KR20190089009A - 3차원 구강 내 표면 특성화 - Google Patents

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KR20190089009A
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KR1020197017759A
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제임스 알 밀치
빅터 씨 웡
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케어스트림 덴탈 테크놀로지 톱코 리미티드
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Abstract

촬상 검출기를 표면에 등록하는 방법은 라인의 제 1 스파스 패턴과 그 뒤에 이어지는 라인의 제 2 스파스 패턴을 갖는 시퀀스를 투영 및 기록한다. 위치의 제 1 서브세트는 제 1 라벨에 대응하는 제 1 및 제 2 스파스 패턴 양쪽 모두로부터의 라인을 수신한다. 위치의 제 2 서브세트는 제 2 라벨에 대응하는 제 1 스파스 패턴으로부터의 라인만을 수신한다. 위치의 제 3 서브세트는 제 3 라벨에 대응하는 제 2 스파스 패턴으로부터의 라인만을 수신한다. 제 1, 제 2 및 제 3 라벨이 디코딩되고, 위치의 제 1, 제 2 및 제 3 서브세트의 각 멤버 요소는 디코딩된 라벨에 따라 촬상 검출기에 등록된다. 디코딩된 라벨의 등록된 멤버 요소와 위치적으로 상관된 라인의 하나 이상의 밀집 패턴이 투영 및 기록된다. 기록된 패턴에 따라 표면 윤곽의 이미지가 형성된다.

Description

3차원 구강 내 표면 특성화
본 발명은 일반적으로 표면 형상 특성화 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 패터닝된 조명을 이용하는 구강 내 표면 촬상 및 측정에 관한 것이다.
작은 대상체의 3D 구조를 결정하는 능력은 구강 내 또는 치과용 촬상을 포함하는 다양한 응용 분야에서 가치가 있다. 구강 내 촬상은, 예를 들어, 접근 및 위치 결정의 어려움, 입안의 치아 및 다른 피처(feature)의 광학 특성 및 불규칙한 표면의 정밀 측정의 필요성과 관련된 것 등의 3D 구조를 검출하기 위한 여러 가지 과제를 제시한다.
의료, 산업 및 기타 응용 분야에서 다양한 유형의 대상체로부터 표면 윤곽 정보를 획득하기 위한 많은 기술이 개발되었다. 3차원(3D) 광학 측정 방법은 표면 상으로 지향되는 광의 패턴에서 획득한 이미지를 사용하여 형상 및 깊이 정보를 제공한다. 다양한 유형의 촬상 방법은 일련의 조명 패턴을 생성하고, 조명 영역에 대한 표면 형상의 변화를 검출하기 위해 초점 또는 삼각 측량(triangulation)을 사용한다.
표면 윤곽 촬상은 다양한 유형의 구조물에 대한 표면 윤곽 정보를 획득하기 위해 패턴화되거나 구조화된 조명 및 삼각 측량을 사용한다. 윤곽 촬상에서, 라인 또는 다른 피처의 패턴은 주어진 각도에서 대상체의 표면을 향해 투영된다. 그런 다음, 표면에서 투영된 패턴은 윤곽선의 외형에 기초하여 표면 정보를 분석하기 위해 삼각 측량을 이용하여 다른 각도에서 윤곽 이미지로 보여진다. 오프셋 위치에서 추가적인 측정을 획득하기 위해, 투영된 패턴이 점진적으로 공간 시프트되는 위상 시프팅은 일반적으로 표면 윤곽 촬상의 일부로서 적용되어, 표면의 윤곽 매핑을 완료하고 윤곽 이미지에서의 전체적인 해상도를 높이기 위해 사용된다.
구조화된 광을 이용하는 표면 윤곽 촬상은 고체의 매우 불투명한 대상체에 효과적으로 사용되었고, 인체의 일부분의 표면 형상을 특성화하고, 피부 구조에 대한 상세한 데이터를 획득하기 위해 사용되었다. 그러나, 많은 기술적 장애가 치아의 윤곽 투영 촬상의 효과적인 사용을 방해하였다. 치아 표면 촬상과 관련된 하나의 특별한 문제는 치아의 반투명성과 관련이 있다. 반투명(translucent) 또는 반투명(semi-translucent) 물질은 일반적으로 패터닝된 광 촬상에서 특히 문제가 있는 것으로 알려져 있다. 반투명 구조의 서브서피스 스캐터링(SSS, SubSurface Scattering)은 전체적인 신호 대 잡음(S/N) 비를 낮추고 광도(light intensity)를 시프트시킴으로써, 부정확한 높이 데이터를 야기할 수 있다. 또 다른 문제는 다양한 치아 표면에 대한 높은 수준의 반사와 관련된다. 고반사성 물질, 특히, 중공 반사 구조는 이러한 유형의 촬상의 동적 범위를 효과적으로 감소시킬 수 있다.
광학적인 관점에서, 치아 자체의 구조는 구조화된 광 투영 촬상에 대한 많은 추가 과제를 부여한다. 치아는 다른 시간에 그리고 다른 표면과 표면의 일부를 따라 젖거나 마를 수 있다. 치아 형상은 종종 불규칙하고 날카로운 모서리를 갖는다. 앞서 언급한 바와 같이, 치아는 복잡한 방식으로 광과 상호 작용한다. 치아의 표면 아래를 관통하는 광은 반투명 치아 물질 내에서 상당한 산란을 겪는 경향이 있다. 또한, 치아 표면 아래의 불투명한 피처로부터의 반사도 발생할 수 있어, 감지된 신호를 감소시키고, 이로 인해 치아 표면 분석 작업을 더욱 복잡하게 하는 노이즈가 추가될 수 있다. 모든 광의 파장을 동일한 정확도로 검출할 수 있는 것은 아니다. 따라서, 멀티스펙트럼 또는 멀티컬러 접근 방식은 경우에 따라 만족스럽지 않을 수 있다.
시도된 하나의 교정 조치는 치아 표면 자체의 반사 특성을 변화시키는 코팅을 적용하는 것이다. 치아의 상대적인 반투명에 의해 야기되는 문제를 보완하기 위해, 다수의 일반적인 치아 윤곽 촬상 시스템은 표면 윤곽 촬상 전에 치아 표면에 페인트 또는 반사성 분말을 적용한다. 이러한 추가 단계는 치아의 불투명성을 향상시키고, 앞서 언급한 산란광 효과를 제거하거나 감소시킨다. 그러나 이러한 유형의 접근에는 단점이 있다. 코팅 분말 또는 액체를 도포하는 단계는 치아 윤곽 촬상 공정에 비용 및 시간을 증가시킨다. 코팅층의 두께가 치아 표면 전체에 걸쳐 불균일한 경우가 많기 때문에, 측정 오류가 쉽게 발생한다. 더 중요한 것은, 적용된 코팅은 윤곽 촬상을 용이하게 하는 반면, 치아와 관련된 다른 문제를 가리고, 그에 따라 얻을 수 있는 유용한 정보의 총량을 감소시키는 경향이 있다.
