专利名称：用于处理和显示口腔测量数据的系统和方法
技术领域：
本发明一般涉及目标表面的三维(3D)成像。具体地，本发明涉及用于生成和显示在口腔扫描操作期间获得的3D数据组的图像表示并且用口腔的二维(2D)视频图像重叠/ 叠加(overlay)该显示的图形表示的设备和方法。
背景技术：
牙科或医用的3D摄像机或扫描器，当是成像系统的一部分时，能够捕捉目标场景中的一个或更多个目标表面的一系列2D强度图像/灰度图像。在一些系统中，这是通过将结构光图案/光图案投影在该表面上来实现的。光图形或光图案可以通过将一对相干光束投影在目标表面上并且产生在连续的2D图像之间变化的条纹图案/干涉图样而产生。可选地，投影的光图形可以是利用亮度掩膜和在连续的2D图像之间的位置中位移的投影图案产生的一系列投影的平行线。在又一种类型的3D成像系统中可以采用诸如共焦成像的技术等。一般的成像系统包括使用者在目标场景中手动引导的识别棒/扫描棒(wand)或其他手持式扫描装置。在目标场景的测量期间，在识别棒运动时识别棒可以用来获得与目标场景相关的3D数据。在一些应用中，多个目标表面通过将识别棒定位在紧靠近目标表面而被测量。但是，当识别棒定位在目标场景的一个位置时，该目标场景的一些部分在识别棒的视场可能被遮蔽。例如，在牙科应用中，在具体的静态视场中牙齿、牙龈或其他牙结构的存在能够遮蔽其他牙齿的查看。因此，临床医生从牙弓的各种扫描获得3D数据组。处理单元可以自动记录从该各种扫描获得的所有3D数据组的重叠区，以在测量过程期间获得所有被查看表面的全部3D数据组表示。
发明内容
一方面，提供一种用于显示口腔测量数据的计算机实现的方法。在目标场景的第一区引导口腔扫描装置的测量视场，以获得与该第一区相关的图像数据。该口腔扫描装置沿着靠近目标场景的一个或更多个表面的路径从目标第一区移动到该目标场景的第二区。 口腔扫描装置沿着该路径获得对应于该目标场景的图像数据。一组3D数据显示(present) 在显示器上。从获得的目标场景第一区到目标场景第二区的图像数据生成3D数据。显示在显示器窗口的是在测量视场中获得的目标场景的图像数据的当前视频图像。当前视频图像重叠该3D数据组的积累的数据的图形表示的相应部分。
另一方面，提供一种用于显示与牙弓相关的口腔测量数据的方法。将口腔测量装置定位在靠近牙弓第一区的第一扫描开始点。在牙弓的第一区引导该口腔测量装置的测量视场。将口腔扫描装置沿着靠近牙弓表面的路径从牙弓的第一区移动到靠近该牙弓的第二区的第一扫描端点，以获得从第一扫描开始点到第一扫描端点的图像数据。从所获得的图像数据生成的一组3D数据被显示在显示器上。所获得的图像数据的视频图像重叠在该3D 数据组的积累数据的图形表示的相应部分上。3D数据通过调节当前视频图像的不透明度水平被显示在该窗口中。另一方面，一种图像重叠 系统包括3D处理器、视频接口和重叠引擎。该3D处理器从在口腔扫描过程中获得的图像数据生成三维(3D)数据。该视频接口响应接收图像数据输出当前视频图像。该重叠引擎生成该3D数据的积累数据的图形表示并且重叠显示窗口中的图形表示的相应部分。另一方面，一种口腔正畸分析系统/矫正分析系统包括扫描装置、图像重叠处理器和显示装置。该扫描装置获得与口腔的目标场景相关的图像数据。该图像重叠处理器从所获得的图像数据生成当前视频图像和3D数据的至少一个，并且构造当前视频图像，用于重叠在该3D数据的积累数据的图形表示上。该显示装置包括用于在该3D数据的图形表示的相应部分上显示视频图像的窗口。另一方面，提供一种用于显示口腔测量数据的计算机程序产品。该计算机程序产品包括具有包含在其中实施的计算机可读程序编码的计算机可读的存储介质。该计算机可读程序编码包括构造成在目标场景第一区引导口腔扫描装置的测量视场以获得与该第一区相关的图像数据的计算机可读程序编码。该计算机可读程序编码还包括构造成沿着目标场景的第一区和第二区之间的路径获得对应于该目标场景的图像数据的计算机可读程序编码。该计算机可读程序编码还包括构造成显示(present)从获得的该目标场景第一区到目标场景第二区的图像数据生成的三维(3D)数据组图形表示的计算机可读程序编码。该算机可读程序编码还包括构造成显示测量视场中的目标场景的当前视频图像的计算机可读程序编码，其中该当前视频图像重叠该3D数据组积累数据的图形表示的相应部分。
