(57)【要約】  走査対象の物体が３Ｄスキャナのスキャンボリュームの中で静止しているときを検出するように構成された３Ｄスキャナを使用する３Ｄ走査を開示する。
2020507786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３Ｄスキャナのスキャンボリュームの中に置かれた物体を走査するための３Ｄスキャナであって、
前記スキャンボリュームの中に置かれた物体の幾何学的データを記録するように構成された光学走査ユニットであって、前記光学走査ユニットが、前記スキャンボリュームの中へプローブ光線を投射するように配置された光源と、前記スキャンボリュームの中に置かれた前記物体から受け取った光の２Ｄ画像を記録するように配置された画像収集ユニットと、を含む、光学走査ユニットと、
データプロセッサと、前記プロセッサによって実行可能な可読プログラムコードを含むコンピュータプログラム製品でコード化された非一時的コンピュータ可読媒体と、を含む制御ユニットであって、前記プロセッサに、
様々な時点に前記物体について収集された監視データを解析することによって前記スキャンボリュームの中の前記物体の移動を検出させ、
前記物体が前記スキャンボリュームの中で静止していると判定されたとき３Ｄ走査を開始させ、
前記記録された幾何学的データから前記物体のデジタル３Ｄ表示を生成させる、
制御ユニットと、
を備える、３Ｄスキャナ。
【請求項２】
前記可読プログラムコードは、前記プロセッサによって実行可能であり、かつ、前記プロセッサに、
様々な時点に前記スキャンボリュームの中に存在する少なくとも異物について監視データを収集させ、
様々な時点に少なくとも前記異物について収集された前記監視データを解析することによって前記スキャンボリュームの中に存在する少なくとも前記異物の移動を検出させ、
前記異物が前記スキャンボリュームの中で動いていると判定されたとき前記物体の３Ｄ走査の前記開始を防止させる、
ように構成される、請求項１に記載の３Ｄスキャナ。
【請求項３】
前記物体の前記３Ｄ走査の前記開始の防止が、前記物体が前記スキャンボリュームの中で静止していると判定されかつ前記異物が前記スキャンボリュームの中で動いていると判定されたときに前記物体の３Ｄ走査の前記開始を防止することを含む、請求項１及び２に記載の３Ｄスキャナ。
【請求項４】
３Ｄスキャナであって、
前記３Ｄスキャナのスキャンボリュームの中に配置された物体の幾何学的データを記録するように構成された光学走査ユニットであって、前記光学走査ユニットが、前記スキャンボリュームの中へプローブ光線を投射するように配置された光源と、前記スキャンボリュームの中に置かれた物体から受け取った光の２Ｄ画像を記録するように配置された画像収集ユニットと、を含む、光学走査ユニットと、
データプロセッサと、前記プロセッサによって実行可能な可読プログラムコードを含むコンピュータプログラム製品でコード化された非一時的コンピュータ可読媒体と、を含む制御ユニットであって、前記プロセッサに、
様々な時点に前記スキャンボリュームの中に存在する少なくとも異物について監視データを収集させ、
様々な時点に前記異物について収集された前記監視データを解析することによって前記スキャンボリュームの中に存在する少なくとも前記異物の移動を検出させ、
前記異物が前記スキャンボリュームの中で動いていると判定されたとき前記物体の３Ｄ走査の開始を防止させる、
制御ユニットと、
を備える、３Ｄスキャナ。
【請求項５】
前記可読プログラムコードが、前記プロセッサによって実行可能であり、かつ、前記プロセッサに、
様々な時点に前記物体について収集された監視データを解析することによって前記スキャンボリュームの中の前記物体の移動を検出させ、
前記物体が前記スキャンボリュームの中で静止していると判定されたときに３Ｄ走査を開始させ、
前記記録された幾何学的データから前記物体のデジタル３Ｄ表示を生成させる、
ように構成される、請求項３に記載の３Ｄスキャナ。
【請求項６】
前記物体の前記３Ｄ走査の前記開始の防止が、前記物体が前記スキャンボリュームの中で静止していると判定されかつ前記異物が前記スキャンボリュームの中で動いていると判定されたとき前記物体の３Ｄ走査の前記開始を防止することを含む、請求項４及び５に記載の３Ｄスキャナ。
【請求項７】
前記監視データが、前記スキャンボリュームの中に置かれた前記物体及び／又は前記スキャンボリュームの中に存在する前記異物によって反射された環境光を捕捉することによって記録される、請求項１〜６のいずれかに記載の３Ｄスキャナ。
【請求項８】
前記監視データが、前記異物が前記スキャンボリュームの中に存在するときに様々な時点に記録された前記物体及び異物の監視２Ｄ画像を含む、請求項１〜７のいずれかに記載の３Ｄスキャナ。
【請求項９】
前記監視データが、前記異物が前記スキャンボリュームに不在の時に様々な時点に記録された前記物体の監視２Ｄ画像を含む、請求項１〜７のいずれかに記載の３Ｄスキャナ。
【請求項１０】
前記物体について収集された前記監視データが前記スキャンボリュームの中の前記物体の位置及び／又は向きを表す、請求項１〜９のいずれかに記載の３Ｄスキャナ。
【請求項１１】
前記監視データの解析が、様々な時点に記録された前記監視２Ｄ画像を比較することを含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の３Ｄスキャナ。
【請求項１２】
様々な時点に記録された前記監視２Ｄ画像の前記比較が、前記監視２Ｄ画像のピクセルのピクセル値を比較することを含む、請求項１１に記載の３Ｄスキャナ。
【請求項１３】
前記物体が、前記比較されたピクセル値の間の差異が第１設定閾値より低いときに前記スキャンボリュームの中で静止していると判定される、請求項１、５又は１２のいずれかに記載の３Ｄスキャナ。
【請求項１４】
前記異物が、前記比較されたピクセル値の間の差異が第２設定閾値より高いときに前記スキャンボリュームの中で動いていると判定される、請求項２、４又は１２のいずれかに記載の３Ｄスキャナ。
【請求項１５】
前記物体について収集された前記監視データの解析は、前記収集された監視データから前記スキャンボリュームの中の前記物体の位置及び／又は向きに関する情報を導き出すことと、様々な時点に収集された前記監視データについて導き出された前記情報を比較することと、を含む、請求項１〜１４のいずれかに記載の３Ｄスキャナ。
【請求項１６】
前記比較が、画像解析アルゴリズムを使用して前記監視２Ｄ画像を解析することを含む、請求項７に記載の３Ｄスキャナ。
【請求項１７】
前記画像解析アルゴリズムが、特徴認識アルゴリズム又はエッジ検出アルゴリズムの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の３Ｄスキャナ。
【請求項１８】
前記画像収集ユニットが、前記物体及び／又は異物についての前記監視２Ｄ画像及び前記物体の前記デジタル３Ｄ表示の生成のために前記３Ｄ走査において記録される走査２Ｄ画像の両方を記録するように構成される、請求項１〜１７のいずれかに記載の３Ｄスキャナ。
【請求項１９】
前記監視データの解析が、
様々な時点に収集された前記監視データから前記物体及び／又は異物の監視デジタル３Ｄ表示を生成することと、
前記生成された監視デジタル３Ｄ表示の相対的配列を比較することと、
を含む、
請求項１〜１８のいずれかに記載の３Ｄスキャナ。
【請求項２０】
非一時的コンピュータ可読媒体において実現されたコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータプログラム製品は、ハードウェアデータプロセッサによって実行可能なコンピュータ可読プログラムコードを含み、前記ハードウェアデータプロセッサに、
様々な時点に物体について収集された監視データを解析することによって３Ｄスキャナのスキャンボリュームの中に置かれた前記物体の移動を検出させ、
前記物体が前記スキャンボリュームの中で静止しているか否かを判定させ、