그러나 치아의 코팅 또는 다른 유형의 치아 표면 컨디셔닝이 사용되는 경우에도, 치아 표면의 뚜렷한 윤곽과 각도 및 공간 제한과 같은 내재적 어려움으로 인해 결과가 실망스러울 수 있다. 모든 치아 표면에 충분한 광을 공급하고, 모든 치아 표면의 뒤에서 반사된 광을 감지하는 것은 어려울 수 있다. 예를 들어, 같은 치아의 서로 다른 표면은 서로에 대해 90도 방향으로 배향될 수 있어, 치아의 모든 부분을 정확히 촬상하는 데 충분한 광을 지향시키기가 어렵다.
정확한 표면 윤곽 측정을 위해 조명 어레이를 센서 회로에 매핑하는 것은 많은 문제를 야기한다. 다수 이미지가 동일한 위치에 있는 치아에 대해 캡처되어야 하기 때문에, 모든 유형의 카메라 또는 환자의 움직임은 측정 작업을 복잡하게 하거나, 재촬상, 추가 측정 및 계산 시간을 요구할 수 있다. 따라서, 정확한 매핑에 필요한 이미지의 수와 시간을 감소시키는 것이 유리하다. 그러나, 동시에 다수의 이미지를 얻을 수 있고 각각의 데이터가 서로 상관될 때, 측정이 개선된다. 이러한 상충되는 고려 사항을 감안할 때, 적은 수의 이미지로부터 상당한 양의 표면 윤곽 데이터를 획득하는 더욱 효율적인 화소 매핑 기법에 이점이 있다는 것을 알 수 있다.
본 개시의 목적은 치아 및 관련된 구강 내 구조의 표면 윤곽 특성화의 기술을 발전시키는 것이다. 본 개시의 예시적인 실시예는 디지털 촬상 어레이 상의 화소 위치를 조명 장치로부터의 화소 위치와 더 근접하게 매핑하도록 하는 광 패턴의 배열로 치아 표면을 조명함으로써 치아에 대한 3D 표면 정보를 제공한다. 바람직하게는, 예시적인 실시예는 공지된 조명 및 촬상 부품 배열체와 함께 사용될 수 있으며, 종래의 윤곽 검출 방법과 비교할 때, 감지 패턴의 모호성을 감소시키도록 하는데 적용될 수 있다. 또 다른 이점으로서, 본 개시의 예시적인 실시예는 환자 또는 조작자의 움직임으로 인한 문제를 경감시키면서, 다른 방법보다 적은 조명 프레임을 필요로 한다.
이들 목적은 예시적인 방식으로만 주어지고, 그러한 목적은 본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시예일 수 있다. 개시된 방법에 의해 본질적으로 달성되는 다른 바람직한 목적 및 이점은 당업자에 의해 도출되거나 명백해질 수 있다. 본 발명은 첨부된 청구 범위에 의해 정의된다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 표면 상에 촬상 검출기를 등록하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 컴퓨터상에서 적어도 부분적으로 수행되어, 라인의 제 1 스파스 패턴과 그 뒤에 이어지는 라인의 제 2 스파스 패턴을 포함하는 시퀀스를 상기 표면의 일부 상에 투영 및 기록하는 단계 - 여기서, 상기 표면 상의 위치의 제 1 서브세트는 제 1 라벨에 대응하는 상기 제 1 및 제 2 스파스 패턴의 양쪽 모두로부터의 라인에 의해 조명되고, 상기 표면 상의 위치의 제 2 서브세트는 제 2 라벨에 대응하는 제 1 스파스 패턴으로부터의 라인에 의해서만 조명되며, 상기 표면 상의 위치의 제 3 서브세트는 제 3 라벨에 대응하는 상기 제 2 스파스 패턴으로부터의 라인에 의해서만 조명됨 - 와, 상기 표면 위치로부터 상기 제 1, 제 2 및 제 3 라벨을 디코딩하고, 상기 디코딩된 라벨에 따라, 상기 위치에 대한 상기 제 1, 제 2 및 제 3 서브세트 각각의 멤버 요소를 상기 촬상 검출기에 등록하는 단계와, 상기 디코딩된 라벨의 등록된 멤버 요소와 위치적으로 상관되는 라인의 하나 이상의 밀집 패턴을 투영 및 기록하는 단계, 및 상기 기록된 패턴에 따라 표면 윤곽의 이미지를 형성 및 디스플레이하는 단계를 포함한다.
본 개시의 상기한 목적 및 다른 목적, 특징 및 이점은, 첨부 도면에 도시된 바와 같이, 본 개시의 실시예에 대한 이하의 더욱 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 도면의 요소는 반드시 서로 상대적인 축척을 갖는 것은 아니다.
도 1은 표면을 따라 센서 화소 어레이를 조명 어레이에 매핑하는 것을 나타내는 개략도이다.
도 2a는 단일 광선을 갖는 치아 표면의 조명을 도시한다.
도 2b는 다중 광선을 갖는 치아 표면의 조명을 도시한다.
도 3은 촬상 장치를 도시하는 개략도이다.
도 4는 윤곽 특성화를 위한 스파스(sparse) 이미지 프레임 및 완전히 채워진 이미지 프레임을 도시하는 개략도이다.
도 5는 예시적인 다중선 이미지(multiline image)의 평면도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 표면 윤곽 이미지 데이터를 획득하기 위한 시퀀스를 나타내는 논리 흐름도이다.
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 본 개시의 실시예에 따른 표면 특성화를 위해 표면 상에 투영될 수 있는 스파스 프레임 및 완전히 채워진 프레임의 예시적인 시퀀스를 도시하는 개략도이다.
도 8a는 조명 어레이로부터의 단일선(single line) 조명 화소의 부분을 개략적으로 도시한 것으로, 완전히 채워진 다중선 이미지 프레임의 부분을 형성하기 위해 전원이 공급된다.
도 8b는 조명 어레이로부터의 단일선 조명 화소의 부분을 개략적으로 도시한 것으로, 스파스 이미지 프레임의 부분을 형성하기 위해 전원이 공급된다.
다음은 예시적인 실시예에 대한 설명이며, 동일한 참조 부호가 각 도면에서 동일한 구성 요소를 식별하는 도면을 참조한다.