通过结合附图参考下面的说明能够更好地理解本发明的上述和其他优点，其中， 在各图中相似的附图标记表示相似结构元件和特征。为了清楚起见，不是在每个图中每个元件都注上标记。附图不需要按比例绘制，而将重点放在示出本发明的原理上。图1是根据实施例在口腔扫描操作期间用于获得与牙结构相关的图像数据并显示来自所获得的图像数据的图像的环境示意图。图2是根据实施例的图1的扫描装置和图像重叠系统的框图。图3是根据实施例用于显示在扫描操作期间获得的牙结构图像数据的方法的流程图。图4A-4C根据实施例示出在牙弓测量扫描期间沿着上牙弓的各种位置的测量视场并且还示出来自测量扫描的显示结果。图5是根据实施例用于显示与牙弓相关的口腔测量数据的方法的流程图。图6是根据实施例用于获得牙弓的三维(3D)表面数据的方法的流程图。
图7根据实施例示出显示在窗口中的一组口腔测量数据。
具体实施例方式下面将参考在附图中示出的本发明的示范性实施例更加详细地描述本发明。虽然本发明与各种实施例和例子一起进行描述，但不是想要将本发明限制于这些实施例。相反， 正如本领域的技术人员所理解的，本发明包含各种替代方案、修改和等同物。已经接触此中教导的本领域的普通技术人员将会认识到在此处公开的本发 明的范围内的附加的补充、修改和实施例以及其他使用领域。本发明的方法可以包括以可操作方式的任何描述的实施例或所描述的实施例的组合。简言之，本发明构思的系统和方法产生3D数据的图形表示的显示以及重叠在该图形表示的一部分上的视频图像。该视频图像可以是能够对应于临床医生的测量视场的实时或近实时的2D视频流。该3D数据和视频图像从在诸如口腔中的牙弓的目标场景的测量扫描期间获得的2D图像数据组生成。所获得3D数据的图形表示是在该目标场景的3D测量扫描期间生成的。额外的3D数据在测量扫描期间获得并显示，图形表示能够增长/扩展(grow)。 视频图像显示在显示器的一部分的窗口中并且重叠在该3D数据的表示的一部分上。如上所述，诸如牙科医生的临床医生通常进行一组牙齿的不同扫描，以便在测量过程期间获得所有被查看表面的全部和“最终的” 3D数据组表示。为了实现这个，临床医生操作在病人口中的扫描器识别棒，并且以优先的顺序获3D数据，使得从所有的3D数据得到的最终3D数据组更精确地表示该牙弓。具体地，第一 3D数据组被生成并且额外的一系列的第二 3D数据随后加入/结合该第一 3D数据组。单个的扫描段用来获得最终3D数据组的3D数据子组，其可以包括点云、线框表示，或其他3D表面表示。例如，数据获得通过从在病人的上牙弓的左后磨牙的测量视场获得数据开始。然后识别棒沿着牙弓移动到右后磨牙。临床医生可以定位识别棒，使得测量视场包括第一 3D数据组的一部分，并且获得重叠该第一 3D数据组的一部分的新的3D数据。优选地，当测量视场的实时位置的新的3D数据被“锁定”(lock on)以显示第一 3D数据组的表面时，3D测量系统为临床医生提供肯定的 (affirmative)可视或可听的指示。新获得3D数据然后记录或加入第一 3D数据并且用作该牙弓不同扫描段的开始。然后识别棒绕其主轴线转动并且移动使得牙弓表面的新的部分在测量视场内并且获得3D数据。然后临床医生操作识别棒使得测量视场沿着牙弓表面的新段移动。由于很难解读3D数据的图形显示，例如，由于缺少阴影、色彩和其他查看特性，临床医生可能很难将测量视场锁定于对于第一 3D数据的表面的显示器。因此，随后扫描的段的3D数据不会适当地“记录”于共同参考坐标系统中现有的3D数据。额外的3D数据的获得可能被干扰，例如，当在不同扫描之间转换时，其中额外的3D数据点不能被加入。本发明允许扫描识别棒由临床医生重新定位，使得当前视频图像基本匹配显示在和该视频图像相同的显示窗口中的3D数据的一部分。一旦显示在该显示器中的3D数据被确定在其重叠区是类似的，3D测量数据的获得重新开始并且随后确定的3D数据被加入先前获得的3D数据。因此提供用于当前测量视场的现场(live)视频图像能够帮助解读先前获得并且显示的3D数据。因此，能够更有效地进行口腔测量过程，对病人产生较少的不舒适并缩短获得时间。
