KR20220056767A - 삼차원 구강 모델을 처리하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

실시예들에 따라 삼차원 구강 모델 처리 방법 및 장치가 개시된다. 개시된 삼차원 구강 모델을 처리하는 방법은, 삼차원 구강 모델로부터 치아 모델과 치은 모델을 획득하는 동작, 치아 모델에 포함된 하나 이상의 치아의 이동을 나타내는 변위에 따라 치은의 이동량을 반영하여 치은 모델을 변형하는 동작, 하나 이상의 콘트롤 팩터를 이용하여 치아의 이동을 나타내는 변위의 적어도 일부가 치은의 이동량에 반영되는 것을 억제함으로써 최종 치은 모델을 획득하는 동작, 및 치아 모델에 포함된 하나 이상의 치아의 이동이 표현된 최종 치아 모델과 함께 획득된 최종 치은 모델을 디스플레이에 표시하는 동작을 포함할 수 있다.

Description

삼차원 구강 모델을 처리하는 방법 및 장치{A method for processing a 3D intraoral model, and an apparatus for performing the same method}

개시된 실시예는 삼차원 구강 모델을 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 개시된 실시예는 구강 내 치아의 이동에 따른 치은의 변형을 자연스럽게 모델링하기 위한 삼차원 구강 모델을 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

환자의 치과 치료에는 다양한 분야가 존재한다. 치과 치료 분야로는 치아 교정을 예로 들 수 있다. 치아 교정의 방법에는 여러가지가 있다. 일 예로 교정을 하기 위해서, 환자는 치아에 브라켓 등의 교정 장치를 설치하고, 설치된 적어도 하나의 브라켓에 와이어를 연결한다. 와이어에 연결된 브라켓을 이용하여, 적어도 하나의 치아를 목적하는 위치 즉 치아의 최종 위치 또는 타겟 위치로 이동시킴으로써 치아의 위치에 대한 교정을 수행할 수 있다. 치아 교정 계획에 있어서 환자의 치아의 초기 위치에 있는 치아들을 목적하는 타겟 위치로 이동시킴에 따라서 치은의 형상도 변형되게 되는데, 이 때 치아의 이동에 따라 치은의 형상의 변형도 자연스럽게 되도록 보여줄 필요가 있다. 디스플레이에 환자들에게 치아 이동량을 보여줄 때 치아만 보여주면 부자연스럽기 때문에 잇몸도 같이 보여주게 되는데 이때 자연스럽게 치은의 변형을 보여줄 필요가 있다.

개시된 실시예는, 구강 내 치아의 이동에 따른 치은의 변형을 자연스럽게 모델링하기 위한 삼차원 구강 모델을 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

일 실시예에 따라 삼차원 구강 모델을 처리하는 방법은, 상기 삼차원 구강 모델로부터 치아 모델과 치은 모델을 획득하는 동작, 상기 치아 모델에 포함된 하나 이상의 치아의 이동을 나타내는 변위에 따라 치은의 이동량을 반영하여 치은 모델을 변형하는 동작, 하나 이상의 콘트롤 팩터를 이용하여 상기 치아의 이동을 나타내는 변위의 적어도 일부가 상기 치은의 이동량에 반영되는 것을 억제함으로써 최종 치은 모델을 획득하는 동작, 및 상기 치아 모델에 포함된 하나 이상의 치아의 이동이 표현된 최종 치아 모델과 함께 상기 획득된 최종 치은 모델을 디스플레이에 표시하는 동작을 포함한다.

일 실시예에 따라 최종 치은 모델에 포함되는 치은의 수평 이동량은 상기 하나 이상의 치아의 수평 이동을 나타내는 변위 값보다 작거나 같을 수 있다.

일 실시예에 따라 최종 치은 모델에 포함되는 치은의 회전 이동량은 상기 하나 이상의 치아의 회전 이동을 나타내는 변위 값보다 작거나 같을 수 있다.

일 실시예에 따라 치은 모델을 변형하는 동작은, 상기 삼차원 구강 모델의 공간에 복수의 조정점들을 배열하는 동작, 상기 하나 이상의 치아의 이동을 나타내는 변위에 따라 상기 복수의 조정점들의 이동량을 결정하는 동작, 및 상기 복수의 조정점들의 이동량에 따라 결정된 상기 치은의 이동량을 반영하여 상기 치은 모델을 변형하는 동작을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라 삼차원 구강 모델의 공간에 복수의 조정점들을 배열하는 동작은, 치아의 이동을 나타내는 변위에 따라 상기 조정점들의 밀도를 다르게 하여 배열하는 동작을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라 삼차원 구강 모델의 공간에 복수의 조정점들을 배열하는 동작은, 상기 삼차원 구강 모델을 둘러싸는 입체 도형의 평면상의 적어도 일부에 하나 이상의 조정점들을 배열하는 동작을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라 삼차원 구강 모델의 공간에 복수의 조정점들을 배열하는 동작은, 상기 치아의 회전축에 하나 이상의 조정점들을 직렬로 배열하는 동작을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라 콘트롤 팩터를 이용하여 상기 최종 치은 모델을 획득하는 동작은, 상기 삼차원 구강 모델을 둘러싸는 공간상에 하나 이상의 스태빌라이저를 배치함으로써 상기 삼차원 구강 모델을 둘러싸는 공간상의 왜곡의 변형을 억제하는 동작을 포함하는, 삼차원 구강 모델 처리 방법.

일 실시예에 따라 스태빌라이저는 변위가 제로인 구속을 나타낼 수 있다.

일 실시예에 따라 콘트롤 팩터를 이용하여 상기 최종 치은 모델을 획득하는 동작은, 상기 치은의 이동량 중 적어도 일부를 베이스 픽싱함으로써 치은의 바닥 영역의 왜곡을 억제하는 동작하는 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라 베이스 픽싱은, 상기 치은의 바닥 영역의 이동량 중 오클루절 방향을 나타내는 축 에서의 변위를 조정함으로써 수행될 수 있다.

일 실시예에 따라 상기 콘트롤 팩터를 이용하여 상기 최종 치은 모델을 획득하는 동작은, 상기 치아의 이동을 나타내는 변위 중 오클루절 방향을 축으로 하는 회전 변환 성분을 감소시키는 동작을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라 삼차원 구강 모델로부터 치아 모델과 치은 모델을 획득하는 동작은, 상기 삼차원 구강 모델에서 치은 영역을 식별하는 동작, 및 상기 식별된 치은 영역의 가장 자리에 가상의 치은 베이스를 생성함으로써 상기 치은 모델을 획득하는 동작을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라 최종 치은 모델 획득을 위해 근사 (approximation) 기법이 이용될 수 있다.

일 실시예에 따라 삼차원 구강 모델을 처리하는 장치는, 하나 이상의 인스트럭션을 저장하는 메모리; 및 상기 메모리에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써, 상기 삼차원 구강 모델로부터 치아 모델과 치은 모델을 획득하고, 상기 치아 모델에 포함된 하나 이상의 치아의 이동을 나타내는 변위에 따라 치은의 이동량을 반영하여 치은 모델을 변형하고, 하나 이상의 콘트롤 팩터를 이용하여 상기 치아의 이동을 나타내는 변위의 적어도 일부가 상기 치은의 이동량에 반영되는 것을 억제함으로써 최종 치은 모델을 획득하고, 상기 치아 모델에 포함된 하나 이상의 치아의 이동이 표현된 최종 치아 모델과 함께 상기 획득된 최종 치은 모델을 디스플레이에 표시한다.

일 실시예에 따라 삼차원 구강 모델을 처리하는 방법을 수행하는 하나 이상의 인스트럭션을 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록 매체에 있어서, 삼차원 구강 모델 처리 방법은, 상기 삼차원 구강 모델로부터 치아 모델과 치은 모델을 획득하는 동작, 상기 치아 모델에 포함된 하나 이상의 치아의 이동을 나타내는 변위에 따라 치은의 이동량을 반영하여 치은 모델을 변형하는 동작, 하나 이상의 콘트롤 팩터를 이용하여 상기 치아의 이동을 나타내는 변위의 적어도 일부가 상기 치은의 이동량에 반영되는 것을 억제함으로써 최종 치은 모델을 획득하는 동작, 및 상기 치아 모델에 포함된 하나 이상의 치아의 이동이 표현된 최종 치아 모델과 함께 상기 획득된 최종 치은 모델을 디스플레이에 표시하는 동작을 포함한다.

개시된 실시예에 따른 삼차원 구강 모델을 처리하는 방법 및 장치에 따르면, 단순히 치아의 이동만으로 치은의 변형을 나타내는 것이 아니라, 하나 이상의 콘트롤 팩터를 고려하여 치은의 변형을 제어함으로써 보다 자연스러운 치은의 변형을 획득할 수 있다.

개시된 실시예에 따른 삼차원 구강 모델을 처리하는 방법 및 장치에 따르면, 구강 내 치아의 이동에 따라 자연스럽게 치은이 변형된 구강 이미지를 디스플레이에 표시함으로써 환자에게 교정 후의 예측되는 치아 상태를 보다 어색함 없이 자연스럽게 보여줄 수 있다.

본 발명은, 다음의 자세한 설명과 그에 수반되는 도면들의 결합으로 쉽게 이해될 수 있으며, 참조 번호(reference numerals)들은 구조적 구성요소(structural elements)를 의미한다.
도 1은 개시된 실시예에 따른 디지털 구강 모델 처리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따라 치아의 이동에 따라 치은 모델을 변형시키는 개념을 설명하기 위한 참고도이다.
도 3은 개시된 실시예에 따른 데이터 처리 장치 100를 나타내는 일 블록도이다.
도 4는 개시된 실시예에 따라 데이터 처리 장치에서 삼차원 구강 모델을 처리하는 방법을 나타내는 일 플로우차트이다.
도 5는 일 예에 따라 데이터 처리 장치 100에 의해 획득된 삼차원 구강 모델의 일 예를 나타낸다.
도 6은 일 실시예에 따라 삼차원 구강 모델을 치아 영역과 치은 영역 분리하는 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 7은 일 실시예에 따라 치은 모델을 생성하는 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 8은 일 실시예에 따라 치아 영역의 치아들을 개별화하는 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 9는 일 실시예에 따라 개별화된 치아의 완전한 형상을 만드는 방법의 일 예를 나타낸다.
도 10은 일 실시예에 따라 치은 모델을 변형시키는 방법의 일 예에 따른 흐름도이다.
도 11은 일 예에 따라 치아의 이동을 나타내는 변위를 설명하기 위한 참고도이다.
도 12는 일 실시예에 따라 콘트롤 팩터로서 조정점을 이용하여 최종 치은 모델을 획득하는 방법의 흐름도이다.
도 13은 일 실시예에 따라 삼차원 구강 모델의 공간에 배치된 복수의 조정점들(control points)의 예를 나타낸다.
도 14는 일 실시예에 따라 각 치아에 배치되는 조정점들의 위치를 설명하기 위한 참고도이다.
도 15는 일 실시예에 따라 각 치아에 배치되는 조정점들의 예를 나타낸다.
도 16은 일 실시예에 따라 각 치아에 배치되는 조정점들의 위치를 설명하기 위한 참고도이다.
도 17은 일 실시예에 따라 콘트롤 팩터로서 스태빌라이저를 이용하여 최종 치은 모델을 획득하는 방법의 흐름도이다.
도 18은 일 실시예에 따라 삼차원 구강 모델에 스태빌라이저를 배치한 상태를 보여주는 도면이다.
도 19는 개시된 실시예에 따른 스태빌라이저를 적용한 예와 적용하지 않은 예의 차이를 보여주기 위한 참고도이다.
도 20은 일 실시예에 따라 콘트롤 팩터로서 베이스 픽싱을 이용하여 최종 치은 모델을 획득하는 방법의 흐름도이다.
도 21은 일 실시예에 따라 베이스 픽싱을 설명하기 위한 참고도이다.
도 22는 개시된 실시예에 따른 베이스 픽싱을 적용한 예와 적용하지 않은 예의 차이를 보여주기 위한 참고도이다.
도 23은 일 실시예에 따라 콘트롤 팩터로서 각 변위 억제기를 이용하여 최종 치은 모델을 획득하는 방법의 흐름도이다.
도 24는 일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100가 치아의 이동을 나타내는 변위에서 회전 변환 성분을 제어하는 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 25는 일 실시예에 따라 치아의 이동에 따라 얼굴의 변형을 자연스럽게 보여주기 위한 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 26은 일 실시예에 따라 최종 삼차원 구강 모델이 표시된 그래픽 유저 인터페이스의 일 예를 나타낸다.
도 27은 일 실시예에 따라 최종 삼차원 얼굴 모델이 표시된 그래픽 유저 인터페이스의 일 예를 나타낸다.

본 명세서는 본 발명의 권리범위를 명확히 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시할 수 있도록, 본 발명의 원리를 설명하고, 실시예들을 개시한다. 개시된 실시예들은 다양한 형태로 구현될 수 있다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부'(part, portion)라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부'가 하나의 요소(unit, element)로 구현되거나, 하나의 '부'가 복수의 요소들을 포함하는 것도 가능하다. 이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.

본 명세서에서 이미지는 적어도 하나의 치아, 또는 적어도 하나의 치아를 포함하는 구강을 나타내는 이미지(이하, '구강 이미지')를 포함할 수 있다.