前記物体が前記スキャンボリュームの中で静止していると判定されたときに３Ｄ走査を開始させ、
前記３Ｄ走査において記録された幾何学的データから前記物体のデジタル３Ｄ表示を生成させ、
生成された前記デジタル３Ｄ表示を可視化させる、
コンピュータプログラム製品。
【請求項２１】
非一時的コンピュータ可読媒体において実現されたコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータプログラム製品は、ハードウェアデータプロセッサによって実行可能なコンピュータ可読プログラムコードを含み、前記ハードウェアデータプロセッサに、
様々な時点に３Ｄスキャナのスキャンボリュームの中に存在する少なくとも異物について監視データを収集させ、
様々な時点に少なくとも前記異物について収集された前記監視データを解析することによって前記スキャンボリュームの中に存在する少なくとも前記異物の移動を検出させ、
前記異物が前記スキャンボリュームの中で動いていると判定されたとき前記物体の３Ｄ走査の開始を防止させる、
コンピュータプログラム製品。
【請求項２２】
前記監視データが、
前記異物が前記スキャンボリュームの中に存在するとき様々な時点に記録された前記物体及び異物の監視２Ｄ画像、又は
前記異物が前記スキャンボリュームに不在のとき様々な時点に記録された前記物体の監視２Ｄ画像、
を含む、請求項２０又は２１に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項２３】
前記コンピュータ可読プログラムコードは、前記ハードウェアデータプロセッサによって実行可能であり、前記ハードウェアデータプロセッサに、前記スキャンボリュームの中に置かれた前記物体及び／又は前記スキャンボリュームの中に存在する前記異物によって反射された環境光を捕捉することによって監視データを記録させる、請求項２０又は２１に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項２４】
３Ｄスキャナのスキャンボリュームの中に置かれた物体を走査するための前記３Ｄスキャナを制御する方法であって、
前記スキャンボリュームの中に置かれた物体が静止しているか否かを判定するために前記スキャンボリュームを監視することであって、前記監視が、前記３Ｄスキャナの２Ｄ画像センサを使用して監視２Ｄ画像を記録し、前記記録された２Ｄ画像を解析することを含む、監視することと、
前記物体が前記スキャンボリュームの中で静止していると判定されたとき前記物体を３Ｄ走査するための命令を実行することと、
を含む、方法。
【請求項２５】
３Ｄスキャナを制御する方法であって、
スキャンボリュームの中に存在する異物が動いているか否かを判定するために前記スキャンボリュームを監視することであって、前記監視が、前記３Ｄスキャナの２Ｄ画像センサを使用して監視２Ｄ画像を記録し、前記記録された２Ｄ画像を解析することを含む、監視することと、
前記異物が前記スキャンボリュームの中で動いていると判定されたとき前記物体の３Ｄ走査を防止するための命令を実行することと、
を含む、方法。
【請求項２６】
前記スキャンボリュームの中に置かれた前記物体及び／又は前記スキャンボリュームの中に存在する前記異物によって反射された環境光を捕捉することによって監視２Ｄ画像を記録することを更に含む、請求項２４又は２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、３Ｄスキャナのスキャンボリュームの監視に関する。特に、本開示は、スキャンボリュームの監視及びスキャンボリュームの中に置かれた物体の走査の自動開始に関する。
【背景技術】
【０００２】
物体が光学方法を使用して３Ｄ走査されるとき、物体のデジタル３Ｄ表示は、各々物体表面の一部分の表面トポグラフィ情報を提供する一連の２Ｄ画像から導き出される。
【０００３】
３Ｄ走査は、三角法又はフォーカス走査などのいくつかの光学検知法に基づくことができる。
【０００４】
多くの三角法３Ｄスキャナは、物体表面を探査するためにレーザービームを使用し、レーザービームの反射場所を探すために２Ｄカメラを利用する。レーザーが表面に衝突するまでの距離に応じて、レーザービームは、カメラの視野の異なる場所に現れる。この技法は、レーザービームが表面にぶつかる点、カメラ及び光源が三角形を形成するので、三角法と呼ばれる。物体表面のより大きい部分のトポグラフィ情報は、物体にレーザービームを掃引する（ｓｗｅｅｐ）ことによって記録される。単一のレーザードットではなく例えば数平方センチの面積を照明するパターン化されたプローブ光線を使用して、収集プロセスを速めることができる。
【０００５】
３ｓｈａｐｅ  Ａ／Ｓ社のＤ２０００など、数タイプの３Ｄスキャナが市販されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
走査テクノロジーは円熟しているので、３Ｄスキャナと手動で対話するために必要な時間は、実際の走査時間に匹敵する。使用者の対話をより迅速にかつ効率よくする３Ｄスキャナ及び走査方法を提供すると言う問題が残っている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの実施形態に従った３Ｄスキャナのスキャンボリュームの中に置かれた物体を走査するための３Ｄスキャナを開示する。３Ｄスキャナは、
スキャンボリュームの中に置かれた物体の幾何学的データを記録するように構成された光学走査ユニットであって、光学走査ユニットが、スキャンボリュームの中へプローブ光線を投射するように配置された光源と、スキャンボリュームの中に置かれた物体から受け取った光の２Ｄ画像を記録するように配置された画像収集ユニットと、を含む、光学走査ユニットと、
データプロセッサと、プロセッサによって実行可能な可読プログラムコードを含むコンピュータプログラム製品でコード化された非一時的コンピュータ可読媒体と、を含む制御ユニットであって、プロセッサに、
様々な時点に物体について収集された監視データを解析することによってスキャンボリュームの中の物体の移動を検出させ、
物体がスキャンボリュームの中で静止していると判定されたとき３Ｄ走査を開始させ、
記録された幾何学的データから物体のデジタル３Ｄ表示を生成させる、
制御ユニットと、
を備える。
【０００８】
１つの実施形態に従った３Ｄスキャナのスキャンボリュームの中の置かれた物体を走査するために３Ｄスキャナを制御する方法を開示する。方法は、
−物体がスキャンボリュームの中で静止しているか否かを判定するためにスキャンボリュームを監視することと、
−物体がスキャンボリュームの中で静止していることが判明したときに物体を３Ｄ走査するための命令を実行することと、
を含む。
【０００９】
１つの実施形態において、可読プログラムコードは、プロセッサによって実行可能であり、かつ、プロセッサに、
様々な時点にスキャンボリュームの中に存在する少なくとも異物の監視データを収集させ、
様々な時点に少なくとも異物について収集された監視データを解析することによってスキャンボリュームの中に存在する少なくとも異物の移動を検出させ、
異物がスキャンボリュームの中で動いていることが判定されたとき物体の３Ｄ走査の開始を防止させる、
ように構成される。
【００１０】
１つの実施形態に従った３Ｄスキャナを制御する方法を開示する。方法は、
スキャンボリュームの中に配置された異物が動いているか否かを判定するためにスキャンボリュームを監視することであって、監視が、３Ｄスキャナの２Ｄ画像センサを使用して監視３Ｄ画像を記録し、記録された２Ｄ画像を解析することを含む、監視することと、
異物がスキャンボリューム内で動いていることが判定されたとき物体の３Ｄ走査を防止するための命令を実行することと、
を含む。
【００１１】
１つの実施形態例に従った３Ｄスキャナのスキャンボリュームの中の物体を３Ｄ走査する方法を開示する。方法は、