图1是在口腔扫描操作期间获得与牙结构相关的图像数据并显示来自该获得的图像数据的环境10的示意图。该环境10包括扫描装置12、图像重叠系统14和显示器16。 该扫描装置12、图像重叠系统14和显示器16每个可以包括处理器、存储器和I/O接口。该存储器可以包括根据本领域的技术人员已知的方法和技术实现的可拆除的和/或不可拆除的存储介质用于存储数据。程序编码，例如用于由操作者执行的操作系统、图形、应用等的程序编码被储存在存储器中。与2D和/或3D图像相关的数据同样可以被储存在存储器中。 扫描装置12被构造成通过扫描目标场景测量一个或更多个目标表面。测量时，扫描装置12捕捉2D图像数据，该2D图像数据用来生成用于显示的2D和/或3D图像。扫描装置12可以是诸如识别棒的口腔扫描器。当扫描装置12插入病人18的口腔20中时，牙科医生、卫生学家、或其他临床医生可以进行牙弓或其他口腔结构的3D扫描。所获得图像数据被输出到图像重叠系统14，图像重叠系统14将该图像数据转换成一组3D数据。图像重叠系统14处理该3D数据以生成一个或更多个线框表示、点云或其他3D目标表面表示。图像重叠系统14用扫描装置12的当前位置的测量视场中的当前目标场景一部分的实时或近实时的2D视频图像重叠该3D数据的图形表示的一部分。该视频图像被显示在该显示器16的窗口中。在启动扫描期间的任何时候，该视频图像可以示出扫描装置12的视场内的口腔的真实的灰度级或彩色图像，同时3D显示器示出扫描操作的积累的表面数据。 在操作期间，点云或目标表面表示好像在显示器16内增长/扩展(grow)，同时现场的视频图像使临床医生能够看见当前被测量的口腔部分。显示器16优选包括其自己的处理器和存储器，用于提供图形用户界面，以显示从所获得的图像数据生成的3D数据的图形表示。显示器16可以包括连接于图像重叠系统14 的触摸屏或监控器，用于接收来自图形重叠系统14的2D和/或3D图像供给(feed)。显示器16包括用于显示重叠在该目标场景的3D表示上的目标场景的2D视频的窗口。图2是根据实施例图1的扫描装置12和图像重叠系统14的框图。扫描装置12包括投影仪22和成像器24。该投影仪22包括辐射源，例如光源或激光源，用于将例如光的光辐射图案26投影在病人口中的牙弓上，牙弓包括一组牙齿、牙龈等。在一个实施例中，投影仪22是发射光辐射的条纹投影仪，例如从相干光源(例如，激光二极管)产生的两个发散的光束，其中他们产生条纹图案/干涉图样。牙弓表面用条纹图案照明。相关的方法公开在美国专利号5，870，191中，其整个内容通过参考合并于此，其中叫做可折叠干涉条纹(AFI) 的技术可以用于基于干涉条纹投影的高精度3D测量。成像器24可以包括电荷耦合器件(CXD)摄像机或其他的成像装置，其包括一个或更多个图像传感器、光电探测器阵列、或相关的电子部件(未示出)，该电子部件接收一个或更多个反射的或者从被照明的牙弓20的表面接收的光辐射光束28。正如本领域的普通技术人员所熟知的，电子信号可以响应所接收的光辐射由成像器24生成，例如，光电探测器阵列或CCD阅读器(未示出)。成像器24可以捕捉用于处理牙弓20的二维图像的信号， 并且在将该图案反射离开牙弓20的表面之后生成投影图案的图像。由成像器24获得的图像包括与目标20的表面相关的3D信息。该图像，更具体地说，包括这种信息的2D图像数据被输出给3D处理器32。该3D处理器能够从所接收的图像数据生成 3D数据。该图像重叠系统14可以包括3D处理器32、视频接口 34、存储器36、重叠引擎38 以及不透明度调节器40。所有这些元件可以整个在图像重叠系统14上执行(execute)。可选地，一些元件可以在图像重叠系统14或其他计算机平台上执行，而另一些元件在扫描装置12、显示器16或远程计算机上执行。