KR101872910B1 - 구강 스캐너 장치 및 이를 이용한 구강 스캐닝 방법 - Google Patents

구강 스캐너 장치 및 이를 이용한 구강 스캐닝 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101872910B1
KR101872910B1 KR1020170085575A KR20170085575A KR101872910B1 KR 101872910 B1 KR101872910 B1 KR 101872910B1 KR 1020170085575 A KR1020170085575 A KR 1020170085575A KR 20170085575 A KR20170085575 A KR 20170085575A KR 101872910 B1 KR101872910 B1 KR 101872910B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
teeth
scanner
camera
image
unit
Prior art date
Application number
KR1020170085575A
Other languages
English (en)
Inventor
최정원
Original Assignee
최정원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 최정원 filed Critical 최정원
Priority to KR1020170085575A priority Critical patent/KR101872910B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101872910B1 publication Critical patent/KR101872910B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/06—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/24—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor for the mouth, i.e. stomatoscopes, e.g. with tongue depressors; Instruments for opening or keeping open the mouth
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0062—Arrangements for scanning
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0082—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes
    • A61B5/0088—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes for oral or dental tissue
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C9/00—Impression cups, i.e. impression trays; Impression methods
    • 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

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Endoscopes (AREA)
  • Dental Tools And Instruments Or Auxiliary Dental Instruments (AREA)

Abstract

구강 스캐너 장치가 개시된다. 본 발명은 구강 내 치아의 스캔 시간을 단축하고, 치은연하의 치아 스캔이 가능한 구강 스캐너 장치 및 이를 이용한 구강 스캐닝 방법을 제공한다.

Description

구강 스캐너 장치 및 이를 이용한 구강 스캐닝 방법{oral cavity scanner device and method for scanning oral cavity using the same}
본 발명은 구강 스캐너 장치 및 이를 이용한 구강 스캐닝 방법에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 구강 내 치아의 스캔 시간을 단축하고, 치은연하의 치아 스캔이 가능한 구강 스캐너 장치 및 이를 이용한 구강 스캐닝 방법에 관한 것이다.
치과용 3차원 스캐너(Dental 3-Dimensional scanner)라 함은 구강내 치아 등의 입체 형상을 가지는 피사체를 촬영하여 얻어지는 2차원 영상으로부터 3차원 영상을 도출하여 피사체의 실제 이미지와 동일한 영상 정보를 획득하기 위한 장치로, 치아의 수복, 보철 등의 치과 치료시 치아 및 구강조직의 형태에 대한 3차원 영상을 획득하기 위하여 사용된다.
종래에는 치아 보철 치료에 있어서 환자의 치아에 대한 석고 모형을 제작하는 인상채득과정을 통해 치아 보철치료가 이루어지는 로스트-왁스 캐스팅법(Lost-wax casting method)을 사용하는 것이 일반적이었다.
그러나 이러한 로스트-왁스 캐스팅법은 캐스팅을 위한 재료에 의한 감염이 발생할 수 있고, 보철물의 제작이 어려우며, 보철물과 종래 치아와의 형상의 차이가 크다는 문제점이 있었다.
따라서, 최근에는 이러한 문제를 해결하기 위해 3차원 카메라를 이용하여 구강내 치아 및 잇몸을 측정한 후 CAD/CAM 시스템을 이용하여 3차원 이미지를 획득하는 3차원 스캐너 시스템이 개발되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 치아 스캐닝 장치를 나타낸 예시도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 치아 스캐닝 장치의 스캐너 사용 상태를 나타낸 사시도이며, 도 3은 종래 기술에 따른 치아 스캐너를 이용하여 치아의 프린지 패턴을 획득하기 위한 카메라의 사용과 투사된 패턴을 나타낸 예시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 치아 스캐닝 장치(10)는 프로브 형태를 이루고 구강 내에 삽입하는 스캐너(11)와, 투사된 프린지 패턴으로부터 상기 스캐너(11)가 획득한 이미지를 수신하여 3차원 이미지로 변환하는 컴퓨터(12)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 스캐너(11)는 데이터 케이블(C1)을 통해 접속부(14)와 연결되어 컴퓨터(12)와 접속할 수 있도록 구성되고, 전원을 공급하는 전원 공급부(13)가 전원 케이블(C2)을 통해 상기 접속부(14)와 연결되도록 구성된다.
이러한 종래 기술에 따른 치아 스캐닝 장치는 시술자가 스캐너(11)를 파지한 다음 상기 스캐너(11)를 치아(30) 상에 위치시킨 다음, 상기 스캐너(11)를 치아(30)를 따라 이동하면, 상기 치아(30)의 표면을 따르는 선(40) 또는 그 밖의 다른 특징부의 발산된 패턴(41)을 상기 스캐너(11)의 하부에 설치된 카메라(20)가 스캔한다.