開示する実施形態のいずれかに従って３Ｄスキャナのスキャンボリュームの中に物体を置くことと、
物体がスキャンボリュームの中で静止しているか否かを判定するためにスキャンボリュームを監視するためのプロセッサ実行可能な命令を実行することと、
物体が静止していることが判明したとき物体を３Ｄ走査するためのプロセッサ実行可能な命令を実行することと、
を含む。
【００１２】
以上及び以下に説明する方法のいくつかのステップは、ソフトウェアで実施でき、データ処理システム上で又はコンピュータ実行可能命令の実行によって生じた他の処理手段上で実行できる。命令は、コンピュータ可読記憶媒体から又はコンピュータネットワークを介して他のコンピュータからＲＡＭメモリなどのデータ処理システムのメモリにロードされたコンピュータプログラム製品として与えることができる。代替的に、説明するステップは、ソフトウェアの代わりに又はソフトウェアとの組み合わせでハードワイヤ回路によって実施できる。
【００１３】
いくつかの実施形態において、コンピュータプログラム製品は、物体がスキャンボリュームの中で静止していることが判明したとき３Ｄ走査を開始するための命令を含む。
【００１４】
１つの実施形態に従った３Ｄスキャナを開示する。３Ｄスキャナは、
３Ｄスキャナのスキャンボリュームの中に配置された物体の幾何学的データを記録するように構成された光学走査ユニットであって、光学走査ユニットが、スキャンボリュームの中へプローブ光線を投射するように配置された光源と、スキャンボリュームの中に置かれた物体から受け取った光の２Ｄ画像を記録するように配置された画像収集ユニットと、を含む、光学走査ユニットと、
データプロセッサと、プロセッサによって実行可能な可読プログラムコードを含むコンピュータプログラム製品でコード化された非一時的コンピュータ可読媒体と、を含む制御ユニットであって、プロセッサに、
様々な時点にスキャンボリュームの中に存在する少なくとも異物について監視データを収集させ、
様々な時点に異物について収集された監視データを解析することによってスキャンボリュームの中に存在する少なくとも異物の移動を検出させ、
異物がスキャンボリュームの中で動いていると判定されたとき物体の３Ｄ走査の開始を防止させる、
制御ユニットと、
を備える。
【００１５】
異物は走査される物体とは異なるものであり、異物は、通常、典型的にはスキャンボリュームの中への物体の配置時など３Ｄスキャン開始前にスキャンボリュームの中に一時的に存在する。本開示において、異物は、物体がスキャンボリュームの中に置かれるときのオペレータの手を含むことができる。代替的に、異物は、走査のためにスキャンボリュームの中に物体を配置するように構成されるロボットアームを含むことができる。典型的に、異物の動きの判定は、物体が静止しているか否かの判定前に実施される。
【００１６】
１つの実施形態において、可読プログラムコードは、プロセッサによって実行可能であり、かつ、プロセッサに、
様々な時点に物体について収集された監視データを解析することによってスキャンボリュームの中の物体の移動を検出させ、
物体がスキャンボリュームの中で静止していると判定されたとき３Ｄ走査を開始させ、
記録された幾何学的データから物体のデジタル３Ｄ表示を生成させる、
ように構成される。
【００１７】
異物がまだスキャンボリュームの中に存在するとき、記録された幾何学的データから物体のデジタル３Ｄ表示を生成するための走査開始は避ける必要がある。したがって、１つの実施形態によれば、物体の３Ｄ走査開始の防止は、プロセッサによって実行可能な可読プログラムコードが、スキャンボリュームの中で物体が静止していると判定されかつ異物がスキャンボリュームの中で動いていると判定されたときプロセッサが物体の３Ｄ走査開始を防止するように構成されることを含む。言い換えると、物体の３Ｄ走査は、判定によって物体が静止していると結論付けられてもスキャンボリュームの中に異物が存在しないときに開始できる。
【００１８】
本開示において、スキャンボリュームは、画像収集ユニットの視野を表す三角錐によって画定できる。画像収集ユニットが複数の画像センサを含む状況においては、スキャンボリュームは、複数の画像センサに共通の視野即ち重なり視野全体又は少なくともその一部を含む。
【００１９】
スキャンボリュームの監視は、３Ｄスキャナの２Ｄ画像センサを使用して物体及び／又は異物の監視２Ｄ画像を記録することと、記録された２Ｄ画像を解析することと、を含むことができる。１つの実施形態において、監視データは、異物がスキャンボリュームの中に存在するとき様々な時点に記録された物体及び異物の監視２Ｄ画像を含む。別の実施形態において、監視データは、異物がスキャンボリュームに不在のとき様々な時点に記録された物体の監視２Ｄ画像を含む。
【００２０】
監視データの解析は、例えば監視２Ｄ画像の中のピクセルのピクセル値を比較することによって、様々な時点に記録された監視２Ｄ画像を比較することを含むことができる。１つの実施形態において、物体は、比較されたピクセル値の間の差が第１設定閾値より低いときスキャンボリュームの中で静止していると判定される。別の実施形態において、異物は、比較されたピクセル値の差が第２設定閾値より高いときスキャンボリュームの中で動いていると判定される。別の実施例において、第１設定閾値及び第２設定閾値は同じでも異なってもよい。したがって、１つの非限定的な例示的様式は、監視２Ｄ画像の対応するピクセルの強度値を引き算して、差が設定強度閾値より低いか否かを判定することによって、差異指標を比較することである。別の非限定的な例示的様式は、監視２Ｄ画像の画像強度ヒストグラムを比較し、差が設定閾値より低いか否かを判定することを含むことができる。
【００２１】
監視２Ｄ画像は、様々な時点に記録される２つ又はそれ以上の別個の２Ｄ画像を含むことができる。解析において、これらの記録された２Ｄ画像は、物体が静止しているか又は異物が動いているか否かの判定のために比較される。それに加えて又はその代わりに、監視２Ｄ画像は、監視段階における即ち走査開始前の様々な時点に記録される既定の数の連続的画像の平均的表示を含む１つ又は複数の合成２Ｄ画像を含むことができる。合成画像は、既定の数の画像を整列し、既定の数の連続画像から選択された画像の１つからのピクセル値を利用することによって、又は、既定の数の連続画像から固有のピクセルについてピクセル値を平均化することによって、固有のピクセルについてピクセル値を計算することによって生成できる。解析において、これらの合成２Ｄ画像は、物体が静止しているか又は異物が動いているか否かを判定するために比較される。別の実施形態において、比較は、合成画像と非合成２Ｄ画像（監視段階における固有の時点に記録された単なる２Ｄ画像である）との間で行える。このような合成画像を使用することは、例えば、記録された監視２Ｄ画像からノイズを減少し、自動走査の開始をより確実にするために有益である。プロセッサによって実行可能な可読プログラムコードは、プロセッサがこのような合成画像を生成するように構成できる。可読プログラムコードは、更に、ｉ）２つの合成監視２Ｄ画像、及び／又はｉｉ）合成監視２Ｄ画像と非合成監視２Ｄ画像、及び／又はｉｉｉ）２つの非合成監視２Ｄ画像、を比較するように構成できる。
【００２２】
制御ユニットは、監視データが記録される様々な時点の間隔を設定するように構成できる。時間間隔は、例えば３Ｄ走査を開始するために不要に長い待機時間を生じるのを回避するのに充分に短いことが好ましく、同時に、オペレータがスキャンボリュームの中に物体を置く間３Ｄ走査が開始されるのを回避するために充分に長くできる。例えば、物体の単一の２Ｄ画像は、１００ｍｓｅｃよりずっと短い時間内に得られることが多く、その後の解析は、データ処理システムによって迅速に処理できる。スキャンボリュームの監視及び走査処理の自動開始は、オペレータが３Ｄスキャナのユーザーインターフェイスと対話するよりずっと迅速にできる。
【００２３】
