecessary three-dimensional data (S15). That is, the data processing device 1 sets a removal flag for unnecessary three-dimensional data.

データ処理装置1は、不要物体を検出しなかった場合(S14でNO)、または、S45で不要三次元データを除去した後、複数スキャン分の三次元データを結合させることによって、結合データを生成する(S16)。 If the data processing device 1 does not detect an unnecessary object (NO in S14), or after removing unnecessary three-dimensional data in S45, the data processing device 1 generates combined data by combining three-dimensional data for multiple scans. (S16).

データ処理装置1は、結合データを記憶部12に記憶する(S17)。さらに、データ処理装置1は、結合データに基づき、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をディスプレイ3に出力することによって、口腔内の二次元画像をディスプレイ3に表示させる(S18)。 The data processing device 1 stores the combined data in the storage unit 12 (S17). Further, the data processing device 1 generates two-dimensional image data corresponding to a two-dimensional image seen from an arbitrary viewpoint based on the combined data, and outputs the generated two-dimensional image data to the display 3 to display the intraoral information. A two-dimensional image of is displayed on the display 3 (S18).

データ処理装置1は、三次元スキャナ2によるスキャンが停止したか否かを判定する(S19)。データ処理装置1は、三次元スキャナ2によるスキャンが停止していない場合(S19でNO)、S11に処理を戻す。一方、データ処理装置1は、三次元スキャナ2によるスキャンが停止した場合(S19でYES)、本処理を終了する。 The data processing device 1 determines whether scanning by the three-dimensional scanner 2 has stopped (S19). If the scanning by the three-dimensional scanner 2 has not stopped (NO in S19), the data processing device 1 returns the process to S11. On the other hand, when the three-dimensional scanner 2 stops scanning (YES in S19), the data processing device 1 ends this process.

以上のように、データ処理装置1は、三次元スキャナ2によってスキャンされた複数の物体のうち、歯科診療に不要な不要物体も推定モデル122を用いて識別し、識別した不要物体の表面を示す点群の各々の位置情報を含む不要三次元データを抽出することができる。これにより、ユーザは、不要物体の三次元データを自ら抽出する必要がなく、不要物体の三次元データを容易にかつ適切に抽出することができる。 As described above, the data processing device 1 uses the estimation model 122 to identify unnecessary objects that are unnecessary for dental treatment among the plurality of objects scanned by the three-dimensional scanner 2, and shows the surface of the identified unnecessary object. Unnecessary three-dimensional data including position information of each point group can be extracted. Thereby, the user does not need to extract the three-dimensional data of the unnecessary object himself, and can easily and appropriately extract the three-dimensional data of the unnecessary object.

さらに、データ処理装置1は、Z座標の分だけ次元を落とした2次元データに基づき、推定モデル122を用いて口腔内の複数の物体の各々を識別することができるため、Z座標を含む三次元データを用いて口腔内の複数の物体の各々を識別するよりも、演算処理の負担を低減しながら不要物体の三次元データを抽出することができる。 Furthermore, the data processing device 1 can identify each of a plurality of objects in the oral cavity using the estimation model 122 based on two-dimensional data whose dimension is reduced by the Z coordinate. Compared to identifying each of a plurality of objects in the oral cavity using original data, it is possible to extract three-dimensional data of unnecessary objects while reducing the burden of calculation processing.

データ処理装置1は、三次元スキャナ2によって入力される三次元データから、不要三次元データを除去することができるため、ユーザは、不要物体の三次元データを自ら除去して不要物体除去後の三次元データを作成する必要がなく、不要物体が除去された後の三次元データを容易に取得することができる。 Since the data processing device 1 can remove unnecessary 3D data from the 3D data input by the 3D scanner 2, the user can remove the 3D data of the unnecessary object by himself/herself and There is no need to create three-dimensional data, and three-dimensional data after unnecessary objects are removed can be easily obtained.

データ処理装置1は、不要三次元データを除去した後の三次元データを用いて生成した画像データをディスプレイ3に出力するため、ユーザは、不要物体が除去された後の口腔内の二次元画像を自ら生成する必要がなく、不要物体が除去された後の二次元画像を容易に取得することができる。 Since the data processing device 1 outputs image data generated using the three-dimensional data after removing unnecessary three-dimensional data to the display 3, the user can view the two-dimensional image of the oral cavity after unnecessary objects have been removed. There is no need to generate the two-dimensional image by oneself, and a two-dimensional image with unnecessary objects removed can be easily obtained.

