JPH06154251A - 較正体不要の歯の測定法 - Google Patents
較正体不要の歯の測定法Info
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- JPH06154251A JPH06154251A JP5220314A JP22031493A JPH06154251A JP H06154251 A JPH06154251 A JP H06154251A JP 5220314 A JP5220314 A JP 5220314A JP 22031493 A JP22031493 A JP 22031493A JP H06154251 A JPH06154251 A JP H06154251A
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- A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
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- A61C19/04—Measuring instruments specially adapted for dentistry
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- A61C9/00—Impression cups, i.e. impression trays; Impression methods
- A61C9/004—Means or methods for taking digitized impressions
- A61C9/0046—Data acquisition means or methods
- A61C9/0053—Optical means or methods, e.g. scanning the teeth by a laser or light beam
- A61C9/006—Optical means or methods, e.g. scanning the teeth by a laser or light beam projecting one or more stripes or patterns on the teeth
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- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
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- A61C9/004—Means or methods for taking digitized impressions
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Abstract
(57)【要約】
【目的】光学的像を作るチャンネルと／投影チャンネル
との数を少なくし、それによって技術的に非常に単純化
され、コストも最低となり、更に較正体の不必要な、歯
の表面を映像を合せる事により光学的に三次元で測定す
る方法を得る。 【構成】歯の上へパターンを投影するための少なくとも
１つの光学的投影システムと、歯へ投影されたパターン
の像を作り、それを座標表示するための光学的像作りシ
ステムとを持つ内視鏡システムを移動させて複数の映像
データを取得し、得られた各映像の座標を変換マトリッ
クスにより共通の座標にして相互関連させる事によって
歯の単一の三次元の測定データを得る。
との数を少なくし、それによって技術的に非常に単純化
され、コストも最低となり、更に較正体の不必要な、歯
の表面を映像を合せる事により光学的に三次元で測定す
る方法を得る。 【構成】歯の上へパターンを投影するための少なくとも
１つの光学的投影システムと、歯へ投影されたパターン
の像を作り、それを座標表示するための光学的像作りシ
ステムとを持つ内視鏡システムを移動させて複数の映像
データを取得し、得られた各映像の座標を変換マトリッ
クスにより共通の座標にして相互関連させる事によって
歯の単一の三次元の測定データを得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、較正体（calibration
body）を使用する事なしに歯の三次元の測定をするため
の方法に関する。
body）を使用する事なしに歯の三次元の測定をするため
の方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】像を作る色々な位置からの幾つかの映像
を組合わせる問題を解決しようとする従来の技術から２
つの別々のアプローチが公知である。
を組合わせる問題を解決しようとする従来の技術から２
つの別々のアプローチが公知である。
【０００３】一般的に、１つの像を作るシステムの限定
された像を作る領域によって歯の１つの或る領域のみの
像を作る事が可能であるので、歯は色々な映像位置から