또한, 본 명세서에서 이미지는 대상체에 대한 2차원 이미지 또는 대상체를 입체적으로 나타내는 3차원 모델 또는 3차원 이미지가 될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 이미지는 대상체를 2차원 또는 3차원적으로 표현하기 위해서 필요한 데이터, 예를 들어, 적어도 하나의 이미지 센서로부터 획득된 로우 데이터(raw data) 등을 의미할 수 있다. 구체적으로, 로우 데이터는 구강 이미지를 생성하기 위해서 획득되는 데이터로, 구강 스캐너(intraoral scanner)를 이용하여 대상체인 환자의 구강 내를 스캔(scan)할 때 구강 스캐너에 포함되는 적어도 하나의 이미지 센서에서 획득되는 데이터(예를 들어, 2차원 데이터)가 될 수 있다.

본 명세서에서 '대상체(object)'는 치아, 치은, 구강의 적어도 일부 영역, 및/또는 구강 내에 삽입 가능한 인공 구조물(예를 들어, 교정 장치, 임플란트, 인공 치아, 구강 내 삽입되는 교정 보조 도구 등) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 교정 장치는 브라켓, 어태치먼트(attachment), 교정용 나사, 설측 교정 장치, 및 가철식 교정 유지 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 실시 예들을 상세히 설명한다.

도 1은 개시된 실시예에 따른 디지털 구강 모델 처리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 디지털 구강 모델 처리 시스템은 스캔 장치 50와 데이터 처리 장치 100를 포함할 수 있다.

스캔 장치 50는 대상체를 스캔하는 장치로서, 대상체는 스캔의 대상이 되는 물체나 신체 어느 것이라도 포함할 수 있다. 예를 들어, 대상체는 구강이나 얼굴을 포함하는 환자의 신체의 적어도 일부, 또는 치아 모형을 포함할 수 있다. 스캔 장치는, 사용자가 손에 쥐고 대상체를 스캔하는 핸드헬드 스캐너 또는 치아 모형을 설치하고 설치된 치아 모형 주위를 움직이면서 스캔하는 모델 스캐너 등을 포함할 수 있다.

예를 들어, 핸드헬드 스캐너의 일종인 구강 스캐너 51는 구강 내에 삽입되어 비 접촉식으로 치아를 스캐닝함으로써, 적어도 하나의 치아를 포함하는 구강에 대한 이미지를 획득하기 위한 장치가 될 수 있다. 또한, 구강 스캐너 51는 구강 내에 인입 및 인출이 가능한 형태를 가질 수 있으며, 적어도 하나의 이미지 센서(예를 들어, 광학 카메라 등)를 이용하여 환자의 구강 내부를 스캔 한다. 구강 스캐너 51는 대상체인 구강 내부의 치아, 치은 및 구강 내에 삽입 가능한 인공 구조물(예를 들어, 브라켓 및 와이어 등을 포함하는 교정 장치, 임플란트, 인공 치아, 구강 내 삽입되는 교정 보조 도구 등) 중 적어도 하나의 표면을 이미징하기 위해서, 대상체에 대한 표면 정보를 로우 데이터(raw data)로 획득할 수 있다. 구강 스캐너 51은 구강 내에 인입 및 인출이 용이한 형태로 되어 구강내를 스캔하기에 적합하지만, 구강 스캐너 51를 이용하여 환자의 얼굴 등의 신체 부위도 스캔 가능함은 물론이다.

스캔 장치 50는 광삼각 방식, 공초점 방식, 또는 그외 다른 방식 등에 의해 이미지 데이터를 획득할 수 있다.

스캔 장치 50에서 획득된 이미지 데이터는 유선 또는 무선 통신 네트워크를 통하여 연결되는 데이터 처리 장치 100로 전송될 수 있다.

데이터 처리 장치 100는 스캔 장치 50와 유선 또는 무선 통신 네트워크를 통하여 연결되며, 스캔 장치 50로부터 구강을 스캔하여 획득된 이차원 이미지를 수신하고, 수신된 이차원 이미지에 근거하여 구강 이미지를 생성, 처리, 디스플레이 및/또는 전송할 수 있는 모든 전자 장치가 될 수 있다.

데이터 처리 장치 100는 스캔 장치 50에서 수신된 이차원 이미지 데이터에 근거하여, 이차원 이미지 데이터를 처리하여 생성한 정보 및 이차원 이미지 데이터를 처리하여 생성한 구강 이미지 중 적어도 하나를 생성하고, 생성된 정보 및 구강 이미지를 디스플레이를 통하여 디스플레이 할 수 있다.

데이터 처리 장치 100는 스마트 폰(smart phone), 랩탑 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, PDA, 태블릿 PC 등의 컴퓨팅 장치가 될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.

또한, 데이터 처리 장치 100는 구강 이미지를 처리하기 위한 서버(또는 서버 장치) 등의 형태로 존재할 수도 있을 것이다.

또한, 스캔 장치 50는 스캔을 통하여 획득된 로우 데이터(raw data)를 그대로 데이터 처리 장치 100로 전송할 수 있다. 이 경우, 데이터 처리 장치 100는 수신된 로우 데이터에 근거하여 구강을 3차원적으로 나타내는 3차원 구강 이미지를 생성할 수 있다. 또한, '3차원 구강 이미지'는 수신된 로우 데이터에 근거하여 구강의 내부 구조를 3차원적으로 모델링(modeling)하여 생성될 수 있으므로, '3차원 구강 모델', '디지털 구강 모델', 또는 '3차원 구강 이미지'로 호칭될 수도 있다. 이하에서는, 구강을 2차원 또는 3차원적으로 나타내는 모델 또는 이미지를 통칭하여, '구강 이미지'라 칭하도록 한다.

또한, 데이터 처리 장치 100는 생성된 구강 이미지를 분석, 처리, 디스플레이 및/또는 외부 장치로 전송할 수 있을 것이다.

또 다른 예로, 스캔 장치 50가 스캔을 통하여 로우 데이터(raw data)를 획득하고, 획득된 로우 데이터를 가공하여 대상체인 구강에 대응되는 이미지를 생성하여 데이터 처리 장치 100로 전송할 수 있다. 이 경우, 데이터 처리 장치 100는 수신된 이미지를 분석, 처리, 디스플레이 및/또는 전송할 수 있을 것이다.

개시된 실시예에서, 데이터 처리 장치 100는 하나 이상의 치아를 포함하는 구강을 3차원적으로 나타내는 구강 이미지를 생성 및 디스플레이할 수 있는 전자 장치로, 이하에서 상세히 설명한다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 스캔 장치 50로부터 구강을 스캔한 로우 데이터를 수신하면, 수신된 로우 데이터를 가공하여 삼차원 구강 모델을 생성할 수 있다. 스캔 장치 50로부터 수신한 로우 데이터는 치아를 나타내는 로우 데이터와 치은을 나타내는 로우 데이터를 포함할 수 있다. 따라서, 데이터 처리 장치 100에 의해 생성된 삼차원 구강 모델은 치아를 나타내는 치아 영역과 치은을 나타내는 치은 영역을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 삼차원 구강 모델에 포함된 치아 영역과 치은 영역에 기반하여 초기 치아 모델과 초기 치은 모델을 생성할 수 있다. 예를 들어, 초기 치아 모델과 초기 치은 모델은 환자의 교정 전의 치아 상태에 대응될 수 있다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 초기 치아 모델에 포함된 하나 이상의 치아의 이동에 따라서, 치아의 이동을 반영하여 초기 치은 모델을 변형시킴으로써 타겟 치은 모델을 생성할 수 있다. 이때 데이터 처리 장치 100는 치아의 이동을 초기 치은 모델에 반영시에 하나 이상의 콘트롤 팩터를 적용하여 치은이 과도하게 변형되는 것을 방지함으로써 자연스러운 타겟 치은 모델을 획득할 수 있다. 예를 들어, 초기 치아 모델에 포함된 하나 이상의 치아의 이동에 따라서 생성되는 타겟 치아 모델은 환자의 교정 후에 예측되는 치아 상태에 대응될 수 있다. 예를 들어, 타겟 치은 모델은 환자의 교정 후 예측되는 치아 상태에 적합하도록 초기 치은 모델을 변형시킨 것을 나타낼 수 있다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 치아의 이동을 치은의 변형에 반영시에 하나 이상의 콘트롤 팩터를 적용하여 변형시킨 타겟 치은 모델을 타겟 치아 모델과 함께 디스플레이에 표시할 수 있다. 예를 들어, 데이터 처리 장치 100는 환자의 교정 후 예측되는 치아 상태에 적합하도록 변형된 치은을, 교정 후 예측 치아 상태와 함께 표시함으로써, 환자에게 교정 후의 치아와 치은에 대한 이미지를 자연스럽게 제공할 수 있다. 도 2는 일 실시예에 따라 치아의 이동에 따라 치은 모델을 변형시키는 개념을 설명하기 위한 참고도이다.

도 2를 참조하면, 데이터 처리 장치 100는 스캔 장치 50로부터 수신된 로우 (raw) 데이터에 기반하여 초기 구강 모델 200를 생성할 수 있다.

초기 구강 모델 200는 초기 치아 모델 210과 초기 치은 모델 220을 포함할 수 있다. 초기 치아 모델 210은 환자의 구강을 스캔하여 얻은 로우 데이터 중에서 치아 영역을 기반으로 생성될 수 있다. 초기 치은 모델 220은 환자의 구강을 스캔하여 얻은 로우 데이터 중에서 치은 영역을 가공함으로써 생성될 수 있다.

데이터 처리 장치 100는 초기 구강 모델 200을 가공 처리함으로써 타겟 구강 모델 300을 획득할 수 있다. 예를 들어, 초기 구강 모델 200는 환자의 치아를 스캔할 당시의 환자의 치아 상태를 나타낼 수 있고, 타겟 구강 모델 300은 환자의 치아를 대상으로 교정 치료를 수행함으로써 획득될 수 있는 예상 목표 치아의 상태를 나타낼 수 있다. 교정 치료에 의해 획득하고자 하는 치아는 목표 치아, 타겟 치아, 예상 목표 치아로 언급될 수 있다.

타겟 구강 모델 300는 타겟 치아 모델 310과 타겟 치은 모델 320를 포함할 수 있다. 타겟 치아 모델 310은 초기 치아 모델 210에 포함된 하나 이상의 치아들이 초기 위치에서 타겟 위치로 이동됨에 따라 이러한 치아의 이동을 반영하여 생성될 수 있다. 타겟 치은 모델 320는 초기 치아 모델 210에 포함된 하나 이상의 치아들이 초기 위치에서 타겟 위치로 이동됨에 따라 이러한 치아의 이동을 반영하여 초기 치은 모델 220을 변형시킴으로써 획득될 수 있다.

데이터 처리 장치 100는 치아의 이동을 나타내는 변위에 기반하여 초기 치은 모델 220에 포함된 정점들의 좌표를 이동시킴으로써 초기 치은 모델 220을 변형시켜 타겟 치은 모델 320을 획득할 수 있다. 그러나 치아의 이동을 나타내는 변위를 그대로 초기 치은 모델 220에 반영하게 되면, 치아의 이동에 따른 치은의 변형 (몰핑)이 자연스럽게 되지 않을 수 있다. 예를 들어, 치아의 이동량이 큰 경우에는 치아의 이동량이 치은 변형에 과도하게 영향을 줌으로써 변형된 치은의 형상이 왜곡될 수 있다. 예를 들어, 하나의 치아는 왼쪽으로 이동하고 다른 치아는 오른쪽으로 이동할 때 치은이 양쪽의 이동을 다 반영하게 되면 찌그러지는 형상으로 변형될 수 있다. 또한 치아를 하나 삭제하면 교정 이동량이 많아져서 결국 치은의 이동량이 많아져서 부자연스럽게 표현될 수 있다. 또한, 치아의 강체 이동과 같이 변형이 정의되는 부분과 변형이 일어나는 부분 즉, 치은이 완전히 일치하지 않을 수 있다. 또한, 치아 이동에 의해 악궁이 전체적으로 좁아지거나 넓혀질 수 있으므로, 치아 이동은 치아 주변의 치은 뿐만 아니라 전체 악궁에 영향을 미치는게 바람직할 수 있다.

따라서, 치은을 변형시킬 때, 치아의 변위에 따른 형상을 잘 반영하면서도 전체적으로 너무 심한 변형을 억제할 수 있는 치은 변형 방법 또는 치은 몰핑 방법이 요구된다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는, 치은을 변형시킬 때, 치아의 변위에 따른 형상을 잘 반영하면서도 전체적으로 너무 심한 변형을 억제할 수 있도록 하나 이상의 콘트롤 팩터 250를 이용할 수 있다. 하나 이상의 콘트롤 팩터 250는, 하나 이상의 조정점(control point), 하나 이상의 스태빌라이저(stabilizer), 베이스 픽싱(base fixing), 치아의 변위 중 회전 변환 성분 제어 (rotation transformation component control) 등을 포함할 수 있다. 데이터 처리 장치 100는 예를 들어 열거한 하나 이상의 콘트롤 팩터 250 중 하나 이상을 적용하여 치아의 변형을 수행할 수 있다. 예를 들어, 데이터 처리 장치 100는 열거한 콘트롤 팩터 250 중 하나의 콘트롤 팩터를 이용하여 치은 변형을 수행할 수도 있고, 열거한 콘트롤 팩터 250중 2개 이상의 조합을 적용하여 치은 변형을 수행할 수도 있고, 또는 데이터 처리 장치 100는 열거한 콘트롤 팩터 250 모두를 적용하여 치은 변형을 수행할 수도 있다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 초기 구강 모델의 적절한 위치에 하나 이상의 조정점들을 배치하고, 치아 이동 정보로부터 변위 데이터를 획득해서 근사(approximation) 기법에 기반한 메쉬 변형 기술을 적용할 수 있다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 과도한 변형을 억제하기 위해 초기 구강 모델을 둘러싼 공간에 하나 이상의 스태빌라이저(stabilizer)를 배치할 수 있다. 이와 같이 초기 구강 모델을 둘러싸는 공간에 하나 이상의 스태빌라이저를 배치함으로써, 변위가 집중된 부분 예를 들어 치아 강체 이동이 발생되는 부분으로부터 멀리 떨어진 부분들에서 치은이 과도하게 변형되는 것을 억제할 수 있다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 치은 모델의 바닥면, 즉, 치은 모델에서 치아와 인접한 부분이 아닌 다른 가장자리 부분이 수평 방향으로만 거동하도록 베이스 픽싱 구속조건을 부여할 수 있다. 이와 같이 치은 모델의 바닥면을 베이스 픽싱함으로써 치은 모델의 바닥면이 울퉁불퉁하게 왜곡되는 것을 억제할 수 있다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 치아의 이동으로부터 획득한 변위 데이터에서 회전(각도) 변환성분의 크기를 적절히 조절할 수 있다. 이와 같이 치아의 이동을 나타내는 변위 데이터에서 회전 변환 성분의 크기를 조정함으로써, 치아의 회전 변환으로 인해 치은이 과도하게 왜곡되어 변형되는 것을 억제할 수 있다.

