Visualization of three-dimensional data acquisition

（発明の分野）
本発明は、三次元データ取得に関するものであって、特に三次元データの捕捉および微調整に役立つ視覚化技術のような重ね合わせの使用に関する。

（関連出願の相互参照）
本出願は、２００６年１月２０日に出願された米国特許出願番号第６０／７６１，０７８号、２００６年９月３日に出願された米国特許出願番号第１１／４６９，８６９号、２００６年９月３日に出願された米国特許出願番号第１１／４６９，８７０号、２００６年９月３日に出願された米国特許出願番号第１１／４６９，８７１号の優先権を主張する。

（関連技術の説明）
対象物から三次元データを取得するための様々な技術が存在する。 これらの技術は、構造レーザー照射、Ｘ線、超音波、または磁気共鳴などの画像化刺激を能動的に制御する能動技術から、１つ以上のカメラから取り込まれたビデオデータに直接影響する受動技術まで及ぶ。 技術の一広義のカテゴリーは、増分三次元データが取得され、完全三次元模型に組立てられる連続的な走査を用いる。

後者のカテゴリーにおいて、特定の知覚技術に関わらず、走査プロセスは、増分データを捕捉するステップ、三次元データの増分を導出するステップ、および該増分データを共通座標系に登録するステップ、の抽象ステップに分けられる。 最終登録ステップは、増分データを単一の走査対象物の三次元模型にまとめる。

最新技術は、一般的に、登録ステップが、データを取得するステップから分離し、後処理ステップで実行されるようにすることで、登録ステップと取得ステップを分離する。 これは、比較的徹底した処理を可能にするが、全体走査の精度および完全性は、走査が完了するまで評価できないため、深刻な不利点をもたらす。 欠陥のある結果を完全に置き換えるための新しい走査、場合によっては、全面走査を開始せずに増分データの修復不可能なエラーまたは隙間を特定、および修正することは不可能である。 走査対象物および走査ハードウェアの共通時間および位置の調整が運搬上の問題をもたらす可能性がある、商業用途において、これは、走査の有効原価を増加し関係する関係者に不便性を生じる場合がある。

ある場合において、この問題は、ロボット工学、独立参照、または大域座標系内の走査機器の位置を決定するその他の技術を使用することで対処される場合がある。 さらなる機器費用の負担に加え、このアプローチは、走査の対象物が、同一大域座標系内のその位置および配向を保持している場合に、前回の走査を継続するためにのみ使用可能である。

連続的な三次元走査を支援するリアルタイム視覚フィードバックシステムの必要性が依然として存在する。 デジタル歯科などの特定の三次元画像化用途で使用するためのガイダンス、および視覚フィードバックシステムの改善の必要性も依然として存在する。

本明細書に開示されるシステムおよび方法は、三次元データの取得および分析を補助するための様々な視覚フィードバック機構を用いる。 これらの改善のうちのいくつかは、ユーザーが正常に対象物の三次元表示を取得できるように導くことを目的としている。 その他の改善は、ユーザーが走査された対象物を理解し、分析することを補助する注釈、またはその他の視覚的キュー(visual cue)を有する三次元表示のレンダリングを目的としている。 歯科事情において、例えば、非常に詳細で正確な走査が施行され、仮想環境において、特定の患者に対する歯面処理の適正、または加工人工装具の適合性などの様々な分析が実行されてもよい。

一態様において、本明細書に開示される方法は、デジタル形式の歯科用模型(dental model)を提供するステップを含んでもよく、歯科用模型は、第１歯列弓の１つ以上の歯面の三次元表示を含んでもよく、第１歯列弓の１つ以上の歯面は、クラウン(crown)のために処理される歯、および第２歯列弓の１つ以上の歯面の三次元表示を含んでもよく、第１歯列弓および第２歯列弓は、咬合状態にある。 当該方法は、クラウンを取り付けるために表面処理を必要とする歯科用模型の１つ以上の部位を特定するステップ、および１つ以上の部位に対する視覚的キューを有する歯科用模型を表示するステップをさらに含んでもよい。

当該方法において、１つ以上の部位は、クラウンに対する不適切な間隔の部位、不適切な表面処理の部位、またはクラウンのために処理される歯と向かい合う歯上の部位を含んでもよい。 １つ以上の部位は、クラウンの描画線(path of draw)を含んでもよい。 描画線は、１つ以上の隣接歯との推奨クリアランス(clearance)、クラウン用に処理される歯の推奨形状、またはクラウン用に処理される歯の推奨サイズを含んでもよい。 視覚的キューは、歯科用模型に重ねられた描画線の表示、歯科用模型のその他の部位とは異なる色の１つ以上の部位の表示、歯科用模型のその他の部位とは異なる不透明度の１つ以上の部位の表示、または歯科用模型のその他の部位とは異なる詳細度の１つ以上の部位の表示を含んでもよい。 視覚的キューは、歯科用模型のその他の部位とは異なる表面処理の１つ以上の部位の表示、１つ以上の部位の少なくとも一部分の周囲のトレース図の表示、１つ以上の部位の少なくとも１つを指し示す矢印の表示、または１つ以上の部位に関連する呼び出しの表示を含んでもよい。

別の態様において、本明細書に開示されるコンピュープログラム製品は、デジタル形式の歯科用模型を処理するステップを含んでもよく、歯科用模型は、第１歯列弓の１つ以上の歯面の三次元表示を含んでもよく、第１の歯列弓の１つ以上の歯面は、クラウンのために処理される歯、および第２歯列弓の１つ以上の歯面の三次元表示を含んでもよく、第１の歯列弓および第２歯列弓は、咬合状態にある。 コンピュータプログラム製品は、クラウンを取り付けるために、抜歯を必要とする１つ以上の部位を特定するステップ、および１つ以上の部位に対する視覚的キューを有する歯科用模型の画像をレンダリングするステップであって、該画像は、ディスプレイへの出力に適しているステップ、を含んでもよい。

当該コンピュータプログラム製品において、１つ以上の部位は、クラウンに対する不適切な間隔の部位、不適切な表面処理の部位、クラウンのために処理される歯と向かい合う歯上の部位、またはクラウンの描画線を含んでもよい。 描画線は、１つ以上の隣接歯との推奨クリアランス、クラウン用に処理される歯の推奨形状、またはクラウン用に処理される歯の推奨サイズを含んでもよい。 視覚的キューは、描画線、歯科用模型のその他の部位とは異なる色で１つ以上の部位をレンダリングするステップ、または歯科用模型のその他の部位とは異なる不透明度で１つ以上の部位をレンダリングするステップを含んでもよい。 視覚的キューは、歯科用模型のその他の部位とは異なる詳細度で１つ以上の部位をレンダリングするステップ、または歯科用模型のその他の部位とは異なる表面処理で１つ以上の部位をレンダリングするステップをさらに含んでもよい。 視覚的キューは、１つ以上の部位の少なくとも一部分の周囲のトレース図、１つ以上の部位の少なくとも１つを指し示す矢印、若しくは１つ以上の部位に関連する呼び出しを含んでもよい。

別の態様において、本明細書に開示されるシステムは、デジタル形式の歯科用模型を提供するための手段を含んでもよく、歯科用模型は、第１の歯列弓の１つ以上の歯面の三次元表示を含んでもよく、第１の歯列弓の１つ以上の歯面は、クラウンのための処理される歯、および第２歯列弓の１つ以上の歯の表面の三次元表示を含んでもよく、第１歯列弓および第２歯列弓は、咬合状態にある。

当該システムは、クラウンを取り付けるために、抜歯を必要とする１つ以上の部位を特定するための特定手段、または１つ以上の部位に対する視覚的キューを有する歯科用模型を表示するための表示手段をさらに含んでもよい。 １つ以上の部位は、クラウンに対する不適切な間隔の部位、または不適切な表面処理の部位を含んでもよい。 １つ以上の部位は、クラウンのために処理される歯と向かい合う歯上の部位、クラウンの描画線、１つ以上の隣接歯との推奨クリアランス、クラウン用に処理される歯の推奨形状、またはクラウン用に処理される歯の推奨サイズを含んでもよい。 視覚的キューは、歯科用模型に重ねられた描画線、歯科用模型のその他の部位とは異なる色で１つ以上の部位を色付けするための手段、歯科用模型のその他の部位とは異なる不透明度で１つ以上の部位を表示するための手段、または歯科用模型のその他の部位とは異なる詳細度で詳細を示すための手段を含んでもよい。 視覚的キューは、歯科用模型のその他の部位とは異なる表面処理で１つ以上の部位を処理するための手段、１つ以上の部位の少なくとも一部の周囲をトレースするための手段、１つ以上の部位の少なくとも１つを指し示す矢印、または１つ以上の部位に関連する呼び出しを含んでもよい。

別の態様において、本明細書に開示される方法は、デジタル形式の歯科用模型を提供してもよく、歯科用模型は、第１の歯列弓および第２の歯列弓は、咬合状態にある、第１の歯列弓の１つ以上の歯の表面の三次元表示および第２の歯列弓の１つ以上の歯の表面の三次元表示を含んでもよい。 当該方法は、歯科用模型の第１の歯列弓の１つ以上の歯面および第２の歯列弓の１つ以上の歯面間における診断的意義を有する１つ以上の部位を特定するステップを含んでもよく、さらに、診断的意義を有する１つ以上の部位に対する視覚的キューを有する歯科用模型を含んでもよい。

当該方法において、第１の歯列弓の１つ以上の歯面は、少なくとも１つの咬合面を含んでもよい。 少なくとも１つの咬合面は、前歯の切歯面、または臼歯面を含んでもよい。 第１の歯列弓の１つ以上の歯面は、歯列弓全体または四分円を含んでもよい。 また、第２の歯列弓の１つ以上の歯面は、歯列弓全体、または四分円を含んでもよい。 診断的意義を有する１つ以上の部位を特定するステップは、抜歯が推奨される部位を特定するステップを含んでもよい。 抜歯が推奨される部位は、１つ以上の咬頭、アンバランスな咬合の部位、義歯のために不適切なクリアランスの部位、追加表面処理を必要とする部位、または表面処理と向かい合う歯上の部位を含んでもよい。 診断的意義を有する１つ以上の部位を特定するステップは、追加データを取得するステップ、または義歯の描画線を必要とする部位を特定するステップを含んでもよい。 描画線は、１つ以上の隣接歯との推奨クリアランス、表面処理の推奨形状、または表面処理の推奨サイズを含んでもよい。 視覚的キューは、歯科用模型に重ねられた描画線の表示、歯科用模型のその他の部位とは異なる色の診断的意義を有する１つ以上の部位の表示、または歯科用模型のその他の部位とは異なる不透明度の診断的意義を有する１つ以上の部位の表示を含んでもよい。 視覚的キューは、歯科用模型のその他の部位とは異なる詳細度の診断的意義を有する１つ以上の部位の表示、歯科用模型のその他の部位とは異なる表面処理の診断的意義を有する１つ以上の部位の表示、１つ以上の部位の少なくとも一部分の周囲のトレース図の表示、１つ以上の部位の少なくとも１つを指し示す矢印の表示、または１つ以上の部位に関連する呼び出しの表示を含んでもよい。

別の態様において、本明細書に開示されるコンピュータプログラム製品は、デジタル形式の歯科用模型の処理を含んでもよく、歯科用模型は、第１の歯列弓および第２の歯列弓は、咬合状態にあり、第１の歯列弓の１つ以上の歯面の三次元表示および第２の歯列弓の１つ以上の歯面の三次元表示を含んでもよい。 当該コンピュータプログラム製品は、歯科用模型の第１の歯列弓の１つ以上の歯の表面および第２の歯列弓の１つ以上の歯面間における、診断的意義を有する１つ以上の部位を特定するステップ、および診断的意義を有する１つ以上の部位に対する視覚的キューを有する歯科用模型の画像を生成するステップであって、該画像は、ディスプレイへの出力に適している、ステップをさらに含んでもよい。

当該コンピュータプログラム製品において、第１の歯列弓の１つ以上の歯面は、少なくとも１つの咬合面を含んでもよい。 少なくとも１つの咬合面は、前歯の切歯面、または臼歯面を含んでもよい。 第１の歯列弓の１つ以上の歯面は、歯列弓全体または四分円を含んでもよい。 第２の歯列弓の１つ以上の歯面は、歯列弓全体または四分円を含んでもよい。 診断的意義を有する１つ以上の部位を特定するステップは、抜歯が推奨される部位を特定するステップを含んでもよい。 抜歯が推奨される部位は、１つ以上の咬頭、アンバランスな咬合の部位、または義歯を含んでもよい。 抜歯が推奨される部位は、表面処理と向かい合う歯上の部位を含む場合もある、追加表面処理を必要とする部位を含んでもよい。 診断的意義を有する１つ以上の部位を特定するステップは、追加データを取得するステップを必要とする部位を特定するステップ、または義歯の描画線を特定するステップを含んでもよい。 描画線は、１つ以上の隣接歯との推奨クリアランス、表面処理の推奨形状、または表面処理の推奨サイズを含んでもよい。 視覚的キューは、歯科用模型に重ねられた描画線の表示を含んでもよい。 それは、歯科用模型のその他の部位とは異なる色で診断的意義を有する１つ以上の部位をレンダリングするステップ、歯科用模型のその他の部位とは異なる不透明度で診断的意義を有する１つ以上の部位をレンダリングするステップ、歯科用模型のその他の部位とは異なる詳細度で診断的意義を有する１つ以上の部位をレンダリングするステップ、または歯科用模型のその他の部位とは異なる表面処理で診断的意義を有する１つ以上の部位をレンダリングするステップを含んでもよい。 視覚的キューは、１つ以上の部位の少なくとも一部分の周囲のトレース図、１つ以上の部位の少なくとも１つを指し示す矢印、または１つ以上の部位に関連する呼び出しを含んでもよい。

