KR20170045232A

KR20170045232A - 광학 멀티라인 방법을 사용한 3d 구강 측정

Info

Publication number: KR20170045232A
Application number: KR1020177005540A
Authority: KR
Inventors: 퀸란 첸; 얀빈 루; 제임스 알 밀히; 빅터 씨 웡
Original assignee: 케어스트림 헬스 인코포레이티드
Priority date: 2014-08-28
Filing date: 2014-08-28
Publication date: 2017-04-26
Also published as: CN106796727A; ES2680587T3; EP3195253A1; CN106796727B; JP2017532989A; JP6694873B2; EP3195253B1; US20170277965A1; WO2016032470A1; US10223606B2

Abstract

센서 픽셀 어레이를 표면에 따라 조명 픽셀 어레이에 매핑하는 방법은 제1 및 제2 다수의 그룹 색인 이미지를 제1 및 제2 라인 패턴으로 투사 및 기록함으로써, 센서 어레이 상의 각 픽셀을 조명 픽셀 어레이 상의 p 인접 픽셀에 의해 정의된 그룹 폭을 갖는 그룹에 할당함으로써 그룹 맵핑을 형성한다. 제1 및 제2 패턴 모두에 나타나는 라인은 그룹 폭(p)의 제1 배수인 제1 거리만큼 이격되고, 어느 한 패턴에만 나타나는 라인은 제1 거리를 초과하는 제2 거리만큼 균등하게 이격된다. p 멀티라인 이미지의 부분 집합이 투사되며, 각각은 각 그룹 내에 라인을 투사한다. 멀티라인 이미지 중 하나에 라인은 그룹 색인 이미지로부터 라인과 상관하여 그룹 매핑을 발생한다.

Description

광학 멀티라인 방법을 사용한 3D 구강 측정{3-D INTRAORAL MEASUREMENTS USING OPTICAL MULTILINE METHOD}

본 발명은 일반적으로 표면 형상 이미징 분야에 관한 것으로, 특히 패터닝된 조명을 이용한 구강 표면 이미징 및 측정에 관한 것이다.

의료, 산업 및 기타 응용에서 다양한 유형의 물체로부터 표면 윤곽 정보를 얻기 위한 많은 기술이 개발되었다. 광학 3차원(3D) 측정 방법은 표면으로 향하는 광의 패턴으로부터 얻어진 이미지를 사용하여 형상 및 깊이 정보를 제공한다. 다양한 유형의 이미징 방법은 일련의 광 패턴을 발생하고, 조명된 영역에 대한 표면 형상에 변화를 검출하기 위해 초점 또는 삼각측량을 사용한다.

프린지 투사 이미징은 다양한 유형의 구조에 대한 표면 윤곽 정보를 얻기 위해 패턴화되거나 구조화된 광 및 삼각측량을 사용한다. 프린지 투사 이미징에서, 간섭 프린지 또는 격자의 라인 패턴은 주어진 각도로부터 물체의 표면을 향해 투사된다. 이어, 표면으로부터 투사된 패턴을 윤곽 이미지로서 다른 각도에서 보고, 윤곽 라인의 출현을 기반으로 표면 정보를 분석하기 위해 삼각측량을 이용한다. 새로운 위치에서 추가의 측정을 얻기 위해 투사된 패턴이 증분적으로 공간적으로 이동되는 위상 이동은 일반적으로, 표면의 윤곽 매핑을 완료하고 윤곽 이미지의 전체 해상도를 높이기 위해 사용되는, 프린지 투사 이미징의 일부로서 적용된다.

프린지 투사 이미징은 고체의 매우 불투명한 물체의 표면 윤곽 이미징에 효과적으로 사용되었으며, 인체의 일부분에 대한 표면 윤곽를 이미징하고 피부 구조에 관한 상세한 데이터를 얻기 위해 사용되었다. 그러나, 많은 기술적 장애가 치아의 프린지 투사 이미징의 효과적인 사용을 방해하였다. 치아 표면 이미징과 관련된 한 가지 특별한 문제는 치아 반투명과 관련이 있다. 일반적으로 반투명 또는 반투명 물질은 프린지 투사 이미징에 특히 문제가 있는 것으로 알려져 있다. 반투명 구조에서 표면 아래 스캐터링은 전반적인 신호 대 노이즈(S/N) 비를 감소시키고 광 세기를 이동시켜, 부정확한 높이 데이터를 유발할 수 있다. 또 다른 문제점은 다양한 치아 표면에 대한 높은 레벨의 반사와 관련된다. 고 반사성 재료, 특히 중공 반사 구조는 이러한 유형의 이미징의 동적 범위를 효과적으로 감소시킬 수 있다.

광학적인 관점에서, 치아의 구조 자체는 프린지 투사 이미징에 대한 많은 추가적인 과제를 제기한다. 치아는 상이한 시간에 그리고 표면의 상이한 표면과 부분을 따라 습하거나 건조할 수 있다. 치아 형태는 흔히 불규칙하고 가장자리가 날카롭다. 이전에 언급했듯이, 치아는 복잡한 방식으로 광과 상호작용한다. 치아의 표면 아래에서 관통하는 광은 반투명 치아 물질 내에서 상당히 산란되는 경향이 있다. 또한, 치아 표면 아래의 불투명한 피쳐로부터의 반사가 발생하여, 감지된 신호를 저하시키는 노이즈를 추가하고 따라서 치아 표면 분석 작업을 더욱 복잡하게 만든다.

치아 윤곽 이미징을 하기 위해 프린지 투사를 실시가능할 수 있게 하려고 시도되었던 한 시정 조치는 치아 표면 자체의 반사 특성을 변화시키는 코팅의 적용이다. 치아의 상대적인 반투명에 의해 야기된 문제를 보완하기 위해, 다수의 종래의 치아 윤곽 이미징 시스템은 표면 윤곽 이미징에 앞서 치아 표면에 페인트 또는 반사성 분말을 도포한다. 프린지 투사 이미징의 목적을 위해, 이 추가된 단계는 치아의 불투명도를 높이고 앞서 언급된 산란광 영향을 제거하거나 감소시킨다. 그러나, 이 유형의 접근법에는 단점이 있다. 코팅 분말 또는 액체를 도포하는 단계는 치아 윤곽 이미징 프로세스에 비용 및 시간을 추가한다. 코팅층의 두께가 흔히 치아 표면 전체에 걸쳐 불균일하기 때문에, 측정 오류가 쉽게 발생한다. 더 중요한 것은, 도포된 코팅은, 윤곽 이미징을 용이하게 하지만, 치아와 관련된 다른 문제를 가리는 경향이 있어, 얻어질 수 있는 유용한 정보의 전체 양을 감소시킬 수 있다.

그러나, 치아의 코팅 또는 이외 다른 유형의 표면 콘디셔닝이 사용되는 경우에도, 치아 표면의 두드러진 윤곽에 기인하여 결과는 기대에 못 미칠 수 있다. 충분한 양의 광을 모든 치아 표면에 제공하고 이로부터 다시 반사된 광을 감지하는 것은 어려울 수 있다. 치아의 서로 상이한 표면들은 서로에 대해 90도 방위로 놓일 수 있어, 이는 치아의 모든 부분을 정확히 이미징하기에 충분한 광을 지향시키는 것을 어렵게 한다.

많은 문제들이 정확한 표면 윤곽 측정을 위해 센서 회로에 조명 어레이를 매핑하는 것을 복잡하게 한다. 다수의 여러 이미지가 동일한 위치에 있는 치아에 대해 캡처되어야 하기 때문에, 카메라 또는 환자의 임의의 유형의 움직임으로 인해 측정 작업이 복잡해지거나 재-이미징 및 추가의 측정 시간이 필요할 수 있다. 따라서, 정확한 맵핑을 위해 얻어질 필요가 있는 이미지들의 수를 감소시키는 것이 바람직하다. 그러나, 동시에, 다수의 이미지가 얻어질 수 있고 이들 각각의 데이터가 상관(correlate)될 수 있을 때, 측정이 향상된다. 이러한 상충되는 고려사항을 감안할 때, 적은 수의 이미지로부터 현저한 양의 데이터를 얻는 더 효율적인 픽셀 매핑 기술에 이점이 있다는 것을 알 수 있다.

본 출원의 한 측면은 관련 기술에서 적어도 전술한 및 그외의 결함을, 전체적으로 또는 부분적으로, 해결하는 것이다.

본 출원의 또 다른 측면은, 전체적으로 또는 부분적으로, 적어도 본원에 기재된 잇점을 제공하는 것이다.

이 출원의 또 다른 측면은 치과 이미징의 기술을 진보시키는 것이다.

본 발명의 목적은 치아 및 관련된 구강 구조의 표면 윤곽 검출 기술을 진보시키는 것이다. 본 발명의 실시예들은 디지털 이미징 어레이 상의 픽셀 위치들을 조명 디바이스로부터의 픽셀 위치들에 더 근접하게 맵핑하는 것을 돕는 광 패턴들의 배열로 치아 표면을 조명함으로써 치아에 관한 3D 표면 정보를 제공한다. 유리하게도, 본 발명은 공지된 조명 및 이미징 구성성분 배열들과 함께 사용될 수 있으며, 종래의 윤곽 검출 방법과 비교할 때 감지된 패턴의 모호성을 감소시키는 것을 돕도록 적응된다.

이들 목적은 단지 예시적인 예에 의해서만 주어지며, 이러한 목적은 발명의 하나 이상의 실시예를 예시할 수 있다. 개시된 발명에 의해 본질적으로 달성되는 다른 바람직한 목적 및 이점은 당업자에게 발생할 수 있거나 명백해질 수 있다. 발명은 첨부된 청구 범위에 의해 정의된다.

본 발명의 일 측면에 따라, 센서 픽셀 어레이를 표면에 따라 조명 픽셀 어레이에 매핑하는 방법이 제공되며, 방법은 적어도 부분적으로 컴퓨터 상에서 실행되며, 센서 어레이 상의 복수의 픽셀들의 각각의 픽셀을 정렬된 그룹들의 집합의 대응하는 그룹에 할당함으로써 그룹 맵핑을 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 각 그룹은 조명 픽셀 어레이 상에 p 인접 픽셀들의 집합에 의해 정의되는 그룹 폭을 가지며 정렬된 집합은: 제1 라인 패턴을 갖는 제1 다수의 패턴 색인 이미지 및 제2 라인 패턴을 갖는 제2 다수의 패턴 색인 이미지를 투사하고 기록하는 단계로서, 제1 및 제2 패턴의 둘 다에서 동일한 위치들에 나타나는 라인들이 있으며, 제1 및 제2 패턴들 둘 다에서 나타나는 라인들은 그룹 폭(p)의 제1 배수인 제1 거리만큼 서로 균일하게 이격되며, 제1 배수는 1보다 큰 정수이고, 제1 또는 제2 패턴 중 하나에서만 나타나는 라인들은, 그룹 크기의 제2 배수이고 제1 거리를 초과하는 제2 거리만큼 서로 균일하게 이격된 것인, 단계; 상기 표면 상에 투사하고, p 멀티라인 이미지들의 집합의 부분 집합을 기록하는 단계로서, 각 멀티라인 이미지는 각 그룹 내에 라인을 투사하고, p 멀티라인 이미지들의 상기 부분 집합 각각에서의 상기 투사된 라인은 p 픽셀들의 그룹 폭만큼 균일하게 이격된, 단계; 및 상기 기록된 멀티라인 이미지들 중 하나의 라인들을 상기 제1 및 제2 다수의 그룹 색인 이미지들로부터의 라인들과 상관시켜 모든 k 그룹들에 대한 그룹 맵핑을 발생하고, 상기 상관을 컴퓨터-액세스가능 메모리에 저장하는 단계에 의해 상기 k 그룹을 갖는다.

발명의 전술한 및 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부 도면에 도시된 바와 같이, 발명의 실시예의 다음의 보다 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 도면의 구성요소는 반드시 서로에 대해 축척에 맞는 것은 아니다.
도 1은 표면에 따라 조명 어레이에 센서 픽셀 어레이를 매핑하는 것을 보여주는 개략도이다.
도 2a는 단일 광 라인으로 치아 표면의 조명을 도시한다.
도 2b는 다수의 광 라인으로 치아 표면의 조명을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 표면 윤곽 이미지 데이터를 얻기 위한 시퀀스를 나타내는 로직 흐름도이다.
도 4는 이미징 장치를 나타내는 개략도이다.
도 5는 이미징 센서 어레이 상의 한 행의 픽셀의 부분을 나타내는 개략도이다.
도 6은 본 개시물의 실시예에 따라 그룹 맵핑을 위한 2개의 그룹 색인 이미지를 도시한다.
도 7a는 멀티라인 이미지를 형성하기 위한 조명 어레이의 부분을 도시한다.
도 7b는 멀티라인 이미지를 형성하기 위한 조명 어레이의 다른 부분을 도시한다.
도 8은 예시적인 멀티라인 이미지의 평면도이다.
도 9는 치아 상에 투사된 멀티라인 이미지의 평면도이다.
도 10은 치아 상에 투사된 멀티라인 이미지의 또 다른 평면도이다.
도 11a는 그룹 색인 이미지에 투사되는 조명 패턴의 부분을 도시한다.
도 11b는 도 11a의 조명 패턴을 사용하여 얻어진 치아 이미지를 도시한다.
도 12a는 멀티라인 이미지로 투사되는 조명 패턴을 도시한다.
도 12b는 도 12a의 조명 패턴을 사용하여 얻어진 치아 이미지를 도시한다.

다음은 예시적인 실시예에 대한 상세한 설명이며, 동일한 참조부호가 몇몇 도면 각각에서 구조의 동일한 구성요소를 확인하는 도면을 참조한다.

이들이 사용될 때, 용어 "제1", "제2", 등은 반드시 서수, 순차 또는 우선순위 관계를 나타내는 것은 아니며, 단지, 하나의 요소 또는 요소 집합을 다른 것과 더 명확하게 구분하기 위해 사용된다.

본 개시물의 맥락에서, "뷰어", "조작자" 및 "사용자"라는 용어는 동등한 것으로 간주되고, 디스플레이 모니터 상에서 치과 이미지와 같은 이미지를 보고 조작하는 관찰 전문의 또는 기술자 혹은 다른 사람을 지칭한다.

본원에서 사용되는 용어 "집합"은 집합의 일군의 요소 또는 멤버의 개념이 초등 수학에서 널리 이해되는 바와 같이, 비어 있지 않은 집합을 의미한다. 달리 명시하지 않는 한, "부분 집합"이라는 용어는 비어있지 않은 부분 집합, 즉 하나 이상의 멤버를 갖는 더 큰 집합의 부분 집합을 지칭하기 위해 본원에서 사용된다. 집합 S에 대해, 부분집합은 모든 멤버를 포함하는 완전한 집합 S를 포함할 수 있다. 집합 S의 "적합한 부부집합"은 집합 S 내에 엄격하게 내포되며, 집합 S의 적어도 하나의 멤버를 배제한다. 그러나, 적합한 부분 집합으로서 구체적으로 지정되지 않는 한, 본 개시물의 맥락에서 부분 집합은, 비어있지 않고 집합의 적어도 하나 이상의 혹은 모든 멤버를 내포하는 것인 넓은 정의를 갖는다.

도 1의 개략도는, 패턴화된 광이 표면 윤곽 정보를 얻기 위해 어떻게 사용되는지를 단일 광 라인(L)의 예와 함께 도시한다. 조명 어레이(10)가 표면(20) 상에 광 패턴을 투사 또는 지향하고, 반사된 라인(L')의 상응하는 이미지가 이미징 센서 어레이(30) 상에 형성될 때 맵핑이 얻어진다. 이미지 센서 어레이(30) 상에 각 픽셀(32)은 표면(20)에 의한 변조에 따라 조명 어레이(10) 상의 상응하는 픽셀(12)에 매핑한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 픽셀 위치에 이동은 표면(20)의 윤곽에 대한 유용한 정보를 제공한다. 도 1에 도시된 기본 패턴은 이미지를 투사하기 위한 다양한 조명 소스 및 시퀀스를 사용하고, 이미지 데이터를 얻거나 휙득하기 위해 하나 이상의 상이한 유형의 센서 어레이(30)를 사용하여, 다수의 방법으로 구현될 수 있음을 알 수 있다. 조명 어레이(10)는 TX, Dallas, Texas Instruments의 디지털 광 프로세서 또는 DLP 디바이스를 사용하여 제공되는 것과 같은, 액정 어레이 또는 디지털 마이크로미러 어레이와 같은, 광 변조에 사용되는 다수 유형의 어레이 중 임의의 것을 이용할 수 있다. 이 유형의 공간 광 변조기는 매핑 시퀀스를 위해 필요한 투사된 광 패턴을 변경하기 위해 조명 경로에서 사용된다.

도 2a 및 도 2b는 사람의 치아로부터 표면 구조 정보를 얻기 위해 패턴화된 광을 사용하는 종래의 접근법에 있어 한 가지 문제점의 측면을 도시한다. 도 2a는 치아 가장자리들에서 조명의 현저한 이동과 함께, 치아 상으로 단일 광 라인(14)에 의한 조명을 도시한다. 치아에 걸쳐 스캔되고 스캔 동안 다수의 지점에서 이미지화되는, 이러한 방식의 단일 라인의 투사는 표면 영역의 부분들에 관한 정확한 정보를 제공할 수 있지만, 그러나, 라인 세그먼트들이 서로 분리되는 경우와 같이, 이 방법으로도 일부 정보가 손실된다. 도 2b는 다수의 광 라인을 갖는 패턴을 사용한 표면 이미징을 도시한다. 표면을 따라 급격한 천이가 있는 경우, 각 투사된 라인에 대응하는 세그먼트를 확실하게 식별하기가 어려울 수 있으며, 불일치가 쉽게 발생할 수 있어, 표면 특성에 관한 부정확한 결론에 이를 수 있다. 예를 들어, 라인 세그먼트(16)가 라인 세그먼트(18) 또는 인접 라인 세그먼트(24)와 동일한 조명 라인으로부터인지 여부를 결정하는 것이 어려울 수 있다.

본 발명의 실시예들은 이미징 센서 어레이 상의 픽셀들을 조명 어레이로부터의 투사된 라인들에 더 잘 상관시키는 것을 돕는 투사된 이미지들의 시퀀스를 사용하여 표면 윤곽 매핑의 문제점을 해결한다. 이를 행하기 위해, 본 발명의 실시예는 조명 픽셀 어레이 상의 대응하는 픽셀로 이미징 센서 어레이 상의 픽셀을 그룹화하기 위해 바이너리 이미지의 배열을 사용한다. 그룹 맵핑은, 각 그룹이 고정된 수의 픽셀(예를 들어, 동일한 수의 픽셀)을 갖는, 정렬된 그룹의 집합에 센서 어레이 상의 픽셀을 할당함으로써 형성된다. 그룹 맵핑은 특정 데이터 구조로서 저장될 수 있거나 또는 아니면 데이터 표현 기술 분야의 당업자에게 잘 알려진 매핑 기술을 사용하여 각 픽셀을 특정 그룹 구조에 관계시키는 데이터로 표현될 수 있다. 본 개시물의 매락에서, "그룹 맵" 및 "그룹 맵핑"이라는 용어는 픽셀 및 그룹의 관계가 다수의 방식 중 임의로 방식으로 표현되고 저장될 수 있기 때문에, 동등한 것으로 간주된다.

도 3의 흐름도를 참조하면, 표면 윤곽 검출을 위해 사용되며 본 개시물의 실시예에 따라 컴퓨터 상에서 적어도 부분적으로 실행되는 이미지 투사, 검출 및 처리 단계들의 시퀀스가 도시되었다. 이미지 캡처 단계(40)에서, 조작자는 이미징 장치를 위치시키고 일련의 패터닝된 조명 이미지를 캡처한다. 이미지는 두 그룹의 색인 이미지(52a 및 52b), 각각 선택적인 어둡고 평평한(밝은) 이미지(36, 38), 및 p 개수의 멀티라인 이미지(54)를 포함하거나 이들로 구성될 수 있고, 임의의 순서로 캡처될 수 있다. 대안적 실시예에서, 3개 이상의 그룹 색인 이미지가 사용될 수 있다. 대안적 실시예에서, p개의 멀티라인 이미지(54)의 부분 집합이 캡쳐되거나 사용될 수 있다. 일단 이미지들이 캡쳐되면, 픽셀 할당 단계(44)가 실행되는데, 여기서 이미지 센서 어레이 상의 픽셀들은 조명 어레이 상의 픽셀들에 대응하는 그룹 맵 또는 맵핑에 할당된다. 조명이 없는 추가의 선택적인 어두운 이미지(36), 및 완전 프레임 조명을 갖는 평평한 이미지(38)는 후술되는 바와 같이 신호 처리를 돕기 위해 얻어질 수 있다.

윤곽 이미지를 형성하기 위해 도 3의 시퀀스를 계속하면, p개의 멀티라인 이미지의 집합(54)이 또한 얻어지며, 이로부터 피크 위치, 즉 표면 윤곽를 나타내는 최고 강도의 위치가 위치 검출 단계(50)에서 검출될 수 있다. 대안적으로, 피크 위치 검출 결과에서 대응하여 더 낮은 해상도를 갖는, 위치 검출 단계(50)에서 사용하기 위해 p 멀티라인 이미지 집합의 적합한 부분 집합이 얻어질 수 있는데, 이 경우, 투사되지 않은 각 그룹 내의 라인 피크에 대한 데이터를 채우기 위해 보간이 적용될 수 있다. 이어, 매핑 단계(60)는 윤곽 이미지를 형성하고, 디스플레이하고, 예컨대 디스플레이 모니터와 연관된 일시적 디스플레이 메모리와 같은 메모리에 저장한다. 선택적으로, 하나 이상의 그룹 색인 이미지 또는 멀티라인 이미지가 디플레이될 수도 있다.

도 1에 관하여, 각 그룹 색인 이미지(52a 및 52b)는 조명 어레이(10) 상에 1 픽셀 폭의 라인 배열을 갖는다. 멀티라인 이미지는 또한 조명 어레이(10) 상에 1 픽셀 폭인 하나 이상의 밝은 밴드를 갖는다. 멀티라인 이미지는 각 픽셀 그룹 내에서 적어도 하나의 밝음에서 어두움으로 또는 어두움에서 밝음으로 천이를 갖는다.

도 4의 개략도는 적어도 그룹 색인 이미지(52a 및 52b) 및 하나 이상의 멀티라인 이미지(54)를 투사 및 캡쳐하는 이미징 장치(70)를 도시한다. 제어 로직 프로세서(80), 또는 이외 다른 유형의 컴퓨터는 조명 어레이(10) 및 이미징 센서 어레이(30)의 동작을 제어할 수 있다. 치아(22)와 같은 표면(20)으로부터의 이미지 데이터는 이미징 센서 어레이(30)로부터 얻어져 메모리(72)에 저장된다. 제어 로직 프로세서(80)는 수신된 이미지 데이터를 처리하고 메모리(72)에 맵핑을 저장한다. 이어, 메모리(72)로부터의 결과적인 이미지는 디스플레이(74) 상에 선택적으로 디스플레이된다. 메모리(72)는 또한 디스플레이 버퍼를 포함할 수 있다.

이하의 그룹 및 픽셀 맵핑의 설명을 위해서:

(1) 조명기 라인들의 수치 표기는 이미징 센서 어레이 상에서 오른쪽에서 왼쪽으로 증가하는 것으로 가정되는데; 단조로운 규칙은 그룹 번호가 행을 따라 오른쪽에서 왼쪽으로 증가해야 함을 표명한다.

(2) 단일 픽셀이 사용될 수 있을지라도, 매 조명기 어레이 픽셀마다 다수의(적어도 2 또는 3개 이상의) 이미징 센서 어레이 픽셀이 있는 것으로 가정된다.

대안적으로 수치 표기의 순서는 설명에 상응하는 변경과 함께 왼쪽에서 오른쪽으로 증가할 수 있음을 강조해야 할 것이다.

그룹 매핑을 형성

도 5 내지 도 8의 개략도는 본 발명의 실시예에 따라 그룹 맵을 형성하는 프로세스의 여러 측면을 도시한다. 도 5는 표면(20) 상의 위치에 대응하는 이미징 센서 어레이(30) 상의 한 행의 픽셀(32)의 부분을 도시한다. 각 그룹은 소정의 p개의 인접한 픽셀(32)을 갖는데, 도시된 예시적인 맵핑에서는 그룹당 8개의 픽셀(32)을 갖는다. 또한, 수 p는, 10 또는 12 픽셀과 같이, 그룹을 구성하는 그외 다른 개수의 픽셀일 수 있다. 도 5에서 수직 점선은 그룹 경계를 나타낸다. 각 그룹이 0, 1, 2,...(p-1)의 번호를 갖는 p개의 픽셀을 갖는 그룹 경계에서, 하나의 그룹의 제 (p-1) 픽셀은 행에서 다음 또는 인접 그룹의 제0 픽셀에 인접하며; 두 개의 인접한 그룹 각각에 하나의 픽셀를 갖고, 인접한 두 개의 픽셀 사이의 공간은 그룹 경계를 정의한다. 그룹 경계는 인접한 두 그룹에 의해 "공유"된 것으로 간주된다. 각 그룹은 또한 도 5에 음영으로 도시된 중앙 픽셀(34)을 갖는다. 중앙 픽셀(34)은 수 (p/2)를 갖는 픽셀이다. 따라서, 그룹이 도 5의 예에서와 같이 8 픽셀(p=8)을 갖는 경우, 중앙 픽셀은 4의 숫자가 매겨진 픽셀이다. 본 개시물과 관련하여 참조로, 각 그룹 내에 p/2 픽셀이 조명되는, 도 5에 도시된 배열은 중앙 멀티라인 이미지(76)라 지칭된다. 따라서, 일 실시예에서, 중앙 멀티라인 이미지(76)는, 도 3에 나타낸 바와 같이 그리고 후속하여 더 상세히 기술되는 바와 같이, 픽셀 맵핑 및 그룹 맵핑 둘 다에 사용되는 멀티라인 이미지들 중 유일한 이미지이다.

기하학적으로, 어떤 예시적인 실시예에 있어 한 행의 픽셀을 따라 이미지의 일측에서 다른측으로 이동할 때, 그룹 번호는 단조적으로 변해야 한다. (상이한 행들의 숫자는 정렬되지 않을 수 있지만 각 행 내에서 이들은 단조적이다). 이것은 각 행 상에 그룹 번호를 '교정'하는 것을 가능하게 하여, 노이즈가 그룹 번호의 예상되는 단조적인 증가를 방해하는 곳들을 폐기할 수 있게 한다.

그룹 맵은 하나 이상의 그룹으로부터 선택된 픽셀(예를 들어, 중앙 픽셀)을 조명하고 투사하는 이미지를 사용하여 발생된다. 하나 이상의 그룹에 대해 중앙 픽셀이 사용될 때, 이들 이미지를 "중앙선" 이미지라고 지칭할 수 있다. 일 실시예에서, 도 3의 로직 흐름도를 다시 참조하면, 이것은 그룹 색인 이미지(52a 및 52b) 각각 및 p 멀티라인 이미지, 구체적으로 중앙 멀티라인 이미지(76)의 대응하는 이미지를 포함할 수 있다.

그룹 색인 이미지

그룹 색인 이미지(52a 및 52b) 각각은 바람직하게는 조명 어레이의 중앙 픽셀 몇몇에 대응하는 라인 패턴을 투사하는 중앙선 이미지이다. 2개의 그룹 색인 이미지(52a 및 52b)를 사용하는 예시적인 배열이 도 6에 도시되었다. 이미지(52a 및 52b)는 좌측 정렬된다. 이 예에서는 0부터 39까지 번호가 매겨진 총 40개의 그룹이 있다. 여기서 홀수 그룹 (1, 3, 5, 7,...)에 대해서만 중앙선이 투사되고, 짝수 그룹 (0, 2, 4, 6, 8,...)에 대해 중앙선은 그룹 색인 이미지(52a 및 52b)에서 투사되지 않는데, 그러나 후술하는 바와 같이, 멀티라인 이미지 중 하나에 의해 제공된다.

도 6의 예에서, 그룹 색인 이미지(52a)는 홀수 그룹 1, 5, 7, 9,...37, 39에 대해 중앙선을 투사한다. 그룹 색인 이미지(52b)는 홀수 그룹 1, 3, 5, 9,...35, 37에 대해 중앙선을 투사한다. 점선은 그룹 색인 이미지(52a 및 52b) 모두에서 동일한 그룹에 대해 중앙선들 사이에서 연장된다. 따라서, 예를 들어, 두 이미지는 그룹 1, 5, 9,...37에 대해 동일한 위치에서 중앙선을 갖는다. 이들 공통적으로 투사된 중앙선 사이의 거리(D1)는 4 그룹 폭이다. 공통 중앙선은 그룹 크기의 제1 배수인 제1 거리(D1)만큼 서로로부터 등거리임을 알 수 있다.

도 6의 배열에서, 점선은 그룹 색인 이미지(52b)가 아니라 그룹 색인 이미지(52a)에서만 중앙선을 갖는 그룹을 나타낸다. 이 예에서, 이들은 그룹 7, 15, 23, 31 및 39에 대한 중앙선이다. 유사하게, 점선은 그룹 색인 이미지(52a)가 아니라 그룹 색인 이미지(52b)에만 중앙선을 갖는 그룹으로부터 바깥쪽으로 연장된다. 이 예에서, 이들은 그룹 3, 11, 19, 27 및 35에 대한 중앙선이다. 투사된 그룹 색인 이미지(52a 및 52b) 각각 내에서, 공유되지 않는 이들 중앙선은 그룹 크기의 제2 배수인 제2 거리(D2)만큼 서로 이격되어 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 거리(D2)는 8 그룹 폭의 거리이다.

일부 중앙선이 공유되고 일부는 공유되지 않고, 도 6에 도시된 배열에서 중앙선을 서로 이격시키는 것은 쉽게 명백하지 않을 수 있는 장점이 있다. 8개 그룹의 더 넓은 간격은 공통 중앙선 사이에 사용되는 그룹 크기의 제1 배수보다 큰 그룹 크기의 제2 배수이다. 공유되지 않은 중앙선 간의 이 더 넓은 간격은 그룹 식별의 모호성을 줄일 수 있게 한다. 예를 들어, 어떤 p에 대해, 중앙선 이미지 시퀀스 크기(l)가 충분히 클 때, 임의의 하나의 중앙선 이미지(예를 들어, p×l 조명 픽셀들을 가진) 상의 임의의 인접한 2개의 중앙선들의 거리는 표면 깊이가 초점 위치에 대하여 기설정된 범위 내에 있다고 가정하고 각각의 기록된 중앙선 이미지 내 검출된 중앙선 피크들을 대응하는 그룹에 명료하게 할당하기에 충분히 클 것이다. 따라서, 이들 비공유 라인의 중앙선 피크는 이미지(52a 및 52b) 중 하나에선 이들이 있고 다른 이미지에선 없음에 대해 체크될 수 있다.

구조화된 조명 시스템 설계 및 대상 치아 표면에 따라, 그룹 색인 이미지(52a 및 52b)로부터 각 기록된 중앙선은 두 이웃들 사이에 위치된다. 예를 들어, 제m 중앙선은 주어진 예에 있어서 제(m-1) 중앙선의 좌측 및 제(m+1) 중앙선의 우측에 위치되며, 1<m<40이다. 일단 비공유된 제3, 제7, 제11, 제15, 제19, 제23, 제27, 제31, 제35 및 제39 중앙선이 성공적으로 할당되었으면, 공유된 제1, 제5, 제9, 제13, 제17, 제21, 제25, 제29, 제33, 제37 그룹의 중앙선 피크를 이중 이웃 참조에 의해 할당하는 것이 가능하다. 예를 들어, 제15와 제19 할당된 중앙선 사이에 위치한 할당되지 않은 중앙선 피크는 그룹 17에 쉽고 명료하게 할당될 수 있다.

제1 및 제2 그룹 색인 이미지로부터 얻어진 그룹 맵핑은 맵핑된 그룹의 제1 집합을 형성한다. 도 6에 주어진 예에서, 맵핑된 그룹의 제1 집합은 모든 홀수 그룹으로 구성된다. 홀수 그룹이 매핑되어진 후에, 짝수 그룹은 멀티라인 이미지 중 하나, 구체적으로, 중앙 멀티라인 이미지(76)을 사용하여 매핑된다. 앞서 기술된 바와 같이, 이것은, 예를 들어 도 5를 참조하여 앞서 설명된 바와 같이 각 그룹에서 픽셀 p/2이 조명되는, 그룹 색인 이미지에 대해 사용되는 것과 동일한 중심선 배열을 갖는 p 멀티라인 이미지의 한 멀티라인 이미지이다. 이 이미지는 후속하여 설명되는 p 멀티라인 이미지의 부분 집합 중 하나이다.

본 개시물의 대안적 실시예에 따라, 그룹 색인 이미지(52a 및 52b)는 도 6에 설명된 기본 패턴에 따르는 대응하는 간격을 갖고, 짝수 그룹을 맵핑된 그룹의 제1 집합으로서 맵핑하기 위해 사용된다. 이어, 이미지는 홀수 그룹을 매핑하기 위해 사용된다.

멀티라인 이미지

도 3에 도시된 시퀀스와 관련하여 언급된 바와 같이, 그룹 색인 이미지(52a 및 52b)에 추가하여, p 멀티라인 이미지의 집합이 표면 상에 투사된다. 멀티라인 이미지들 중 적어도 하나는 그룹 맵핑 및 픽셀 레벨 해상도를 발생하기 위해 사용되며; 다른 멀티라인 이미지는 표면 윤곽 정보를 얻기 위해 픽셀 레벨의 해상도만을 제공한다. 그룹 맵핑을 위해 필요한 단일 멀티라인 이미지는 도 3의 로직 흐름도에 나타난 바와 같이, 중앙 멀티라인 이미지(76)일 수 있다.

멀티라인 이미지에서, 각 그룹에 대해 한 픽셀이 한번에 조명된다. 도 7a의 개략도는 그룹 G5, G6, G7 및 G8을 갖는 확대된 부분(E)로 도시된 단일 행의 조명 어레이(10)에 대해, 라인을 형성하기 위해 각 그룹 내 가장 왼쪽에 픽셀이 조명되는 제1 멀티라인 이미지(54a)의 부분을 도시한다. 도 7b는 각 그룹 내의 다음 픽셀이 조명되는 또 다른 멀티라인 이미지(54b)를 도시한다. 여기에서 보인 예에서와 같이, 각 그룹이 8 픽셀을 갖는 경우, 이 시퀀스는 각 그룹 내 각 픽셀에 대해 하나씩, 적어도 8개의 멀티라인 이미지가 있도록 반복한다. 멀티라인 이미지 내 단일 픽셀 폭에 관해서만 어두움에서 밝음으로 또는 밝음에서 어두움으로 천이가 되는데, 라인을 형성하는 광의 각 밝은 밴드는 단일 픽셀 폭이다. 각 멀티라인 이미지는 각 그룹 내에서 단일 라인을 투사한다. 일반적으로, 각 그룹이 p 개의 인접 픽셀을 갖는 경우, 적어도 p/2 멀티라인 이미지의 부분 집합이 표면 상에 투사되고 표면 윤곽 이미징을 위해 기록된다. 또한, 8개 이상의 멀티라인 이미지가 순환적으로 또는 다른 시퀀싱 배열로 투사되고 기록될 수 있다. 각각의 멀티라인 이미지(54)에서 조명된 픽셀들 사이의 그룹 폭 거리(D3)는 p 픽셀에 대해 확장된다.

대안적 실시예에서, p 멀티라인 이미지의 집합의 부분 집합은은 각 그룹 내의 감소된 수의 라인들을 투사하기 위해 표면 윤곽 측정을 얻기 위해 투사된다. 투사되지 않은 각 그룹 내 개개의 선에 대한 데이터를 채우기 위해 데이터 보간이 적용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 그룹 색인 이미지(52a 및 52b) 및 멀티라인 이미지들 중 하나는 그룹 맵핑을 발생하기 위해 사용되는데, 나머지 p-1 멀티라인 이미지는 표면 윤곽 정보를 얻기 위한 픽셀 레벨의 해상도만을 제공한다.

도 8은 조명 어레이(10)로부터 투사된 각 그룹 내의 라인(84)을 갖는 멀티라인 이미지(54)를 도시한다. 도 9 및 도 10은 각각 표면(20) 상에 투사되고 이미지 센서 어레이(30)에 의해 기록되는 예시적인 멀티라인 이미지(54)를 도시한다. 도 9에서 점선(Q)은 이미징 센서 어레이(30) 상의 한 행의 픽셀을 나타낸다.

본 개시물의 실시예와 일관되게, 행에서 각 강도 피크를 위치파악하기 위해, 멀티라인 이미지들 각각이 독립적인 행들의 집합으로서 분석된다. 이것은 두 단계로 행해진다. 처음에, 스무딩 필터와 차동 필터와의 결합은 피크 신호가 있는 픽셀을 찾아낸다. 이어서, 서브-픽셀 정확도로 피크를 찾기 위해 식별된 픽셀 주변의 관측된 지점들에 포물선이 맞추어진다. 상대 피크 높이에 관한 추가 정보를 제공하기 위해 피크 주변의 배경 또한 추정된다. 후보 피크는 너무 약하거나 다른 피크에 너무 가깝다면 피크 목록에서 삭제할 수 있다. 분석의 결과는 강도 피크가 관찰된 정확한 위치의 긴 피크 목록(전형적인 이미징 센서 어레이의 경우 30,000 내지 100,000)이다.

그룹 맵핑을 위해, p/2 픽셀이 조명되는, 각 그룹의 중앙선을 갖는 특정 멀티라인 이미지(54)는 중앙 멀티라인 이미지(76)를 형성한다. 중앙 멀티라인 이미지(76)는 그룹 색인 이미지(52a 및 52b)로부터 획득되지 않은 나머지 그룹을 매핑하는데 필요한 정보를 제공한다. 앞서 설명된 예시적인 실시예에서, 이것은 p/2 픽셀이 조명되는, 각 그룹의 중앙선을 갖는 멀티라인 이미지(54)를 사용하여 나머지 짝수 그룹이 맵핑될 수 있음을 의미한다. 그룹 색인 이미지(52a 및 52b)가 각 홀수 그룹을 식별하는 이 기술을 사용하여, 중앙 멀티라인 이미지(76)는 인터리빙된 짝수 그룹을 식별한다. 대안적 실시예에서, 그룹 색인 이미지(52a 및 52b)가 각각의 짝수 그룹을 식별하는 유사한 로직을 사용하여, 중앙 멀티라인 이미지(76)는 나머지 인터리빙된 홀수 그룹을 식별한다. 모호성을 해결할 수 있도록, 그룹 식별을 위한 처리는 그룹 식별이 진행될 때 더 정밀한 해상도를 갖는 이중 이웃 참조를 사용할 수 있다.

대안적 실시예에서, 제1 그룹 색인 이미지(52a 및 52b)는 그룹(예를 들어, 홀수 그룹)의 제1 집합에 사용될 수 있고, 추가 또는 제2 그룹 색인 이미지는 그룹 매핑을 발생하기 위해 그룹의 제2 집합(예를 들어, 짝수 그룹)에 대해 사용될 수 있다. 이어, 멀티라인 이미지(54)는 표면 윤곽 정보를 얻기 위한 픽셀-레벨 해상도를 제공하기 위해 사용될 수 있다.

정확한 비교를 하기엔 너무 낮을 수 있는 평평한 이미지(38)(도 3)에는 신호의 어떤 레벨("컷오프 포인트")이 있다. 이 레벨은 처리 소프트웨어에 대한 파라미터로서 간단히 설정될 수 있다. 후속하여 설명되는 바와 같이, 멀티라인 이미지에서 모든 피크를 찾아 이들 피크 위치에 "평평한" 값을 유념함으로써 적응형으로 계산될 수 있다. 이 컷오프 포인트 미만의 레벨을 갖는 픽셀은 알려지지 않은 상태를 갖는 불명확한 것으로서 간단히 단언되며, 더 처리되지 않는다.

그룹 맵과 피크 리스트를 겹합

노이즈나 오류가 없을 때, 그룹과 피크 데이터의 겹합은, x 및 y로 피크 위치(예를 들어, 행 및 행 번호를 따른 픽셀 위치), 피크 높이, 피크 폭, 및 자신이 오게 된 이미지(멀티라인 이미지 1 내지 p)를 내포하는 피크 목록에 의해 정해진다. 각 피크에 대해, 그룹 매핑에서 가장 가까운 픽셀부터 그룹 번호가 인출된다. 그룹 번호 및 이미지 번호는 480 라인 이미지에서 1에서 480까지 조명기의 라인을 계산하기 위해 결합된다. 이것은 피크에 대한 3가지 필수적인 "픽셀 위치"로서, 단일 투사된 점으로부터 얻어졌을 것과 마찬가지로, 이미저 상에 x 및 y 위치 및 조명기 상에 x 위치를 제공한다.

치아 또는 다른 표면 상의 점의 근사적인 위치는 3개의 픽셀 위치 및 교정 파라미터를 사용하여 계산될 수 있다. 이들 근사적인 위치는 치아 또는 다른 물체의 표면 상에 정확한 위치(x, y, z)를 결정하기 위해, 교정으로부터 알려진 정보를 사용하여 처리된다. 이들 모든 위치는 조합 알고리즘의 최종 출력인 점 클라우드를 형성하기 위해 사용될 수 있다.

선택적 어두운 및 평평한 이미지

어둡고 평평한 필드 이미지(36, 38)는 도 3의 시퀀스에서 기술된 바와 같이 선택적으로 얻어진다. 이들 이미지는 픽셀 할당 단계(44)(도 3)에서 신호 매핑을 개선하기 위해 밝은 강도를 어두운 강도와 구별하는 임계로서 사용되는 강도의 측정을 제공하기 위해 평균화될 수 있다.

이미지 투사 및 기록의 시퀀스는 본 발명의 방법에 대한 임의의 적합한 순서로 따라갈 수 있다는 것에 유의한다. 또한, 멀티라인의 이미지 및 그룹 색인 패턴은 임의의 고정된 순서로 얻어지기보다는 산재될 수 있다.

그룹 매핑을 형성하는 것은 깊이 측정에 있어 잠재적 모호성을 해결하는 데 도움이 준다. 본 발명의 실시예는 과도한 수의 바이너리 이미지의 투사, 검출 및 처리를 필요로 하지 않으면서 그룹 맵핑을 위한 강력한 방법을 제공하는데 도움을 준다.

도 11a는 그룹 색인 이미지(52) 중 하나로 투사되는 조명 패턴을 도시한다. 예로서, 도 11b는 그룹 색인 이미지(102)의 투사로부터 얻어지는 대응하는 치아 이미지(112)의 부분을 도시한다.

도 12a는 멀티라인 이미지(54) 중 하나로 투사되는 조명 패턴을 도시한다. 예로서, 도 12b는 멀티라인 이미지(54)의 투사로부터 얻어지는 대응하는 치아 이미지(116)를 도시한다.

본 발명의 실시예는 어떤 그룹의 집합이 임의의 한 번에 조명되는 픽셀을 갖는가의 명세를 포함하여, 상이한 그룹 크기 및 배열을 채용할 수 있다. 이미지 패턴의 다음의 설명을 단순화하기 위해, 8 픽셀의 임의의 그룹 크기가 사용된다. 그룹당 8 픽셀의 16개 그룹에서, 128 픽셀의 거동이 설명된다. 16개의 그룹은 본원에 사용된 용어로, 정렬된 집합을 형성한다. 본 발명의 범위 내에서, 그룹 크기 또는 순서화된 집합의 멤버인 그룹의 수가 변경될 수 있다는 것을 알 수 있다. 본원에 주어진 설명은 멀티라인 이미지로부터 그룹 색인 이미지를 차별화하는데 이들 예시적인 값을 사용한다.

각 이미지의 광 강도는 동일할 수 있지만, 그러나 서로 다른 이미지 유형에 대해 강도를 변경하는데 장점이 있을 수 있다. 강도의 적합한 조정은 예를 들어 산란된 광의 영향을 감소시키는데 도움을 줄 수 있다.

본 발명의 일 실시예와 일관되게, 컴퓨터는 전자 메모리로부터 액세스된 이미지 데이터에 대해 수행하는 저장된 명령어로 프로그램을 실행한다. 이미지 처리 기술의 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예의 컴퓨터 프로그램은 개인용 컴퓨터 또는 워크스테이션과 같은 적합한 범용 컴퓨터 시스템뿐만 아니라 마이크로프로세서 또는 다른 전용 프로세서 또는 프로그래머블 로직 디바이스에 의해 이용될 수 있다. 그러나, 많은 다른 유형의 컴퓨터 시스템은 네트워크화된 프로세서를 포함하여 본 발명의 컴퓨터 프로그램을 실행하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장될 수 있다. 이 매체는, 예를 들면; 자기 디스크(하드 드라이브와 같은) 또는 자기 테이프 또는 다른 휴대 유형의 자기 디스크와 같은 자기 저장 매체; 광학 디스크, 광학 테이프 또는 기계 판독가능 바코드와 같은 광학 저장 매체; 랜덤 액세스 메모리(RAM) 또는 판독 전용 메모리(ROM)와 같은 고체 전자 저장 디바이스; 또는 컴퓨터 프로그램을 저장하기 위해 사용되는 임의의 다른 물리적 디바이스 또는 매체를 포함할 수 있다. 본 발명의 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램은 또한 인터넷 또는 다른 통신 매체를 통해 이미지 프로세서에 연결된 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장될 수 있다. 당업자는 이러한 컴퓨터 프로그램 제품의 등가물이 또한 하드웨어로 구성될 수 있다는 것을 쉽게 인식할 것이다.

본 발명의 컴퓨터 프로그램 제품은 잘 알려진 다양한 이미지 조작 알고리즘 및 프로세스를 이용할 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명의 컴퓨터 프로그램 제품 실시예는 구현에 유용한 본원에 구체적으로 도시 또는 설명되지 않은 알고리즘 및 프로세스를 구현할 수 있음을 더욱 이해할 것이다. 이러한 알고리즘 및 프로세스는 이미지 처리 기술에 통상적인 숙련 내에 있는 종래의 유틸리티를 포함할 수 있다. 이러한 알고리즘 및 시스템, 및 이미지를 생성 및 아니면 처리하거나 본 발명의 컴퓨터 프로그램 제품과 함께 동작하는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 추가적인 측면은 본원에 구체적으로 도시 또는 기술되지 않았으며, 이 기술에 공지된 이러한 알고리즘, 시스템, 하드웨어, 성분 및 요소으로부터 선택될 수 있다.

본 개시물의 맥락에서, 이미지를 "기록"하는 행위는 이미지 데이터를 후속 처리를 위해 이 이미지 데이터를 사용하기 위해 어떤 유형의 메모리 회로에 저장하는 것을 의미한다. 기록된 이미지 데이터 자체는 더 영구적으로 저장되거나 일단 더 이상 처리할 필요가 없으면 폐기될 수 있다. "정렬된 집합"은 요소가 예를 들어 오름차순 시퀀스로 정렬된 자연수 집합과 같이 모호하지 않은 순서를 갖는 집합과 관련된, 집합 이론에서 사용되는 일반적인 의미를 갖는다.

본 개시물의 맥락에서 "컴퓨터-액세스가능 메모리"와 동등한 "메모리"라는 용어는 이미지 데이터를 저장 및 이에 조작하고 컴퓨터 시스템이 액세스가능하게 하는데 사용되는 임의의 유형의 일시적 또는 더 영속하는 데이터 저장 작업공간을 지칭할 수 있다. 메모리는 예를 들어 자기 또는 광학 저장과 같은 장기 저장 매체를 사용하는 비휘발성일 수도 있을 것이다. 대안적으로, 메모리는 마이크로프로세서 또는 다른 제어 로직 프로세서 디바이스에 의해 임시 버퍼 또는 작업공간으로서 사용되는 랜덤 액세스 메모리(RAM)와 같은 전자 회로를 사용하여 더욱 휘발성 본성을 가질 수도 있을 것이다. 예를 들어, 디스플레이 데이터는 일반적으로 디스플레이 디바이스와 직접 연관되고 디스플레이된 데이터를 제공하기 위해 필요에 따라 주기적으로 리프레시되는 임시 저장 버퍼에 저장된다. 이 임시 저장 버퍼는 또한 본 개시물에서 용어가 사용되는 바와 같이 메모리인 것으로 간주될 수 있다. 메모리는 계산 및 기타 처리의 중간 및 최종 결과를 실행 및 저장하기 위한 데이터 작업공간으로서 사용된다. 컴퓨터 액세스가능 메모리는 휘발성, 비휘발성, 또는 휘발성 및 비휘발성 유형의 하이브리드 조합일 수 있다. 데이터를 저장, 처리, 전송 및 디스플레이하고 다른 기능을 위해 다양한 유형의 컴퓨터 액세스가능 메모리가 시스템 전체에 걸쳐 상이한 구성성분에 상에 제공된다.

일 실시예에서, 도 4에 도시된 장치(70), 구강 카메라 등은 하드웨어 또는 제어 로직으로, 도 3에 도시되거나 이에 관련하여 설명된 기능 및/또는 동작을 구현할 수 있다. 본원에서는 1 픽셀 폭으로서 기술되었을지라도, 어떤 예시적 실시예에서 그룹 색인 이미지(52a 및 52b)은 2개 이상의 픽셀 폭 라인을 사용할 수 있다.

일 실시예에서, 센서 픽셀 어레이를 표면에 따라 조명 픽셀 어레이에 매핑하기 위한 것으로, 적어도 부분적으로 컴퓨터 상에서 실행되며, 센서 어레이 상의 복수의 픽셀들의 각각의 픽셀을 조명 픽셀 어레이 상의 정렬된 그룹들의 집합의 대응하는 그룹에 할당함으로써 그룹 맵핑을 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 각 그룹은 조명 픽셀 어레이 상에 p개의 인접 픽셀들의 그룹에 의해 정의되는 그룹 폭을 가지며 정렬된 집합은: 표면 상에 투사하고 제1 라인 패턴을 갖는 제1 다수의 패턴 색인 이미지 및 제2 라인 패턴을 갖는 제2 다수의 패턴 색인 이미지를 기록하는 단계로서, 제1 라인 패턴과 제2 라인 패턴의 둘 다에서 동일한 위치들에 나타나는 라인들은 그룹 폭(p)의 제1 배수인 제1 거리만큼 서로 균일하게 이격되며, 제1 배수는 1보다 큰 정수이고, 제1 라인 패턴 또는 제2 라인 패턴 중 하나에서만 나타나는 라인들은, 그룹 크기의 제2 배수이고 제1 거리를 초과하는 제2 거리만큼 서로 균일하게 이격된 것인, 단계; 표면 상에 투사하고, 제3 라인 패턴을 가진 제3 다수의 패턴 색인 이미지 및 제4 라인 패턴을 갖는 제4 다수의 패턴 색인 이미지를 기록하는 단계로서, 제3 라인 패턴 및 제4 라인 패턴 둘 다에서 동일한 위치들에 나타나는 라인들은 제1 거리만큼 서로 균일하게 이격되며, 제3 라인 패턴 또는 제4 라인 패턴 중 하나에서만 나타나는 라인들은, 제3 거리를 초과하는 제2 거리만큼 서로 균일하게 이격된 것인, 단계; 제1 다수의 그룹 색인 이미지 및 제2 다수의 그룹 색인 이미지 내 라인들을 제3 다수의 그룹 색인 이미지 및 제4 다수의 그룹 색인 이미지 내 라인들과 상관시켜 모든 k개의 그룹들에 대한 그룹 맵핑을 발생하고, 상관을 컴퓨터-액세스가능 메모리에 저장하는 단계에 의해 k개의 그룹을 갖는, 방법 및/또는 장치가 제공된다.

이 출원은 James Milch의 3-D INTRAORAL MEASUREMENTS USING OPTICAL MULTILINE METHOD 명칭의 공동 양도된 미국 특허 출원번호 13/293,308에 관련되며, 전체가 본원에 참고로 인용된다.

본 발명이 하나 이상의 구현과 관련하여 도시되었지만, 첨부된 청구범위의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 도시된 예들에 변경 및/또는 수정이 가해질 수 있다. 또한, 본 발명의 특정 특징이 여러 구현 중 하나와 관련하여 개시될 수 있지만, 이러한 특징은 임의의 주어진 또는 특정한 기능에 대해 바람직하고 유리할 수 있는 다른 구현의 하나 이상의 다른 특징과 결합될 수 있다. "중 적어도 하나"라는 용어는 나열된 항목 중 하나 이상이 선택될 수 있다는 의미로 사용된다. 용어 "약"은 변경이 예시된 실시예에 대한 프로세스 또는 구조의 부적합을 초래하지 않는 한, 열거된 값이 다소 변경될 수 있음을 나타낸다. 마지막으로, "예시적인"은 설명이 이상적임을 암시하기보다는 예로서 사용됨을 나타낸다. 발명의 다른 실시예들은 본원에 개시된 발명의 명세서 및 실시의 고찰로부터 당업자에게 명백해질 것이다. 따라서, 현재 개시된 실시예들은 모든 면에서 예시적이고 제한적이지 않은 것으로 간주된다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구 범위에 의해 나타내어지며, 그 등가물의 의미 및 범위 내에 있는 모든 변경은 그 안에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims

센서 픽셀 어레이를 표면에 따라 조명 픽셀 어레이에 맵핑하는 방법으로서,
상기 방법은 적어도 부분적으로 컴퓨터 상에서 실행되며,
상기 방법은 상기 센서 어레이 상의 복수의 픽셀의 각각의 픽셀을 상기 조명 픽셀 어레이 상의 정렬된 그룹들의 집합의 대응하는 그룹에 할당함으로써 그룹 맵핑을 형성하는 단계를 포함하되,
각 그룹은 상기 조명 픽셀 어레이 상에 p 인접 픽셀들의 집합에 의해 정의되는 그룹 폭을 가지며, 정렬된 상기 집합은
상기 표면 상에 투사하고, 제1 라인 패턴을 갖는 제1 다수의 그룹 색인 이미지 및 제2 라인 패턴을 갖는 제2 다수의 그룹 색인 이미지를 기록하는 단계- 상기 제1 라인 패턴과 상기 제2 라인 패턴의 둘 다에서 동일한 위치들에 나타나는 라인들은 그룹 폭(p)의 제1 배수인 제1 거리만큼 서로 균일하게 이격되며, 상기 제1 배수는 1보다 큰 정수이고, 상기 제1 라인 패턴 또는 상기 제2 라인 패턴 중 하나에서만 나타나는 라인들은, 그룹 크기의 제2 배수이고 상기 제1 거리를 초과하는 제2 거리만큼 서로 균일하게 이격됨 -;
상기 표면 상에 투사하고, p 멀티라인 이미지의 집합의 부분 집합을 기록하는 단계- 각 멀티라인 이미지는 각 그룹 내에 라인을 투사하고, p 멀티라인 이미지들의 상기 부분 집합 각각에서의 투사된 상기 라인들은 p 픽셀의 그룹 폭만큼 균일하게 이격됨 -; 및
기록된 상기 멀티라인 이미지들 중 하나에서의 라인들을 상기 제1 다수의 그룹 색인 이미지 및 상기 제2 다수의 그룹 색인 이미지로부터의 라인들과 상관시켜 모든 k 그룹에 대한 그룹 맵핑을 발생시키고, 상기 상관을 컴퓨터-액세스가능 메모리에 저장하는 단계
에 의해 k 그룹을 갖는
방법.
제1항에 있어서,
라인들을 상관시키는 단계는,
맵핑된 그룹들의 제1 집합을 발생하기 위해 상기 제1 다수의 그룹 색인 이미지 내의 라인들을 상기 제2 다수의 그룹 색인 이미지 내의 라인들과 상관시키는 단계; 및
상기 맵핑된 그룹들의 제1 집합의 라인들을 기록된 멀티라인 이미지들의 상기 부분 집합의 적어도 하나의 멤버 내의 라인들과 상관시키는 단계를 포함하는
방법.
제2항에 있어서,
상기 기록된 멀티라인 이미지들 중 하나 이상에서의 소정 위치들에서의 라인들의 존재 및 상기 맵핑된 그룹들의 제1 집합 내의 다른 위치들에서의 라인들의 부재를 체크하는 단계를 더 포함하는
방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 다수의 그룹 색인 이미지, 상기 제2 다수의 그룹 색인 이미지 또는 상기 기록된 멀티라인 이미지들 중 하나 이상을 디스플레이하는 단계를 더 포함하는
방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 거리는 상기 제1 거리의 2 배인
방법.
제1항에 있어서,
상기 조명 픽셀 어레이는 액정 디바이스 또는 디지털 마이크로미러 어레이 디바이스인
방법.
제1항에 있어서,
상기 그룹 맵을 형성하는 단계는 적어도 하나의 어두운 필드 이미지 및 적어도 하나의 평평한 필드 이미지를 투사하고 기록하는 단계를 더 포함하는
방법.
제1항에 있어서,
상기 기록된 멀티라인 이미지들 및 모든 k 그룹에 대한 상기 그룹 맵핑에 따라 표면 윤곽 데이터를 계산하고 디스플레이하는 단계를 더 포함하는
방법.
제1항에 있어서,
상기 멀티라인 이미지들의 집합의 상기 부분 집합은 단일 멀티라인 이미지로 구성되는
방법.
표면 윤곽 라인 이미지를 제공하는 방법으로서,
상기 방법은 컴퓨터에 의해 적어도 부분적으로 실행되며,
상기 방법은 상기 센서 어레이 상의 복수의 픽셀의 각각의 픽셀을 상기 조명 픽셀 어레이 상의 정렬된 그룹들의 집합의 대응하는 그룹에 할당함으로써 그룹 맵핑을 형성하는 단계를 포함하되,
각 그룹은 상기 조명 픽셀 어레이 상에 p 인접 픽셀들의 집합에 의해 정의되는 그룹 폭을 가지며, 정렬된 상기 집합은
제1 라인 패턴을 갖는 제1 다수의 그룹 색인 이미지 및 제2 라인 패턴을 갖는 제2 다수의 그룹 색인 이미지를 투사 및 기록하는 단계- 상기 제1 및 제2 패턴의 둘 다에서 동일한 위치들에 나타나는 라인들이 존재하고, 제1 및 제2 패턴들의 둘 다에서 나타나는 라인들은 그룹 폭(p)의 제1 배수인 제1 거리만큼 서로 균일하게 이격되며 상기 제1 배수는 1보다 큰 정수이고, 상기 제1 또는 상기 제2 패턴 중 하나에서만 나타나는 라인들은, 그룹 크기의 제2 배수이고 상기 제1 거리를 초과하는 제2 거리만큼 서로 균일하게 이격됨 -;
p 멀티라인 이미지의 집합의 부분 집합을 투사 및 기록하는 단계- 각 멀티라인 이미지는 각 그룹 내에 라인을 투사하고, 상기 집합의 p 멀티라인 이미지들의 상기 부분 집합 각각에서의 투사된 상기 라인들은 p 픽셀의 폭만큼 균일하게 이격됨 -;
상기 멀티라인 이미지들 중 하나에서의 라인들을 상기 제1 및 상기 제2 다수의 그룹 색인 이미지로부터의 라인들과 상관시켜 모든 k 그룹에 대한 상기 그룹 맵핑을 발생시키고, 상기 상관을 컴퓨터-액세스가능 메모리에 저장하는 단계;
p 멀티라인 이미지의 투사된 상기 부분 집합으로부터 피크 위치들을 검출하고 상기 피크 위치들 및 그룹 맵핑에 따라 상기 표면 윤곽 이미지를 형성하는 단계; 및
상기 표면 윤곽 이미지를 디스플레이하는 단계
에 의해 k 그룹을 갖는
방법.
제10항에 있어서,
라인들을 상관시키는 단계는,
맵핑된 그룹들의 제1 집합을 발생하기 위해 상기 제1 다수의 그룹 색인 이미지 내의 라인들을 상기 제2 다수의 그룹 색인 이미지 내의 라인들과 상관시키는 단계; 및
상기 맵핑된 그룹들의 제1 집합의 라인들을 기록된 상기 멀티라인 이미지들 중 상기 하나 내의 라인들과 상관시키는 단계를 포함하는
방법.
제10항에 있어서,
기록된 상기 멀티라인 이미지들 중 상기 하나 상에의 라인들의 존재 및 상기 맵핑된 그룹들의 제1 집합 내의 라인들의 부재를 체크하는 단계를 더 포함하는
방법.
제10항에 있어서,
상기 조명 픽셀 어레이는 액정 디바이스이거나 디지털 마이크로미러 어레이 디바이스인
방법.
제10항에 있어서,
상기 그룹 맵을 형성하는 단계는 적어도 하나의 어두운 필드 이미지 및 적어도 하나의 평평한 필드 이미지를 획득 및 기록하는 단계를 더 포함하는
방법.
제10항에 있어서,
상기 p 멀티라인 이미지의 집합의 상기 부분 집합은 단일 멀티라인 이미지로 구성된
방법.