도 3은 개시된 실시예에 따른 데이터 처리 장치 100를 나타내는 일 블록도이다.

도 3을 참조하면, 데이터 처리 장치 100는 통신 인터페이스 110, 사용자 인터페이스 120, 디스플레이 130, 영상 처리부 140, 메모리 150 및 프로세서 160를 포함할 수 있다.

통신 인터페이스 110는 적어도 하나의 외부 전자 장치와 유선 또는 무선 통신 네트워크를 통하여 통신을 수행할 수 있다. 구체적으로, 통신 인터페이스 110는 프로세서 160의 제어에 따라서 스캔 장치 50와 통신을 수행할 수 있다. 통신 인터페이스 110는 프로세서의 제어에 따라서 유무선의 통신 네트워크를 통하여 연결되는 외부의 전자 장치 또는 서버 등과 통신을 수행할 수 있다.

통신 인터페이스 110는 유무선의 통신 네트워크를 통하여 외부의 전자 장치 (예를 들어, 구강 스캐너, 서버, 또는 외부의 의료 장치 등)와 통신할 수 있다. 구체적으로, 통신 인터페이스는 블루투스, 와이파이, BLE(Bluetooth Low Energy), NFC/RFID, 와이파이 다이렉트(Wifi Direct), UWB, 또는 ZIGBEE 등의 통신 규격에 따른 통신을 수행하는 적어도 하나의 근거리 통신 모듈을 포함할 수 있다.

또한, 통신 인터페이스 110는 원거리 통신 규격에 따라서 원거리 통신을 지원하기 위한 서버와 통신을 수행하는 원거리 통신 모듈을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 통신 인터페이스 110는 인터넷 통신을 위한 네트워크를 통하여 통신을 수행하는 원거리 통신 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 통신 인터페이스는 3G, 4G, 및/또는 5G 등의 통신 규격에 따르는 통신 네트워크를 통하여 통신을 수행하는 원거리 통신 모듈을 포함할 수 있다.

또한, 통신 인터페이스 110는 외부 전자 장치(예를 들어, 구강 스캐너 등)와 유선으로 통신하기 위해서, 외부 전자 장치와 유선 케이블로 연결되기 위한 적어도 하나의 포트를 포함할 수 있다. 그에 따라서, 통신 인터페이스 110는 적어도 하나의 포트를 통하여 유선 연결된 외부 전자 장치와 통신을 수행할 수 있다.

사용자 인터페이스 120는 데이터 처리 장치를 제어하기 위한 사용자 입력을 수신할 수 있다. 사용자 인터페이스 120는 사용자의 터치를 감지하는 터치 패널, 사용자의 푸시 조작을 수신하는 버튼, 사용자 인터페이스 화면 상의 일 지점을 지정 또는 선택하기 위한 마우스(mouse) 또는 키보드(key board) 등을 포함하는 사용자 입력 디바이스를 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

또한, 사용자 인터페이스 120는 음성 인식을 위한 음성 인식 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 음성 인식 장치는 마이크가 될 수 있으며, 음성 인식 장치는 사용자의 음성 명령 또는 음성 요청을 수신할 수 있다. 그에 따라서, 프로세서는 음성 명령 또는 음성 요청에 대응되는 동작이 수행되도록 제어할 수 있다.

디스플레이 130는 화면을 디스플레이 한다. 구체적으로, 디스플레이 130는 프로세서 160의 제어에 따라서 소정 화면을 디스플레이 할 수 있다. 구체적으로, 디스플레이 130는 스캔 장치 50에서 환자의 구강을 스캔하여 획득한 데이터에 근거하여 생성된 구강 이미지를 포함하는 사용자 인터페이스 화면을 디스플레이 할 수 있다. 또는, 디스플레이 130는 환자의 치과 치료와 관련되는 정보를 포함하는 사용자 인터페이스 화면을 디스플레이 할 수 있다.

영상 처리부 140는 이미지의 생성 및/또는 처리를 위한 동작들을 수행할 수 있다. 구체적으로, 영상 처리부 140는 구강 스캐너 10로부터 획득된 로우 데이터를 수신하고, 수신된 데이터에 근거하여 삼차원 구강 모델을 생성할 수 있다. 이와 같은 영상 처리부 140는 도 3에 도시된 바와 같이 프로세서 160와 별도로 구비되거나 또는, 영상 처리부 140는 프로세서 160 내에 포함될 수도 있다.

메모리 150는 적어도 하나의 인스트럭션을 저장할 수 있다. 또한, 메모리 150는 프로세서가 실행하는 적어도 하나의 인스트럭션을 저장하고 있을 수 있다. 또한, 메모리는 프로세서 160가 실행하는 적어도 하나의 프로그램을 저장하고 있을 수 있다. 또한, 메모리 150는 구강 스캐너로부터 수신되는 데이터(예를 들어, 구강 스캔을 통하여 획득된 로우 데이터 등)를 저장할 수 있다. 또는, 메모리는 구강을 3차원적으로 나타내는 구강 이미지를 저장할 수 있다.

프로세서 160는 메모리 150에 저장된 적어도 하나의 인스트럭션을 수행하여, 의도하는 동작이 수행되도록 제어한다. 여기서, 적어도 하나의 인스트럭션은 프로세서 160내에 포함되는 내부 메모리 또는 프로세서와 별도로 데이터 처리 장치 내에 포함되는 메모리 150에 저장되어 있을 수 있다.

구체적으로, 프로세서 160는 적어도 하나의 인스트럭션을 수행하여, 의도하는 동작이 수행되도록 데이터 처리 장치 내부에 포함되는 적어도 하나의 구성들을 제어할 수 있다. 따라서, 프로세서가 소정 동작들을 수행하는 경우를 예로 들어 설명하더라도, 프로세서가 소정 동작들이 수행되도록 데이터 처리 장치 내부에 포함하는 적어도 하나의 구성들을 제어하는 것을 의미할 수 있다.

일 실시예에 따라 프로세서 160는 메모리 150에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써, 상기 삼차원 구강 모델로부터 치아 모델과 치은 모델을 획득하고, 상기 치아 모델에 포함된 하나 이상의 치아의 이동을 나타내는 변위에 따라 치은의 이동량을 반영하여 치은 모델을 변형하고, 하나 이상의 콘트롤 팩터를 이용하여 상기 치아의 이동을 나타내는 변위의 적어도 일부가 상기 치은의 이동량에 반영되는 것을 억제함으로써 최종 치은 모델을 획득할 수 있다.

일 실시예에 따라 최종 치은 모델에 포함된 치은의 이동량은 치은의 수평 이동량 또는 치은의 회전 이동량 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라 최종 치은 모델에 포함된 치은의 수평 이동량은 상기 하나 이상의 치아의 수평 이동을 나타내는 변위 값보다 작거나 같을 수 있다. 일 실시예에 따라 최종 치은 모델에 포함된 치은의 회전 이동량은 상기 하나 이상의 치아의 회전 이동을 나타내는 변위 값보다 작거나 같을 수 있다.

일 실시예에 따라 프로세서 160는 메모리 150에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써, 상기 치아 모델의 공간에 복수의 조정점들을 배열하고, 상기 하나 이상의 치아의 이동을 나타내는 변위에 따라 상기 복수의 조정점들의 이동량을 결정하고, 상기 복수의 조정점들의 이동량에 따라 결정된 상기 치은의 이동량을 반영하여 상기 치은 모델을 변형할 수 있다.

일 실시예에 따라 프로세서 160는 메모리 150에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써, 상기 치아의 이동을 나타내는 변위에 따라 상기 조정점들의 밀도를 다르게 하여 배열할 수 있다. 예를 들어, 치아의 이동을 나타내는 변위가 많이 발생하는 영역에는 조정점들을 상대적으로 많이 배열하고, 치아의 이동을 나타내는 변위가 적게 발생하는 영역에서는 조정점들을 상대적으로 적게 배열할 수 있다.

일 실시예에 따라 프로세서 160는 메모리 150에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써, 상기 삼차원 구강 모델을 둘러싸는 입체 도형의 평면의 적어도 일부에 하나 이상의 조정점들을 배열할 수 있다.

일 실시예에 따라 프로세서 160는 메모리 150에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써, 상기 치아의 회전축에 하나 이상의 조정점들을 직렬로 배열할 수 있다.

일 실시예에 따라 프로세서 160는 메모리 150에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써, 삼차원 구강 모델을 둘러싸는 공간상에 하나 이상의 스태빌라이저를 배치함으로써 상기 치아 모델을 둘러싸는 공간상의 왜곡의 변형을 억제할 수 있다.

일 실시예에 따라 상기 스태빌라이저는 변위가 제로인 구속을 나타낼 수 있다.

일 실시예에 따라 프로세서 160는 메모리 150에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써, 상기 치은의 이동량 중 적어도 일부를 베이스 픽싱함으로써 치은의 바닥 영역의 왜곡을 억제할 수 있다.

일 실시예에 따라 상기 베이스 픽싱은, 상기 치은의 바닥 영역의 이동량 중 치축 또는 오클루절 방향축을 나타내는 Y 축 변위를 조정함으로써 수행될 수 있다.

일 실시예에 따라 프로세서 160는 메모리 150에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써, 상기 치아의 이동을 나타내는 변위 중 오클루절 방향(occlusal direction)을 축으로 하는 회전 변환 성분을 감소시킬 수 있다.

일 실시예에 따라 프로세서 160는 메모리 150에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써, 상기 삼차원 구강 모델에서 치은 영역을 식별하고 상기 식별된 치은 영역의 가장 자리에 가상의 치은 베이스를 생성함으로써 상기 치은 모델을 획득할 수 있다.

일 실시예에 따라 프로세서 160는 메모리 150에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써, 상기 치아 모델에 포함된 하나 이상의 치아의 이동이 표현된 최종 치아 모델과 함께 상기 획득된 최종 치은 모델을 디스플레이에 표시할 수 있다. 일 예에 따라 프로세서 160는, 내부적으로 적어도 하나의 내부 프로세서 및 내부 프로세서에서 처리 또는 이용될 프로그램, 인스트럭션, 신호, 및 데이터 중 적어도 하나 저장하기 위한 메모리 소자(예를 들어, RAM, ROM 등)을 포함하는 형태로 구현될 수 있다.

또한, 프로세서 160는 비디오에 대응되는 그래픽 처리를 위한 그래픽 프로세서(Graphic Processing Unit)를 포함할 수 있다. 또한, 프로세서는 코어(core)와 GPU를 통합한 SoC(System On Chip)로 구현될 수 있다. 또한, 프로세서는 싱글 코어 이상의 멀티 코어를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 듀얼 코어, 트리플 코어, 쿼드 코어, 헥사 코어, 옥타 코어, 데카 코어, 도데카 코어, 헥사 다시 벌 코어 등을 포함할 수 있다.

개시된 실시예에서, 프로세서 160는 스캔 장치 50로부터 수신되는 이차원 이미지에 근거하여 구강 이미지를 생성할 수 있다.

구체적으로, 프로세서 160의 제어에 따라서 통신 인터페이스 110는 스캔 장치 50에서 획득된 데이터, 예를 들어 구강 스캔을 통하여 획득된 로우 데이터(raw data)를 수신할 수 있다. 그리고, 프로세서 160는 통신 인터페이스에서 수신된 로우 데이터에 근거하여 구강을 3차원적으로 나타내는 3차원 구강 이미지를 생성할 수 있다. 예를 들어, 구강 스캐너는 광 삼각 방식에 따라서 3차원 이미지를 복원하기 위해서, 적어도 1개 이상의 카메라를 포함할 수 있고 구체적 일 실시예로 좌안 시야(left Field of View)에 대응되는 L 카메라 및 우안 시야(Right Field of View)에 대응되는 R 카메라를 포함할 수 있다. 그리고, 구강 스캐너는 L 카메라 및 R 카메라 각각에서 좌안 시야(left Field of View)에 대응되는 L 이미지 데이터 및 우안 시야(Right Field of View)에 대응되는 R 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 계속하여, 구강 스캐너(미도시)는 L 이미지 데이터 및 R 이미지 데이터를 포함하는 로우 데이터를 데이터 처리 장치 100의 통신 인터페이스로 전송할 수 있다.

그러면, 통신 인터페이스 110는 수신되는 로우 데이터를 프로세서로 전달하고, 프로세서는 전달받은 로우 데이터에 근거하여, 구강을 3차원적으로 나타내는 구강 이미지를 생성할 수 있다.