<実施の形態2>
本開示の実施の形態2について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施の形態2においては、実施の形態1と異なる部分のみを説明し、実施の形態1と同じ部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。
<Embodiment 2>
Embodiment 2 of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In the second embodiment, only the parts that are different from the first embodiment will be described, and the same parts as in the first embodiment will be given the same reference numerals and the description thereof will not be repeated.

図15は、実施の形態2に係る三次元スキャナ102が三角測量法に基づき三次元データを取得する例を説明するための図である。図16は、実施の形態2に係る三次元スキャナ102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を示す図である。実施の形態2に係る三次元スキャナ102は、実施の形態1に係る三次元スキャナ2と異なり、三角測量法に基づき三次元データを取得する。 FIG. 15 is a diagram for explaining an example in which the three-dimensional scanner 102 according to the second embodiment acquires three-dimensional data based on the triangulation method. FIG. 16 is a diagram showing a two-dimensional image viewed from an arbitrary viewpoint based on three-dimensional data acquired by the three-dimensional scanner 102 according to the second embodiment. The three-dimensional scanner 102 according to the second embodiment, unlike the three-dimensional scanner 2 according to the first embodiment, acquires three-dimensional data based on triangulation.

図15に示すように、三角測量法においては、プロジェクタ8によって物体にパターンが投影され、プロジェクタ8とは異なる位置にあるカメラ9によって物体に投影されたパターンが撮像される。図15(A)に示すように、プロジェクタ8が物体に対して直線パターンを投影した場合、プロジェクタ8と物体とを結ぶ線と、カメラ9と物体とを結ぶ線とによって成される角度に基づき、図15(B)に示すように、カメラ9の撮像によって得られたパターン画像は、物体の形状に沿ったパターンが表れる。図15(C)に示すように、三次元スキャナ102は、プロジェクタ8と物体とを結ぶ線の長さ、カメラ9と物体とを結ぶ線の長さ、プロジェクタ8とカメラ9とを結ぶ線の長さ、およびこれら複数の線によって生成される三角形の各頂点の角度に基づき、公知の三角測量法を用いて物体に投影されたパターンの位置を検出する。 As shown in FIG. 15, in the triangulation method, a pattern is projected onto an object by a projector 8, and an image of the pattern projected onto the object is captured by a camera 9 located at a different position from the projector 8. As shown in FIG. 15(A), when the projector 8 projects a straight line pattern onto an object, the angle formed by the line connecting the projector 8 and the object and the line connecting the camera 9 and the object is used. , as shown in FIG. 15(B), the pattern image obtained by imaging with the camera 9 shows a pattern that follows the shape of the object. As shown in FIG. 15(C), the three-dimensional scanner 102 determines the length of the line connecting the projector 8 and the object, the length of the line connecting the camera 9 and the object, and the length of the line connecting the projector 8 and camera 9. Based on the length and the angle of each vertex of the triangle generated by the plurality of lines, the position of the pattern projected onto the object is detected using a known triangulation method.

図16に示すように、三次元スキャナ102は、口腔内の物体にパターンを投影するプロジェクタ8と、物体に投影されたパターンを撮像するカメラ9とを備える。三次元スキャナ102は、図16(A)に示すように、プロジェクタ8によって物体にパターンが投影された状態でカメラ9によって物体を撮像する。三次元スキャナ102は、図16(A)の撮像画像に基づき、公知の三角測量法を用いて物体の表面を示す点群の各々の位置情報(X座標,Y座標,Z座標)を取得する。 As shown in FIG. 16, the three-dimensional scanner 102 includes a projector 8 that projects a pattern onto an object within the oral cavity, and a camera 9 that images the pattern projected onto the object. As shown in FIG. 16(A), the three-dimensional scanner 102 images the object with the camera 9 while the pattern is projected onto the object by the projector 8. The three-dimensional scanner 102 uses a known triangulation method to obtain position information (X coordinate, Y coordinate, Z coordinate) of each point group indicating the surface of the object based on the captured image of FIG. 16(A). .