光学的に像を作られる。歯全体を継ぎ合わせでカバーす
る獲得された映像は、一緒にされて映像が完成され、歯
の輪郭を明瞭に示す単一の三次元データの記録を提供す
る。従来の技術は、映像を一緒に合わせて、三次元デー
タの記録を算出する色々な方法を提示しており、その方
法は以下で簡潔に述べられるであろう。
された像を作る領域によって歯の１つの或る領域のみの
像を作る事が可能であるので、歯は色々な映像位置から
光学的に像を作られる。歯全体を継ぎ合わせでカバーす
る獲得された映像は、一緒にされて映像が完成され、歯
の輪郭を明瞭に示す単一の三次元データの記録を提供す
る。従来の技術は、映像を一緒に合わせて、三次元デー
タの記録を算出する色々な方法を提示しており、その方
法は以下で簡潔に述べられるであろう。
【０００４】基本的に、１つの映像で確定され、各場合
で像を作るシステムの位置によって決まる座標のシステ
ムに関係する像にされた歯の輪郭の座標のデータは、基
準座標の共通のシステムへ転換されなければならない。
一方でその様な転換は、小型の像を作る較正体が歯の周
りに取付けられる前に可能にされる。個々の像にされた
歯の領域は選択されて、その結果少なくとも２つの同一
の較正体が隣接する映像上で見ることができる様になら
なければならない。像を作る手順の始めに較正体の外側
寸法と空間内のそれらの精密な位置とが非常に精密に測
定されるので、この様にして歯の輪郭の隣り合う映像と
確定された関連する座標のデータとが、場所の変化を示
す変換マトリックスによって各場合で決められた方法で
互いに相互関連させられる事ができる（ＰＣＴ出願９０
／０５４８３）。
で像を作るシステムの位置によって決まる座標のシステ
ムに関係する像にされた歯の輪郭の座標のデータは、基
準座標の共通のシステムへ転換されなければならない。
一方でその様な転換は、小型の像を作る較正体が歯の周
りに取付けられる前に可能にされる。個々の像にされた
歯の領域は選択されて、その結果少なくとも２つの同一
の較正体が隣接する映像上で見ることができる様になら
なければならない。像を作る手順の始めに較正体の外側
寸法と空間内のそれらの精密な位置とが非常に精密に測
定されるので、この様にして歯の輪郭の隣り合う映像と
確定された関連する座標のデータとが、場所の変化を示
す変換マトリックスによって各場合で決められた方法で
互いに相互関連させられる事ができる（ＰＣＴ出願９０
／０５４８３）。
【０００５】この方法の欠点は、較正体の使用は患者に
とって不快であり、確かに歯科医にとって複雑な手順で
ある事である。更にこれらの較正体は、それらが歯の上
に嵌められている限り、映像で見る事ができない様に歯
の一部分を被覆する。この為に、選択された較正体は可
能な限り小型であるべきであるが、しかしその場合、測
定の精密度が下がり、算出された座標のデータは不正確
になる。
とって不快であり、確かに歯科医にとって複雑な手順で
ある事である。更にこれらの較正体は、それらが歯の上
に嵌められている限り、映像で見る事ができない様に歯
の一部分を被覆する。この為に、選択された較正体は可
能な限り小型であるべきであるが、しかしその場合、測
定の精密度が下がり、算出された座標のデータは不正確
になる。
【０００６】患者の口腔内の歯或いは歯のグループの三
次元の光学的測定のための別の方法は、口用のプローブ
の頭部の投影と像を作る光学システムの固定した多数の
装置の助けで歯の輪郭の絶対的な座標のデータを確定す
る事で構成される。投影及び像を作るシステムの固定し
た装置のおかげで、座標の共通システムに関連する空間
内の個々の位置が既知であるので、較正体の使用は控え
られ得る。しかしこの方法の欠点は、多くの像を作る投
影チャンネルが必要とされ、そのチャンネルは内視鏡シ
ステム或いは口腔から関連する像を作るセンサ及び投影
装置への光ガイドを介して誘導されなければならないと
いう事である。口腔内へ導入される像を作る器具と投影
の器具との部分は消毒及び殺菌のために分離可能でなけ
ればならないので、結合機構の必要とされる高い機械的
精密度のために、多数の光学的内視鏡チャンネルはかな
りの費用がかかることを示す。
次元の光学的測定のための別の方法は、口用のプローブ
の頭部の投影と像を作る光学システムの固定した多数の
装置の助けで歯の輪郭の絶対的な座標のデータを確定す
る事で構成される。投影及び像を作るシステムの固定し
た装置のおかげで、座標の共通システムに関連する空間
内の個々の位置が既知であるので、較正体の使用は控え
られ得る。しかしこの方法の欠点は、多くの像を作る投
影チャンネルが必要とされ、そのチャンネルは内視鏡シ
ステム或いは口腔から関連する像を作るセンサ及び投影
装置への光ガイドを介して誘導されなければならないと
いう事である。口腔内へ導入される像を作る器具と投影
の器具との部分は消毒及び殺菌のために分離可能でなけ
ればならないので、結合機構の必要とされる高い機械的
精密度のために、多数の光学的内視鏡チャンネルはかな
りの費用がかかることを示す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、光学