例如，如图2所示3D处理器32可以是图像重叠系统14的部件。可选地，3D处理器32可以是扫描装置12的部件。在另一个例子中，如图2 所示，重叠引擎38可以是图像重叠系统14的部件，或可选地是显示器16的部件。3D处理器32可以接收与来自成像器24的一个或更多个2D图像相关的信号。例如，该信号可以包括关于在成像器24中的每个光电探测器所接收的光的强度的信息。作为响应，对于每个像素，基于一系列生成的2D图像中的像素的强度值，3D处理器32可以计算从成像器24，例如，扫描装置12的探测器阵列到牙弓20的表面的距离。因此，3D处理器 32产生能够显示为表示该目标表面的点云或表面映射的一组3D坐标。3D处理器32与用于存储在测量过程期间生成的3D数据的存储器36通信。用户接口(未示出)允许诸如临床医生的操作者提供操作指令并且以近实时的方式查看所获得的3D信息。例如，由于牙弓 20的表面的不同区域被测量并且获得额外的3D测量数据，操作者能够查看点云的图形表示的增长显示。视频接口 34同样能够接收来自扫描装置12的2D图像数据。该2D图像数据可以与由3D处理器32，例如，从成像器24，所接收的图像数据相同。可选地，视频接口 34可以接收来自不同源的2D图像数据，例如，视频摄像机而不是扫描装置12。视频接口 34处理所接收的被测量表面的2D图像数据，即实时或“现场的”视频图像，并输出到重叠引擎38。 具体地，由视频接口 34接收的图像数据对应于扫描装置12的测量视场42中的牙弓的一部分。如上所述，存储器36可以储存3D和/或2D数据。存储器36也可以包括机器可执行的指令，该指令使3D处理器32能够处理点云中的点和/或生成用于显示器16的表示被扫描的目标，即牙弓20的单个网状表面结构。存储器36可以包括易失性存储介质，例如， RAM等，和/或非易失性存储器，例如，ROM，闪存存储器等。存储器可以包括根据本领的普通技术人员熟知的方法和技术实现的可拆卸的和/或不可拆卸的存储介质用于存储数据。 在存储器中储存的可以包括程序编码，例如由图像生成器34、3D处理器32或图像重叠系统 14的其他处理器执行的操作系统编码。重叠引擎38可以是用于将3D数据显示为显示器16上的图形表示的显示处理器或图形用户界面的部件。重叠引擎38包括接收来自视频接口 34的2D视频供给(feed)的第一输入和接收来自3D处理器的3D数据的第二输入。重叠引擎38可以重叠或叠置2D供给的实时或近实时视频图像，其对应于重叠在该3D数据的图像表示，例如，一个或更多个点云或目标表面表示，的至少一部分上的成像器24的视场内的牙列。操作期间，3D数据和视频图像可以从重叠引擎38输出给显示器36并且可以由重叠引擎38构造，使得3D数据被显示为在显示器上的点云，目标表面表示，并且视频图像被显示在该显示器的窗口中。在优选的实施例中，视频图像被显示在该显示器16的查看区中心的窗口中。在其中显示视频图像的窗口可以具有长方形或正方形形状，该形状基本上小于该显示器16的查看区的长方形形状。显示器16可以包括用户接口(未示出)，用于显示所接收的以灰度级、彩色或用户定义的其他格式的图像，并且用于允许用户输入指令、查看图像或用于进行扫描和/或显示操作的其他熟知的功能。也可以得到用于该窗口中的表示的一部分3D数据。不透明度调度节器40可以构造成改变窗口中3D数据和/或视频图像的不透明度水平。例如，视频图像可以显示 为基本上不透明的并且在窗口中的3D数据的图形表示的一部分可以是透明的，以防止被该窗口识别的重叠区中的3D数据的图形表示的显示。不透明性调节器40可以减少视频图像的不透明性和/或减少被该窗口识别的重叠区中的3D数据的图形表示的透明度。以这种方式， 重叠区中的3D数据组的视频图像和图形表示能够在窗口中同时被查看。当临床医生试图将3D点云或表面映射“结合(stitch) ”或加入先前获得的3D点云或表面映射时，这个特性可以是有益的。具体地，视频图像和3D数据的透明度的变化允许临床医生操作扫描装置， 以基本上匹配现场视频图像与被显示的先前生成的3D数据的一部分。