JP2905053B2 - 較正体不要の歯の測定法 - Google Patents
較正体不要の歯の測定法Info
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- A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
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- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
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- A61C9/004—Means or methods for taking digitized impressions
- A61C9/0046—Data acquisition means or methods
- A61C9/0053—Optical means or methods, e.g. scanning the teeth by a laser or light beam
- A61C9/006—Optical means or methods, e.g. scanning the teeth by a laser or light beam projecting one or more stripes or patterns on the teeth
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、較正体（calibration
body）を使用する事なしに歯の三次元の測定をするため
の方法に関する。
body）を使用する事なしに歯の三次元の測定をするため
の方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】像を作る色々な位置からの幾つかの映像
を組合わせる問題を解決しようとする従来の技術から２
つの別々のアプローチが公知である。
を組合わせる問題を解決しようとする従来の技術から２
つの別々のアプローチが公知である。
【０００３】一般的に、１つの像を作るシステムの限定
された像を作る領域によって歯の１つの或る領域のみの
像を作る事が可能であるので、歯は色々な映像位置から
光学的に像を作られる。歯全体を継ぎ合わせでカバーす
る獲得された映像は、一緒にされて映像が完成され、歯
の輪郭を明瞭に示す単一の三次元データの記録を提供す
る。従来の技術は、映像を一緒に合わせて、三次元デー
タの記録を算出する色々な方法を提示しており、その方
法は以下で簡潔に述べられるであろう。
された像を作る領域によって歯の１つの或る領域のみの
像を作る事が可能であるので、歯は色々な映像位置から
光学的に像を作られる。歯全体を継ぎ合わせでカバーす
る獲得された映像は、一緒にされて映像が完成され、歯
の輪郭を明瞭に示す単一の三次元データの記録を提供す
る。従来の技術は、映像を一緒に合わせて、三次元デー
タの記録を算出する色々な方法を提示しており、その方
法は以下で簡潔に述べられるであろう。
【０００４】基本的に、１つの映像で確定されるもの
と、像を作るシステムの位置によって決まる座標のシス
テムに各場合で関係するものとの像にされた歯の輪郭の
座標のデータは、基準座標の共通のシステムへ変換され
なければならない。一方でその様な変換は、像を作る複
数の小型の較正体が予め歯の周りに取付けられる場合に
可能になる。個々の像にされた歯の領域は選択されて、
その結果少なくとも２つの同一の較正体が隣接する映像
上で見ることができる様にならなければならない。像を
作る手順の始めに較正体の外側寸法とそれらの空間内の
精密な位置とが非常に精密に測定されるので、歯の輪郭
の隣り合う映像と確定された関連する座標のデータと
が、場所の変化を示す変換マトリックスによって各場合
で決められた方法で互いに相互関連させられる事ができ
る（ＰＣＴ出願９０／０５４８３）。
と、像を作るシステムの位置によって決まる座標のシス
テムに各場合で関係するものとの像にされた歯の輪郭の
座標のデータは、基準座標の共通のシステムへ変換され
なければならない。一方でその様な変換は、像を作る複
数の小型の較正体が予め歯の周りに取付けられる場合に
可能になる。個々の像にされた歯の領域は選択されて、
その結果少なくとも２つの同一の較正体が隣接する映像
上で見ることができる様にならなければならない。像を
作る手順の始めに較正体の外側寸法とそれらの空間内の
精密な位置とが非常に精密に測定されるので、歯の輪郭
の隣り合う映像と確定された関連する座標のデータと
が、場所の変化を示す変換マトリックスによって各場合
で決められた方法で互いに相互関連させられる事ができ
る（ＰＣＴ出願９０／０５４８３）。
【０００５】この方法の欠点は、較正体の使用は被測定
者にとって不快であり、確かに測定者にとって複雑な手
順である事である。更にこれらの較正体は、それらが歯
の上に嵌められている限り、映像で見る事ができない様
に歯の一部分を被覆する。この為に、選択された較正体
は可能な限り小型であるべきであるが、しかしその場
合、測定の精密度が下がり、算出された座標のデータは
不正確になる。
者にとって不快であり、確かに測定者にとって複雑な手
順である事である。更にこれらの較正体は、それらが歯
の上に嵌められている限り、映像で見る事ができない様
に歯の一部分を被覆する。この為に、選択された較正体
は可能な限り小型であるべきであるが、しかしその場
合、測定の精密度が下がり、算出された座標のデータは
不正確になる。
【０００６】被測定者の口腔内の歯或いは歯のグループ
の三次元の光学的測定のための別の方法は、口用のプロ
ーブの頭部の投影と像を作る光学システムの固定した多
数の装置の助けで歯の輪郭の絶対的な座標のデータを確
定する事で構成される。投影及び像を作るシステムの固