的に像を作る／投影のチャンネルの数を少なくし、それ
によって技術的に非常に単純化する事とコストをその最
低限へかなり近付ける事とが達成され、較正体の使用を
省き得る事である。
的に像を作る／投影のチャンネルの数を少なくし、それ
によって技術的に非常に単純化する事とコストをその最
低限へかなり近付ける事とが達成され、較正体の使用を
省き得る事である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的は、点及び／或
いは表面が２つの映像の共通の映像にされた領域から選
択され、それらの選択が移動及び回転によって不変であ
る歯表面の輪郭の属性の助けによって行われ、その結果
それらが互いに明確に相互関連させられる事ができる事
と、空間内の第１と第２の位置との間での位置の変化
が、選択された点及び／或いは表面とそれらの相対的座
標のデータとの助けによって確定される事、とを特徴と
する方法によって達成される。
いは表面が２つの映像の共通の映像にされた領域から選
択され、それらの選択が移動及び回転によって不変であ
る歯表面の輪郭の属性の助けによって行われ、その結果
それらが互いに明確に相互関連させられる事ができる事
と、空間内の第１と第２の位置との間での位置の変化
が、選択された点及び／或いは表面とそれらの相対的座
標のデータとの助けによって確定される事、とを特徴と
する方法によって達成される。
【０００９】本発明の別の有益な進展は、表面の曲率が
映像の各点に対して確定され、その曲率は点それ自身と
隣接する複数の点とによって規定される事と、表面の曲
率が、点それ自身と隣接する複数の点とを含む事ができ
る球面の可能な最小の半径によって規定される事と、少
なくとも６つの点が選択される事と、方程式のシステム
が、２つの映像の選択された点の確定された相対的座標
のデータの助けによって組み上げられ、その方程式のシ
ステムによって、場所の変化の６つの自由度に対応す
る、座標の変換マトリックスの６つの未知の係数が算定
される事ができる事と、第２の映像が、選択された点の
助けによって第１の映像に合わされて、場所の変化が確
定される事と、座標変換マトリックスの確定の間に発生
する２乗誤差（square error）が最小になる様に、合せ
が行われる事と、合せが座標変換マトリックス探索範囲
の限定によって加速される事と、投影システム及び像を
作るシステムの場所の変化が、それの上に配置されるセ
ンサによって口腔の外側で大まかに確定される事と、投
影及び像を作るシステムが、センサを有する手動のマニ
ュピュレータに固着される事と、マニュピュレータが空
間内の既知の位置に駆動される原動機である事と、セン
サが、あり得る全ての自由度の回転及び並進運動に対す
るリニヤ及び回転の変換器である事と、センサが、接触
なしに作動する位置伝達器である事と、像を作るシステ
ムが、連結されたモニタで見られ得る実時間のビデオ映
像を送る事と、空間内の第１の位置からの実時間のビデ
オ映像が記憶され、第２の位置に近付くとフェイドイン
され、その結果実時間のビデオ映像と記憶されたビデオ
映像の両方がモニタで見られ得る事とを特徴とする方法
から推測される。
映像の各点に対して確定され、その曲率は点それ自身と
隣接する複数の点とによって規定される事と、表面の曲
率が、点それ自身と隣接する複数の点とを含む事ができ
る球面の可能な最小の半径によって規定される事と、少
なくとも６つの点が選択される事と、方程式のシステム
が、２つの映像の選択された点の確定された相対的座標
のデータの助けによって組み上げられ、その方程式のシ
ステムによって、場所の変化の６つの自由度に対応す
る、座標の変換マトリックスの６つの未知の係数が算定
される事ができる事と、第２の映像が、選択された点の
助けによって第１の映像に合わされて、場所の変化が確
定される事と、座標変換マトリックスの確定の間に発生
する２乗誤差（square error）が最小になる様に、合せ
が行われる事と、合せが座標変換マトリックス探索範囲
の限定によって加速される事と、投影システム及び像を
作るシステムの場所の変化が、それの上に配置されるセ
ンサによって口腔の外側で大まかに確定される事と、投
影及び像を作るシステムが、センサを有する手動のマニ
ュピュレータに固着される事と、マニュピュレータが空
間内の既知の位置に駆動される原動機である事と、セン
サが、あり得る全ての自由度の回転及び並進運動に対す
るリニヤ及び回転の変換器である事と、センサが、接触
なしに作動する位置伝達器である事と、像を作るシステ
ムが、連結されたモニタで見られ得る実時間のビデオ映
像を送る事と、空間内の第１の位置からの実時間のビデ
オ映像が記憶され、第２の位置に近付くとフェイドイン
され、その結果実時間のビデオ映像と記憶されたビデオ
映像の両方がモニタで見られ得る事とを特徴とする方法
から推測される。
【００１０】本発明の目的、特徴、及び長所は、説明及
び添付の図面から明白である。
び添付の図面から明白である。
【００１１】
【実施例】移相技術、モアレ技術及び類似の干渉計によ
る三次元の測定技術の公知の方法による歯或いは歯のグ