１つの実施形態において、物体がスキャンボリュームの中で移動するか否かを検出することは、スキャンボリュームの中で物体の位置及び／又は向きが時間に伴い変化するか否かを判定することを含むことができる。物体が静止していると見なすことができる位置及び／又は向きの最大許容変動の設定範囲、並びに物体が前記の設定範囲内になければならない時間間隔を規定できる。
【００２４】
３Ｄスキャナの中への物体の配置手順におけるスキャンボリュームの監視は、物体が走査準備完了していることを知らせるためにオペレータが３Ｄスキャナ制御システムと対話する必要なく、オペレータがスキャンボリュームの中に静止して物体を置いたら自動的に３Ｄ走査を開始できるようにする。オペレータが走査開始のコマンドを入力するために例えばコンピュータ画面の方を向く必要がないので、走査処理を、迅速に開始できる。走査処理は、オペレータがスキャンボリュームの中に物体を置いて走査後物体を取り出す必要しかないので、より自動的になる。数個の物体が順次走査される走査シーケンスにおいて、オペレータは、走査済みの物体を次の物体に交換する必要しかないので、走査処理の全体時間を大幅に減少する。
【００２５】
コンピュータプログラム製品は、走査済み物体がスキャンボリュームから取り出されたこと及び新しい物体が３Ｄスキャナの中に置かれスキャンボリュームの中で静止していることを検出するための、並びに、新しい物体を３Ｄ走査するための、命令を含むことができる。走査済み物体が取り出されたことを検出するためにスキャンボリュームを監視することは、スキャンボリュームからの走査済み物体の取出しを追跡すること又は走査後のある時点において物体が再びスキャンボリュームの中に見つけられる前にスキャンボリュームが空であることを記録することに基づく。
【００２６】
例えばオペレータが物体の第１走査の質に満足しなかった場合、新規の物体は原則的に既に走査済みの物体とすることができる。
【００２７】
監視データは、好ましくは、スキャンボリュームの中の物体の位置及び／又は向きを表せる。３Ｄスキャナは、その後監視データの解析によってスキャンボリュームの中の物体の移動を検出することができる。解析は、スキャンボリュームの中に物体があるか否かを判定することもできる。
【００２８】
いくつかの実施形態において、光学走査ユニットは、スキャンボリュームの中へプローブ光線を投射するように配置された光源を備える。即ち、物体が走査されるとき、プローブ光は物体に対して投射される。プローブ光線は、所定数の平行線から成る線パターンなどのパターンを含むことができる。
【００２９】
いくつかの実施形態において、光学走査ユニットは、スキャンボリュームの中に配置された物体から及び／又はスキャンボリュームの中に存在する異物から受け取った光の２Ｄ画像を記録するように配置された画像収集ユニットを含む。
【００３０】
いくつかの実施形態において、監視データは、様々な時点に記録された監視２Ｄ画像を含む。スキャンボリュームの監視は、様々な時点の１つ又は複数の監視２Ｄ画像を記録することと解析することとを含むことができ、解析は記録された監視２Ｄ画像を比較及び／又は解析することを含む。
【００３１】
コンピュータプログラム製品は、監視データを導き出すために１つ又は複数の監視２Ｄ画像を解析するための、並びに、物体及び／又は異物が移動しているか否かを検出するために監視データを解析するための、命令を含むことが好ましい。
【００３２】
本開示において、「２Ｄ画像」と言う句は、２Ｄ画像において画像化された物体表面の可干渉領域がプローブ光又は環境光によって照明される場合、並びに、物体及び／又は異物が構造化されたプローブ光線によって照明される場合の両方に関して使用できる。構造化されたプローブ光線が応用される場合、２Ｄ画像は、プローブ光が実際に物体表面に衝突する物体表面の部分（１つ又は複数）についての幾何学的データのみを含むことができる。即ち、２Ｄ画像は、表面からほとんど又は全くデータのないダーク部分を有する可能性がある。例えば、所定数の平行線から成るプローブ光パターンの場合、２Ｄ画像は、線によって照明された物体表面からのデータのみを提供し、２Ｄ画像の中にはプローブ光パターンの線の間の物体表面の区分からのデータはない。
【００３３】
３Ｄスキャナは、スキャンボリュームの中で様々な方向について移動を検出できるように様々な角度から物体及び／又は異物を画像化するように配置された例えば２台又はそれ以上の２Ｄカメラを持ち、かつ／又は、同じ２Ｄカメラを使用して実質的に同時に２つ又はそれ以上の監視２Ｄ画像を入手できる。後者の状況は、例えば、効果的に瞬間的にスキャンボリュームをカバーする光軸に沿って焦点面が掃引されるフォーカススキャナにおいて、又は、三角法３Ｄスキャナが、一連の時点の２つの連続する時点の間の時間より実質的に短い時間内に物体の低解像度デジタル３Ｄ表示を記録するときに使用できる。各時点についての数個の監視２Ｄ画像の記録は、一連の時点の２つの連続する時点の間の時間の端数で実施されなければならない。例えば、各時点の監視２Ｄ画像の記録は、２つの連続する時点の間隔の１０分の１内で実施される。
【００３４】
いくつかの実施形態において、監視データの解析は、様々な時点に記録された監視２Ｄ画像を比較することを含む。２つ又はそれ以上の連続する監視２Ｄ画像の間に変化が全くない場合又は変化が設定最大値より小さい場合、物体は静止していると結論付けられる。
【００３５】
いくつかの実施形態において、画像収集ユニットは、スキャンボリュームの監視時に記録される物体及び／又は異物の監視２Ｄ画像及び３Ｄ走査時に記録される物体の走査２Ｄ画像の両方を記録する。これは、別個の画像収集ユニットが幾何学的データ及び監視データを記録するために使用される場合より少ない構成要素を使用して３Ｄスキャナを製造できると言う利点を与える。
【００３６】
いくつかの実施形態において、画像収集ユニットは、監視２Ｄ画像の少なくとも一部及び走査２Ｄ画像の少なくとも一部を記録する１台の２Ｄカメラを備える。スキャンボリュームの監視のために使用される２Ｄ画像及び走査対象の物体のトポグラフィを判定するための２Ｄ画像の両方を記録するために同じ２Ｄカメラを使用することによって、３Ｄスキャナを構成するために必要な構成要素をより少なくできるので、３Ｄスキャナをよりコンパクトにかつより低コストにすることができる。
【００３７】
３Ｄスキャナは、例えば物体のトポグラフィを表す物体のデジタル３Ｄ表示を生成することによって、記録された幾何学的データから走査対象の物体のトポグラフィを判定するように構成されることが好ましい。即ち、物体のデジタル３Ｄ表示を生成することは、物体のトポグラフィを判定することと言え、コンピュータプログラム製品は、記録された幾何学的データから物体のトポグラフィを導き出すための命令を含むと言える。
【００３８】
これは、２Ｄ画像及び／又は幾何学的データを３Ｄスキャナから受け取る別個の制御ユニットにおいて、又は、３Ｄスキャナの制御システムのコンピュータプログラム製品に適切な命令を含めることによって、実現できる。
【００３９】
３Ｄ走査において記録される幾何学的データは、この解析を実施するように構成されたコンピュータ実行アルゴリズムを実行することによって、記録された走査２Ｄ画像から導き出すことができる。
【００４０】
監視時にスキャンボリューム及びその中に置かれた物体を照明するために環境光を使用できる。即ち、いくつかの実施形態において、監視２Ｄ画像などの監視データが記録されるとき物体を照明するために環境光が使用される。この場合、記録された監視２Ｄ画像は、スキャンボリュームの中に置かれた物体及び／又はスキャンボリュームの中に存在する異物から反射された環境光を捕捉する。
【００４１】
３Ｄスキャナは、環境光がスキャンボリュームに到達できるようにする開放設計を有することによって、監視２Ｄ画像を記録するとき物体及び／又は異物を環境光で照明できるように構成できる。いくつかの実施形態において、監視２Ｄ画像の記録の間、照明ユニットは不活動であるか又はプローブ光線の強さが減少する。
【００４２】