一旦两个显示被确定在其重叠区中基本类似，3D测量扫描的获得可以重新开始，并且基本确定3D数据组，例如点云和表面映射可以被结合于现有的3D数据组。图3是在扫描期间获得的用于显示牙结构图像数据的方法100的流程图。在所描述方法100中，还参考图1和图2。方法100可以通过储存在存储器中并且由扫描装置12、 图像重叠系统14和/或显示器16的处理器执行的指令控制。方法100在此处被描述为在牙弓上执行。在其他实施例中，方法100可以在几乎任何目标上执行。诸如牙科医生的临床医生通过将扫描装置12定位在牙弓的开始点(步骤105)开始该方法100，使得从扫描装置12产生的结构光图案照明该牙弓的第一区，例如，在该牙弓一端的该牙弓咬合面的背部。可以为在第一区的牙弓的表面的被照明部分获得用于提供2D 和/或3D图像的图像数据。扫描装置可以包括相对于全部牙弓具有小测量视场(FOV)(例如，13mmxl0mm)的2D成像器24。成像器24可以包括捕捉表面的2D图像并将它们显示显示器16上的摄像机。该摄像机可以是视频摄像机并且将该2D图像显示为实时或近实时视频流。临床医生可以沿着牙弓表面附近的路径将该扫描装置12移动到牙弓的第二区 (步骤10)。在这里，从扫描装置12产生的结构光图案能够沿着该路径照明该牙弓表面的其余部分，例如，咬合表面。因此从第一区到第二区能够获得咬合表面的其余部分的图像数据(步骤115)。从所获得的图像数据能够生成3D数据组(步骤120)。3D数据的图形表示可以显示为线框表示、目标映射/图(map)等(步骤125)。2D视频可以被重叠在3D数据的图形表示上(步骤130)。该2D视频可以从获得的图像数据，或其他的2D图像数据被提供，例如，从CCD摄像机获得的2D图像数据提供。 该视频图像可以对应于在目标场景区引导的当前测量视场，用于接收与该区相关的图像数据。图4A-4C根据实施例，示出在牙弓测量期间在沿着上牙弓的各种位置的测量视场并且还根据图3的方法示出来自测量扫描的显示结果。该测量扫描可以利用诸如图1和图 2的扫描装置12的手持式图像捕捉装置执行。在测量扫描期间，能够获得牙弓20的一组 2D图像。在图4A中，测量扫描通过从在病人上牙弓20的右后区的测量视场内获得图像数据开始，例如，用后磨牙46开始。图像数据可以根据与AFI测量相关的获得技术，或涉及投影在被测量表面上的结构光图案的投影的其他技术被获得。
可以显示被测量表面的基本实时的2D视频图像。例如，在该扫描装置12的视场 42A内后磨牙46的图像52可以被显示在显示窗口 50中。此外，3D数据可以从在视场42A 内的牙弓20的区域获得的图像数据被生成。该3D数据能够从由扫描装置12的成像器24 获得的图像数据生成，或从另一个源生成，例如，不同的CCD摄像机。如图4B所示，该3D数据可以被显示为3D点云54。可选地，如图4C所示，该3D数据可以显示为表示目标表面的 3D表面映射/表面图(surface map) 56。图5是根据实施例用于显示与牙弓相关的口腔测量数据的方法200的流程图。在描述该方法200中，还参考图1-4。方法200可以通过储存在存储器中的并且由扫描装置 12、图像重叠系统14和/或显示器16的处理器执行的指令操纵。方法200在这里描述为在牙弓上执行。然而，在其他实施例中，方法200可以在几乎任何目标上执行。通过临床医生将扫描装置12定位在牙弓的开始点并且生成例如上面描述的2D和 /或3D图像数据开始方法200。从测量装置生成的3D数据可以显示在显示器16上(步骤205)。3D数据可以显示为3D点云、3D目标表面表示或相关的图形表示。显示器16可以包括显示在测量视场中获得的目标场景的图像数据的2D视频图像的窗口。显示在窗口中的视频图像重叠该3D数据的图形表示的一部分(步骤210)。一些先前获得的3D点可以显示在分配给现场2D视频图像的显示窗口中。在与 2D视频图像共享的显示监控器的区域内的3D显示的透明度可以设置成完全的透明度，例如100%的透明度，而2D视频图像的透明度可以设置成低透明度或无透明度，例如0%透明度，或不透明。