(57)【要約】  口腔内撮像のための例示的な方法および／または装置の実施形態は、対象領域にわたって離間された目印を用いて患者の歯肉を修正する。対象領域にわたる表面輪郭の光学像は、目印を含む対象領域の複数の反射画像を用いて取得される。例示的な方法および／または装置の実施形態は、表面輪郭画像から、各々が対象領域の一部分の表面輪郭を特徴付ける複数のパッチメッシュ画像を形成する。パッチメッシュ画像は、目印の複数の反射画像に従って対象領域を表すメッシュを形成するように組み合わせられる。対象領域を表すメッシュは、表示され、記憶され、または伝送され得る。【選択図】図４
2020537550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）患者の歯肉に、対象領域にわたって離間された複数の目印を付けるマーキングステップと、
（ｂ）前記対象領域にわたる表面輪郭の構造化光画像を取得するステップと、
（ｃ）前記目印を含む前記対象領域の複数の反射画像を取得するステップと、
（ｄ）前記表面輪郭構造化光画像から、各々が前記対象領域の一部分の前記表面輪郭を特徴付ける複数のパッチメッシュ画像を形成するステップと、
（ｅ）前記複数のパッチメッシュ画像を組み合わせて、前記目印の前記複数の反射画像に従って前記対象領域を表すメッシュを形成するステップと、
（ｆ）前記対象領域を表す前記メッシュを表示する、記憶する、または伝送するステップと
を含む、口腔内撮像方法。
【請求項２】
前記構造化光画像は、平行線のパターンを使用する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記目印は、英数字および非英数字のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記マーキングステップは、テープ上で行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記マーキングステップは、ステンシルによって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記マーキングステップは、スタンプによって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記マーキングステップは、インクジェット印刷装置によって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記目印の１つまたは複数は、歯に対する配向軸を示す、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記複数のパッチメッシュ画像を組み合わせるステップは、前記患者の歯または歯肉上の検出された目印の位置合わせを使用する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数のパッチメッシュ画像を組み合わせるステップは、１つまたは複数の配向軸に対する目印の使用をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記反射率画像からの少なくとも１つの共通の目印を前記パッチメッシュ画像のうちの２つのパッチメッシュ画像にマッピングするステップをさらに含み、前記構造化光画像は、３Ｄメッシュ画像または３Ｄ点群または３Ｄ表面輪郭画像である、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
（ａ）患者の１つまたは複数の口腔内表面に、対象領域にわたって離間された複数の印刷目印を付けるマーキングステップと、
ｂ）前記マーキングされた口腔内表面に構造化光を照射し、前記患者の口内の関心領域の複数の構造化光画像であって、前記印刷目印の少なくとも一部を含む複数の構造化光画像を取得するステップと、
（ｃ）前記取得された複数の構造化光画像から、複数のパッチメッシュ画像を形成するステップと、
（ｄ）前記パッチメッシュ画像から前記印刷目印を位置合わせすることによって、前記複数のパッチメッシュ画像を組み合わせて前記対象領域を表すメッシュを形成するステップと、
（ｅ）前記対象領域を表す前記メッシュを表示する、記憶する、または伝送するステップと
を含む、口腔内撮像方法。
【請求項１３】
前記複数のパッチメッシュ画像を組み合わせてメッシュを形成するステップは、前記パッチメッシュ画像上に形成された配向軸を示す目印のアライメントを使用する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記マーキングされる口腔内表面は、前記患者の歯肉である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記マーキングされる口腔内表面は、歯を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記印刷目印は、紫外線光の下でのみ視認可能である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記取得された複数の構造化光画像から前記複数のパッチメッシュ画像を形成するステップは、隣接する構造化光画像から対応する印刷目印を位置合わせするステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記マーキングステップは、患者の歯肉の内表面および外表面に同時にマーキングするように構成されたスタンプによって行われる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記構造化光画像は、３Ｄメッシュ画像または３Ｄ点群または３Ｄ表面輪郭画像である、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
