KR20170113412A - 치과용 구강스캐너 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구강 내 구조물의 스캔촬영을 위한 구강스캐너로 모드전환 및 영상처리가 가능한 치과용 구강스캐너 시스템에 관한 것이다.
구체적으로 본 발명은 스캔모드에 따라 순차적으로 구강 내 구조물을 스캔 촬영하는 스캔부; 상기 스캔 촬영 결과로 상기 스캔모드 별 3차원 모델링 영상을 생성하는 제어부; 상기 3차원 모델링 영상을 표시하는 표시부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 스캔부를 통해 입력되는 사용자 명령에 따라 당해 스캔모드를 다음 스캔모드를 전환하거나, 당해 스캔모드의 상기 3차원 모델링 영상 생성이 완료되면 다음 스캔모드로 자동 전환하는 구강 스캐너 시스템을 제공한다.

Description

치과용 구강스캐너 시스템{DENTAL INTRAORAL SCANNER SYSTEM}

본 발명은 치과용 구강스캐너 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구강 내 구조물의 스캔촬영을 위한 구강스캐너로 모드전환 및 영상처리가 가능한 치과용 구강스캐너 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 치과 병원 등에서는 환자의 치아에 대한 인상채득(impression taking)을 통해 치아 등의 구강 내 조직구조를 파악하고, 이를 기초로 치료 및 진료를 수행한다. 그런데 인상채득은 재료소모 및 교차감염의 문제점과 더불어 제작된 인상체 또는 석고모형의 파손 가능성과 보존의 문제가 발생한다.

또한, 구강 내 조직구조를 파악하기 위해 종래에 널리 사용되는 방법은 시트 형상의 필름 또는 디지털 센서를 구강 내로 삽입한 후 구강 외부에서 엑스레이 등의 방사선을 조사하여 얻어진 구강 내 조직구조의 2차원 투과영상을 이용하는 방식이다. 그러나, 2차원 투과영상은 3차원 구조물을 2차원 평면에 투영 표시하므로 왜곡 등의 오류가 발생될 수 있고, 환자에게 방사선이 가해지므로 임상적 문제를 야기할 수 있으며, 경제적인 부담과 시행 단계에서 복잡성을 나타낸다.

최근에는 구강 내 조직구조에 대한 3차원 정보를 획득하기 위해 레이저 등의 측정광으로 구강 내 조직구조의 3차원 모델링 영상을 구현하는 치과용 구강스캐너 시스템이 널리 이용되고 있다. 일반적인 치과용 구강스캐너 시스템은 구강 내 조직구조의 스캔촬영을 위해 사용자가 들고 사용하는 구강스캐너 및 구강스캐너와 유선 연결되어 구강스캐너의 스캔촬영결과로 3차원 모델링 영상을 생성하는 PC를 포함한다.

일례로, 보철물 등의 제작을 위해 치과용 구강스캐너 시스템으로 대상치아에 대한 3차원 모델링 영상을 얻는 과정을 간략히 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상악 또는 하악 중 어느 하나의 적어도 일부로서 보철치료의 대상치아 및 그 좌우측 주변치아를 스캔 촬영하는 제1스캔모드를 진행한다. 이를 통해 제1스캔모드의 3차원 모델링 영상이 얻어진다. 다음으로, 상악 또는 하악 중 다른 하나의 적어도 일부로서 대상치아와 맞물리는 교합치아 및 그 좌우측 주변치아를 스캔 촬영해서 이들에 대한 3차원 정보를 획득하는 제2스캔모드를 진행한다. 이를 통해 제2스캔모드의 3차원 모델링 영상이 얻어진다. 다음으로 상하악 교합상태의 적어도 일부로서 대상치아 및 그 좌우측 주변치아와 교합치아 및 그 좌우측 조변치아를 스캔 촬영해서 이들에 대한 3차원 정보를 획득하는 제3스캔모드를 진행한다. 이를 통해 제3스캔모드의 3차원 모델링 영상이 얻어진다.

이후, 제3스캔모드의 3차원 모델링 영상을 기준으로 제1,2스캔모드의 3차원 모델링 영상을 정합하며, 제1,2스캔모드의 3차원 모델링 영상이 정합되면 상호 위치 정합된 제1,2스캔모드의 3차원 모델링 영상 전체가 최종적인 3차원 모델링 영상이 된다.

그러나, 종래의 치과용 구강스캐너 시스템은 사용자가 직접 구강스캐너와 PC를 번갈아가며 다루어야 하는바, 일례로 제1,2,3스캔모드의 전환을 위해 사용자가 직접 PC를 조작해야 하고, 제1,2,3 스캔모드의 3차원 모델링 영상을 확인하기 위해서도 사용자가 직접 PC를 조작해야 하며, 제1,2,3 스캔모드의 3차원 모델링 영상에 이상이 있어 재촬영을 진행하기 위해서도 사용자가 직접 PC를 조작해야 한다.

때문에 전체적인 작업시간이 증가할 뿐만 아니라 사용자가 구강스캐너를 잡았던 손으로 PC를 조작하고, 다시 그 손으로 구강스캐너를 잡는 등 구강스캐너와 PC 등 기기 간 교차 접촉으로 인하여 2차 감염이 발생할 수 있는 문제점이 있다.

대한민국등록특허공보 제10-1176770호 일본등록특허공보 제5237106호

본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스캔 촬영 중 실시간으로 오류를 수정하여 스캔 시간을 단축하고, 사용자가 손에 들고 사용하는 구강스캐너로 모드전환 및 영상처리가 가능하도록 하여 전체적인 작업을 간편하고 편리하게 하는 동시에 구강스캐너와 PC 등 기기 간 교차 접촉에 따른 2차 감염을 방지할 수 있는 구강스캐너 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 스캔모드에 따라 순차적으로 구강 내 구조물을 스캔 촬영하는 스캔부; 상기 스캔 촬영 결과로 상기 스캔모드 별 3차원 모델링 영상을 생성하는 제어부; 상기 3차원 모델링 영상을 표시하는 표시부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 스캔부를 통해 입력되는 사용자 명령에 따라 당해 스캔모드를 다음 스캔모드를 전환하거나, 당해 스캔모드의 상기 3차원 모델링 영상 생성이 완료되면 다음 스캔모드로 자동 전환하는 구강 스캐너 시스템을 제공한다.

이때, 상기 스캔모드는 상악 또는 하악 중 어느 하나의 적어도 일부를 스캔 촬영하는 제1스캔모드; 상기 상악 또는 하악 중 다른 하나의 적어도 일부를 스캔 촬영하는 제2스캔모드; 상기 상악 및 하악의 교합상태의 적어도 일부를 스캔 촬영하는 제3스캔모드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 스캔모드 별 3차원 모델링 영상의 스캔 오류를 검출하여 상기 표시부에 표시하는 오류 검출부를 더 포함하여, 상기 제어부는 상기 3차원 모델링 영상의 스캔오류가 없을 경우 상기 스캔모드를 전환하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 스캔부의 하우징 일측에 구비되어 상기 사용자 명령이 입력되는 버튼을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 스캔모드 별 스캔범위를 설정하는 스캔범위설정부를 더 포함하여, 상기 제어부는 상기 스캔모드 별 스캔범위에 대한 스캔 촬영이 완료되면 상기 스캔모드를 전환하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 스캔모드 별 3차원 모델링 영상이 완성되면 상기 제어부는 상기 스캔부를 영상 처리 명령을 전송하는 리모트 모드로 전환하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 스캔부는 적어도 하나의 동작감지센서를 포함하고, 상기 제어부는 상기 리모트 모드에서 상기 동작감지센서의 감지결과에 따라 상기 표시부에 디스플레이되는 상기 스캔모드 별 3차원 모델링 영상 중 적어도 하나의 위치 또는 방향을 변경시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 구강스캐너 시스템은 구강스캐너를 이용한 스캔 촬영 중 실시간으로 스캔 오류를 수정할 수 있어 스캔 시간을 단축할 수 있고, 구강스캐너로 모드전환 및 3차원 모델링 영상의 영상처리가 가능하므로 전체적인 작업이 간편하고 편리한 것은 물론 구강스캐너와 PC 등 기기 간 교차 접촉이 없다. 따라서 2차 감염을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구강스캐너 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 스캔부를 나타낸 도면이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시부를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동작 인식부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 스캔 범위 설정부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 구강스캐너 시스템의 구동방법을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캔부를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함” 또는 “구비”한다고 할 때, 이는 특별이 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미 한다.

또한, “제1”, “제2” 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구강스캐너 시스템을 나타낸 도면으로서, 구강스캐너 시스템은 스캔부(100), 오류 검출부(200), 표시부(300), 제어부(400), 스캔 범위 설정부(500)를 포함한다.

스캔부(100)는 3차원 모델링 영상을 얻기 위해 사용자가 직접 손으로 잡고 구강내 구조물을 스캔 촬영을 하는 부분으로서, 구강 내 구조물로부터 프레임 단위의 이미지 데이터를 획득하고, 획득된 이미지 데이터를 제어부(400)로 전송한다.

도 2a는 스캔부(100)의 일 실시예를 나타낸 블록도이고, 도 2b는 스캔부(100)의 일 실시예를 간략하게 도시한 도면으로서, 스캔부(100)는 광학부(110), 스캔 제어부(120), 통신부(130), 동작 인식부(140), 광원(150), 광감지부(160)를 포함한다. 도 2b는 동작 인식부(140)의 배치구조를 나타내기 위한 도면으로서 그외의 구성요소는 생략하였다.

광학부(110)는 적어도 하나의 렌즈를 포함하고, 렌즈 중 적어도 하나는 액체 렌즈(도시되지 않음)일 수 있다. 광학부(110)는 스캔 제어부(120)의 제어에 의해 광원(150)으로부터 조사된 출력광을 광학적으로 조정하여 반사판(170)을 향하도록 하고, 구강 내 구조물로부터 반사된 반사광을 광학적으로 조정해서 광감지부(160)를 향하도록 한다. 반사판(170)에 조사된 출력광은 투과창(180)을 통해 구강 내 구조물로 조사되고, 구강 내 구조물로부터 반사된 반사광은 투과창(180)과 반사판(170)을 통해 광학부(110)로 조사된다.

광원(150)은 출력광을 조사하는 프로젝터, 레이저 다이오드, LED(Light Emitting Diode) 등일 수 있고, 출력광에는 소정패턴이 포함될 수 있다.

광감지부(160)는 반사광을 감지하여 이미지 신호를 생성하는 광센서로서 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor), CCD(Charged Coupled Device) 또는 PSD(Position Sensitive Device) 등의 수광 소자일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

스캔 제어부(120)는 광원(150)을 제어하여 출력광을 조사하고, 광감지부(160)에 트리거 신호(Trigger Signal)를 출력하여 광감지부(160)의 이미지 신호를 그랩(Grab)하도록 함으로써 그랩된 이미지 데이터(Image Data)를 입력받는다. 그리고 스캔 제어부(120)는 이미지 데이터 중 적어도 일부로 2차원 영상을 위한 캡쳐 이미지 데이터를 생성하는 한편, 이미지 데이터를 적절히 샘플링하여 3차원 모델링 영상을 위한 모델링 이미지 데이터를 생성한다. 그리고 스캔 제어부(120)는 캡쳐 이미지 데이터와 모델링 이미지 데이터를 통신부(130)를 통해 제어부(400)로 전송한다. 이때, 캡쳐 이미지 데이터와 모델링 이미지 데이터는 제어부(400)에서 생성되는 것도 가능하다. 참고로 스캔 제어부(120)는 광감지부(160)에 트리거 신호를 출력하기 위해 별도의 카메라 트리거 케이블(Camera Trigger Cable)로 광감지부(160)와 연결될 수 있다.

통신부(130)를 통해 전송되는 캡쳐 이미지 데이터는 제어부(400)에 입력되어 스캔 촬영 과정을 표시하는 2차원 영상으로 처리되고, 모델링 이미지 데이터는 구강 내 구조물에 대한 깊이 데이터(Depth Data), 즉, 3차원 데이터를 포함하는 3차원 모델링 영상으로 처리된다. 이때, 통신부(130)는 전원공급 기능을 겸할 수 있고, 그외 스캔부(100)와 제어부(400) 사이에서 각종 제어신호를 양방향 전달할 수 있다. 통신부(130)는 제어부(400)와 스캔부(100) 사이에서 이미지 데이터, 제어신호, 전원을 양방항 전달할 수 있는 기능을 제공하는 한 일반적인 유선 또는 무선 방식의 통신모듈이 폭넓게 사용될 수 있다. 예를 들면, 제어부(400)가 윈도7(Windows 7)을 운영체제로 갖는 PC에 탑재된 경우에 유에스비(USB, Universal Serial Bus) 2.0 방식이 채택될 수 있다.

동작 인식부(140)는 스캔부(100)의 동작을 인식할 수 있는 센서로서 자이로 센서와 가속도 센서 중 적어도 하나를 포함하고, 동작 인식부(140)는 스캔부(100)의 동작에 따른 동작 인식 신호를 생성해서 통신부(130)를 통해 제어부(400)로 송신한다. 이때, 동작 인식 신호는 후술하는 리모트 모드에서 영상처리를 위한 사용자 명령으로 제어부(400)에 입력된다.