いくつかの実施形態において、監視データの解析は、記録された監視データからスキャンボリュームの中の物体の位置及び／又は向きに関する情報を導き出すことと、様々な時点に記録された監視データについて導き出された情報を比較することと、を含む。連続する監視２Ｄ画像から導き出された情報が異なる場合、これは物体が静止していないことを示す。導き出された情報は、物体のエッジ若しくは構造の、又は、物体全体の、向き及び／又は位置を含むことができる。
【００４３】
各時点について１つの監視２Ｄ画像のみがある場合、スキャンボリュームの中の物体の向き及び／又は位置は、直接、各監視２Ｄ画像について導き出すことができる。
【００４４】
いくつかの実施形態において、比較は、特徴認識アルゴリズム又はエッジ検出アルゴリズムなどの画像解析アルゴリズムを使用する画像の解析など、監視２Ｄ画像の解析を含む。
【００４５】
スキャンボリュームの中に置かれた物体の少なくとも境界を識別するためにコンピュータプログラム製品の画像解析アルゴリズムを応用できる。
【００４６】
物体は、歯科の場合の黒など、走査対象の物体に通常みられない色を有するサンプルホルダに配置できる。色情報を含む監視２Ｄ画像が記録されたとき、物体の境界は、この色情報を使用して識別できる。
【００４７】
いくつかの実施形態において、監視データの解析は、様々な時点に収集された監視データから物体及び／又は異物の監視デジタル３Ｄ表示を生成することと、生成された監視デジタル３Ｄ表示の相対的配列を比較することと、を含む。
【００４８】
コンピュータプログラム製品は、
−同じ時点に記録された物体及び／又は異物の所定数の監視２Ｄ画像などの監視データから物体及び／又は異物の監視デジタル３Ｄ表示を生成するため、及び
−例えば、３Ｄスキャナの座標系など共通座標系における様々な監視デジタル３Ｄ表示の配列を比較することによって、様々な時点に記録された監視データから生成された２つ又はそれ以上の監視デジタル３Ｄ表示の相対的移動を検出するため、
のプロセッサ実行可能な命令を含むことができる。
【００４９】
デジタル３Ｄ表示が３Ｄスキャナの座標系など同じ座標系で表される場合、移動は、２つの監視デジタル３Ｄ表示を整列するために必要な変位として検出できる。デジタル３Ｄ表示が変位の必要なく直ちに整列する場合、物体は静止している。変位は、デジタル３Ｄ表示を整列するために例えばＩＣＰアルゴリズムを使用して判定できる。
【００５０】
ＩＣＰアルゴリズムは、２つの点クラウドの差を最小限に抑えるために採用される。ＩＣＰは、物体の部分デジタル３Ｄ表示から物体のデジタル３Ｄ表示を再構築するために又は同じ表面の２つのデジタル３Ｄ表示を整列する変換を決定するために使用できる。このアルゴリズムは、概念的に単純であり、一般にリアルタイムに使用される。これは、２つの点クラウドの点の間の距離を最小限にするために必要な変換即ち並進及び回転を繰り返し修正する。入力は、２つの生点クラウド（例えば、部分デジタル３Ｄ表示）からの点、初期変換推定及び繰返し停止の基準である。出力は、精錬変換（ｒｅｆｉｎｅｄ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）である。基本的に、アルゴリズムステップは、
１．最近接基準による点の関連付け
２．二乗平均コスト関数を使用する変換パラメータの推定
３．推定されたパラメータを使用した点の変換
４．繰返し、即ち点の再関連付け等
である。
【００５１】
本開示は、１時点に１つの物体の走査に限定されない。物体及びスキャンボリュームのサイズが許容する場合には、数個の物体をスキャンボリュームの中に配置できる。
【００５２】
スキャンボリュームは、２つの物体の３Ｄ走査の間の期間、連続的に監視できる。
【００５３】
オペレータが手でスキャンボリュームの中に物体を置くとき、３Ｄ走査は、物体が静止して手がスキャンボリュームから出されるまで、開始されないことが望ましい。オペレータの手がスキャンボリュームの中にあるとき、監視２Ｄ画像は手に関するデータ即ちスキャンボリュームにおける手の位置及び／又は向きを含むことができる。コンピュータプログラム製品の命令は、スキャンボリュームの中でのオペレータの手の移動が様々な時点について記録された監視２Ｄ画像の解析によって検出されるようにする。例えば、連続的監視２Ｄ画像の間の比較は、物体が静止しているか否かを示すだけでなく、オペレータの手がスキャンボリュームの中に存在して移動しているか否かについても示す。
【００５４】
１つの実施形態に従ったコンピュータプログラム製品を開示する。コンピュータプログラム製品は、非一時的コンピュータ可読媒体において実現され、コンピュータプログラム製品は、ハードウェアデータプロセッサによって実行可能であるコンピュータ可読プログラムコードを含み、ハードウェアデータプロセッサに、
様々な時点に物体について収集された監視データを解析することによって３Ｄスキャナのスキャンボリュームの中に置かれた物体の移動を検出させ、
物体がスキャンボリュームの中で静止しているか否かを判定させ、
物体がスキャンボリュームの中で静止していると判定されたとき３Ｄ走査を開始させ、
３Ｄ走査時に記録された幾何学的データから物体のデジタル３Ｄ表示を生成させ、
スクリーンに表示するなどによって、生成されたデジタル３Ｄ表示を可視化させる。
【００５５】
１つの実施形態に従ったコンピュータプログラム製品を開示する。コンピュータプログラム製品は、非一時的コンピュータ可読媒体において実現され、コンピュータプログラム製品は、ハードウェアデータプロセッサによって実行可能なコンピュータ可読プログラムコードを含み、ハードウェアデータプロセッサに、
様々な時点に３Ｄスキャナのスキャンボリュームの中に存在する少なくとも異物について監視データを収集させ、
様々な時点に少なくとも異物について取得された監視データを解析することによってスキャンボリュームの中に存在する少なくとも異物の移動を検出させ、
異物がスキャンボリュームの中で動いていることが判定されたとき物体の３Ｄ走査の開始を防止させる。
【００５６】
ハードウェアデータプロセッサによって実行可能なコンピュータ可読プログラムコードは、同様に、ハードウェアデータプロセッサに、スキャンボリュームの中に置かれた物体及び／又はスキャンボリュームの中に存在する異物によって反射された環境光を捕捉することによって、監視データを記録させる。
【００５７】
コンピュータプログラム製品は、更に、開示する方法を実施するために必要なステップのいずれか又は全てに関する命令を含むことができる。
【００５８】
三角法によって演算する代わりに、３Ｄスキャナは、焦点走査を利用するように構成できる。走査対象の物体のデジタル３Ｄ表示は、様々な焦点深さにおいて記録された焦点２Ｄ画像から再構築される。焦点走査法は、プローブ光を生成して、物体の少なくとも一部が照明されるように走査対象の物体へ向かってこのプローブ光を送ることによって、実施できる。スキャナは、比較的狭い焦点面を画定するように配列された集束レンズを有する。物体から返された光は、カメラへ向かって送られて、光学システムによってカメラの画像センサにおいて画像化される。画像センサ／カメラは、センサ要素の配列を備える。物体の上の／に対する焦点面の位置は、センサ要素の配列から／によって焦点２Ｄ画像が得られるときに、集束レンズによって変動される。
【００５９】
焦点２Ｄ画像に基づいて、複数のセンサ要素の各々又はセンサ要素の複数のグループの各々の焦点位置を、一連の焦点面位置について判定できる。焦点位置は、その後、例えばある範囲の焦点面について複数のセンサ要素の各々又はセンサ要素の複数のグループの各々について光の変動振幅を判定することによって、計算できる。焦点位置から、物体のデジタル３Ｄ表示を導き出せる。
【００６０】
本開示は、以上及び以下で説明する方法及び３Ｄスキャナ、並びに、各々第１形態に関連して説明した利点の１つ又は複数を生じかつ各々第１形態に関連して説明し添付の特許請求の範囲において開示した実施形態に対応する１つ又は複数の実施形態を有する対応する方法及び３Ｄスキャナを含む、種々の形態に関連する。
【００６１】
特に、ここで、３Ｄスキャナのスキャンボリュームの中に置かれた物体を走査するための３Ｄスキャナを開示する。３Ｄスキャナは、
−スキャンボリュームの中へプローブ光線を投射するように配置された光源と、
−スキャンボリュームの中に配置された物体の一連の２Ｄ画像を記憶するように配置された少なくとも１つの２Ｄ画像センサを備える画像収集ユニットと、
−データ処理ユニットと、監視モードにおいて３Ｄスキャナを作動するための、及び、物体がスキャンボリュームの中で静止していることが監視によって判定されたときに３Ｄスキャナの走査モードを起動するための、プロセッサ実行可能命令を含むコンピュータプログラム製品でコード化された非一時的コンピュータ可読記憶媒体と、を含む制御ユニットと、
を備える。
【００６２】
いくつかの実施形態において、監視モードは、２Ｄ画像センサが一連の時点の各時点についてスキャンボリュームから少なくとも１つの監視２Ｄ画像を記録できるように構成される。記録された監視２Ｄ画像は、その後、解析されて、物体がスキャンボリュームの中に存在し静止しているか否かを判定できる。
【００６３】
いくつかの実施形態において、走査モードは、スキャンボリュームの中に配置された物体にプローブ光が照明されるときに、２Ｄ画像センサが走査２Ｄ画像を記録できるように構成される。走査対象の物体のデジタル３Ｄ表示は、その後、記録された走査２Ｄ画像から生成できる。
【００６４】
物体のデジタル３Ｄ表示を記録するために３Ｄスキャナのスキャンボリュームの中に置かれた物体を走査するための３Ｄスキャナを開示する。３Ｄスキャナは、スキャンボリュームを監視しかつ物体がスキャンボリュームの中に置かれて静止していることを検出したとき物体の３Ｄ走査を開始するように構成される。３Ｄスキャナは、
−物体にプローブ光線を投射するように配置された少なくとも１つの光源と、
−スキャンボリュームの中に配置された物体から受け取った光を捕捉するように配置された画像収集ユニットと、
−制御ユニットであって、データ処理ユニットと、
ｉ．スキャンボリュームの中の物体の向き及び位置を表す監視データを受け取り、
ｉｉ．様々な時点に受け取った監視データを解析することによって物体が静止しているか否かを判定し、
ｉｉｉ．物体が静止していることが判明したときに物体の３Ｄ走査を開始する、
ためのプロセッサ実行可能な命令を含むコンピュータプログラム製品でコード化された非一時的コンピュータ可読記憶媒体と、を含む制御ユニットと、
を備える。
【００６５】
コンピュータプログラム製品はまた、３Ｄ走査を実行するための、及び、３Ｄ走査のときに画像収集ユニットを使用して記録された１つ又は複数の２Ｄ画像から導き出された幾何学的データから物体のデジタル３Ｄ表示を生成するための、命令を含むことが好ましい。
【００６６】
制御ユニットは、例えば、プロセッサ及び非一次的コンピュータ可読記憶媒体を備えるコンピュータによって実現できる。
【００６７】
３Ｄスキャナのスキャンボリュームの中に置かれた物体を走査するための３Ｄスキャナを開示する。３Ｄスキャナは、
−物体がスキャンボリュームの中で静止しているか否かを判定するためにスキャンボリュームを監視するように構成された監視ユニットと、
−スキャンボリュームの中に配置された物体を３Ｄ走査するように構成された光学走査ユニットと、
−監視ユニットがスキャンボリュームの中で静止している物体を検出したときに光学走査ユニットを使用して物体を３Ｄ走査するための走査処理を実行するように構成された制御ユニットと、
を備える。
【００６８】
いくつかの実施形態において、監視ユニットは、サンプルボリュームの中の物体の一連の監視２Ｄ画像を記録することによって動作する。記録された監視２Ｄ画像は、その後、スキャンボリュームの中での物体の向き及び／又は位置が１つの監視２Ｄ画像から別の監視２Ｄ画像へ変化するか否かを検出するために比較できる。比較は、特徴認識アルゴリズム又はエッジ検出アルゴリズムを使用して監視２Ｄ画像を解析するなど、画像解析アルゴリズムを使用して監視２Ｄ画像を解析することを含むことができる。この種のアルゴリズムは、アルゴリズムのステップを実施するためのプロセッサ実行可能命令を含むコンピュータプログラム製品の一部とすることができ、命令は、非一時的コンピュータ可読記憶媒体においてエンコード化され、プロセッサによって実行される。プロセッサ及び記憶媒体は、制御ユニットの一部とすることができる。
【００６９】
いくつかの実施形態において、監視ユニット及び走査ユニットは、スキャンボリュームの監視のための物体及び／又は異物に関する監視２Ｄ画像、及び、物体の３Ｄ表示を生成するための物体の３Ｄ走査のための２Ｄ画像、の両方を記録するように配置された少なくとも１つの２Ｄ画像センサを共有する。
【００７０】
いくつかの実施形態において、監視ユニットは、フォトダイオードなど少なくとも１つの光検出器を備え、監視は、物体が３Ｄスキャナの中に置かれたときに光検出器によって受け取る光の強さの変化を検出することによって作動する。光検出器は、物体支持構造体が３Ｄスキャナの中に配置されたときに光検出器が受け取る環境光の強さが減少するように配置できる。即ち、スキャンボリュームの監視は、３Ｄスキャナの物体支持構造体が３Ｄスキャナの中に配置されたときに、物体又は物体支持構造体が、光検出器の受容コーン（ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ  ｃｏｎｅ）を少なくとも部分的に遮断するように配置された、光検出器からの値を記録することを含む。これは、例えば、物体支持構造体を３Ｄスキャナの中に取り付けるときに、物体支持構造体の裏に光検出器を配置することによって実現できる。これによって、物体が物体支持構造体に配置されているか否かを判定でき、それによって、スキャンボリュームが空ではないことを示すことができる。
【００７１】
いくつかの実施形態において、監視ユニットは、光検出器へ向かって監視光線を放射するように、かつ、物体がスキャンボリュームの中に置かれたときに光検出器へ向かう監視光線の光路がブロックされるように、配置された少なくとも１つの監視光源を備える。
【００７２】
いくつかの実施形態において、監視ユニットは、物体が３Ｄスキャナの中の物体支持面上に置かれたときを記録するように配置された重量センサを備える。
【００７３】
１つの実施形態に従ったスキャンボリュームの中の物体及び／又は異物の存在を検出する方法を開示する。方法は、スキャンボリュームの少なくとも１つの監視２Ｄ画像を含む監視データを収集することと、空のスキャンボリュームに関する情報に対比した少なくとも１つの収集された２Ｄ画像の解析に基づきスキャンボリュームの中の物体又は異物の存在を検出することと、を含む。
【００７４】
別の実施形態において、制御ユニットは、データプロセッサと、プロセッサによって実行可能な可読プログラムコードを含むコンピュータプログラム製品でコード化された非一時的コンピュータ可読媒体と、を含み、プロセッサに、スキャンボリュームの少なくとも１つの監視２Ｄ画像を含む監視データを収集させ、空のスキャンボリュームに関する情報に対比した少なくとも１つの収集された２Ｄ画像の解析に基づきスキャンボリュームの中の物体及び／又は異物の存在を検出させる。
【００７５】
解析は、以上に開示した実施形態の１つを使用して、例えば少なくとも１つの収集監視２Ｄ画像のピクセル−ピクセル値を情報と比較することによって実施でき、ピクセル値の差が設定閾値を上回るとき物体及び／又は異物の存在を示す。情報は、空のスキャンボリュームの２Ｄ画像によって表されることができ、制御ユニットによってアクセス可能なメモリに保存されることができる。
【００７６】
上述の実施形態は、異物が動いているか否かを判定する前ステップとして使用できる。
【００７７】
本開示の実施形態はその利点と共に、添付図面と一緒に以下の例示的かつ非限定的な詳細な説明を読むとき、より良く理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】１つの実施形態に従った物体の３Ｄ表示を生成する方法を示す。
【図２】１つの実施形態に従った物体の３Ｄ表示を生成する方法を示す。
【図３】１つの実施形態に従った物体の３Ｄ表示を生成する方法を示す。
【図４】１つの実施形態に従った３Ｄスキャナを示す。
【図５】１つの実施形態に従ったスキャンボリュームを示す。
【発明を実施するための形態】
【００７９】
以下の説明において、例示的に本発明の実施の仕方を示す添付図面を参照する。
【００８０】
図１は、１つの実施形態に従った歯列模型などの物体の３Ｄ表示を生成する方法（ワークフロー）を示す。３Ｄスキャナは、スキャンボリューム（図５、５０８）を監視するように構成される。ワークフロー１００は、監視部分１０２と３Ｄ走査部分１１０とを含む。監視部分１０２は、３Ｄ走査プロセスの開始に関連するワークフローを含み、３Ｄ走査部分１１０は、物体の３Ｄ表示の生成に関連するワークフローを含む。
【００８１】
１０４において、スキャンボリュームの中に存在する物体の１つ又は複数の監視２Ｄ画像を含む監視データが、様々な時点で収集される。１０６において、監視２Ｄ画像は、スキャンボリュームの中の物体の移動を検出するために解析される。１０８において、スキャンボリュームの中の物体が静止しているか動いているかの判定が行われる。解析及び判定は、３Ｄスキャナの制御ユニットによって処理できる。制御ユニットは、解析及び比較の命令を実行する。物体が動いていると判定されると、１０８において物体が静止していると判定されるまで繰り返し、物体の更に１つ又は複数の監視２Ｄ画像が記録される。物体が静止していると判定される場合、ワークフローは、走査部分１１０へ進む。即ち、物体の３Ｄ走査が開始される。１１２において、スキャンボリュームの中に置かれた物体の複数の走査２Ｄ画像が記録され、物体の複数の走査２Ｄ画像に基づいて、物体のデジタル３Ｄ表示が生成される。
【００８２】
３Ｄスキャナの同じ画像収集ユニットが、監視段階における監視２Ｄ画像及び走査段階における走査２Ｄ画像の両方を記録するように構成できる。
【００８３】
図２は、１つの実施形態に従った物体の３Ｄ表示を生成する方法を示す。典型的に、オペレータの手などの異物は、物体がスキャンボリュームの中に配置されるときにスキャンボリュームの中に在る。異物がスキャンボリュームの中にあるとき３Ｄ走査の開始を回避すると有益である。したがって、ワークフロー２０２を使用できる。ワークフローの２０４において、スキャンボリュームの中に存在する少なくとも異物の１つ又は複数の監視２Ｄ画像を含む監視データが収集される。監視データのこのような収集は、様々な時点に実施される。２０６において、監視２Ｄ画像は、スキャンボリュームの中の異物の動きが検出されるか否かを検出するために解析される。２０８において、異物が動いているか否かの判定が行われる。異物が動いていると判定されると、２１０において、物体の３Ｄ走査の開始が防止されて、異物が動いていることを否定する判定が行われるまで繰り返し、更に１つ又は複数の監視２Ｄ画像が記録される。解析及び判定は、解析及び比較のための命令を実行する３Ｄスキャナの制御ユニットによって処理できる。
【００８４】
１つの実施形態によれば、前の段落において開示する方法は、更に、付加的ワークフローを含むことができ、判定の次に、１０２において物体が静止しているか否かを判定すること及び１１０において物体の３Ｄ表示を生成することが続く。ワークフロー要素１０２及び１１０は、図１に関連して前に説明したステップを含む。これらの付加的ワークフロー要素を組み合わせることによって、物体がスキャンボリュームの中で静止していることが判定されかつ異物がスキャンボリュームの中で動いていることが判定されたときに、物体の３Ｄ走査の開始を防止できる。
【００８５】
図３は、１つの実施形態に従った物体の３Ｄ表示を生成する方法を示す。ワークフロー３００は、監視段階３０２と３Ｄ走査段階３１２とを含む。
【００８６】
物体が図２に示す３Ｄスキャナなどの３Ｄスキャナのスキャンボリュームの中にあるとき、スキャナの画像収集ユニットは、物体の２Ｄ画像を記録できる。監視時に、１つ又は複数の監視２Ｄ画像は、様々な時間に記録され、時間は、時点のシーケンス（…ｔi-1、ｔi、ｔi+1…）によって定義できる。図２のスキャナにおいて、同じ画像収集ユニットが、監視２Ｄ画像及び走査２Ｄ画像の両方を記録する。
【００８７】
スキャンボリュームは、オペレータがスキャンボリュームの所定の場所へ物体を移動するとき監視される。３０４において、２つ又はそれ以上の監視２Ｄ画像が様々な時点ｔi及びｔ1+iにスキャンボリュームから記録される。これらの監視２Ｄ画像は、その後、物体の位置及び向きを判定するために３０６において解析される。例えば、物体の周囲が、監視２Ｄ画像の各々において検出できる。
【００８８】
３０８において物体の位置及び／又は向きを比較することによって物体が静止しているか否かを判定できる。変化が全くないか又は設定閾値内の変化である場合、物体は静止していると結論付けることができる。解析及び比較は、解析及び比較のための命令を実行する３Ｄスキャナの制御ユニットによって処理される。
【００８９】
２つの２Ｄ画像を比較する１つの様式は、グレースケール画像におけるなど単一色成分について、又は、カラー画像におけるなどいくつかの色成分について、その差異を形成することである。後者の場合、１組の差異画像（色成分ごとに１つ）が得られる。
【００９０】
様々な色成分についての差異画像のセットを評価する１つの様式は、色を別の色空間、例えば、色相−彩度−明度（hue-saturation-lightness）へ変換し、その後、その色空間の色成分の１つ又は２つだけを差し引くことである。このような成分が１つだけ使用される場合、手順はグレースケール画像と同等である。
【００９１】
２Ｄ画像から差異指数（ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を計算する１つの様式は、対応するピクセルの強度値を引き算して、全てのピクセルについての平均値を得ることである。
【００９２】
スキャナへ進入する物体などの変化を検出する１つの様式は、差異指標を閾値と比較することである。閾値は、較正によって見つけることができ、使用者が設定できる。
【００９３】
２Ｄ画像における変化検出の確実さを増す１つの様式は、ｍ個（ｍ＞２）の画像を検討し、各々の差異指標から連続する画像のｍ−１個の差異画像を評価し、移動平均フィルタなどの平滑化フィルタを応用することである。このようにして、１つのスプリアス画像が、偽の変化検出を生じる可能性が小さくなる。
【００９４】
検出可能性を増大する１つの様式は、２Ｄ画像の数個の領域を別個に処理することである。例えば、スキャナ内部に特に２Ｄ画像の境界近くに在る小さいエリアに小さい物体が置かれたとき、対の差異画像の全てのピクセルの全体平均はかなり小さく、閾値より低いままである可能性がある。同じ例において、画像全体と同様に但し個別に数個の領域を処理する場合、少なくとも１つの領域はおそらく閾値より大きい差異指数を示すので、これを変化の示度として見ることができる。
【００９５】
物体がｔiとｔi+1との間で移動又は回転したことが判明した場合、監視ステップ１０２、１０３及び１０４が繰り返される。３１０において物体が静止していると結論付けられてワークフローの３Ｄ走査部分３１２が開始できるまで、これが続けられる。
【００９６】
３Ｄ走査３１２において、所定数の走査２Ｄ画像が、３１４において記録される。スキャナが作動するとき、例えば三角法によって、所定数の走査２Ｄ画像が記録され、ここで、物体表面のプローブ光線の位置は、画像ごとに変動する。
【００９７】