定した装置のおかげで、座標の共通システムに関連する
空間内の個々の位置が既知であるので、較正体の使用は
控えられ得る。しかしこの方法の欠点は、多くの像を作
りまた投影のチャンネルが必要とされ、そのチャンネル
は内視鏡システム或いは口腔から関連する像を作るセン
サ及び投影装置への光ガイドを介して誘導されなければ
ならないという事である。口腔内へ導入される像を作る
器具と投影の器具との部分は消毒及び殺菌のために分離
可能でなければならないので、結合機構の必要とされる
高い機械的精密度のために、多数の光学的内視鏡チャン
ネルはかなりの費用がかかることを示す。
の三次元の光学的測定のための別の方法は、口用のプロ
ーブの頭部の投影と像を作る光学システムの固定した多
数の装置の助けで歯の輪郭の絶対的な座標のデータを確
定する事で構成される。投影及び像を作るシステムの固
定した装置のおかげで、座標の共通システムに関連する
空間内の個々の位置が既知であるので、較正体の使用は
控えられ得る。しかしこの方法の欠点は、多くの像を作
りまた投影のチャンネルが必要とされ、そのチャンネル
は内視鏡システム或いは口腔から関連する像を作るセン
サ及び投影装置への光ガイドを介して誘導されなければ
ならないという事である。口腔内へ導入される像を作る
器具と投影の器具との部分は消毒及び殺菌のために分離
可能でなければならないので、結合機構の必要とされる
高い機械的精密度のために、多数の光学的内視鏡チャン
ネルはかなりの費用がかかることを示す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、光学
的に像を作る／投影のチャンネルの数を少なくし、それ
によって技術的に非常に単純化する事とコストをその最
低限へかなり近付ける事とが達成され、較正体の使用を
省き得る事である。
的に像を作る／投影のチャンネルの数を少なくし、それ
によって技術的に非常に単純化する事とコストをその最
低限へかなり近付ける事とが達成され、較正体の使用を
省き得る事である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的は、点及び／或
いは表面が２つの映像の共通の映像にされた領域から選
択され、それらの選択が移動及び回転によって不変であ
る歯表面の輪郭の属性の助けによって行われ、その結果
それらが互いに明確に相互関連させられる事ができる事
と、空間内の第１と第２の位置との間での位置の変化
が、選択された点及び／或いは表面とそれらの相対的座
標のデータとの助けによって確定される事、とを特徴と
する方法によって達成される。
いは表面が２つの映像の共通の映像にされた領域から選
択され、それらの選択が移動及び回転によって不変であ
る歯表面の輪郭の属性の助けによって行われ、その結果
それらが互いに明確に相互関連させられる事ができる事
と、空間内の第１と第２の位置との間での位置の変化
が、選択された点及び／或いは表面とそれらの相対的座
標のデータとの助けによって確定される事、とを特徴と
する方法によって達成される。
【０００９】本発明の一層の有益な進展は、表面の曲率
が映像の各点に対して確定され、その曲率は点それ自身
と隣接する複数の点とによって規定される事や、表面の
曲率が、点それ自身と隣接する複数の点とを含む事がで
きる球面の可能な最小の半径によって規定される事や、
少なくとも６つの点が選択される事や、方程式のシステ
ムが、２つの映像の選択された点の確定された相対的座
標のデータの助けによって組み上げられ、その方程式の
システムによって、場所の変化の６つの自由度に対応す
る、座標の変換マトリックスの６つの未知の係数が算定
される事ができる事や、第２の映像が、選択された点の
助けによって第１の映像に合わされて、場所の変化が確
定される事や、座標変換マトリックスの確定の間に発生
する２乗誤差（ｓｑｕａｒｅ ｅｒｒｏｒ）が最小にな
る様に、合せが行われる事や、合せが座標変換マトリッ
クス探索範囲の限定によって加速される事や、投影シス
テム及び像を作るシステムの場所の変化が、それの上に
配置されるセンサによって口腔の外側で大まかに確定さ
れる事や、投影及び像を作るシステムが、センサを有す
る手動のマニュピュレータに固着される事や、マニュピ
ュレータが空間内の既知の位置に駆動される原動機であ
る事や、センサが、あり得る全ての自由度の回転及び並
進運動に対するリニヤ及び回転の変換器である事や、セ
ンサが、接触なしに作動する位置伝達器である事や、像
を作るシステムが、連結されたモニタで見られ得る実時
間のビデオ映像を送る事や、空間内の第１の位置からの
実時間のビデオ映像が記憶され、第２の位置に近付くと
フェイドインされ、その結果実時間のビデオ映像と記憶
されたビデオ映像の両方がモニタで見られ得る事を特徴
とする方法から推測される。
が映像の各点に対して確定され、その曲率は点それ自身
と隣接する複数の点とによって規定される事や、表面の
曲率が、点それ自身と隣接する複数の点とを含む事がで
きる球面の可能な最小の半径によって規定される事や、
少なくとも６つの点が選択される事や、方程式のシステ
ムが、２つの映像の選択された点の確定された相対的座
標のデータの助けによって組み上げられ、その方程式の
システムによって、場所の変化の６つの自由度に対応す
る、座標の変換マトリックスの６つの未知の係数が算定
される事ができる事や、第２の映像が、選択された点の
助けによって第１の映像に合わされて、場所の変化が確
定される事や、座標変換マトリックスの確定の間に発生
する２乗誤差（ｓｑｕａｒｅ ｅｒｒｏｒ）が最小にな
る様に、合せが行われる事や、合せが座標変換マトリッ
クス探索範囲の限定によって加速される事や、投影シス
テム及び像を作るシステムの場所の変化が、それの上に
配置されるセンサによって口腔の外側で大まかに確定さ
れる事や、投影及び像を作るシステムが、センサを有す
る手動のマニュピュレータに固着される事や、マニュピ
ュレータが空間内の既知の位置に駆動される原動機であ