또한, 프로세서 160는 통신 인터페이스를 제어하여, 외부의 서버, 의료 장치 등으로부터 구강을 3차원적으로 나타내는 구강 이미지를 직접 수신할 수 있을 것이다. 이 경우, 프로세서는 로우 데이터에 근거한 3차원 구강 이미지를 생성하지 않고, 3차원 구강 이미지를 획득할 수 있다.

개시된 실시예에 따라서, 프로세서 160가 '추출', '획득', '생성' 등의 동작을 수행한다는 것은, 프로세서 160에서 적어도 하나의 인스트럭션을 실행하여 전술한 동작들을 직접 수행하는 경우 뿐만 아니라, 전술한 동작들이 수행되도록 다른 구성 요소들을 제어하는 것을 포함할 수 있다.

본 개시서에 개시된 실시예들을 구현하기 위해서 데이터 처리 장치 100는 도 3에 도시된 구성요소들의 일부만을 포함할 수도 있고, 도 3에 도시된 구성요소 외에 더 많은 구성요소를 포함할 수도 있다.

또한, 데이터 처리 장치 100는 구강 스캐너에 연동되는 전용 소프트웨어를 저장 및 실행할 수 있다. 여기서, 전용 소프트웨어는 전용 프로그램, 전용 툴(tool), 또는 전용 어플리케이션으로 호칭될 수 있다. 데이터 처리 장치 100가 스캔 장치 50와 상호 연동되어 동작하는 경우, 데이터 처리 장치 100에 저장되는 전용 소프트웨어는 스캔 장치 50와 연결되어 구강 스캔을 통하여 획득되는 데이터들을 실시간을 수신할 수 있다. 예를 들어, 메디트의 구강 스캐너인 i500 제품에서 구강 스캔을 통하여 획득된 데이터를 처리하기 위한 전용 소프트웨어가 존재한다. 구체적으로, 메디트에서는 구강 스캐너(예를 들어, i500)에서 획득된 데이터를 처리, 관리, 이용, 및/또는 전송하기 위한 소프트웨어인 'Medit Link'를 제작하여 배포하고 있다. 여기서, '전용 소프트웨어'는 구강 스캐너와 연동되어 동작 가능한 프로그램, 툴, 또는 어플리케이션을 의미하는 것이므로 다양한 제작자에 의해서 개발 및 판매되는 다양한 구강 스캐너들이 공용으로 이용할 수도 있을 것이다. 또한, 전술한 전용 소프트웨어는 구강 스캔을 수행하는 구강 스캐너와 별도로 제작 및 배포될 수 있다.

데이터 처리 장치 100는 i500 제품에 대응되는 전용 소프트웨어를 저장 및 실행할 수 있다. 전송 소프트웨어는 구강 이미지를 획득, 처리, 저장, 및/또는 전송하기 위한 적어도 하나의 동작들을 수행할 수 있다. 여기서, 전용 소프트웨어는 프로세서에 저장될 수 있다. 또한, 전용 소프트웨어는 구강 스캐너에서 획득된 데이터의 이용을 위한 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다. 여기서, 전용 소프트웨어에서 제공되는 사용자 인터페이스 화면은 개시된 실시예에 따라서 생성되는 구강 이미지를 포함할 수 있다.

도 4는 개시된 실시예에 따라 데이터 처리 장치에서 삼차원 구강 모델을 처리하는 방법을 나타내는 일 플로우차트이다. 도 4에 도시된 삼차원 구강 모델 처리 방법은 데이터 처리 장치 100를 통하여 수행될 수 있다. 따라서, 도 4에 도시된 삼차원 구강 모델 처리 방법은 데이터 처리 장치 100의 동작들을 나타내는 흐름도가 될 수 있다.

도 4를 참조하면, 동작 410에서, 데이터 처리 장치 100는 삼차원 구강 모델을 획득할 수 있다.

데이터 처리 장치 100는 스캔 장치 50로부터 환자의 구강 내를 스캔함으로써 또는 치아 모형을 스캔함으로써 얻어진 로우 데이터를 수신하고, 수신된 로우 데이터를 처리함으로써 치아 영역과 치은 영역을 포함하는 삼차원 구강 모델을 획득할 수 있다.

도 5는 일 예에 따라 데이터 처리 장치 100에 의해 획득된 삼차원 구강 모델의 일 예를 나타낸다.

예를 들어, 구강 스캐너를 이용하여 이차원 데이터가 획득되었을 때 데이터 처리 장치 100는 삼각 측량 방법을 사용하여 복수의 조명된 표면 포인트의 좌표를 계산할 수 있다. 구강 스캐너를 이용하여 대상체의 표면을 이동하면서 스캔함으로써 스캔 데이터의 양이 증가함에 따라 표면 포인트의 좌표들이 누적될 수 있다. 이러한 이미지 획득의 결과로서, 정점들의 포인트 클라우드가 식별되어 표면의 범위를 나타낼 수 있다. 포인트 클라우드 내의 포인트는 객체의 3 차원 표면 상의 실제 측정된 포인트를 나타낼 수 있다. 표면 구조는 포인트 클라우드의 인접한 정점 (vertice)이 라인 세그먼트에 의해 연결된 다각형 메쉬를 형성함으로써 근사화될 수 있다. 다각형 메쉬는 삼각형, 사각형, 오각형 메쉬 등 다양하게 결정될 수 있다. 이와 같은 메쉬 모델의 다각형 및 이웃하는 다각형 간의 관계는 치아 경계의 특징, 예를 들어, 곡률, 최소 곡률, 에지, 공간 관계 등을 추출하는 데 사용될 수 있다.

도 5를 참조하면, 삼차원 구강 모델 500의 일부 영역 501은 포인트 클라우드를 구성하는 복수의 정점들 및 인접한 정점들을 선으로 연결함으로써 생성된 삼각형 메쉬로 구성될 수 있다.

도 5를 참조하면 삼차원 구강 모델 500은 치아 영역 510과 치은 영역 520을 포함할 수 있다. 치아 영역 510의 경우에는 스캔 장치 50를 이용하여 치아 주위를 이동하면서 스캔함으로써 치아의 완벽한 모양이 획득될 수 있다. 치은 영역 520의 경우에, 치은은 치아와 구강 내 다른 점막 사이에 존재하는 부분으로, 치은의 높이도 낮고 또한, 치은이 치아와 인접하는 부분이 아닌 반대쪽 가장자리 부분 502은 구강 내 다른 점막과 연결된 부분이므로 스캔이 매끄럽게 되기 어려워서, 치은 영역 520의 표현이 매끄럽지 못한 것이 도시되어 있다.

다시 도 4로 돌아가서, 동작 420에서, 데이터 처리 장치 100는 삼차원 구강 모델에서 치아 영역과 치은 영역을 식별할 수 있다.

동작 410에서 획득된 삼차원 구강 모델 500은 치아 영역 510과 치은 영역 520이 하나의 덩어리로 이루어진 형태이다. 데이터 처리 장치 100에서 삼차원 구강 모델 500에 포함된 치아를 이용하여 다양한 가공이나 처리를 위해서는 삼차원 구강 모델 500에서 치아 영역 510과 치은 영역 520을 분리하는 것이 필요하다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 삼차원 구강 모델 500를 곡률 분포에 따라서 치아 영역 510와 치은 영역 520으로 분리할 수 있다. 다른 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 삼차원 구강 모델 500를 인공지능을 이용한 신경망 네트워크를 이용하여 치아 영역 510와 치은 영역 520으로 자동으로 분리할 수도 있다. 치아 영역과 치은 영역을 분리하는 신경망 네트워크는, 삼차원 구강 모델에서 치아 영역과 치은 영역을 분리하는 기준을 학습함으로써 얻어질 수 있다.

도 6은 일 실시예에 따라 삼차원 구강 모델을 치아 영역과 치은 영역 분리하는 방법을 설명하기 위한 참고도이다.

도 6을 참조하면, 데이터 처리 장치 100는 삼차원 구강 모델 500를 곡률 분포에 따라서 분할함으로써 치은 영역 520으로부터 치아 영역 510을 분리할 수 있다. 데이터 처리 장치 100는 치아 영역 510와 치은 영역 520의 경계를 분리할 수 있는 적절한 곡률 임계치를 결정하고, 결정된 곡률 임계치 보다 작은 곡률 값을 가지는 부분을 분리함으로써, 치아 영역 510과 치은 영역 520을 분리할 수 있다.

다시 도 4로 돌아가서, 동작 430에서, 데이터 처리 장치 100는 식별된 치은 영역에 치은 베이스를 생성함으로써 치은 모델을 생성할 수 있다.

앞서 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이 환자의 구강을 스캔하여 얻어진 삼차원 구강 모델에서 치은 부분은 높이가 낮고 경계 부분도 매끄럽지 못하다. 따라서, 데이터 처리 장치 100는 치은 영역에 치은 베이스를 추가함으로써 치은 모델을 생성할 수 있다.

도 7은 일 실시예에 따라 치은 모델을 생성하는 방법을 설명하기 위한 참고도이다.

도 7을 참조하면, 데이터 처리 장치 100는 치아 영역 510과 분리된 치은 영역 520의 가장 자리 blur 부분 즉, 데이터 표시가 선명하지 않은 부분을 다듬고, 치은 영역 520과 연결되는 가상의 측벽 (side wall) 530을 생성할 수 있다. 삼차원 가상 모델은 정점들로 구성되므로, 치은 영역 520과 연결되도록 측벽을 구성하는 정점들을 생성함으로써 가상 측벽을 생성할 수 있다.

다음, 데이터 처리 장치 100는 치아 부분이 빠짐으로써 생성된 공백을 내재적 표면화 (implicit surfacing) 기법으로 메움으로써 치은 모델 700를 생성할 수 있다. 치은 모델 700은 치은 베이스로 언급될 수도 있다. 데이터 처리 장치 100는 측벽과 공백이 메워진 영역에 적절한 색상을 채울 수 있다.

다시 도 4로 돌아가서, 동작 440에서 데이터 처리 장치는 식별된 치아 영역에서 각 치아를 개별화할 수 있다.

도 6을 참조하여 설명한 바와 같이 삼차원 구강 모델 500은 치아 영역 510과 치은 영역 520으로 분리될 수 있다. 분리된 치아 영역 510은 복수의 치아들이 한 덩어리로 존재하는 상태를 나타낸다. 치아 영역에 있는 치아를 삭제하거나, 이동시키거나, 또는 추가적인 치아를 삽입하거나 하는 처리를 위해서는 치아 영역의 각 치아들을 개별화하여 각 치아에 대한 정보를 얻을 필요가 있다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 치아 모델 템플릿을 이용하여 치아 영역의 치아들을 개별화할 수 있다. 다른 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 인공지능을 이용한 신경망 네트워크를 이용하여 치아 영역의 치아들을 개별화할 수 있다.

도 8은 일 실시예에 따라 치아 영역의 치아들을 개별화하는 방법을 설명하기 위한 참고도이다.

도 8을 참조하면, 치아 모델 템플릿 800는 치아들이 이상적인 형상을 가지고, 이상적인 위치에 배열되어 있으며, 각 치아에 번호가 매겨진 템플릿 모델 데이터를 나타낸다. 예를 들어, 치아 모델 템플릿 800의 각 템플릿 치아에는 왼쪽으로부터 시작해서 1번, 2번 등과 같이 해서 14번까지 치아 번호가 매겨져 있다.

데이터 처리 장치 100는 치아 영역 510의 치아들을 치아 모델 템플릿 800을 이용하여 데이터 처리함으로써 치아 영역 510의 치아들을 개별화하여 개별화된 치아 810를 획득할 수 있다. 구강 이미지의 치아를 개별화한다는 것은, 치아 영역 510의 치아들을 서로 분리하고 또한 치아들 각각에 대한 정보를 획득한다는 것을 의미할 수 있다. 각 치아에 대한 정보는, 각 치아의 형상에 대한 정보, 각 치아의 위치에 대한 정보, 각 치아의 번호에 대한 정보를 포함할 수 있다. 치아 영역의 치아들의 개별화는 치아들의 세그먼테이션 또는 치아들의 세분화 등으로 언급될 수도 있다. 이와 같이 치아 영역의 치아들이 개별화됨으로써, 데이터 처리 장치 100는 개별화된 치아 810을 이용하여 각 치아를 삭제하거나, 이동시키거나, 또는 추가적인 치아를 삽입하거나 하는 처리를 할 수 있다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 치아의 개별화 후에, 개별화된 치아 각각의 완전한 형상을 만들 수 있다. 후술할 메쉬 변형에서 큰 부분을 차지하는 것이 변위 구속(displacement constraint)를 부여하는 것이다. 이는 개별 치아의 완전한 형상과 치아의 강체 이동량으로부터 만들어질 수 있다. 따라서, 데이터 처리 장치 100는 개별화된 치아의 완전한 형상을 만드는 것이 바람직할 수 있다. 개별 치아의 완전한 형상은, 스캔 치아에 치근을 생성하여 연결함으로써 만들어 질 수 있다.

도 9는 일 실시예에 따라 개별화된 치아의 완전한 형상을 만드는 방법의 일 예를 나타낸다.

도 9를 참조하면, 900A는 치아의 스캔 데이터에서 치은 영역을 제거한 후의 상태를 나타낸다. 치아의 스캔에 의해 치아의 표면 데이터 910는 스캔 장치에 의해 획득되어 표현이 되지만, 스캔 데이터의 구조적인 특성으로 인해 치은 영역을 제거하고 난 후 치아의 뒷면 920은 블랙으로 표시되어 있다.