ステップ３１６において、物体のデジタル３Ｄ表示は、記録された一連の走査２Ｄ画像から生成される。これは、例えば、走査２Ｄ画像から物体の部分的デジタル３Ｄ表示を生成し、様々な視点から得られた表面の部分的デジタル３Ｄ表示を縫い合わせる（ｓｔｉｔｃｈｉｎｇ  ｔｏｇｅｔｈｅｒ）ためのコンピュータ実行アルゴリズムを使用して実施できる。縫合せは、２つの部分的デジタル３Ｄ表示の間の差異を最小限に抑えるために、ＩＣＰ（Iterative Closest Point）アルゴリズムを使用して実施できる。
【００９８】
図４は、１つの実施形態に従った３Ｄスキャナシステム４００を示す。
【００９９】
３Ｄスキャナは、３Ｄスキャナのスキャンボリュームの中に配置された走査対象の物体４０４に投射されるプローブ光線４０６を与えるように構成された照明ユニット４０２を有する３Ｄ走査ユニット４２６を備える。照明ユニットは、プローブ光を与えるように配置されたＬＥＤ又はＬＥＤ配列などの光源を有する。プローブ光は、チェッカー盤パターン又は線パターンを有するなど空間的に構成でき、単色又は彩色とすることができる。この実施例において、走査対象の物体は、部分的歯列模型４０４である。非限定的実施例として、画像収集ユニットは、反射光の２Ｄ画像が記録されるように歯列模型４０４から反射された光４０８を受け取るように配置された２台の２Ｄカメラ４１０を含む。
【０１００】
３Ｄスキャナは、照明ユニットからスキャンボリュームの中に配置された歯列模型へ向けてプローブ光を案内するように、及び、走査対象の歯列模型から反射した光を受け取って光を画像収集ユニットへ向けて案内するように、構成された光学システムを有することができる。
【０１０１】
制御ユニット４２２は、データ処理ユニット４１４と、歯列模型がスキャンボリュームの中で静止しているときを判定するために監視２Ｄ画像を解析し３Ｄ走査において記録された監視２Ｄ画像からデジタル３Ｄ表示を生成するための命令を含むコンピュータプログラム製品でコード化された非一時的コンピュータ可読媒体４１６と、を含む。非一時的コンピュータ可読媒体４１６は、同様に、スキャンボリュームの中の異物が動いているときを判定するために監視２Ｄ画像を解析するための命令を含むコンピュータプログラム製品でエンコード化できる。
【０１０２】
スキャンボリュームの監視時に、制御ユニット４２２は、画像収集ユニットのカメラ４１０を使用して物体及び／又は異物の１つ又は複数の監視２Ｄ画像を記録するように３Ｄ走査ユニット２１１に命令するように構成される。監視２Ｄ画像は、監視２Ｄ画像が記録されるときに照明ユニット４０６が不活動であるように環境光を使用して記録できる。図示する走査ユニットのハウジングは、監視２Ｄ画像が記録されるとき環境光が歯列模型４０４を照明できるように開放されている。物体の記録された監視２Ｄ画像は、制御ユニット４２２へ送られ、制御ユニットにおいて、データ処理ユニット４１４、例えば、マイクロプロセッサは、歯列模型は静止しているか否か、例えば、歯列模型が少なくとも２つの時点において同じ位置及び向きに配置されたか否かを判定するために、監視２Ｄ画像を解析するための命令を実行するように構成される。歯列模型が静止していると判定された場合、３Ｄ走査が開始される。更に、異物の記録された監視２Ｄ画像が制御ユニット４２２へ送られ、制御ユニットにおいて、データ処理ユニット４１４、例えば、マイクロプロセッサは、異物が動いているか否か判定するために監視２Ｄ画像を解析するための命令を実行するように構成される。
【０１０３】
３Ｄ走査において、制御ユニット４１４は、歯列模型の一連の走査２Ｄ画像を記録するように３Ｄ走査ユニット４２６に命令するように構成される。記録された走査２Ｄ画像は制御ユニット４２２へ送られ、制御ユニットにおいて、歯列模型のデジタル３Ｄ表示が生成される。
【０１０４】
構造化されたプローブ光線が使用されるとき、収集された走査２Ｄ画像において光のパターンが検出され、パターンの明るい部分によって照明された歯列模型表面について３Ｄ座標を導き出すために、三角法又はステレオなどの確立された投射幾何学が使用される。これは、歯列模型４０４及び３Ｄ走査ユニット４２６の様々な一連の相対的位置について行われる。
【０１０５】
制御ユニットは、データ処理を実施できるようにする任意の装置または装置の組合せを含むことができる。制御ユニットは、多様なソフトウェアアプリケーションを実行できる汎用コンピュータ又は特定機能に限定された専用装置とすることができる。制御ユニットは、任意のタイプ、数、形式又は構成のプロセッサ、システムメモリ、コンピュータ可読媒体、周辺装置及びオペレーティングシステムを含むことができる。１つの実施形態において、コンピュータは、デスクトップ、ラップトップ、ポケットＰＣ、個人情報端末（ＰＤＡ）、タブレットＰＣ又はその他の既知の形式のパソコンの形式のパソコン（ＰＣ）を含む。少なくとも１つのアクセス装置及び／又はインターフェイスは、オペレータが制御ユニットの機能を利用できるようにする。アクセス装置及び／又はインターフェイスは、キーボード２２９、マウス２３０、ディスプレイ画面２３１に表示されたグラフィカルユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）、並びに、既知の入力又は出力装置及びインターフェイスを含むことができるが、これらに限定されない。
【０１０６】
図５は、１つの実施形態に従ったスキャンボリュームを示す。３Ｄ走査ユニット４２６は、画像収集ユニットを含む。非限定的実施例として、画像収集ユニットは、２台の２Ｄカメラ４１０と照明ユニット４０２とを含む。スキャンボリュームは、個々の２Ｄカメラ４１０の視界を表すコーン（５０２、５０４）の重なり区分５０８によって画定できる。いくつかの実施形態において、スキャンボリュームは、重なり区分５０８の一部に過ぎず、重なり区分全体ではない。
【０１０７】
いくつかの実施形態について説明し、図に示したが、本開示はこれに限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲において規定する本発明の内容の範囲内で他の様式でも実現できる。特に、本開示の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用し構成でき、構造的及び機能的修正を加えることができる。
【０１０８】
請求項が先行する請求項のいずれかに言及する場合、「いずれか」は、先行する請求項の「いずれか１つ又はそれ以上」を意味するものとする。
【０１０９】
本明細書において「含む／備える」が使用される場合、この語は、明示される特徴、数、ステップ又は構成要素の存在を示すが、他の１つ又は複数の特徴、数、ステップ、構成要素又はそのグループの存在又は付加を排除するものではない。
【０１１０】
数個の手段を列記する３Ｄスキャナの請求項において、これらの手段のいくつかをハードウェアの１つの同じアイテムによって実現できる。特定の処置が相互に異なる従属請求項において言及される又は異なる実施形態において説明されると言う単なる事実は、これらの処置の組合せを有利に使用できないことを示さない。
【０１１１】
本明細書全体において「可能な（ｍａｙ）」ものとして含まれる「１つの実施形態」又は特徴に言及することは、その実施形態に関連して説明する特定の特徴、構造又は特性が本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書の様々な部分に「可能な」ものとして含まれる「１つの実施形態」又は「別の実施形態」又は特徴に２回以上言及することは、必ずしも全てが、同じ実施形態を指すものではない。更に、特定の特徴、構造又は特性は、本開示の１つ又は複数の実施形態において、適宜、組み合わせることができる。
【０１１２】
以上の説明は、本明細書において説明する様々な形態を当業者が実施できるようにするために与えられる。これらの形態に対する様々な修正が当業者には明白であり、本明細書において規定された一般的原則は、他の形態に応用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2020507786.tif 000009