る事や、センサが、あり得る全ての自由度の回転及び並
進運動に対するリニヤ及び回転の変換器である事や、セ
ンサが、接触なしに作動する位置伝達器である事や、像
を作るシステムが、連結されたモニタで見られ得る実時
間のビデオ映像を送る事や、空間内の第１の位置からの
実時間のビデオ映像が記憶され、第２の位置に近付くと
フェイドインされ、その結果実時間のビデオ映像と記憶
されたビデオ映像の両方がモニタで見られ得る事を特徴
とする方法から推測される。
【００１０】本発明の目的、特徴、及び長所は、説明及
び添付の図面から明白である。
び添付の図面から明白である。
【００１１】
【実施例】移相技術、モアレ技術及び類似の干渉計によ
る三次元の測定技術の公知の方法による歯或いは歯のグ
ループの光学的な三次元の測定の場合では、各場合で全
本体の一部分の見える範囲を測定する事だけが可能であ
る。これらの測定方法は、ストリップ状の光学的投影シ
ステムのビーム・パスによる、更に光学的に像を作るシ
ステムのビーム・パスによる両方でカバーされる、測定
される本体の表面の部分のみのＸ、Ｙ、Ｚの空間座標を
供給する。従って、本体の全表面を連続的にカバーする
ために、その様な光学的測定プローブを本体に関連する
多くの色々な像を作る位置へ持ってくる事が常に必要で
ある。測定プローブ１それ自身は、内視鏡システム２を
通ってレンズ・システム６へ指向させられ歯５上へ投影
されるべきパターン４と、レンズ・システム７と帰りの
内視鏡システム３とを通ってＣＣＤセンサ（図に示され
ていない）へ指向させられる投影された映像とを持つ２
つの内視鏡システム即ち光ガイド２、３からできてい
る。内視鏡システム２、３は結合ポイント８によって夫
々の投影器或いはＣＤＤセンサに結合させられる。更
に、操作機構９が結合点に配置され、操作者が測定プロ
ーブ１を動かす事ができるようにする。
る三次元の測定技術の公知の方法による歯或いは歯のグ
ループの光学的な三次元の測定の場合では、各場合で全
本体の一部分の見える範囲を測定する事だけが可能であ
る。これらの測定方法は、ストリップ状の光学的投影シ
ステムのビーム・パスによる、更に光学的に像を作るシ
ステムのビーム・パスによる両方でカバーされる、測定
される本体の表面の部分のみのＸ、Ｙ、Ｚの空間座標を
供給する。従って、本体の全表面を連続的にカバーする
ために、その様な光学的測定プローブを本体に関連する
多くの色々な像を作る位置へ持ってくる事が常に必要で
ある。測定プローブ１それ自身は、内視鏡システム２を
通ってレンズ・システム６へ指向させられ歯５上へ投影
されるべきパターン４と、レンズ・システム７と帰りの
内視鏡システム３とを通ってＣＣＤセンサ（図に示され
ていない）へ指向させられる投影された映像とを持つ２
つの内視鏡システム即ち光ガイド２、３からできてい
る。内視鏡システム２、３は結合ポイント８によって夫
々の投影器或いはＣＤＤセンサに結合させられる。更
に、操作機構９が結合点に配置され、操作者が測定プロ
ーブ１を動かす事ができるようにする。
【００１２】映像にされたパターン４の助けで、コンピ
ュータは、像を作る領域内にある歯の輪郭を明示する三
次元座標のデータの記録を確定する。これに関して、勿
論例えばレンズ・システムの焦点距離の様な、測定プロ
ーブの内部係数は十分に既知であることが仮定されてい
る。算出された座標のデータは、口用プローブ１に関す
る座標のシステム10に関係しており、そのシステムは元
のシステムの座標11に関するベクトル12（Ｍ１）によっ
て置換させられる。
ュータは、像を作る領域内にある歯の輪郭を明示する三
次元座標のデータの記録を確定する。これに関して、勿
論例えばレンズ・システムの焦点距離の様な、測定プロ
ーブの内部係数は十分に既知であることが仮定されてい
る。算出された座標のデータは、口用プローブ１に関す
る座標のシステム10に関係しており、そのシステムは元
のシステムの座標11に関するベクトル12（Ｍ１）によっ
て置換させられる。
【００１３】図２は、測定プローブ１が２本の境界線20
によって規定される、歯の光学的一部分の領域の像を作
る事のみができることを明瞭に示す。先に述べられた様
に、空間内の色々な位置からの幾つかの映像が生成され
るのはこの理由のためである。図２では、この理由のた
めに測定プローブ１は位置Ｉから位置ＩＩへ誘導され
る。ここで同じ様に、測定プローブ１の像を作る領域は
境界線20によって明示される。これに関して、２つの映
像はハッチされた領域22によって示されるかなりの範囲
で重なり合う事に留意されたい。歯５の像を作られた領
域の算出された座標のデータは、各場合に於て測定プロ
ーブの座標システム23或いは24に夫々関連する。
によって規定される、歯の光学的一部分の領域の像を作
る事のみができることを明瞭に示す。先に述べられた様
に、空間内の色々な位置からの幾つかの映像が生成され
るのはこの理由のためである。図２では、この理由のた
めに測定プローブ１は位置Ｉから位置ＩＩへ誘導され
る。ここで同じ様に、測定プローブ１の像を作る領域は
境界線20によって明示される。これに関して、２つの映
像はハッチされた領域22によって示されるかなりの範囲
で重なり合う事に留意されたい。歯５の像を作られた領
域の算出された座標のデータは、各場合に於て測定プロ
ーブの座標システム23或いは24に夫々関連する。
【００１４】上述の２つの座標のシステム２３，２４間
の関係は、並進及び回転の未知の自由度を含む変換マト
リックスＴ１の助けで確立され得る： Ｐ２＝Ｐ１＊Ｔ１ ここで、Ｐ１は内部の測定座標（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｍ
ｅａｓｕｒｉｎｇ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ）のシステム
２３での点Ｐの位置のベクトル表示であり、Ｐ２は内部
の測定座標のシステム２４での歯の表面の同じ点のベク
トル表示である。
の関係は、並進及び回転の未知の自由度を含む変換マト
リックスＴ１の助けで確立され得る： Ｐ２＝Ｐ１＊Ｔ１ ここで、Ｐ１は内部の測定座標（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｍ
ｅａｓｕｒｉｎｇ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ）のシステム
２３での点Ｐの位置のベクトル表示であり、Ｐ２は内部
の測定座標のシステム２４での歯の表面の同じ点のベク
トル表示である。
【００１５】ここで単一の座標のデータの記録を確定す
る際の問題は、２つの像を作る位置間のその様な変換マ
トリックスを見付けて、全ての座標のデータを共通の座
標のシステムへ関連させる事ができる様にする所にあ
る。
る際の問題は、２つの像を作る位置間のその様な変換マ
トリックスを見付けて、全ての座標のデータを共通の座
標のシステムへ関連させる事ができる様にする所にあ
る。
【００１６】数学的には、その６つの未知の係数を持つ
上の方程式、つまり３つの並進と３つの回転の自由度、
は夫々の映像の重なり合う領域からの６つの点の選択に
よって解く事ができる。しかしこれに関して、各映像上
の夫々の６つの点は明白に互いに相互関連される事がで
きる事が仮定される。
上の方程式、つまり３つの並進と３つの回転の自由度、
は夫々の映像の重なり合う領域からの６つの点の選択に
よって解く事ができる。しかしこれに関して、各映像上
の夫々の６つの点は明白に互いに相互関連される事がで
きる事が仮定される。
【００１７】これは図３ａ及び３ｂの助けによって再び
説明されるであろう。図３ａは空間Ｉ内の第１の位置か
らの歯５の部分的映像を例示的に示し、図３ｂは第２の
像を作る位置ＩＩからの歯５の部分的映像を例示的に示
す。両方の映像は、図２で既に示した様に共通の領域２
２をカバーする。この領域内で、残りの処理の図解のた
めに２つの点Ｐ及びＱがマークされる。その様な点が選
択される方法は別の節で詳細に説明される。
説明されるであろう。図３ａは空間Ｉ内の第１の位置か
らの歯５の部分的映像を例示的に示し、図３ｂは第２の
像を作る位置ＩＩからの歯５の部分的映像を例示的に示
す。両方の映像は、図２で既に示した様に共通の領域２
２をカバーする。この領域内で、残りの処理の図解のた
めに２つの点Ｐ及びＱがマークされる。その様な点が選
択される方法は別の節で詳細に説明される。
【００１８】点Ｐの座標のデータは、第１の映像でＰ１
として及び第２の映像でＰ２として確定され、各場合に
於て、内部測定プローブ座標システム23或いは24に夫々
関連する。同じ事が同様に対応して記された点Ｑに当て
はまる。点Ｐ及びＱは夫々の像を作る位置で別々の座標
のデータを有し、上述の変換マトリックスＴ１の助けで
点Ｐ１からＰ２へ転換する事ができるという事が２つの
図、図３ａ及び３ｂによって明白になる。この変換マト
リックスＴ１を決定するための方程式のシステムは、６
つの未知係数のための６つの点の選択によって、明白に
確定される。
として及び第２の映像でＰ２として確定され、各場合に
於て、内部測定プローブ座標システム23或いは24に夫々
関連する。同じ事が同様に対応して記された点Ｑに当て
はまる。点Ｐ及びＱは夫々の像を作る位置で別々の座標
のデータを有し、上述の変換マトリックスＴ１の助けで
点Ｐ１からＰ２へ転換する事ができるという事が２つの
図、図３ａ及び３ｂによって明白になる。この変換マト
リックスＴ１を決定するための方程式のシステムは、６
つの未知係数のための６つの点の選択によって、明白に
確定される。
【００１９】如何なる割合に於ても重なり合う領域22内
になければない点の選択は、２つの方法で行う事ができ
る。一方では、測定者にとっては彼が例えばスクリーン
上で両方の映像内に認識する歯の上のある点を選択する
可能性がある。選択それ自体は、現代のビデオの技術に
より測定者にとって容易になされる。測定プローブ１は
このために実時間のビデオ映像を提供し、その映像は測
定者によって絶えず観察される事ができる。その上測定
者は、モニタに現れる夫々の実時間のビデオ映像を記録
し、更に第２の像を作る位置に近付くと、スクリーン上
にこれをフェイドインする事ができる。これは測定者に
とっての負担のかなりの軽減を示す。一方で、実時間の
ビデオ映像と記録された映像とを比較する事によって、
彼は新しい像を作る位置に近付くと、２つの像を作られ
た領域がどの範囲まで重なっているかを直ちに認識する
事ができる。他方で、このビデオ方法は、両方の映像を
明瞭に認識することができ、且つ相互の関連が可能であ
るべき点が選択されるならば、測定者の助けとなる。
になければない点の選択は、２つの方法で行う事ができ
る。一方では、測定者にとっては彼が例えばスクリーン
上で両方の映像内に認識する歯の上のある点を選択する
可能性がある。選択それ自体は、現代のビデオの技術に
より測定者にとって容易になされる。測定プローブ１は
このために実時間のビデオ映像を提供し、その映像は測
定者によって絶えず観察される事ができる。その上測定
者は、モニタに現れる夫々の実時間のビデオ映像を記録
し、更に第２の像を作る位置に近付くと、スクリーン上
にこれをフェイドインする事ができる。これは測定者に
とっての負担のかなりの軽減を示す。一方で、実時間の
ビデオ映像と記録された映像とを比較する事によって、
彼は新しい像を作る位置に近付くと、２つの像を作られ
た領域がどの範囲まで重なっているかを直ちに認識する
事ができる。他方で、このビデオ方法は、両方の映像を
明瞭に認識することができ、且つ相互の関連が可能であ
るべき点が選択されるならば、測定者の助けとなる。
【００２０】測定者がある点を選択した時、システムは
既に説明された様に、座標の転換によって第２の映像の
座標のデータを第１の映像の内部座標システムへ変換す
る事ができる。
既に説明された様に、座標の転換によって第２の映像の
