KR102358625B1

KR102358625B1 - 구강 스캐너로 촬영된 영상으로부터 치아 모델을 생성하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102358625B1
Application number: KR1020190172906A
Authority: KR
Inventors: 김기상
Original assignee: 오스템임플란트 주식회사
Priority date: 2019-12-23
Filing date: 2019-12-23
Publication date: 2022-02-07
Also published as: KR20210080871A

Abstract

구강 스캐너로 촬영된 영상으로부터 치아 모델을 생성하는 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 치아 모델 생성 방법은 구강 스캐너를 이용하여 환자의 악궁에 따라 치아를 촬영한 입력 영상을 수신하는 단계; 입력 영상의 일정한 시간 간격 별 프레임들 마다 치아 모델을 생성하는 단계; 상기 일정한 시간 간격 별로 생성된 치아 모델들 중 인접한 치아 모델들 간의 시간 간격에서 상기 구강 스캐너의 회전 정보를 추출하는 단계; 상기 회전 정보를 이용하여 상기 인접한 치아 모델들 간의 시간 간격에서 상기 구강 스캐너가 이동한 정도를 나타내는 이동 정보를 결정하는 단계; 및 상기 회전 정보와 이동 정보에 기초하여 상기 인접한 치아 모델들을 결합하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

구강 스캐너로 촬영된 영상으로부터 치아 모델을 생성하는 방법 및 장치 {Method and Apparatus for Generating Tooth Model from Video Taken by Oral Scanner}

본 발명은 구강 스캐너로 촬영된 영상으로부터 치아 모델을 생성하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 한번에 치아의 일부만을 촬영할 수 있는 구강 스캐너의 영상들을 결합하여 악궁 전체의 모습을 나타내는 치아 모델을 생성하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 다음의 문헌에 개시되어 있다.
1) 일본 공표특허공보: 특표2017-529919 (2017.10.12), "구강 내 디지털 삼차원 모델을 위치 맞춤 하는 방법"
2) 한국 등록특허공보: 10-2056480 (2020.01.22), "디지털 치과 진료 데이터 관리 방법 및 시스템"
구강 스캐너는 환자의 구강을 촬영하는 장치이다. 구강 스캐너는 한번에 촬영할 수 있는 영역이 매우 좁기 때문에 환자의 구강 전체에 대한 이미지를 얻기 위해서 구강 스캐너로 촬영한 치아 모델 생성이 요구된다.

의사나 치과업 종사자가 직접 구강 스캐너를 들고 환자의 구강을 촬영하기 때문에 촬영된 영상은 흔들림이나 이동이 동반될 수 있다. 따라서, 구강 스캐너를 통해 환자의 구강을 촬영할 때 실시간으로 촬영된 영상을 결합하고, 정확하게 환자의 구강 전체에 대한 이미지를 얻을 수 있는 기술이 요구된다.

본 발명은 환자의 악궁에 따라 치아를 촬영한 영상에서 구강 스캐너의 회전 정보 및 이동 정보를 추출함으로써 환자의 치아를 나타내는 치아 모델들을 결합하는 방법 및 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 연속적으로 수신되는 영상에서 치아 모델을 생성하고, 인접한 치아 모델을 결합함으로써 실시간으로 촬영된 환자의 치아 전체를 나타내는 치아 모델을 생성할 수 있는 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따른 치아 모델 생성 방법은 구강 스캐너를 이용하여 환자의 악궁에 따라 치아를 촬영한 입력 영상을 수신하는 단계; 입력 영상의 일정한 시간 간격 별 프레임들 마다 치아 모델을 생성하는 단계; 상기 일정한 시간 간격 별로 생성된 치아 모델들 중 인접한 치아 모델들 간의 시간 간격에서 상기 구강 스캐너의 회전 정보를 추출하는 단계; 상기 회전 정보를 이용하여 상기 인접한 치아 모델들 간의 시간 간격에서 상기 구강 스캐너가 이동한 정도를 나타내는 이동 정보를 결정하는 단계; 및 상기 회전 정보와 이동 정보에 기초하여 상기 인접한 치아 모델들을 결합하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 회전 정보를 추출하는 단계는, 상기 일정한 시간 간격 별로 생성된 치아 모델들 중 인접한 치아 모델들 간의 시간 간격에서 상기 구강 스캐너의 자이로 센서(Gyro sensor)를 이용하여 상기 구강 스캐너의 가로, 세로, 높이 별로 회전된 각을 포함한 회전 정보를 결정할 수 있다.

상기 이동 정보를 결정하는 단계는, 상기 회전 정보에 따라 상기 인접한 치아 모델들에 대응하는 프레임들을 변환하는 단계; 및 상기 변환된 프레임들의 크로스 스펙트럼(Cross-spectrum)을 계산하여 상기 구강 스캐너가 이동한 위치를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 인접한 치아 모델들을 결합하는 단계는, 상기 회전 정보와 이동 정보를 이용하여 상기 인접한 모델 각각에서 공통으로 포함되는 치아에 대한 대응점을 결정하는 단계; 및 상기 대응점 간의 거리를 판단함으로써 상기 인접한 치아 모델들에 공통으로 포함되는 치아를 기준으로 상기 인접한 치아 모델들을 병합하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 인접한 치아 모델들을 병합하는 단계는, 상기 대응점 간의 거리가 미리 설정된 거리 이상인 경우, 상기 회전 정보와 이동 정보를 업데이트할 수 있다.

상기 인접한 치아 모델들을 결합하는 단계는, 환자의 치아를 미리 촬영한 기존 영상을 수신하고, 상기 기존 영상, 상기 회전 정보 및 이동 정보를 이용하여 상기 인접한 치아 모델들을 결합할 수 있다.

상기 인접한 치아 모델들을 결합하는 단계는, 상기 회전 정보와 이동 정보에 기초하여 상기 인접한 치아 모델들에 공통적으로 포함되는 치아를 기준으로 상기 인접한 치아 모델들을 병합할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 치아 모델 생성 장치는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 구강 스캐너를 이용하여 환자의 악궁에 따라 치아를 촬영한 입력 영상을 수신하고, 입력 영상의 일정한 시간 간격 별 프레임들 마다 치아 모델을 생성하고, 상기 일정한 시간 간격 별로 생성된 치아 모델들 중 인접한 치아 모델들 간의 시간 간격에서 상기 구강 스캐너의 회전 정보를 추출하고, 상기 회전 정보를 이용하여 상기 인접한 치아 모델들 간의 시간 간격에서 상기 구강 스캐너가 이동한 정도를 나타내는 이동 정보를 결정하고, 상기 회전 정보와 이동 정보에 기초하여 상기 인접한 치아 모델들을 결합할 수 있다.

상기 프로세서는, 상기 일정한 시간 간격 별로 생성된 치아 모델들 중 인접한 치아 모델들 간의 시간 간격에서 상기 구강 스캐너의 자이로 센서(Gyro sensor)를 이용하여 상기 구강 스캐너의 가로, 세로, 높이 별로 회전된 각을 포함한 회전 정보를 결정할 수 있다.

상기 프로세서는, 상기 회전 정보에 따라 상기 인접한 치아 모델들에 대응하는 프레임들을 변환하고, 상기 변환된 프레임들의 크로스 스펙트럼(Cross-spectrum)을 계산하여 상기 구강 스캐너가 이동한 위치를 판단할 수 있다.

상기 프로세서는, 상기 회전 정보와 이동 정보를 이용하여 상기 인접한 모델 각각에서 공통으로 포함되는 치아에 대한 대응점을 결정하고, 상기 대응점 간의 거리를 판단함으로써 상기 인접한 치아 모델들에 공통으로 포함되는 치아를 기준으로 상기 인접한 치아 모델들을 병합할 수 있다.

상기 프로세서는, 상기 대응점 간의 거리가 미리 설정된 거리 이상인 경우, 상기 회전 정보와 이동 정보를 업데이트할 수 있다.

상기 프로세서는, 환자의 치아를 미리 촬영한 기존 영상을 수신하고, 상기 기존 영상, 상기 회전 정보 및 이동 정보를 이용하여 상기 인접한 치아 모델들을 결합할 수 있다.

상기 프로세서는, 상기 회전 정보와 이동 정보에 기초하여 상기 인접한 치아 모델들에 공통적으로 포함되는 치아를 기준으로 상기 인접한 치아 모델들을 병합할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면 환자의 악궁에 따라 치아를 촬영한 영상에서 구강 스캐너의 회전 정보 및 이동 정보를 추출함으로써 환자의 치아를 나타내는 치아 모델들을 결합할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면 기존에 촬영된 영상을 고려함으로써 종래의 구강 스캐너를 통한 치아 모델을 결합하는 방법보다 정확한 치아 모델을 생성할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면 연속적으로 수신되는 영상에서 치아 모델을 생성하고, 인접한 치아 모델을 결합함으로써 실시간으로 촬영된 환자의 치아 전체를 나타내는 치아 모델을 생성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 구강 스캐너와 치아 모델 생성 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 입력 영상으로부터 추출된 치아 모델을 결합하는 과정을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 기존에 촬영된 영상의 치아 모델을 이용하여 치아 모델을 결합하는 과정을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 입력 영상으로부터 이동 정보를 결정하는 과정을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 인접한 치아 모델 각각에서 대응점을 추출하는 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 대응점 간의 거리에 따라 회전 정보 및 이동 정보를 업데이트하여 치아 모델을 결합하는 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 치아 모델 생성 방법의 플로우 차트를 도시한 도면이다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 구강 스캐너와 치아 모델 생성 장치를 도시한 도면이다.

도 1에서 치아 모델 생성 장치(101)는 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 본 발명에 따른 치아 모델 생성 방법을 수행할 수 있다. 치아 모델 생성 장치(101)는 결합된 영상을 모니터과 같은 디스플레이 패널에 표시할 수 있다.

구강 스캐너(102)는 환자의 구강(103)을 도 1과 같이 촬영할 수 있다. 구강 스캐너(102)는 선명한 치아의 모습을 얻기 위해 한번에 넓은 영역을 촬영하기 어렵다. 따라서, 의사는 환자의 악궁에 따라 구강 스캐너(102)를 움직이면서 치아 전체를 촬영할 수 있다.

구강 스캐너(102)는 촬영된 입력 영상을 치아 모델 생성 장치(101)에 송신할 수 있다. 구강 스캐너(102)로 촬영된 입력 영상은 복수의 프레임으로 구성되며, 각 프레임은 치아의 일부 영역을 표시한다. 구체적으로, 일부 영역은 한 개의 치아의 일부만을 포함하는 영역일 수 있고, 복수의 인접하는 치아들을 포함하는 영역일 수 있다.

치아 모델은 치아의 모습을 이미지로 나타낸 것을 의미할 수 있다. 치아 모델은 2D 또는 3D의 형태로 구현될 수 있다. 또한, 치아 모델은 환자의 상악 또는 하악 전체(103)를 나타내는 모델일 수 있다.

본 발명에서 입력 영상으로부터 생성된 치아 모델은 촬영된 영상의 한 프레임에 대응할 수 있을 수 있으므로 1개-3개의 치아의 모습을 이미지로 나타낸 것일 수 있다. 치아 모델 생성 장치(101)는 구강의 일부 영역만을 나타내는 치아 모델들을 결합하여 환자의 상악 또는 하악 전체(103)를 나타내는 치아 모델을 생성할 수 있다.

치아 모델 생성 장치(101)는 구강 스캐너(102)로부터 수신한 입력 영상으로부터 치아 모델을 생성할 수 있다. 구체적으로, 입력 영상의 일정한 시간 간격 별 프레임들 각각 마다 치아 모델을 생성할 수 있다. 따라서, 생성된 치아 모델은 프레임에 포함된 구강의 일부 영역을 나타낸다.

치아 모델 생성 장치(101)는 시간 간격 별로 생성된 치아 모델들 중 시간을 기준으로 인접한 치아 모델들을 결합할 수 있다. 구체적으로, 치아 모델 생성 장치(101)는 인접한 치아 모델 간의 시간 간격에서 구강 스캐너(102)의 회전 정보 및 이동 정보를 추출할 수 있다.

치아 모델 생성 장치(101)는 회전 정보 및 이동 정보를 이용하여 인접한 치아 모델들을 결합할 수 있다. 치아 모델 생성 장치(101)는 인접한 치아 모델들을 순차적으로 결합함으로써 환자의 상악 또는 하악 전체(103)를 나타내는 하나의 치아 모델을 생성할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 입력 영상으로부터 추출된 치아 모델을 결합하는 과정을 도시한 도면이다.

도 2에서 치아 모델 생성 장치(101)는 구강 스캐너로부터 입력 영상(201)을 수신한다. 입력 영상(201)은 도 2에서처럼 복수의 프레임을 포함한다. 입력 영상(201)은 구강 스캐너를 이용하여 환자의 악궁에 따라 치아를 촬영하여 획득한 것이므로, 각각의 프레임은 구강의 일부 영역만을 나타낼 수 있다. 치아 모델 생성 장치(101)는 일정한 시간 간격 별 프레임들 각각에 대응하는 치아 모델을 생성할 수 있다.

이 때, 도 2에서처럼 치아 모델은 모든 프레임들 각각에 대응하도록 생성될 수 있고, 일정한 간격의 프레임들에 대응하도록 생성될 수 있다. 따라서, 시간 간격은 1개 이상의 프레임 간격을 의미할 수 있다.

일례로, 도 2에서 치아 모델 생성 장치(101)는 복수의 프레임 중 특정 시간 t에서의 프레임(203)과 이전 시점인 t-1에서의 프레임(202)에 대응하는 치아 모델들(204, 205)을 생성할 수 있다. 도 2에서 치아 모델들(204, 205)은 인접한 관계에 있고, 구강의 일부 영역을 이미지로 나타낸 것일 수 있다.

인접한 치아 모델들(204, 205)는 동일한 치아를 포함할 수 있다. 도 2에서 치아 모델(204)에 나타나는 2개의 치아는 치아 모델(205)에도 포함된다. 다만, 치아 모델(205)은 치아 모델(204)에 대응되는 프레임(202)이 촬영되고 구강 스캐너가 움직인 이후에 촬영된 프레임(203)에 대응하므로, 치아 모델(204)의 일부만을 포함할 수 있다.

치아 모델 생성 장치(101)는 구강 스캐너의 움직임을 고려하여 인접한 치아 모델(204, 205)를 결합한다. 이 때, 치아 모델 생성 장치(101)는 인접한 치아 모델(204, 205)의 시간 간격인 t-1에서 t 때 구강 스캐너의 회전 정보를 추출할 수 있다. 구체적으로, 구강 스캐너는 자이로 센서(Gyro sensor)를 포함한다.

자이로 센서는 구강 스캐너의 가로(X축), 세로(Y축), 높이(Z축) 별로 회전한 각도를 계산할 수 있다. 구강 스캐너는 촬영한 영상을 송신함과 동시에 구강 스캐너의 움직임에 따라 자이로 센서로부터 계산된 회전 각도에 대한 데이터를 송신할 수 있다. 치아 모델 생성 장치(101)는 회전 각도에 대한 데이터를 수신하고, 인접한 치아 모델들(204, 205)에 대응하는 프레임(202, 203)들이 순차적으로 촬영될 때 구강 스캐너가 회전한 각도를 포함하는 회전 정보를 추출할 수 있다.

치아 모델 생성 장치(101)는 회전 정보를 이용하여 이동 정보를 결정할 수 있다. 회전 정보를 이용하여 이동 정보를 얻는 구체적인 방법은 도 4에서 후술한다.

치아 모델 생성 장치(101)는 회전 정보와 이동 정보를 이용하여 인접한 치아 모델(204, 205)들을 결합할 수 있다. 이 때, 치아 모델 생성 장치(101)는 인접한 치아 모델들(204, 205) 간에 공통적으로 포함되는 치아를 기준으로 인접한 치아 모델들을 결합할 수 있다.

도 2에서 결합된 치아 모델(206)은 다시 인접한 치아 모델과 결합될 수 있다. 결국, 치아 모델 생성 장치(101)는 시간에 따른 치아 모델들을 순차적으로 결합함으로써 환자의 상악 또는 하악 전체를 나타내는 치아 모델(207)을 생성할 수 있다.

구체적으로, 치아 모델 생성 장치(101)는 t-1에서의 치아 모델(204)과 t에서의 치아 모델(205)이 공통으로 포함하는 구강의 영역에서 대응점을 결정할 수 있다. 치아 모델 생성 장치(101)는 치아 모델(204)와 치아 모델(205)에서 각각의 대응점을 비교할 수 있다. 치아 모델 생성 장치(101)는 치아 모델(204)와 치아 모델(205)에서의 대응점들이 동일할 경우 두 치아 모델(204, 205)를 결합한 치아 모델(206)을 생성할 수 있다.

치아 모델 생성 장치(101)는 치아 모델(204)와 치아 모델(205)에서의 대응점들 간의 거리를 판단함으로써 두 치아 모델(204, 205)를 결합할 수 있다. 치아 모델 생성 장치(101)는 회전 정보 및 이동 정보에 기초하여 치아 모델(205)을 변환할 수 있다. 구체적으로, 두 치아 모델(204, 205)는 서로 다른 위치 및 각도에서 촬영된 프레임에 대응하므로 그대로 결합될 경우 치아의 모습을 제대로 반영하지 못할 수 있기 때문에, 치아 모델 생성 장치(101)는 회전 정보 및 이동 정보에 기초하여 치아 모델(205)과 치아 모델(204)의 배율, 각도, 위치 등을 조정함으로써 치아 모델(205)를 변환할 수 있다. 따라서, 치아 모델(205)와 치아 모델(204)에서 공통으로 포함된 영역이 결합된 치아 모델(206)에서 동일하게 나타나도록 할 수 있다.

치아 모델 생성 장치(101)는 변환된 치아 모델(205)과 치아 모델(204)에서 공통으로 포함된 영역에 대해 일정한 간격의 대응점들을 결정할 수 있다. 치아 모델 생성 장치(101)는 변환된 치아 모델(205)과 치아 모델(204)의 대응점들 간의 거리가 미리 설정된 거리 이상인 경우 회전 정보와 이동 정보를 업데이트하여 치아 모델(205)를 다시 변환할 수 있다.

치아 모델 생성 장치(101)는 변환된 치아 모델(205)과 치아 모델(204)의 대응점들 간의 거리가 미리 설정된 거리 이하가 될 때까지 회전 정보와 이동 정보를 업데이트하여 치아 모델(205)를 다시 변환할 수 있다. 치아 모델 생성 장치(101)는 변환된 치아 모델(205)과 치아 모델(204)의 대응점들 간의 거리가 미리 설정된 거리 이하일 때, 변환된 치아 모델(205)과 치아 모델(204)의 대응점들을 기준으로 치아 모델(204, 205)를 결합할 수 있다.

일례로, 치아 모델 생성 장치(101)는 대응점을 결정할 때 대응점 마다 다른 가중치를 부여할 수 있다. 치아 모델 생성 장치(101)는 변환된 치아 모델(205)과 치아 모델(204)의 대응점들 간의 거리에 따라 가중치를 결정할 수 있다. 즉, 치아 모델 생성 장치(101)는 거리가 큰 대응점들은 가중치를 낮게 설정하고, 거리가 작은 대응점들은 가중치를 높게 설정할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 기존에 촬영된 영상의 치아 모델을 이용하여 치아 모델을 결합하는 과정을 도시한 도면이다.

도 3의 (c)는 기존에 촬영된 영상으로부터 생성된 기존의 치아 모델을 도시한 것이다. 여기서, 기존의 치아 모델은 구강 스캐너가 이동함에 따라 촬영한 영상으로부터 생성된 치아 모델들이 하나로 결합되어 생성된 치아 모델을 의미한다. 도 3의 (a)는 구강 스캐너로부터 수신되는 입력 영상 중 한 프레임을 도시한 것이다. 도 3의 (b)는 도 3의 (a)로부터 생성된 치아 모델을 도시한 것이다. 도 3의 (d)는 도 3의 (a)로부터 생성된 치아 모델을 기존의 치아 모델에서 대응하는 영역에 결합한 것을 도시한 것이다.

기존에 촬영된 영상이 고려되지 않을 경우, 본 발명을 통해 결합된 치아 모델은 실제 구강에서 치아 모델에 대응하는 영역과 부분적으로 일치할 수 있으나, 전체적으로 맞지 않을 수 있다.

따라서, 치아 모델 생성 장치는 기존에 촬영된 영상으로부터 생성된 기존의 치아 모델을 수신하고, 회전 정보와 이동 정보에 기초하여 새로 수신한 입력 영상으로부터 생성한 치아 모델을 변환하여 기존의 치아 모델에 결합할 수 있다. 구체적으로, 치아 모델 생성 장치는 기존의 치아 모델에 새롭게 생성한 치아 모델을 결합함으로써 환자의 구강 전체를 나타내는 치아 모델을 생성할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 입력 영상으로부터 이동 정보를 결정하는 과정을 도시한 도면이다.

치아 모델 생성 장치는 이동 정보를 결정하기 위하여 추출한 회전 정보에 따라 치아 모델에 대응하는 프레임들을 수정할 수 있다. 구체적으로, 치아 모델 생성 장치는 회전 정보에 포함된 구강 스캐너의 회전 각을 고려하여 광선 투사(RayCasting)함으로써 회전 왜곡이 없는 프레임들을 획득할 수 있다.

그리고, 치아 모델 생성 장치는 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform)을 통해 회전 왜곡이 없는 형태로 수정된 프레임들을 변환할 수 있다. 치아 모델 생성 장치는 변환된 프레임들의 크로스 스펙트럼(Cross-spectrum)을 계산하여 구강 스캐너가 이동한 위치를 판단할 수 있다.

도 4의 (a)는 t-1 에서의 프레임을 나타내고, 도 4의 (b)는 t에서의 프레임을 나타낸 것이다. 도 4의 (c)는 t-1 에서의 프레임과 t에서의 프레임을 이산 푸리에 변환하고 크로스 스펙트럼을 계산한 결과를 도시한 것이다. 치아 모델 생성 장치는 도 4의 (c)에서 표시된 점의 위치를 통해 t-1에서 t 동안에 구강 스캐너가 아래쪽으로 일정 거리 이동하였음을 판단할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 인접한 치아 모델 각각에서 대응점을 추출하는 과정을 도시한 도면이다.

도 5의 (a)는 t-1 에서의 치아 모델에 표시된 대응점을 X축(가로)과 Z축(높이)으로 구성된 그래프에 나타낸 것이다. 도 5의 (a)는 t에서의 치아 모델에 표시된 대응점을 X축과 Z축으로 구성된 그래프에 나타낸 것이다. t-1 에서의 치아 모델과 t에서의 치아 모델은 인접한 관계이다.

도 5에서 나타낸 대응점은 t-1 에서의 치아 모델과 t에서의 치아 모델에 공통적으로 포함되는 치아를 기준으로 일정 간격으로 결정된 것이다. 도 5의 (a)와 (b)에서처럼, t-1 에서의 치아 모델과 t에서의 치아 모델의 대응점들이 일치하지 않을 수 있다.

대응점이 일치하지 않을 경우, 결합된 모델은 실제 구강의 모습과 달라질 수 있다. 치아 모델 생성 장치는 t-1 에서의 치아 모델과 t에서의 치아 모델에 포함된 대응점 각각에 대해 거리를 판단할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 대응점 간의 거리에 따라 회전 정보 및 이동 정보를 업데이트하여 치아 모델을 결합하는 과정을 도시한 도면이다.

도 6의 (a)-(c)는 은 t-1 에서의 치아 모델과 t에서의 치아 모델에 공통적으로 포함되는 치아의 외관을 X축(가로)과 Z축(높이)으로 구성되는 그래프에 동시에 도시한 것이다. 따라서, 도 6의 (a)에서 t-1 에서의 치아 모델과 t에서의 치아 모델에 공통으로 포함된 치아의 외관임에도 불구하고 구강 스캐너의 회전 및 이동에 따라 그래프의 위치가 차이가 있다.

치아 모델 생성 장치는 t-1 에서의 치아 모델과 t에서의 치아 모델에 공통적으로 포함되는 치아에 대한 대응점의 거리가 일정 거리 이상인 경우, t-1 에서의 치아 모델과 t에서의 치아 모델에서 결정된 회전 정보와 이동 정보를 다시 결정하여 업데이트 할 수 있다. 일례로, 대응점 간의 거리가 0 마이크로 미터가 되도록 치아 모델에서 결정된 회전 정보와 이동 정보를 다시 결정하여 업데이트 할 수 있다.

도 6의 (b) 및 (c)는 업데이트된 회전 정보와 이동 정보에 따라 치아 모델 생성 장치가 다시 t에서의 치아 모델을 변환하고 t-1 에서의 치아 모델과 공통으로 포함하는 치아의 외관을 다시 도시한 것을 나타낸다. 즉, 치아 모델 생성 장치는 회전 정보와 이동 정보를 업데이트 함으로써 t-1 에서의 치아 모델과 t에서의 치아 모델을 결합할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 치아 모델 생성 방법의 플로우 차트를 도시한 도면이다.

단계(701)에서, 치아 모델 생성 장치는 구강 스캐너를 이용하여 환자의 악궁에 따라 치아를 촬영한 입력 영상을 수신할 수 있다. 치아 모델 생성 장치는 구강 스캐너의 자이로 센서를 통해 수집된 회전 각도에 대한 데이터를 수신할 수 있다.

입력 영상은 구강 스캐너가 이동하면서 환자의 구강을 촬영한 영상을 실시간으로 송신한 영상이다. 입력 영상은 복수의 프레임으로 구성될 수 있으며, 각 프레임을 치아를 포함한 구강의 일부 영역만을 나타낼 수 있다.

단계(702)에서, 치아 모델 생성 장치는 입력 영상의 일정한 시간 간격 별 프레임들 마다 치아 모델을 생성할 수 있다. 치아 모델 생성 장치는 각 프레임에 대응하는 치아 모델을 생성할 수 있다. 따라서, 치아 모델은 시간 순서에 따라 생성될 수 있다. 인접한 치아 모델들은 적어도 하나의 동일한 치아에 대한 일부 모습을 포함할 수 있다.

단계(703)에서, 치아 모델 생성 장치는 입력 영상의 일정한 시간 간격 별 프레임들 마다 치아 모델을 생성할 수 있다. 일정한 시간 간격 별로 생성된 치아 모델들 중 인접한 치아 모델들 간의 시간 간격에서 구강 스캐너의 회전 정보를 추출할 수 있다.

치아 모델 생성 장치는 수신한 회전 각도에 대한 데이터를 이용하여 구강 스캐너가 인접한 치아 모델 사이에서 회전한 각도를 포함하는 회전 정보를 추출할 수 있다.

단계(704)에서, 치아 모델 생성 장치는 회전 정보를 이용하여 인접한 치아 모델들 간의 시간 간격에서 구강 스캐너가 이동한 정도를 나타내는 이동 정보를 결정할 수 있다.

구체적으로, 치아 모델 생성 장치는 회전 정보에 따라 회전 왜곡이 없도록 치아 모델에 대응하는 프레임을 변환할 수 있다. 치아 모델 생성 장치는 변환된 프레임들을 이용하여 변환된 프레임들의 크로스 스펙트럼을 계산함으로써 구강 스캐너가 이동한 거리 및 위치를 포함하는 이동 정보를 결정할 수 있다.

단계(705)에서, 치아 모델 생성 장치는 회전 정보와 이동 정보에 기초하여 인접한 치아 모델들을 결합할 수 있다. 구체적으로, 치아 모델 생성 장치는 회전 정보에 기초하여 치아 모델을 인접한 치아 모델과 대응할 수 있도록 변환할 수 있다.

그리고, 치아 모델 생성 장치는 인접한 치아 모델들에 공통으로 포함되는 치아를 기준으로 복수의 대응점들을 결정할 수 있다. 치아 모델 생성 장치는 인접한 치아 모델들 간의 대응점들의 거리를 판단함으로써 치아 모델들을 결합할 수 있다. 치아 모델 생성 장치는 치아 모델들 간의 대응점들의 거리가 일정 거리 이하가 될 때까지 회전 정보와 이동 정보를 업데이트하여 치아 모델을 다시 변환할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성되어 마그네틱 저장매체, 광학적 판독매체, 디지털 저장매체 등 다양한 기록 매체로도 구현될 수 있다.

본 명세서에 설명된 각종 기술들의 구현들은 디지털 전자 회로조직으로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어로, 또는 그들의 조합들로 구현될 수 있다. 구현들은 데이터 처리 장치, 예를 들어 프로그램가능 프로세서, 컴퓨터, 또는 다수의 컴퓨터들의 동작에 의한 처리를 위해, 또는 이 동작을 제어하기 위해, 컴퓨터 프로그램 제품, 즉 정보 캐리어, 예를 들어 기계 판독가능 저장 장치(컴퓨터 판독가능 매체) 또는 전파 신호에서 유형적으로 구체화된 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수 있다. 상술한 컴퓨터 프로그램(들)과 같은 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 인터프리트된 언어들을 포함하는 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 기록될 수 있고, 독립형 프로그램으로서 또는 모듈, 구성요소, 서브루틴, 또는 컴퓨팅 환경에서의 사용에 적절한 다른 유닛으로서 포함하는 임의의 형태로 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에서 하나의 컴퓨터 또는 다수의 컴퓨터들 상에서 처리되도록 또는 다수의 사이트들에 걸쳐 분배되고 통신 네트워크에 의해 상호 연결되도록 전개될 수 있다.

컴퓨터 프로그램의 처리에 적절한 프로세서들은 예로서, 범용 및 특수 목적 마이크로프로세서들 둘 다, 및 임의의 종류의 디지털 컴퓨터의 임의의 하나 이상의 프로세서들을 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 판독 전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 둘 다로부터 명령어들 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터의 요소들은 명령어들을 실행하는 적어도 하나의 프로세서 및 명령어들 및 데이터를 저장하는 하나 이상의 메모리 장치들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 컴퓨터는 데이터를 저장하는 하나 이상의 대량 저장 장치들, 예를 들어 자기, 자기-광 디스크들, 또는 광 디스크들을 포함할 수 있거나, 이것들로부터 데이터를 수신하거나 이것들에 데이터를 송신하거나 또는 양쪽으로 되도록 결합될 수도 있다. 컴퓨터 프로그램 명령어들 및 데이터를 구체화하는데 적절한 정보 캐리어들은 예로서 반도체 메모리 장치들, 예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 롬(ROM, Read Only Memory), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리, EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 등을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 특수 목적 논리 회로조직에 의해 보충되거나, 이에 포함될 수 있다.

또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용매체일 수 있고, 컴퓨터 저장매체 및 전송매체를 모두 포함할 수 있다.

본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.

마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 장치 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 장치들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징 될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

101: 치아 모델 생성 장치
102: 구강 스캐너

Claims

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구강 스캐너를 이용하여 환자의 악궁에 따라 치아를 촬영한 입력 영상을 수신하는 단계;
입력 영상의 일정한 시간 간격 별 프레임들 마다 치아 모델을 생성하는 단계;
상기 일정한 시간 간격 별로 생성된 치아 모델들 중 인접한 치아 모델들 간의 시간 간격에서 상기 구강 스캐너의 회전 정보를 추출하는 단계;
상기 회전 정보를 이용하여 상기 인접한 치아 모델들 간의 시간 간격에서 상기 구강 스캐너가 이동한 정도를 나타내는 이동 정보를 결정하는 단계; 및
상기 회전 정보와 이동 정보에 기초하여 상기 인접한 치아 모델들을 결합하는 단계를 포함하고,
상기 이동 정보를 결정하는 단계는,
상기 회전 정보에 따라 상기 인접한 치아 모델들에 대응하는 프레임들을 변환하는 단계; 및
상기 변환된 프레임들의 크로스 스펙트럼(Cross-spectrum)을 계산하여 상기 구강 스캐너가 이동한 위치를 판단하는 단계
를 포함하는 치아 모델 생성 방법.
구강 스캐너를 이용하여 환자의 악궁에 따라 치아를 촬영한 입력 영상을 수신하는 단계;
입력 영상의 일정한 시간 간격 별 프레임들 마다 치아 모델을 생성하는 단계;
상기 일정한 시간 간격 별로 생성된 치아 모델들 중 인접한 치아 모델들 간의 시간 간격에서 상기 구강 스캐너의 회전 정보를 추출하는 단계;
상기 회전 정보를 이용하여 상기 인접한 치아 모델들 간의 시간 간격에서 상기 구강 스캐너가 이동한 정도를 나타내는 이동 정보를 결정하는 단계; 및
상기 회전 정보와 이동 정보에 기초하여 상기 인접한 치아 모델들을 결합하는 단계
를 포함하고,
상기 인접한 치아 모델들을 결합하는 단계는,
상기 회전 정보와 이동 정보를 이용하여 상기 인접한 모델 각각에서 공통으로 포함되는 치아에 대한 대응점을 결정하는 단계; 및
상기 대응점 간의 거리를 판단함으로써 상기 인접한 치아 모델들에 공통으로 포함되는 치아를 기준으로 상기 인접한 치아 모델들을 결합하는 단계
를 포함하는 치아 모델 생성 방법.
◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제4항에 있어서,
상기 인접한 치아 모델들을 결합하는 단계는,
상기 대응점 간의 거리가 미리 설정된 거리 이상인 경우, 상기 회전 정보와 이동 정보를 업데이트하는, 치아 모델 생성 방법.
구강 스캐너를 이용하여 환자의 악궁에 따라 치아를 촬영한 입력 영상을 수신하는 단계;
입력 영상의 일정한 시간 간격 별 프레임들 마다 치아 모델을 생성하는 단계;
상기 일정한 시간 간격 별로 생성된 치아 모델들 중 인접한 치아 모델들 간의 시간 간격에서 상기 구강 스캐너의 회전 정보를 추출하는 단계;
상기 회전 정보를 이용하여 상기 인접한 치아 모델들 간의 시간 간격에서 상기 구강 스캐너가 이동한 정도를 나타내는 이동 정보를 결정하는 단계; 및
상기 회전 정보와 이동 정보에 기초하여 상기 인접한 치아 모델들을 결합하는 단계
를 포함하고,
상기 인접한 치아 모델들을 결합하는 단계는,
환자의 치아를 미리 촬영한 기존 영상을 수신하고, 상기 기존 영상, 상기 회전 정보 및 이동 정보를 이용하여 상기 인접한 치아 모델들을 결합하는, 치아 모델 생성 방법.
구강 스캐너를 이용하여 환자의 악궁에 따라 치아를 촬영한 입력 영상을 수신하는 단계;
입력 영상의 일정한 시간 간격 별 프레임들 마다 치아 모델을 생성하는 단계;
상기 일정한 시간 간격 별로 생성된 치아 모델들 중 인접한 치아 모델들 간의 시간 간격에서 상기 구강 스캐너의 회전 정보를 추출하는 단계;
상기 회전 정보를 이용하여 상기 인접한 치아 모델들 간의 시간 간격에서 상기 구강 스캐너가 이동한 정도를 나타내는 이동 정보를 결정하는 단계; 및
상기 회전 정보와 이동 정보에 기초하여 상기 인접한 치아 모델들을 결합하는 단계
를 포함하고,
상기 인접한 치아 모델들을 결합하는 단계는,
상기 회전 정보와 이동 정보에 기초하여 상기 인접한 치아 모델들에 공통적으로 포함되는 치아를 기준으로 상기 인접한 치아 모델들을 결합하는, 치아 모델 생성 방법.
◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제3항, 제4항, 제6항, 제7항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.
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치아 모델 생성 방법을 수행하는 치아 모델 생성 장치에 있어서,
치아 모델 생성 장치는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는,
구강 스캐너를 이용하여 환자의 악궁에 따라 치아를 촬영한 입력 영상을 수신하고, 입력 영상의 일정한 시간 간격 별 프레임들 마다 치아 모델을 생성하고, 상기 일정한 시간 간격 별로 생성된 치아 모델들 중 인접한 치아 모델들 간의 시간 간격에서 상기 구강 스캐너의 회전 정보를 추출하고, 상기 회전 정보를 이용하여 상기 인접한 치아 모델들 간의 시간 간격에서 상기 구강 스캐너가 이동한 정도를 나타내는 이동 정보를 결정하고, 상기 회전 정보와 이동 정보에 기초하여 상기 인접한 치아 모델들을 결합하며,
상기 이동 정보를 결정함에 있어,
상기 회전 정보에 따라 상기 인접한 치아 모델들에 대응하는 프레임들을 변환하고, 상기 변환된 프레임들의 크로스 스펙트럼(Cross-spectrum)을 계산하여 상기 구강 스캐너가 이동한 위치를 판단하는, 치아 모델 생성 장치.
치아 모델 생성 방법을 수행하는 치아 모델 생성 장치에 있어서,
치아 모델 생성 장치는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는,
구강 스캐너를 이용하여 환자의 악궁에 따라 치아를 촬영한 입력 영상을 수신하고, 입력 영상의 일정한 시간 간격 별 프레임들 마다 치아 모델을 생성하고, 상기 일정한 시간 간격 별로 생성된 치아 모델들 중 인접한 치아 모델들 간의 시간 간격에서 상기 구강 스캐너의 회전 정보를 추출하고, 상기 회전 정보를 이용하여 상기 인접한 치아 모델들 간의 시간 간격에서 상기 구강 스캐너가 이동한 정도를 나타내는 이동 정보를 결정하고, 상기 회전 정보와 이동 정보에 기초하여 상기 인접한 치아 모델들을 결합하며,
상기 인접한 치아 모델들을 결합함에 있어,
상기 회전 정보와 이동 정보를 이용하여 상기 인접한 모델 각각에서 공통으로 포함되는 치아에 대한 대응점을 결정하고, 상기 대응점 간의 거리를 판단함으로써 상기 인접한 치아 모델들에 공통으로 포함되는 치아를 기준으로 상기 인접한 치아 모델들을 결합하는, 치아 모델 생성 장치.
◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제12항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 대응점 간의 거리가 미리 설정된 거리 이상인 경우, 상기 회전 정보와 이동 정보를 업데이트하는, 치아 모델 생성 장치.
치아 모델 생성 방법을 수행하는 치아 모델 생성 장치에 있어서,
치아 모델 생성 장치는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는,
구강 스캐너를 이용하여 환자의 악궁에 따라 치아를 촬영한 입력 영상을 수신하고, 입력 영상의 일정한 시간 간격 별 프레임들 마다 치아 모델을 생성하고, 상기 일정한 시간 간격 별로 생성된 치아 모델들 중 인접한 치아 모델들 간의 시간 간격에서 상기 구강 스캐너의 회전 정보를 추출하고, 상기 회전 정보를 이용하여 상기 인접한 치아 모델들 간의 시간 간격에서 상기 구강 스캐너가 이동한 정도를 나타내는 이동 정보를 결정하고, 상기 회전 정보와 이동 정보에 기초하여 상기 인접한 치아 모델들을 결합하며,
상기 인접한 치아 모델들을 결합함에 있어,
환자의 치아를 미리 촬영한 기존 영상을 수신하고, 상기 기존 영상, 상기 회전 정보 및 이동 정보를 이용하여 상기 인접한 치아 모델들을 결합하는, 치아 모델 생성 장치.
치아 모델 생성 방법을 수행하는 치아 모델 생성 장치에 있어서,
치아 모델 생성 장치는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는,
구강 스캐너를 이용하여 환자의 악궁에 따라 치아를 촬영한 입력 영상을 수신하고, 입력 영상의 일정한 시간 간격 별 프레임들 마다 치아 모델을 생성하고, 상기 일정한 시간 간격 별로 생성된 치아 모델들 중 인접한 치아 모델들 간의 시간 간격에서 상기 구강 스캐너의 회전 정보를 추출하고, 상기 회전 정보를 이용하여 상기 인접한 치아 모델들 간의 시간 간격에서 상기 구강 스캐너가 이동한 정도를 나타내는 이동 정보를 결정하고, 상기 회전 정보와 이동 정보에 기초하여 상기 인접한 치아 모델들을 결합하며,
상기 인접한 치아 모델들을 결합함에 있어,
상기 회전 정보와 이동 정보에 기초하여 상기 인접한 치아 모델들에 공통적으로 포함되는 치아를 기준으로 상기 인접한 치아 모델들을 결합하는, 치아 모델 생성 장치.