그러나 이러한 종래 기술에 따른 치아 스캐닝 장치는 환자가 입을 벌린 상태에서 시술자가 스캐너를 파지한 상태에서 상기 스캐너를 개별 치아 별로 각각 스캐닝하여 이미지를 획득하도록 구성되어 스캐닝 시간이 증가하는 문제점이 있고, 스캐닝 시간의 증가로 인해 환자와 시술자가 매우 불편한 문제점이 있다.
또한, 종래 기술에 따른 치아 스캐닝 장치는 침 등의 타액이나 치은(잇몸)이 덮고 있는 치아부위(치은연하)를 스캔하는 것이 어려워 치아의 3차원 모델링 데이터를 정확하게 획득하는 것이 어려운 문제점이 있다.
문헌 1. 한국 공개특허공보 공개번호 제10-2016-0030509호(발명의 명칭: 치아 표면 이미징 장치를 위한 비디오-기판 자동-캡처)
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 구강 내 치아의 스캔 시간을 단축하고, 치은연하의 치아 스캔이 가능한 구강 스캐너 장치 및 이를 이용한 구강 스캐닝 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 환자의 상악 또는 하악 전체의 치아와 치은을 덮도록 위치되면, 상기 치아에 서로 다른 음영이 발생되도록 조명부가 순차적으로 조명을 출력하고, 상기 서로 다른 음영이 발생되는 치아를 카메라가 촬영하여 이미지 정보로 출력하는 스캐너; 및 상기 스캐너로 카메라와 조명부의 동작 제어신호를 출력하고, 상기 스캐너로부터 수신한 치아의 이미지 정보를 치아의 음영 길이와 방향에 따라 분석하여 상기 치아의 3차원 이미지 정보로 변환하는 이미지 관리부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 스캐너는 치아와 치은이 수용되도록 수용홈부를 형성한 트레이; 상기 수용홈부의 내측면을 따라 일정 패턴으로 배열되고, 상기 치아를 촬영한 이미지를 출력하는 복수의 카메라부; 및 상기 수용홈부의 내측면을 따라 일정 패턴으로 배열되고, 상기 치아로 조명을 출력하는 복수의 조명부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 스캐너는 트레이가 치아에 안착되도록 지지하고, 상기 트레이와 치아 사이의 간격을 조절하는 높이 조절부를 더 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 스캐너는 이미지 관리부에서 전송되는 카메라와 조명부의 동작 제어신호에 따라 상기 카메라부와 조명부의 동작을 제어하고, 상기 카메라부에서 촬영된 이미지 정보를 상기 이미지 관리부로 출력하는 제어부; 상기 스캐너와 이미지 관리부 사이의 데이터를 일정 포맷의 데이터 신호로 변환하여 송수신하는 데이터 통신부; 및 상기 스캐너로 동작용 전원을 공급하는 전원 공급부를 더 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 카메라부는 적어도 3개 이상의 단위 카메라모듈로 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 카메라모듈은 상기 치아의 수직방향 전측과 대각선방향 양측을 촬영하도록 배치하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 상기 조명부는 적어도 4개 이상의 단위 조명모듈로 이루어지고, 상기 조명모듈은 카메라모듈 사이에 배치되도록 구성하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 조명모듈은 가시광선 및 자외선 중 적어도 하나를 출력하는 조명모듈로 이루어진다.
또한, 본 발명은 a) 이미지 관리부가 스캐너로 카메라와 조명부의 동작 제어신호를 출력하는 단계; b) 상기 스캐너가 상기 동작 제어신호에 따라 치아에 서로 다른 음영이 발생되도록 순차적으로 조명부를 제어하는 단계; c) 상기 스캐너가 상기 서로 다른 음영이 발생된 치아를 촬영하도록 카메라를 제어하는 단계; d) 상기 스캐너가 촬영된 이미지 정보를 상기 이미지 관리부로 전송하는 단계; 및 e) 상기 이미지 관리부가 상기 스캐너로부터 수신한 치아의 이미지 정보를 치아의 음영 길이와 방향에 따라 분석하여 상기 치아의 3차원 이미지 정보로 변환하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 a) 단계는 이미지 관리부가 스캔 대상 치아의 교합면 이미지와 스캔 대상 치아를 촬영하기 위한 카메라의 위치 정보가 표시되도록 미리보기 동작을 추가 수행하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 이미지 관리부(200)는 상기 b) 단계 내지 e) 단계의 스캐닝 과정을 적어도 1회 이상 반복 스캐닝하고, 상기 반복 스캐닝 과정에서 획득한 3차원 이미지 정보를 합성하여 디스플레이하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 e) 단계는 상기 스캐너로부터 치아의 이미지 정보가 수신되면, 상기 이미지 관리부가 카메라모듈이 설치된 위치(또는 카메라모듈의 시점)와, 조명모듈의 위치를 확인하고, 수신된 치아의 이미지 정보를 샘플링하는 단계; 상기 이미지 관리부는 상기 샘플링된 이미지 정보의 강도 정보를 미리 설정된 강도 정보와 비교하여 적색, 녹색 및 청색의 강도 정보를 획득하는 단계; 상기 이미지 관리부가 이미지의 객체를 분리하는 단계; 상기 이미지 관리부가 상기 조명모듈의 위치 좌표와 각 픽셀의 객체 강도 값을 이용하여 객체의 표면 법선을 산출하는 단계; 상기 이미지 관리부가 각 픽셀의 표면 법선으로부터 표면의 경사도와 가장 가까운 이웃한 픽셀 포인트의 높이를 근사하여 표면의 형상과 높이를 산출하는 단계; 및 상기 이미지 관리부가 산출된 표면의 형상과 높이에 따라 치아(310)의 3차원 이미지를 생성하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 샘플링된 이미지 정보는 일정 크기의 픽셀을 갖도록 다운 샘플링하는 단계를 더 포함하고, 상기 샘플링된 이미지 정보는 다른 조명 벡터에 의해 결정되는 음영을 갖는 개별 이미지로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명은 구강의 상악 전부 또는 하악 전부를 한번에 스캔함으로써, 치아의 촬영 시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 지지대를 이용하여 스캐너를 고정함으로써, 안정적인 촬영의 수행과 함께 정확한 데이터를 획득할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 가시광선과 자외선을 이용하여 타액이나 혈액, 치은이 덮고 있는 치아부위(치은연하)의 스캔이 가능하여 치아의 3차원 모델링 데이터를 정확히 획득할 수 있는 장점이 있다.