개별화된 치아의 완전한 형상을 만들기 위해 각 치아에 치아 템플릿 930을 얼라인할 수 있다. 치아 템플릿 930은 치아 크라운 외에 치근까지 포함하므로, 치아 템플릿을 치아 스캔 데이터에 얼라인을 하게 되면, 치아 스캔 데이터와 치아 템플릿 간에 겹치는 영역과 겹치지 않는 영역이 발생할 수 있다. 치아 스캔 데이터는 치근을 포함하지 않으므로 치아 템플릿의 치근은 겹치지 않는 영역이 되고 치아 스캔 데이터의 크라운 부분과 치아 템플릿의 크라운 부분은 겹치는 영역이 될 수 있다. (900B)

데이터 처리 장치 100가 치아 템플릿 930을 치아 스캔 데이터에 얼라인시킬 때, 다양한 얼라인(align) 알고리즘을 이용할 수 있으며, 예를 들어, Iterative closest point (ICP)와 같은 알고리즘을 이용할 수 있다. ICP는 두 개의 포인트 클라우드 사이를 최소화하기 위한 알고리즘으로서, 서로 다른 스캔 데이터로부터 2D 또는 3D 표면을 재구성하는데 이용되는 알고리즘이다. ICP 알고리즘은 레퍼런스라고 불리는 포인트 클라우드를 고정시키고, 소오스라고 불리는 포인트 클라우드를 레퍼런스에 가장 잘 매칭되도록 변형시킨다. ICP 알고리즘은 소오스로부터 레퍼런스 까지의 거리를 나타내는 에러 메트릭(error metric)을 최소화하는데 필요한 변형 (이동(translation)과 회전(rotation)의 결합)을 반복적으로 수정함으로써, 3차원 모델을 정렬할 수 있다. 얼라인 알고리즘은 ICP 이외에도 다양한 알고리즘이 이용될 수 있으며, 예를 들어, Kabsch algorithm이 이용될 수도 있다.

데이터 처리 장치 100는 얼라인된 치아 템플릿 중 치아 스캔 데이터 부분 950을 제외한 영역 즉 치근 영역 960은 남기고, 치아 스캔 데이터 부분과 중복되는 치아 템플릿 부분은 삭제할 수 있다. (900C)

다음, 데이터 처리 장치 100는 치아 스캔 데이터 부분 즉 크라운 부분과 치아 템플릿의 치근 영역을 implicit surfacing 기법으로 머지(merge)함으로써, 치근 영역이 보완된 개별 치아를 획득할 수 있다. (900D)

도 10은 일 실시예에 따라 치은 모델을 변형시키는 방법의 일 예에 따른 흐름도이다.

도 10을 참조하면, 동작 1010에서, 데이터 처리 장치 100는 치아를 스캔하여 획득한 삼차원 구강 모델로부터 치아 모델과 치은 모델을 획득할 수 있다. 예를 들어, 삼차원 구강 모델을 토대로 치아 모델과 치은 모델은 앞서 도 4 내지 도 9를 참조하여 설명한 바에 따라 획득될 수 있다. 스캔 장치 50로부터 수신된 로우 데이터를 기반으로 획득된 삼차원 구강 모델로부터의 치아 모델과 치은 모델은, 아직 치아의 이동이 일어나기 전의 초기 상태를 나타낸다는 의미에서 초기 치아 모델 및 초기 치은 모델 또는 스캔 치아 모델 및 스캔 치은 모델로 불릴 수도 있다.

동작 1020에서, 데이터 처리 장치 100는 치아의 이동을 나타내는 변위에 따라 치은의 이동량을 반영하여 치은 모델을 변형할 수 있다.

데이터 처리 장치 100는 치아의 이동을 나타내기 위해 초기 치아 모델을 기반으로 타겟 치아 모델을 생성할 수 있다. 초기 치아 모델을 기반으로 타겟 치아 모델을 생성하는 방법은 본 명세서의 범위를 벗어나므로 자세히 설명하지는 않는다. 치아의 이동은 초기 치아 모델에 포함된 치아들의 초기 위치에서, 목표 위치 또는 타겟 위치로의 이동을 나타낸다. 예를 들어, 초기 치아 모델은 교정 전의 치아 모델, 타겟 치아 모델은 교정 후 예측되는 치아 모델을 나타낼 수 있다.

실세계에서 치열이 교정될 때는 단단한 치아에 대해서는 강체 이동(rigid body transformation)이, 치아 주변을 감싸는 치은에 대해서는 변형(deformation)이 수 개월에서 수 년에 걸쳐 작용한다. 치아 교정 소프트웨어에서 사용자에게 제공될 UX에 적절한 수준의 feasibility를 부여하려면, 실세계와 마찬가지로 치아에는 강체 이동, 치은에는 변형을 적용하는 것이 자연스럽다. 따라서, 데이터 처리 장치 100는 치아의 이동을 나타내는 변위에 따라 치은의 이동량을 반영하여 초기 치은 모델을 변형시키는 것이 바람직하다. 치아의 강체 이동은 3D 등록(registration) 기법에 의해 정의될 수 있으며, 치은의 변형은 메쉬 변형 (mesh deformation) 기술이 적용될 수 있다.

동작 1030에서, 데이터 처리 장치 100는 하나 이상의 콘트롤 팩터를 이용하여 치아의 이동을 나타내는 변위의 적어도 일부가 치은의 이동량에 반영되는 것을 억제함으로써 최종 치은 모델을 획득할 수 있다.

동작 1020에서와 같이 치아의 이동을 나타내는 변위 만으로 치은의 이동량을 결정하여 치은 모델의 메쉬 변형을 수행하는 경우, 변형된 치은 모델에 따른 형상이 자연스럽지 않을 수 있다. 예를 들어 치아 이동이 많은 경우 이를 그대로 치은 변형에 적용하면 치은의 형상이 꼬이거나 왜곡될 수 있다. 따라서 개시된 실시예에 따른 데이터 처리 장치 100는 치은 변형 수행 시에 하나 이상의 콘트롤 팩터를 적용함으로써 치아의 이동을 나타내는 변위의 적어도 일부가 치은의 이동량에 반영되는 것을 억제할 수 있다.

하나 이상의 콘트롤 팩터는, 하나 이상의 조정점(control point), 하나 이상의 스태빌라이저(stabilizer), 베이스 픽싱(base fixing), 치아의 변위 중 회전 변환 성분 제어 (rotation transformation component control) 등을 포함할 수 있다. 데이터 처리 장치 100는 예를 들어 열거한 하나 이상의 콘트롤 팩터 중 하나 이상을 적용하여 치아의 변형을 수행할 수 있다. 예를 들어, 데이터 처리 장치 100는 열거한 콘트롤 팩터 중 하나의 콘트롤 팩터를 이용하여 치은 변형을 수행할 수도 있고, 열거한 콘트롤 팩터 중 2개 이상의 조합을 적용하여 치은 변형을 수행할 수도 있고, 또는 데이터 처리 장치 100는 열거한 콘트롤 팩터 250 모두를 적용하여 치은 변형을 수행할 수도 있다.

이와 같은 콘트롤 팩터 적용에 따라 최종 치은 모델의 치은의 이동량은 치은의 수평 이동량 또는 치은의 회전 이동량 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

최종 치은 모델에 포함된 치은의 수평 이동량은 하나 이상의 치아의 수평 이동을 나타내는 변위 값보다 작거나 같을 수 있다. 치아나 치은의 수평 이동은 오클루절 방향에 수직인 방향에서의 치아나 치은의 수평적인 이동을 의미할 수 있다. 예를 들어 도 15를 참조하면, 수평 이동은 치아나 치은이 Distal 방향, Mesial 방향, Buccal 방향, Lingual 방향 중 적어도 하나의 방향으로 수평적으로 이동하는 것을 나타낼 수 있다.

최종 치은 모델에 포함된 치은의 회전 이동량은 하나 이상의 치아의 회전 이동을 나타내는 변위 값보다 작거나 같을 수 있다. 치은의 회전 이동은 오클루절 방향에 평행한 방향의 축을 중심으로 하는 치은의 회전 이동을 의미할 수 있다. 예를 들어 도 15를 참조하면, 회전 이동은 치아나 치은이 Distal-Mesial 방향 축, Buccal-Lingual 방향 축, Occlusal 방향 축 중 적어도 하나를 중심으로 회전 이동하는 것을 나타낼 수 있다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 치아 모델에 포함된 하나 이상의 치아의 이동이 표현된 최종 치아 모델과 함께 획득된 최종 치은 모델을 디스플레이에 표시할 수 있다.

도 11은 일 예에 따라 치아의 이동을 나타내는 변위를 설명하기 위한 참고도이다.

도 11을 참조하면, 치아 모델에 포함된 어느 하나의 치아에서의 변위를 나타낸다. 치아 모델의 치아는 복수의 정점들로 구성되며, 치아의 이동은 결국 이러한 정점들의 위치 변화로 설명될 수 있다. 도 11에 도시된 치아에서 치아의 초기 위치 즉, 치아를 구성하는 정점의 초기 위치는 검은 점으로 표시되고, 해당 정점의 이동에 의한 타겟 위치는 흰색 점으로 표시되어 있다. 각 정점의 이동을 나타내는 변위는 화살표로 표시되어 있다.

예를 들어, 정점의 초기 위치는 {X1, X2, X3, X4, X5,?? Xn}으로,

정점의 이동에 의한 타겟 위치는 {T1, T2, t3, T4, T5, ??Tn}으로,

정점의 초기 위치에서 타겟 위치로의 이동을 나타내는 변위는 {D1, D2, D3, D4, D5,?? Dn}로 표시될 수 있다.

이러한 변위들의 집합에 기반하여 치은 변형을 유도할 수 있다.

치은 모델에 포함된 각 치아마다 무수히 많은 정점들을 갖고 있는데, 각 치아에 포함된 정점들 중에서 미리 정한 개수의 정점들에 대한 변위를 이용하여 치은 변형을 유도할 수 있다. 여기서, 미리 정한 개수는 다양하게 결정될 수 있다. 예를 들어 데이터 처리 장치 100는 각 치아 마다 100개의 정점을 추출하여 이 정점들의 변위를 이용할 수 있다.

이제 이하에서는 치은 변형시 하나 이상의 콘트롤 팩터를 이용하는 방법에 대해 설명한다.

도 12는 일 실시예에 따라 콘트롤 팩터로서 조정점을 이용하여 최종 치은 모델을 획득하는 방법의 흐름도이다.

도 12를 참조하면, 동작 1210에서, 데이터 처리 장치 100는 삼차원 구강 모델의 공간에 복수의 조정점들(control points)을 배치할 수 있다.

삼차원 구강 모델의 공간은 치아 모델과 치은 모델을 포함하는 삼차원 구강 모델 및 이러한 삼차원 구강 모델을 둘러싸는 입체 도형이 차지하는 공간을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 삼차원 구강 모델을 둘러싸는 입체도형으로 이루어지는 공간에 또는 삼차원 구강 모델에 포함된 치아 영역 일부와 치은 영역 일부에 복수의 조정점들을 배치할 수 있다.

조정점들(control points)는 공간의 변형/왜곡을 표현하기 위한 것으로 3차원 좌표와 몇 가지 계수로 구성될 수 있다. 이러한 조정점들의 밀도가 조밀한 곳은 국소적으로 큰 변형이 가능하고, 밀도가 낮은 부분은 완만하게 변화하는 특성을 갖는 등과 같이 조정점들은 변형의 자유도와 특성을 결정할 수 있다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 삼차원 구강 모델을 둘러싼 볼륨의 공간에 조정점들을 배치할 수 있다. 조정점들을 배치하는 위치는 어느 특정한 위치로 한정되지 않으며, 삼차원 구강 모델을 둘러싸는 공간을 표현하는 입체 도형의 평면 상의 적어도 일부 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어 데이터 처리 장치 100는 삼차원 구강 모델을 둘러싸는 입체 도형을 구성하는 각 꼭지점에 조정점을 하나씩 배치함으로써 총 8개의 조정점을 배치할 수 있으나, 개수는 이에 한정되지 않는다. 이때 데이터 처리 장치 100는 치은 모델의 바닥면 즉 치은 베이스의 국소 변형을 억제하기 위해 가급적 바닥 근처에는 배치되게 않게 할 수 있다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 각 치아의 변위를 반영하기 위해 각 치아마다 하나 이상의 조정점들을 배치할 수 있다. 데이터 처리 장치 100는 각 치아마다 하나 이상의 조정점들을 직렬적으로 배치할 수 있다. 예를 들어 데이터 처리 장치 100는 각 치아 마다 4개의 조정점들을 직렬적으로 배치할 수 있다. 4개의 조정점들은 일 예에 불과하고, 데이터 처리 장치 100는 각 치아에 직렬적으로 배치되는 조정점들의 개수와 위치를 다양하게 결정할 수 있다. 예를 들어, 데이터 처리 장치 100는 각 치아에 직렬적으로 배치되는 조정점들의 개수를 두 개, 세 개, 네 개, 또는 그 이상의 개수로 다양하게 결정할 수 있다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 각 치아 마다 오클루절 (occlusal) 축을 중심으로 직렬적으로 4개의 조정점들을 배치할 수 있다. 이와 같이 오클루절 축을 중심으로 조정점들을 직렬적으로 배치하는 것은 오클루절 축으로 하는 치아의 회전 이동을 치은의 이동량에 덜 반영하기 위함이다. 이는 많은 경우에 치아의 회전 변환은 치은의 변형에 과도한 왜곡을 가져오므로 치아의 회전 변환에 의한 영향을 덜 받게 위함이다. 오클루절 축에 직렬적으로 배열되는 4개의 조정점은 예를 들어, 치은 볼륨과 오클루절 라인의 교점이 되는 위치에 배열되는 제1조정점, 치아의 끝 부분이 되는 위치에 배열되는 제2조정점, 치은과 치아가 만나는 위치에 배열되는 제3조정점, 치아의 뿌리 (치근) 위치에 배열되는 제4조정점을 포함할 수 있다.