그것들이 사용되는 경우, 용어 "제 1", “제 2" 등은 반드시 서수, 순차 또는 우선 순위 관계를 나타내는 것은 아니지만, 하나의 요소, 요소 집합 또는 시간 간격을 다른 요소와 더 명확하게 구분하기 위해 사용될 수 있다. "예시적인"이라는 용어는 설명이 이상적인 것임을 암시하기보다는, 예시로서 사용되는 것임을 나타낸다.
본 개시의 문맥에서, "뷰어”, "조작자" 및 "사용자"라는 용어는 동등한 것으로 간주되며, 디스플레이 모니터에서 치아 이미지와 같은 이미지를 보고 조작하는 시술 의사 또는 기술자 또는 다른 사람을 지칭한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "세트(set)"는 집합의 요소나 멤버의 집합의 개념이 기초 수학에서 널리 이해되는 바와 같이, 비어 있지 않은 집합을 지칭한다. 달리 명시하지 않는 한, 용어 "서브세트(subset)"는 비어 있지 않은 서브세트, 즉 하나 이상의 멤버를 갖는 더 큰 세트의 서브세트를 지칭하는 데 사용된다. 세트 S에 대해, 서브세트는 모든 멤버를 포함하는 완전한 세트 S를 포함할 수 있다. 세트 S의 "적절한 서브세트"는 세트 S에 확실하게 포함되며, 세트 S 중 적어도 하나의 멤버를 배제한다. 본 개시의 문맥에서, "서브세트"라는 용어는 특별히 언급하지 않는 한 비어 있지 않은 적절한 서브세트를 의미하는데 사용된다.
도 1의 개략도는 표면 윤곽 정보를 얻는 데 패턴화된 광이 어떻게 사용되는지를 단일 광선 L의 예를 통해 도시한다. 조명 어레이(10)가 표면(20) 상에 광 패턴을 투영 또는 지향하고, 반사된 라인 L'의 대응하는 이미지가 촬상 센서 어레이(30) 상에 형성됨에 따라 매핑이 얻어진다. 촬상 센서 어레이(30) 상의 각 화소(32)는 표면(20)에 의한 변조에 따라 조명 어레이(10) 상의 대응하는 화소(12)에 매핑될 수 있다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 화소 위치의 시프트는 표면(20)의 윤곽에 대한 유용한 정보를 산출한다. 도 1에 도시된 기본 패턴은 다수의 동일하거나 상이한 조명원 및 이미지를 투영하기 위한 시퀀스를 포함하는 다양한 조명원을 사용하고, 이미지 데이터를 얻거나 획득하기 위해 하나 이상의 상이한 유형의 센서 어레이(30)를 사용하는 여러 가지 방식으로 구현될 수 있다. 조명 어레이(10)는, 예를 들어, Dallas, TX 소재의 Texas Instruments의 Digital Light Processor 또는 DLP 장치를 사용하여 제공되는 액정 어레이 또는 디지털 마이크로미러 어레이와 같은 광 변조에 사용되는 많은 유형의 어레이 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 이러한 형태의 공간 광 변조기는 조명 경로에서 매핑 시퀀스에 필요한 투영된 광 패턴을 변경하는 데 사용된다.
도 2a 및 도 2b는 인간 치아로부터 표면 구조 정보를 획득하기 위해 패턴화된 광을 사용하기 위한 종래의 접근법의 문제점의 일 양태를 도시한다. 도 2a는 치아 모서리에서의 조명의 현저한 시프팅을 나타내는, 치아 상으로의 단일 광선(14)에 의한 조명을 도시한다. 이러한 방식으로 치아를 가로질러 스캔하고, 스캔하는 동안 수많은 지점에서 촬상되는 단일선에 대한 투영은 표면 영역의 일부에 대한 정확한 정보를 제공할 수 있지만, 이 방법으로도 라인 세그먼트(line segment)가 서로 분할되는 경우와 같이 일부 정보가 손실된다. 도 2b는 다중 광선을 갖는 패턴을 사용하는 표면 촬상을 도시한다. 표면을 따라 급격한 전이가 있는 경우, 각 투영된 라인에 대응하는 세그먼트를 분명하게 식별하기 어려울 수 있고, 불일치가 쉽게 발생할 수 있어, 표면 특성에 대한 부정확한 결론이 도출된다. 예를 들어, 라인 세그먼트(16)가 라인 세그먼트(18)나 인접한 라인 세그먼트(24)와 동일한 조명선인지 여부를 결정하는 것이 어려울 수 있다.
예시적인 방법 및/또는 장치 실시예는 조명 어레이로부터의 투영된 라인과 촬상 센서 어레이 상의 화소를 더 잘 상관시키고, 비교적 적은 수의 투영된 이미지를 사용하는 이러한 상관을 제공하도록 하는 투영된 이미지 또는 이미지 프레임의 시퀀스를 사용하여 표면 윤곽 매핑의 문제점들을 해결할 수 있다. 윤곽 촬상 처리의 효율, 정확성 및/또는 속도를 향상시키기 위해, 예시적인 부호화 방법 및/또는 장치 실시예는 검출 정밀도에 대한 고유한 체크를 제공하는 스파스 표시 및 밀집 윤곽 측정 기술의 조합을 사용할 수 있고, 조명 장치(들) 및 감지 장치(들)를 표면에 매우 효율적으로 정합시킬 수 있다.
도 3의 개략도는 인코딩을 제공하고 촬상 장치를 등록하는 스파스 이미지(52a, 52b) 및 표면 윤곽을 매핑하는 하나 이상의 밀집 다중선 이미지 모두를 투영하고 캡처링하기 위한 촬상 장치(70)를 도시한다. 제어 로직 프로세서(80) 또는 다른 유형의 컴퓨터는 조명 어레이(10) 및 촬상 센서 어레이(30)의 동작을 제어한다. 치아(22)로부터와 같은 표면(20)으로부터의 이미지 데이터는 촬상 센서 어레이(30)로부터 획득되어 메모리(72)에 저장된다. 제어 로직 프로세서(80)는 수신 이미지 데이터를 처리하여 메모리(72)에 그 매핑을 저장한다. 그 다음, 메모리(72)로부터의 최종 이미지는 디스플레이(74) 상에 선택적으로 디스플레이된다. 메모리(72)는 또한 디스플레이 버퍼를 포함할 수 있다. 가속도계와 같은 선택적인 모션 센서(60)는 조명 투영 동안에 움직임의 검출을 가능하게 할 수 있다.