도 1 은 종래 기술에 따른 치아 스캐닝 장치를 나타낸 예시도.
도 2 는 종래 기술에 따른 치아 스캐닝 장치의 스캐너 사용 상태를 나타낸 사시도.
도 3 은 종래 기술에 따른 치아 스캐너를 이용하여 치아의 프린지 패턴을 획득하기 위한 카메라의 사용과 투사된 패턴을 나타낸 예시도.
도 4 는 본 발명에 따른 구강 스캐너 장치를 나타낸 사시도.
도 5 는 본 발명에 따른 구강 스캐너 장치의 구성을 나타낸 분해 사시도.
도 6 은 본 발명에 따른 구강 스캐너 장치의 사용 상태를 나타낸 예시도.
도 7 은 본 발명에 따른 구강 스캐너 장치의 스캐너를 나타낸 저면도.
도 8 은 본 발명에 따른 구강 스캐너 장치의 동작 과정을 설명하기 위한 단면도.
도 9 는 본 발명에 따른 구강 스캐너 장치의 스캐너 구성을 나타낸 블록도.
도 10 은 본 발명에 따른 구강 스캐너 장치의 카메라부 구성을 나타낸 블록도.
도 11 은 본 발명에 따른 구강 스캐너 장치의 조명부 구성을 나타낸 블록도.
도 12 는 본 발명에 따른 구강 스캐너 장치를 이용한 구강 스캐닝 방법의 스캐닝 과정을 나타낸 흐름도.
도 13 은 도 12에 따른 구강 스캐너 장치를 이용한 구강 스캐닝 방법의 3차원 이미지 변환과정을 나타낸 흐름도.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명하기로 한다.
발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 구강 스캐너 장치 및 이용한 구강 스캐닝 방법이 구현된 일 예를 특정한 실시예를 통해 설명하기로 한다.
도 4 내지 도 11은 본 발명에 따른 구강 스캐너 장치를 나타낸 도면으로서, 도 4 내지 도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 구강 스캐너 장치는 스캐너(100)와, 이미지 관리부(200)를 포함하여 구성된다.
상기 스캐너(100)는 환자(300)의 상악 또는 하악 전체의 치아(310)와 치은(320)을 덮도록 위치되면, 상기 치아(310)에 서로 다른 음영이 발생되도록 조명부(130)가 순차적으로 조명을 출력하고, 상기 서로 다른 음영이 발생되는 치아(310)를 카메라(120)가 촬영하여 이미지 정보로 출력하는 구성으로서, 트레이(110)와, 카메라부(120)와, 조명부(130)와, 높이 조절부(140)와, 제어부(150)와, 데이터 통신부(160)와, 전원 공급부(170)를 포함하여 구성된다.
상기 트레이(110)는 환자(300)의 상악 또는 하악 전체의 치아(310)와 치은(320)을 덮을 수 있도록 상기 치아(310)와 치은(320)이 수용되는 수용홈부(110a)를 형성하고, 일측에는 사용자가 파지할 수 있도록 손잡이(111)가 설치된다.
즉 상기 트레이(110)는 단면이 'U'자 형상인 일측이 개방된 파이프 형태의 부재를 치아가 배열된 형상과 같이 구부러진 형태로 이루어진다.
상기 수용홈부(110a)에는 복수의 카메라부(120)와 조명부(130)가 일정 패턴으로 설치된다.
상기 손잡이(111)는 내부에 수납공간(미도시)이 형성되어 제어부(150)와, 데이터 통신부(160)와, 전원 공급부(170)이 설치될 수 있도록 한다.