도 13은 일 실시예에 따라 삼차원 구강 모델의 공간에 배치된 복수의 조정점들(control points)의 예를 나타낸다.

도 13을 참조하면, 데이터 처리 장치 100는 삼차원 구강 모델을 둘러싸는 공간 (볼륨) 1300을 나타내는 입체 도형의 각 꼭지점 조정점 CP1, CP2, CP3, CP4, CP5, CP6, CP7, CP8을 배치할 수 있다.

그리고 데이터 처리 장치 100는 각 치아의 변위를 반영하기 위해 각 치아마다 복수개의 조정점들을 배치할 수 있다. 예를 들어, 각 치아에는 4개의 조정점들이 배치될 수 있다. 이와 같은 예에 따라 조정점들을 배치하는 경우, 삼차원 구강 모델을 둘러싸는 공간 (볼륨) 1300을 나타내는 입체 도형의 각 꼭지점에 8개, 각 치아마다 4개 *14 (치아 개수가14라고 하면), 해서 총 64개의 조정점들이 배치될 수 있으나, 개수는 이에 한정되지 않는다. 치아마다 조정점의 개수를 다르게 배치할 수도 있다.

도 14는 일 실시예에 따라 각 치아에 배치되는 조정점들의 위치를 설명하기 위한 참고도이다.

도 14는 도 13에 도시된 삼차원 모델 공간을 위에서 바라본 평면도이다. 도 14를 참조하면, 삼차원 구강 모델의 각 치아에는 조정점 그룹 (control points group:CGP)이 배열될 수 있다. 각 치아에 배열되는 조정점 그룹은 하나 이상의 조정점들을 포함할 수 있다. 앞서 도 13에서 예를 든 바와 같이 각 치아에 배열되는 조정점은 4개가 될 수 있으며 이때 조정점 그룹은 4개의 조정점들을 포함할 수 있다. 도 14에는 각 치아에 대응하는 조정점 그룹으로서, 1번 치아에 대응하는 조정점 그룹 CPG1, 2번 치아에 대응하는 조정점 그룹 CPG2, ?? 14번 치아에 대응하는 조정점 그룹 CPG14이 표시되어 있다. 각 치아에 대응하는 조정점 그룹은 해당 치아의 오클루절 방향에 있는 중심 축 상에 배치될 수 있다.

오클루절 방향은 각 치아마다 교합면에 따라서 기울어진 정도가 다르기 때문에, 정확하게는 각 치아마다 오클루절 방향이 달라질 수 있다. 일 실시예에 따라서 데이터 처리 장치 100는 각 치아마다 다른 오클루절 방향을 고려하여 각 치아에 대응하는 오클루절 방향에 있는 중심 축 상에 조정점 그룹을 배치할 수 있다. 또는 다른 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 모든 치아의 오클루절 방향의 평균을 계산함으로써 모든 치아에 대해서 동일한 오클루절 방향에 있는 중심 축상에 조정점 그룹을 배치할 수 있다.

도 15는 일 실시예에 따라 각 치아에 배치되는 조정점들의 예를 나타낸다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 각 치아 마다 복수개의 조정점들 배치할 수 있다. 각 치아마다 배치되는 복수개의 조정점들은 일직선상에 있을 수도 있고 일직선 상에 있지 않을 수도 있다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 각 치아 마다 조정점들을 오클루절 방향에 직렬적으로 배치할 수 있다. 각 치아에서 Buccal은 볼 쪽에 인접한 방향, Lingual은 혀쪽에 인접한 방향, Distal은 덴탈 아치를 따라서 정중앙으로부터 멀어지는 방향, Meisal은 덴탈 아치를 따라서 정중앙으로 향하는 방향, Occlusal은 교합면 방향을 나타낼 수 있다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 각 치아마다 조정점들을 오클루절 방향으로 치아의 중심축상에 직렬적으로 배치할 수 있다. 이와 같이 배열하면 치아의 기울어짐에 대한 변위를 치은 이동량에 반영할 수 있는 반면, 치아의 회전 변환 성분은 작게 반영할 수 있다. 이는 치아의 회전 변환 성분이 많아져서 주변 치은이 찌그러지는 현상을 방지하기 위함이다.

도 15를 참조하면, 치아 10번에 배열되는 조정점 그룹 CPG10의 예를 들어 설명한다.

설명의 편의상 오클루절 방향과 평행한 방향을 가지며 치아의 중심을 지나는 축을 오클루절 방향 축이라고 부르기로 한다. 일 실시예에 따라 각 치아에 대응하는 조정점 그룹의 조정점들은 오클루절 방향 축 상에 배열될 수 있다. 일 실시예에 따라 각 치아에 대응하는 조정점들은 치아의 변위를 잘 반영할 수 있는 위치에 배열될 수 있다. 예를 들어 도 15에 도시된 바와 같이 10번 치아에 대응하는 조정점 그룹 CPG10은 10번 치아의 오클루절 방향 축 상에 4개의 조정점, CP10-1, CP10-2, CP10-3, CP10-4를 포함할 수 있다. 예를 들어, 조정점 CP10-1은 치은 볼륨과 오클루절 축의 교점이 되는 위치에 배열될 수 있다. 조정점 CP10-2는 치아의 끝 부분이 되는 위치에 배열될 수 있다. 조정점 CP10-3은 치은과 치아가 만나는 위치에 배열될 수 있다. 조정점 CP10-4는 치아의 뿌리 (치근) 위치에 배열될 수 있다. 도 15에서는 설명의 편의상 치아 10번에에 조정점들이 배열된 것이 도시되어 있지만 다른 치아들에도 조정점들이 동일하게 배열될 수 있다.

도 15에서는 예시적으로 각 치아에 4개의 조정점들이 배열된 것이 도시되어 있지만, 조정점들은 4개 보다 더 작은 개수 또는 4개 보다 더 많은 개수로 배열될 수 있다.

도 15에서는 예시적으로 각 치아에 조정점들이 일렬로 배열되어 있지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 각 치아에 배열되는 조정점들을 일렬로 위치되지 않을 수도 있다.

도 16은 일 실시예에 따라 각 치아에 배치되는 조정점들의 위치를 설명하기 위한 참고도이다.

도 16은 도 13에 도시된 삼차원 구강 모델을 정면에 바라본 상태의 정면도를 나타낸다.

도 16을 참조하면 치아 10번에 배열되는 조정점 그룹이 도시되어 있다.

예를 들어, 조정점 CP10-1은 치은 볼륨과 각 치아에서의 오클루절 방향 축의 교점이 되는 위치에 배열될 수 있다.

예를 들어, 조정점 CP10-2는 오클루절 방향 축과 치아의 끝 부분이 만나는 위치에 배열될 수 있다.

예를 들어, 조정점 CP10-3은 치은과 치아가 만나는 위치에 배열될 수 있다. 예를 들어, 치은과 치아가 만나는 위치는 도 7에 도시된 바와 같이 생성된 치은 베이스와 치아가 만나는 위치를 나타낼 수 있다.

예를 들어, 조정점 CP10-4는 오클루절 방향 축 상에서 치근의 뿌리 (치근) 위치에 배열될 수 있다.

위와 같이 각 치아의 원하는 위치에 조정점들을 배열할 수 있는 것은, 도 8에서 설명한 바와 같이 치아 모델을 치아 모델 템플릿을 이용하여 치아를 개별화함으로써 각 개별 치아에 대한 정보를 얻어 놓았기 때문에 가능하다.

도 12를 참조하면, 동작 1220에서, 데이터 처리 장치 100는 치아의 이동을 나타내는 하나 이상의 변위에 따라 복수의 조정점들의 이동량을 결정할 수 있다.

데이터 처리 장치 100는 각 치아마다 수십~수백 개 정도의 정점을 선정할 수 있다. 예를 들어, 치아 별로 100개의 정점을 무작위 샘플링하여 선택할 수 있다. 그리고, 데이터 처리 장치 100는 선정된 정점의 이동 전(스캐닝한 시점) 좌표와, 이동 후(교정 후 시점) 좌표 쌍들로부터 변위를 얻어낼 수 있다.

데이터 처리 장치 100는 이와 같은 획득된 변위 예를 들어, 100개의 정점을 선택하는 경우 100개의 변위를 이용하여 복수의 조정점들의 이동량을 결정할 수 있다.

동작 1230에서, 데이터 처리 장치 100는 복수의 조정점들의 이동량에 따라 결정되는 치은의 이동량을 반영하여 최종 치은 모델을 획득할 수 있다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 주어진 변위를 잘 반영하도록 변형된 공간을 근사(approximation)하는 조정점의 이동량을 메시 변형 기술을 사용해서 계산할 수 있다.

예를 들어 데이터 처리 장치 100는 래디얼 베이시스 펑션 근사법(Radial Basis Function Approximation)에 따라 치아의 이동과 컨트롤 팩터로부터 획득된 주요 데이터포인트(

)상에서의 변위(

)와 조정점(

)들로 선형연립방정식을 구성함으로써 계수

를 계산하여 치은의 변형 형상을 계산해낼 수 있다.

도 17은 일 실시예에 따라 콘트롤 팩터로서 스태빌라이저를 이용하여 최종 치은 모델을 획득하는 방법의 흐름도이다.

도 17을 참조하면, 동작 1710에서, 데이터 처리 장치 100는 삼차원 구강 모델의 공간에 복수의 조정점들(control points)을 배치할 수 있다.

동작 1720에서, 데이터 처리 장치 100는 삼차원 구강 모델을 둘러싸는 공간상에 하나 이상의 스태빌라이저를 배치할 수 있다. 구체적으로 데이터 처리 장치 100는 스캔 모델을 둘러싸는 위치에 즉, 변형 관심 대상이 되는 공간을 둘러쌀 정도의 위치에 별도의 추가적인 스태빌라이저를 배치할 수 있다. 스태빌라이저는 제로 변위 구속 (zero displacement constraint)으로 언급될 수 있다. 앞서 언급했던 RBFs interpolation의 다소 극단적인 사례에서는 변위가 지정된 곳에서 멀리 떨어진 공간은 interpolation이라기 보다는 extrapolation 영역이라 보는 것이 맞는데, 본질적으로 매우 불안정(unstable)하고, 변형이 증폭되거나 꼬이는 현상이 발생할 수 있다. 이러한 현상을 억제하려면 변형 관심 대상이 되는 공간을 둘러쌀 정도의 위치에 별도의 (zero) displacement constraint를 부여하는 작업이 필요한데, 편의상 이를 스태빌라이저(stabilizer)라 부르기로 한다.

즉, 치아의 변위를 샘플링하기 위해 각 치아 마다 수십-수백 개의 정점들을 선택해서 선택된 정점들의 변위를 치은 변형에 이용하는데, 이와 같이 각 치아마다 샘플링된 변위 그룹과 별도의 정점을 선정하고 이 정점들의 변위는 0으로 인위적으로 결정하여 치은 변형의 입력으로 이용한다는 의미이다.

스태빌라이저의 배열 위치나 갯수는 원하는 거동을 얻기 위해 다양하게 결정될 수 있다.

동작 1730에서, 데이터 처리 장치 100는 치아의 이동을 나타내는 하나 이상의 변위에 따라 복수의 조정점들의 이동량을 결정할 수 있다.

동작 1740에서, 데이터 처리 장치 100는 복수의 조정점들의 이동량에 따라 결정된 치은의 이동량을 반영하여 치은 모델을 변형할 수 있다.

도 18은 일 실시예에 따라 삼차원 구강 모델에 스태빌라이저를 배치한 상태를 보여주는 도면이다.

도 18을 참조하면, 데이터 처리 장치 100는 삼차원 구강 모델 500을 둘러싸는 공간상에 하나 이상의 스태빌라이저를 배치할 수 있다. 스태빌라이저는 공간의 왜곡을 감소시키기 위해 인위적으로 변위가 0인 데이터를 만드는 것이므로, 변위가 존재하는 삼차원 구강 모델 500의 바깥을 둘러싸는 공간에 배치될 수 있다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 삼차원 구강 모델 500을 둘러싸는 공간에 격자 형태로 일정한 간격으로 스태빌라이저들을 배치할 수 있다. 물론 이에 한정되는 것은 아니고, 격자 형태가 아닐 수도 있고 또한 일정한 간격으로 배치되지 않을 수도 있음은 물론이다.

도 19는 개시된 실시예에 따른 스태빌라이저를 적용한 예와 적용하지 않은 예의 차이를 보여주기 위한 참고도이다.

도 19를 참조하면, 1900A는 콘트롤 팩터로서 스태빌라이저를 적용하지 않은 경우의 치은 변형 상태를 나타내고 1900B는 스태빌라이저를 적용한 경우의 치은 변형 상태를 나타낸다. 스태빌라이저를 채용하지 않은 예 1900A에서는, 변위가 있는 부분 즉, 치아 강체에서 멀리 있는 치은의 측벽 부분과 치은의 바닥 부분이 심하게 왜곡된 것을 볼 수 있다. 그러나 스태빌라이저를 채용한 예 1900B에서는 치은의 측벽 부분과 치은의 바닥 부분에서 왜곡이 상당히 억제되어 표현된 것을 볼 수 있다.