ループの光学的な三次元の測定の場合では、各場合で全
本体の一部分の見える範囲を測定する事だけが可能であ
る。これらの測定方法は、ストリップ状の光学的投影シ
ステムのビーム・パスによる、更に光学的に像を作るシ
ステムのビーム・パスによる両方でカバーされる、測定
される本体の表面の部分のみのＸ、Ｙ、Ｚの空間座標を
供給する。従って、本体の全表面を連続的にカバーする
ために、その様な光学的測定プローブを本体に関連する
多くの色々な像を作る位置へ持ってくる事が常に必要で
ある。測定プローブ１それ自身は、内視鏡システム２を
通ってレンズ・システム６へ指向させられ歯５上へ投影
されるべきパターン４と、レンズ・システム７と帰りの
内視鏡システム３とを通ってＣＣＤセンサ（図に示され
ていない）へ指向させられる投影された映像とを持つ２
つの内視鏡システム即ち光ガイド２、３からできてい
る。内視鏡システム２、３は結合ポイント８によって夫
々の投影器或いはＣＤＤセンサに結合させられる。更
に、操作機構９が結合点に配置され、操作者が測定プロ
ーブ１を動かす事ができるようにする。
る三次元の測定技術の公知の方法による歯或いは歯のグ
ループの光学的な三次元の測定の場合では、各場合で全
本体の一部分の見える範囲を測定する事だけが可能であ
る。これらの測定方法は、ストリップ状の光学的投影シ
ステムのビーム・パスによる、更に光学的に像を作るシ
ステムのビーム・パスによる両方でカバーされる、測定
される本体の表面の部分のみのＸ、Ｙ、Ｚの空間座標を
供給する。従って、本体の全表面を連続的にカバーする
ために、その様な光学的測定プローブを本体に関連する
多くの色々な像を作る位置へ持ってくる事が常に必要で
ある。測定プローブ１それ自身は、内視鏡システム２を
通ってレンズ・システム６へ指向させられ歯５上へ投影
されるべきパターン４と、レンズ・システム７と帰りの
内視鏡システム３とを通ってＣＣＤセンサ（図に示され
ていない）へ指向させられる投影された映像とを持つ２
つの内視鏡システム即ち光ガイド２、３からできてい
る。内視鏡システム２、３は結合ポイント８によって夫
々の投影器或いはＣＤＤセンサに結合させられる。更
に、操作機構９が結合点に配置され、操作者が測定プロ
ーブ１を動かす事ができるようにする。
【００１２】映像にされたパターン４の助けで、コンピ
ュータは、像を作る領域内にある歯の輪郭を明示する三
次元座標のデータの記録を確定する。これに関して、勿
論例えばレンズ・システムの焦点距離の様な、測定プロ
ーブの内部係数は十分に既知であることが仮定されてい
る。算出された座標のデータは、口用プローブ１に関す
る座標のシステム10に関係しており、そのシステムは元
のシステムの座標11に関するベクトル12（Ｍ１）によっ
て置換させられる。
ュータは、像を作る領域内にある歯の輪郭を明示する三
次元座標のデータの記録を確定する。これに関して、勿
論例えばレンズ・システムの焦点距離の様な、測定プロ
ーブの内部係数は十分に既知であることが仮定されてい
る。算出された座標のデータは、口用プローブ１に関す
る座標のシステム10に関係しており、そのシステムは元
のシステムの座標11に関するベクトル12（Ｍ１）によっ
て置換させられる。
【００１３】図２は、測定プローブ１が２本の境界線20
によって規定される、歯の光学的一部分の領域の像を作
る事のみができることを明瞭に示す。先に述べられた様
に、空間内の色々な位置からの幾つかの映像が生成され
るのはこの理由のためである。図２では、この理由のた
めに測定プローブ１は位置Ｉから位置ＩＩへ誘導され
る。ここで同じ様に、測定プローブ１の像を作る領域は
境界線20によって明示される。これに関して、２つの映
像はハッチされた領域22によって示されるかなりの範囲
で重なり合う事に留意されたい。歯５の像を作られた領
域の算出された座標のデータは、各場合に於て測定プロ
ーブの座標システム23或いは24に夫々関連する。
によって規定される、歯の光学的一部分の領域の像を作
る事のみができることを明瞭に示す。先に述べられた様
に、空間内の色々な位置からの幾つかの映像が生成され
るのはこの理由のためである。図２では、この理由のた
めに測定プローブ１は位置Ｉから位置ＩＩへ誘導され
る。ここで同じ様に、測定プローブ１の像を作る領域は
境界線20によって明示される。これに関して、２つの映
像はハッチされた領域22によって示されるかなりの範囲
で重なり合う事に留意されたい。歯５の像を作られた領
域の算出された座標のデータは、各場合に於て測定プロ
ーブの座標システム23或いは24に夫々関連する。
【００１４】上述の２つの座標のシステム23,24 間の関
係は、並進及び回転の未知の自由度を含む変換マトリッ
クスＴ１の助けで確立され得る： Ｐ２＝Ｐ１＊Ｔ１ ここで、Ｐ１は内部の測定座標のシステム23での点Ｐの
位置のベクトル表示であり、Ｐ２は内部の測定座標のシ
ステム24での歯の表面の同じ点のベクトル表示である。
係は、並進及び回転の未知の自由度を含む変換マトリッ
クスＴ１の助けで確立され得る： Ｐ２＝Ｐ１＊Ｔ１ ここで、Ｐ１は内部の測定座標のシステム23での点Ｐの
位置のベクトル表示であり、Ｐ２は内部の測定座標のシ
ステム24での歯の表面の同じ点のベクトル表示である。
【００１５】ここで単一の座標のデータの記録を確定す
る際の問題は、２つの像を作る位置間のその様な変換マ
トリックスを見付けて、全ての座標のデータを共通の座
標のシステムへ関連させる事ができる様にする所にあ
る。
る際の問題は、２つの像を作る位置間のその様な変換マ
トリックスを見付けて、全ての座標のデータを共通の座
標のシステムへ関連させる事ができる様にする所にあ
る。
【００１６】数学的には、その６つの未知の係数を持つ
上の方程式、つまり３つの並進と３つの回転の自由度、
は夫々の映像の重なり合う領域からの６つの点の選択に
よって解く事ができる。しかしこれに関して、各映像上
の夫々の６つの点は明白に互いに相互関連される事がで
きる事が仮定される。
上の方程式、つまり３つの並進と３つの回転の自由度、
は夫々の映像の重なり合う領域からの６つの点の選択に
よって解く事ができる。しかしこれに関して、各映像上
の夫々の６つの点は明白に互いに相互関連される事がで
きる事が仮定される。
【００１７】これは図３ａ及び３ｂの助けによって再び
説明されるであろう。図３ａは空間Ｉ内の第１の位置Ｉ
Ｉからの歯５の部分的映像を例示的に示し、図３ｂは第
２の像を作る位置からの歯５の部分的映像を例示的に示
す。両方の映像は、図２で既に示した様に共通の領域22
をカバーする。この領域で、処理の残りの部分を示すた
めに２つの点Ｐ及びＱはマークされる。その様な点が選
択される方法は別の節で詳細に説明される。
説明されるであろう。図３ａは空間Ｉ内の第１の位置Ｉ
Ｉからの歯５の部分的映像を例示的に示し、図３ｂは第
２の像を作る位置からの歯５の部分的映像を例示的に示
す。両方の映像は、図２で既に示した様に共通の領域22
をカバーする。この領域で、処理の残りの部分を示すた
めに２つの点Ｐ及びＱはマークされる。その様な点が選
択される方法は別の節で詳細に説明される。
【００１８】点Ｐの座標のデータは、第１の映像でＰ１
として及び第２の映像でＰ２として確定され、各場合に
於て、内部測定プローブ座標システム23或いは24に夫々
関連する。同じ事が同様に対応して記された点Ｑに当て
はまる。点Ｐ及びＱは夫々の像を作る位置で別々の座標
のデータを有し、上述の変換マトリックスＴ１の助けで
点Ｐ１からＰ２へ転換する事ができるという事が２つの
図、図３ａ及び３ｂによって明白になる。この変換マト
リックスＴ１を決定するための方程式のシステムは、６
つの未知係数のための６つの点の選択によって、明白に
確定される。
として及び第２の映像でＰ２として確定され、各場合に
於て、内部測定プローブ座標システム23或いは24に夫々
関連する。同じ事が同様に対応して記された点Ｑに当て
はまる。点Ｐ及びＱは夫々の像を作る位置で別々の座標
のデータを有し、上述の変換マトリックスＴ１の助けで
点Ｐ１からＰ２へ転換する事ができるという事が２つの
図、図３ａ及び３ｂによって明白になる。この変換マト
リックスＴ１を決定するための方程式のシステムは、６
つの未知係数のための６つの点の選択によって、明白に
確定される。
【００１９】如何なる割合に於ても重なり合う領域22内
になければない点の選択は、２つの方法で行う事ができ
る。一方では、歯科医にとっては彼が例えばスクリーン
上で両方の映像内に認識する歯の上のある点を選択する
可能性がある。選択それ自体は、現代のビデオの技術に
より歯科医にとって容易になされる。測定プローブ１は
このために実時間のビデオ映像を提供し、その映像は歯
科医によって絶えず観察される事ができる。その上歯科
医は、モニタに現れる夫々の実時間のビデオ映像を記録
し、更に第２の像を作る位置に近付くと、スクリーン上
にこれをフェイドインする事ができる。これは歯科医に
とっての負担のかなりの軽減を示す。一方で、実時間の
ビデオ映像と記録された映像とを比較する事によって、
彼は新しい像を作る位置に近付くと、２つの像を作られ
た領域がどの範囲まで重なっているかを直ちに認識する
事ができる。他方で、このビデオ方法は、両方の映像を
明瞭に認識することができ、且つ相互の関連が可能であ
るべき点が選択されるならば、歯科医の助けとなる。
になければない点の選択は、２つの方法で行う事ができ
る。一方では、歯科医にとっては彼が例えばスクリーン
上で両方の映像内に認識する歯の上のある点を選択する
可能性がある。選択それ自体は、現代のビデオの技術に
より歯科医にとって容易になされる。測定プローブ１は
このために実時間のビデオ映像を提供し、その映像は歯
科医によって絶えず観察される事ができる。その上歯科
医は、モニタに現れる夫々の実時間のビデオ映像を記録
し、更に第２の像を作る位置に近付くと、スクリーン上
にこれをフェイドインする事ができる。これは歯科医に
とっての負担のかなりの軽減を示す。一方で、実時間の
ビデオ映像と記録された映像とを比較する事によって、
彼は新しい像を作る位置に近付くと、２つの像を作られ
た領域がどの範囲まで重なっているかを直ちに認識する
事ができる。他方で、このビデオ方法は、両方の映像を
明瞭に認識することができ、且つ相互の関連が可能であ
るべき点が選択されるならば、歯科医の助けとなる。
【００２０】歯科医がある点を選択した時、システムは
既に説明された様に、座標の転換によって第２の映像の
座標のデータを第１の映像の内部座標システムへ変換す
る事ができる。
既に説明された様に、座標の転換によって第２の映像の
座標のデータを第１の映像の内部座標システムへ変換す
る事ができる。
【００２１】しかし本発明によると、点の選択も自動的
に行われ得る。各映像に関してこのため、また点の選択
のために、システムは並進及び回転によって変化しない
それの属性を算出しなければならない。その様な属性
は、例えば１つの点に於ける表面の曲率であり、その曲
率は、この点及び隣接する複数の点を含む球面の最小の
半径を明示する値として記述される。変換マトリックス
の算出は、既に説明された様にシステムが互いに相互関
連する事ができる選択された点の助けによって行われ
る。
に行われ得る。各映像に関してこのため、また点の選択
のために、システムは並進及び回転によって変化しない
それの属性を算出しなければならない。その様な属性
は、例えば１つの点に於ける表面の曲率であり、その曲
率は、この点及び隣接する複数の点を含む球面の最小の
半径を明示する値として記述される。変換マトリックス
の算出は、既に説明された様にシステムが互いに相互関
連する事ができる選択された点の助けによって行われ
る。
【００２２】転換マトリックスの算出の間に対になった
映像間で相互関連できる点と結果として生じた誤差とを
明瞭に識別する事は、システムにとって困難であるの
で、この方法は空間内の位置の変化の概略の見積りのた
めだけに使用される。変換マトリックスの実際の決定
は、最良合せの整合（best-fit matching ）の助けで行
われる。その様な最良合せの方法は専門家にとって公知
であり、それ故に下記で更に詳細な説明は行われない。
本質的にこの方法は、図４に示されるように２乗誤差が
２つの映像の対応する点の間で最小になる様に、第２の
位置へ第１の位置の映像を合わせる事で構成される。
映像間で相互関連できる点と結果として生じた誤差とを
明瞭に識別する事は、システムにとって困難であるの
で、この方法は空間内の位置の変化の概略の見積りのた
めだけに使用される。変換マトリックスの実際の決定
は、最良合せの整合（best-fit matching ）の助けで行
われる。その様な最良合せの方法は専門家にとって公知
であり、それ故に下記で更に詳細な説明は行われない。
本質的にこの方法は、図４に示されるように２乗誤差が
２つの映像の対応する点の間で最小になる様に、第２の
位置へ第１の位置の映像を合わせる事で構成される。
【００２３】比喩的に言えば、最良合せの方法で、位置
Ｉと位置ＩＩとの間の場所の変化に関する全ての可能な
座標が、次々にテストされる。この可能な解の無限に大
きな範囲を制限するために、変換マトリックスの大体の
見積りに対して今説明された方法が最初に使用される。
最良合せの法則に従って体系的に求めるための他の方法
は、文献から公知である。例えば線型力学プログラミン
グ（linear dynamicsprogramming ）、緩和方法（relax
ation methods）、等の様な探索の努力を少なくするた
めの色々な類例は専門家には公知であるので、ここでは
繰り返されないであろう。
Ｉと位置ＩＩとの間の場所の変化に関する全ての可能な
座標が、次々にテストされる。この可能な解の無限に大
きな範囲を制限するために、変換マトリックスの大体の
見積りに対して今説明された方法が最初に使用される。
最良合せの法則に従って体系的に求めるための他の方法
は、文献から公知である。例えば線型力学プログラミン
グ（linear dynamicsprogramming ）、緩和方法（relax
ation methods）、等の様な探索の努力を少なくするた
めの色々な類例は専門家には公知であるので、ここでは
繰り返されないであろう。
【００２４】図３ａに示される十字型の補助の印32は、
測定プローブの位置を決める時に歯科医の助けになる。
ビデオの映像を観察する事によって、歯科医は、例えば
測定プローブと歯との間の選択された間隔が正しいかど
うか、また歯が光学的に像を作る領域内にあるかどうか
を認識できる。基本的には、各映像が撮られる前に、こ
の印は歯上に投影される（明瞭にするために図３ｂには
示されていない）。
測定プローブの位置を決める時に歯科医の助けになる。
ビデオの映像を観察する事によって、歯科医は、例えば
測定プローブと歯との間の選択された間隔が正しいかど
うか、また歯が光学的に像を作る領域内にあるかどうか
を認識できる。基本的には、各映像が撮られる前に、こ
の印は歯上に投影される（明瞭にするために図３ｂには
示されていない）。
【００２５】探索の努力を少なくする別の可能性を理解
するために、図５の助けが与えられる。ここで再び、内
視鏡システム２、３及びレンズ６、７を持つ測定プロー
ブ１が示される。図１に示される構成とは対照的に、測
定プローブはホールダ９上で保持されないで、操作者に
より保持される。本発明によると、測定プローブ１の移
動は直接的には行われないで、掴み部分52で歯科医によ
って行われる、移動を再伝導（retransmit）するマニピ
ュレータ50で操作機構54によって間接的に測定プローブ
１に対して行われる。これに関して、マニピュレータ内
にセンサ51を備える事ができ、そのセンサは測定プロー
ブ１の場所の変化に関する精密なデータを評価装置53へ
送る事ができる。その様なセンサは、接触する事なしに
作動し、例えば光学の或いは超音速（ultrasonic）のセ
ンサを持つ光学式マーク、或いは超音波源（ultrasound
source ）の観測によって決まる、例えばリニヤ或いは
回転の変換器または位置伝達器である。評価装置53はセ
ンサ51の位置のデータの助けで位置の変化の大体の見積
りを算出する事ができ、それによって最良合せの方法の
可能な解の範囲が著しく限定され得る。
するために、図５の助けが与えられる。ここで再び、内
視鏡システム２、３及びレンズ６、７を持つ測定プロー
ブ１が示される。図１に示される構成とは対照的に、測
定プローブはホールダ９上で保持されないで、操作者に
より保持される。本発明によると、測定プローブ１の移
動は直接的には行われないで、掴み部分52で歯科医によ
って行われる、移動を再伝導（retransmit）するマニピ
ュレータ50で操作機構54によって間接的に測定プローブ
１に対して行われる。これに関して、マニピュレータ内
にセンサ51を備える事ができ、そのセンサは測定プロー
ブ１の場所の変化に関する精密なデータを評価装置53へ
送る事ができる。その様なセンサは、接触する事なしに
作動し、例えば光学の或いは超音速（ultrasonic）のセ
ンサを持つ光学式マーク、或いは超音波源（ultrasound
source ）の観測によって決まる、例えばリニヤ或いは
回転の変換器または位置伝達器である。評価装置53はセ
ンサ51の位置のデータの助けで位置の変化の大体の見積
りを算出する事ができ、それによって最良合せの方法の
可能な解の範囲が著しく限定され得る。
【００２６】勿論、掴み部分52で測定プローブ１の手動
による移動も、駆動要素、例えば位置決め原動機を自動
的に作動する事によって行われ得る。
による移動も、駆動要素、例えば位置決め原動機を自動
的に作動する事によって行われ得る。
【図１】例示による像作りと投影のシステムの図。
【図２】空間内の別々の位置からの２つの連続する映像
に対する幾何学的関係を示す図。
に対する幾何学的関係を示す図。
【図３】例示による空間内の２つの位置からの夫々の映
像の図。
像の図。
【図４】第１の映像に第２の映像を合わせた図。
【図５】像作りと投影のシステムの関接移動のための装
置の線図。
置の線図。
１…測定プローブ、２、３…内視鏡システム（光誘導
体）、４…パターン、５…歯、６、７…レンズ・システ
ム、８…結合点、９…操作機構、10、11,23,24…座標シ
ステム、12（Ｍ１）…ベクトル、20…境界線、22…区画
された領域、32…印、50…マニュピュレータ、51…セン
サ、52…掴み位置、53…評価装置、54…掴み機構、Ｐ、
Ｑ…点、Ｘ、Ｙ、Ｚ…本体表面の部分。
体）、４…パターン、５…歯、６、７…レンズ・システ
ム、８…結合点、９…操作機構、10、11,23,24…座標シ
ステム、12（Ｍ１）…ベクトル、20…境界線、22…区画
された領域、32…印、50…マニュピュレータ、51…セン
サ、52…掴み位置、53…評価装置、54…掴み機構、Ｐ、
Ｑ…点、Ｘ、Ｙ、Ｚ…本体表面の部分。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリスティアン・コンツ ドイツ連邦共和国、78315 ラドルフツエ ル、フィンケンベーク １ (72)発明者 ヨアヒム・ゲスラー ドイツ連邦共和国、78187 ガイジンゲン、 リンクシュトラーセ 11 (72)発明者 ハラルト・リヒター ドイツ連邦共和国、78462 コンスタンツ、 ブラウネッガーシュトラーセ 50
Claims (15)
- 【請求項１】 歯の上にパターンを投影するために
備えられる少なくとも１つの光学的投影システムと歯の
上に投影されたパターンの像を作るために備えられる光
学的映像システムとを持ち、 歯へパターンを投影する事及び空間内で共通の歯の像を
作る領域を有する２つの位置からの映像を持つ、空間内
の第１の位置から続いて第２の位置からの歯によって反
射されたパターンの像を作る事と；各映像、及び単一の
三次元の歯表面のデータ記録を提供する様に組合せられ
る２つの映像のために算出される夫々の像を作る位置に
関連する歯表面の三次元座標のデータにより映像にされ
たパターンを評価する事；とのステップを具備する較正
体不要の歯の光学的三次元測定をするための方法であ
り：点及び／或いは表面が２つの映像の共通の映像にさ
れた領域から選択され、それらの選択が移動及び回転に
よって不変である歯表面の輪郭の属性の助けによって行
われ、その結果、それらが互いに明確に相互関連させら
れる事ができる事と；空間内の第１と第２の位置との間
での位置の変化が、選択された点及び／或いは表面とそ
れらの相対的座標のデータとの助けによって確定される
事；とを特徴とする方法。 - 【請求項２】 表面の曲率が、映像の各点に対して確定
され、その曲率は、点それ自身と隣接する複数の点とに
よって規定される事を特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項３】 表面の曲率が、点それ自身と隣接する複
数の点とを含む事ができる球面の可能な最小の半径によ
って規定されることを特徴とする請求項２の方法。 - 【請求項４】 少なくとも６つの点が選択される事を特
徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の方法。 - 【請求項５】 方程式のシステムが、２つの映像の選択
された点の確定された相対的座標のデータの助けによっ
て組み上げられ、その方程式のシステムによって、場所
の変化の６つの自由度に対応する、座標の変換マトリッ
クスの６つの未知の係数が算定される事ができることを
特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の方法。 - 【請求項６】 第２の映像が、選択された点の助けによ
って第１の映像に合わされて、場所の変化が確定される
事を特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項７】 座標変換マトリックスの確定の間に発生
する２乗誤差が最小になる様に、合せが行われる事を特
徴とする請求項６記載の方法。 - 【請求項８】 合せが座標変換マトリックス探索範囲の
限定によって加速される事を特徴とする請求項６或いは
７の何れか１項記載の方法。 - 【請求項９】 投影システム及び像を作るシステムの場
所の変化が、それの上に配置されるセンサによって口腔
の外側で大まかに確定される事を特徴とする請求項１記
載の方法。 - 【請求項１０】 投影及び像を作るシステムが、センサ
を有する手動のマニュピュレータに固着される事を特徴
とする請求項９記載の方法。 - 【請求項１１】 マニュピュレータが空間内の既知の位
置に駆動される原動機である事を特徴とする請求項10記
載の方法。 - 【請求項１２】 センサが、あり得る全ての自由度の回
転及び並進運動に対するリニヤ及び回転の変換器である
事を特徴とする請求項９乃至11の何れか１項記載の方
法。 - 【請求項１３】 センサが、接触なしに作動する位置伝
達器である事を特徴とする請求項９乃至11の何れか１項
記載の方法。 - 【請求項１４】 像を作るシステムが、連結されたモニ
タで見られ得る実時間のビデオ映像を送る事を特徴とす
る請求項１記載の方法。 - 【請求項１５】 空間内の第１の位置からの実時間のビ
デオ映像が記憶され、第２の位置に近付くとフェイドイ
ンされ、その結果実時間のビデオ映像と記憶されたビデ
オ映像の両方がモニタで見られ得る事を特徴とする請求
項14記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4229466A DE4229466C2 (de) | 1992-09-03 | 1992-09-03 | Zahnvermessung ohne Kalibrationskörper |
| DE4229466.5 | 1992-09-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06154251A true JPH06154251A (ja) | 1994-06-03 |
| JP2905053B2 JP2905053B2 (ja) | 1999-06-14 |
Family
ID=6467164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5220314A Expired - Fee Related JP2905053B2 (ja) | 1992-09-03 | 1993-09-03 | 較正体不要の歯の測定法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5604817A (ja) |
| JP (1) | JP2905053B2 (ja) |
| DE (1) | DE4229466C2 (ja) |
| FR (1) | FR2695024A1 (ja) |
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| JP2012059268A (ja) * | 2010-09-10 | 2012-03-22 | Dimensional Photonics International Inc | 三次元撮像のためのデータ取得方法 |
| US12121319B2 (en) | 2011-07-15 | 2024-10-22 | 3Shape A/S | Detection of a movable object when 3D scanning a rigid object |
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