別の態様において、本明細書に開示されるシステムは、デジタル形式の歯科用模型を提供するための模型作成手段を含んでもよく、歯科用模型は、第１の歯列弓および第２の歯列弓は、咬合状態にある、第１の歯列弓の１つ以上の歯面の三次元表示および２の歯列弓の１つ以上の歯面の三次元表示を含んでもよい。 当該システムは、歯科用模型の第１の歯列弓の１つ以上の歯面および第２の歯列弓の１つ以上の歯面間における診断的意義を有する１つ以上の部位を特定するための識別手段、および診断的意義を有する１つ以上の部位に対する視覚的キューを有する歯科用模型を表示するための表示手段を含んでもよい。

当該システムにおいて、第１の歯列弓の１つ以上の歯面は、少なくとも１つの咬合面を含んでもよい。 少なくとも１つの咬合面は、臼歯面である、前歯の切歯面を含んでもよい。 第１の歯列弓の１つ以上の歯面は、歯列弓全体または四分円を含んでもよい。 第２の歯列弓の１つ以上の歯面は、歯列弓全体または四分円を含んでもよい。 診断的意義を有する１つ以上の部位を特定するステップは、抜歯が推奨される部位を特定するステップを含んでもよい。 抜歯が推奨される部位は、１つ以上の咬頭、アンバランスな咬合の部位、義歯のために不適切なクリアランスの部位、追加表面処理を必要とする部位、または表面処理と向かい合う歯上の部位を含んでもよい。 診断的意義を有する１つ以上の部位を特定するステップは、追加データを取得するステップを必要とする部位を特定するステップ、または義歯の描画線を特定するステップを含んでもよい。 描画線は、１つ以上の隣接歯との推奨クリアランス、表面処理の推奨形状、または表面処理の推奨サイズを含んでもよい。 視覚的キューは、歯科用模型に重ねられた描画線の表示、歯科用模型のその他の部位とは異なる色で診断的意義を有する１つ以上の部位を色付けするための手段、歯科用模型のその他の部位とは異なる不透明度で診断的意義を有する１つ以上の部位を表示するための手段、歯科用模型その他の部位とは異なる詳細度で診断的意義を有する１つ以上の部位を詳細に示すための手段、または歯科用模型のその他の部位とは異なる表面処理で診断的意義を有する１つ以上の部位を表示するための手段を含んでもよい。

システムの視覚的な手掛かりは、１つ以上の部位の少なくとも一部分の周囲のトレース図、１つ以上の部位の少なくとも１つを指し示す矢印、または１つ以上の部位に関連する呼び出しを含んでもよい。

別の態様において、本明細書に開示される方法は、複数の合わせられた三次元表面走査の際に、解剖構造の三次元表面表示を取得するステップ、および該三次元表面表示の取得中に、リアルタイムで該デジタル表面表示をディスプレイ内の前記解剖構造の二次元ビデオ画像に重ね合わせるステップを含んでもよい。 当該方法は、追加走査を必要とする解剖構造の１つ以上の部位を特定するステップをさらに含んでもよい。

当該方法において、１つ以上の部位は、不適切なポイントクラウド(point cloud)密度の部位、または予測される表面曲線から大幅に逸脱している部位を含んでもよい。 当該方法は、ディスプレイ内の１つ以上の部位の視覚指標を提供するステップをさらに含んでもよい。 視覚指標は、色におけるバリエーション(variation)、ディスプレイ内のポイントクラウド密度におけるバリエーション、または表面構造におけるバリエーションを含んでもよい。 三次元表面表示は、三次元ポイントクラウドを含んでもよい。

別の態様において、本明細書に開示されるコンピュータプログラム製品は、複数の合わせられた三次元表面走査からの解剖構造の三次元表面表示を生成することと、該三次元表面表示を生成している間に該デジタル表面表示を、解剖構造の二次元ビデオ画像にリアルタイムで重ね合わせをすることを含んでもよい。

コンピュータプログラム製品は、追加走査を必要とする解剖構造の１つ以上の部位を特定するステップを実行するコンピュータコードをさらに含んでもよい。 １つ以上の部位は、不適切なポイントクラウド密度の部位、または予測される表面曲線から大幅に逸脱している部位を含んでもよい。 コンピュータプログラム製品は、ディスプレイ内の１つ以上の部位の視覚指標を提供するステップを実行するコンピュータコードをさらに含んでもよい。 視覚指標は、色におけるバリエーション、ディスプレイ内のポイントクラウド密度におけるバリエーション、または表面構造におけるバリエーションを含んでもよい。 三次元表面表示は、三次元ポイントクラウドを含んでもよい。

別の態様において、本明細書に開示されるシステムは、複数の合わせられた三次元表面走査の際に、解剖構造の三次元表面表示を取得するための取得手段、および該三次元表面表示の取得中に、リアルタイムで該デジタル表面表示をディスプレイ内の解剖構造の二次元ビデオ画像に重ね合わせるための表示手段を含んでもよい。 システムは、追加走査を必要とする解剖構造の１つ以上の部位を特定するための手段をさらに含んでもよい。 １つ以上の部位は、不適切なポイントクラウド密度の部位、または予測される表面曲線から大幅に逸脱している部位を含んでもよい。

システムは、ディスプレイ内の１つ以上の部位の視覚指標を提供するための表示手段をさらに含んでもよい。 視覚指標は、色におけるバリエーション、ディスプレイ内のポイントクラウド密度におけるバリエーション、または表面構造におけるバリエーションを含んでもよい。 三次元表面表示は、三次元ポイントクラウドを含んでもよい。

別の態様において、本明細書に開示される方法は、複数の画像データセットから対象の三次元表面表示を作成するステップであって、各画像データセットは視点からの対象の一部を示すステップ、新しい画像データセットを対象の新しい視点から取得するステップ、三次元表面表示を新しい画像データセットに基づいて更新するステップ、対象のビデオ画像を新しい視点から取得するステップ、レンダリングされた表面表示を提供するために新しい視点から三次元表面表示をレンダリングするステップ、およびレンダリングされた表面表示をディスプレイ内のビデオ画像に重ね合わせるステップを含んでもよい。

当該方法において、三次元表面表示は、複数の三次元点を含んでもよい。 複数の画像データセットは、二次元画像データまたは三次元表面データを含んでもよい。 対象は、歯科対象、歯科患者の口内の歯の状態、歯科用模型、義歯、歯科用ハードウェア、歯科用詰め物、歯科装置、または矯正固定具を含んでもよい。 ビデオ画像は、二次元ビデオ画像を含んでもよい。 ディスプレイは、二次元表示を含んでもよい。 レンダリングするステップは、１つ以上の別個のデジタル表面表示の三次元点を含む、または二次元にレンダリングするステップを含んでもよい。 または、新しい画像データセットは、ビデオレートで取得されてもよい。 当該方法は、リアルタイムでレンダリングされた表面表示をビデオ画像に重ねられたものを表示するステップを含んでもよい。

当該方法において、三次元表面表示は、不完全な走査の部位を含んでもよい。 走査が不完全な場合、該方法は、不完全な走査の部位から１つ以上の補足画像データセットを取得するステップ、またはディスプレイに不完全な走査の部位を視覚的に示すステップを含んでもよい。 不完全な走査の部位を視覚的に示すステップは、前記デジタル表面表示を、前記デジタル表面表示の実際の点の密度に対応するレンダリングされた密度を有する複数の別個の点としてレンダリングするステップを含んでもよい。

別の態様において、本明細書に開示されるコンピュータプログラム製品は、複数の画像データセットから対象の三次元表面表示を作成するステップであって、各画像データセットは、視点からの対象の一部を示すステップ、新しい対象の視点から新しい画像データセットを選択するステップ、三次元表面表示の新しい画像データセットに基づいて更新するステップ、新しい視点から対象のビデオ画像を選択するステップ、レンダリングされた表面表示を提供するために、新しい視点から三次元表面表示をレンダリングするステップ、およびディスプレイへの出力に適した画像を提供するためにレンダリングされた表面表示をビデオ画像に重ね合わせるステップ、を含んでもよい。

当該コンピュータプログラム製品において、三次元表面表示は、複数の三次元点を含んでもよい。 複数の画像データセットは、二次元画像データまたは三次元表面データを含んでもよい。 対象は、歯科対象、歯科患者の口内の歯の状態、歯科用模型、義歯、歯科用ハードウェア、歯科用詰め物、歯科装置、または矯正固定具を含んでもよい。 ビデオ画像は、二次元ビデオ画像を含んでもよい。 ディスプレイのための画像は、二次元画像を含んでもよい。 レンダリングするステップは、１つ以上の別個のデジタル表面表示の三次元点を含む、または二次元にレンダリングするステップを含んでもよい。 新しい画像データセットは、ビデオレートで取得されてもよい。 コンピュータプログラム製品は、リアルタイムでレンダリングされた表面表示をビデオ画像に重ねられたものを表示するステップを実行するコンピュータコードをさらに含んでもよい。 三次元表面表示は、不完全な走査の部位を含んでもよい。 走査が不完全な場合、コンピュータプログラム製品は、スキャナーから不完全な走査の部位の１つ以上の補足画像データセットを受け取るステップを実行するコンピュータコードを含んでもよい。 または、コンピュータプログラム製品は、表示画像に不完全な走査の部位を視覚的に示すステップを実行するコンピュータコードを含んでもよい。 不完全な走査の部位を視覚的に示すステップは、前記デジタル表面表示を、前記デジタル表面表示の実際の点の密度に対応するレンダリングされた密度を有する複数の別個の点としてレンダリングするステップを含んでもよい。

別の態様において、本明細書に開示されるシステムは、複数の画像データセットから、対象の三次元表面表示を復元するための手段であって、各画像データセットは、視点からの対象の一部を示す手段、新しい画像データセットを対象の新しい視点から取得するための手段、三次元表面表示を新しい画像データセットに基づいて、更新するための更新手段、対象のビデオ画像を新しい視点から取得するためのビデオ取得手段、レンダリングされた表面表示を提供するために、新しい視点から三次元表面表示をレンダリングするための描画手段、レンダリングされた表面表示をディスプレイ内のビデオ画像に重ね合わせるための表示手段を含んでもよい。

当該システムにおいて、三次元表面表示は、複数の三次元点を含んでもよい。 複数の画像データセットは、二次元画像データまたは三次元表面データを含んでもよい。 対象は、歯科対象、歯科患者の口内の歯の状態、歯科用模型、義歯、歯科用ハードウェア、歯科用詰め物、歯科装置、または矯正固定具を含んでもよい。 ビデオ画像は、二次元ビデオ画像を含んでもよく、ディスプレイは、二次元表示を含んでもよく、描画手段は、１つ以上の別個のデジタル表面表示の三次元点をレンダリングするための手段を含んでもよい。 新しい画像データセットは、ビデオレートで取得されてもよい。 表示手段は二次元にレンダリングするための手段を含んでもよい。 システムは、リアルタイムでレンダリングされた表面表示をビデオ画像に重ねられたものを表示するためのリアルタイム表示手段をさらに含んでもよい。

当該システムにおいて、三次元表面表示は、不完全な走査の部位を含んでもよい。 走査が不完全な場合、システムは、不完全な走査の部位から１つ以上の補足画像データセットを取得するための手段、またはディスプレイに不完全な走査の部位を視覚的に示すための手段をさらに含んでもよい。 不完全な走査の部位を視覚的に示すための手段は、デジタル表面表示を、デジタル表面表示の実際の点の密度に対応するレンダリングされた密度を有する複数の別個の点としてレンダリングするための手段を含んでもよい。

別の態様において、本明細書に開示される方法は、歯科対象のデジタル表面表示を表示するステップ、およびディスプレイ内で歯科対象に対する内部照明をシミュレーションするステップであって、光は、デジタル画像表面内のいずれの穴から放射される、ステップを含んでもよい。 当該方法は、デジタル表面表示内のいずれの穴を塗りつぶすための追加表面走査データを取得するステップをさらに含んでもよい。

当該方法において、穴は、所定閾値を下回る点密度を有するデジタル表面表示の部位を含んでもよい。 歯科対象は、歯の状態、復元、人工装具、器具、歯科用ハードウェアの１つ、または歯科製品の内部部品を含んでもよい。

別の態様において、本明細書に開示されるコンピュータプログラム製品は、ディスプレイへの出力に適した歯科対象のデジタル表面表示画像をレンダリングするステップ、および画像内で、歯科対象に対する内部照明をシミュレーションするステップであって、光は、デジタル画像表面内のいずれの穴から放射されるステップを含んでもよい。
当該コンピュータプログラム製品において、穴は、所定閾値を下回る点密度を有するデジタル表面表示の部位を含んでもよい。 歯科対象は、歯の状態、復元、人工装具、器具、歯科用ハードウェアの１つ、または歯科製品の内部部品を含んでもよい。

別の態様において、本明細書に開示されるシステムは、歯科対象のデジタル表面表示を表示するための表示手段、およびディスプレイ内で歯科対象に対する内部照明をシミュレーションするためのシミュレーション手段であって、光は、デジタル画像表面内のいずれの穴から放射される、シミュレーション手段を含んでもよい。 当該システムは、デジタル表面表示内のいずれの穴を塗りつぶすための追加表面走査データを取得するための取得手段をさらに含んでもよい。

当該システムにおいて、穴は、所定閾値を下回る点密度を有するデジタル表面表示の部位を含んでもよい。 歯科対象は、歯の状態、復元、人工装具、器具、歯科用ハードウェアの１つ、または歯科製品の内部部品を含んでもよい。

別の態様において、本明細書に開示される方法は、対象の視点を有するスキャナーにより、対象のデジタル表面表示データを取得するステップ、対象のデジタル表面表示をディスプレイに表示するステップ、およびデジタル表面表示の受光部位として、ディスプレイ内で、スキャナーの視点から対象のデジタル表面表示の外部照明をシミュレーションするステップを含んでもよい。

当該方法において、受光部位は、スキャナーの視野に対応してもよい。 外部照明は、対象に対するスキャナーの位置を局所化する。 受光部位は、表面データの現行ソースを特定するユーザーフィードバックをスキャナーに提供する。 対象は、歯科対象を含んでいてもよい。

別の態様において、本明細書に開示されるコンピュータプログラム製品は、スキャナーから受け取ったデータから対象のデジタル表面表示をレンダリングするステップであって、該スキャナーは、該対象の視点を有し、対象のデジタル表面表示の画像をレンダリングし、該画像は、ディスプレイへの出力に適しているステップ、およびデジタル表面表示の受光部位として、画像内で対象のデジタル表面表示に対する外部照明をシミュレーションするステップを含んでもよい。

当該コンピュータプログラム製品において、受光部位は、スキャナーの視野に対応してもよい。 外部照明は、対象に対するスキャナーの位置を局所化する。 受光部位は、表面データの現行ソースを特定するユーザーフィードバックをスキャナーに提供する。 対象は、歯科対象を含んでいてもよい。

別の態様において、本明細書に開示されるシステムは、対象の視点を有するスキャナーから対象のデジタル表面表示のデータを取得するための取得手段、対象のデジタル表面表示をディスプレイに表示するための表示手段、およびデジタル表面表示の受光部位として、ディスプレイ内でスキャナーの視点から対象のデジタル表面表示の外部照明をシミュレーションするためのシミュレーション手段を含んでもよい。

当該システムにおいて、受光部位は、スキャナーの視野に対応してもよい。 外部照明は、対象に対するスキャナーの位置を局所化するための手段を含んでもよい。 受光部位は、表面データの現行ソースを特定するユーザーフィードバックをスキャナーに提供するための手段を含んでもよい。 対象は、歯科対象を含んでいてもよい。

別の態様において、本明細書に開示される方法は、複数の画像データセットを使用して、対象の表面から三次元ポイントクラウドを復元するステップであって、各画像データセットは、視点からの対象の一部のビデオデータを含んでもよいステップ、新しい画像データセットを対象の新しい視点から取得するステップ、新しい画像データセットに基づいて、リアルタイムで三次元ポイントクラウドを更新するステップ、およびレンダリングされたデジタル表面表示を提供するために、リアルタイムで三次元ポイントクラウドをレンダリングするステップを含んでもよい。 リアルタイムで三次元ポイントクラウドを更新するステップは、新しい画像データセットを取得するためのビデオレートで更新するステップを含んでもよい。 当該方法は、ディスプレイ内の新しい視点から対象のビデオ画像を重ね合わせるステップをさらに含んでもよい。

当該方法において、レンダリングするステップは、固定されたままの視点からレンダリングするステップ、または対象の新しい視点からレンダリングするステップを含んでもよい。 当該方法は、対象のビデオ画像およびディスプレイ内のデジタル表面表示を共通視点から重ね合わせるステップをさらに含んでもよい。

別の態様において、本明細書に開示されるコンピュータプログラム製品は、複数の画像データセットを使用して、対象の表面から三次元ポイントクラウドを作成するステップであって、各画像データセットは、視点からの対象の一部のビデオデータを含んでもよいステップ、新しい対象の視点からの新しい画像データセットを検出するステップ、新しい画像データセットに基づいて、リアルタイムで三次元ポイントクラウドを更新するステップ、およびディスプレイへの出力に適したレンダリングされたデジタル表面表示を提供するために、三次元ポイントクラウドをレンダリングするステップを含んでもよい。 リアルタイムで三次元ポイントクラウドを更新するステップは、各新しい画像データセットが検出されるビデオレートで更新するステップを含んでもよい。

当該コンピュータプログラム製品において、レンダリングするステップは、新しい視点からの対象のビデオ画像をレンダリングされたデジタル表面表示に重ね合わせるステップを含んでもよい。 レンダリングするステップは、固定されたままの視点からレンダリングするステップ、または対象の新しい視点からレンダリングするステップを含んでもよい。 レンダリングするステップは、レンダリングされたデジタル表面表示に対象のビデオ画像を重ね合わせるステップであって、該ビデオ画像および該デジタル表面表示は、共通視点からレンダリングされているステップを含んでもよい。

別の態様において、本明細書に開示されるシステムは、複数の画像データセットを使用して、対象の表面から三次元ポイントクラウドを作成するための手段であって、各画像データセットは、視点からの対象の一部のビデオデータを含んでもよい手段、新しい画像データセットを対象の新しい視点から取得するための取得手段、新しい画像データセットに基づいて、リアルタイムで三次元ポイントクラウドを更新するための更新手段、およびディスプレイへの出力に適したレンダリングされたデジタル表面表示を提供するために、リアルタイムで三次元ポイントクラウドをレンダリングするための表示手段を含んでもよい。 リアルタイムで三次元画像を更新するステップは、取得手段が新しい画像データセットを取得するビデオレートで更新するステップを含んでもよい。

当該システムにおいて、表示手段は、ディスプレイ内の新しい視点から対象のビデオ画像を重ね合わせるための手段を含んでもよい。 表示手段は固定されたままの視点からレンダリングするステップ、または対象の新しい視点からレンダリングするステップを含んでもよい。 表示手段は、対象のビデオ画像およびディスプレイ内のデジタル表面表示を共通視点から重ね合わせるための手段を含んでもよい。

別の態様において、本明細書に開示される方法は、歯科表面を提供するステップであって、該歯科表面は、該歯科表面上の視覚的に区別できる特徴を含んでもよいステップ、１つ以上の歯科表面の二次元画像を取得するステップ、および視覚的に区別できる特徴を使用して、リアルタイムで１つ以上の二次元画像の歯科表面を三次元ポイントクラウドに分解するステップを含んでもよい。

当該方法において、視覚的に区別できる特徴は、歯科表面の固有の特徴、または歯科表面に付加された人工の特長を含んでもよい。

別の態様において、本明細書に開示されるコンピュータプログラム製品は、１つ以上の歯科表面の二次元画像から、歯科表面上の視覚的に区別できる特長を検出するステップ、および視覚的に区別できる特徴を使用して、リアルタイムで１つ以上の二次元画像を歯科表面の三次元ポイントクラウドに分解するステップを含んでもよい。

視覚的に区別できる特長は、歯科表面の固有の特長、または歯科表面に付加された人工の特長を含んでもよい。

別の態様において、本明細書に開示されるシステムは、歯科表面の視覚的に区別できる特長を含んでもよい歯科表面を提供するための手段、歯科表面の二次元画像を１つ以上取得するための取得手段、および視覚的に区別できる特長を使用して、リアルタイムで１つ以上の二次元画像を歯科表面の三次元ポイントクラウドに分解するための分解手段を含んでもよい。

当該システムにおいて、視覚的に区別できる特長は、歯科表面の固有の特長、または歯科表面に付加された人工の特長を含んでもよい。

別の態様において、走査機器およびディスプレイを含む走査システムを走査するための本明細書に開示される方法であって、表面データを連続的に取得するように適合された走査機器であって、１つ以上の走査パラメータを有する、走査機器であり、該ディスプレイは、修復された複数の三次元点を含むデジタル表面復元物を表示するように適合された表面データからデジタル表面復元物を表示するように適合されたディスプレイである、方法は、走査機器の現在の視点からディスプレイ内のデジタル表面の復元物をレンダリングするステップ、および１つ以上の走査パラメータに関係する視覚的キューを提供するステップを含んでもよい。

当該方法は、現在の視点からの対象のビデオ画像をディスプレイ内のデジタル表面の復元物に重ね合わせるステップをさらに含んでもよい。 デジタル表面の復元物をレンダリングするステップは、リアルタイムでデジタル表面の復元物をレンダリングするステップを含んでもよい。 １つ以上の走査パラメータは、走査機器から対象までの最適距離を含んでもよい。 あるいは、１つ以上の走査パラメータは、データ捕捉の距離の範囲およびデータ捕捉のための視野を含んでもよく、視覚的キューは、ディスプレイ内の距離の範囲および視野と隣接する三次元ボックスを含んでもよい。 １つ以上の走査パラメータは、データ捕捉の距離の範囲を含み、データ捕捉の距離の範囲に対してレンダリングされた複数の点のそれぞれの現在の距離により、デジタル表面の復元物の複数のレンダリングされた点を色分けするステップを含んでもよい視覚的キューを提供してもよい。 色分けするステップは、距離の範囲より遠い点を第１の色でレンダリングするステップ、距離の範囲より近い点を第２の色でレンダリングするステップ、または距離の範囲内の点を第３の色でレンダリングするステップを含んでもよい。 視覚的キューは、走査機器と表面データの対象間との距離に関する情報を伝達するように適合された、ディスプレイ内の動的対象を含んでもよい。 動的対象は、動的な的を含んでもよく、表面データの最新フレームに関連する、または走査機器が対象物から近すぎる、遠すぎる、または適切な距離に置かれているかを懸念するユーザーに、視覚フィードバックのための相対距離指標を提供してもよい。 相対距離指標は、ユーザーが適切な走査距離を維持することを支援するために、目盛り付きのフィードバックを提供してもよい。 走査機器と対象物間の距離は、走査機器の視野内の複数の点からの平均距離として計算されてもよい。

別の態様において、本明細書に開示されるコンピュータプログラム製品は、表面データを連続的に取得するように適合された走査機器から受け取った表面データを処理するステップであって、該走査機器は、１つ以上の走査パラメータを有するステップ、表面データから修復された複数の三次元点を含むデジタル表面復元物を生成するためのステップ、１つ以上の走査パラメータに関する視覚的キューを生成するステップ、および走査機器の現在の視点から視覚的な手掛かりおよびデジタル表面の復元物の画像をレンダリングするステップであって、該画像は、ディスプレイへの出力に適しているステップを含んでもよい。

当該コンピュータプログラム製品において、画像をレンダリングするステップは、現在の視点から対象のビデオ画像を画像に重ね合わせるステップ、またはリアルタイムで画像をレンダリングするステップを含んでもよい。 １つ以上の走査パラメータは、走査機器から対象までの最適距離を含んでもよい。 あるいは、１つ以上の走査パラメータは、データ捕捉の距離の範囲および視野を含んでもよく、視覚的キューは、画像内の距離の範囲および視野と隣接する三次元ボックスを含んでもよい。 １つ以上の走査パラメータは、あるいはデータ捕捉の距離の範囲を含み、データ捕捉の距離の範囲に対してレンダリングされた複数の点のそれぞれの現在の距離により、デジタル表面の復元物の複数のレンダリングされた点を色分けするステップを含んでもよい視覚的キューを提供してもよい。 色分けするステップは、距離の範囲より遠い点を第１の色でレンダリングするステップ、距離の範囲より近い点を第２の色でレンダリングするステップ、または距離の範囲内の点を第３の色でレンダリングするステップを含んでもよい。 視覚的キューは、走査機器と表面データの対象間との距離に関する情報を伝達するように適合された動的対象を含んでもよい。 動的対象は、動的な的を含んでもよく、表面データの最新フレームに関連する、または走査機器が対象物から近すぎる、遠すぎる、または適切な距離に置かれているかに関する視覚フィードバックのための相対距離指標を提供してもよい。 相対距離指標は、ユーザーが適切な走査距離を維持することを支援するために、目盛りつきの距離を含んでもよい。 走査機器と対象物間の距離は、走査機器の視野内の複数の点からの平均距離として計算されてもよい。

別の態様において、開示されるシステムは、表面データを連続的に取得するためのスキャナーであって、該スキャナーは、１つ以上の走査パラメータを有する、スキャナー、表面データから修復された複数の三次元点を含むデジタル表面復元物１つ以上の部位を生成するためのプロセッサ、走査機器の現在の視点からデジタル表面の復元物を表示するための表示手段、および１つ以上の走査パラメータに関係する視覚的キューを提供するための手段を含んでもよい。

当該システムにおいて、表示手段は、現在の視点から対象のビデオ画像をデジタル表面の復元物に重ね合わせるための手段を含んでもよい。 表示手段は、リアルタイムでデジタル表面の復元物を表示するための手段を含んでもよい、または視覚的キューとデジタル表面の復元物を組み合わせるための手段を含んでもよい。 １つ以上の走査パラメータは、走査機器から対象までの最適距離を含んでもよい。 当該システムにおいて、１つ以上の走査パラメータは、データ捕捉の距離の範囲および視野を含んでもよく、視覚的キューは、距離の範囲および視野と隣接する三次元ボックスを含んでもよい。 １つ以上の走査パラメータは、データ捕捉の距離の範囲を含んでもよく、視覚的キューを提供するための手段は、データ捕捉の距離の範囲に対してレンダリングされた複数の点のそれぞれの現在の距離により、前記デジタル表面の復元物の複数のレンダリングされた点を色分けするための手段をさらに含んでもよい。 色分けするための手段は、距離の範囲より遠い点を第１の色でレンダリングするための手段、距離の範囲より近い点を第２の色でレンダリングするための手段、または距離の範囲内の点を第３の色でレンダリングするための手段を含んでもよい。 視覚的キューは、走査機器と表面データの対象間との距離に関する情報を伝達するための手段を含んでもよい、動的対象を含んでもよい。 動的対象は、動的な的を含んでもよいし、表面データの最新フレームに関連してもよいし、または走査機器が対象物から近すぎる、遠すぎる、または適切な距離に置かれているか二間する相対距離指標を提供するための手段を含んでもよい。 相対距離指標は、ユーザーが適切な走査距離を維持することを支援するために、目盛り付きのフィードバックを提供するための手段を含んでもよい。 システムは、走査機器と対象物間の距離を、走査機器の視野内の複数の点からの平均距離として計算するための手段をさらに含んでもよい。

本明細書に開示されるシステムおよび方法は、二次元ビデオ、および三次元データの分析ならびに取得中に視覚フィードバックを提供するために、レンダリングされた三次元画像を重ね合わせるステップを用いる。 これらのシステムおよび方法は、歯科などの状況において、歯科患者の歯の状態から非常に詳細で正確なデジタル歯科用模型を取得する際に役立つように、効果的に用いられてもよい。

本明細書に開示されるシステムおよび方法は、歯科患者の口腔内から取得された三次元歯科データのリアルタイム表示を提供する。

本明細書に開示されるシステムおよび方法は、三次元走査の取得中に、１つ以上の走査パラメータに関する視覚フィードバックをユーザーに提供する。

以下の説明文は、三次元データの取得および分析を支援する数々の視覚フィードバック技術に関する。 説明は、連続的な走査および歯科用途を重視する一方、本明細書に開示される発明概念は、開示される特定の実施形態に限定されないことが理解されるだろう。 例えば、本明細書に記載の歯科視覚化システムは、適した精度および詳細の三次元歯科データを獲得できるいずれの画像技術により支持されてもよい。 同様に、表面処理または弓形状の咬合の分析などの本明細書に開示される診断指向技術は、医療用途、三次元動画模型作成、カスタム、短時間製造プロセスなどでの実施に有用である場合がある。 さらに、画像技術および歯科用途の数々の組み合わせならびに変更形態が記載されると同時に、本明細書に記載の具体的な走査、処理、および視覚化技術が使用されてもよく、そのようなバリエーションは、本開示の範囲であることを意図していることが理解されるだろう。

以下の説明文では、「画像」という用語は一般的に、像平面内に対象物の二次元像を形成する二次元ピクセル一式を指す。 「画像セット」という用語は一般に、三次元データに変換されることになると思われる関連二次元画像一式を指す。 「ポイントクラウド」という用語は一般に、多数の二次元像から復元されてもよい対象物の三次元像を形成する三次元の点一式を指す。 三次元画像捕捉システムでは、多数のポイントクラウドをレジスタおよび合成して、例えば、移動カメラによって捕捉した画像から構築されているポイントクラウドの集合体にしてもよい。 従って、別の意味が明確に指示されているか、ないしは文脈から明白である場合を除き、ピクセルとは一般に二次元データを指し、点とは一般に三次元データを指すことが理解されるであろう。

「三次元表面表示」、「デジタル表面表示」、「三次元表面マップ」等の用語は、本明細書で使用するとき、別の意味が明確に指示されているか、ないしは文脈から明白である場合を除き、三次元走査データの捕捉および／または処理により獲得されてもよい、表面データのポイントクラウド、二次元多角形一式、対象のいずれの三次元表面マップ、粒子系、またはいずれのその他のレンダリング可能な原始技術、あるいは対象の表面の全体もしくは一部を示すその他のデータなど、対象のいずれの三次元表面マップを指すことを意図する。

「三次元表示」は、別の意味が明確に指示されているか、ないしは文脈から明白である場合を除き、上記に記載のいずれの三次元表面表示、および体積測定、ベクトル、ならびに／またはその他の表示を含んでもよい。

一般的に、「レンダー」または「レンダリング」という用語は、モニターに表示するためなどに、三次元対象を二次元視覚化すること指す。 しかし、立体的、三次元、およびその他のレンダリング技術が存在し、対象を三次元にレンダリングするために、本明細書に開示されるシステムおよび方法に役立つよう、効果的に用いられてもよいことが理解されるだろう。 そのようなレンダリングするステップは、より狭い意味が明確に指示されているか、ないしは文脈から明白である場合を除き、広範に解釈されるであろう。

「歯科対象」という用語は、本明細書で使用するとき、歯科に特定の広範の対象物を指すことを意図する。 これは、歯の状態などの口腔内構造、より一般的には、分かれた、または様々な種類の咬合、軟組織等、および骨ならびにいずれのその他の支持または周辺構造である、個々の歯、四分円、弓形状全体、弓形状一組などのヒトの歯の状態を含んでもよい。 本明細書で使用するとき、「口腔内構造」という用語は、上記に記載されるような口内の天然構造、および口内に存在し得る、下記に記載されるいずれの歯科対象などの人工構造の両方を指す。 歯科対象は、一般に、クラウン、ブリッジ、ベニヤ、インレー、アンレー、アマルガム、複合材料、およびコーピング等の様々な下部構造、ならびに永久復元物を加工中に使用するための一時的復元など、既存の歯の状態の構造または機能を復元する構成部品を含むと理解される「復元」を含んでもよい。 また歯科対象は、義歯、部分義歯、インプラント、固定義歯など、歯の状態を取り外し可能または永久構造で取り替える「補綴」も含んでもよい。 また歯科対象は、取り外し可能な歯列矯正器具、外科用ステント、歯ぎしり器具、いびきガード、間接ブラケットプレースメント器具などの補正する、そろえる、ないしは別の方法で一時的または永久的に歯の状態を調節するために使用される「器具」を含む場合もある。 また歯科対象は、インプラント固定具、インプラント支台、歯列矯正ブラケット、およびその他の歯列矯正器具などの長期間に渡り歯の状態に固定される「付属部品」も含んでもよい。 また歯科対象は、トレイ、土台、型、および復元の製造に用いられたその他の部品に加え、歯科用模型（全および／または部分）、ワックスアップ、インベストメントモールドなど、上記に記載される口内構造ではない場合がある、歯科製品の「内部部品」も含んでもよい。 歯科対象は、多数の方法で分類されてもよい。 例えば、歯科対象は、上記に記載されるような歯、骨、およびその他の口内構造などの天然歯科対象、ならびに上記に記載されるような復元、補綴、器具、付属部品、および歯科製品の内部部品などの人工歯科対象に分類されてもよい。 同様に、歯科対象は、口内歯科対象（天然の場合も人工の場合もある）、および口外歯科対象（一般的には人工であるが、それだけではない）に分類されてもよい。

「デジタル歯科用模型」、「デジタル歯科印象材」などの用語は、意味が明確に指示されているか、ないしは文脈から明白である場合を除き、取得、分析、処方、製造の様々な方面で使用されてもよい、歯科対象の三次元表示を指すことを意図する。 「歯科用模型」または「歯科印象材」などの用語は、印刷された、ないしは別の方法で製造された歯科対象の事例の模型などの物理模型を指すことを意図する。 指示されているか、ないしは文脈から明白である場合を除き、「模型」という用語は、単独で使用される際、物理模型およびデジタル模型の一方または両方を指す場合がある。

図１は画像捕捉システムを示している。 一般に、システム１００は、画像化平面１０６内の対象物１０４の画像を獲得するスキャナー１０２を含み、画像をコンピュータ１０８に転送してもよく、コンピュータは、ディスプレイ１１０、およびマウス１１２またはキーボード１１４などの１つ以上のユーザー入力装置を含んでもよい。

スキャナー１０２には、三次元ポイントクラウドの復元となると思われる画像を捕捉するのに適しているいずれかのカメラまたはカメラシステムを搭載してよい。 例えば、スキャナー１０２は、例えば、その全体を参照として援用される、ハート（Hart）等の米国特許公開番号第２００４０１５５９７５号に開示されるマルチアパーチャシステムを用いてもよい。 ハート（Hart）が１つの複数開口システムを開示しているが、当然のことながら、移動アパーチャ、固定アパーチャ、および／または電気機械シャッターアパーチャを有するシステムを含む、多数の二次元画像から三次元ポイントクラウドを復元させるのに適しているいずれかのマルチアパーチャシステムを同様に用いてよい。 マルチアパーチャの実施形態の１つでは、スキャナー１０２には、レンズの中心光軸およびいずれかの付属の画像付属部品沿いのセンターアパーチャといった複数のアパーチャを搭載してよい。 これに加えて、または、これに代えて、スキャナー１０２には、微妙に異なる多数の透視図から対象物の２次元画像を得るために多数のカメラまたは光パスをそれぞれ一定の関係に保つ、または移動するステレオスコープカメラ、トリスコープカメラまたはその他のマルチカメラもしくはその他の構成を搭載してもよい。 スキャナー１０２には、１つの画像セットまたは多数の画像セットから三次元ポイントクラウドを抽出させるのに適している処理を搭載してよく、または各二次元画像セットを、以下で説明するコンピュータ１０８に内蔵されているような外部プロセッサに送信してよい。 その他の実施形態において、スキャナー１０２は、三次元データまたは三次元データに分解可能な二次元データを取得するために適した構造光、レーザー走査、直接測距（例えば、既知の方向における飛行時間）、またはいずれのその他の技術を用いてもよい。

１つの実施形態では、スキャナー１０２は、自由に位置づけ可能な手持ち式のプローブのうち、ユーザーが画像捕捉システム１００を制御するための、例えば、起動させたりスキャンを停止させたりするためのユーザー入力用デバイス、例えば、ボタン、レバー、ダイヤル、サムホイール、スイッチなどを少なくとも１つ備えているプローブである。 位置実施形態では、スキャナー１０２は、歯科走査のための形状および大きさであってもよい。 より具体的には、スキャナーは、画像化物を口の中に挿入し、歯、歯肉などから表面データを取得するために適した距離で画像化平面１０６を１つ以上の口内構造を横切らせることによって、走査する、およびデータを捕捉するための形状および大きさであってもよい。 スキャナー１０２は、そのような連続的取得プロセスにより、直接または様々な中間処理ステップを通じて、人工装具、付属部品、器具などをそれから作成するために十分な空間分解能および精度を有する表面データのポイントクラウドを獲得してもよい。 その他の実施形態では、表面データは、人工装具のために処理された歯面などの歯の状態に対応する以前の走査を使用し、確実に適切に適合するために、義歯などの歯科用模型から取得してもよい。

図１には示されていないが、当然ながら、画像捕捉中に、多数の補助照明システムを有用な形で用いてもよい。 例えば、対象物１０４を照らす１つ以上のスポットライトによって周囲照度を上昇させて、画像収集を高速化するとともに、被写界深度（または空間分解能の深度）を向上させてよい。 これに加えて、または、これに代えて、スキャナー１０２は、画像の取得中に、対象物１０４の照明を捕捉するストロボ、フラッシュ、またはそのほかの光源を含んでもよい。 その他の構造光システムでは、照明は、表面上にパターンを形成する多数のレーザー光の形体であってもよく、該パターンは、表面から三次元データを復元するために用いてもよい。 その他のシステムは、ポイントごとの方向および範囲情報を収集するための指向性情報を有する単一レーザー光を用いる。 すべてのそのような画像化システムは、上記に記載されるように、三次元データを取得する際に、効果的に用いてもよい。

対象物１０４は、いずれかの物体、物体の集合体、物体の一部、またはその他の対象物にしてよい。 図１では、単純な幾何学的形状として図示されているが、対象物１０４には、これよりもはるかに複雑な表面、およびいずれかの数の別々の要素が備わっていてもよい。 例えば、歯科用イメージング用途では、対象物１０４としては、歯、歯の四半部、または対向する２つの歯列弓（ここから印象材をとるのが望ましい）が含まれている歯群全体が挙げられる。 これに加えて、または、これに代えて、対象物１０４としては、歯科補綴物、例えば、インレー、クラウン、若しくはその他のいずれかの歯科補綴物、インプラント、または同等物が挙げられる。 対象物１０４としては、歯科用模型、例えば、１本の歯、複数の歯、軟組織の石膏模型、ワックスアップ、凹凸が逆の印象、またはこれらの組み合わせが挙げられる。 所望により、三次元点の獲得を向上するために、対象物１０４の表面に光学または非平坦造影剤が塗布されてもよい。 その他の実施形態では、対象物１０４は、ヒトの頭、またはその一部であってもよく、それから補聴器、眼鏡、ゴーグルなどを個人に適合させるために、三次元模型が取得されてもよい。 別の実施形態では、対象物１０４は、ミニチュアなど、デジタルアニメーションで用いる物体の物理的模型、三次元デジタルアニメーションプロセスで用いる物理的模型にしてよい。 前例から、本明細書に記載の技術を使用するシステムは、比較的短い範囲、高解像度の三次元画像を取得するための幅広い適用に適した形で適合されてもよいことは明らかであろう。 ただし、マルチアパーチャまたはマルチカメラシステム、ならびにその他の三次元イメージングシステムおよび技術をベースとするその他のさまざまな三次元イメージング用途に対して、画像捕捉システム１００への適切な適合がなされると思われ、またこのような変形物がすべて、本開示の範囲内に含まれることを意図していることは、当業者であれば分かるであろう。

画像化平面１０６は、二次元スキャナーの視野１０２を含んでもよい。 「画像平面」という用語は、本項で使用されるとき、光学センサー（フィルムまたはセンサーなど）内の平面というよりは、画像が獲得される、画像化環境内の平面を指す。 画像化平面１０６は矩形で図解されるが、スキャナー１０２により提供される、例えば、四角、円、またはいずれのその他の図形の形体であってもよい。 一般に、スキャナー１０２には、被写界深度または深さ分解能レンジが備わることになり、視野１０６とともに、被写界深度または深さ分解能レンジによってスキャナー１０２の測定容量が決まる。 焦点深度は、照明（自然放射または人工）、質感、または画像化物の光学特性などの環境条件により変化してもよい。 「視野」という用語は、本明細書で使用するとき、画像化システムの光学内の内部平面、画像化環境の領域などの外部平面、またはディスプレイ内の部位などの二次元領域を指す場合、または画像化環境の現行測定容量などの三次元部位を指す場合があることがさらに理解されるであろう。 従って、「視野」は、本明細書で使用するとき、より特定された意味が指示されているか、ないしは文脈から明白である場合を除き、可能な限り広義に解釈されるべきである。

コンピュータ１０８は、例えば、パーソナルコンピュータまたはその他の処理デバイスであってよい。 １つの実施形態では、コンピュータ１０８は、デュアル２．８ＧＨｚオプテロン（Opteron）中央演算装置、２ギガバイトのランダムアクセスメモリ、ＴＹＡＮサンダーＫ８ＷＥ（TYAN Thunder K8WE）マザーボード、および２５０ギガバイト、１０，０００ｒｐｍハードドライブを有するパーソナルコンピュータを含む。 このシステムを動作させて、本明細書に記載の技法を用いて、リアルタイムで１画像セット当たり約１，５００個の点を捕捉するとともに、１００万個超の点から成る集合体のポイントクラウドを保管させてよい。 本明細書で使用するとき、「リアルタイム」という用語は、一般に、処理と表示間に観測可能な遅延がないことを意味する。 ビデオ系走査システムでは、リアルタイムは、より具体的には、ビデオデータのフレーム間の時間内で処理することを指し、フレーム間の時間は、具体的なビデオ技術により異なるが、本明細書に記載のほとんどの用途に対しては、一般に、１秒間に約１０フレームから１秒間に約３０フレームになると考えられる。 さらに一般的には、対象物１０４のサイズ、画像収集レート、および三次元の点の所要空間分解能によって、コンピュータ１０８の処理能力が変わるであろう。 コンピュータ１０８には、カメラシステム１００とのユーザインタラクション用として、キーボード１１４、ディスプレイ１１０、およびマウス１１２などの周辺機器を含めてもよい。 ディスプレイ１１０は、ディスプレイ１１０との直接的かつ物理的なインタラクションを通じてユーザー入力を受け取り可能なタッチスクリーンディスプレイにしてよい。

コンピュータ１０８とスキャナー１０２の間の通信では、例えば、有線接続、あるいは、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１（無線イーサネット（登録商標）としても知られている）、ブルートゥース、または例えば、高周波、赤外線、超音波、若しくはその他の無線通信媒体を用いるその他のいずれかの適した無線規格を基盤とする無線接続など、いずれかの適した通信リンクを用いてよい。 医療上のイメージングまたはその他の高感度用途では、スキャナー１０２から無線で画像をコンピュータ１０８に転送するようにしてよい。 コンピュータ１０８では、スキャナー１０２に対する制御信号が生成されるようにしてよく、これには、画像収集コマンドに加えて、フォーカスまたはズームといった従来型のカメラ制御を含めてよい。

三次元画像獲得システム１００の一般的動作の例では、スキャナー１０２にビデオレートで二次元画像セットを収集させてよく、その一方で、スキャナー１０２を、対象物の表面の上を通過させる。 三次元ポイントクラウドを抽出するために、この二次元画像セットをコンピュータ１０８に転送してよい。 新たに収集した二次元画像セットの各々の三次元データは、多種多様の技法を用いて、抽出され、既存の三次元データへ適合または合わせられてよい。 このような技法のある有用な例の１つは、同一所有者による米国出願第１１／２７０，１３５号（２００５年１１月９日申請）に記載されており、この特許の内容全体は、参照することにより本明細書に組み込まれる。 ただし、この例は本開示を限定するものではなく、本明細書に記載の原理は、広範な三次元画像捕捉システムに適用してよいことは分かるであろう。 「ビデオ」または「ビデオレート」などの用語は、そのようなビデオに関する幅広い考えられるフレームレートの意味を含むことが理解されるだろう。 最新のビデオフォーマットは、１秒間に２５から３０フレームのフレームレートを用いる一方、初期のビデオは、１秒間に８フレームという低いフレームレートを用い、１９００年代初期の映画は、１秒間に１２から１８フレームと様々である。 さらに、特定の画像化およびレンダリング技術のコンピュータ要求に適合するレートを用いることは一般的であり、一部のビデオシステムは、１秒間に４フレーム（コンピュータ的に大規模な画像化システムに対して）から１秒間に１００フレーム以上（高速ビデオシステムに対して）のいずれのフレームレートでも動作する。 本明細書で使用するとき、ビデオレートおよびフレームレートは、広義に解釈されるべきである。 この広義な意味にも関わらず、有用で視覚的に好ましい三次元画像化システムは、少なくとも１秒間に１０フレーム、少なくとも１秒間に２０フレーム、および１秒間に２５から３０フレームのフレームレートを有する前記により作成されている。

マルチアパーチャカメラシステムなどの特定のシステムの二次元ビデオ画像セットから三次元データを取り出す能力は、画像組（または３個組など）の間の表面点対応を確立する能力に一部依存することが理解されるであろう。 点対応を確立するプロセスは、対応が拠点としていてもよい表面の固有の特長を、処理システム内で特定することにより、向上されてもよい。 ある態様では、様々な詳細レベルで歯の特長を識別するステップを、本プロセスを向上するために用いてもよい。 いずれにせよ、本プロセスは、そのような識別可能な特長を見つける能力に依存する。 これに加え、または、代わりに、点対応を確立するプロセスは、単に、白い、または比較的に明るい表面上に単に人工の黒点を配置することであってもよい、光学的に検出可能な特性をそこに付加することによって向上されてもよい。 歯科事情では、これは、光学的に検出可能な物質を走査する歯の状態またはその他の歯科対象全体に配置するスプレー、粉末、口内洗浄剤などにより達成されてもよい。 そのような小さな識別可能な点を、ランダムに表面全体に配置することによって、特定の画像セットの識別可能な特長を見つける可能性が、大幅に向上する場合があり、従って、三次元データ取得プロセス全体のレートおよび精度を向上する。

連続または増分データ取得システムでは、時々、２つのフレーム間の適合または合わせが、以下により詳細に記載される理由により、失敗する場合がある。 そのような状況において、ユーザーは、回復モードに入っている視覚フィードバックにより通知されてもよい。 回復モードにおいて、システム１００は、新しい走査データを前回取得したデータに適合するテストにより、前回の走査を再取得しようとしてもよく、再取得が試みられている対象物上の走査位置に戻るように誘導することを支援する視覚フィードバックをユーザーに提供する。 相対ランディングモードでは、ユーザーは、登録された、または既存の三次元模型と関連する新しい走査の開始を試みてもよい。 同様な視覚フィードバックツールは、ユーザーを適切な走査位置に導くために提供されてもよく、走査が再取得される際、ユーザーに通知する。 これらの技術は、その全体が参照として組み込まれている、２００６年５月１６日出願の同一所有者の米国特許出願番号第１１／３８３，６２３号により詳細に記載される。 その他の適した技術は、ナビゲーション、走査品質の制御、走査対象物の分析、および走査模型の利用のために用いられてもよく、その様々な実施形態は、以下により詳細に記載される。

ディスプレイ１１０は、取得データまたは取得データのレンダリングされたバージョンに対応する詳細度でビデオまたはその他のレートでレンダリングするために適したいずれかのディスプレイを含んでもよい。 適したディスプレイは、ブラウン管ディスプレイ、液晶ディスプレイ、発光ダイオードディスプレイ、プラズマディスプレイなどを含む。 一部の実施形態では、ディスプレイは、タッチスクリーンインターフェースを使用する、例えば、容量性、抵抗性、または弾性表面波（分散信号とも称される）タッチスクリーン技術、またはディスプレイ１１０で物理的相互作用を感知するためのいずれかのその他の適した技術を含んでいてもよい。 さらに、三次元視覚化が望ましい場合、ディスプレイ１１０は、それぞれは、本明細書に記載のシステムに役立つように採用されてもよい、多数のレンダリング様式を有する、ステレオペアイメージング、ホログラフィックイメージング、およびマルチプラーナまたはボリュームイメージングなどを含む、様々な技術を使用する三次元ディスプレイを含んでもよい。

図２は、画像捕捉システムのユーザーインターフェースの見え方を描写する。 ユーザーインターフェース２００は、図１のディスプレイ１１０のようなモニターにレンダリングされたウィンドウ２０２を含んでいてもよい。 ウィンドウ２０２内において、ビデオ画像は、図１のスキャナー１０２の画像化平面１０６など、スキャナーの測定容量を含み、表示されてもよい。 視野または測定容量内において、図１の対象物１０４などの対象物のビデオまたはその他の画像が表示されてもよい。 いずれにせよ、図２に描写されるように、いずれの画像取得ステップも開始されていないため、ウィンドウ２０２は、以下に記載される様々な制御ボタンを除き、空白のままである。

走査制御は、例えば、走査制御２０４、一時停止制御２０６、停止制御２０８、クリア制御２１０、保存制御２１２、および取り出し制御２１４を含んでもよい。 走査制御２０４は、三次元走査を開始してもよい。 一時停止制御２０６は、連続的な走査プロセスの続く再取得を可能な形で一時的に走査を中断してもよい。 一時停止された走査は、多数の視覚特性を表示してもよい。 例えば、ビデオ画像は、固まる場合がある、またはポイントクラウドまたはその他の走査データが固まったままである一方で、ビデオ画像は現行ビデオ情報を表示し続けてもよいし、あるいは画面は、完全に空白になる、もしくはそれらのいくつかの組み合わせになってもよく、すべてユーザー選択または特定の実装により生じる。 一般に、一時停止された走査は、ユーザーが走査を再開できるように、アクティブのままであってもよい。 対照的に、ユーザーが停止制御２０８を始動した場合、走査は、終了されてもよく、その場合、ユーザーは、そこへのデータ追加を続けるために、取り出し制御２１４の使用などによって、走査を取り出さなければならない。 保存制御２１２は、後に使用するために、走査およびいずれの関連データを保存してもよい。 これらの制御は、マウスクリック、またはディスプレイ１１０がタッチスクリーンの場合は、ディスプレイ１１０への直接物理的相互作用により、表示される機能を実行するためにユーザーが始動するボタンとして作動してもよい。 制御の始動は、ポップアップウィンドウをレンダリングする、またはドロップダウンリスト、ラジオボタン、テキスト入力フィールド、および特定の選択をパラメータ化するために適したいずれのその他の制御を提供してもよいことが、理解されるだろう。 従って、例えば、ユーザーが保存制御２１２を始動すると、いずれの関連データを保存するためのファイル名、ディレクトリ、またはパス情報などをユーザーが入力するためのテキストボックスが表示されてもよい。 ユーザーインターフェースを構成し、ユーザーインターフェース内で制御を提供するための多数の技術は、当該技術分野において既知であり、本明細書に記載のインターフェース２００に適した形で採用されてもよい。

拡大制御２１６、縮小制御２１８、倍率表示２２０、回転制御２２２、パン制御２２４、およびリセット制御２２６など、多くのナビゲーション制御が提供されてもよい。 これらの制御は、走査終了後に取得された三次元表示を表示するために使用されてもよく、または、走査中の一時停止／再開機能が提供される。 リセット制御２２６は、例えば、三次元表示の表示を大域座標系に戻してもよいし、または走査中に取得されたデータの最新表示に戻してもよい。

視覚化されたものを検出する多くの値域も含まれてもよく、画像捕捉システムの１つ以上の走査パラメータに関連する視覚的キューを提供する。 これらの視覚化されたものは、走査中に、リアルタイムのユーザーフィードバック、およびスキャナーの適切な配向ならびに位置に関するガイダンスを提供するために、例えば、画像捕捉システムのビデオレートで、リアルタイムにレンダリングされてもよい。 ユーザーフィードバックは、特に、対象物を連続した固定三次元表面サンプルの完全三次元表示として取得する連続的な走査の実行中、データ取得の品質およびレートを向上する場合がある。 これらの視覚的キューは、カメラモーション推定または同様の技術に基づく連続三次元データ取得システムにおいて、特に有用である場合がある。 そのような技術では、連続フレームデータは、２００５年１１月９日に出願された同一所有者の米国特許出願番号第１１／２７０，１３５号に記載されるような様々な処理技術を使用し、互いに登録される。 これは、よく提供された三次元データが、連続する各画像データフレームから正常に分解されるように働き、連続フレームからのデータが三次元空間でオーバーラップする、スキャナーの変位は十分小さい。 しかし、オペレータが適切な走査距離の外側に移動することなどにより、連続フレームのこの「合わせ」が紛失した場合、連続的な取得を回復することは非常に難しくなりえる。 ユーザーを適切な走査距離を維持するように誘導する視覚化ツールは、完全表面の利益のために、三次元データの連続的で途切れのない取得を有利に促進する。

例えば、スキャナー１０２の画像化平面１０６からの最新ビデオ画像を表示するウィンドウ２３０（システムが走査を開始していないため、図２では空白）内では、質の高い走査データが捕捉されうる、図２に描写されるボックスなどの空間の容量２３２は、透視図内に描写されてもよい。 画像化空間内に表示されたこの容量２３２は、ユーザーが対象物をデータ取得のために適切に置くことを支援してもよい。 さらに、スライダー２３４を、三次元データが実際に取得されている点の距離を示すように、容量２３２のｚ軸縁部に沿って移動させてもよい。 これは、スライダー２３４が走査中に互いから独立して移動するように、例えば、点の一部または全部の平均距離、中央点の距離、点全体または一部の距離の範囲、あるいは容量２３２のそれぞれの角の点の距離に基づいていてもよい。 距離計算は、現在の画像データフレーム、例えば、最新の取得データセット、または予め定められた数の直前のデータセット、あるいはいつ取得されたかに関わらず、容量４３２に含まれる三次元表面表示のすべての三次元点の平均に基づいていてもよい。

別の実施例では、球体または的などの動的対象２３６は、ウィンドウ２３０の中央にレンダリングされてもよい。 これに加えて、または、これに代えて、動的対象２３６は、ウィンドウ内の別の位置に置かれていてもよいが、ウィンドウ２３０の中央に動的対象２３６を置くことは、有利にユーザーが、走査中の対象物の現在のビデオから視線をそらすことなく動的対象２３６から視覚フィードバックを受け取ることを可能にする。

有用な動画の数は、ユーザーフィードバックを画像捕捉システム１００のオペレータに与えるために、動的対象２３６により提供されてもよい。 一実装において、動的対象２３６は、距離情報を提供するために、色分けされた動画化された的であってもよい。 的は、対象物がスキャナーから適切な距離に置かれている場合、例えば、中央色塗りつぶしを有する、的全体が赤、白、青などの異なる色の同心円状の輪としてレンダリングされてもよい。 スキャナーが対象物から遠すぎる位置に移動すると、赤い輪が白円の周りに形成され、スキャナーが対象物から遠ざかるに従い、的全体が完全に赤になるまで、的の大部分を埋めていく。 反対に、スキャナーが対象物に近すぎる位置に移動すると、白円の中央に青い輪が表示され、スキャナーが対象物から遠ざかるに従い、円全体が青になるまで大きくなる。 この方法では、ユーザーは、対象物の三次元表示の三次元データの連続的な取得のための対象物からのスキャナーの適切な距離を維持するために、走査距離に関する連続的なフィードバック−スキャナーが近づきすぎるにつれて大きくなる青中心円、およびスキャナーが離れすぎるにつれて飲み込む赤い輪−を受け取ってもよい。 動的な的などのレンダリングするための１つの有用な模型は、異なる色の３つの同軸円錐を用い、的は、共通軸に対して垂直な３つの同軸円錐の平断面、および対象物からの相対範囲に従い選択される共通軸に沿ってレンダリングされる。

動画の別の実施例では、３つの同心円状の輪は、近すぎる、適切な距離、および遠すぎる点の数に比例して独立して制御される各半径により、的内に連続的に表示されてもよい。 別の実行可能な動画では、中央の輪（円）は、視野または標的で最も高い点密度を有する表面の部位の測定容量内、あるいは望ましい走査距離のｘ−ｙ変位に対応するオフセットを含み、的内を移動してもよい。 色相または強度は、ユーザーが最適走査距離からの逸脱の認識を支援するが、そのような動画の色の選択は、確かに幾分任意であることが理解されるだろう。

これに加え、または、これに代えて、その他の視覚的キューおよび／またはメタファは、例えば、平均距離、中心間距離、またはその他のスキャナーの出力から得られる数値に基づく、動画かされた視覚フィードバックを提供し得る、球体を通過する平面、アクティブな距離バー、動画化されたテキストの視覚化、またはその他の視覚化されたものなどのいずれかを用いてもよい。 より一般には、視覚的キューは、最適データ取得の深さ、視野の幅、スキャナー１０２の移動率または揺れ率、データ取得の密度、およびこれらの様々な組み合わせなどの走査パラメータに関するフィードバックを提供してもよい。 これらの視覚的キューは、ユーザーが適切な走査距離を維持することを支援し、走査が失われた場合にユーザーに通知するために、目盛り付きのフィードバックを提供してもよい。

図３は、画像捕捉システムのユーザーインターフェースの見え方を描写する。 この抽象的な図面は、例えば、そこに視覚的キューが記載されていない図２のウィンドウ２３０であってもよい、ユーザーインターフェース３００のウィンドウ３０２を示す。 ウィンドウ３０２は、図１に関連する上記に記載のスキャナー１０２の画像化平面１０６の視点からのビデオ画像を含んでもよい。 ウィンドウ３０２内において、ビデオ画像は、対象物３０４を含んでもよい。 図３に描写されるように（制限としてではなく）、対象物３０４は、比較的スキャナーに近い、近接した末端部３０６から比較的スキャナーから遠い、離れた末端部３０８に延在する細長い円筒である。 対象物３０４の連続的な表面走査中、三次元表面データは、一般的にｘ、ｏ、および丸印のついた＋で表示されたように、取得されてもよい。 ウィンドウ３０２内では、三次元表面走査は、影付けまたは形状および表面曲線を示すその他の視覚効果付きで、スキャナーの視点からレンダリングされてもよい。 レンダリングされた三次元表面走査を、登録された形で、ビデオ画像に直接重ね合わせてもよい（または逆に、ビデオ画像をレンダリングされた三次元表面に重ね合わせてもよい）。 この重ね合わせ単独は、何の対象物３０４の表面部位が走査されたかなどの重要なユーザー情報を提供する。 さらに、レンダリングされた三次元表面走査は、例えば、連続的なデータ取得プロセスにおいて、何の部位が現在走査されているか、走査データを取得するに当たり、何の部位が近すぎるか、何の部位が表面データの取得に対して適切な距離に位置しているか、表面データのために何の部位が遠すぎるかに関する色情報を提供するために、色付けされるか、ないしは別の方法でレンダリングされてもよい。 例えば、走査データを取得するために近すぎる対象物３０４の末端部３０６、またはその付近の点−これらの点は、図３にｘで示されている−は、第１の色でレンダリングされてもよい。 最適な走査距離の点−図３にｏで示されている−は、第２の色でレンダリングされてもよい。 三次元データの取得に遠すぎる点−図３に丸印のついた＋で示されている−は、第３の色でレンダリングされてもよい。 レンダリングされた点は、既に三次元空間に取得されているため、確かに、これらの距離情報は、直接関係がなくてもよい。 いずれにせよ、対象物３０４のこの色分けは、取得された三次元デジタル表面表示によりレンダリングされたように、対象物３０４の距離に関する、特にまだ走査されていない対象物３０４の部位に関する有用な情報をユーザーに提供してもよい。

１２程度の点のみが図３に描かれているが、歯科および同様の用途における使用に実用的な画像捕捉システムは、適切に適合する歯科対象を製造するために十分な詳細のために、１００μ未満の空間分解能を必要とする場合がある。 歯列弓などの対象物のために、画像捕捉システムにより取得されたそのような実際のポイントクラウドは、数千、数万、数十万、または数百万の個別の三次元点、またはそれ以上を含んでもよい。 ポイントクラウド分散およびそれに適用可能な様々なレンダリング技術の本質の説明に役立つように、示される特定の点（ｘ、ｏ、および丸印のついたｘ）に関して少数の点が図３に描かれているが、一般的な走査では、表面曲線などの視覚化を十分に向上する多数の点が入手可能である。 デジタル表面表示を表示するためのレンダリングに使用される点は、輪郭の視覚化などに必要な処理／レンダリングレートを含む、いずれかの適した設計パラメータに従い選択される点密度を有する、取得された三次元データの全ポイントクラウド内の点の部分集合を含んでいてもよいことが、理解されるべきである。 三次元走査内のデータは、内部的に点、粒子系、ベクトル、またはいずれかのその他の適した表示として表示されてもよいことも、理解されるだろう。 従って、データは、所望の密度のポイントクラウドとしてレンダリングされてもよいが、走査データの内部表示と対応する場合も対応しない場合もある。 さらに、レンダリングは、範囲、走査品質などの視覚化のための上記に記載の技術に適切に順応する多角形メッシュなど、点レンダリング以外の技術を用いてもよい。

歯科対象の非常に詳細な模型を捕捉する能力、特に歯の状態の非常に詳細なデジタル表面表示を口内走査から直接捕捉する能力は、歯科医、歯科研究所の技術者、口腔外科医などにとって有用な場合がある一連の後続処理ステップを可能にすることが理解されるだろう。 数多くのそのような用途を、これからより詳細に記載する。

図２および図３に関して記載される実施形態は、対象物をスキャナーの視点から表示するインターフェースの使用に重点を置く。 しかし、大域座標系内の固定された視点から取得されたデータをレンダリングするインターフェースなど、代わりとなるモデルが使用されてもよいことが理解されるだろう。 固定された視点を用いる１つのアプローチでは、視覚化方法は、対象物に対するスキャナーの位置に応じる連続的なフィードバックを提供することなどにより、一般に変更されてもよい。 しかし、上記に記載の視覚的キューは、当該技術分野に精通する者により容易に理解される数多くの方法により、一般に、そのような環境、またはその他の環境に適合される。

一般に、本明細書に記載のシステムは、ファイル管理モード、模型修正モード、模型評価および／または分析モード、走査モードなど、数多くの操作モードを有する。 それぞれ走査モードおよび評価モードを示す、図４ならびに図５に関する２つのそのようなモードを以下に記載する。

図４は、三次元データ取得中の画像捕捉システムのユーザーインターフェースの見え方を描写する。 ユーザーインターフェース４００は、一般に上記に記載されるすべての距離測定視覚的キュー４０４、４０６を含む、ウィンドウ４０２を含んでいてもよい。 ウィンドウ４０２内において、上記に記載のスキャナー１０２などのスキャナーの現在の視点からのビデオ画像など、ビデオ画像が表示されてもよい。 描写されるように、ビデオ画像は、複数個の歯４１０および口内走査中に目に見えるその他の口内構造を含んでいてもよい。 表面、いわゆる現在のデジタル表面表示から取得される三次元点は、ユーザーインターフェース４００内にレンダリングされてもよく、より具体的には、スキャナーの視点からレンダリングし、現在のビデオ画像に重ね合わせてもよいことに留意されたい。 描写されてはいないが、その他の実施形態では、現在のデジタル表面表示は固定された視点からレンダリングされてもよいことが理解されるだろう。

輪郭の影付けおよび特長の強調視覚的強化を可能にすることに加え、レンダリングは、現行の走査に関する特定のフィードバックをユーザーに提供してもよい。 例えば、走査データの捕捉に近すぎる部位は、それらのスキャナーに対する相対的近似を示す形式または色で、ウィンドウ４０２にレンダリングされていてもよい、以前に取得された点を含んでもよい。 逆に、これに加えて、またはこれに代えて、取得に遠すぎる口内構造の部位は、それらのスキャナーに対する相対的近似を示す形式または色で、ウィンドウ４０２にレンダリングされていてもよい、以前に取得された点を含んでもよい。 新しい表面データが取得され、デジタル表面表示に追加されると、新しい点データは、同時に、またはリアルタイムあるいはほぼリアルタイムで、レンダリングされたデジタル表面表示の図に追加されてもよい。 この方法において、ユーザーは、ウィンドウ４０２内の可視表面からデータが正常に取得されたかどうかに関する、レンダリングされた点の密度、または多角形メッシュの相対的な細かさ／粗さなどの即座の視覚フィードバックを受け取ってもよい。 この情報は、ユーザーがバックアップし、データが捕捉されていない、または不適切あるいは欠陥データが捕捉された対象物の表面を再走査できるように、表面データの間隙を示してもよい。 このフィードバックは、新しい表面データが取得される際、ウィンドウ内の点の数を増加してレンダリングするプロセスからの直接的な流れの一部であってもよい。 視覚フィードバックは、これに加えて、または、これに代えて、現在の表示から適切なデータが取得されたかどうかをユーザーに伝達するために具体的に選択されたウィンドウ４０２内の密度で点をレンダリングすることにより、重ね合わせられてもよい。 具体的なフィードバック例が上記に記載される一方、より一般的に、走査品質、詳細などに関する視覚フィードバックをユーザーに提供するために、白色度、質感、影付け、色、および／またはレンダリングされるポイントクラウド密度など、数多くの様々なものの使用が用いられてもよいことが理解されるであろう。

視覚メタファは、点が取得される際に、ビデオ画像を影付き表面マップでスプレー描画するものの１つであってもよい。 デジタル表面表示のポイントクラウド（またはその他の表示）は、データが取得される際にビデオ対象物上に形成される成長する点群としてレンダリングされてもよい。 目標点密度が達成された部位は、例えば、連続的な表面として表示されてもよく、一方、不適切な表面データは、その間に目に見える隙間を有する個別の点としてレンダリングされる場合があり、隙間は、例えば、デジタル表面表示を構成する点データの密度などにより、大きさは様々であってもよい。 別の実施例として、点は、デジタル表面表示を構成する点データの密度に従い、色分けされた均等間隔の表面点であってもよい。

特定の実施形態では、取得されたデジタル模型は、既知の機械画像およびその他の技術を使用し、統計的、空間的、または歯科（または、歯科用途でないものに対しては、その他の対象）に関する予想される形状のその他の模型と比較されてもよい。 これは、大幅な逸脱に加え、予想外の歯の輪郭、厚さなど、ユーザーまたは装置の異常あるいは走査データの紛失により起こり得る、比較的わずかなバリエーションを含んでもよい。 予想からの逸脱が検出される場所は、上記に一般に記載される色、影、およびその他のキュー並びに注釈を使用して、ウィンドウ４０２内に視覚的に特定されてもよい。 従って、アルゴリズム的に予測外の走査結果は、操作中に、適切な人の介入のための警告（もちろん、オペレータに実際に存在すると認知されている予測外の特称に対しては無くてもよい）を即座に発してもよい。

図５は、評価中の画像捕捉システムのユーザーインターフェースの見え方を描写する。 ウィンドウ５００は、数多くのナビゲーション制御５０４およびデジタル表面表示を表示、走査、ならびに評価するのためのその他のユーザー制御はもちろん、保存されたデジタル表面表示の二次元にレンダリングされた透視図５０２を含んでもよい。 図５に描写されるように、デジタル表面表示は、弓形状全体を含むが、三次元表面は、非歯科用途における、いずれのその他の対象はもちろん、歯の一部，１つ以上の歯全体、軟組織、四分円、弓形状、付属部品、器具、人工装具、および歯科製品の内部部品などの歯科対象を含む、デジタル表面表示として保存されることが理解されるだろう。

ウィンドウ内では、走査データが削除された、または紛失している部位５０６など、デジタル模型の過大な誤差は、可視的な点データの不在により、本質的に特定されてもよい。 表面データの超過的バラツキなどのその他の誤差は、不明瞭さまたは角の不ぞろいな質感により、本質的に特定されてもよい。 走査品質の視覚化は、これに加えて、または、これに代えて、不完全な走査データ、不正確な走査データ、不十分な走査の詳細（復元が添付される場所など）などの部位を視覚的に特定してもよく、色付け、影付け、表面の微細構造化、または上記に記載のその他の視覚的キューのいずれかなどの明確な指標により、増補されてもよい。

ナビゲーション制御５０４を使用して、ユーザーは、関心のある領域をより綿密に検査するため、または数多くの透視図から見なければ閉塞されている特徴を視覚的に検査するために、回転、パン撮り、拡大、ないしは別の方法でデジタル模型の周りおよび内部をナビゲートしてもよい。 ユーザー制御の１つ（図示せず）は、ユーザーが、空間または逸脱が検出された（自動的にまたは人による目視検査のいずれかにより）場所の追加データを取得するために、例えば、図４の走査モードなど、データ取得に戻ることを可能としてもよい。 この制御、または別の制御は、例えば、２００６年１月２０日に出願され、その全体は参照として本明細書に取り込まれている同一所有者の米国特許出願番号第１１／３３７，１８２号に記載されるように、ユーザーが、対象物から連続的な走査を再取得する、デジタル模型（または、非常に詳細で正確なデジタル模型にとって、差異は、些細なものではあるが、走査対象物）上の特定の点を選択することを可能としてもよい。

図５は、別個の表面点の表示に基づく二次元レンダリングを描写するが、多角形又はその他の規則あるいは不規則な平面ないしは非平面表面の形を成す連続的な表面マップなど、その他のレンダリング技術を用いてもよいことが理解されるだろう。 より一般的には、レンダリングは、多角形メッシュ、ポイントクラウド、粒子系、および／またはその他のレンダリング可能な原始美術を用いてもよい。

図６は、本明細書では、デジタル表面表示、三次元表示などとも称される、デジタル形式の歯科用模型を描写する。 歯科用模型は、例えば、図１に関して上記に記載されるような、連続的な口内走査プロセスで捕捉された三次元ポイントクラウドからの図２に関する上記に記載のユーザーインターフェースのウィンドウ６００内にレンダリングされてもよい。 ユーザーインターフェースは、歯科医（または歯科研究所）が図６に描写されるようなクラウンのための表面処理を表示するため、またはより一般的には、デジタル表面表示が取得された人工または天然、口内または口外の歯科対象を表示するための使用に適合させてもよい。 このモードでは、新しいデータが取得されないことが理解されるだろう。 むしろ、保存された模型は、ユーザーインターフェースにより制御されるユーザー交流および自動分析の組み合わせより、処理されてもよい。

操作において、歯科医は適した歯科ツールを使用して、クラウン用の歯面を処理してもよい。 歯科医または歯科技工士は、そして歯科患者の口から、処理された表面、およびいずれの歯牙構造の周辺部または対抗部を含む、走査を取得してもよい。 歯科医はそして、クラウン、ブリッジ、ベニヤ、インレー、アンレーなどの復元タイプをユーザーインターフェース内に指定してもよい。 歯科医の復元タイプの指定を受け取った後、自動プロセスが、指定の復元タイプに適切な物理的隙間、テーパ、適した形状などであることを確認するために、表面処理および歯の状態の周辺を調査してもよい。 例えば、上記に記載のコンピュータ１０８により実行されてもよい自動プロセスは、対応する注釈を生成してもよく、注釈は、模型の表示内にレンダリングされる視覚的注釈、または結果の説明形式の説明を含むテキスト注釈（例えば、表示内にレンダリングされる、表示の横の別ウィンドウ内にレンダリングされる、またはファイルに保存されてもよい）、あるいはそれらの組み合わせであってもよい。

図６に描写されるように、歯の状態の三次元表示は咬合状態にある２つの弓形状６０２、６０４（弓形状は、咬合状態にあるが、図４に描写されるように、向かい合う歯のいずれかの組との間に空間があってもよい）の一部、およびクラウンのために処理された表面６０６の１つを含んでもよい。 弓形状６０２、６０４の一部は、１つの歯、四分円、弓形状全体、またはクラウン表面処理の分析に適した１つあるいはそれ以上の歯もしくは歯面を含んでもよい。 弓形状は、咬合状態に描写されるが、ユーザーインターフェースは、１つの弓形状のみを描写するか、または分離された弓形状を描写してもよいことが理解されるであろう。 自動分析は、表示に有用ないずれかの形状である、ウィンドウにレンダリングされた模型に対して実行されるよりは、弓形状を咬合状態に設置するために走査された、保存された模型に対して実行されてもよい。 自動分析後、１つ以上の部位は、注釈または矢印６０８あるいは色、質感、平行線模様などの表面効果６１０など、その他の視覚的キューと共に強調表示されてもよい。 例えば、矢印６０８は、不適切なテーパの部位を示してもよい。 別の実施例のように、平行線模様の表面効果６１０は、接合端の金属の不適切な減退を示してもよい。 異なる色、異なる不透明度、白色度のバリエーション、またはその他の表面処理、異なる表面詳細度または影付けレベル、強調表示、呼び出し、トレース図または関連部位周辺の線などの使用など、その他の効果は、単独またはその他の効果との組み合わせのいずれかで、同様に用いられてもよい。 インターフェース内では、注釈は、歯科医がこれらの注釈をクリックし、説明、参照物質、またはその他の記述的フィードバックを受け取るように、ハイパーリンクが張られているか、ないしはアクティブであってもよい。 特定の復元に対する物理的仕様が追加除去を必要とする場合、除去される部位は、歯科医により、特定するための１つ以上の視覚的キューを使用し、三次元模型内に描画されてもよい。 ある実施形態では、除去が推奨される部位は、表面処理および／または向かい合う歯面など、除去のための数多くの考えられる部位を含んでもよい。

歯面を処理する、歯面を走査する、および歯面を分析するプロセスは、表面処理を精密化するために、繰り返し行われてもよい。 反復プロセスでは、歯科医は、満足のいく表面処理が達成されるまで、抜歯および走査ステップを繰り返してもよい。

特定の復元に対する正確な仕様は、歯科医間、研究所間、製造業者間、および歯間により異なってもよい（例えば、前部クラウン対後部クラウン）。 例えば、切歯表面のための咬合および間隔は、臼歯咬合面のための咬合および間隔とは異なって分析されてもよい。 別の実施例のように、異なる歯科医は、処理された歯面に対する人工装具の適合のきつさに対して異なる選好を有してもよい。 これらのバリエーションは、状況（例えば、特定の歯または特定の患者）、客観的な基準（例えば、製造仕様）、または主観的な基準（例えば、歯科医の選好）により指示されようと、注釈または視覚化されたものが、特定の患者、歯科医、および指示に正しく対応するように、デジタル模型の評価中に、自動分析により順応されてもよい。

仕様中の特長の種類は、一般に、テーパ（人工装具の配置に適合するために、処理された表面を曲げる）、描画線（テーパおよび隣接する歯の状態からの物理的間隔）、表面の減退（人工装具の物理的構造に適合するための）、向かい合う歯との間隔、マージンの適正など、処理された表面の特長に関連してもよい。 湾曲、テーパ、間隔などの客観的に特徴付けられるいずれの特長は、歯科医が処理を向上または受け入れるように導くために生成された、適した視覚化されたものを用いて、実際の表面処理の正確な三次元表示に対してテストすることが可能である。 ブリッジなどのある場合では、複数の歯が処理されなければいけない。 本明細書に記載の分析は、適合が物理的に可能であることを保証する複数の歯の処理のための描画線の分析を含んでもよい。 従って、より一般的に、表面処理の分析は、１つの歯科対象に対する複数の歯面処理を含んでもよいことが理解されるだろう。

クラウン表面処理を表示することは、上記に記載の分析および視覚化ツールの有用な用途の１つである一方、上記の技術は、復元、付属部品、器具など、および自動分析により客観的に特徴付けられる診断的またはその他の重要ないずれかの部位を含む、様々な歯科対象に対しても、同様に適用してもよいことが理解されるだろう。

図７は、デジタル歯科用模型の断面図を描写する。 断面図７００は、一般に上記に記載されるように、ユーザーインターフェースのウィンドウ内に表示されてもよい。 視覚化ツールとして、ユーザーインターフェースは、寸法、配向などのより正確な評価を可能にするために、歯科医が歯科用模型の断面図を表示することを可能としてもよい。 ユーザーインターフェースは、仮想人工装具７０２、この場合では、後部クラウンをデジタル模型７０４に配置することを可能にする場合もある。 人工装具７０２の最も深い溝７０８下の不適切な咬合減退として図５に描写されるような模型間の不一致は、重なり合う模型の影付け、色付け、白色度、質感、または平行線模様形式の組み合わせなどのいずれかの方法により、表示されてもよい。

図８は、歯科対象物のデジタル表面表示内の穴の位置を特定するための視覚化技術を描写する。 上記に記載のユーザーインターフェースのいずれかを含んでもよいユーザーインターフェースのウィンドウ８００は、保存されたデジタル表面表示の二次元にレンダリングされた透視図８０２、および多数のナビゲーション制御８０４、ならびにデジタル表面表示の表示、走査、評価のためのその他のユーザー制御を含んでもよい。 図８に描写されるように、いずれの三次元表面は、歯の一部、１つ以上の歯全体、軟組織、四分円、弓形状、付属部品、器具、人工装具、および歯科製品の内部部品などの歯科製品、または前述の様々な組み合わせ、加えて、非歯科用途におけるいずれのその他の対象を含むデジタル表面表示として保存されてもよい。 図は、例えば、画像捕捉システムの分析または評価モードで使用されてもよい、表面データ内の隙間の視覚化を示す。

図８に示されるように、デジタル表面表示内の穴８０６は、光の光線８０８が穴を通過することにより、デジタル模型の内部照明をシミュレーションすることによって、視覚化されてもよい。 視覚効果は、例えば、フラッシュライトまたは内部照明をシミュレーションするためのその他のメタファを用いてもよい。 光線８０８は、図に示されるように、事実上線として、または穴８０６からのグロー放射として、あるいは像８０２に対する暗い背景の対応する照明として、もしくはそれらの組み合わせとして描写されてもよい。 隣接する輪郭およびデジタル模型の表面などの上に投げかける影など、照明を視覚化するためのその他の技術を同様に用いてもよい。 デジタル表面表示の内部照明をシミュレーションするいずれのそのような技術は、表面データ内の穴の存在、大きさ、および／または形状を示すために適した形で用いられてもよい。

穴は、特に別個の三次元点一式から形成されるデジタル表面表示に対する相対概念であることが理解されるだろう。 穴は、例えば、比較的点密度が低い部位、または物理的な歯科用模型の製造または歯科診断の実行、あるいは人工装具の製造依頼に適した密度などの所定閾値を下回る点密度の部位として特定されてもよい。 閾値または穴を特定するために使用されるその他のパラメータは、データ密度が例えば、ユーザー選考、望ましい走査レート、またはデジタル模型の最終用途目的に従い制御されるように、ユーザーにより選択されてもよい。 さらに、閾値またはパラメータは、義歯のための表面処理の部位周辺のより高い点密度を必要とすることなどにより、デジタル模型の表面にわたり変化してもよい。

ナビゲーション制御８０４を使用して、ユーザーは、関心のある領域をより綿密に検査するため、または数多くの透視図から見なければ閉塞されている特徴を視覚的に検査するために、回転、パン撮り、拡大、ないしは別の方法でデジタル模型の周りおよび中をナビゲートしてもよい。 ユーザー制御の１つ（図示せず）は、ユーザーが、空間または逸脱が検出された（自動的にまたは人による目視検査のいずれかにより）場所の追加データを取得するために、例えば、図４の走査モードなど、データ取得に戻ることを可能としてもよい。 この制御、または別の制御は、例えば、２００６年１月２０日に出願され、その全体は参照として本明細書に取り込まれている同一所有者の米国特許出願番号第１１／３３７，１８２号に記載されるように、ユーザーが、対象物から連続的な走査を再取得する、デジタル模型（または、非常に詳細で正確なデジタル模型にとって、差異は、些細なものではあるが、走査対象物）上の特定の点を選択することを可能にしてもよい。

図９は、模擬外部照明を使用する、視覚化技術を描写する。 上記に記載のユーザーインターフェースのいずれかであってもよいユーザーインターフェースのウィンドウ９００は、保存されたデジタル表面表示の二次元にレンダリングされた透視図９０２、および多数のナビゲーション制御９０４、ならびにデジタル表面表示の表示、走査、評価のためのその他のユーザー制御を含んでもよい。 図９に描写されるように、いずれの三次元表面は、歯の一部、１つ以上の歯全体、軟組織、四分円、弓形状、付属部品、器具、人工装具、および歯科製品の内部部品などの歯科製品、または前述の様々な組み合わせ、加えて、非歯科用途におけるいずれのその他の対象を含むデジタル表面表示として、保存されてもよい。 図は、例えば、画像捕捉システムの分析または評価モードで使用されてもよい、模型の外部照明の視覚化を示す。

図９に示されるように、照明ビーム９１０は、スキャナー９０８またはウィンドウ９００内のその他の対象から放出され、デジタル模型の像９０２の部位９０６上にかかる際に視覚化されてもよい。 スキャナー９０８の配向および位置は、ユーザーインターフェースのウィンドウ９００内の制御９０４を使用して、制御されてもよい。 視覚効果は、例えば、フラッシュライトまたはスポットライト、あるいはデジタル模型の像９０２に対する外部照明ビームをシミュレーションするためのいくつかのその他のメタファであってもよい。 照明の光線９１０は、図に示されるように、事実上線として、またはスキャナー９０８から放射される光るビームとして、あるいは像９０２に対する暗い背景の対応する照明として、もしくはそれらの組み合わせとして描写されてもよい。 「照らされた」輪郭およびデジタル模型の表面などの上に投げかける影など、照明を視覚化するためのその他の技術を同様に用いてもよい。 デジタル表面表示の内部照明をシミュレーションするいずれのそのような技術は、適した形で用いられてもよい。

模擬外部照明ビームは、ユーザーインターフェース内の多数の目的に役立つ場合がある。 例えば、像９０２は固定されているある走査模型において、照明ビームの光線９１０は、走査の対象物である、下に横たわる物理模型に対するスキャナー９０８の位置を特定するために、三次元データの取得中に使用されてもよい。 従って、模擬外部照明ビームは、捜査対象物に対するスキャナーの位置に関する視覚フィードバックをユーザーに提供することにより、走査中のナビゲーションツールとしての役割を果たしてもよい。 スキャナーの位置および／または配向は、ユーザーがスキャナー９０８の現在の位置を知るように、ユーザーフィードバックのためのインターフェース内に描写されてもよい。 これに加えて、または、これに代えて、インターフェース内にレンダリングされたスキャナー９０８の画像は、照明ビーム、線トレース図、またはスキャナーの現行測定容量を描写するためのその他の視覚効果を含んでもよい。 この模型またはその他の模型では、表面の受光部位９０６は、データが取得されている部位に対応してもよい。 受光部位９０６は、例えば、スキャナー９０８の視野または測定容量に対応してもよい。 その他の実施形態では、受光部位９０６は、一時停止された走査の再取得に選択された位置に対応してもよい。 この定位情報は、取得プロセスの効率を向上するために、１つ以上の対応する原始スキャナーデータのフレームを選択することを可能としてもよい。 すなわち、走査を再取得する際、再取得は、正確、またはほぼ正確な配向にある表面データの局部検索に基づいてもよい。 重要な利点として、視覚的キューのこの種類は、汎用登録プロセスに関連する大きなコンピュータ間接費の必要を削減する。

図８に関して上記に指摘したように、ユーザーは、関心のある領域をより綿密に検査するため、または数多くの透視図から見なければ閉塞されている特徴を視覚的に検査するために回転、パン撮り、拡大、ないしは別の方法でデジタル模型の周囲および中をナビゲートするために、ユーザーインターフェースおよび／または物理的にスキャナー上に設置された、ナビゲータ制御を操作してもよい。 ユーザー制御の１つ（図示せず）は、ユーザーが、空間または逸脱が検出された（自動的にまたは人による目視検査のいずれかにより）場所の追加データを取得するために、例えば、図４の走査モードなど、データ取得に戻ることを可能としてもよい。 この制御、または別の制御は、例えば、２００６年１月２０日に出願され、その全体は参照として本明細書に取り込まれている同一所有者の米国特許出願番号第１１／３３７，１８２号に記載されるように、ユーザーが、対象物から連続的な走査を再取得する、デジタル模型（または、非常に詳細で正確なデジタル模型にとって、差異は、些細なものではあるが、走査対象物）上の特定の点を選択することを可能としてもよい。

上記に記載される具体的な技術の組み合わせ、および前述と追加技術の１つ以上の組み合わせのいずれかを含む、本明細書に記載のシステムおよび方法と共に、数々の追加視覚化技術が用いられてもよい。 一例として、動的間接および咬合のリアルタイム三次元データを捕捉するために、ＰＭＤテクノロジーズ（PMD Technologies）のＰＭＤ［ビジョン（vision）］カメラなどの第２のスキャナーを用いてもよい。 このスキャナーは、上記に記載のものとは異なる画像技術（多数のＬＥＤからの飛行時間検出）を用い、一般に歯科用模型の再構築には不適切な解像度の結果を作り出すが、そのようなスキャナーは、例えば、間接のための軸を選択する、ないしは別の方法で２つ以上の歯科対象走査の剛体に適用可能な動的情報を捕捉するために十分な解像度を有する、向かい合う歯列弓の動きを推測するために、用いられてもよい。 別の態様において、第２のスキャナーからのビデオレートの三次元データは、一般に上記に記載されるような、上弓形状および下弓形状の詳細模型など、非常に詳細な模型または２つ以上の剛体のレンダリングを動画化するために使用されてもよい、１つ以上の参照点を補足するために用いられてもよい。 従って、相対動作のリアルタイム動画レンダリングは、歯列弓（またはその他の物体）の相対動作のレンダリングされた表示を提供するために、剛体の詳細模型に提供されてもよい。 このデータは、連続的な動的動作データに参照またはキャリブレーション点を提供するために、デジタルまたは手動による咬合登録により、静的に捕捉されたより正確な調整データに重ね合わせてもよい。 従って、一態様において、歯列弓の詳細な三次元表示を獲得するために第１のスキャナーを、第１のスキャナーからの詳細な模型にマップ可能な相対動作データを補足するために第２のスキャナーを使用し、歯列弓の動的動作データを捕捉、保存、および／またはレンダリングするための技術が本明細書に開示される。

上記に開示されるプロセスおよび方法は、ハードウェア、ソフトウェア、または本明細書に記載の三次元画像化および模型作成に技術に適したそれらのいずれの組み合わせにおいて実現されてもよいことが理解されるだろう。 また、本明細書に記載されるような視覚化、デジタル模型処理、およびレンダリングはもちろん、ユーザーインターフェース、ユーザーインターフェース制御、ならびに同一のものを使用する方法は、ハードウェア、ソフトウェアおよびその様々な組み合わせに統合される方法、またはプロセスとして、同様に表現されることも理解されるだろう。 これは、内部および／または外部目盛りに加えて、１つ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、内蔵マイクロコントローラ、プログラム可能なデジタル信号プロセッサ、またはその他のプログラム可能機器においての実現を含む。 これは、これに加えて、または、これに代えて、１つ以上の特定用途向け集積回路、プログラム可能なゲートアレイ、プログラム可能なアレイ論理コンポーネント、または電子信号を処理するように設定されてもよい、いずれのその他の機器を含んでもよい。 実現は、プロセッサ、プロセッサアーキテクチャ、または異なるハードウェアとソフトウェアの組み合わせの異種の組み合わせはもちろん、上記の機器の１つで実行されるように、保存、コンパイル、翻訳されてもよい、Ｃ＋＋、またはいずれのその他の高度あるいは低度プログラミング言語（アセンブリ言語、ハードウェア記述言語、およびデータベースプログラミング言語ならびに技術を含む）などの構造化プログラミング言語を使用してレンダリングされるコンピュータ実行コードを含んでもよいことが、さらに理解されるだろう。 同時に、処理は、多数の方法でカメラおよび／またはコンピュータなどの機器に渡って分散させてよく、あるいは、すべての機能性を専用の独立した画像捕捉デバイスに統合させてもよい。 このような順列と組み合わせはすべて、本開示の範囲内にあることを意図している。

上記に記載のプロセスに関連するステップを実行するための手段は、同一走査を制御するために適したソフトウェアおよび／またはハードウェアに加え、図１に関して上記に記載される画像捕捉システム１００のいずれの適したコンポーネントを含んでもよい。 本明細書に記載のユーザーインターフェースは、例えば、図１の画像捕捉システム１００のディスプレイ１１０内にレンダリングされてもよい。 すべてのそのような実現および本明細書に開示されるプロセスを実行するための手段は、本開示の範囲に入ることを意図する。

特定の好ましい実施形態と関連させながら本発明を開示してきたが、当業者であれば別の実施形態を認識するであろうし、そのような変形物、修正物、および代用物は、本開示の範囲内に含まれると意図している。 従って、本発明は、以下の特許請求の範囲に関連して理解され、法により許容可能な最も広い意味で解釈される。

本発明および本発明の特定の実施形態の詳細な説明は、以下の図を参照することによって理解してよい。

歯科画像捕捉システムを示す。

画像捕捉システムのユーザーインターフェースの見え方を描写。

画像捕捉システムのユーザーインターフェースの見え方を描写。

三次元データ取得中の画像捕捉システムのユーザーインターフェースの見え方を描写。

評価中の画像捕捉システムのユーザーインターフェースの見え方を描写。

デジタル形式の歯科用模型を描写。

デジタル歯科用模型の断面図を描写。

歯科対象物のデジタル表面表示内の穴の位置を特定するための視覚化技術を描写。

模擬外部照明を使用する、視覚化技術を描写。