위와 같은 스태빌라이저의 도움으로 치은 베이스를 고정하는 효과를 얻을 수 있지만 이로 인해 치은의 측벽 (side wall) 부분이 여전히 기울어지거나 뒤틀리는 현상이 발생할 수 있다. 이는 RBFs 보간법/근사법 (interpolation/approximation)의 특성상 변형을 정의하기 위한 기지수(knowns)에 변위만 부여 가능하기 때문인데, 슬라이딩 (sliding), 로테이팅 (rotating) 등의 다양한 구속 조건을 적용할 수 없으므로, RBF 만으로는 특정 영역을 슬라이딩 (sliding)만 시킨다거나 하기 어렵다. 따라서, 치은 베이스 부분의 높이를 유지함으로써 수직 방향으로의 변형은 억제하고 수평 방향으로의 변형만 허용하기 위해 베이스 픽싱 (base fixing)을 이용할 수 있다.

도 20은 일 실시예에 따라 콘트롤 팩터로서 베이스 픽싱을 이용하여 최종 치은 모델을 획득하는 방법의 흐름도이다.

도 20을 참조하면, 동작 2010에서, 데이터 처리 장치 100는 삼차원 구강 모델의 공간에 복수의 조정점들(control points)을 배치할 수 있다.

동작 2020에서 데이터 처리 장치 100는 삼차원 구강 모델을 둘러싸는 공간상에 하나 이상의 스태빌라이저를 배치할 수 있다.

동작 2030에서, 데이터 처리 장치 100는 치아의 이동을 나타내는 하나 이상의 변위에 따라 복수의 조정점들의 이동량을 결정할 수 있다.

동작 2040에서, 데이터 처리 장치 100는 복수의 조정점들의 이동량에 따라 결정된 치은의 이동량을 반영하여 치은 모델을 변형할 수 있다.

동작 2050에서, 데이터 처리 장치 100는 치은의 이동량 중 적어도 일부를 베이스 픽싱함으로써 치은의 바닥 영역의 왜곡을 억제할 수 있다.

도 20에 도시된 동작 흐름도에서는 동작 2020에서 콘트롤 팩터로서 스태빌라이저를 채용하고, 또한 동작 2050에서 콘트롤 팩터로서 베이스 픽싱을 적용한 것으로 도시되어 있다. 그러나 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 베이스 픽싱 콘트롤 팩터가 스태빌라이저 콘트롤 팩터 만으로 부족한 부분을 채워주기 위해 더 채용된 것은 맞지만, 반드시 스태빌라이저와 콘트롤 팩터가 함께 채용되어야 하는 것은 아니고, 스태빌라이저 없이 베이스 픽싱 단독으로 채용하여도 일정한 효과를 얻을 수 있음을 물론이다.

도 21은 일 실시예에 따라 베이스 픽싱을 설명하기 위한 참고도이다.

도 21을 참조하면, 치아의 변위에 따라 대응하는 변형이 적용된 치은 모델 2100은 치은 영역을 표현하기 위한 복수의 정점들로 구성될 수 있다.

일 실시예에 따라 치은 바닥의 높이를 치은 영역의 어느 부분에서나 일정하게 유지하기 위해서 치은 영역을 구성하는 정점들을 치아의 변위를 반영하여 이동시킬 때, 데이터 처리 장치 100는 치은의 높이에 해당하는 축, 예를 들어 Y 축으로는 이동이 없도록 변위를 제어하고 X 축상으로는 변위를 그대로 반영할 수 있다. Y 축은 치아의 오클루절 방향 축이 될 수 있고, X 축은 이 Y 축에 수직인 방향 축이 될 수 있다. 예를 들어, 치은 영역의 어떤 정점의 변위가 (x변위, y변위)=(3,3) 이라면, 베이스 픽싱한다는 의미는 이 정점의 변위에서 y 변위가 나타나지 않도록 (x변위, y변위)=(3,0) 으로 만든다는 것을 의미한다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 치은의 바닥 쪽으로 갈수록 y 변위 반영 정도를 감소시키고 치은의 위쪽 즉, 치아쪽으로 갈수록 y 변위 반영 정도를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 데이터 처리 장치 100는 치은의 위쪽에서는 y 변위를 그대로 반영하고 치은의 바닥쪽에서는 y변위를 반영 정도를 감소시킬 수 있다. 이와 같이 하면, 치은의 위쪽에서는 치은 영역의 정점들이 y 축 방향으로 이동하지만 치은의 바닥쪽에서는 치은 영역의 정점들이 x 축 방향으로만 이동하고 y 축방향으로는 이동하지 않게 함으로써 치은 바닥의 가장자리가 들쭉 날쭉하게 되는 것을 방지할 수 있다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 이와 같은 베이스 픽싱을 적용할 때 치은 영역의 정점의 이동을 자연스럽게 하기 위해 치은 영역에 포함된 정점들에 대해서 정점 y좌표에 따라서 서로 다른 y 변위 반영 정도를 결정하기 위해 적절한 보간 함수, 예를 들어, 직선, 삼각함수 또는 베지어 곡선(Bιzier curve) 등과 같은 스플라인 곡선(spline curve)을 적용할 수 있다.

도 22는 개시된 실시예에 따른 베이스 픽싱을 적용한 예와 적용하지 않은 예의 차이를 보여주기 위한 참고도이다.

도 22를 참조하면, 2200A는 콘트롤 팩터로서 베이스 픽싱을 적용하지 않은 경우의 치은 변형 상태를 나타내고 2200B는 베이스 픽싱을 적용한 경우의 치은 변형 상태를 나타낸다. 베이스 픽싱을 채용하지 않은 예 2200A에서는, 치은의 바닥 부분이 울퉁불퉁하게 왜곡된 것을 볼 수 있다. 그러나 베이스 픽싱을 채용한 예 2200B에서는 울퉁불퉁한 치은의 바닥 부분이 상당히 억제되어 표현된 것을 볼 수 있다.

한편, 치아가 심하게 돌아갔을 때 이를 교정하는 과정에서 치은이 과도하게 함몰되어 가상 치근이 겉으로 드러나는 경우가 종종 있다. 가상 치근은 도 9를 참조하여 설명한 바와 같이 치아, 즉 치아의 크라운 부분에 가상의 치근을 생성하여 만든 것을 말한다. 인접한 두 치아가 교정 과정에서 회전할 때 보통 서로 상충되는 변위를 만들어내므로 그 주위의 변형이 불안정해져서 나타나는 현상인데, 치아의 강체 이동 성분 중 오클루절 방향(occlusal direction)을 축으로 하는 회전 변환 성분만을 감소시키면 이처럼 불안정한 거동이 개선될 수 있다. 이러한 콘트롤 팩터를 각 변위 억제기 (angular displacement reducer) 로 언급될 수 있다.

각 변위 억제기는 치아모델에서 샘플링 된 좌표쌍들로부터 계산되는 변위에 회전변환 성분을 제거하거나 감소시키는 것을 말한다. 스캔 모델에서 치아의 강체 이동 성분 중 오클루절 방향을 축으로 하는 회전 각도만을 감소시킨다. 치아가 많이 회전한다고 해서 치은도 치아만큼 회전하지는 않기 때문에, 오클루절 방향을 축으로 하는 치은의 회전량을 감소시킴으로써(예를 들어, 50%이하로 줄임), 치은이 함몰되는 현상을 방지할 수 있다.

일 실시예에 따라 각 변위 억제기는 오클루절 방향 축을 기준으로 하는 치은의 회전량 뿐만 아니라 Distal-Mesial 방향 축 또는 Buccal-Lingual 방향 축을 기준으로 하는 치은의 회전량도 제어할 수 있다.

도 23은 일 실시예에 따라 콘트롤 팩터로서 각 변위 억제기를 이용하여 최종 치은 모델을 획득하는 방법의 흐름도이다.

도 23을 참조하면, 동작 2310에서, 데이터 처리 장치 100는 삼차원 구강 모델의 공간에 복수의 조정점들(control points)을 배치할 수 있다.

동작 2320에서 데이터 처리 장치 100는 삼차원 구강 모델을 둘러싸는 공간상에 하나 이상의 스태빌라이저를 배치할 수 있다.

동작 2330에서, 데이터 처리 장치 100는 치아의 이동을 나타내는 하나 이상의 변위에서 회전 변환 성분을 조정할 수 있다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 치아의 이동을 나타내는 변위에서 회전 변환 성분을 조정할 때 어느 정도 조정할지를 다양하게 결정할 수 있다. 예를 들어, 회전 변환 성분의 20% 감소, 50% 감소, 70% 감소 등과 같이 감소되는 회전량을 적절하게 제어할 수 있다.

도 24를 참조하여 치아의 이동을 나타내는 변위에서 회전 변환 성분을 제어하는 방법을 설명한다.

도 24는 일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100가 치아의 이동을 나타내는 변위에서 회전 변환 성분을 제어하는 방법을 설명하기 위한 참고도이다.

도 24를 참조하면, 치아의 국소 좌표계 상에서의 좌표

로 표현되는 치아 모델은 아래와 같은 4x4 동차행렬(homogeneous matrix)

와

에 의해 이동 전의 치아 형상 (

), 이동 후의 치아 형상 (

)을 나타낼 수 있다.

두 동차변환행렬 간 증분

를

라 할 때 이동 전 치아 형상과 이동 후의 치아 형상 간 관계는 아래의 식으로 표현될 수 있다.

증분 동차행렬

를

,

의 Y 방향 기저벡터(base vector)인

및

에 평행한 평면 상의 회전만으로 단순화하고자 한다면,

의 회전변환을 담당하는 좌상단 3x3 행렬 성분을 국소 좌표계 상에서의 z축을 기준으로

라디안(radian) (또는 감소 계수

가 적용된

라디안 ) 회전시키는 3x3 변환행렬인

및

의 조합으로 치환하는 방식으로 얻어낸

를

대신 사용함으로써 회전량이 적절하게 감소된

를 계산할 수 있다.

다시 도 23으로 돌아가면, 동작 2340에서, 데이터 처리 장치 100는 회전 변환 성분이 조정된 하나 이상의 변위에 따라 복수의 조정점들의 이동량을 결정할 수 있다.

동작 2350에서, 데이터 처리 장치 100는 복수의 조정점들의 이동량에 따라 결정된 치은의 이동량을 반영하여 치은 모델을 변형할 수 있다.

도 23에 도시된 동작 흐름도에서는 동작 2020에서 콘트롤 팩터로서 베이스 픽싱을 적용한 동작은 도시되어 있지 않다. 그러나 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 도 23에 도시된 동작 예에 콘트롤 팩터로서 베이스 픽싱을 이용하는 동작을 더 추가할 수 있음은 물론이다.

이상 도 2 내지 도 24에서 설명된 예에서는 주로 하악을 중심으로 설명되었지만, 본 개시서에 개시된 실시예들은 상악에 대해서도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.

따라서, 일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 상악 및 하악 모두에 대해서 앞서 설명된 바와 같은 방법을 이용함으로써, 상악의 치아의 이동에 따라 상악 치은의 변형을 자연스럽게 모델링하고 하악의 치아의 이동에 따라 하악 치은의 변형을 자연스럽게 모델링할 수 있다.

이상에서는 치아의 이동에 따라 치은의 변형을 자연스럽게 보여주기 위한 다양한 실시예들에 대해 설명하였다. 환자의 치아의 이동에 따른 치은의 변형 뿐만 아니라 전체적인 얼굴 윤곽의 변형 등도 보여줄 수 있다. 따라서, 이상 설명된 바와 같은 치은 변형 방법은 얼굴 변형 방법에도 적용될 수 있다.

도 25는 일 실시예에 따라 치아의 이동에 따라 얼굴의 변형을 자연스럽게 보여주기 위한 방법을 설명하기 위한 참고도이다.

도 25를 참조하면, 데이터 처리 장치 100는 치아의 이동에 따라 얼굴 변형 수행시에 과도한 변형을 억제하기 위해 하나 이상의 콘트롤 팩터를 적용할 수 있다.

데이터 처리 장치 100는 치아가 보이는 상태의 얼굴을 스캔함으로써 획득한 얼굴 로우 데이터를 스캔 장치 50로부터 수신하고, 얼굴 로우 데이터를 가공함으로써 얼굴 모델 2400을 생성할 수 있다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 치아의 이동에 따라 얼굴의 입 주변 부위를 변형하기 위해 하나 이상의 조정점을 치아 모델과 치은 모델을 포함하는 삼차원 구강 모델에 배치할 수 있다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 치아 모델과 치은 모델을 포함하는 구강 모델을 둘러싸는 입체도형의 각 꼭지점마다 조정점을 배치하여 총 8개의 조정점, CP1-CP8을 배치할 수 있다. 이때 치아 모델은 하악과 상악을 포함하는 치아 모델을 나타낼 수 있다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 각 치아 마다 1개 씩의 조정점을 배치할 수 있다. 데이터 처리 장치 100는 상악 치아별로 한 개씩, 하악 치아별로 한 개씩 조정점을 배치할 수 있다. 물론 각 치아 마다 한 개의 조정점을 배치하는 것은 예시적인 것이므로 한 개 이상의 조정점이 배치될 수도 있고, 또한 어떤 경우에는 모든 치아에 조정점이 배치되는 것이 아니라 어떤 치아에는 조정점이 배치되지 않게 할 수도 있다. 각 치아에 배치되는 조정점의 위치는 다양하게 결정될 수 있지만, 예를 들어 도 15에서 설명된 바와 같이 치은과 치아가 만나는 위치인 CP10-3에 배열될 수 있다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 얼굴 전체에 변형을 억제할 수 있도록 얼굴 스캔모델을 둘러싸는 삼차원 공간에 제1스태빌라이저 그룹을 배치할 수 있다. 이러한 제1스태빌라이저는 도 18을 참조하여 설명한 바와 같이, 얼굴 모델을 둘러싸는 삼차원 공간에 격자 형태로 복수의 제1스태빌라이저를 배치할 수 있다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 입 주변이 조정점에 의해서 변형될 때, 코와 턱과 같은 입 주변 부위가 변형되는 것을 방지하기 위해서, 턱과 코의 경계에 제2스태빌라이저 그룹을 배치할 수 있다. 제2스태빌라이저 그룹에 포함된 제2스태빌라이저들의 간격은 제1스태빌라이저 그룹에 포함된 제1스태빌라이저들의 간격 보다 좁은 간격을 가질 수 있다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 앞서 설명된 바와 같이 치아의 이동에 따라 치은이 변형된 최종 삼차원 구강 모델을 디스플레이에 표시할 수 있다.