또한, 상기 트레이(110)는 일정 간격으로 높이 조절부(140)를 설치하기 위한 트레이 관통공(112)이 설치된다.
상기 카메라부(120)는 제1 카메라부(120a), 제2 카메라부(120b) 내지 제n 카메라부(120c)가 수용홈부(110a)의 내측면을 따라 일정 패턴(또는 간격)으로 배열 및 설치되고, 상기 수용홈부(110a)의 내측에 위치하는 치아(310)를 촬영하여 이미지 정보로 출력하는 구성으로서, CCD 센서, CMOS 센서 또는 광학 신호를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 센서를 포함하는 촬영수단으로 이루어진다.
또한, 상기 카메라부(120)는 치아(310)에서 발광되는 일정 파장범위의 형광빛을 검출하는 필터를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1 내지 제n 카메라부(120a, 120b, 120c)는 각각 3개의 단위 카메라모듈이 1개조로 형성되어 수용홈부(110a)의 길이방향을 따라 일정 간격으로 설치된다.
즉 상기 제1 내지 제n 카메라부(120a, 120b, 120c)는 각각 제1 카메라모듈(121), 제2 카메라모듈(122) 및 제3 카메라모듈(123)을 1개조로 하여 구성되고, 상기 제1 내지 제3 카메라모듈(121, 122, 123)은 각각 치아(310)의 수직방향 전측과 상기 치아(310)의 대각선방향 양측을 촬영하도록 트레이(110)의 수용홈부(110a) 내측에 배치된다.
상기 조명부(130)는 제1 조명부(130a), 제2 조명부(130b) 내지 제n 조명부(130c)가 수용홈부(110a)의 내측면을 따라 일정 패턴(또는 간격)으로 배열 및 설치되고, 상기 수용홈부(110a)의 내측에 위치하는 치아(310)에 서로 다른 음영이 발생되도록 조명을 출력하는 구성으로서, 가시광선 및 자외선을 상기 치아(310)로 출력한다.
또한, 상기 제1 내지 제n 조명부(130a, 130b, 130c)는 각각 4개의 단위 조명모듈이 1개조로 형성되어 수용홈부(110a)의 길이방향을 따라 일정 간격으로 설치되고, 바람직하게는 상기 제1 내지 제n 카메라부(120a, 120b, 120c)의 사이에 배치된다.
즉 상기 제1 내지 제n 조명부(130a, 130b, 130c)는 각각 제1 조명모듈(131), 제2 조명모듈(132), 제3 조명모듈(133) 및 제4 조명모듈(134)을 1개조로 하여 구성되고, 상기 제1 내지 제4 조명모듈(131, 132, 133, 134)은 제1 내지 제3 카메라모듈(121, 122, 123)의 사이에 설치되어 치아(310)에 서로 다른 음영이 발생되도록 조명용 빛을 출력한다.
또한, 상기 제1 내지 제4 조명모듈(131, 132, 133, 134) 중에서 적어도 2개의 광원은 자외선을 출력하고, 바람직하게는 치은(320)과 근접하여 배치되는 제1 조명모듈(131)과 제4 조명모듈(134)이 자외선을 출력한다.
상기 자외선을 조명용 빛으로 출력하는 것은 치아의 특성 중에 자외선을 받으면 푸른색의 형광빛을 발광하는 특징이 있는데, 침 등의 타액이나 치은(잇몸)이 치아를 덮고 있으면, 치은에 의해 가려진 치아 부분(치은연하)은 정확한 이미지 정보를 획득할 수 없게 되어, 자외선 조명을 통해 치은에 의해 가려진 치아부분까지 촬영할 수 있도록 한다.
상기 높이 조절부(140)는 트레이(110)가 치아(310)에 안착되도록 지지하고, 상기 트레이(110)와 치아(310) 사이의 간격을 조절하는 구성으로서, 지지대(141)와, 노브(142)와, 너트(143)를 포함하여 구성된다.
상기 지지대(141)는 치아(310)에 안착되어 카메라부(120)와 조명부(130)가 촬영을 수행하는 동안 트레이(110)가 일정 위치를 유지할 수 있도록 지지한다.
상기 노브(142)는 트레이 관통공(112)을 통해 트레이(110)의 외부로 노출되도록 설치되고, 너트(143)와 결합된 트레이(110)가 상기 노브(142)의 회전을 통해 승강 또는 하강하여 상기 트레이(110)와 치아(310) 사이에 간격을 조절할 수 있도록 한다.
즉 환자(300)에 따라 트레이(110)와 치아(310) 사이의 간격(또는 높이)를 조절하여 최적의 조명환경에서 촬영이 이루어질 수 있도록 한다.
상기 제어부(150)는 이미지 관리부(200)에서 전송되는 카메라(120)와 조명부(130)의 동작 제어신호에 따라 상기 카메라부(120)와 조명부(130)가 순차적으로 온/오프되도록 동작을 제어하고, 상기 카메라부(120)에서 촬영된 이미지 정보를 상기 이미지 관리부(200)로 출력한다.