座標のデータを第１の映像の内部座標システムへ変換す
る事ができる。
【００２１】しかし本発明によると、点の選択も自動的
に行われ得る。各映像に関してこのため、また点の選択
のために、システムは並進及び回転によって変化しない
それの属性を算出しなければならない。その様な属性
は、例えば１つの点に於ける表面の曲率であり、その曲
率は、この点及び隣接する複数の点を含む球面の最小の
半径を明示する値として記述される。変換マトリックス
の算出は、既に説明された様にシステムが互いに相互関
連する事ができる選択された点の助けによって行われ
る。
に行われ得る。各映像に関してこのため、また点の選択
のために、システムは並進及び回転によって変化しない
それの属性を算出しなければならない。その様な属性
は、例えば１つの点に於ける表面の曲率であり、その曲
率は、この点及び隣接する複数の点を含む球面の最小の
半径を明示する値として記述される。変換マトリックス
の算出は、既に説明された様にシステムが互いに相互関
連する事ができる選択された点の助けによって行われ
る。
【００２２】転換マトリックスの算出の間に対になった
映像間で相互関連できる点と結果として生じた誤差とを
明瞭に識別する事は、システムにとって困難であるの
で、この方法は空間内の位置の変化の概略の見積りのた
めだけに使用される。変換マトリックスの実際の決定
は、最良合せの整合（best-fit matching ）の助けで行
われる。その様な最良合せの方法は専門家にとって公知
であり、それ故に下記で更に詳細な説明は行われない。
本質的にこの方法は、図４に示されるように２乗誤差が
２つの映像の対応する点の間で最小になる様に、第２の
位置へ第１の位置の映像を合わせる事で構成される。
映像間で相互関連できる点と結果として生じた誤差とを
明瞭に識別する事は、システムにとって困難であるの
で、この方法は空間内の位置の変化の概略の見積りのた
めだけに使用される。変換マトリックスの実際の決定
は、最良合せの整合（best-fit matching ）の助けで行
われる。その様な最良合せの方法は専門家にとって公知
であり、それ故に下記で更に詳細な説明は行われない。
本質的にこの方法は、図４に示されるように２乗誤差が
２つの映像の対応する点の間で最小になる様に、第２の
位置へ第１の位置の映像を合わせる事で構成される。
【００２３】比喩的に言えば、最良合せの方法で、位置
Ｉと位置ＩＩとの間の場所の変化に関する全ての可能な
座標が、次々にテストされる。この可能な解の無限に大
きな範囲を制限するために、変換マトリックスの大体の
見積りに対して今説明された方法が最初に使用される。
最良合せの法則に従って体系的に求めるための他の方法
は、文献から公知である。例えば線型力学プログラミン
グ（linear dynamicsprogramming ）、緩和方法（relax
ation methods）、等の様な探索の努力を少なくするた
めの色々な類例は専門家には公知であるので、ここでは
繰り返されないであろう。
Ｉと位置ＩＩとの間の場所の変化に関する全ての可能な
座標が、次々にテストされる。この可能な解の無限に大
きな範囲を制限するために、変換マトリックスの大体の
見積りに対して今説明された方法が最初に使用される。
最良合せの法則に従って体系的に求めるための他の方法
は、文献から公知である。例えば線型力学プログラミン
グ（linear dynamicsprogramming ）、緩和方法（relax
ation methods）、等の様な探索の努力を少なくするた
めの色々な類例は専門家には公知であるので、ここでは
繰り返されないであろう。
【００２４】図３ａに示される十字型の補助の印32は、
測定プローブの位置を決める時に測定者の助けになる。
ビデオの映像を観察する事によって、測定者は、例えば
測定プローブと歯との間の選択された間隔が正しいかど
うか、また歯が光学的に像を作る領域内にあるかどうか
を認識できる。基本的には、各映像が撮られる前に、こ
の印は歯上に投影される（明瞭にするために図３ｂには
示されていない）。
測定プローブの位置を決める時に測定者の助けになる。
ビデオの映像を観察する事によって、測定者は、例えば
測定プローブと歯との間の選択された間隔が正しいかど
うか、また歯が光学的に像を作る領域内にあるかどうか
を認識できる。基本的には、各映像が撮られる前に、こ
の印は歯上に投影される（明瞭にするために図３ｂには
示されていない）。
【００２５】探索の努力を少なくする別の可能性を理解
するために、図５の助けが与えられる。ここで再び、内
視鏡システム２、３及びレンズ６、７を持つ測定プロー
ブ１が示される。図１に示される構成とは対照的に、測
定プローブはホールダ９上で保持されないで、操作者に
より保持される。本発明によると、測定プローブ１の移
動は直接的には行われないで、掴み部分52で測定者によ
って行われる、移動を再伝導（retransmit）するマニピ
ュレータ50で操作機構54によって間接的に測定プローブ
１に対して行われる。これに関して、マニピュレータ内
にセンサ51を備える事ができ、そのセンサは測定プロー
ブ１の場所の変化に関する精密なデータを評価装置53へ
送る事ができる。その様なセンサは、接触する事なしに
作動し、例えば光学の或いは超音速（ultrasonic）のセ
ンサを持つ光学式マーク、或いは超音波源（ultrasound
source ）の観測によって決まる、例えばリニヤ或いは
回転の変換器または位置伝達器である。評価装置53はセ
ンサ51の位置のデータの助けで位置の変化の大体の見積
りを算出する事ができ、それによって最良合せの方法の
可能な解の範囲が著しく限定され得る。
するために、図５の助けが与えられる。ここで再び、内
視鏡システム２、３及びレンズ６、７を持つ測定プロー
ブ１が示される。図１に示される構成とは対照的に、測
定プローブはホールダ９上で保持されないで、操作者に
より保持される。本発明によると、測定プローブ１の移