対象領域にわたって離間された複数の印刷目印が付けられた口腔内表面に構造化光を照射するように構成された投影システム、および前記患者の口内の前記対象領域の複数の構造化光画像であって、前記複数の印刷目印の少なくとも一部を含む構造化光画像を取得するように構成された検出システムと、
前記取得された複数の構造化光画像から複数のパッチメッシュ画像を形成するように構成された画像プロセッサであって、前記パッチメッシュ画像から前記印刷目印を位置合わせすることによって前記複数のパッチメッシュ画像を組み合わせて前記対象領域を表すメッシュを形成するように構成された画像プロセッサと、
前記対象領域を表す前記メッシュを表示するように構成されたディスプレイと
を備える、口腔内撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、全般に、口腔内撮像の分野に関し、特に、歯および他の口腔内特徴の表面特徴付けのための改良型全歯列弓走査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面輪郭撮像は、パターン光または構造化光および三角測量を使用して、被写体の表面輪郭情報を取得する。輪郭撮像では、線または他の特徴のパターンが、所与の角度から被写体の表面に向かって投影される。次に、表面の投影パターンは、表面情報を分析し、投影線の変形外観に基づいて表面輪郭を特徴付けるために三角測量を利用して輪郭画像として別の角度から見られる。より高い解像度で追加の測定値を求めるために投影線パターンが段階的に空間的にシフトされる位相シフトは、被写体の表面をより正確にマッピングするのを助ける。
【０００３】
構造化光を使用した表面輪郭撮像は、固体の非常に不透明な被写体の形状を決定するために多くの用途で使用されてきた。輪郭撮像はさらに、解剖学的構造の一部の表面形状を特徴付けし、皮膚構造に関する詳細なデータを取得するのに使用されている。しかしながら、多くの技術的障害が、歯の輪郭投影撮像の効果的な使用を困難にしている。歯の表面輪郭撮像に関して認識されている問題の中に、歯の半透明性、高反射レベル、および歯自体の複雑な構造がある。
【０００４】
構造化光表面プロファイリング技術を歯構造撮像の問題に適合させるという多くの試みがなされてきた。例えば、Ｍａｓｓｅｎらに対する「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｂｅ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｔｈｒｅｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ  ｏｆ  Ｔｅｅｔｈ」と題された米国特許第５，３７２，５０２号明細書には、歯表面への投影用のストライプパターンを形成するためのＬＣＤマトリクスの使用について記載されている。同様のアプローチが、Ｏ’Ｋｅｅｆｅらによる「Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ  ｆｏｒ  ３−Ｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｃａｍｅｒａ」と題された米国特許出願公開第２００７／００８６７６２号に記載されている。Ｔｒｉｓｓｅｌに対する「Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｉｎｔｒａ−Ｏｒａｌ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ」と題された米国特許第７，３１２，９２４号明細書には、三角測量および偏光を使用して歯表面をプロファイリングする方法であるが、操作のために蛍光塗料の塗布が必要であるプロファイリング方法が記載されている。同様に、Ｐｆｅｉｆｆｅｒｒらに対する「３−Ｄ  Ｃａｍｅｒａ  ｆｏｒ  Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｉｎ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ  ｆｏｒ  Ｄｅｎｔａｌ  Ｐｕｒｐｏｓｅｓ」と題された米国特許第６，８８５，４６４号明細書は、三角測量を使用するが、撮像のために歯表面に不透明な粉末の塗布が必要である歯科用撮像装置を開示している。Ｐｆｅｉｆｆｅｒｒらに対する米国特許第６，８８５，４６４号明細書には、撮像のための光ビーム群を照射する口腔内カメラが記載されている。Ｌｉｍによる国際公開第２０１１／１４５７９９号パンフレットには、走査レーザ光を使用した３-Ｄスキャナが記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハンドヘルドデバイスを使用した走査の問題の１つは、限られた視野に関連する。典型的には、スキャナは、一度に少数の歯からしかデータを取得することができない。歯列弓の大部分、または全歯列弓を走査するためには、多数の別個のスキャンをつなぎ合わせる必要があり、各々の走査は、歯列のごく一部を覆う表面点の集合または点群を生成する。歯の形状を使用し、類似性に対する構造特徴を評価する位置合わせ方法を使用することができるが、これらの方法は、不正確で、計算集約的であり、時間がかかる可能性がある。
【０００６】
したがって、全歯列弓および他のより大きいスパンの走査のためのパッチ同士の位置合わせを容易にする、口腔内表面輪郭撮像のための光学装置および方法に利点があることが理解されるであろう。
【０００７】
本発明の目的は、口腔内表面輪郭特徴付けのための構造化光撮像の技術を進歩させることである。
【０００８】
本出願の別の態様は、全体的または部分的に、関連技術の少なくとも前述ならびに他の欠陥に対処することである。
【０００９】
本出願の別の態様は、全体的または部分的に、少なくとも本明細書に記載の利点を提供することである。
【００１０】
本出願の特定の例示的な装置および／または方法の実施形態によって提供される利点の中には、口腔内特徴の広範囲のスキャンを取得するための改善された位置合わせ能力がある。
【００１１】
これらの目的は、単に説明するための例として示されており、これらの目的は、本発明の１つまたは複数の実施形態の例示であり得る。本開示の方法によって本質的に達成される他の望ましい目的および利点は、当業者の頭に浮かび得る、または当業者に明らかになり得る。本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義される。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本開示の一態様によれば、
（ａ）患者の歯肉に、対象領域にわたって離間された複数の目印を付けるマーキングステップと、
（ｂ）前記対象領域にわたる表面輪郭の構造化光画像を取得するステップと、
（ｃ）目印を含む対象領域の複数の反射画像を取得するステップと、
（ｄ）表面輪郭構造化光画像から、各々が対象領域の一部分の表面輪郭を特徴付ける複数のパッチメッシュ画像を形成するステップと、
（ｅ）複数のパッチメッシュ画像を組み合わせて、目印の複数の反射画像に従って対象領域を表すメッシュを形成するステップと、
（ｆ）対象領域を表すメッシュを表示する、記憶する、または伝送するステップと
を含む、口腔内撮像方法が提供される。
【００１３】
本発明の前述ならびに他の目的、特徴および利点は、添付図面に示されているように、本発明の例示的な実施形態の以下のより具体的な説明から明らかになるであろう。
【００１４】
図面の要素は、必ずしも互いに対して正確な縮尺であるとは限らない。基本的な構造的関係または動作の原理を強調するために、いくつかの誇張表現が必要な場合がある。例えば、電力を供給するために使用される支持要素、パッケージングのために使用される支援要素、および光学系を保護するために使用される支援要素のような記載される例示的な実施形態の実装に必要であろういくつかの従来の構成要素は、説明を簡略化するために、図面には図示されていない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】歯の輪郭撮像のための口腔内撮像装置を示す図である。
【図２Ａ】表面輪郭データを取得するために三角測量を使用する方法を示した概略図である。
【図２Ｂ】表面輪郭情報を取得するためにパターン光を使用する方法を示した概略図である。
【図３】複数の光の線を有するパターンを用いた表面撮像を示す図である。
【図４】より大きなメッシュ画像を形成するために個々のスキャンをどのように組み合わせることができるかを示した概略図である。
【図５】目印のマーキング用のステンシルの使用を示した図である。
【図６Ａ−Ｃ】歯肉表面上に１つの目印を刻印するためのスタンプの使用を示した図である。
【図７】走査位置合わせを支援するための目印を付与するための接着テープの使用を示した図である。
【図８】印刷装置を使用して歯または歯肉にマーキングする様子を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、図面を参照しながら例示的な実施形態について詳細に説明する。図面では、同一の参照番号は、複数の図の各々における構造の同一の要素を指すものとする。
【００１７】
本出願の文脈において使用される場合、「第１の」、「第２の」などの用語は、必ずしも順序を示す関係、連続的関係、または優先順位関係を示すものではなく、別段の指定がない限り、単に、１つのステップ、要素、または要素のセットを別のものとより明確に区別するために使用される。
【００１８】
本明細書で使用される場合、「通電可能」という用語は、電力を受信したときに、任意選択で、許可信号を受信したときに、指示された機能を実行するデバイスまたは構成要素のセットに関係する用語である。
【００１９】
本出願の文脈において、「構造化光照明」または「パターン照明」という用語は、歯の形状を特徴付ける表面撮像、距離撮像、または「輪郭」撮像のために使用される投影照明のタイプを示すために使用される。構造化光パターン自体は、パターン光の特徴として、照射され、かつ所定の空間的および時間的周波数を有する領域にわたって分布する１つまたは複数の線、円、曲線、または他の幾何学的形状を含み得る。輪郭撮像に広く使用される構造化光パターンの例示的なタイプの１つは、対象の表面に投影される、等間隔で離間した光の線のパターンである。
【００２０】
本出願の文脈において、「構造化光画像」および「輪郭画像」という用語は、同義であり、歯の輪郭を特徴付けるために使用される光パターンの投影中に取り込まれた画像を指すものとする。「干渉縞画像」という用語も、構造化光画像に使用され得る。「距離画像」という用語は、表面構造をモデル化するこの光パターンを使用して生成された画像コンテンツを指す。構造化光画像は、典型的には、カメラが歯列弓に沿って移動されるときに連続して撮影される。「隣接構造化光画像」は、一連の隣接する画像であり、２つの隣接構造化光画像は、同じ画像コンテンツの一部を示す。
【００２１】
構造化照明のパターンにおける光の２つの線、光の線の一部、または他の特徴は、それらの線幅が、線の長さにおいて、わずか＋／−１５パーセントの範囲内で同じである場合、実質的に「寸法的に均一」であると見なされ得る。後でより詳細に説明されるように、構造化照明のパターンの寸法均一性は、均一な空間周波数を維持するために使用される。
【００２２】
本出願の文脈において、「光学系」という用語は、一般に、光ビームを成形するために使用されるレンズおよび他のタイプの屈折要素、回折要素、及び反射成分を指すのに使用される。このクラスの光方向付けまたは光成形の要素は、「光学系」と呼ばれる。
【００２３】
本出願の文脈において、「観察者」、「オペレータ」、および「ユーザ」という用語は、同義であり、ディスプレイモニタ上で歯科用画像のような画像を観察し、操作する、観察医師、技術者、または他の人物を指すものと見なされる。「オペレータ命令」または「観察者命令」は、例えば、カメラ上のボタンをクリックすることによって、またはコンピュータマウスを使用することによって、またはタッチスクリーンもしくはキーボード入力によって、観察者によって入力された明示的なコマンドから取得される。
【００２４】
本出願の文脈において、「信号通信状態」という表現は、２つ以上のデバイスおよび／または構成要素が、何らかのタイプの信号経路を移動する信号を介して互いに通信することが可能である状態を示している。信号通信は、有線であっても無線であってもよい。信号は、通信信号、電力信号、データ信号、またはエネルギー信号であり得る。信号経路は、第１のデバイスおよび／または構成要素と第２のデバイスおよび／または構成要素との間の物理的接続、電気的接続、磁気的接続、電磁気的接続、光学的接続、有線接続、および／または無線接続を含み得る。信号経路はさらに、第１のデバイスおよび／または構成要素と第２のデバイスおよび／または構成要素との間の追加の装置および／または構成要素を含み得る。
【００２５】
図１の概略図は、構造化光を歯の表面または他の口腔内特徴に投影するためのスキャナとして機能する口腔内カメラ装置２４を有する口腔内撮像システム１００を示す。カメラ装置２４は、有線または無線のデータ通信チャネルを介して、投影された構造化光パターンから画像を取得するコンピュータ４０と信号通信している。コンピュータ４０は、画像を処理し、データファイルとして記憶され、ディスプレイ２６上に表示され得る出力画像データを提供する。出力画像コンテンツは、一般に点群またはメッシュと呼ばれる、十分に密な表面点群または頂点群の形で表面輪郭を示し得る。メッシュ表現では、相互接続線は、ディスプレイにおける表面構造を視覚的に近似させるのを助けるために追加される場合もあれば、そうでない場合もあるが、カメラ装置２４を使用した構造化光投影、取得、および処理の結果として生成されるのは頂点そのものである。
【００２６】
コンピュータ４０は、例えば、本明細書に記載の画像処理および結果報告の一部を提供するために、カメラ装置２４プローブとは別個のものであり得る、または該プローブとは別個のものである、または該プローブと部分的に／完全に一体化される場合がある。コンピュータ４０はさらに、例えば、ネットワークに沿った有線通信または無線通信で、コンピュータ４０と信号通信しているメモリ４２を用いて画像データを記憶し、取得し得る。カメラ装置２４は、デバイス状態を示すまたは過度の動きを報告するための可聴もしくは可視インジケータ２８と共に、１つまたは複数のカメラ素子を有し得る。
【００２７】
図２Ａおよび図２Ｂの概略図は、表面輪郭データを取得するための三角測量の使用方法を示す。図１に示されているカメラ装置２４の筐体内に距離ｄだけ離間して配設されているプロジェクタ２２およびカメラ３４は、表面輪郭を走査するように協働する。本出願の例示的な実施形態によれば、プロジェクタ２２は、基準面にある被写体Ｏ上へ距離ｌにわたって連続する照明線を方向付ける。カメラ３４は、像面において、各投影線に対応する画像コンテンツを取得する。コンピュータ、専用マイクロプロセッサ、または他の論理処理デバイスのような制御論理プロセッサ３６は、プロジェクタ２２およびカメラ３４の動作を同期させ、被写体Ｏの表面輪郭を特徴付けるためにカメラ３４からの取得構造化光画像データを取得する、記憶する、処理する、または伝送する。角度αは、カメラ３４とプロジェクタ２２との向きの差を表す。カメラ３４はさらに、全視野照明を使用して、構造化光画像を取り込むため、さらに反射画像を取り込むために使用される二重機能、例えば、構造化光投影の中断およびＦＯＶの反射画像を取得するため取得シーケンスを有し得る。典型的には走査カメラ３４よりも広い視野（ＦＯＶ）を有する別の任意選択のカメラ３８は、代替的に、後でより詳細に説明されるように、患者の口内の目印に従って生成されたパッチメッシュ画像を位置合わせするのに役立つ反射画像を取得するために使用され得る。
【００２８】
本出願の例示的な装置および／または方法の実施形態は、歯のない患者にとって、または歯が欠けていることで従来の構造化光撮像技術では口腔内表面の異なる領域を正確に識別または区別し、表面輪郭を特徴付けることが難しくなり得る口の領域に対して、特に有益であり得る。赤みを帯びた色の歯肉組織は、青色波長を吸収する傾向があるので、画像コントラストを低減し、それに応じてノイズ信号コンテンツを増加させる。歯肉表面自体は、構造化光撮像を使用すれば、曲率変化がほとんどなく、色変化がほとんどない、非常に均一であるように見える。参照として使用するための容易に識別可能な構造を使用せずに、より小さい隣接パッチメッシュセグメントを互いに相関させることは困難であり得る。同様の表面特徴を有する複数のインプラント構造の存在は、撮像の難しさをさらに複雑にする可能性がある。
【００２９】
図２Ｂは、単一の光の線Ｌの例を使用して、表面輪郭情報を取得するためにパターン光を使用する方法を示している。照明アレイ１０がプロジェクタ２２（図２Ａ）からの光のパターンを表面２０へと方向付けるときにマッピングが行われ、線Ｌ’の対応画像が、カメラ３４の撮像センサアレイ３０上に形成される。撮像センサアレイ３０上の各画素３２（または複数の画素）は、表面２０による変調に従って、照明アレイ１０上の対応する画素１２へとマッピングする。図２Ｂに示されているように、画素位置のシフトは、表面２０の輪郭についての有用な情報を生成する。図２Ｂに示されている基本パターンは、様々な照明源およびシーケンスを使用し、１つまたは複数の異なるタイプのセンサアレイ３０を使用して、多くの方法で実施され得る。照明アレイ１０は、光変調のために使用される多くのタイプのアレイのうちのいずれか、例えば、液晶アレイ、またはＴｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社（テキサス州、ダラス）製のマイクロミラーの集積アレイである、Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ（ＤＬＰ）デバイスを使用して提供されるようなデジタル・マイクロミラー・アレイを利用することができる。
【００３０】
図２Ｂに示されている構成を複製した構造化光パターンを示す画像を複数回投影して取得することにより、カメラ上の輪郭線の画像は、撮像された被写体の多くの表面点を同時に位置決めする。このことは、多くのサンプル点の収集プロセスを加速させ、その一方で、光の面（および通常は、同様に受光カメラ）は、被写体の外面の一部または全てに光の面を「ペイント」するために、横方向に移動される。
【００３１】
複数の構造化光パターンは、追加の再構成点の線の密度を上げること、また不適合の線配列を検出および／または補正することを含む、多くの理由から、一緒に投影および分析され得る。複数の構造化光パターンの使用は、共に「３Ｄ  ＩＮＴＲＡＯＲＡＬ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＳ  ＵＳＩＮＧ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＭＵＬＴＩＬＩＮＥ  ＭＥＴＨＯＤ」と題された、同一出願人による米国特許出願公開第２０１３／０１２０５３２号明細書および米国特許出願公開第２０１３／０１２０５３３号明細書に記載されており、これらの内容全体は本明細書に組み込まれる。
【００３２】
図３は、複数の光の線を有するパターンを使用した表面撮像を示す。線パターンの段階的シフトおよび他の技術は、各投影線に対応するセグメントを確実に識別することが困難であり得る、表面に沿った急激な遷移から生じ得る不正確さおよび不明瞭さを補償するのに役立つ。図３では、例えば、線分１６が線分１８または隣接線分１９と同じ照明線からのものであるか否かを判断することは、表面の一部では困難であり得る。
【００３３】
実際には、図３の例に関して示されているような視野（ＦＯＶ）で投影され、同時に記録される構造化光シーケンスは、そのＦＯＶに対する表面頂点データを生成するために迅速に処理される。口内の各々の連続位置へのスキャナの移動に伴って、投影、画像取得、および処理が繰り返される。対応するＦＯＶの個々の頂点マッピングは、隣接するＦＯＶ位置からの対応データとともにつなぎ合わせなければならない点群またはメッシュデータを提供する。複数の隣接カメラ装置２４の位置に対応する点群またはメッシュデータをつなぎ合わせることにより、パッチメッシュ構造を形成することができる。
【００３４】
表面輪郭画像再構成の分野の当業者によく知られている様々なタイプの変換が、個々の点群またはメッシュデータ画像コンテンツを正確につなぎ合わせるために使用され得る。使用され得る周知の方法の１つは、マッチングプロセスのための点特徴ヒストグラム（ＰＦＨ）または高速点特徴ヒストグラム（ＦＰＦＨ）記述子を使用する。２つの隣接した表面セグメントのＦＰＦＨ記述子を計算することによって、例えば、ヒストグラム生成および比較技術を使用して、対応関係を計算することができる。ランダム・サンプル・コンセンサス（ＲＡＮＳＡＣ）アルゴリズムを使用して、整合性のある対応関係の最大セットを選択し、つなぎ合わせのための初期変換候補を提供することができる。反復最近傍点（ＩＣＰ）アルゴリズムを使用し、距離または他の適切な基準に従って配置結果を受諾または拒否するというような反復を用いて、より正確な位置合わせが実現され得る。
【００３５】
本出願の文脈においては、処理され表示されるメッシュ構造は、つなぎ合わされる１組の小さい隣接メッシュ部分、または一連のパッチ、または「パッチメッシュ」画像で構成され得、各々のパッチメッシュ画像は、他のパッチメッシュ構造と組み合わせて対象領域（ＲＯＩ）の表面輪郭を表すさらに大きいメッシュを形成するために、歯列弓の歯列の部分メッシュとして形成される。本出願の文脈において、スキャナによって取得され、撮像システム１００によって処理された構造化光画像は、「３Ｄメッシュ画像」または単に「メッシュ」と呼ばれ、また３Ｄ「点群」または３Ｄ表面輪郭画像ともさまざまに呼ばれる表面点または頂点の集合を生成する。
【００３６】
典型的な撮像システム１００内のスキャナとして使用される口腔内カメラ装置２４（例えば、ハンドヘルド式）の視野（ＦＯＶ）は、典型的には、わずか約２ｃｍ２である。全歯列弓または歯列弓のかなり広い部分の表面スキャン表現を生成するメッシュのようなより大きなスキャンを取得するために、複数の連続スキャンが処理されて、パッチの形態の一連のメッシュ画像または「パッチメッシュ」画像が形成され、結果として、より大きなメッシュ画像を形成するためにつなぎ合わされる。この構成はまた、間隙を埋め、他のスキャン情報を補うための表面データを提供するのに役立つ。
【００３７】
本出願に係る例示的な装置および／または方法の実施形態は、これらの小さなメッシュ画像を組み合わせることによって、より大きな対象領域（ＲＯＩ）のより大きなまたは合成のメッシュ画像を形成するために、各々が小さい領域を占める個々の走査パッチメッシュ画像の位置合わせを改善する必要性に対処するものである。図４の簡略図は、より大きな表面表現または合成メッシュ画像５２を形成するために、２つのより小さいパッチメッシュ画像５０ａ、５０ｂをつなぎ合わせる様子を示している。より小さいパッチメッシュ画像５０ａ、５０ｂの各々は、位置合わせの目印またはマーク６０を含む。パッチメッシュ画像５０ａ、５０ｂを組み合わせて、より大きなメッシュ画像５２の一部を形成するために、隣接するパッチメッシュ画像５０ａ、５０ｂのそれぞれの目印は、図示されているように、互いに照合され、位置合わせされ、またはマッピングされる。実際には、図４の例で概説されている基本原理を使用して、正確な位置合わせには、典型的には、２つ以上の目印６０が必要とされ得る。
【００３８】
目印６０は、等間隔で離間されて、小さな領域またはパッチのためのメッシュを形成するために、かつ２つ以上のパッチメッシュ画像を組み合わせてより大きなメッシュを形成するために、走査画像の組み合わせのためのメトリックを提供し得る。あるいは、目印６０は、画像位置合わせを可能にするために互いに十分近接した任意の間隔で離間され得るが、等しい増分で離間される必要はない。目印の密度は、表面輪郭再構成の精度に影響を及ぼす要因であり得る。目印間の緊密な間隔は、例えば、歯のない患者にとっては、口内のいくつかの領域において有用であり得る。
【００３９】
目印の形状は、スキャンパターンに従って、曖昧性を低減するために変更され得る。したがって、例えば、文字「Ｒ」のような任意の方向に走査されたときに容易に区別され得る形状のような非対称の目印形状が有利であり得る。
【００４０】
本出願に係る例示的な装置および／または方法の実施形態は、異なるスキャナ位置で取得された複数のより小さいメッシュ画像からパッチメッシュ画像をつなぎ合わせるために使用されるスティッチングプロセスを支援するためだけでなく、さらに患者の歯列弓のより広い領域の表面輪郭結果を提供するためのその後の隣接パッチメッシュ画像の互いの位置合わせを支援するために、塗布された目印を使用することができる。
目印塗布装置
【００４１】
図５、図６Ａ〜図６Ｃ、および図７は、本出願の例示的な実施形態に係る口腔内表面をマーキングするための様々な装置および／または機構を示す。ステンシル７８は、図５に示されているように、組織表面または歯列上に目印６０を形成するためのパターン６６を提供する。スタンプ、スキージ、インクジェット、または噴霧装置のようなアプリケータ６８は、ステンシル７８のパターン６６を通してインク、染料、顔料、または他の着色剤を案内して、適切な位置に目印６０を形成する。ステンシル７８は、歯列弓の一部または全体に延在するように、弓状であり得る。あるいは、ステンシル７８は、歯肉のごくわずかな一部に延在するように設計された平坦なものであり得る。ステンシル７８は、プラスチックシートまたは他の可撓性材料から形成され得る。
【００４２】
図６Ａ、図６Ｂ、および図６Ｃは、１つの目印６０を歯肉表面上に刻印するためのスタンプ７０の使用を示す。浸透印式アプリケータまたは他の押印装置は、ホルダの内側に配置され、走査される歯列弓に沿った適切な点に目印６０を形成することができる。頬側面または顔面外側面と内側面または舌側面との両方が同時にマーキングされ得る。スタンプ７０は、１本の歯のような歯列弓の小さな部分を覆うような大きさであり得る、または患者の歯列弓のより大きな部分または全歯列弓を一度にマーキングするように形成され得る。
【００４３】
図７は、スキャン位置合わせを支援するために目印６０を付与するための接着テープ８０の使用を示す。テープ８０は、撮像の間、歯肉組織上に残るのに十分な接着力を有するように考案されたものであり、撮像が完了した後に除去することが可能である。
【００４４】
あるいは、紫外線（ＵＶ）光の下または他の波長特異的な照明の下でのみ視認可能なインクによるマーキングを含む、歯の表面上の直接のマーキングが提案され得る。
【００４５】
本出願の例示的な一実施形態によれば、目印に使用されるインクまたは顔料は、口腔内表面から取得された構造化光信号の反射率を変化させる。反射率が低下する場合、表面のその部分からのデータが低減され、検出面の「穴」のような不完全なまたは曖昧なデータ結果につながり得る。反射率が上昇すると、その結果として、表面の対応する部分にわたる３Ｄデータの取得量が増加し得る。この密度変化は、前述のＰＦＨ技術またはＦＰＦＨ技術を使用した場合のように、目印検出および位置合わせに有用であり得る。
目印の種類
【００４６】
図５、図６Ａ〜図６Ｃ、図７、および図８に示されているように、様々な種類の目印が、走査されたパッチの位置合わせに使用され得る。本明細書に記載されているように、目印の例示的なマーキングは、英数字、記号、指標もしくは測定マーク、グレースケールもしくはまたはカラーパッチ、または他の記号（例えば、好ましくは、互いに区別され得る）を含むが、これらに限定されるものではなく、および／またはパッチ同士の位置合わせを可能にする。
【００４７】
図４は、歯または他の構造物の配向軸を示す目印６２を示す。個々の歯の配向軸は、メッシュつなぎ合わせ用の目印の対応するアライメントを可能にする多くの方法で決定され得る。
【００４８】
図８は、自動アライメントおよびパッチ位置合わせ用の目印の塗布のための印刷装置５６の使用を示す。印刷装置５６は、歯肉マーキングのために、歯に対して装置を正確に着座させる取付具の配置を有し得る。
撮像シーケンス
【００４９】
アライメント処理のために、照明および画像取り込みのためのシーケンスは、スキャナによって取得された視野（ＦＯＶ）の構造化光画像と、より広いカメラ視野を示す周期的に取得された反射画像の両方を取得することができる。
【００５０】
本出願の別の例示的な実施形態によれば、走査カメラ装置２４によって取得された構造化光画像は、表面輪郭または走査された口腔内表面を示すメッシュ画像を生成するために処理される。カメラ装置２４のカメラ３４は、通常は表面輪郭の特徴付けのために使用される構造化光パターンを感知することに加えて、口腔内構造の表面上の目印６０を検出することもできる。目印６０は、目印を使用して連続する構造化光画像を位置合わせすることによって、取得された一連の構造化光画像からのパッチメッシュ画像の形成を案内するのを支援するために使用され得る、または構造化光画像の処理後に生成された複数のパッチメッシュ画像を組み合わせるための目安として目印位置合わせによる後続の処理段階において使用され得る。目印６０の検出は、図２Ａのカメラ３４を使用して構造化光検出と同時に行われ得る、または、例えば（図２Ａのカメラ３４かカメラ３８のいずれかを使用して）目印を含む別の反射画像を取り込むために一連の構造化光投影および同時の構造化光画像取り込みを一時的に中断することによって、全光照明を使用して取得された介在反射画像の取り込みを必要とし得る。構造化光画像のアライメント、または構造化光画像から形成され、目印を含むパッチメッシュ画像のアライメントは、異なるそれぞれの取得された画像または処理された画像内の同じ目印の位置合わせまたはマッピングによる直接的な方法で実行され得る。
【００５１】
本出願の別の代替の例示的な実施形態によれば、随意選択のカメラ３８（図２Ａ）を使用して、構造化光照明を用いて実行される走査の前、走査の間、または走査の後に、１つまたは複数のアライメント反射画像が取得され得、アライメント反射画像は、視野内のマーキングされた目印６０を含み得る。前述の例示的な実施形態のように、目印６０は、取得された一連の構造化光画像からの個々のパッチメッシュ画像の形成を案内するのを支援するために使用され得る、または図４に示されているように、パッチメッシュ画像よりも大きい寸法のメッシュを形成するために、構造化光画像の処理後に生成された複数のパッチメッシュ画像を組み合わせるための目安として後続の処理段階において使用され得る。したがって、反射画像は、構造化光パターンに関連付けられ得、１つの画像パッチから次の画像パッチへの位置合わせを可能にする、支援する、または確認することができる目印を提供することができる。
【００５２】
少なくとも１つの例示的な実施形態に従って、例示的な方法／装置は、電子メモリからアクセスされる画像データ上で実行する命令が記憶されているコンピュータプログラムを使用することができる。画像処理技術分野の当業者によって理解され得るように、本明細書の例示的な実施形態のコンピュータプログラムは、パーソナルコンピュータまたはワークステーションのような適切な汎用コンピュータシステムによって利用され得る。しかしながら、記載されている例示的な実施形態のコンピュータプログラムを実行するために、例えば、１つのプロセッサまたはネットワークプロセッサの配置を含む、多くの他のタイプのコンピュータシステムが使用され得る。
【００５３】
本明細書に記載の特定の例示的な実施形態の方法を実行するためのコンピュータプログラムは、コンピュータ可読記憶媒体に記憶され得る。この媒体は、例えば、ハードドライブのような磁気ディスクもしくは取り外し可能なデバイスもしくは磁気テープのような磁気記憶媒体、光ディスク、光テープ、もしくは機械可読光学符号化装置のような光記憶媒体、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）もしくはリード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）のような固体電子記憶装置、またはコンピュータプログラムを記憶するために使用される任意の他の物理デバイスもしくは媒体を備え得る。記載されている実施形態の例示的な方法を実行するためのコンピュータプログラムはさらに、インターネットまたは他のネットワークまたは通信媒体を介して画像プロセッサに接続されたコンピュータ可読記憶媒体上に記憶され得る。当業者であれば、そのようなコンピュータプログラム製品の等価物もハードウェア内で構築され得ることをさらに容易に認識するであろう。
【００５４】
「メモリ」という用語は、本出願の文脈における「コンピュータアクセス可能なメモリ」に相当し、例えば、データベースを含む、画像データ上での記憶および操作に使用され、コンピュータシステムにアクセス可能である、任意のタイプの一時的またはより永続的なデータ記憶ワークスペースを指すことができることに留意すべきである。メモリは、例えば、磁気記憶装置または光学記憶装置のような長期記憶媒体を使用する、不揮発性メモリであり得る。あるいは、メモリは、マイクロプロセッサまたは他の制御論理プロセッサ装置によって一時バッファまたはワークスペースとして使用されるランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）のような電子回路を使用して、より揮発性の高い性質のものであり得る。表示データは、例えば、典型的には、表示装置に直接関連付けられ得る一時記憶バッファに記憶され、表示データを提供するために必要に応じて定期的にリフレッシュされる。この一時記憶バッファは、この用語が本明細書内で使用される場合、メモリであるとも考えられ得る。メモリはさらに、計算および他の処理を実行し、その中間結果および最終結果を記憶するためのデータワークスペースとして使用される。コンピュータアクセス可能メモリは、揮発性、不揮発性、または揮発性タイプと不揮発性タイプとのハイブリッドの組み合わせであり得る。
【００５５】
本明細書の例示的な実施形態のためのコンピュータプログラム製品が周知の様々な画像操作アルゴリズムおよび／またはプロセスを利用し得ることが理解されるであろう。また、本明細書の例示的なコンピュータプログラム製品の実施形態は、本明細書に具体的には示されていない、または記載されていないが実装に有用なアルゴリズムおよび／またはプロセスを具現化し得ることが理解されるであろう。そのようなアルゴリズムおよびプロセスは、画像処理技術の通常の技術の範囲内にある従来のユーティリティを含み得る。そのようなアルゴリズムならびにシステムの追加の態様、および画像を生成し、別の方法で処理するため、またはアプリケーションのコンピュータプログラム製品と協働するためのハードウェアおよび／またはソフトウェアは、本明細書には具体的に示されておらず、または記載されておらず、当技術分野で周知のそのようなアルゴリズム、システム、ハードウェア、コンポーネントおよび要素から選択され得る。
【００５６】
本出願に係る例示的な実施形態は、本明細書に記載の様々な特徴を（個々に、または組み合わせて）含み得る。
【００５７】
本発明は、１つまたは複数の実施態様に関して説明されているが、添付の特許請求の範囲の精神および範囲から逸脱することなく、説明されている実施例に対して変更および／または修正を行うことができる。さらに、本発明の特定の特徴は、いくつかの実施態様／例示的な実施形態のうちの１つのみに関して開示されているが、そのような特徴は、任意の所与のまたは特定の機能にとって望ましく、有利であり得るように、他の実施態様／例示的な実施形態の１つまたは複数の他の特徴と組み合わされ得る。「１つ」または「少なくとも１つ」の用語は、列挙されている項目の１つまたは複数を選択することができることを意味するのに使用される。「約」という用語は、変更により、説明されている例示的な実施形態に対してプロセスまたは構造の不適合が生じない限り、列挙されている値が少し変更され得ることを示す。最後に、「例示的な」は、その説明が理想的であることを暗示するのではなく、一例として使用されることを示す。本発明の他の実施形態は、本明細書の考察および本明細書に開示されている本発明の実施から当業者に明らかになるであろう。本明細書および実施例は、単なる例示であると考えられ、本発明の真の範囲および精神は、以下の特許請求の範囲によって示されるものとする。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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