또한, 상기 제어부(150)는 제1 내지 제n 카메라부(120a, 120b, 120c)와 각 카메라부에 포함된 개별 카메라모듈과, 제1 내지 제n 조명부(130a, 130b, 130c)와 각 조명부에 포함된 개별 조명모듈별로 고유번호를 설정할 수 있고, 상기 설정된 고유번호와 촬영된 이미지 정보를 이미지 관리부(200)로 함께 전송한다.
상기 데이터 통신부(160)는 스캐너(100)와 이미지 관리부(200) 사이의 데이터를 일정 포맷의 데이터 신호로 변환하여 송수신하는 구성으로서, 공지의 유선통신 포맷 또는 무선통신 포맷을 이용하여 동작 제어신호와 이미지 정보가 송수신되도록 한다.
상기 전원 공급부(170)는 스캐너(100)로 동작용 전원을 공급하는 구성으로서, 1차전지 또는 2차전지로 이루어지고, 유선을 통해 상용전원이 공급되도록 구성할 수도 있다.
상기 이미지 관리부(200)는 스캐너(100)로 카메라(120)와 조명부(130)의 동작 제어신호를 출력하고, 상기 스캐너(100)로부터 수신한 치아(310)의 이미지 정보를 치아의 음영 길이와 방향에 따라 분석하여 상기 치아(310)의 3차원 이미지 정보로 변환하는 구성으로서, 바람직하게는 컴퓨터로 이루어진다.
다음은 본 발명에 따른 구강 스캐너 장치를 이용한 구강 스캐닝 방법을 설명한다.
도 12 및 도 13은 본 발명에 따른 구강 스캐너 장치를 이용한 구강 스캐닝 방법을 나타낸 도면으로서, 도 4 내지 도 13을 참조하면, 스캐너(100)를 파지한 상태에서 상기 스캐너(100)가 환자(300)의 상악 또는 하악 전체의 치아(310)와 치은(320)을 덮도록 위치시킨 다음, 이미지 관리부(200)가 스캐너(100)로 카메라(120)와 조명부(130)의 동작 제어신호를 출력(S100)한다.
상기 S100 단계에서 높이 조절부(140)를 통해 스캐너(100)가 치아(310)를 촬영할 수 있는 최적의 위치에 배치되도록 조절할 수 있다.
또한, 상기 S100 단계에서 이미지 관리부(200)는 스캔 대상 치아의 교합면 이미지와 그에 따른 카메라의 위치 등이 표시되도록 미리보기 동작을 수행하여 빛이 도달하지 않는 사각지대의 발생을 방지할 수 있도록 한다.
상기 스캐너(100)가 상기 S100 단계에서 전송된 동작 제어신호에 따라 치아(310)에 서로 다른 음영이 발생되도록 순차적으로 조명부(130)를 온/오프시켜 제어(S200)되도록 한다.
상기 S200 단계의 조명이 온/오프되는 동안 상기 스캐너(100)는 서로 다른 음영이 발생된 치아(310)를 촬영하도록 카메라(120)를 제어(S300)한다.
즉 스캐너(100)는 상기 S200 단계와 S300 단계에서 제1 내지 제4 조명모듈(131, 132, 133, 134)이 순서대로 온/오프되도록 제어하고, 상기 제1 내지 제4 조명모듈(131, 132, 133, 134)이 온 될 때마다 제1 내지 제3 카메라모듈(121, 122, 123)이 촬영되도록 한다.
상기 S200 단계 및 S300 단계를 통한 제1 내지 제n 카메라부(120a, 120b, 120c)의 촬영이 완료되면, 스캐너(100)는 상기 제1 내지 제n 카메라부(120a, 120b, 120c)가 제1 내지 제n 조명부(130a, 130b, 130c)의 조명이 순서대로 온 될 때 촬영한 이미지 정보를 이미지 관리부(200)로 전송(S400)한다.
상기 이미지 관리부(200)는 스캐너(100)로부터 수신한 치아(310)의 이미지 정보를 치아의 음영 길이와 방향에 따라 분석하여 상기 치아(310)의 3차원 이미지 정보로 변환(S500)한다.
상기 S500 단계의 수신된 치아(310)의 이미지 정보를 치아의 음영 길이와 방향에 따라 분석하는 과정을 더욱 상세하게 설명하면, 상기 스캐너(100)로부터 치아(310)의 이미지 정보가 수신되면, 상기 이미지 관리부(200)는 제1 내지 제n 카메라부(120a, 120b, 120c)와 각 카메라부의 카메라모듈들이 설치된 위치(또는 카메라모듈의 시점)와, 제1 내지 제n 조명부(130a, 130b, 130c)와 각 조명부의 조명모듈들의 위치를 확인하고, 수신된 치아(310)의 이미지 정보를 샘플링(S510)한다.
이때 치아(310)에 대하여 3개의 개별 이미지를 획득하고, 각 이미지는 다른 조명 벡터에 의해 결정되는 음영을 갖는 이미지이다.