動は直接的には行われないで、掴み部分52で測定者によ
って行われる、移動を再伝導（retransmit）するマニピ
ュレータ50で操作機構54によって間接的に測定プローブ
１に対して行われる。これに関して、マニピュレータ内
にセンサ51を備える事ができ、そのセンサは測定プロー
ブ１の場所の変化に関する精密なデータを評価装置53へ
送る事ができる。その様なセンサは、接触する事なしに
作動し、例えば光学の或いは超音速（ultrasonic）のセ
ンサを持つ光学式マーク、或いは超音波源（ultrasound
source ）の観測によって決まる、例えばリニヤ或いは
回転の変換器または位置伝達器である。評価装置53はセ
ンサ51の位置のデータの助けで位置の変化の大体の見積
りを算出する事ができ、それによって最良合せの方法の
可能な解の範囲が著しく限定され得る。
【００２６】勿論、掴み部分52で測定プローブ１の手動
による移動も、駆動要素、例えば位置決め原動機を自動
的に作動する事によって行われ得る。
による移動も、駆動要素、例えば位置決め原動機を自動
的に作動する事によって行われ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】例示による像作りと投影のシステムの図。
【図２】空間内の別々の位置からの２つの連続する映像
に対する幾何学的関係を示す図。
に対する幾何学的関係を示す図。
【図３】例示による空間内の２つの位置からの夫々の映
像の図。
像の図。
【図４】第１の映像に第２の映像を合わせた図。
【図５】像作りと投影のシステムの関接移動のための装
置の線図。
置の線図。
１…測定プローブ、２、３…内視鏡システム（光誘導
体）、４…パターン、５…歯、６、７…レンズ・システ
ム、８…結合点、９…操作機構、10、11,23,24…座標シ
ステム、12（Ｍ１）…ベクトル、20…境界線、22…区画
された領域、32…印、50…マニュピュレータ、51…セン
サ、52…掴み位置、53…評価装置、54…掴み機構、Ｐ、
Ｑ…点、Ｘ、Ｙ、Ｚ…本体表面の部分。
体）、４…パターン、５…歯、６、７…レンズ・システ
ム、８…結合点、９…操作機構、10、11,23,24…座標シ
ステム、12（Ｍ１）…ベクトル、20…境界線、22…区画
された領域、32…印、50…マニュピュレータ、51…セン
サ、52…掴み位置、53…評価装置、54…掴み機構、Ｐ、
Ｑ…点、Ｘ、Ｙ、Ｚ…本体表面の部分。
フロントページの続き (72)発明者 クリスティアン・コンツ ドイツ連邦共和国、78315 ラドルフツ エル、フィンケンベーク １ (72)発明者 ヨアヒム・ゲスラー ドイツ連邦共和国、78187 ガイジンゲ ン、リンクシュトラーセ 11 (72)発明者 ハラルト・リヒター ドイツ連邦共和国、78462 コンスタン ツ、ブラウネッガーシュトラーセ 50 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) A61C 19/04
Claims (15)
- 【請求項１】歯の上にパターンを投影するために備えら
れる少なくとも１つの光学的投影システムと歯の上に投
影されたパターンの像を作るために備えられる光学的映
像システムとによって、 歯へパターンを投影する事及び歯の像を作る共通の領域
を有する空間内の２つの位置からの映像で、前記空間内
の２つの位置の第１の位置から続いて第２の位置からの
歯によって反射されたパターンの像を作る事と； 各映像に対して算出される夫々の像を作っている位置と
単一の三次元の歯表面のデータ記録を提供する様に組合
せられる２つの映像とに関連する歯表面の三次元座標の
データにより映像にされたパターンの数的表現をする
事； とのステップを具備する較正体不要の歯の光学的三次元
測定をするための方法であり： 点及び／或いは表面が２つの映像の共通の映像にされた
領域から選択され、それらの選択が移動及び回転によっ
て不変である歯表面の輪郭の属性の助けによって行わ
れ、その結果、それらが互いに明確に相互関連させられ
る事ができる事と；前記 空間内の第１と第２の位置との間での位置の変化
が、前記選択された点及び／或いは表面とそれらの相対
的座標のデータとの助けによって確定される事； とを特徴とする方法。 - 【請求項２】 表面の曲率が、映像の各点に対して確定
され、その曲率は、点それ自身と隣接する複数の点とに
よって規定される事を特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項３】 表面の曲率が、点それ自身と隣接する複
数の点とを含む事ができる球面の可能な最小の半径によ
って規定されることを特徴とする請求項２の方法。 - 【請求項４】 少なくとも６つの点が選択される事を特
徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の方法。 - 【請求項５】 方程式のシステムが、２つの映像の選択
された点の確定された相対的座標のデータの助けによっ
て組み上げられ、その方程式のシステムによって、場所
の変化の６つの自由度に対応する、座標の変換マトリッ
クスの６つの未知の係数が算定される事ができることを
特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の方法。 - 【請求項６】 第２の映像が、選択された点の助けによ
って第１の映像に合わされて、場所の変化が確定される
事を特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項７】 座標変換マトリックスの確定の間に発生
する２乗誤差が最小になる様に、合せが行われる事を特
徴とする請求項６記載の方法。 - 【請求項８】 合せが座標変換マトリックス探索範囲の
限定によって加速される事を特徴とする請求項６或いは
７の何れか１項記載の方法。 - 【請求項９】 投影システム及び像を作るシステムの場
所の変化が、それの上に配置されるセンサによって口腔