因此只有2D视频图像在重叠显示的较小区域是可见的。调节显示窗口中的第一 3D数据和视频图像中的至少一个的不透明度(步骤215)。 以这种方式，临床医生可以查看显示窗口中的3D和当前视频图像(步骤220)，例如，当将新的3D数据加入当前的3D数据组时。图6是根据实施例获得牙弓的三维(3D)表面数据的方法300的流程图。方法300可以由临床医生将口腔测量装置12定位在牙弓第一区(例如，包括图4A 中所示的后磨牙46的区)附近的第一开始点开始。通过在第一区引导该口腔测量装置12 的测量视场42A并且进行第一区的扫描，能够从牙弓20的第一区获得图像数据。临床医生通过将测量装置12沿着牙弓20的表面附近的路径移动到牙弓20的第一端点，例如图4B中所示的区域48，执行第一扫描。在从牙弓20的第一开始点到第一端点的第一扫描期间可以从牙弓20表面获得图像数据。第一 3D数据组可以从获得的图像数据生成，并且显示在显示器16上(步骤315)。 3D数据可以显示为如图4B所示的点云54，或显示为图4C所示的线框或3D目标表面表示 56。视频图像的当前视场被重叠在3D数据的图形表示上(步骤320)。调节视频像的不透明度(步骤325)，例如，减少不透明度，使得在下面的3D数据对于用户而言是更可视的。将测量装置12的FOV移动到第二扫描开始位置(步骤330)。例如，诸如咬合扫描的第一扫描能够被暂时停止或中断，因而临床医生能够将测量装置12移回到该咬合扫描的开始位置附近的区域，以便进行不同的扫描。
测量装置12的FOV记录在显示窗口的重叠区中的3D数据的图形表示(步骤335)。 这能够通过移动测量装置12直到基本匹配在窗口中的重叠可见区域中的不透明度被调节的视频图像和重叠3D数据组之间被确定来实现。随后的3D数据，例如，牙弓的新线框表示被加入该3D数据(步骤340)。当在记录之后获得新的3D数据时，视频图像能够自动转变成完全不透明，因而该3D数据在显示窗中被隐藏，使得对应于当前测量视场的现场视频显著地显示在该窗口中。图7根据实施例示出显示在显示器16的窗口 50中的口腔测量数据64、66。该测量数据包括相对于在窗口 50中显示的3D数据66的图形表示具有减少的不透明度的视频图像64(虚线)，其是窗口 50外的显示器16中显示的3D数据62的一组图形表示的一部分。图5和6中所示的方法可以用于显示测量数据，如图7所示。也应当理解，在该说明书中描述的许多功能单元已经被表明为模块或系统，以便更具体地强调其实现独立性。例如，模块可以实现为包括常见的VLSI电路或门阵列的硬件电路、诸如逻辑芯片、晶体管的现成的半导体、或其他分离部件。模块也可以在诸如现场可编程的门阵列、可编程的阵列逻辑、可编程的逻辑装置等的可编程的硬件装置中实现。模块也可以在用于被各种类型的处理器执行的软件中实现。可执行编码的识别的模块，例如，可以包括一个或更多个计算机指令的物理或逻辑功能块，其可以是，例如，被识别为目标、过程或功能。然而，可执行的识别的模块不需要是物理地设置在一起，而是可以包括储存在不同位置的根本不同的指令，当逻辑上结合在一起时，其包括模块并且实现该模块的所述目的。的确，可执行的编码的模块可以是单个指令，或许多指令，并且可以甚至被分配在多个不同的编码段上、在不同的程序之间、以及在多个存储装置中。类似的，操作数据可以被识别并且在此示出在模块内，并且可以以任何合适的形式被实施并且组织在任何类型的数据结构内。操作数据可以被集中为单个数据组，或可以分配在包括在不同存储装置的不同位置上，并且可以至少部分地仅仅作为电子信号存在于系统或网络上。模块可以是无源的或有源的，包括可操作的介质以执行希望的功能。储存装置可以包括计算机可读存储介质，该存储介质可以是，例如但不限于，电子的、磁的、光的、电磁的、红外的或半导体系统、设备或装置，或上述任何合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非用尽的列表)包括如下具有一条或多条电线的电连接、 便携式计算机软磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦的可编程只读存储器(EPR0M或闪存存储器)、光纤、便携式只读光盘(CD-ROM)、光学存储装置、磁存储装置，或上述任何合适的组合。虽然参考具体实施例示出和描述了本发明，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的思想和范围的情况下可以在形式和细节上进行各种变化。
权利要求
1.一种用于显示口腔测量数据的方法，该方法包括在目标场景的第一区引导口腔扫描装置的测量视场，以获得与所述第一区相关的图像数据；将所述口腔扫描装置沿着靠近所述目标场景的一个或更多个表面的路径从目标所述第一区移动到所述目标场景的第二区；通过所述口腔扫描装置沿着所述路径获得对应于所述目标场景的图像数据； 在显示器中显示从获得的所述目标场景的第一区到所述目标场景的第二区的所述图像数据生成的一组三维数据；将所述测量视场中的所述目标场景的当前视频图像显示在所述显示器的窗口中，其中所述当前视频图像重叠该组3D数据的积累的数据的图形表示的相应部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述当前视频图像至少是近实时的二维视频图像。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括构造所述显示器的窗口以将所述当前视频图像显示为基本不透明的视频图像，以防止在被所述窗口识别的重叠区中的所述图形表示的显示。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括降低在被所述窗口识别的重叠区中的所述当前视频图像的不透明度，以将所述3D显示在所述窗口中；在被所述窗口识别的重叠区中同时查看所述当前视频图像和所述图形表示。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括 暂时中断图像数据的获得；将所述口腔扫描装置移动到邻近所述第一区的第三区；移动所述口腔扫描装置，直到在所述窗口中的可见重叠区中的不透明度被调节的视频图像和该组3D数据的不透明度被调节的部分之间的基本匹配被确定； 重新开始图像数据的获得；以及将从重新开始获得的图像数据生成的新3D数据组加入所述图形表示。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述目标包括牙弓。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括 从该组3D数据生成至少一个线框表示；以及将所述至少一个线框表示显示为所述图形表示。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括从表示所述目标表面的该组3D数据生成至少一个3D表面映射；以及将所述至少一个3D表面映射显示为所述图形表示。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括从表示所述目标表面的该组3D数据生成至少一个点云；以及将所述至少一个点云显示为所述图形表示。
10.一种用于显示与牙弓相关的口腔测量数据的方法，该方法包括 将口腔测量装置定位在靠近牙弓的第一区的第一扫描开始点； 在所述牙弓的第一区引导所述口腔测量装置的测量视场；将所述口腔扫描装置沿着靠近所述牙弓的表面的路径从所述第一区移动到靠近所述牙弓的第二区的第一扫描端点，以获得从所述第一扫描开始点到所述第一扫描端点的图像数据；将从所获得的图像数据生成的一组3D数据显示在显示器上； 将所获得的图像数据的视频图像重叠在该组3D数据的积累数据的图形表示的相应部分上；以及通过调节所述当前视频图像的不透明度水平将所述3D数据显示在所述窗口中。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括将所述口腔测量装置移动到靠近所述牙弓的所述第一区的第二开始点，直到在所述显示窗口中的所述当前视频图像和该组3D数据的所述部分之间的基本匹配在重叠区中被确定；重新开始图像数据的获得；以及将从重新开始获得的图像数据生成的新3D数据组加入所获得的图像数据的3D数据， 所述新的3D数据组重叠该组3D数据的一部分。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括 从该组3D数据生成至少一个线框表示；以及将所述至少一个线框表示显示为所述图形表示。
13.根据权利要求10所述的方法，还包括从表示所述牙弓表面的该组3D数据生成至少一个3D表面映射；以及将所述至少一个3D表面映射显示为所述图形表示。
14.根据权利要求10所述的方法，还包括从表示所述牙弓表面的该组3D数据生成至少一个点云；以及将所述至少一个点云显示为所述图形表示。
15.一种图像重叠系统，包括3D处理器，其从在口腔扫描过程中获得的图像数据生成三维数据； 视频接口，其响应接收所述图像数据而输出当前视频图像；和重叠引擎，其生成该3D数据的积累数据的图形表示，并且重叠在显示窗口中的所述图形表示的相应部分。
16.根据权利要求15所述的图像重叠系统，还包括不透明度调节器，其调节所述当前视频图像的不透明度水平，使得该组3D数据的一部分在与所述显示窗口中相对于所述当前视频图像被查看。
17.根据权利要求15所述的图像重叠系统，其中所述重叠引擎包括处理器，该处理器从该组3D数据生成3D表面映射、线框表示和点云中的至少一个。
18.一种口腔正畸分析系统，包括扫描装置，其获得与口腔的目标场景相关的图像数据；图像重叠处理器，其从所述获得图像数据生成当前视频图像和3D数据中的至少一个， 并且构造所述当前视频图像，用于重叠在该3D数据的积累数据的图形表示上；以及显示装置，其包括用于将所述视频图像显示在该3D数据的所述图形表示的相应部分上的窗口。
19.根据权利要求18所述的口腔正畸分析系统，其中所述扫描装置是口腔棒。
20.根据权利要求18所述的口腔正畸分析系统，其中所述图像重叠处理器调节所述显示窗口中的所述当前视频图像的不透明度水平，使得该组3D数据的一部分在所述显示窗口中相对于所述当前视频图像被查看。
21.根据权利要求18所述的口腔正畸分析系统，其中所述图像重叠处理器从该组3D数据生成3D表面映射、线框表示和点云中的至少一个。
22.一种用于显示口腔测量数据的计算机程序产品，该计算机程序产品包括具有收录在其中的计算机可读程序编码的计算机可读的存储介质，该计算机可读程序编码包括构造成在目标场景的第一区引导口腔扫描装置的测量视场以获得与所述第一区相关的图像数据的计算机可读程序编码；构造成沿着所述目标场景的所述第一区和第二区之间的路径获得对应于所述目标场景的图像数据的计算机可读程序编码；构造成显示获得的从所述目标场景的所述第一区到所述目标场景的所述第二区的所述图像数据生成的三维数据组的图形表示的计算机可读程序编码；构造成显示所述测量视场中的所述目标场景的当前视频图像的计算机可读程序编码， 其中所述当前视频图像重叠该3D数据组的积累数据的所述图形表示的相应部分。
全文摘要
本发明提供一种用于生成并显示口腔测量数据的系统和方法。在目标场景的第一区引导口腔扫描装置的测量视场，以获得与该第一区相关的图像数据。沿着该目标场景的一个或更多个表面附近的路径将该口腔扫描装置从目标第一区移动到该目标场景的第二区。该口腔扫描装置沿着该路径获得对应于该目标场景的图像数据。在显示器中显示一组3D数据。从所获得的目标场景的第一区到目标场景的第二区的图像数据生成3D数据。在显示器的窗口中显示的是在测量视场中所获得的目标场景的图像数据的当前视频图像。该当前视频图像重叠该组3D数据的积累数据的图形表示的相应部分。
文档编号A61C19/04GK102429740SQ20111027396
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月9日 优先权日2010年9月10日
发明者A·F·维斯普, O·N·科龙格, R·F·迪伦, T·I·菲林 申请人:三维光子国际公司