또한, 상기 S510 단계에서 이미지 관리부(200)는 메모리 등의 요구사항을 최소화하기 위해 예를 들면 360 ×360 픽셀 크기를 갖도록 다운 샘플링을 수행할 수 있다.
상기 S510 단계를 수행한 다음 상기 이미지 관리부(200)는 샘플링된 4개의 이미지 정보의 강도 정보를 미리 설정된 강도 정보와 비교하여 적색, 녹색 및 청색의 강도 정보를 획득(S520)한다.
상기 S520 단계에서 획득한 강도 정보는 3차원 객체의 질감에 사용되는 반사계수로 사용함으로써, 치은연하 부분의 치아(310)에 대하여 자외선에 의해 반사되는 치아(310)에 대한 데이터를 획득할 수 있다.
또한, 상기 S520 단계에서 자외선에 의해 반사된 치아(310) 데이터는 백색광을 통해 스캔한 치아 데이터와 합성하여 치은연하 데이터를 더욱 보강할 수 있고, 치은연하에 위치한 치아 및 치석과, 상기 치은연하의 치아와 치석을 3차원 이미지 데이터로 제공하는 것이 가능하여 진단이나 치료 확인을 위한 데이터로 활용될 수 있도록 한다.
상기 S520 단계를 수행한 다음 상기 이미지 관리부(200)는 이미지의 객체가 분리될 수 있는 임의의 임계값을 통해 이미지의 객체가 분리될 수 있는 배경과 전경 등을 구별하여 이미지의 객체가 분리(S530)되도록 한다.
상기 S530 단계를 수행한 다음, 상기 이미지 관리부(200)는 제1 내지 제4 조명모듈(131, 132, 133, 134)의 알려진 위치 좌표와 각 픽셀의 해당 객체의 강도 값을 이용하여 객체의 표면 법선을 재배치하여 산출(S540)하고, 픽셀 포인트의 표면 높이를 산출(S550)한다.
즉 상기 픽셀 포인트의 표면 높이는 각 픽셀의 표면 법선으로부터 인접한 픽셀 사이의 기울기가 임의의 시작점에서 대상 표면의 가장 바깥쪽 픽셀까지 통합하여 표면 형상을 획득할 수 있고, 상기 픽셀 포인트의 표면 높이는 표면의 경사도와, 상기 픽셀 포인트와 가장 가까운 이웃한 픽셀 포인트의 높이로 근사하여 산출할 수 있다.
각 픽셀 포인트는 측정된 기울기 데이터에 대응하고, 둘 이상의 가장 가까운 이웃한 픽셀 포인트를 가지므로, 사용된 표면의 기울기는 연속된 두 점마다 기울기의 평균값이며, 각 픽셀 포인트에서의 표면 높이는 모든 가장 인접한 포인트들로부터 계산된 값들의 평균으로 표시될 수 있다.
상기 이미지 관리부(200)는 산출된 표면의 형상과 높이에 따라 치아(310)의 3차원 이미지(400)를 생성하여 디스플레이(S560)되도록 한다.
또한, 상기 이미지 관리부(200)는 사각을 없애기 위해 상기 S200 내지 S500 단계의 스캔과정을 적어도 1회 이상 반복 수행할 수 있고, 상기 반복 스캔과정에서 획득한 3차원 이미지들을 추가 합성함으로써, 더욱 정확한 3차원 이미지(400)를 생성할 수 있다.
따라서 구강의 상악 전부 또는 하악 전부를 한번에 스캔함으로써, 치아의 촬영 시간을 단축할 수 있고, 지지대를 이용하여 스캐너를 고정함으로써, 안정적인 촬영의 수행과 함께 정확한 데이터를 획득할 수 있으며, 가시광선과 자외선을 이용하여 타액이나 혈액, 치은이 덮고 있는 치아부위(치은연하)의 스캔이 가능하여 치아의 3차원 모델링 데이터를 정확히 획득할 수 있게 된다.
이상 몇 가지의 실시예를 통해 본 발명의 기술적 사상을 살펴보았다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 상기 살펴본 실시예를 다양하게 변형하거나 변경할 수 있음은 자명하다. 또한, 비록 명시적으로 도시되거나 설명되지 아니하였다 하여도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 본 발명에 의한 기술적 사상을 포함하는 다양한 형태의 변형을 할 수 있음은 자명하며, 이는 여전히 본 발명의 권리범위에 속한다. 첨부하는 도면을 참조하여 설명된 상기의 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 기술된 것이며 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 국한되지 아니한다.