さらに、三次元スキャナ102は、図16(B)に示すように、プロジェクタ8によって物体にパターンが投影されていない状態でカメラ9によって物体を撮像してもよい。上述したように、実施の形態3に係るデータ処理装置300は、二次元データに基づき口腔内の複数の物体の各々を識別するように構成されており、データ処理装置300は、三次元スキャナ102によって取得された図16(B)の撮像画像に基づき、口腔内の複数の物体の各々を識別してもよい。さらに、データ処理装置300は、抽出した不要物体のX座標およびY座標を検索キーにして、図16(A)の撮像画像に基づき取得した不要物体のZ座標を抽出してもよい。 Furthermore, the three-dimensional scanner 102 may image the object with the camera 9 in a state where no pattern is projected onto the object by the projector 8, as shown in FIG. 16(B). As described above, the data processing device 300 according to the third embodiment is configured to identify each of a plurality of objects in the oral cavity based on two-dimensional data, and the data processing device 300 is configured to identify each of a plurality of objects in the oral cavity based on two-dimensional data. Each of the plurality of objects in the oral cavity may be identified based on the captured image of FIG. 16(B) acquired by. Furthermore, the data processing device 300 may use the extracted X and Y coordinates of the unnecessary object as search keys to extract the Z coordinate of the unnecessary object acquired based on the captured image of FIG. 16(A).

なお、三次元スキャナ102は、プロジェクタ8によって物体にパターンが投影された状態でカメラ9によって物体を撮像する処理と、プロジェクタ8によって物体にパターンが投影されていない状態でカメラ9によって物体を撮像する処理とを切り替えることによって、図16(A)の撮像画像と、図16(B)の撮像画像とを取得してもよい。あるいは、三次元スキャナ102は、カメラ9を複数備え、プロジェクタ8によって物体にパターンが投影された状態で第1のカメラによって物体を撮像し、プロジェクタ8によって物体にパターンが投影されていない状態で第2のカメラによって物体を撮像することによって、図16(A)の撮像画像と、図16(B)の撮像画像とを取得してもよい。 Note that the three-dimensional scanner 102 performs processing in which the object is imaged by the camera 9 in a state in which a pattern is projected onto the object by the projector 8, and in which the object is imaged by the camera 9 in a state in which the pattern is not projected onto the object by the projector 8. By switching between the processes, the captured image in FIG. 16(A) and the captured image in FIG. 16(B) may be obtained. Alternatively, the three-dimensional scanner 102 includes a plurality of cameras 9, and a first camera images the object while a pattern is projected onto the object by the projector 8; The captured image in FIG. 16(A) and the captured image in FIG. 16(B) may be obtained by capturing an image of the object with the second camera.

<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。
<Modified example>
The present disclosure is not limited to the above embodiments, and various modifications and applications are possible. Modifications applicable to the present disclosure will be described below.

上述した実施の形態においては、「所定の物体」として歯科診療に不要な不要物体を例示したが、「所定の物体」は不要物体に限らず、ユーザが予め任意に指定した特定の物体であってもよい。たとえば、口腔内の複数の歯牙のうち、特定の歯牙(たとえば、下顎左第三大臼歯)にう蝕を発見した場合、ユーザは、当該特定の歯牙のみをピックアップして「所定の物体」として指定してもよい。この場合、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口腔内の三次元データから二次元データを生成し、生成した二次元データに基づき、ユーザによって指定された特定の歯牙を識別し、識別した特定の歯牙の表面を示す点群の各々の位置情報を含む所定の三次元データを抽出するように構成される。 In the embodiment described above, an unnecessary object that is unnecessary for dental treatment is exemplified as a "predetermined object," but the "predetermined object" is not limited to an unnecessary object, but can also be a specific object arbitrarily specified by the user in advance. It's okay. For example, if a user discovers caries in a specific tooth (for example, the left third molar of the mandible) among multiple teeth in the oral cavity, the user can pick up only that specific tooth and set it as a "predetermined object." May be specified. In this case, the data processing device 1 generates two-dimensional data from the intraoral three-dimensional data acquired by the three-dimensional scanner 2, and identifies a specific tooth specified by the user based on the generated two-dimensional data. , is configured to extract predetermined three-dimensional data including position information of each point group indicating the surface of the identified specific tooth.

識別部1102は、推定モデル122を用いて口腔内の複数の物体の各々を識別することに限らず、予め設計した特徴量、つまり、二次元画像に含まれる予め定めた形状によるパターンマッチングによって、口腔内の複数の物体の各々を識別してもよい。上述したように、二次元データ生成部1106によって生成される二次元データは、口腔内の少なくとも1つの物体を一定距離離間した位置(たとえば、図4の仮想視点位置)から見た場合の当該少なくとも1つの物体の外観を示す二次元画像のデータである。識別部1102は、二次元データ生成部1106によって生成された識別対象となる口腔内の物体(たとえば、歯牙または不要物体)の外観を示す二次元画像から当該物体(たとえば、歯牙または不要物体)の像を認識し、認識した当該物体(たとえば、歯牙または不要物体)の像と、予め設計した特徴量、つまり、二次元画像に含まれる予め定めた形状のとの一致度を判定し、その判定結果に基づき、識別対象となる当該物体(たとえば、歯牙または不要物体)を識別してもよい。 The identification unit 1102 does not only identify each of a plurality of objects in the oral cavity using the estimation model 122, but also performs pattern matching using predesigned feature amounts, that is, predetermined shapes included in a two-dimensional image. Each of a plurality of objects within the oral cavity may be identified. As described above, the two-dimensional data generated by the two-dimensional data generation unit 1106 is based on at least one object in the oral cavity when viewed from a position a certain distance away (for example, the virtual viewpoint position in FIG. 4). This is two-dimensional image data showing the appearance of one object. The identification unit 1102 identifies the object (for example, a tooth or an unnecessary object) from a two-dimensional image showing the appearance of the object (for example, a tooth or an unnecessary object) in the oral cavity to be identified, which is generated by the two-dimensional data generation unit 1106. Recognizes the image and determines the degree of agreement between the recognized image of the object (for example, a tooth or an unnecessary object) and a pre-designed feature amount, that is, a predetermined shape included in the two-dimensional image. Based on the results, the object to be identified (for example, a tooth or an unnecessary object) may be identified.

入力部1101に入力される三次元データには、物体の表面を示す点群の各々における位置情報および法線情報に加えて、点群の各々における実際の色を表す色情報(RGB値)が含まれていてもよい。さらに、推定モデル122は、入力部1101に入力された三次元データに対応付けられた色情報(RGB値)に基づき、物体の種類を識別するように機械学習されてもよい。なお、入力部1101に入力される三次元データには、点群の各々における位置情報のみが含まれ、法線情報および色情報が含まれていなくてもよい。 The three-dimensional data input to the input unit 1101 includes color information (RGB values) representing the actual color of each point group in addition to position information and normal information for each point group indicating the surface of the object. May be included. Furthermore, the estimation model 122 may undergo machine learning to identify the type of object based on color information (RGB values) associated with the three-dimensional data input to the input unit 1101. Note that the three-dimensional data input to the input unit 1101 may include only position information for each point group, and may not include normal information and color information.

除去部1103は、不要三次元データを除去することに限らず、不要三次元データに不要物体を示す色情報を付加してもよい。そして、画像生成部1105は、不要物体が除去された後の口腔内の二次元画像を生成することに限らず、不要物体に対応する部分に当該不要物体を示す色が付された二次元画像を生成してディスプレイ3に出力してもよい。 The removal unit 1103 is not limited to removing unnecessary three-dimensional data, and may add color information indicating an unnecessary object to unnecessary three-dimensional data. The image generation unit 1105 is not limited to generating a two-dimensional image of the oral cavity after the unnecessary object has been removed, but also a two-dimensional image in which the portion corresponding to the unnecessary object is colored to indicate the unnecessary object. may be generated and output to the display 3.

三次元計測方法として、上記の技術以外には、ランダムパターン投影またはパターン投影のないSfM(Stracture From Motion)及びSLAM(Simultaneous Localization and Mapping)などの三角測量法を用いてもよいし、TOF(Time Of Flight)またはLIDAR(Light Detection and Ranging)などのレーザー技術などを用いてもよい。 As a three-dimensional measurement method, in addition to the above techniques, triangulation methods such as random pattern projection or SfM (Structure From Motion) without pattern projection and SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) may be used, and TOF (Time Laser technology such as LIDAR (Light Detection and Ranging) or LIDAR (Light Detection and Ranging) may also be used.

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。 The embodiments disclosed this time should be considered to be illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present disclosure is indicated by the claims rather than the above description, and it is intended that all changes within the meaning and range equivalent to the claims are included. Note that the configurations exemplified in this embodiment and the configurations exemplified in the modified examples can be combined as appropriate.

1,200,300,400 データ処理装置、2,102 三次元スキャナ、3 ディスプレイ、4 キーボード、5 マウス、7 口腔内カメラ、8 プロジェクタ、9 カメラ、10 データ処理システム、11 演算部、12 記憶部、13 スキャナインターフェース、14 通信部、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 読取部、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、121 データ処理プログラム、122 推定モデル、1101 入力部、1102 識別部、1103 除去部、1104 結合部、1105 画像生成部、1106 二次元データ生成部、1221 ニューラルネットワーク、1222 パラメータ。 1,200,300,400 Data processing device, 2,102 Three-dimensional scanner, 3 Display, 4 Keyboard, 5 Mouse, 7 Intraoral camera, 8 Projector, 9 Camera, 10 Data processing system, 11 Arithmetic unit, 12 Storage unit , 13 scanner interface, 14 communication unit, 15 display interface, 16 peripheral device interface, 17 reading unit, 20 removable disk, 21 housing, 22 probe, 23 light source, 24 lens, 25 optical sensor, 26 prism, 27 counterweight, 28 reflection section, 29 aperture, 40 control device, 121 data processing program, 122 estimation model, 1101 input section, 1102 identification section, 1103 removal section, 1104 combination section, 1105 image generation section, 1106 two-dimensional data generation section, 1221 neural Network, 1222 parameters.

Claims (9)

口腔内の少なくとも1つの物体の位置情報を含むデータを処理するデータ処理装置であって、
前記少なくとも1つの物体の表面を示す点群の各々の位置情報を含む三次元データが入力される入力部と、
前記入力部から入力される前記三次元データを処理する演算部とを備え、
前記演算部は、
前記三次元データから二次元データを生成し、
前記二次元データに基づき、前記少なくとも1つの物体のうち、前記口腔内に挿入される挿入物体、舌、唇、および粘膜のうちの少なくとも1つを含む所定の物体を識別し、
識別した前記所定の物体の表面を示す点群の各々の位置情報を含む所定の三次元データを抽出し、
前記入力部から入力される前記三次元データから、前記所定の三次元データを除去する、データ処理装置。
A data processing device that processes data including position information of at least one object in the oral cavity,
an input unit into which three-dimensional data including position information of each point group indicating the surface of the at least one object is input;
a calculation unit that processes the three-dimensional data input from the input unit,
The arithmetic unit is
generating two-dimensional data from the three-dimensional data;
Based on the two-dimensional data, identifying a predetermined object among the at least one object including at least one of an insertion object inserted into the oral cavity, a tongue, a lip, and a mucous membrane;
extracting predetermined three-dimensional data including position information of each point group indicating the surface of the identified predetermined object;
A data processing device that removes the predetermined three-dimensional data from the three-dimensional data input from the input section.
前記挿入物体は、前記口腔内を撮像するための撮像装置が前記口腔内に挿入される際に、前記口腔内の軟組織を押さえるために挿入される指および診療器具のうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載のデータ処理装置。 The insertion object includes at least one of a finger and a medical instrument that are inserted to press soft tissue in the oral cavity when an imaging device for imaging the inside of the oral cavity is inserted into the oral cavity. , The data processing device according to claim 1. 前記演算部は、前記所定の三次元データを除去した後の三次元データを用いて生成した画像データを出力する、請求項1または請求項2に記載のデータ処理装置。 3. The data processing device according to claim 1, wherein the arithmetic unit outputs image data generated using three-dimensional data after removing the predetermined three-dimensional data. 前記入力部から入力される前記三次元データは、前記口腔内に挿入されて共焦点法または三角測量法に基づき前記口腔内を撮像する撮像装置によって取得され、
前記二次元データは、前記撮像装置の光軸方向と直交する平面方向における前記少なくとも1つの物体の表面を示す点群の各々の位置情報を含み、
前記演算部は、前記所定の物体の表面を示す点群の各々の前記平面方向における位置情報を抽出し、前記所定の物体の表面を示す点群の各々に対応する前記光軸方向における位置情報を抽出することによって、前記所定の三次元データを抽出する、請求項1~請求項3のいずれか1項に記載のデータ処理装置。
The three-dimensional data input from the input unit is acquired by an imaging device that is inserted into the oral cavity and images the inside of the oral cavity based on a confocal method or a triangulation method,
The two-dimensional data includes position information of each point group indicating the surface of the at least one object in a plane direction perpendicular to the optical axis direction of the imaging device,
The calculation unit extracts position information in the plane direction of each point group indicating the surface of the predetermined object, and extracts position information in the optical axis direction corresponding to each point group indicating the surface of the predetermined object. The data processing device according to claim 1, wherein the predetermined three-dimensional data is extracted by extracting the predetermined three-dimensional data.
前記三次元データに基づき生成される前記二次元データは、前記少なくとも1つの物体を一定距離離間した位置から見た場合の前記少なくとも1つの物体の外観を示す二次元画像のデータであり、
前記演算部は、前記二次元画像に含まれる前記所定の物体の像を認識することにより前記所定の物体を識別する、請求項1に記載のデータ処理装置。
The two-dimensional data generated based on the three-dimensional data is data of a two-dimensional image showing the appearance of the at least one object when the at least one object is viewed from a position separated by a certain distance,
The data processing device according to claim 1, wherein the calculation unit identifies the predetermined object by recognizing an image of the predetermined object included in the two-dimensional image.
前記演算部は、前記二次元画像に含まれる前記所定の物体の位置情報に対応する、前記二次元画像が示す平面方向と直交する直交方向の位置情報を抽出することによって、前記所定の三次元データを抽出する、請求項5に記載のデータ処理装置。 The calculation unit extracts positional information in a direction orthogonal to a plane direction indicated by the two-dimensional image, which corresponds to positional information of the predetermined object included in the two-dimensional image. The data processing device according to claim 5, which extracts data. 前記演算部は、前記二次元データと、前記二次元データに基づき前記少なくとも1つの物体のうちから前記所定の物体を推定するための機械学習が行われた推定モデルとに基づき、前記所定の物体を識別する、請求項1に記載のデータ処理装置。 The calculation unit calculates the predetermined object based on the two-dimensional data and an estimation model subjected to machine learning for estimating the predetermined object from among the at least one object based on the two-dimensional data. The data processing device according to claim 1, wherein the data processing device identifies a . コンピュータによる口腔内の少なくとも1つの物体の位置情報を含むデータを処理するデータ処理方法であって、
前記少なくとも1つの物体の表面を示す点群の各々の位置情報を含む三次元データが入力されるステップと、
入力される前記三次元データを処理するステップとを含み、
前記処理するステップは、
前記三次元データから二次元データを生成するステップと、
前記二次元データに基づき、前記少なくとも1つの物体のうち、前記口腔内に挿入される挿入物体、舌、唇、および粘膜のうちの少なくとも1つを含む所定の物体を識別するステップと、
識別した前記所定の物体の表面を示す点群の各々の位置情報を含む所定の三次元データを抽出するステップと、
入力される前記三次元データから、前記所定の三次元データを除去するステップとを含む、データ処理方法。
A data processing method for processing data including position information of at least one object in an oral cavity by a computer, the method comprising:
inputting three-dimensional data including position information of each point group indicating the surface of the at least one object;
processing the input three-dimensional data,
The processing step includes:
generating two-dimensional data from the three-dimensional data;
Based on the two-dimensional data, identifying a predetermined object among the at least one object including at least one of an insertion object inserted into the oral cavity, a tongue, a lip, and a mucous membrane;
extracting predetermined three-dimensional data including position information of each point group indicating the surface of the identified predetermined object;
A data processing method comprising the step of removing the predetermined three-dimensional data from the input three-dimensional data.
口腔内の少なくとも1つの物体の位置情報を含む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、
前記少なくとも1つの物体の表面を示す点群の各々の位置情報を含む三次元データが入力されるステップと、
入力される前記三次元データを処理するステップとを実行させ、
前記処理するステップは、
前記三次元データから二次元データを生成するステップと、
前記二次元データに基づき、前記少なくとも1つの物体のうち、前記口腔内に挿入される挿入物体、舌、唇、および粘膜のうちの少なくとも1つを含む所定の物体を識別するステップと、
識別した前記所定の物体の表面を示す点群の各々の位置情報を含む所定の三次元データを抽出するステップと、
入力される前記三次元データから、前記所定の三次元データを除去するステップとを含む、データ処理プログラム。
A data processing program that processes data including position information of at least one object in the oral cavity,
to the computer,
inputting three-dimensional data including position information of each point group indicating the surface of the at least one object;
processing the input three-dimensional data;
The processing step includes:
generating two-dimensional data from the three-dimensional data;
Based on the two-dimensional data, identifying a predetermined object among the at least one object including at least one of an insertion object inserted into the oral cavity, a tongue, a lip, and a mucous membrane;
extracting predetermined three-dimensional data including position information of each point group indicating the surface of the identified predetermined object;
A data processing program comprising: removing the predetermined three-dimensional data from the input three-dimensional data.
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