한편, 스캔부(100)는 구강 내 조직구조를 스캔 촬영하는 스캔모드로서 상악 또는 하악 중 어느 하나의 적어도 일부를 스캔 촬영하는 제1스캔모드, 상악 또는 하악 중 다른 하나의 적어도 일부를 스캔 촬영하는 제2스캔모드, 상하악 교합상태의 적어도 일부를 스캔 촬영하는 제3스캔모드를 진행한다. 이에 따라 제어부(400)는 스캔모드 별로 3차원 모델링 영상을 생성한다.

스캔부(100)의 하우징에는 복수개의 스캔모드를 전환하기 위한 별도의 버튼(도 7의 103 참조)이 구비될 수 있고, 버튼으로 입력되는 사용자 명령에 따라 제어부(400)는 스캔모드를 전환할 수 있다. 즉, 사용자가 제1스캔모드 촬영 후 버튼을 누르면 제어부(400)는 제2스캔모드로 전환하고, 제2스캔모드 촬영 후 버튼을 누르면 제어부(400)는 제3스캔모드로 전환하며, 제3스캔모드 촬영 후 버튼을 누르면 제어부(400)는 제3스캔모드를 완료한다. 그 결과 본 발명의 일 실시예에 따른 구강스캐너 시스템은 PC 등의 외부기기에 대한 사용자 조작 없이 스캔부(100)를 통해 제1,2,3스캔모드를 전환할 수 있다.

또는 이와 달리 스캔부(100)는 복수개의 스캔모드를 자동으로 전환할 수도 있다. 이 경우 스캔모드의 전환여부는 제어부(400)가 결정한다. 예를 들면 제1스캔모드의 3차원 모델링 영상 생성이 완료되면 제어부(400)는 후술하는 표시부(300)를 통해 제1스캔모드의 완료를 사용자에게 알리고 제2스캔모드로 자동 전환될 수 있다. 이는 제2스캔모드의 완료 및 제3스캔모드의 전환에도 공통적이다.

또한 스캔부(100)는 스캔부(100)의 동작에 따라 표시부(300)에 표시되는 각종 영상의 영상처리를 위한 사용자 명령을 전송하는 리모트 모드를 수행할 수 있다. 그 결과 본 발명의 일 실시예에 따른 구강스캐너 시스템은 PC 등의 외부기기에 대한 사용자 조작 없이 스캔부(100)를 통해 각종 영상을 영상처리할 수 있다. 다시 말해, 리모트 모드에서 스캔부(100)는 사용자 명령을 입력하는 객체가 되고, 동작 인식부(140)가 인식한 스캔부(100)의 동작은 제어부(400)에서 사용자 명령으로 처리된다.

이때, 스캔부(100)는 스캔모드와 리모트 모드의 전환을 위해 별도의 버튼을 포함할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캔부(100)를 나타낸 도면으로서, 스캔부(100)는 사용자가 손으로 잡는 본체(102) 및 이의 선단으로부터 연장되어 피검자의 구강 내로 삽입되는 프루브(104)를 포함하고, 사용자가 본체(102)를 손으로 잡을 경우에 엄지 손가락 등이 위치되는 본체(102)의 선단측에 별도의 버튼(103)이 마련될 수 있다. 따라서 사용자는 버튼(103)을 눌러 스캔모드 또는 리모트 모드를 선택할 있다.

이와 달리 스캔모드와 리모트 모드는 제어부(400)에 의해 자동으로 전환될 수 있다. 일례로 제어부(400)는 스캔부(100)에서 획득한 이미지 데이터로 구강 내 구조물과 스캔부(100)의 거리를 산출하고, 그 거리가 미리 정해진 거리, 예컨대 7mm 이하이면 스캔모드로, 7mm를 초과하면 리모트 모드로 전환할 수 있다. 따라서 사용자는 스캔부(100)를 환자의 구강 내에서 빼내거나 구강 내 구조물로부터 멀리하여 리모트 모드를 선택하고, 그 반대의 동작으로 스캔모드를 선택할 수 있다.

다시 도 1로 돌아와서, 오류 검출부(200)는 제어부(400)에 의한 3차원 모델링 영상 생성 과정 중에 스캔 오류를 실시간으로 감지하고, 스캔 오류가 감지되면 스캔 오류 데이터를 생성하여 표시부(300)에 표시한다.

이때, 스캔 오류는 미스캔, 스캔 왜곡 및 중복 스캔을 포함하며, 오류 검출부(200)는 미리 저장된 기준 3차원 모델링 영상과 제어부(400)에서 생성되는 3차원 모델링 영상을 실시간으로 비교하여 스캔 오류를 실시간 감지할 수 있다. 일례로 오류 검출부(200)는 기준 3차원 모델링 영상과 제어부(400)에 의한 3차원 모델링 영상 간의 차분 데이터를 생성하고, 차분 데이터의 값이 미리 저장된 허용치를 초과하는 경우에 스캔 오류가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 그리고 이와 같이 스캔 오류가 감지되면 표시부(300)에 스캔 오류 데이터를 실시간으로 표시해서 사용자에게 전달한다.

표시부(300)는, 제어부(400)에서 생성되는 2차원 영상과 3차원 모델링 영상을 표시하고, 오류 검출부(200)로부터 입력받은 스캔 오류 데이터를 3차원 모델링 영상에 표시할 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시부(300)를 나타낸 도면으로서, 표시부(300)는 제1,2,3 스캔모드에서 스캔모드 별 3차원 모델링 영상을 표시한다. 그 외에 표시부(300)는 별도의 윈도우를 통해 2차원 영상으로 함께 표시할 수도 있으며, 스캔이 진행되고 있는 부분(311)을 악궁의 2차원 모델(310)로 표시할 수 있다.

이때, 오류 검출부(200)는 스캔모드 별 3차원 모델링 영상에서 스캔 오류가 발생한 부분을 소정의 도형형태로 넓게 표시(321a)하거나 3차원 모데링 영상 내의 특정 색으로 표시(321b)할 수 있다. 따라서 사용자는 표시부(300)를 통해 스캔 오류 부분(321a, 321b)을 실시간으로 확인할 수 있고, 스캔 오류 부분에 대해 스캔모드 별로 재스캔을 수행하여 오류를 해소할 수 있다.

또한, 제어부(400)는 스캔부(100)가 구강 내 구조물 중 스캔 오류 부분과 대응되는 위치로 이동하면 해당 부분에 대한 재스캔 촬영을 진행하고, 재스캔 촬영을 통해 획득된 이미지 데이터로 스캔 오류 부분을 수정할 수 있다. 한편, 앞서 제1,2,3 스캔모드는 스캔부(100)의 버튼 또는 제어부(400)에 의해 자동으로 전환될 수 있다 하였는데, 제어부(400)는 제1스캔모드의 3차원 모델링 영상 내에 스캔 오류 부분이 없거나 모두 해소되면 스캔부(100)의 버튼 입력 또는 자동으로 제2스캔모드로 전환하고, 제2스캔모드의 3차원 모델링 영상 내에 스캔 오류 부분이 없거나 모두 해소되면 스캔부(100)의 버튼 입력 또는 자동으로 제3스캔모드로 전환하며, 제3스캔모드의 3차원 모델링 영상 내에 스캔 오류 부분이 없거나 모두 해소되면 스캔부(100)의 버튼 입력 또는 자동으로 스캔모드를 종료하고 리모트 모드로 전환할 수 있다.

또한, 표시부(300)는 리모트 모드에서 제1,2,3 스캔모드의 3차원 모델링 영상 및 이들의 영상 처리를 위한 소정의 인터페이스 툴을 표시하고, 사용자의 조작에 따라 제3스캔모드의 3차원 모델링 영상을 기준으로 제1,2 스캔모드의 3차원 모델링 영상을 정합한다.

리모트 모드에서 스캔부(100)는 3차원 모델링 영상의 영상처리를 위한 사용자 조작의 객체가 되고, 동작 인식부(140)는 스캔부(100)의 동작을 인식해서 그와 대응되는 사용자 명령을 제어부(400)로 전달하며, 제어부(400)는 스캔부(100)의 동작에 따른 사용자 명령에 따라 제1,2,3 스캔모드의 3차원 모델링 영상을 이동, 회전 시키는 등의 영상처리를 통해 최종의 3차원 모델링 영상을 완성한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구강스캐너 시스템의 리모트 모드를 설명하기 위한 도면으로, 스캔부(100)가 소정의 방향(101)으로 회전하면 표시부(300)에 표시된 3차원 모델링 영상도 대응되는 방향(301)으로 회전한다. 그 밖에도 제어부(400)는 동작 인식부(140)의 동작 인식 신호에 따라 스캔부(100)가 표시부에 근접한 것으로 판단되면 3차원 모델링 영상을 확대하고, 스캔부(100)가 표시부에서 멀어진 것으로 판단되면 3차원 모델링 영상을 축소하며, 스캔부(100)가 이동한 것으로 판단되면 3차원 모델링 영상을 대응되게 이동시키는 등 스캔부(100)의 동작에 따라 3차원 모델링 영상을 적절히 영상처리할 수 있다.

다시 도 1로 돌아와서, 스캔 범위 설정부(500)는 사용자로 하여금 대상치아의 위치를 포함한 스캔촬영의 시작 및 완료위치를 지정하도록 하여 제어부(400)의 스캔모드 별 스캔범위를 알수 있게 한다. 이를 위해 스캔 범위 설정부(500)는 소정의 인터페이스 화면을 표시부(300)에 표시하고, 사용자는 인터페이스 화면을 통해 스캔범위를 지정할 수 있다. 일례로 스캔범위는 치아 단위로 지정할 수 있으며, 사용자가 지정한 스캔범위는 제어부(400)로 전달된다.

도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 스캔 범위 설정부(500)의 인터페이스 화면을 나타낸 도면이다.

도 5a에 도시한 바와 같이, 스캔 범위 설정부(500)는 표시부(300)를 통해 상하악의 치아열을 순서대로 표시할 수 있고, 사용자는 상악 또는 하악의 치아열에서 대상치아 및 그 좌우측 주변치아를 선택해서 스캔범위, 즉 스캔촬영의 시작 및 완료지점을 지정한다. 참고로 스캔 범위 설정부(500)를 통한 스캔범위의 지정은 스캔모드 이전에 이루어지는 것이 대부분이므로 별도의 입력장치를 통해 진행될 수 있지만, 필요하다면 스캔부(100)를 통해 진행될 수 있음은 별도의 설명이 없어도 충분히 이해할 수 있다.

이때, 사용자는 도 5a에 도시된 바와 같이 표시부(300)에 표시된 상악 또는 하악의 치아열에서 스캔 종료치아(501), 스캔 대상치아(502), 제1,2 스캔가이드치아 (503a, 503b)을 설정할 수 있다. 그리고 스캔모드에서 스캔부(100)의 스캔촬영에 의해 제어부(400)는 3차원 모델링 영상을 생성하는데, 제어부(400)는 특히 스캔 종료치아(501)의 이미지 데이터가 감지되면 스캔 대상치아(502)를 포함하는 제1,2스캔 가이드 치아(503a, 503b) 사이에 대한 3차원 모델링 영상으로 해당 스캔모드의 3차원 모델링 영상을 완성하고, 스캔 오류 부분이 없다는 것을 전제로 다음 스캔모드로 전환하거나 스캔모드를 종료하고 리모트 모드로 전환될 수 있다.

또한, 스캔 범위 설정부(500)는 인터페이스 화면 내 또는 이와 별도로 윈도우를 제공할 수 있고, 사용자는 윈도우에 치아번호를 입력해서 스캔 종료치아(501), 스캔 대상치아(502), 제1,2스캔가이드치아(503a,503b)를 선택 또는 지정할 수 도 있다. 참고로, 도 5b는 편의상 하악만 나타나 있으나 같은 방식으로 상악 및 교합에 대한 스캔범위를 지정하는 것도 가능하다. 또는 사용자는 상악 또는 하악의 치아열에서 특정의 대상치아만 지정하는 것도 가능하고, 이 경우 스캔 범위 설정부(500)는 대상치아 및 교합치아의 좌우측 주변치아를 미리 정해진 수량만큼 지정하여 스캔범위를 설정하는 것도 가능하다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 3차원 스캐너의 구동방법을 나타낸 도면으로, 도 1 내지 도 5를 함께 참조한다.

먼저, 사용자는 표시부(300)에 표시된 스캔 범위 설정부(500)의 인터페이스 화면을 통해 스캔범위를 설정하고, 스캔 범위 설정부(500)는 사용자가 지정한 스캔범위를 제어부(400)에 전달한다.(S100)

다음에, 사용자는 스캔부(100)로 환자의 구강 내 구조물에 대한 스캔촬영을 진행한다. 그리고 제어부(400)는 스캔부(100)의 스캔 촬영 결과로 스캔모드별 3차원 모델링 영상을 순차적으로 생성하고, 이들을 표시부(300)에 표시한다.(S110, S120, S130)

좀더 구체적으로 살펴보면, 사용자는 제1스캔모드에서 스캔부(100)로 상악 또는 하악 중 어느 하나, 일례로 하악 일부를 스캔 촬영한다.(S110)

그에 따라 제어부(400)는 하악 일부에 대한 3차원 모델링 영상을 생성해서 표시부(300)로 표시하고, 이 과정 중에 오류 검출부(200)가 스캔 오류 부분을 검출하면 표시부(300)에 스캔 오류 데이터를 표시하며, 사용자는 스캔 오류 부분에 대해 재스캔 촬영하여 실시간으로 오류를 해소한다.(S120,S130,S140)

이상의 과정을 통해 하악의 스캔범위에 대해 오류 없는 3차원 모델링 영상이 얻어지면 제2스캔모드로 전환된다. 제1,2 스캔모드는 스캔부(100)의 버튼 입력 또는 제어부(400)에 의해 자동으로 전환될 수 있다.

다음으로 사용자는 제2스캔모드에서 스캔부(100)로 상악 또는 하악 중 다른 하나, 일례로 상악 일부를 스캔 촬영한다. (S210)

그에 따라 제어부(400)는 상악 일부에 대한 3차원 모델링 영상을 생성해서 표시부(300)로 표시하고, 이 과정 중에 오류 검출부(200)가 스캔 오류 부분을 검출하면 표시부(300)에 스캔 오류 데이터를 표시하며, 사용자는 오류 부분에 대해 재스캔 촬영하여 실시간으로 오류를 해소한다.(S220,S230,S240)

이상의 과정을 통해 제2스캔촬영의 3차원 모델링 영상이 얻어지면 제3스캔모드로 전환된다. 제2,3 스캔모드는 스캔부(100)의 버튼 입력 또는 제어부(400)에 의해 자동으로 전환될 수 있다.

같은 방식으로 사용자는 제3스캔모드에서 스캔부(100)로 상하악 교합상태의 일부를 스캔 촬영한다.(S310)

그에 따라 제어부(400)는 교합상태의 일부에 대한 3차원 모델링 영상을 생성해서 표시부(300)로 표시하고, 이 과정 중에 오류 검출부(200)가 스캔 오류 부분을 검출하면 표시부(300)에 스캔 오류 데이터를 표시하며, 사용자는 오류 부분에 대해 재스캔 촬영하여 실시간으로 오류를 해소한다.(S320,S330,S340)

이상의 과정을 통해 제1,2,3스캔모드가 완료되면 스캔부(100)의 버튼 입력 또는 제어부(400)에 의해 자동으로 리모트 모드로 전환된다.

리모트 모드에서 표시부(300)는 소정의 인터페이스 툴과 제1,2,3스캔모드의 3차원 모델링 영상을 표시하고, 사용자는 스캔부(100)를 이용해서 제3스캔모드의 3차원 모델링 영상을 기준으로 제1,2 스캔모드의 3차원 모델링 영상을 정합한다. 이때, 사용자는 미리 정해진 바에 따라 스캔부(100)를 동작하고, 동작 인식부(140)는 스캔부(100)의 동작을 인식해서 그와 대응되는 사용자 명령을 제어부(400)로 전달하며, 제어부(400)는 스캔부(100)의 동작에 따른 사용자 명령에 따라 제1,2,3 스캔모드의 3차원 모델링 영상을 이동, 회전 시키는 등의 영상처리를 수행하여 3차원 모델링 영상을 완성한다.(S410,S420)

이때, 스캔부(100)는 별도의 LED(도시되지 않음)를 포함할 수 있고, LED는 스캔모드인 경우에 일례로 백색으로, 리모트 모드인 경우에는 일례로 녹색으로 발광하는 등 현재 모드를 표시할 수 있다.

한편, 오류 검출부(200), 제어부(400), 표시부(300), 스캔 범위 설정부(500)는 단일 또는 복수의 컴퓨터로 이루어 질 수 있고, 비록 도시되지는 않았지만 입력부, 저장부 등을 포함할 수 있다.

입력부는 스캔부(100)와 별도로 사용자 명령을 입력하기 위한 하드웨어 및 소프트웨어 모듈로 구성될 수 있다. 입력부는 필요한 다양한 명령을 제어부(400)로 입력하거나, 각종 영상을 저장부로 입력하거나, 표시부(300)에 표시된 영상의 일부 또는 전부를 지시하여 이에 따른 다양한 영상 처리를 수행하기 위해 유리하게 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 입력부는 컴퓨터의 키보드(keyboard), 키패드(keypad), 터치패드(touchpad), 마우스(mouse) 등을 포함할 수 있으나, 입력 인터페이스의 종류가 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 입력부는 전술한 입력 장치들을 이용하여 제어 가능한 그래픽 사용자 인터페이스(Graphic User Interface)를 포함할 수도 있다.

표시부(300)는 본 발명의 다양한 실시예에 따라 형성된 영상들을 디스플레이하기 위한 것으로, LCD 디스플레이, LED 디스플레이, AMOLED 디스플레이, CRT 디스플레이 등의 다양한 디스플레이 장치를 포함할 수 있다.

저장부는 제1,2,3 스캔모드의 3차원 모델링 영상, 최종의 3차원 모델링 영상 등 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 영상 처리를 수행함에 따른 중간 결과의 영상 데이터, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 영상 처리를 수행함으로써 얻어진, 결과 영상 데이터, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 영상 처리를 수행하는데 필요한 변수값들을 저장하기 위해 사용될 수 있다. 저장부는 제어부(400) 등의 구현에 필요한 소프트웨어/펌웨어 등을 더 저장할 수 있다. 저장부는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드 디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드(MultiMedia Card: MMC), 카드 타입의 메모리(예를 들어, SD(Secure Digital) 카드 또는 XD(eXtream Digital) 카드 등), RAM(Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), ROM(Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크 및 광 디스크 중 어느 하나의 저장 매체로 구현될 수 있으나, 당업자라면 저장부의 구현 형태가 이에 한정되는 것이 아님을 알 수 있을 것이다.

오류검출부(200), 제어부(400), 스캔 범위 설정부(500)는 기능상의 구분으로서, 하드웨어적 측면에서 응용 주문형 집적 회로(Application Specific Integrated Circuits: ASICs), 디지털 신호 처리기(Digital Signal Processors: DSPs), 디지털 신호 처리 소자(Digital Signal Processing Devices: DSPDs), 프로그램 가능 논리 소자(Programmable Logic Devices: PLDs), 현장 프로그램 가능 게이트 어레이(Field-Programmable Gate Arrays: FPGAs), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers) 및 마이크로 프로세서 (microprocessors) 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 이들은 또한 전술한 하드웨어 플랫폼(platform) 상에서 실행 가능한 펌웨어(firmware)/소프트웨어 모듈로 구현될 수 있다. 이 경우, 펌웨어/소프트웨어 모듈은 적절한 프로그램(program) 언어로 쓰여진 하나 또는 그 이상의 소프트웨어 애플리케이션(software applications)에 의해 구현될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 얼마든지, 치환, 변경 및 변형이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

100: 스캔부
200: 오류 검출부
300: 표시부
400: 제어부
500: 스캔 범위 설정부

Claims (7)

1. 스캔모드에 따라 순차적으로 구강 내 구조물을 스캔 촬영하는 스캔부;
   상기 스캔 촬영 결과로 상기 스캔모드 별 3차원 모델링 영상을 생성하는 제어부;
   상기 3차원 모델링 영상을 표시하는 표시부를 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 스캔부를 통해 입력되는 사용자 명령에 따라 당해 스캔모드를 다음 스캔모드를 전환하거나, 당해 스캔모드의 상기 3차원 모델링 영상 생성이 완료되면 다음 스캔모드로 자동 전환하는 구강 스캐너 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 스캔모드는
   상악 또는 하악 중 어느 하나의 적어도 일부를 스캔 촬영하는 제1스캔모드;
   상기 상악 또는 하악 중 다른 하나의 적어도 일부를 스캔 촬영하는 제2스캔모드;
   상기 상악 및 하악의 교합상태의 적어도 일부를 스캔 촬영하는 제3스캔모드를 포함하는 구강 스캐너 시스템.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 스캔모드 별 3차원 모델링 영상의 스캔 오류를 검출하여 상기 표시부에 표시하는 오류 검출부를 더 포함하여,
   상기 제어부는 상기 3차원 모델링 영상의 스캔오류가 없을 경우 상기 스캔모드를 전환하는 구강 스캐너 시스템.
   
4. 청구항 1 또는 3에 있어서,
   상기 스캔부의 하우징 일측에 구비되어 상기 사용자 명령이 입력되는 버튼을 더 포함하는 구강 스캐너 시스템.
   
5. 청구항 1 또는 3에 있어서,
   상기 스캔모드 별 스캔범위를 설정하는 스캔범위설정부를 더 포함하여,
   상기 제어부는 상기 스캔모드 별 스캔범위에 대한 스캔 촬영이 완료되면 상기 스캔모드를 전환하는 구강 스케너 시스템.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 스캔모드 별 3차원 모델링 영상이 완성되면 상기 제어부는 상기 스캔부를 영상 처리 명령을 전송하는 리모트 모드로 전환하는 구강 스캐너 시스템.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 스캔부는 적어도 하나의 동작감지센서를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 리모트 모드에서 상기 동작감지센서의 감지결과에 따라 상기 표시부에 디스플레이되는 상기 스캔모드 별 3차원 모델링 영상 중 적어도 하나의 위치 또는 방향을 변경시키는 구강 스캐너 시스템.

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