100 : 스캐너 110 : 트레이
110a : 수용홈부 111 : 손잡이
112 : 트레이 관통공 120 : 카메라부
120a : 제1 카메라부 120b : 제2 카메라부
120c : 제n 카메라부 121 : 카메라모듈 1
122 : 카메라모듈 2 123 : 카메라모듈 3
130 : 조명부 130a : 제1 조명부
130b : 제2 조명부 130c : 제n 조명부
131 : 조명모듈 1 132 : 조명모듈 2
133 : 조명모듈 3 134 : 조명모듈 4
140 : 높이 조절부 141 : 지지대
142 : 노브 143 : 너트
150 : 제어부 160 : 데이터 통신부
170 : 전원 공급부 200 : 이미지 관리부
300 : 환자 310 : 치아
320 : 치은 400 : 3차원 이미지

Claims (15)

  1. 환자(300)의 상악 또는 하악 전체의 치아(310)와 치은(320)을 덮도록 위치되면, 상기 치아(310)에 서로 다른 음영이 발생되도록 조명부(130)가 순차적으로 조명을 출력하고, 상기 서로 다른 음영이 발생되는 치아(310)를 카메라(120)가 촬영하여 이미지 정보로 출력하는 스캐너(100); 및
    상기 스캐너(100)로 카메라(120)와 조명부(130)의 동작 제어신호를 출력하고, 상기 스캐너(100)로부터 수신한 치아(310)의 이미지 정보를 치아의 음영 길이와 방향에 따라 분석하여 상기 치아(310)의 3차원 이미지 정보로 변환하는 이미지 관리부(200)를 포함하는 구강 스캐너 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스캐너(100)는 치아(310)와 치은(320)이 수용되도록 수용홈부(110a)를 형성한 트레이(110);
    상기 수용홈부(110a)의 내측면을 따라 일정 패턴으로 배열되고, 상기 치아(310)를 촬영한 이미지를 출력하는 복수의 카메라부(120); 및
    상기 수용홈부(110a)의 내측면을 따라 일정 패턴으로 배열되고, 상기 치아(310)로 조명을 출력하는 복수의 조명부(130)를 포함하는 구강 스캐너 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 스캐너(100)는 트레이(110)가 치아(310)에 안착되도록 지지하고, 상기 트레이(110)와 치아(310) 사이의 간격을 조절하는 높이 조절부(140)를 더 포함하는 구강 스캐너 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 스캐너(100)는 이미지 관리부(200)에서 전송되는 카메라(120)와 조명부(130)의 동작 제어신호에 따라 상기 카메라부(120)와 조명부(130)의 동작을 제어하고, 상기 카메라부(120)에서 촬영된 이미지 정보를 상기 이미지 관리부(200)로 출력하는 제어부(150);
    상기 스캐너(100)와 이미지 관리부(200) 사이의 데이터를 일정 포맷의 데이터 신호로 변환하여 송수신하는 데이터 통신부(160); 및
    상기 스캐너(100)로 동작용 전원을 공급하는 전원 공급부(170)를 더 포함하는 구강 스캐너 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 카메라부(120)는 적어도 3개 이상의 단위 카메라모듈로 이루어진 구강 스캐너 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 카메라모듈은 상기 치아(310)의 수직방향 전측과 대각선방향 양측을 촬영하도록 배치한 구강 스캐너 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 조명부(130)는 적어도 4개 이상의 단위 조명모듈로 이루어진 구강 스캐너 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 조명모듈은 가시광선 및 자외선 중 적어도 하나를 출력하는 조명모듈로 이루어진 구강 스캐너 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 조명모듈은 카메라모듈 사이에 배치되도록 이루어진 구강 스캐너 장치.
  10. a) 이미지 관리부(200)가 스캐너(100)로 카메라(120)와 조명부(130)의 동작 제어신호를 출력하는 단계;
    b) 상기 스캐너(100)가 상기 동작 제어신호에 따라 치아(310)에 서로 다른 음영이 발생되도록 순차적으로 조명부(130)를 제어하는 단계;
    c) 상기 스캐너(100)가 상기 서로 다른 음영이 발생된 치아(310)를 촬영하도록 카메라(120)를 제어하는 단계;
    d) 상기 스캐너(100)가 촬영된 이미지 정보를 상기 이미지 관리부(200)로 전송하는 단계; 및
    e) 상기 이미지 관리부(200)가 상기 스캐너(100)로부터 수신한 치아(310)의 이미지 정보를 치아의 음영 길이와 방향에 따라 분석하여 상기 치아(310)의 3차원 이미지 정보로 변환하는 단계를 포함하는 구강 스캐너 장치를 이용한 구강 스캐닝 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 a) 단계는 이미지 관리부(200)가 스캔 대상 치아의 교합면 이미지와 스캔 대상 치아를 촬영하기 위한 카메라의 위치 정보가 표시되도록 미리보기 동작을 추가 수행하는 단계를 더 포함하는 구강 스캐너 장치를 이용한 구강 스캐닝 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 이미지 관리부(200)는 상기 b) 단계 내지 e) 단계의 스캐닝 과정을 적어도 1회 이상 반복 스캐닝하고, 상기 반복 스캐닝 과정에서 획득한 3차원 이미지 정보를 합성하여 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 구강 스캐너 장치를 이용한 구강 스캐닝 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 e) 단계는 상기 스캐너(100)로부터 치아(310)의 이미지 정보가 수신되면, 상기 이미지 관리부(200)가 카메라모듈이 설치된 위치와, 조명모듈의 위치를 확인하고, 수신된 치아(310)의 이미지 정보를 샘플링하는 단계;
    상기 이미지 관리부(200)는 상기 샘플링된 이미지 정보의 강도 정보를 미리 설정된 강도 정보와 비교하여 적색, 녹색 및 청색의 강도 정보를 획득하는 단계;
    상기 이미지 관리부(200)가 이미지의 객체를 분리하는 단계;