표면 윤곽 특성화를 위한 특정의 예시적인 방법 및/또는 촬상 장치의 실시예는 반복된 조명 피처의 중심 좌표가 명확하게 식별 및 등록되고, 각각의 조명 피처의 소스가 식별되는 반복 라인 또는 다른 패터닝된 조명 피처를 갖는 광의 패턴을 투영 및 검출하는 다양한 문제점을 해결한다. 치아의 특수한 기하학은 이 작업을 매우 복잡하게 만든다. 일부 투영된 스트라이프 또는 다른 투영된 조명 피처는 특정 카메라 각도에서 인식할 수 없거나, 처리해야 하는 조각으로 쪼개진다. 투영된 각 스트라이프는 식별 태그나 라벨을 가질 수 있지만, 가능한 라벨의 개수는 제한된다. 깊이 범위의 중심으로부터 임의로 주어진 투영된 라인의 위치는 스트라이프가 깊이 범위의 끝에서 얼마나 멀리 이동할 수 있는지에 대한 데이터와 함께 알려져 있다. 이 결정 또는 최대 거리 이동보다 멀리 떨어져 있는 두 스트라이프는 더 이상 고유하지 않다.
인코딩 방식
촬상 센서 어레이에 의해 검출된 조명 피처를 조명 어레이 상의 대응 위치에 매핑하거나 상관시키는 데 있어 모호성을 해결 및/또는 제거할 수 있는 라벨링 방식을 제공하기 위해, 본 개시의 일부 예시적인 실시예는 심볼 또는 라벨을 각 라인에 연관시키는 인코딩, 및 용이하게 디코딩되고 체크될 수 있고 라벨의 반복이 조명 피처 식별에 영향을 미치지 않도록 충분한 패턴 길이를 갖는 라인간(line-to-line) 인코딩 패턴을 제공한다.
본 개시의 일 예시적인 실시예는 조합 수학에 숙련된 자에게 공지된, 드브루인(deBruijn) 시퀀스와 같은 패턴의 표현을 허용하는 이진 인코딩을 사용한다. 드브루인 시퀀스는 주기적이고, 크기 또는 카디널리티(cardinality) m의 라벨 또는 요소 세트를 사용하고, 여기서, m은 정수이다. 드브루인 시퀀스는 m개의 라벨 또는 요소를 사용하여 n>m의 고유한 위치를 생성한다. 요소 또는 라벨 세트{R, G, B}의 경우, 길이 12의 예는 다음과 같습니다.
RGBRGRBRBGBG
이 시퀀스에는 4개의 "B"라벨 또는 심볼이 있지만, 왼쪽에 G, 오른쪽에 R을 가진 B의 예는 하나뿐이다. 3개의 인접한 심볼을 결합함으로써, 시퀀스 내의 고유 위치가 식별된다.
드브루인 시퀀스는 통상 주기적으로 설계되므로, 시퀀스가 반복될 때에도 고유성이 유지된다. 예를 들어, 24 요소 시퀀스를 고려하면 다음과 같다.
RGBRGRBRBGBGRGBRGRBRBGBG
2개의 동일한 드브루인 시퀀스의 경계에서 생성되는 트라이어드 BGR 및 GRG는 고유하다. 하나는 여전히 12 요소 시퀀스의 제 1 및 제 2 발생을 구별하는 방법이 필요하지만 경계에 대해서는 혼란이 없다. 일반 드브루인 시퀀스는 m 심볼 및 길이 n을 갖고, 위치를 식별하기 위해 g 심볼 또는 라벨의 그룹이 사용된다. 본 명세서에 주어진 기본 라인 설명은 값 m=3, n=12, g=3을 사용한다.
단색의 치과용 촬상 시스템(예컨대, 단색 센서)은 이진 인코딩만 허용하는 단 하나의 검출 가능한 조명 상태만 사용 가능하기 때문에, 단일 프레임에서의 피처를 사용하여 드브루인 시퀀스를 인코딩할 수 없다. 필요한 추가 차원을 제공하기 위해, 시간 시퀀스가 인코딩을 확장하는 데 사용된다. 정렬된 프레임 시퀀스를 사용함으로써, 스파스 프레임 표현을 사용하여 단지 2개의 연속적인 이미지 프레임만을 사용하는 것과 같이, m=3인 요소 또는 라벨의 세트를 인코딩하는 것이 가능하다. 도 4를 참조하여 도시된 예시적인 스파스 프레임 표현에 대해, 다음의 예시적인 인코딩이 사용되고, 3개의 라벨이 있다.
1, 0 - R
0, 1 - G
1, 1 - B
이러한 인코딩 시퀀스로, 2개의 스파스 이미지 프레임은 3개의 심볼에 대한 인코딩을 가능하게 하기에 충분하다. 추가의 스파스 이미지 프레임이 확장된 수의 심볼 또는 라벨을 인코딩하는 데 사용될 수 있음을 유의해야 한다. 예를 들어, 3개의 스파스 이미지 프레임을 사용하면, 다음과 같이, (23-1)=7개의 심볼 세트를 인코딩할 수 있다.
{R, G, B, C, M, Y, K}
본 개시의 복수의 예시적인 실시예에서 사용된 스파스 인코딩 방식에서, 0, 0(또는 0, 0, 0)의 인코딩을 위해 요소 중 어느 것도 정의되어 있지 않다. 간격을 둔 인코딩 위치의 각각에 대해, 2 이상의 스파스 조명 프레임의 시퀀스는 적어도 하나의 광선 또는 다른 조명 피처를 투영해야 한다.
예를 들어, 도 4는 위에 도시된 바와 같은 위치에 인코딩된 요소 또는 라벨 R, G, B를 갖는 RGBRGRBRBR 인코딩 예를 제공하기 위해 일렬로 투영되는 2개의 스파스 프레임 F1 및 F2의 시퀀스를 도시한다. 점선(dashed line)은 스파스 프레임의 일부로서 투영되지 않는 생략된 라인 또는 조명 피처를 나타내어, 이진수 "0"으로 제공되고, 끊기지 않는 선(unbroken line)은 "1"로 나타낸다. 각 위치에 대해, 제 1 또는 제 2 스파스 프레임 F1 및 F2 중 적어도 하나에는 "1"이 존재해야 한다. 더 일반적으로 말하면, 이 인코딩에 사용되는 스파스 이미지 프레임 F1 및 F2의 세트에서 인코딩에 사용된 각 라인 또는 기타 조명 피처는 적어도 한 번 출현해야 한다.
프레임 F1 및 F2는 사용 가능한 모든 위치, 즉, 모든 단위 증분에서, 완전히 채워진 다중선 프레임 F(본 개시에서 밀집 프레임이라고도 함)와 같이, 라인 또는 피처를 포함하지는 않기 때문에 스파스 프레임이다. 각각의 프레임 F1 및 F2에서 다음의 인접 조명 피처간의 간격 증분은 표준 간격 단위의 정수배만큼 변할 수 있으므로, 예를 들어, 다음의 인접 라인간의 간격은 1, 2, 3 또는 그 이상의 표준 단위 증분이다.
도 4에서, 예시로서, 스파스 이미지 프레임 F1 및 F2는 12 요소 시퀀스를 인코딩하는 라인 패턴만을 나타낸다. 일반적으로, 라인 패턴의 세트는 조명 어레이(10) 내의 모든 라인 그룹을 완전히 식별하기 위해 각 이미지를 수평으로 가로질러 다수 회 반복된다. 밀집 프레임 F 내의 라인은 각 단위 증분 위치에 배치된 라인으로 조명 어레이(10) 전체를 가로질러 수평으로 대응하여 반복된다.
투영된 라인 또는 다른 패턴 요소의 관점에서, 매핑에 사용되는 스파스 프레임 F1 및 F2 각각은 완전히 채워진 다중선 프레임 F의 적절한 서브세트로 간주될 수 있다. 즉, 각 스파스 프레임 F1은 완전하게 채워진 밀집 프레임 F의 적어도 하나의 요소 또는 조명 패턴 피처를 생략한다. 마찬가지로, 스파스 프레임 F1 및 F2의 각각은 완전히 채워진 프레임 F의 적어도 하나의 요소를 생략한다. 스파스 프레임 F1 및 F2의 결합은 완전히 채워지거나 밀집된 프레임 F의 모든 요소를 포함한다.
검출기 어레이에 의해 감지되는 이미지 표면에 대해, 표면 상의 위치의 제 1 서브세트는 제 1 심볼을 인코딩하는 제 1 및 제 2 조명 패턴 모두로부터의 조명 피처를 수신하고, 표면 상의 위치의 제 2 서브세트는 제 2 심볼을 인코딩하는 제 1 조명 패턴으로부터의 조명 피처만을 수신하며, 표면 상의 위치의 제 3 서브세트는 제 3 심볼을 인코딩하는 제 2 조명 패턴으로부터의 조명 피처만을 수신한다. 이러한 유형의 인코딩은, 도 1을 참조하여 기술된 바와 같이, 조명 및 검출기 화소로 표면 위치의 유용한 매핑을 제공한다.
도 5는 예시적인 완전히 채워진 다중선 이미지(54)의 평면도이다. 조명 피처(84)는 동일한 간격으로 이격되고, 그들 사이의 표준 거리 단위 또는 단위 증가량은 거리 d로 도시된다. 조명 피처(84)는 바람직하게는 1 화소 폭이지만, 일 실시예에서, 2 이상의 화소가 조명 피처(84)에 대해, 또는 스파스 또는 밀집 프레임에서 사용될 수 있다. 라인 패턴은 표면 특성화를 위한 유용한 유형의 조명 피처를 제공하고, 검출된 라인의 시프트가 표면 피처를 결정하기 위해 쉽게 사용될 수 있기 때문에 이점이 있음을 유의해야 한다. 그러나, 곡선, 도트, 정렬 형상 또는 다른 적절한 패턴과 같은 조명 패턴으로 대안의 조명 피처가 이용될 수 있다.
인코딩 지정
전술한 드브루인 인코딩 방식(deBruijn encoding scheme)은 확장된 비반복 시퀀스를 제공할 수 있는 고유 인코딩을 제공하기 위한 많은 이점을 가질 수 있지만, 도 4를 참조하여 설명된 스파스 프레임 투영과 함께 다른 인코딩 시퀀스가 사용될 수도 있다. 예시적인 실시예에서, 예를 들어, 감지된 데이터의 유효한 판독 및 해석에 대한 체크로서, 다양한 유형의 반복 패턴을 갖는 것이 유리하다고 생각될 수 있다.
표면 특성화 시퀀스
특정 예시적인 방법 및/또는 촬상 장치의 실시예에서, 도 3의 촬상 장치를 시야의 표면 피처에 등록하는 데 도움이 되는 인코딩이 사용된다. 이러한 정확한 등록이 주어지면, 더 상세한 세부 윤곽 정보를 획득하기 위해 하나 이상의 연속된 완전히 채워진 프레임을 투영할 수 있다.
도 6의 논리 흐름도는 도 4를 참조하여 기술된 스파스 및 완전히 채워진 프레임을 사용할 수 있고, 도 3의 구강 내 촬상 장치(70)에서 사용될 수 있는 표면 특성화를 위한 예시적인 시퀀스를 도시한다.
제 1 및 제 2 투영 단계 S100, S110의 각각에서, 스파스 프레임 F1 및 F2는 표면 상에 투영되고, 촬상 센서 어레이(30)(도 3)에 의해 검출된다. 스파스 프레임 F1 및 F2는 조명선(illumination line)의 고유한 식별로 매핑하는 데 필요한 사전 설정 또는 최소 프레임 수를 제공한다. 후속하는 재구성 단계 S170이 스파스 프레임 F1 및 F2로부터의 데이터에 대해 수행되는 경우, 상대적으로 낮은 해상도에도 불구하고 표면의 거친 윤곽이 매핑될 수 있다.
다시 도 6의 시퀀스를 참조하면, 제 1 및 제 2 스파스 프레임의 투영 후에, 제 1 완전히 채워지거나 밀집된 프레임이 선택적인 투영 단계 S140에서 투영될 수 있다. 이 밀집 프레임의 라인은 스파스 프레임의 라인 위치에 대해 선 피치(line pitch)의 절반과 같은 단위 증가분의 일부만큼 시프트할 수 있다. 이러한 밀집 프레임과 제 1 및 제 2 스파스 프레임이 재구성 단계 S170에서 함께 처리되는 경우, 그들은 밀집 프레임없이 제 1 및 제 2 스파스 프레임만을 사용하여 생성되는 것처럼 해상도를 2배로 하여 표면 윤곽을 생성할 수 있다.
전형적인 애플리케이션에서 및 필요한 해상도에 부분적으로 의존하여, 추가의 완전히 채워진 프레임은 선택 투영 단계 S150에서 표면을 향해 투영될 수 있다. 추가로 완전히 채워진 프레임이 사용되는 경우, 제 2 및 후속 투영 프레임은 바람직하게는 단계 S140의 초기의 완전히 채워진 프레임과 추가 표면 내용 정보를 생성하기 위해 서로로부터 위치적으로 오프셋될 수 있다. 예를 들어, 첫 번째의 선택적으로 채워진 다중선 이미지 프레임 F는 +0.33d만큼 오프셋될 수 있고, 두 번째는 -0.33d만큼 오프셋될 수 있다. 이러한 방식으로, 추가의 완전히 채워진 프레임 F 각각의 투영으로 이미지 해상도에서 상당한 이득을 얻을 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 추가된 표면 내용 정보는 완전히 채워진 프레임 또는 다중선 프레임 사이의 위치에 대한 보간법(interpolation)에 의해 획득될 수 있다. 재구성 및 디스플레이 단계 S170은 이러한 처리 시퀀스로부터 생성된 계산 표면 윤곽을 재구성 및 디스플레이한다.