도 26은 일 실시예에 따라 최종 삼차원 구강 모델이 표시된 그래픽 유저 인터페이스의 일 예를 나타낸다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 초기 삼차원 구강 모델 및/또는 최종 삼차원 구강 모델을 표시할 수 있는 그래픽 유저 인터페이스를 제공할 수 있다. 예를 들어, 초기 삼차원 구강 모델은 환자의 교정 전 치아 상태를 나타낼 수 있고, 최종 삼차원 구강 모델은 환자의 교정 후 예측되는 치아 상태를 나타낼 수 있다. 이와 같이 환자에게 교정 전 치아 상태와 교정 후 예측되는 치아 상태를 보여줌으로써 환자에게 교정 치료에 의해 자신의 치아 상태가 얼마나 달라질 수 있는지를 예상하게 할 수 있다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 환자의 교정 전 치아 상태와 교정 후 예상되는 치아 상태를 표시하기 위한 메뉴를 제공할 수 있고, 이와 같은 메뉴를 선택하는 사용자 입력에 따라 데이터 처리 장치 100는 도 26에 도시된 바와 같이 교정 전 치아 상태와 교정 후 예상되는 치아 상태를 보여주는 그래픽 유저 인터페이스를 표시할 수 있다.

도 26을 참조하면, 그래픽 유저 인터페이스 2600에서 교정 전 치아 상태 2610는 환자의 치아 교정 전 치아를 스캔하여 획득된 삼차원 가상 모델을 나타낼 수 있다.

그래픽 유저 인터페이스 2600에서 교정 후 치아 상태 2620는 환자의 치아 교정 후 예상되는 치아 모델 2621 및 치아 교정에 따른 치아 이동에 의해 치은이 변형된 치은 모델 2622를 포함할 수 있다. 이때 치아 이동 정보를 치은 변형에 그대로 반영하게 되면 변형된 치은의 형상이 과도하게 왜곡되어 보일 수 있으므로 본 개시서에 개시된 바와 같이 하나 이상의 콘트롤 팩터를 이용하여 치은의 과도한 변형을 억제함으로써 자연스럽게 변형된 치은 모델 2622를 표시함으로써, 환자에게 보다 편안한 교정 후 치아 상태를 보여줄 수 있다.

치아 교정 치료를 받는 환자는 치아 교정에 의해 자신의 치아가 어떻게 변화될 지 알고 싶을 뿐만 아니라 더 나아가 치아 교정 후에 자신의 얼굴이 어떻게 보일 지 알고 싶을 수 있다. 이를 위해 일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 앞서 설명된 바와 같이 치아의 이동에 따라 얼굴이 변형된 최종 삼차원 얼굴 모델을 디스플레이에 표시할 수 있다.

도 27은 일 실시예에 따라 최종 삼차원 얼굴 모델이 표시된 그래픽 유저 인터페이스의 일 예를 나타낸다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 초기 삼차원 얼굴 모델 및/또는 최종 삼차원 얼굴 모델을 표시할 수 있는 그래픽 유저 인터페이스를 제공할 수 있다. 예를 들어, 초기 삼차원 얼굴 모델은 환자의 교정 전 얼굴 상태를 나타낼 수 있고, 최종 삼차원 얼굴 모델은 환자의 교정 후 예측되는 얼굴 상태를 나타낼 수 있다. 이와 같이 환자에게 교정 전 얼굴 상태와 교정 후 예측되는 얼굴 상태를 보여줌으로써 환자에게 교정 치료에 의해 자신의 얼굴이 얼마나 달라질 수 있는지를 예상하게 할 수 있다. 특히, 치아가 돌출되어 교정 치료를 하는 환자의 경우에는 돌출 치아 교정에 의해 얼굴에서 입 주변의 윤곽이 현저히 달라질 수 있기 때문에 이와 같이 교정 후 예측되는 얼굴 상태를 제공하는 것이 중요할 수 있다.

일 실시예에 따라 데이터 처리 장치 100는 환자의 교정 전 얼굴 상태와 교정 후 예상되는 얼굴 상태를 표시하기 위한 메뉴를 제공할 수 있고, 이와 같은 메뉴를 선택하는 사용자 입력에 따라 데이터 처리 장치 100는 도 27에 도시된 바와 같이 교정 전 얼굴 상태와 교정 후 예상되는 얼굴 상태를 보여주는 그래픽 유저 인터페이스를 표시할 수 있다.

도 27을 참조하면, 그래픽 유저 인터페이스 2700에서 교정 전 얼굴 상태 2710는 환자의 치아 교정 전 얼굴을 스캔하여 획득된 삼차원 가상 모델을 나타낼 수 있다.

그래픽 유저 인터페이스 2700에서 교정 후 얼굴 상태 2720는 환자의 치아 교정 후 예상되는 치아 모델 2721 및 치아 교정에 따른 치아 이동에 의해 얼굴이 변형된 얼굴 모델 2722를 포함할 수 있다. 이때 치아 이동 정보를 얼굴 변형에 그대로 반영하게 되면 변형된 얼굴의 형상이 과도하게 왜곡되어 보일 수 있으므로 본 개시서에 개시된 바와 같이 하나 이상의 콘트롤 팩터를 이용하여 얼굴의 과도한 변형을 억제함으로써 자연스럽게 변형된 얼굴 모델 2722를 표시함으로써, 환자에게 보다 편안하고 신뢰성 있는 교정 후 얼굴 상태를 보여줄 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 구강 이미지의 처리 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 또한, 본 개시의 실시예는, 구강 이미지의 처리 방법을 실행하는 적어도 하나의 인스트럭션을 포함하는 하나 이상의 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장 매체가 될 수 있다.

상기 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 여기서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다.

여기서, 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적 저장매체'는 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치임을 의미할 수 있다. 또한, '비일시적 저장매체'는 데이터가 임시적으로 저장되는 버퍼를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 구강 이미지의 처리 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포될 수 있다. 또는, 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어 등)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 구체적으로, 개시된 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램 제품은 개시된 실시예에 따른 구강 이미지의 처리 방법을 수행하기 위해 적어도 하나의 인스트럭션을 포함하는 프로그램이 기록된 저장 매체를 포함할 수 있다.

이상에서 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.

Claims (20)

1. 삼차원 구강 모델을 처리하는 방법에 있어서,
   상기 삼차원 구강 모델로부터 치아 모델과 치은 모델을 획득하는 동작,
   상기 치아 모델에 포함된 하나 이상의 치아의 이동을 나타내는 변위에 따라 치은의 이동량을 반영하여 치은 모델을 변형하는 동작,
   하나 이상의 콘트롤 팩터를 이용하여 상기 치아의 이동을 나타내는 변위의 적어도 일부가 상기 치은의 이동량에 반영되는 것을 억제함으로써 최종 치은 모델을 획득하는 동작, 및
   상기 치아 모델에 포함된 하나 이상의 치아의 이동이 표현된 최종 치아 모델과 함께 상기 획득된 최종 치은 모델을 디스플레이에 표시하는 동작을 포함하는, 삼차원 구강 모델 처리 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 최종 치은 모델에 포함되는 치은의 수평 이동량은 상기 하나 이상의 치아의 수평 이동을 나타내는 변위 값보다 작거나 같은, 삼차원 구강 모델 처리 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 최종 치은 모델에 포함되는 치은의 회전 이동량은 상기 하나 이상의 치아의 회전 이동을 나타내는 변위 값보다 작거나 같은, 삼차원 구강 모델 처리 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 치은 모델을 변형하는 동작은,
   상기 삼차원 구강 모델의 공간에 복수의 조정점들을 배열하는 동작,
   상기 하나 이상의 치아의 이동을 나타내는 변위에 따라 상기 복수의 조정점들의 이동량을 결정하는 동작, 및
   상기 복수의 조정점들의 이동량에 따라 결정된 상기 치은의 이동량을 반영하여 상기 치은 모델을 변형하는 동작을 포함하는, 삼차원 구강 모델 처리 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 삼차원 구강 모델의 공간에 복수의 조정점들을 배열하는 동작은,
   상기 치아의 이동을 나타내는 변위에 따라 상기 조정점들의 밀도를 다르게 하여 배열하는 동작을 포함하는, 삼차원 구강 모델 처리 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 삼차원 구강 모델의 공간에 복수의 조정점들을 배열하는 동작은,
   상기 삼차원 구강 모델을 둘러싸는 입체 도형의 평면상의 적어도 일부에 하나 이상의 조정점들을 배열하는 동작을 포함하는, 삼차원 구강 모델 처리 방법.
7. 제4항에 있어서,
   상기 삼차원 구강 모델의 공간에 복수의 조정점들을 배열하는 동작은,
   상기 치아의 회전축에 하나 이상의 조정점들을 직렬로 배열하는 동작을 포함하는, 삼차원 구강 모델 처리 방법.
8. 제4항에 있어서,
   상기 콘트롤 팩터를 이용하여 상기 최종 치은 모델을 획득하는 동작은,
   상기 삼차원 구강 모델을 둘러싸는 공간상에 하나 이상의 스태빌라이저를 배치함으로써 상기 삼차원 구강 모델을 둘러싸는 공간상의 왜곡의 변형을 억제하는 동작을 포함하는, 삼차원 구강 모델 처리 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 스태빌라이저는 변위가 제로인 구속을 나타내는, 삼차원 구강 모델 처리 방법.
10. 제4항에 있어서,
    상기 콘트롤 팩터를 이용하여 상기 최종 치은 모델을 획득하는 동작은,
    상기 치은의 이동량 중 적어도 일부를 베이스 픽싱함으로써 치은의 바닥 영역의 왜곡을 억제하는 동작하는 포함하는, 삼차원 구강 모델 처리 방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 베이스 픽싱은, 상기 치은의 바닥 영역의 이동량 중 오클루절 방향을 나타내는 축 에서의 변위를 조정함으로써 수행되는, 삼차원 구강 모델 처리 방법.
12. 제4항에 있어서,
    상기 콘트롤 팩터를 이용하여 상기 최종 치은 모델을 획득하는 동작은,
    상기 치아의 이동을 나타내는 변위 중 오클루절 방향을 축으로 하는 회전 변환 성분을 감소시키는 동작을 포함하는, 삼차원 구강 모델 처리 방법.
13. 제1항에 있어서,
    상기 삼차원 구강 모델로부터 치아 모델과 치은 모델을 획득하는 동작은,
    상기 삼차원 구강 모델에서 치은 영역을 식별하는 동작, 및
    상기 식별된 치은 영역의 가장 자리에 가상의 치은 베이스를 생성함으로써 상기 치은 모델을 획득하는 동작을 포함하는, 삼차원 구강 모델 처리 방법.
14. 제1항에 있어서,
    상기 최종 치은 모델 획득을 위해 근사 (approximation) 기법이 이용되는, 삼차원 구강 모델 처리 방법.
15. 삼차원 구강 모델을 처리하는 장치에 있어서,
    하나 이상의 인스트럭션을 저장하는 메모리; 및
    상기 메모리에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써,
    상기 삼차원 구강 모델로부터 치아 모델과 치은 모델을 획득하고,
    상기 치아 모델에 포함된 하나 이상의 치아의 이동을 나타내는 변위에 따라 치은의 이동량을 반영하여 치은 모델을 변형하고,
    하나 이상의 콘트롤 팩터를 이용하여 상기 치아의 이동을 나타내는 변위의 적어도 일부가 상기 치은의 이동량에 반영되는 것을 억제함으로써 최종 치은 모델을 획득하고,
    상기 치아 모델에 포함된 하나 이상의 치아의 이동이 표현된 최종 치아 모델과 함께 상기 획득된 최종 치은 모델을 디스플레이에 표시하는, 삼차원 구강 모델 처리 장치.
16. 제15항에 있어서,
    상기 치은의 수평 이동량은 상기 하나 이상의 치아의 수평 이동을 나타내는 변위 값보다 작거나 같은, 삼차원 구강 모델 처리 방법.
17. 제15항에 있어서,
    상기 치은의 회전 이동량은 상기 하나 이상의 치아의 회전 이동을 나타내는 변위 값보다 작거나 같은, 삼차원 구강 모델 처리 방법.
18. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써,
    상기 삼차원 구강 모델의 공간에 복수의 조정점들을 배열하고,
    상기 하나 이상의 치아의 이동을 나타내는 변위에 따라 상기 복수의 조정점들의 이동량을 결정하고,
    상기 복수의 조정점들의 이동량에 따라 결정된 상기 치은의 이동량을 반영하여 상기 치은 모델을 변형하는, 삼차원 구강 모델 처리 장치.
19. 제18항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써,
    상기 치아의 이동을 나타내는 변위에 따라 상기 조정점들의 밀도를 다르게 하여 배열하는, 삼차원 구강 모델 처리 장치.
20. 제18항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써,
    상기 삼차원 구강 모델을 둘러싸는 공간상에 하나 이상의 스태빌라이저를 배치함으로써 상기 삼차원 구강 모델을 둘러싸는 공간상의 왜곡의 변형을 억제하는, 삼차원 구강 모델 처리 장치.
    
    

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