の外側で大まかに確定される事を特徴とする請求項１記
載の方法。 - 【請求項１０】 投影及び像を作るシステムが、センサ
を有する手動のマニュピュレータに固着される事を特徴
とする請求項９記載の方法。 - 【請求項１１】 マニュピュレータが空間内の既知の位
置に駆動される原動機である事を特徴とする請求項10記
載の方法。 - 【請求項１２】 センサが、あり得る全ての自由度の回
転及び並進運動に対するリニヤ及び回転の変換器である
事を特徴とする請求項９乃至11の何れか１項記載の方
法。 - 【請求項１３】 センサが、接触なしに作動する位置伝
達器である事を特徴とする請求項９乃至11の何れか１項
記載の方法。 - 【請求項１４】 像を作るシステムが、連結されたモニ
タで見られ得る実時間のビデオ映像を送る事を特徴とす
る請求項１記載の方法。 - 【請求項１５】 空間内の第１の位置からの実時間のビ
デオ映像が記憶され、第２の位置に近付くとフェイドイ
ンされ、その結果実時間のビデオ映像と記憶されたビデ
オ映像の両方がモニタで見られ得る事を特徴とする請求
項14記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4229466A DE4229466C2 (de) | 1992-09-03 | 1992-09-03 | Zahnvermessung ohne Kalibrationskörper |
| DE4229466.5 | 1992-09-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06154251A JPH06154251A (ja) | 1994-06-03 |
| JP2905053B2 true JP2905053B2 (ja) | 1999-06-14 |
Family
ID=6467164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5220314A Expired - Fee Related JP2905053B2 (ja) | 1992-09-03 | 1993-09-03 | 較正体不要の歯の測定法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5604817A (ja) |
| JP (1) | JP2905053B2 (ja) |
| DE (1) | DE4229466C2 (ja) |
| FR (1) | FR2695024A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE502035C2 (sv) * | 1993-12-06 | 1995-07-24 | Nobelpharma Ab | Metod och och anordning för framtagning av information för framställning av artifiella stödorgan eller ersättningsdelar till människokroppen |
| US5981231A (en) * | 1996-06-17 | 1999-11-09 | Human Genome Sciences, Inc. | Polynucleotides encoding chemokine β-15 |
| DE19636354A1 (de) * | 1996-09-02 | 1998-03-05 | Ruedger Dipl Ing Rubbert | Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung von optischen Aufnahmen |
| DE19638758A1 (de) | 1996-09-13 | 1998-03-19 | Rubbert Ruedger | Verfahren und Vorrichtung zur dreidimensionalen Vermessung von Objekten |
| DE19821611A1 (de) | 1998-05-14 | 1999-11-18 | Syrinx Med Tech Gmbh | Verfahren zur Erfassung der räumlichen Struktur einer dreidimensionalen Oberfläche |
| US6738508B1 (en) | 2000-04-28 | 2004-05-18 | Orametrix, Inc. | Method and system for registering data |
| US6744932B1 (en) | 2000-04-28 | 2004-06-01 | Orametrix, Inc. | System and method for mapping a surface |
| US7068836B1 (en) | 2000-04-28 | 2006-06-27 | Orametrix, Inc. | System and method for mapping a surface |
| US6532299B1 (en) | 2000-04-28 | 2003-03-11 | Orametrix, Inc. | System and method for mapping a surface |
| US6512994B1 (en) | 1999-11-30 | 2003-01-28 | Orametrix, Inc. | Method and apparatus for producing a three-dimensional digital model of an orthodontic patient |
| US6744914B1 (en) * | 2000-04-28 | 2004-06-01 | Orametrix, Inc. | Method and system for generating a three-dimensional object |
| US6728423B1 (en) | 2000-04-28 | 2004-04-27 | Orametrix, Inc. | System and method for mapping a surface |
| US6771809B1 (en) | 2000-04-28 | 2004-08-03 | Orametrix, Inc. | Method and system for registering data |
| US6413084B1 (en) | 2000-04-28 | 2002-07-02 | Ora Metrix, Inc. | Method and system of scanning |
| US7068825B2 (en) * | 1999-03-08 | 2006-06-27 | Orametrix, Inc. | Scanning system and calibration method for capturing precise three-dimensional information of objects |
| DE19924291C1 (de) * | 1999-05-27 | 2000-06-08 | Sirona Dental Systems Gmbh | Verfahren zur Erfassung und Darstellung eines oder mehrerer Objekte, bspw. Zähne |
| US6648640B2 (en) | 1999-11-30 | 2003-11-18 | Ora Metrix, Inc. | Interactive orthodontic care system based on intra-oral scanning of teeth |
| US7471821B2 (en) * | 2000-04-28 | 2008-12-30 | Orametrix, Inc. | Method and apparatus for registering a known digital object to scanned 3-D model |
| US7027642B2 (en) * | 2000-04-28 | 2006-04-11 | Orametrix, Inc. | Methods for registration of three-dimensional frames to create three-dimensional virtual models of objects |
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| US8090194B2 (en) | 2006-11-21 | 2012-01-03 | Mantis Vision Ltd. | 3D geometric modeling and motion capture using both single and dual imaging |
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| US8503539B2 (en) | 2010-02-26 | 2013-08-06 | Bao Tran | High definition personal computer (PC) cam |
| US8134719B2 (en) * | 2010-03-19 | 2012-03-13 | Carestream Health, Inc. | 3-D imaging using telecentric defocus |
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| CN110381812B (zh) * | 2016-12-30 | 2022-08-30 | 巴科股份有限公司 | 用于相机校准的系统和方法 |
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| CN112932696B (zh) * | 2021-01-21 | 2023-04-07 | 上海埃蒙迪材料科技股份有限公司 | 牙齿特征点的计算方法、装置及电子设备 |
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| DE3933994A1 (de) * | 1989-10-11 | 1991-05-08 | Kaltenbach & Voigt | Optische sonde zur absoluten 3-dimensionalen vermessung von einzelzaehnen und zahngruppen in der mundhoehle |
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| DE4134117C2 (de) * | 1991-10-15 | 1996-02-01 | Kaltenbach & Voigt | Verfahren zur optischen Vermessung von Objekten |
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- 1992-09-03 DE DE4229466A patent/DE4229466C2/de not_active Expired - Fee Related
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- 1993-08-18 US US08/108,390 patent/US5604817A/en not_active Expired - Lifetime
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