도 7a, 도 7b 및 도 7c의 개략도는 본 개시의 일 실시예에 따른 표면 특성화를 위해 표면 상에 투영될 수 있는 스파스 프레임 및 완전히 채워진 프레임의 예시적인 시퀀스를 도시하는 개략도이다. 각 시퀀스는 다음과 같은 설명에서 위로부터 아래로 진행되지만, 스파스 프레임 및 밀집 또는 완전히 채워진 프레임은 임의의 적절한 순서로 투영될 수 있다는 것을 유의해야 한다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 스파스 프레임 F1 및 F2는 스파스 해상도에서 표면 윤곽 매핑을 위한 최소 프레임 시퀀스로서 투영된다. 이 시퀀스는 단지 2개의 스파스 프레임만을 사용하여 윤곽 특성화를 획득할 수 있음을 나타낸다.
도 7b는 추가의 완전히 채워진 다중선 프레임 F를 가진 프레임 시퀀스를 도시한다. 밀집 프레임 F에서, 밀집선(dense line)은 스파스 프레임 F1 및 F2의 라인 위치에 대해 0.5d만큼 시프트된다. 여기서, 도시된 3 프레임 시퀀스는 도 7a의 2 프레임 시퀀스의 해상도의 2배로 표면 윤곽 매핑을 제공한다.
도 7c는 2개의 추가적인 완전히 채워진 다중선 프레임 F 및 F'를 사용하는 예시적인 시퀀스를 도시한다. 밀집, 다중선 프레임 F 및 F'는 각각 스파스 프레임 F1 및 F2의 라인 위치로부터 거리 +0.33d 및 -0.33d만큼 오프셋된 라인으로 투영된다. 이 4 프레임 시퀀스는 도 7a의 2 프레임 시퀀스의 해상도의 3배로 표면 윤곽 매핑을 제공한다. 추가 해상도를 제공하기 위해 적절한 오프셋(예컨대, 밀집 프레임 그룹에 대한 1/5, 1/4 등)에서 완전히 채워진 추가 오프셋 프레임도 투영될 수 있다.
도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 이미지 프레임은 완전히 채워진 다중선 이미지 프레임(들)을 먼저 전송한 후에 스파스 이미지를 전송하는 것과 같이, 임의의 순서로 표면(20)으로 지향하게 할 수 있음을 유의해야 한다. 그러나 손 움직임의 영향을 줄이거나 최소화하기 위해 스파스 이미지 F1 및 F2를 먼저 제공하는 것이 유리하다.
사용되는 프레임 F1, F2 및 F의 임의의 시퀀스에서, 하나 이상의 프레임을 반복하는 것이 이점으로 될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 시퀀스에서 최종 프레임에 투영된 제 1 프레임을 반복하는 것이 이점으로 될 수 있다. 이러한 배열은, 시스템 로직이 카메라 위치가 환자에게 상대적으로 이동하지 않았음을 확인함으로써, 윤곽 정보의 정확성을 검증할 수 있게 한다. 예를 들어, 이 방법은 위치의 과도한 시프팅이 발생하지 않았음을 확인하기 위해 위치 데이터를 테스트하는 도 7c에 도시된 시퀀스의 끝에서 프레임 F1을 반복할 것이다.
예시로서, 도 8a는 조명 어레이(10)로부터의 조명 화소(34)의 단일 행의 일부를 개략적으로 도시하고, 완전히 채워진 다중선 이미지 프레임 F의 일부를 형성하도록 전원이 공급된다. 이 도면에서 음영 화소(shaded pixel)(34)는 조명을 제공하기 위해 전원이 공급된다. 완전한 이미지를 형성하기 위해 여러 행의 화소가 사용되지만, 단지 하나의 행만이 도 8a에 도시된다. 병렬 표현(parallel representation)에서, 도 8b는 스파스 이미지 프레임 F1을 형성하기 위해 전원이 공급되는 조명 어레이(10)로부터의 조명 화소(34)의 단일 행의 일부를 도시한다. 스파스 이미지 프레임(예컨대, F1, F2)에서 동일한 사전 설정 또는 최소 화소 간격이 사용되지만, 잠재적 화소 중 일부는 전원이 차단되어 표면(20)에 광을 전달하지 않는다.
이미지 각각의 유형에 대한 광도는 동일할 수 있지만, 서로 다른 이미지 유형에 대해 강도를 변경할 수 있는 이점이 있을 수 있다. 예를 들어, 사용 가능한 경우, 강도를 적절히 조정하면, 산란광의 영향을 줄일 수 있다.
본 실시예에서 라인이나 다른 피처에 대해 도시된 패턴 배열은 규칙적으로 이격된 라인이나 다른 피처를 제공한다. 그러나, 투영된 피처의 분포가 불균일한 밀집 패턴을 제공하는 것에 이점이 있을 수 있음을 유의해야 한다. 따라서, 예를 들어, 라인은 표면의 일부분 상에서 더욱 촘촘하게 이격될 수 있다. 피처가 균등하게 분배되지 않고 단위 간격이 동일한 경우, 스파스 프레임 F1 및 F2가 그에 따라 배열되어 스파스 프레임 및 밀집 또는 완전히 채워진 프레임 사이의 조명 피처의 공간 등록이 유지된다. 밀집 또는 완전히 채워진 프레임은 스파스 프레임에서 발견된 하나 이상의 피처를 생략할 수 있다.
유리하게는, 본 개시의 예시적인 방법 및/또는 장치 실시예는 2, 3 또는 4개의 프레임을 사용하여 정확한 윤곽 특성화를 가능하게 한다. 이는 단일 스캐너 위치로부터 치아의 정확한 표면 특성화를 제공하기 위해 5개 이상의 개별적인 광 패턴의 프레임을 필요로 하는 기존의 치아 구조 조명 기술과 대조된다. 본 개시의 다양한 예시적인 실시예를 사용함으로써, 표면 촬상 콘텐츠를 신속하게 획득할 수 있게 된다. 더 낮은 해상도에서 표면 촬상 데이터는 단지 두 개의 스파스 프레임만을 사용하여 수집될 수 있다.
본 명세서의 예시적인 실시예에 따라, 컴퓨터 프로그램은 전자 메모리로부터 액세스되는 이미지 데이터에 대해 수행하는 저장 명령을 사용할 수 있다. 이미지 처리 분야의 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 본 출원의 예시적인 실시예에서 촬상 시스템 및 프로브를 작동시키고 이미지 데이터를 획득하기 위한 컴퓨터 프로그램은, 여기에 기술된 바와 같이, 제어 로직 프로세서로서 동작하는 적합한 범용 컴퓨터 시스템(예컨대, 퍼스널 컴퓨터나 워크스테이션 등)에 의해 이용될 수 있다. 그러나, 예를 들어, 네트워킹된 프로세서의 배치를 포함하여, 많은 다른 유형의 컴퓨터 시스템이 본 발명의 컴퓨터 프로그램을 실행하는 데 사용될 수 있다. 예시적인 방법 실시예를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장될 수 있다. 이 매체는, 예를 들어, 하드 드라이브나 착탈 가능 장치 또는 자기 테이프 등의 자기 디스크와 같은 자기 저장 매체와, 광학 디스크, 광학 테이프 또는 기계 판독 가능 광학 인코딩과 같은 광학 저장 매체와, RAM(Random Access Memory) 또는 ROM(Read Only Memory)과 같은 고체 상태 전자 저장 장치나, 컴퓨터 프로그램을 저장하기 위해 사용되는 임의의 다른 물리적 장치 또는 매체를 포함할 수 있다. 예시적인 방법 실시예를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램은 또한 인터넷이나 다른 네트워크 또는 통신 매체를 통해 이미지 프로세서에 접속된 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 상에 저장될 수 있다. 당업자는 그러한 컴퓨터 프로그램 제품의 등가물이 또한 하드웨어로 구성될 수 있음을 쉽게 인식할 것이다.
애플리케이션과 관련하여 "컴퓨터 액세스 가능 메모리"와 동일한 용어인 "메모리"는 이미지 데이터를 저장하고 운용하는 데 사용되며, 예를 들어, 데이터베이스를 포함하는 컴퓨터 시스템에 액세스할 수 있는 어떤 유형의 임시 또는 보다 영속적인 데이터 저장 공간을 참조할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 메모리는, 예를 들어, 자기 또는 광학 저장 장치와 같은 장기 저장 매체를 사용하는 비휘발성일 수 있다. 대안적으로, 메모리는 마이크로프로세서나 다른 제어 로직 프로세서 장치에 의해 임시 버퍼 또는 작업 공간으로 사용되는 RAM과 같은 전자 회로를 사용하여 더 휘발성이 있을 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 데이터는 일반적으로 디스플레이 장치와 직접 연결된 임시 저장 버퍼에 저장되고, 디스플레이될 데이터를 제공하기 위해 주기적으로 필요에 따라 리프레시된다. 이 임시 저장 버퍼는 애플리케이션에서 사용되는 용어이기 때문에, 메모리 유형으로도 간주된다. 메모리는 계산 및 다른 처리의 중간 및 최종 결과를 실행 및 저장하기 위한 데이터 작업 영역으로도 사용된다. 컴퓨터 액세스 가능 메모리는 휘발성, 비휘발성 또는 휘발성 및 비휘발성 유형의 혼합 조합일 수 있다.
애플리케이션의 컴퓨터 프로그램 제품은 공지의 다양한 이미지 조작 알고리즘 및 프로세스를 사용할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 출원의 컴퓨터 프로그램 제품의 예시적인 실시예는 본 명세서에 구체적으로 도시되거나 설명되지 않은 알고리즘 및 프로세스를 구현하는 데 유용할 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 알고리즘 및 프로세스는 이미지 처리 분야의 통상의 기술에 포함되는 종래의 유틸리티를 포함할 수 있다. 그러한 알고리즘 및 시스템의 추가적인 양태, 및 이미지를 생성 및 처리하거나 본 출원의 컴퓨터 프로그램 제품의 예시적인 실시예와 함께 작동하기 위한 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 추가적인 양태는 여기에 구체적으로 도시되거나 설명되지 않았으며, 당해 분야에서의 그러한 알고리즘, 시스템, 하드웨어, 구성 부품 및 요소로부터 선택될 수 있다.
본 출원에 따른 특정의 예시적인 치과용 방법 및/또는 장치의 실시예는 단지 2, 3 또는 4 프레임의 구조화된 광만을 사용하여 정확한 치열 윤곽 특성화를 가능하게 할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 심볼의 시퀀스는 코딩되지 않은 밀집 프레임과 함께 사용되는 2개의 스파스 프레임으로 인코딩될 수 있고, 이는 스파스 프레임으로부터 화소 분율 피치(pixel fraction pitch)만큼 시프트된다. 본 개시의 실시예가 치과용 촬상 장치를 사용하여 설명되었지만, 유사한 원리가 다른 유형의 진단용 촬상 및 다른 해부학에도 적용될 수 있다. 본 출원에 따른 예시적인 실시예는 본 명세서에 기재된 다양한 피처를 (개별적으로 또는 조합하여) 포함할 수 있다.
본 발명은 하나 이상의 구현예와 관련하여 설명되었지만, 첨부된 청구 범위의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 설명된 예들에 변경 및/또는 수정이 가해질 수도 있다. 또한, 본 발명의 특정 피처는 몇몇 구현예/실시예 중 하나에 대해서만 개시될 수 있는 반면, 그러한 피처는 원하는 대로 다른 구현예/실시예의 하나 이상의 다른 피처와 결합될 수 있고, 임의의 주어진 기능이나 특정 기능에 유리할 수 있다. "적어도 하나"라는 용어는 나열된 항목 중 하나 이상이 선택될 수 있음을 의미하는 데 사용된다. "약"이라는 용어는 변경으로 인해 기술된 실시예에 대한 프로세스 또는 구조의 부적합을 초래하지 않는 한, 나열된 값이 다소 변경될 수도 있음을 나타낸다. 마지막으로 "예시적인"이라는 용어는 설명이 이상적인 것임을 암시하기 보다는, 예시로서 사용되는 것임을 나타낸다. 본 발명의 다른 실시예는 본 명세서에 개시된 본 발명의 명세서 및 실시를 고려하는 것으로부터 당업자에게 명백해질 것이다. 명세서 및 예들은 단지 예시적인 것으로 간주되어야 하고, 본 발명의 진정한 범주 및 사상은 적어도 다음의 청구 범위에 의해 나타내는 것으로 의도된다.

Claims (17)

  1. 컴퓨터에서 적어도 부분적으로 수행되는, 표면 상에 촬상 검출기를 등록하는 방법으로서,
    라인의 제 1 스파스 패턴과 그 뒤에 이어지는 라인의 제 2 스파스 패턴을 포함하는 시퀀스를 상기 표면의 일부 상에 투영 및 기록하는 단계 - 여기서, 상기 표면 상의 위치의 제 1 서브세트는 제 1 라벨에 대응하는 상기 제 1 및 제 2 스파스 패턴의 양쪽 모두로부터의 라인에 의해 조명되고, 상기 표면 상의 위치의 제 2 서브세트는 제 2 라벨에 대응하는 제 1 스파스 패턴으로부터의 라인에 의해서만 조명되며, 상기 표면 상의 위치의 제 3 서브세트는 제 3 라벨에 대응하는 상기 제 2 스파스 패턴으로부터의 라인에 의해서만 조명됨 - 와,
    상기 표면 위치로부터 상기 제 1, 제 2 및 제 3 라벨을 디코딩하고, 상기 디코딩된 라벨에 따라, 상기 위치에 대한 상기 제 1, 제 2 및 제 3 서브세트 각각의 멤버 요소를 상기 촬상 검출기에 등록하는 단계와,
    상기 디코딩된 라벨의 등록 멤버 요소와 위치적으로 상관되는 라인의 하나 이상의 밀집 패턴을 투영 및 기록하는 단계, 및
    기록된 패턴에 따라 표면 윤곽의 이미지를 형성 및 디스플레이하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    사전 결정된 라벨 패턴에 따라 상기 디코딩을 검증하고, 상기 검증이 실패한 경우, 상기 제 1 및 제 2 스파스 패턴 중 적어도 하나의 투영을 반복하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 라벨은 드브루인 시퀀스(deBruijn sequence)로서 배열되는,
    방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    패턴 투영 동안에 움직임을 검출하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 투영 및 기록하는 단계는 휴대용 촬상 장치를 사용하여 수행되는,
    방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면 윤곽 이미지를 저장 또는 전송하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 밀집 패턴 내의 상기 라인은 균등하게 이격되는,
    방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 라인의 상기 제 1 스파스 패턴 또는 상기 제 2 스파스 패턴 중 어느 하나의 투영를 반복하고, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 라벨 중 하나 이상의 디코딩을 검증하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 라인의 하나 이상의 밀집 패턴의 투영을 반복하고, 상기 디코딩된 라벨의 등록된 멤버 요소와의 위치 상관을 검증하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 투영된 밀집 패턴 중 하나 이상은 상기 스파스 패턴에서의 라인 간의 최단 증분 거리의 절반만큼 라인의 상기 스파스 패턴으로부터 위치적으로 오프셋되는, 방법.
  11. 컴퓨터에서 적어도 부분적으로 수행되는, 표면 상에 촬상 검출기를 등록하는 방법으로서,
    조명 피처의 제 1 패턴을 포함하는 제 1 매핑 이미지 프레임과, 그 뒤에 이어지는 조명 피처의 제 2 패턴을 포함하는 조명 피처들의 제 2 매핑 이미지 프레임을 상기 표면의 제 1 부분 상에 투영하는 단계 - 여기서, 상기 표면 상의 위치의 제 1 서브세트는 제 1 라벨을 인코딩하는 제 1 및 제 2 조명 패턴 모두로부터의 조명 피처를 수신하고, 상기 표면 상의 위치의 제 2 서브세트는 제 2 라벨을 인코딩하는 제 1 조명 패턴으로부터의 조명 피처만을 수신하며, 상기 표면 상의 위치의 제 3 서브세트는 제 3 라벨을 인코딩하는 제 2 조명 패턴으로부터의 조명 피처만을 수신함 - 와,
    상기 표면으로부터 상기 제 1, 제 2 및 제 3 라벨을 디코딩하고, 상기 디코딩된 라벨에 따라, 상기 위치에 대한 상기 제 1, 제 2 및 제 3 서브세트 각각의 멤버 요소를 상기 촬상 검출기에 등록하는 단계와,
    상기 제 1 및 제 2 조명 패턴 및 상기 디코딩된 라벨과 상관되는 이격된 피처의 제 3 조명 패턴을 갖는 제 3 이미지 프레임을 상기 표면의 제 1 부분 상에 투영 및 기록하는 단계와,
    상기 제 1, 제 2 및 제 3 이미지 프레임으로부터 기록된 조명 패턴에 따라 상기 표면 윤곽의 이미지를 형성 및 디스플레이하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 이격된 피처는 균등하게 이격되는,
    방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 3 이미지 프레임의 상기 균등하게 이격된 피처간의 거리보다 작게 상기 표면의 상기 제 1 부분으로부터 오프셋되는 위치에 상기 제 3 이미지 프레임을 투영하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 3 이미지 프레임을 투영하기 전에, 상기 디코딩을 검증하는 단계를 더 포함하는 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 3 이미지 프레임을 투영한 후에, 상기 제 1 또는 제 2 매핑 이미지 프레임을 재투영하는(re-projecting) 단계를 더 포함하는,
    방법.
  16. 치과용 구강 내 촬상 장치로서,
    동일한 위치에 1 내지 2회 광선을 투영함으로써 위치에서의 각 심볼을 나타내는 2개의 시간 간격 시퀀스에 따라 3개의 심볼 세트 및 각 심볼의 스파스 인코딩을 정의하는 인코딩 수단과,
    광(light)의 2개의 연속하는 스파스 프레임에서 일련의 심볼 세트의 조합을 인코딩하는 조명 시퀀스의 일부로서, 상기 조명 어레이 화소로부터 상기 센서 어레이 화소로 지향되는 광을 순차적으로 투영 및 기록함으로써, 조명 화소 어레이 상의 화소를 센서 어레이 상의 대응하는 화소에 상관시키는 수단과,
    상기 조명 화소 어레이로부터 이격된 광선 중 하나 이상의 밀집 프레임을 투영 및 기록함으로써, 상기 표면을 특성화하기 위한 수단 - 여기서, 상기 밀집 프레임은 상기 스파스 프레임에 위치적으로 등록되고, 각각의 밀집 프레임은 광의 스파스 프레임 중 적어도 하나에 없는 광선을 포함함 -, 및
    상기 2개의 연속하는 스파스 프레임 및 상기 하나 이상의 밀집 프레임으로부터 기록된 패턴에 따라 상기 표면 윤곽의 이미지를 형성하는 수단
    을 포함하는, 치과용 구강 내 촬상 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 스파스 프레임에서 제 1 광선과 상기 제 1 광선 다음에 인접하는 제 2 광선 사이의 간격은, 상기 제 2 광선과 상기 제 2 광선 다음에 인접하는 제 3 광선 사이의 간격의 2배 이상이며, 여기서 상기 조명 화소 어레이로부터 이격된 광선의 밀집 프레임은 동일하게 이격되는,
    치과용 구강 내 촬상 장치.
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