    상기 이미지 관리부(200)가 상기 조명모듈의 위치 좌표와 각 픽셀의 객체 강도 값을 이용하여 객체의 표면 법선을 산출하는 단계;
    상기 이미지 관리부(200)가 각 픽셀의 표면 법선으로부터 표면의 경사도와 가장 가까운 이웃한 픽셀 포인트의 높이를 근사하여 표면의 형상과 높이를 산출하는 단계; 및
    상기 이미지 관리부(200)가 산출된 표면의 형상과 높이에 따라 치아(310)의 3차원 이미지를 생성하는 단계를 포함하는 구강 스캐너 장치를 이용한 구강 스캐닝 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 샘플링된 이미지 정보는 일정 크기의 픽셀을 갖도록 다운 샘플링하는 단계를 더 포함하는 구강 스캐너 장치를 이용한 구강 스캐닝 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 샘플링된 이미지 정보는 다른 조명 벡터에 의해 결정되는 음영을 갖는 개별 이미지로 이루어진 구강 스캐너 장치를 이용한 구강 스캐닝 방법.
KR1020170085575A 2017-07-05 2017-07-05 구강 스캐너 장치 및 이를 이용한 구강 스캐닝 방법 KR101872910B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170085575A KR101872910B1 (ko) 2017-07-05 2017-07-05 구강 스캐너 장치 및 이를 이용한 구강 스캐닝 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170085575A KR101872910B1 (ko) 2017-07-05 2017-07-05 구강 스캐너 장치 및 이를 이용한 구강 스캐닝 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101872910B1 true KR101872910B1 (ko) 2018-07-02

Family

ID=62913894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170085575A KR101872910B1 (ko) 2017-07-05 2017-07-05 구강 스캐너 장치 및 이를 이용한 구강 스캐닝 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101872910B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230139009A (ko) 2022-03-25 2023-10-05 경북대학교 산학협력단 구강 스캐너의 정확도 향상을 위한 물리적 좌표계 연동 장치 및 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5016311B2 (ja) 2005-12-03 2012-09-05 淳 高橋 口腔内パノラマ画像撮像装置、口腔内パノラマ画像撮像システム
JP2013165795A (ja) 2012-02-15 2013-08-29 Medeia Kk 口腔内歯列撮影装置
KR101533756B1 (ko) 2014-01-24 2015-07-03 주식회사 오라픽스 구강 내 고정형 3차원 구강 스캐너
US20160262856A1 (en) 2015-03-12 2016-09-15 Align Technology, Inc. Digital dental tray

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5016311B2 (ja) 2005-12-03 2012-09-05 淳 高橋 口腔内パノラマ画像撮像装置、口腔内パノラマ画像撮像システム
JP2013165795A (ja) 2012-02-15 2013-08-29 Medeia Kk 口腔内歯列撮影装置
KR101533756B1 (ko) 2014-01-24 2015-07-03 주식회사 오라픽스 구강 내 고정형 3차원 구강 스캐너
US20160262856A1 (en) 2015-03-12 2016-09-15 Align Technology, Inc. Digital dental tray

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230139009A (ko) 2022-03-25 2023-10-05 경북대학교 산학협력단 구강 스캐너의 정확도 향상을 위한 물리적 좌표계 연동 장치 및 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11612326B2 (en) Estimating a surface texture of a tooth
JP6487580B2 (ja) テクスチャ的特徴を用いる物体の３ｄモデル化方法
JP4230113B2 (ja) 双方向歯科治療ネットワーク
US7118375B2 (en) Method and system for dental model occlusal determination using a replicate bite registration impression
WO2011118839A1 (ja) 歯科用補綴物計測加工システム
CN113727636A (zh) 具有可更换扫描尖端的扫描仪设备
JP2022525088A (ja) 複数の解剖学的領域についての歯科シェードマッチング
KR101872910B1 (ko) 구강 스캐너 장치 및 이를 이용한 구강 스캐닝 방법
CA2597036A1 (en) Method and system for dental model occlusal determination using a replicate bite registrastion impression
KR101740334B1 (ko) 치과용 3차원 스캐너
US20230355360A1 (en) System and method for providing dynamic feedback during scanning of a dental object
KR102033426B1 (ko) 구강 스캐너
EP3689288B1 (en) Method and system for three-dimensional imaging
EP4194804A1 (en) Method and device for acquiring three-dimensional data, and computer-readable storage medium storing program for performing method
KR20240040634A (ko) 스캐너, 데이터 처리 장치 및 데이터 처리 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant