KR20210092371A - 가상 모델 생성 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20210092371A
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이동훈
서범식
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Abstract

본 발명은 가상 모델 생성 장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 장치는, 측정 공간 내에서 연속된 2D 이미지를 획득하는 스캐너, 및 상기 스캐너로부터 획득된 이미지를 변환하여 3차원 가상 모델을 생성하는 모델 생성부를 포함하고, 상기 모델 생성부는 상기 3차원 가상 모델 중 데이터의 신뢰도에 따라 일 영역을 제거하고 남은 영역을 기반으로 최종 모델을 생성한다.

Description

가상 모델 생성 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR GENERATING VIRTUAL MODEL}
본 발명은 가상 모델 생성 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 구강 스캐너를 통해 구강 데이터를 획득하는 과정에서, 치아 이외의 혀, 볼, 사용자의 손가락 등과 같은, 이른바 연조직(Soft Tissue)으로 인한 불필요한 데이터가 획득됨에 따라 치아 상태에 관한 정확한 구강 데이터를 측정하는데 어려움이 있었으며, 이는 스캐너의 스캔 정밀도에 큰 영향을 미쳤다.
이에 따라, 정확한 구강 데이터를 획득하기 위해서 측정되는 구강 내의 불필요한 연조직을 삭제하는 기술이 무엇보다 중요하다.
종래의 경우, 불필요한 연조직에 관한 데이터가 측정될 경우, 환자가 직접 필요 없는 연조직을 삭제하여야 하므로 불편함이 존재하고 시간도 오래 소요되어 사용자의 편의성이 저하되는 문제가 있었으며, 삭제하는 과정에서 필요한 데이터(구강 및 잇몸)도 함께 제거되는 경우가 존재하였다.
대한민국 공개특허 제10-2017-0077432호 (2017.07.06. 공개)
본 발명의 목적은, 측정 데이터로부터 밀도가 낮은 노이즈 영역을 자동으로 제거함으로써 간편하고 신속하게 치아 모델을 생성할 수 있도록 한, 가상 모델 생성 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 가상 모델에서 불필요한 영역을 삭제 대상 영역으로 자동 선택함과 동시에 필요한 영역에 대해서는 삭제 대상 영역에서 제외시킴으로써 정밀도 높은 측정 모델을 제공할 수 있도록 한, 가상 모델 생성 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 가상 모델에서 사용자의 아이콘 선택에 따라 지정 영역을 자동으로 선택하고, 지정 영역을 기반으로 간편하고 신속하게 치아 모델을 생성할 수 있도록 한, 가상 모델 생성 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 모델 생성 장치는, 측정 공간 내에서 연속된 2D 이미지를 획득하는 스캐너, 및 상기 스캐너로부터 획득된 이미지를 변환하여 3차원 가상 모델을 생성하는 모델 생성부를 포함한다.
상기 모델 생성부는, 상기 3차원 가상 모델 중 데이터의 신뢰도에 따라 일 영역을 제거하고 남은 영역을 기반으로 최종 모델을 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 모델 생성부는, 상기 3차원 가상 모델에서 데이터의 신뢰도가 기 설정된 기준치 미만인 영역을 계산하고, 상기 계산된 영역을 제거하여 상기 최종 모델을 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 장치는, 상기 생성된 3차원 가상 모델을 디스플레이 화면에 표시하고, 상기 3차원 가상 모델 중 상기 계산된 영역을 삭제 대상 영역으로 선택하여 상기 디스플레이 화면에 표시하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 삭제 대상 영역은, 상기 3차원 가상 모델 중 데이터의 밀도가 기 설정된 기준치 미만인 영역인 것을 특징으로 한다.
상기 기준치는, 조정 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 기준치는, 상기 디스플레이 화면의 조작부에 구비된 선택 바 또는 버튼 조작에 의해 조정 되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 최종 모델을 생성하기 전에 상기 디스플레이 화면을 통해 상기 삭제 대상 영역을 정정하는 툴을 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 모델 생성부는, 선택 해제 툴의 조작에 따라 상기 삭제 대상 영역으로부터 필요 영역을 제외시키는 것을 특징으로 한다.
상기 필요 영역은, 치아 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 필요 영역은, 치아 영역 및 상기 치아 영역의 주변 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 장치는, 영역 잠금 툴이 실행되면, 기준 데이터의 치아 이미지와 치은 이미지를 입력 데이터로 머신 러닝을 수행하고, 머신 러닝의 학습 결과로 치아와 치은을 구분하기 위한 규칙을 추출하는 학습부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 장치는, 상기 머신 러닝 수행 결과로서 추출된 규칙에 기초하여 치아 이미지를 분할하고, 상기 분할된 치아 이미지에 기초하여 상기 3차원 가상 모델의 치아 영역을 추출하는 영상 분석부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 모델 생성부는, 상기 3차원 가상 모델의 치아 영역에 대해 락(lock)을 설정하고, 상기 삭제 대상 영역으로부터 상기 락이 설정된 영역을 제외시키는 것을 특징으로 한다.
상기 모델 생성부는, 영역 잠금 툴이 실행되면, 상기 툴 조작에 의해 선택된 영역에 대해 락(lock)을 설정하고, 상기 삭제 대상 영역으로부터 상기 락이 설정된 영역을 제외시키는 것을 특징으로 한다.
상기 모델 생성부는, 지정 영역 선택 툴에 의해 상기 3차원 가상 모델 중 지정 영역을 자동으로 선택하고, 상기 선택된 지정 영역을 기반으로 상기 최종 모델을 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 지정 영역 선택 툴은, 상기 3차원 가상 모델의 치아 및 치은을 포함하는 전체 대상 영역에 대응되는 제1 아이콘, 치은과 치아 영역에 대응되는 제2 아이콘, 및 치아 영역에 대응되는 제3 아이콘을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 모델 생성부는, 상기 제1 아이콘이 선택되면, 상기 3차원 가상 모델의 전체 대상 영역을 지정 영역으로 선택하고 상기 전체 대상 영역의 측정 데이터를 기반으로 상기 최종 모델을 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 모델 생성부는, 상기 제2 아이콘이 선택되면, 상기 3차원 가상 모델의 치아 영역 및 상기 치아 영역 주변의 일부 치은 영역을 지정 영역으로 선택하고 상기 치아 영역 및 상기 치아 영역 주변의 일부 치은 영역의 측정 데이터를 기반으로 상기 최종 모델을 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 모델 생성부는, 상기 3차원 가상 모델의 치은 영역 중 데이터의 신뢰도가 기준치 미만인 영역을 제거하는 것을 특징으로 한다.
상기 모델 생성부는, 상기 제3 아이콘이 선택되면, 상기 3차원 가상 모델의 치아 영역을 지정 영역으로 선택하고 상기 치아 영역의 측정 데이터를 기반으로 상기 최종 모델을 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 모델 생성 방법은, 스캐너로 측정 공간 내에서 연속된 이미지를 획득하는 단계, 상기 스캐너로부터 획득된 이미지를 변환하여 3차원 가상 모델을 생성하는 단계, 및 상기 3차원 가상 모델 중 데이터의 신뢰도에 따라 일 영역을 제거하고 남은 영역을 기반으로 최종 모델을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 측정 데이터로부터 밀도가 낮은 노이즈 영역을 자동으로 제거함으로써 간편하고 신속하게 치아 모델을 생성할 수 있으며, 그로 인해 사용자의 편의성이 증대되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 가상 모델에서 불필요한 영역을 삭제 대상 영역으로 자동 선택함과 동시에 필요한 영역은 삭제 대상 영역에서 제외시킴으로써 정밀도 높은 측정 모델을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 가상 모델에서 사용자의 아이콘 선택에 따라 지정 영역을 자동으로 선택하고 지정 영역을 기반으로 간편하고 신속하게 치아 모델을 생성할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 지정한 영역에 대한 치아 모델을 제공함으로써 사용자의 편의성이 증대되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 모델 생성 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 가상 모델을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 가상 모델의 삭제 대상 영역을 도시한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 삭제 대상 영역의 정정 동작을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 최종 모델을 도시한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 삭제 대상 영역의 정정 동작을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 지정 영역 선택 툴을 도시한 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 지정 영역을 기반으로 생성된 최종 모델을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 데이터의 이미지를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 머신 러닝 기반 치아 영역 검출 동작을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 데이터의 실시예를 도시한 도면이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 모델 생성 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 모델 생성 방법의 제1 실시예를 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 모델 생성 방법의 제2 실시예를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 모델 생성 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 가상 모델 생성 장치(100)는 제어부(110), 인터페이스부(120), 통신부(130), 저장부(140), 영상 분석부(150), 학습부(160) 및 모델 생성부(170)를 포함할 수 있다. 여기서, 본 실시예에 따른 가상 모델 생성 장치(100)의 제어부(110), 영상 분석부(150), 학습부(160) 및 모델 생성부(170)는 적어도 하나 이상의 프로세서(processor)로서 구현될 수 있다.
제어부(110)는 가상 모델 생성 장치(100)의 각 구성요소들의 동작을 제어할 수 있으며, 각 구성요소 간에 전달되는 신호를 처리할 수도 있다.
인터페이스부(120)는 사용자로부터의 명령을 입력 받기 위한 입력수단과 가상 모델 생성 장치(100)의 동작 상태 및 결과 등을 출력하는 출력수단을 포함할 수 있다.
여기서, 입력수단은 스캔, 데이터 인식 및 모델생성에 대한 제어 명령이 입력되고, 치아 모델 생성을 위한 조건 데이터가 설정 또는 입력된다.
일 예로서, 입력수단은 키 버튼을 포함할 수 있으며, 마우스, 조이스틱, 조그셔틀, 스타일러스 펜 등을 포함할 수도 있다. 또한, 입력수단은 디스플레이 상에 구현되는 소프트 키를 포함할 수도 있다.
출력수단은 디스플레이를 포함할 수 있으며, 스피커와 같은 음성출력수단을 포함할 수도 있다. 이때, 터치 필름, 터치 시트, 터치 패드 등의 터치 센서가 디스플레이에 구비되는 경우, 디스플레이는 터치 스크린으로 동작하며, 입력수단과 출력수단이 통합된 형태로 구현될 수 있다.
디스플레이에는 스캐너(10)로부터 수신된 측정 데이터가 표시될 수 있으며, 스캔 데이터에 기초하여 생성된 3차원 가상 모델 및/또는 최종 생성된 치아 모델 등이 표시될 수도 있다. 여기서, 측정 데이터는 스캐너로 스캔 한 구강 내의 스캔 이미지를 포함할 수 있다.
일 예로서, 디스플레이는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(Flexible Display), 3차원 디스플레이(3D Display) 등이 포함될 수 있다.
통신부(130)는 스캐너(10)와의 통신 인터페이스를 지원하는 통신모듈을 포함할 수 있다. 일 예로서, 통신모듈은 구강 내의 측정 데이터를 획득하는 스캐너(10)와 통신 연결되어 스캐너(10)로부터 측정 데이터를 수신할 수 있다.
이때, 통신모듈은 유선 또는 무선 방식으로 스캐너(10)와 통신을 수행할 수 있다. 유선 통신 기술로는 USB(universal serial bus) 통신 등이 포함될 수 있고, 무선 통신 기술로는 무선랜(Wireless LAN, WLAN), 와이브로(Wireless Broadband, Wibro), 와이파이(Wi-Fi) 등과 같은 무선 인터넷 통신 기술 및/또는 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee), RFID(Radio Frequency Identification) 등과 같은 근거리 무선 통신 기술이 포함될 수 있다.
여기서, 스캐너(10)는 치아를 인식하여 2차원 또는 3 차원의 스캔 데이터를 획득하고, 획득된 측정 데이터를 통신부(130)로 송신한다. 일 예로서, 스캐너(10)는 구강 스캐너(Intraoral scanner) 또는 모델 스캐너일 수 있다.
도 1의 실시예에서는 가상 모델 생성 장치(100)가 통신부(130)를 통해 스캐너(10)와 연결되는 것으로 도시하였으나, 스캐너(10)가 가상 모델 생성 장치(100)의 일 구성요소로서 포함된 형태로 구현될 수도 있다.
한편, 저장부(140)는 스캐너(10)로부터 수신되는 측정 데이터가 저장될 수 있다. 또한, 저장부(140)는 측정 데이터로부터 인식된 치아 및 치은 이미지, 3차원 가상 모델, 3차원 가상 모델에 기초하여 생성된 최종 모델 등이 저장될 수 있다.
또한, 저장부(140)는 측정 데이터로부터 치아 이미지를 분할하기 위해 사용되는 학습 데이터 및/또는 알고리즘이 저장될 수 있다. 또한, 저장부(140)는 3차원 가상 모델 중 삭제 대상 영역을 선택하고, 상기 선택된 삭제 대상 영역을 정정하기 위한 조건 데이터 및/또는 해당 명령을 수행하는 알고리즘 등이 저장될 수도 있다.
한편, 저장부(140)는 3차원 가상 모델 중 사용자에 의해 선택된 지정 영역을 기반으로 최종 모델을 생성하기 위한 명령 및/또는 알고리즘이 저장될 수도 있다.
여기서, 저장부(140)는 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), PROM(Programmable Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)과 같은 저장매체를 포함할 수 있다.
영상 분석부(150)는 스캐너(10)로부터 측정 데이터가 입력(수신)되면 입력된 측정 데이터를 인식 가능한 형태로 이미지 처리할 수 있다.
영상 분석부(150)는 스캐너(10)로부터 입력(수신)된 측정 데이터를 분석하여 대상물의 형상을 인식한다. 예를 들어, 영상 분석부(150)는 측정 데이터로부터 치아, 치은 등의 형상을 각각 인식한다.
이때, 영상 분석부(150)는 영상 분할 알고리즘을 이용하여 치아 이미지와 치은 이미지로 분할하고, 분할된 각 이미지로부터 대상물의 형상을 인식할 수 있다.
영상 분석부(150)는 인식된 대상물의 형상 정보를 모델 생성부(170)로 제공한다.
또한, 영상 분석부(150)는 학습부(160)에 의해 학습된 규칙 데이터에 기초하여 측정 데이터의 이미지를 각 대상 별로 분할한다. 다시 말해, 영상 분석부(150)는 측정 데이터의 이미지를 치아 이미지와 치은 이미지로 분할할 수 있다.
또한, 영상 분석부(150)는 모델 생성부(170)에 의해 3차원 가상 모델이 생성되면, 학습된 규칙 데이터를 이용하여 분할된 치아 이미지에 기초하여 3차원 가상 모델 내에서의 치아 영역을 인식할 수 있다.
일 예로, 영상 분석부(150)는 머신 러닝 기반의 시맨틱 분할 기법(semantic segmentation)을 이용하여 측정 데이터의 이미지를 치아 이미지와 치은 이미지로 분할할 수 있다.
이때, 영상 분석부(150)는 치아 이미지의 분할 정보를 제어부(110) 및/또는 모델 생성부(170)로 제공할 수 있다.
학습부(160)는 기준이 되는 2차원 혹은 3차원의 치아 이미지를 기준으로 머신 러닝을 수행한다. 이때, 학습부(160)는 기준이 되는 치아 이미지로부터 치아와 치은을 분할하여 입력 데이터로 사용하고, 머신 러닝 수행 결과로서 치아와 치은을 구분하기 위한 규칙을 추출한다.
이때, 학습부(160)는 측정 데이터의 이미지를 입력 데이터로 치아와 치은을 분할하여 학습에 사용할 데이터를 획득하고, 획득한 데이터로 역전파(Backpropogation) 알고리즘을 사용하여 치아와 치은을 구분하는 규칙 데이터를 추출할 수 있다.
학습부(160)는 추출된 규칙 데이터를 저장부(140)에 저장하고, 제어부(110) 및/또는 영상 분석부(150)로 제공할 수 있다.
이에, 영상 분석부(150)는 학습부(160)에 의해 추출된 규칙에 따라 머신 러닝을 수행하고, 머신 러닝 수행 결과를 토대로 3차원 가상 모델로부터 치아 영역과 치은 영역을 분할할 수 있다.
모델 생성부(170)는 영상 분석부(150)의 치아 이미지 분석 결과에 기초하여 3차원 가상 모델을 생성한다. 이때, 제어부(110)는 모델 생성부(170)에 의해 생성된 3차원 가상 모델을 디스플레이 화면에 표시할 수 있다.
이때, 제어부(110)는 측정 데이터, 3차원 가상 모델 등을 사용자가 확인 및/또는 수정할 수 있도록 모델 생성 알고리즘을 실행하고, 모델 생성 알고리즘의 실행 화면을 디스플레이에 표시한다.
제어부(110)는 측정 데이터, 3차원 가상 모델 등을 디스플레이에 표시된 실행 화면 상의 표시부에 표시할 수 있다.
제어부(110)는 실행 화면의 조작부에 구비된 조작 툴의 실행을 제어하며, 사용자에 의해 조작 혹은 선택된 툴을 활성화하여 해당 동작이 수행되도록 제어할 수 있다.
일 예로, 제어부(110)는 실행 화면의 조작부에 구비된 삭제 영역 선택 툴, 선택 바, 선택 해제 툴, 영역 잠금 툴, 모델 생성 툴 등이 선택됨에 따라 대응되는 동작이 수행될 수 있도록 각 부의 동작을 제어한다.
이때, 모델 생성부(170)는 제어부(110)의 제어에 따라 디스플레이 화면에 표시된 3차원 가상 모델 중 삭제 대상 영역을 선택하고, 삭제 대상 영역을 정정하고, 3차원 가상 모델로부터 삭제 대상 영역을 제거하고, 최종 모델을 생성할 수 있다.
한편, 제어부(110)는 실행 화면의 조작부에 구비된 지정 영역 선택 툴을 활성화하여 지정 영역 선택 툴의 아이콘 선택에 따라 대응되는 동작이 수행될 수 있도록 각 부의 동작을 제어할 수도 있다.
지정 영역 선택 툴은 3차원 가상 모델로부터 최종 모델을 생성하기 위한 지정 영역을 선택하고, 지정 영역 기반의 최종 모델을 생성하는 동작이 수행되도록 하기 위한 것이다.
여기서, 지정 영역 선택 툴은 3차원 가상 모델의 치아 및 치은을 포함하는 전체 대상 영역을 모델 생성 영역으로 지정하기 위한 제1 아이콘, 치아 영역과 치아 영역 주변의 일부 치은 영역을 모델 생성 영역으로 지정하기 위한 제2 아이콘, 치아 영역을 모델 생성 영역으로 지정하기 위한 제3 아이콘 등을 포함할 수 있다.
모델 생성부(170)는 지정 영역 선택 툴의 아이콘들 중 어느 하나가 사용자에 의해 선택되면, 3차원 가상 모델 중 선택된 아이콘에 대응하여 설정된 영역을 지정 영역으로서 자동으로 선택한다. 이때, 모델 생성부(170)는 아이콘에 대응하여 자동으로 선택된 지정 영역을 기반으로 최종 모델을 생성할 수 있다.
여기서, 모델 생성부는 최종 모델을 생성하기에 앞서 측정 데이터 중 지정 영역 이외의 영역에 대한 데이터를 삭제할 수 있다. 한편, 모델 생성부는 지정 영역 이외의 영역에 대해 신뢰도가 기준치 미만일 영역을 제거하고, 나머지 영역을 최종 모델에 포함시킬 수도 있다.
이에, 제어부(110)는 지정 영역을 기반으로 생성된 치아 모델을 실행 화면 상의 표시부에 표시할 수 있다.
이와 관련하여 각 동작에 대한 실시예들은 후술하는 설명을 참조하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 가상 모델을 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 가상 모델 생성 장치(100)의 디스플레이에는 스캐너(10)로부터 수신된 측정 데이터가 표시되고, 가상 모델 생성 장치(100)는 측정 데이터로부터 치아 및 치은의 형상을 인식하고, 인식된 형상에 기초하여 3차원 가상 모델을 생성한다.
이때, 가상 모델 생성 장치(100)는 모델 생성 알고리즘을 실행하고, 모델 생성 알고리즘의 실행 화면 상에 3차원 가상 모델을 표시할 수 있다.
여기서, 모델 생성 알고리즘의 실행 화면은 도 2와 같이, 복수의 조작부(211, 212, 213, 214) 및 표시부(221)를 포함할 수 있다.
복수의 조작부(211, 212, 213, 214)는 3차원 가상 모델의 방향 전환, 삭제 대상 영역의 선택, 선택 해제 및/또는 제거, 치아 영역 분할 및/또는 잠금 설정 등의 동작을 실행하기 위한 조작 툴을 포함할 수 있다.
표시부(221)에는 스캐너(10)로부터 입력된 측정 데이터, 3차원 가상 모델, 삭제 대상 영역 및/또는 최종 모델 등이 표시될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 가상 모델의 삭제 대상 영역을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 가상 모델 생성 장치(100)는 도 2와 같이 실행 화면의 표시부에 3차원 가상 모델을 표시한 상태에서 조작부(211)의 삭제 영역 선택 툴이 선택되면, 3차원 가상 모델 중 삭제 대상 영역(313)을 자동으로 선택하여 실행 화면에 표시된 3차원 가상 모델 상에 표시할 수 있다.
예를 들어, 실행 화면의 조작부(211)에 구비된 "Soft Tissue"버튼(311)이 사용자에 의해 선택되면, 가상 모델 생성 장치(100)는 3차원 가상 모델 중 삭제 대상 영역(313)을 자동으로 선택하여 실행 화면에 표시된 3차원 가상 모델 상에 표시할 수 있다.
여기서, 가상 모델 생성 장치(100)는 3차원 가상 모델 중 데이터의 밀도가 기 설정된 기준치 미만이 되는 영역을 삭제 대상 영역(313)으로 선택할 수 있다. 데이터의 밀도에 대한 구체적인 설명에 대해서는 도 11의 실시예를 참조하도록 한다.
또한, 상기 삭제 대상 영역(313)은 시각적으로 상이하게 표현될 수 있다. 예를 들어, 데이터의 밀도는 기준 범위에 따라 색상을 그린(Green), 옐로우(Yellow), 레드(Red) 등과 같이 다르게 표현될 수 있다. 이때, 사용자는 데이터의 밀도에 대한 색상의 차이에 따라서 선택 바(315)에 의해 선택된 밀도 범위를 판단할 수 있다.
일 예로서, 밀도 범위를 그린, 옐로우, 레드로 구분하여 표현하는 경우, 그린 색상은 데이터의 밀도가 상위 기준치 이상으로 신뢰도가 높은 영역으로 구분될 수 있다. 또한, 옐로우 색상은 데이터의 밀도가 상위 기준치와 하위 기준치 사이로서 중간 정도의 신뢰도 영역으로 구분될 수 있다. 또한, 레드 색상은 데이터의 밀도가 하위 기준치 미만으로 신뢰도가 낮은 영역으로 구분될 수 있다. 한편, 사용자는 조작부에 구비된 선택 바(315)의 위치를 이동시킬 수 있다. 구체적으로, 삭제 대상 영역(313)을 선택하기 위한 기준치는 조작부(211)에 구비된 선택 바(315)의 이동에 따라 조정될 수 있으며, 선택 바(315)의 이동에 따라 상기 기준치가 감소 또는 증가함에 따라 삭제 대상 영역(313)은 넓어지거나 좁아질 수 있다.
본 실시예에서 선택 바는 슬라이드 형식으로 구성되어 있으나, 상기 색상에 대하여 복수의 색상 버튼의 형태로 구성되는 등 다양한 형태로 구성될 수도 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 삭제 대상 영역의 정정 동작을 도시한 도면이다.
측정 데이터에 기초한 3차원 가상 모델은 그 밀도가 일정하지 않기 때문에, 3차원 가상 모델의 치아 또는 그 주변의 데이터 밀도가 기준치 보다 낮은 부분이 발생할 수 있다. 따라서, 도 4a에 도시된 바와 같이 치아 혹은 치아 주변의 필요 영역이 삭제 대상 영역으로 선택될 우려가 있다.
치아 혹은 치아 주변의 이미지는 신뢰도 높은 가상 모델을 생성하는데 반드시 필요한 필요 영역이므로 삭제의 대상이 아니다. 따라서, 사용자는 실행 화면의 조작부에 구비된 선택 해제 툴(411)을 선택하고, 삭제 대상 영역 중 필요 영역을 선택 해제시킬 영역(415)으로서 선택할 수 있다.
이때, 삭제 대상 영역 중 선택 해제시킬 영역(415)이 사용자에 의해 선택되면, 도 4b의 도면부호 421과 같이 3차원 가상 모델의 치아 영역 내 삭제 대상 영역이 해제된다.
이와 같이, 사용자는 툴 조작에 의해 3차원 가상 모델의 필요 영역이 삭제 대상으로 지정되어 삭제되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 최종 모델을 도시한 도면이다.
가상 모델 생성 장치(100)는 도 4a 및 도 4b의 동작들을 통해 3차원 가상 모델 상의 삭제 대상 영역이 정해지면, 정해진 삭제 대상 영역을 3차원 가상 모델로부터 제거하고, 최종 모델을 생성한다.
이때, 가상 모델 생성 장치(100)는 도 5에 도시된 바와 같이, 실행 화면의 표시부에 최종 모델(511)을 표시하도록 한다.
표시부에 표시된 최종 모델(511)은 삭제 대상 영역, 즉, 데이터의 밀도가 기준치 미만인 영역이 제거되었기 때문에 깔끔한 형태를 갖는다. 또한, 3차원 가상 모델의 치아 영역이 그대로 유지된 상태에서 최종 모델을 생성함에 따라 정확도 높은 치아 모델을 제공할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 삭제 대상 영역의 정정 동작을 도시한 도면이다.
측정 데이터에 기초한 3차원 가상 모델은 그 밀도가 일정하지 않기 때문에, 3차원 가상 모델의 치아 또는 그 주변의 데이터 밀도가 기준치 보다 낮은 부분이 발생할 수 있다. 따라서, 도 6a에 도시된 바와 같이 치아 혹은 치아 주변의 필요 영역이 삭제 대상 영역으로 선택될 우려가 있다.
치아 혹은 치아 주변의 이미지는 신뢰도 높은 가상 모델을 생성하는데 반드시 필요하므로 삭제의 대상이 아니다. 이에, 사용자에 의해 실행 화면의 조작부에 구비된 영역 잠금 툴(611)이 선택되면, 가상 모델 생성 장치(100)는 머신 러닝을 수행하고, 머신 러닝의 학습 결과로써 추출된 규칙에 따라 측정 데이터로부터 치아 이미지를 자동으로 분할하고, 분할된 치아 이미지에 기초하여 3차원 가상 모델 내 치아 영역(615)을 추출한다.
이때, 가상 모델 생성 장치(100)는 3차원 가상 모델 내에서 추출된 치아 영역(615)에 대해 락(lock)을 설정한다.
따라서, 가상 모델 생성 장치(100)는 도 6b에 도시된 바와 같이, 삭제 대상 영역 중 머신 러닝 기반으로 추출된 치아 영역을 삭제 대상 영역에서 자동으로 해제시킬 수 있다.
도 6a 및 도 6b의 실시예에서는 머신 러닝에 의해 도출된 규칙 데이터에 따라 치아 영역을 자동으로 선택하여 락을 설정하는 기술에 대해 설명하였으나, 다른 형태로도 락 설정이 가능하다.
예를 들어, 사용자가 측정 데이터의 이미지 상에서 락 설정할 영역을 수동으로 선택하고, 사용자에 의해 선택된 영역에 대해 락을 설정할 수도 있다. 이 경우, 머신 러닝을 수행하지 않더라도 치아 영역에 대해 락을 설정할 수 있게 된다
도 7 내지 도 8c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 최종 모델 생성 동작을 도시한 도면이다.
먼저, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 지정 영역 선택 툴을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 지정 영역 선택 툴은 3차원 가상 모델 중 최종 모델을 생성할 영역을 지정하기 위한 기능을 제공한다. 여기서, 지정 영역 선택 툴은 실행 화면의 일 영역에 표시될 수 있으며, 제1 아이콘(711), 제2 아이콘(712) 및 제3 아이콘(713) 등을 포함할 수 있다.
먼저, 제1 아이콘(711)은 3차원 가상 모델 중 구강 내 치아 및 치은을 포함한 전체 대상 영역을 지정 영역으로 선택하기 위한 아이콘을 의미한다. 여기서, 제1 아이콘(711)의 조작에 의해 선택된 지정 영역은 필터링 기능이 수행되지 않은 전체 대상 영역을 포함할 수 있다.
또한, 제2 아이콘(712)은 3차원 가상 모델 중 치아 영역과 치아 영역 주변의 일부 치은 영역을 지정 영역으로 선택하기 위한 아이콘을 의미한다. 여기서, 제2 아이콘(712)의 조작에 의해 선택된 지정 영역은 필터링 기능의 수행으로 인해 치아 영역 주변의 일부 치은 영역을 제외한 나머지 치은 영역이 포함되지 않을 수 있다.
또한, 제3 아이콘은 3차원 가상 모델 중 치은을 제외한 치아 영역을 지정 영역으로 선택하기 위한 아이콘을 의미한다. 여기서, 제3 아이콘(713)의 조작에 의해 선택된 지정 영역은 치아 영역을 제외한 나머지 영역을 모두 포함하지 않을 수 있다.
따라서, 사용자는 지정 영역 선택 툴의 아이콘들 중 원하는 영역에 대응되는 아이콘을 선택할 수 있다.
가상 모델 생성 장치(100)는 지정 영역 선택 툴의 아이콘들 중 어느 하나가 선택되면, 3차원 가상 모델 중 선택된 아이콘에 대응하여 설정된 영역을 지정 영역으로 인식하여 3차원 가상 모델 중 지정 영역을 자동으로 선택하고, 선택된 지정 영역을 기반으로 최종 모델을 생성하여 실행 화면에 표시할 수 있다.
여기서, 가상 모델 생성 장치(100)는 머신 러닝에 의해 3차원 가상 모델 중 지정 영역을 선택할 수 있다. 이때, 가상 모델 생성 장치(100)는 제2 아이콘 또는 제3 아이콘이 선택되는 경우, 측정 데이터 중 지정 영역 이외의 영역에 대한 측정 데이터를 자동으로 삭제하고, 선택된 지정 영역의 측정 데이터를 이용하여 지정 영역 기반의 최종 모델을 생성할 수 있다.
일 예로, 가상 모델 생성 장치(100)는 지정 영역 선택 툴의 제1 아이콘이 선택되면, 3차원 가상 모델의 전체 대상 영역을 지정 영역으로 선택한다.
이때, 가상 모델 생성 장치(100)는 지정 영역으로 선택된 치아 및 치은을 포함하는 전체 대상 영역의 측정 데이터를 이용하여 치아 모델, 즉, 제1 모델을 생성하고, 생성된 제1 모델을 실행 화면에 표시할 수 있다. 여기서, 가상 모델 생성 장치(100)는 제1 아이콘이 선택되는 경우 별도의 연조직 제거 동작을 수행하지 않고 전체 대상 영역의 측정 데이터를 기반으로 제1 모델을 생성한다.
제1 아이콘의 선택에 따라 실행 화면에 표시되는 제1 모델에 대한 실시예는 도 8a와 같이 나타낼 수 있다.
도 8a에 도시된 제1 모델은 전체 대상 영역의 측정 데이터를 기준으로 생성된 것으로, 별도의 연조직 제거 동작을 수행하지 않기 때문에 연조직을 많이 포함하고 있다. 따라서, 제1 모델은 치아가 없는 무치악을 스캔할 때 유용하게 이용될 수 있다.
다른 예로, 가상 모델 생성 장치(100)는 지정 영역 선택 툴의 제2 아이콘이 선택되면, 3차원 가상 모델 중 머신 러닝에 의해 인식된 치아 영역과, 치아 영역 주변의 일부 치은 영역을 지정 영역으로 선택한다.
여기서, 가상 모델 생성 장치(100)는 3차원 가상 모델의 치은 영역 중 데이터의 신뢰도가 기준치 미만인 영역을 제거하고, 나머지 치아 영역과 일부 치은 영역을 지정 영역으로 선택할 수 있다.
따라서, 가상 모델 생성 장치(100)는 지정 영역으로 선택된 치아 영역 및 치아 영역 주변의 일부 치은 영역의 측정 데이터를 이용하여 치아 및 치은 영역 기반의 치아 모델, 즉, 제2 모델을 생성하고, 생성된 제2 모델을 실행 화면에 표시할 수 있다.
제2 아이콘의 선택에 따라 실행 화면에 표시되는 제2 모델에 대한 실시예는 도 8b와 같이 나타낼 수 있다.
도 8b에 도시된 모델은 치아 영역과 치아 영역 주변의 일부 치은 영역의 측정 데이터를 기준으로 생성된 것으로, 치은 영역 중 스캔에 방해가 되는 연조직이 제거되었다. 따라서, 치은과 치아 영역 기반의 제2 모델은 일반적인 치아를 스캔할 때 유용하게 이용될 수 있다.
또 다른 예로, 가상 모델 생성 장치(100)는 지정 영역 선택 툴의 제3 아이콘이 선택되면, 3차원 가상 모델 중 머신 러닝에 의해 인식된 치아 영역을 지정 영역으로 선택한다. 여기서, 가상 모델 생성 장치(100)는 선택된 지정 영역 이외의 영역에 대해 수신되는 측정 데이터를 실시간으로 삭제할 수 있으며, 이 과정에서 치은 영역의 모든 연조직이 제거될 수 있다.
따라서, 가상 모델 생성 장치(100)는 지정 영역으로 선택된 치아 영역의 측정 데이터를 이용하여 치아 영역 기반의 치아 모델, 즉, 제3 모델을 생성하고, 생성된 제3 모델은 실행 화면에 표시할 수 있다.
이때, 가상 모델 생성 장치(100)는 제2 모델이 이미 생성된 경우, 제2 모델에서 치은 영역을 제외시키고 남은 치아 영역을 기반으로 제3 모델을 생성할 수도 있다.
제3 아이콘의 선택에 따라 실행 화면에 표시되는 제3 모델에 대한 실시예는 도 8c와 같이 나타낼 수 있다.
도 8c에 도시된 모델은 치아 영역의 측정 데이터를 기준으로 생성된 것으로, 모든 연조직이 제거되었다. 따라서, 치아 영역 기반의 제3 모델은 치아만을 스캔할 때 유용하게 이용될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 데이터를 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 머신 러닝 기반 치아 영역 검출 동작을 도시한 도면이다.
가상 모델 생성 장치(100)는 도 9의 측정 데이터(이미지)로부터 치아 이미지 및 치은 이미지를 분할하고, 분할된 치아 이미지 및 치은 이미지를 입력 데이터로 머신 러닝을 수행하여 치아 이미지와 치은 이미지를 구분하기 위한 규칙을 추출한다.
일반적인 영상 분할 기법은 같은 성질을 갖는 픽셀들끼리 묶어 분할한다. 이 경우, 분할하고자 하는 물체가 일관된 성질을 갖지 않은 경우 정확한 분할이 불가능하다.
예를 들어, 스캐너(10)로부터 얻은 이미지에서 치아와 치은의 색상이 비슷한 경우, 치아에 이물질 혹은 보철물 등이 붙어있는 경우에는 일반적인 영상 분할 기법으로 치아와 치은을 구분하는 것이 어렵다.
따라서, 영상 분할 기법으로는 영역의 분리(분할)만 가능하고, 분리된 영역이 의미하는 것에 대해서는 정확하게 인지하지 못하는 경우가 발생한다.
이에, 본 발명에 따른 가상 모델 생성 장치(100)는 도 10과 같이, 측정 데이터의 이미지를 입력 데이터로 하여, 치아와 치은을 분할하여 학습에 사용할 데이터를 획득하고, 획득한 데이터로 역전파(Backpropogation) 알고리즘을 사용하여 치아와 치은을 구분하는 규칙을 추출할 수 있다.
머신 러닝 기반의 시맨틱 분할 기법(semantic segmentation)에 따르면, 입력 데이터가 치아 스캔 이미지인 경우, 치아 스캔 이미지의 픽셀별로 각 픽셀이 나타내는 것이 무엇인지를 픽셀단위로 예측을 수행한다.
따라서, 가상 모델 생성 장치(100)는 머신 러닝의 학습 결과로 추출된 규칙에 근거하여 측정 데이터로부터 치아 이미지(1011)를 분할하고, 분할된 치아 이미지(1011)에 기초하여 3차원 가상 모델에서 치아 영역을 추출하게 된다.
이와 같이, 머신 러닝을 기반으로 치아 영역을 분할하는 경우 보다 신뢰도 높은 치아 영역 추출이 가능하게 된다. 추출된 치아 영역은 3차원 가상 모델에서 치아 영역을 삭제 대상에서 제외시키는데 이용될 수 있다. 한편, 추출된 치아 영역은 지정 영역 선택 툴의 아이콘 선택에 따라 지정 영역을 결정하는데 이용될 수도 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 데이터의 실시예를 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 스캐너는 구강 내 치아 이미지를 한 번만 스캔하는 것이 아니라 주기당 여러 횟수만큼 구강 내 영역을 측정 할 수 있다. 이 경우, 구강 내 영역을 스캔할 때의 구강 내 상태에 따라 일부 측정되는 데이터가 달라질 수 있다.
일 예로, 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 측정 시에는 치아가 있는 A 영역에 대해서만 데이터가 측정될 수 있고, 제2 측정 시에는 치아가 있는 A 영역 외에 구강 내의 B 영역에 있는 다른 물질이 함께 측정될 수 있다.
또한, 제3 측정 시에는 A 영역 및 B 영역 외에 C 영역에 존재하는 다른 물질이 다시 측정될 수 있다.
이 경우, 최종 측정 데이터는 제1 측정, 제2 측정 및 제3 측정 시에 측정된 데이터들을 누적한 것으로, A 영역에 대해서는 3개의 데이터가 누적되고, B 영역에 대해서는 두 개의 데이터가 누적되며, C 영역에 대해서는 하나의 데이터가 누적된다.
따라서, 세 개의 데이터가 누적된 A 영역은 B, C 영역에 비해 데이터 밀도가 높아 신뢰도가 높은 영역으로 판단할 수 있다.
한편, B 영역은 두 개의 데이터가 누적되어 데이터 밀도가 중간이므로 신뢰도도 중간인 영역으로 판단할 수 있으며, C 영역은 한 개의 데이터가 누적되어 데이터 밀도가 낮아 신뢰도가 낮은 영역으로 판단할 수 있다.
상기에서와 같이 동작하는 본 실시예들에 따른 가상 모델 생성 장치(100)는 독립적인 하드웨어 장치 형태로 구현될 수 있으며, 적어도 하나 이상의 프로세서(processor)로서 마이크로 프로세서나 범용 컴퓨터 시스템과 같은 다른 하드웨어 장치에 포함된 형태로 구동될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 장치의 동작 흐름을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 12 및 도 13은 본 발명에 따른 가상 모델 생성 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.
먼저, 도 12를 참조하면, 가상 모델 생성 장치(100)는 스캐너(10)로부터 측정 데이터가 입력되면(S110), 입력된 측정 데이터에 기초하여 3차원 가상 모델을 생성한다(S120).
'S120' 과정에서, 가상 모델 생성 장치(100)는 측정 데이터로부터 치아, 치은 등과 같은 각 대상물의 형상을 인식하고, 인식된 형상에 따라 3차원 가상 모델을 생성하도록 한다. 이때, 가상 모델 생성 장치(100)는 3차원 모델링 알고리즘을 이용하여 측정 데이터에 대응되는 3차원 가상 모델을 생성할 수도 있다.
가상 모델 생성 장치(100)는 'S120' 과정에서 3차원 가상 모델의 생성이 완료되면, 생성된 3차원 가상 모델을 사용자가 확인할 수 있도록 디스플레이 화면에 표시한다(S130). 3차원 가상 모델의 실시예는 도 2를 참조하도록 한다.
가상 모델 생성 장치(100)는 3차원 가상 모델을 디스플레이 화면에 표시할 때, 3차원 가상 모델 중 삭제 대상 영역을 선택하여 함께 표시한다(S140). 여기서, 삭제 대상 영역은 3차원 가상 모델 중 데이터의 밀도가 기준치 미만인 영역을 의미한다. 삭제 대상 영역에 대한 실시예는 도 3을 참조한다.
'S140' 과정에서, 가상 모델 생성 장치(100)는 3차원 가상 모델이 표시된 후 특정 버튼이 조작되거나 특정 메뉴 또는 특정 모드가 선택되는 등의 이벤트 발생 시에 삭제 대상 영역을 자동으로 선택할 수 있다.
삭제 대상 영역은 사용자가 인식하기 쉽도록 3차원 가상 모델과 구분되는 색상 및/또는 패턴 등으로 표시될 수 있다.
이후, 가상 모델 생성 장치(100)는 3차원 가상 모델로부터 삭제 대상 영역을 제거하고(S150), 삭제 대상 영역이 제거된 3차원 가상 모델에 기초하여 최종 모델을 생성한다(S160). 최종 모델에 대한 실시예는 도 5를 참조한다.
한편, 가상 모델 생성 장치(100)는 도 13과 같이, 삭제 대상 영역을 정정하는 단계를 추가로 수행할 수 있다.
도 13을 참조하면, 가상 모델 생성 장치(100)는 스캐너(10)로부터 측정 데이터(이미지)가 입력되면(S210), 입력된 측정 데이터(이미지)에 기초하여 3차원 가상 모델을 생성한다(S220).
'S220' 과정에서, 가상 모델 생성 장치(100)는 측정 데이터(이미지)로부터 치아, 치은 등과 같은 각 대상물의 형상을 인식하고, 인식된 형상에 따라 3차원 가상 모델을 생성하도록 한다. 이때, 가상 모델 생성 장치(100)는 3차원 모델링 알고리즘을 이용하여 측정 데이터에 대응되는 3차원 가상 모델을 생성할 수도 있다.
가상 모델 생성 장치(100)는 'S220' 과정에서 3차원 가상 모델의 생성이 완료되면, 생성된 3차원 가상 모델을 사용자가 확인할 수 있도록 디스플레이 화면에 표시한다(S230).
가상 모델 생성 장치(100)는 3차원 가상 모델을 디스플레이 화면에 표시할 때, 3차원 가상 모델 중 삭제 대상 영역을 선택하여 디스플레이 화면에 함께 표시한다(S240).
이때, 가상 모델 생성 장치(100)는 'S240' 과정에서 선택된 삭제 대상 영역을 정정할 수 있다(S250).
구체적으로, 가상 모델 생성 장치(100)는 사용자가 지정한 영역을 선택 해제하여 삭제 대상 영역에서 제외시키거나, 머신 러닝 기반으로 학습된 규칙에 따라 선택된 치아 영역에 대해 잠금 설정하고, 잠금 설정된 영역을 선택 해제하여 삭제 대상에서 제외시킬 수도 있다. 이에 대한 구체적인 실시예는 도 14 및 도 15를 참조하도록 한다.
이후, 가상 모델 생성 장치(100)는 정정된 삭제 대상 영역을 3차원 가상 모델로부터 제거하고(S260), 삭제 대상 영역이 제거된 3차원 가상 모델에 기초하여 최종 모델을 생성한다(S270).
삭제 대상 영역을 정정하는 동작의 제1 실시예로서, 가상 모델 생성 장치(100)는 도 14와 같이 사용자의 툴 조작에 의해 삭제 대상 영역으로부터 치아 영역을 제외시킬 수 있다.
도 14를 참조하면, 가상 모델 생성 장치(100)는 도 13의 'S240' 과정에서 3차원 가상 모델 상에 삭제 대상 영역이 표시되면, 사용자의 요청에 의해 선택 해제 툴을 실행시킨다(S310).
이때, 사용자는 선택 해제 툴이 활성화되면, 활성화된 선택 해제 툴을 이용하여 삭제 대상 영역 중 치아 영역 혹은 그 주변의 선택 해제 영역을 지정할 수 있다.
가상 모델 생성 장치(100)는 선택 해제 툴의 조작에 의해 지정된 영역, 즉, 치아 영역을 해제한다(S320). 'S320' 과정에 의해 치아 영역은 삭제 대상 영역으로부터 제외될 수 있다.
이에, 가상 모델 생성 장치(100)는 치아 영역이 제외된 삭제 대상 영역으로 정정한다(S330).
삭제 대상 영역을 정정하는 동작의 제2 실시예로서, 가상 모델 생성 장치(100)는 도 15과 같이 치아 영역에 대해 락 설정을 함으로써 삭제 대상 영역으로부터 치아 영역을 선택 해제시킬 수 있다.
도 15를 참조하면, 가상 모델 생성 장치(100)는 도 13의 'S240' 과정에서 3차원 가상 모델 상에 삭제 대상 영역이 표시되면, 사용자의 요청에 의해 3차원 가상 모델의 치아 영역에 대해 락을 설정할 수 있다(S440).
가상 모델 생성 장치(100)는 3차원 가상 모델의 치아 영역에 대해 락 설정하기 이전에, 기준이 되는 치아 이미지에 대한 머신 러닝을 수행하고(S410), 머신 러닝 수행 결과로써 학습된 규칙에 따라 측정 데이터로부터 치아 이미지에 해당되는 영역을 분할한다(S420).
이때, 가상 모델 생성 장치(100)는 측정 데이터에서 분할된 치아 이미지에 대응되는 3차원 가상 모델의 치아 영역을 검출하고(S430), 'S430' 과정에서 검출된 치아 영역에 대해 락 설정을 수행한다(S440).
이에, 가상 모델 생성 장치(100)는 락 설정된 영역을 해제한다(S450). 'S450' 과정에 의해 치아 영역은 삭제 대상 영역으로부터 제외될 수 있다.
이에, 가상 모델 생성 장치(100)는 치아 영역이 제외된 삭제 대상 영역으로 정정한다(S460).
상기의 실시예에서는 도시하지 않았으나, 실시 형태에 따라 사용자가 임의로 치아를 포함한 일부 영역을 선택하고, 선택된 영역에 대해 락을 설정하여 해당 영역이 삭제 대상 영역으로 선택되지 않도록 할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 스캐너 100: 가상 모델 생성 장치
110: 제어부 120: 인터페이스부
130: 통신부 140: 저장부
150: 영상 분석부 160: 학습부
170: 모델 생성부

Claims (39)

  1. 측정 공간 내에서 연속된 2D 이미지를 획득하는 스캐너; 및
    상기 스캐너로부터 획득된 이미지를 변환하여 3차원 가상 모델을 생성하는 모델 생성부를 포함하고,
    상기 모델 생성부는,
    상기 3차원 가상 모델 중 데이터의 신뢰도에 따라 일 영역을 제거하고 남은 영역을 기반으로 최종 모델을 생성하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 모델 생성부는,
    상기 3차원 가상 모델에서 데이터의 신뢰도가 기 설정된 기준치 미만인 영역을 계산하고, 상기 계산된 영역을 제거하여 상기 최종 모델을 생성하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 생성된 3차원 가상 모델을 디스플레이 화면에 표시하고, 상기 3차원 가상 모델 중 상기 계산된 영역을 삭제 대상 영역으로 선택하여 상기 디스플레이 화면에 표시하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 삭제 대상 영역은,
    상기 3차원 가상 모델 중 데이터의 밀도가 기 설정된 기준치 미만인 영역인 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 기준치는,
    조정 가능한 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 기준치는,
    상기 디스플레이 화면의 조작부에 구비된 선택 바 또는 버튼 조작에 의해 조정 되는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 장치.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 최종 모델을 생성하기 전에 상기 디스플레이 화면을 통해 상기 삭제 대상 영역을 정정하는 툴을 제공하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 모델 생성부는,
    선택 해제 툴의 조작에 따라 상기 삭제 대상 영역으로부터 필요 영역을 제외시키는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 필요 영역은,
    치아 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 필요 영역은,
    치아 영역 및 상기 치아 영역의 주변 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 장치.
  11. 청구항 7에 있어서,
    영역 잠금 툴이 실행되면, 기준 데이터의 치아 이미지와 치은 이미지를 입력 데이터로 머신 러닝을 수행하고, 머신 러닝의 학습 결과로 치아와 치은을 구분하기 위한 규칙을 추출하는 학습부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 머신 러닝 수행 결과로서 추출된 규칙에 기초하여 치아 이미지를 분할하고, 상기 분할된 치아 이미지에 기초하여 상기 3차원 가상 모델의 치아 영역을 추출하는 영상 분석부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 모델 생성부는,
    상기 3차원 가상 모델의 치아 영역에 대해 락(lock)을 설정하고, 상기 삭제 대상 영역으로부터 상기 락이 설정된 영역을 제외시키는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 장치.
  14. 청구항 7에 있어서,
    상기 모델 생성부는,
    영역 잠금 툴이 실행되면, 상기 툴 조작에 의해 선택된 영역에 대해 락(lock)을 설정하고, 상기 삭제 대상 영역으로부터 상기 락이 설정된 영역을 제외시키는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 장치.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 모델 생성부는,
    지정 영역 선택 툴에 의해 상기 3차원 가상 모델 중 지정 영역을 자동으로 선택하고, 상기 선택된 지정 영역을 기반으로 상기 최종 모델을 생성하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 지정 영역 선택 툴은,
    상기 3차원 가상 모델의 전체 대상 영역에 대응되는 제1 아이콘, 치은과 치아 영역에 대응되는 제2 아이콘, 및 치아 영역에 대응되는 제3 아이콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 모델 생성부는,
    상기 제1 아이콘이 선택되면, 상기 3차원 가상 모델의 치아 및 치은을 포함하는 전체 대상 영역을 지정 영역으로 선택하고 상기 전체 대상 영역의 측정 데이터를 기반으로 상기 최종 모델을 생성하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 장치.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 모델 생성부는,
    상기 제2 아이콘이 선택되면, 상기 3차원 가상 모델의 치아 영역 및 상기 치아 영역 주변의 일부 치은 영역을 지정 영역으로 선택하고 상기 치아 영역 및 상기 치아 영역 주변의 일부 치은 영역의 측정 데이터를 기반으로 상기 최종 모델을 생성하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 모델 생성부는,
    상기 3차원 가상 모델의 치은 영역 중 데이터의 신뢰도가 기준치 미만인 영역을 제거하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 장치.
  20. 청구항 16에 있어서,
    상기 모델 생성부는,
    상기 제3 아이콘이 선택되면, 상기 3차원 가상 모델의 치아 영역을 지정 영역으로 선택하고 상기 치아 영역의 측정 데이터를 기반으로 상기 최종 모델을 생성하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 장치.
  21. 스캐너로 측정 공간 내에서 연속된 이미지를 획득하는 단계;
    상기 스캐너로부터 획득된 이미지를 변환하여 3차원 가상 모델을 생성하는 단계; 및
    상기 3차원 가상 모델 중 데이터의 신뢰도에 따라 일 영역을 제거하고 남은 영역을 기반으로 최종 모델을 생성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 방법.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 최종 모델을 생성하는 단계는,
    상기 3차원 가상 모델에서 데이터의 신뢰도가 기 설정된 기준치 미만인 영역을 계산하고, 상기 계산된 영역을 제거하여 상기 최종 모델을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 방법.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 생성된 3차원 가상 모델을 디스플레이 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 방법.
  24. 청구항 22에 있어서,
    상기 3차원 가상 모델 중 상기 계산된 영역을 삭제 대상 영역으로 선택하여 상기 디스플레이 화면에 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 방법.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 삭제 대상 영역은,
    상기 3차원 가상 모델 중 데이터의 밀도가 기 설정된 기준치 미만인 영역인 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 방법.
  26. 청구항 25에 있어서,
    상기 기준치는,
    조정 가능한 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 방법.
  27. 청구항 26에 있어서,
    상기 기준치는,
    상기 디스플레이 화면의 조작부에 구비된 선택 바 또는 버튼 조작에 의해 조정 되는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 방법.
  28. 청구항 24에 있어서,
    상기 삭제 대상 영역을 정정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 방법.
  29. 청구항 28에 있어서,
    상기 삭제 대상 영역을 정정하는 단계는,
    선택 해제 툴을 실행하는 단계; 및
    상기 선택 해제 툴의 조작에 따라 상기 삭제 대상 영역으로부터 필요 영역을 제외시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 방법.
  30. 청구항 29에 있어서,
    상기 필요 영역은,
    치아 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 방법.
  31. 청구항 29에 있어서,
    상기 필요 영역은,
    치아 영역 및 상기 치아 영역의 주변 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 방법.
  32. 청구항 28에 있어서,
    상기 삭제 대상 영역을 정정하는 단계는,
    머신 러닝 기반으로 상기 이미지를 분할하는 단계;
    상기 분할된 이미지 중 치아 이미지에 기초하여 상기 3차원 가상 모델의 치아 영역을 추출하는 단계;
    상기 3차원 가상 모델의 치아 영역에 대해 락을 설정하는 단계; 및
    상기 삭제 대상 영역 중 상기 락 설정된 치아 영역을 제외시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 방법.
  33. 청구항 28에 있어서,
    상기 삭제 대상 영역을 정정하는 단계는,
    영역 잠금 툴 조작에 의해 선택된 영역에 대해 락(lock)을 설정하는 단계; 및
    상기 삭제 대상 영역으로부터 상기 락이 설정된 영역을 제외시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 방법.
  34. 청구항 21에 있어서,
    상기 최종 모델을 생성하는 단계는,
    지정 영역 선택 툴에 의해 상기 3차원 가상 모델 중 지정 영역을 자동으로 선택하고, 상기 선택된 지정 영역을 기반으로 상기 최종 모델을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 방법.
  35. 청구항 34에 있어서,
    상기 지정 영역 선택 툴은,
    상기 3차원 가상 모델의 치아 및 치은을 포함하는 전체 대상 영역에 대응되는 제1 아이콘, 치은과 치아 영역에 대응되는 제2 아이콘, 및 치아 영역에 대응되는 제3 아이콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 방법.
  36. 청구항 35에 있어서,
    상기 지정 영역을 기반으로 최종 모델을 생성하는 단계는,
    상기 제1 아이콘이 선택되면, 상기 3차원 가상 모델의 전체 대상 영역을 지정 영역으로 선택하고 상기 전체 대상 영역의 측정 데이터를 기반으로 상기 최종 모델을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 방법.
  37. 청구항 35에 있어서,
    상기 지정 영역을 기반으로 최종 모델을 생성하는 단계는,
    상기 제2 아이콘이 선택되면, 상기 3차원 가상 모델의 치아 영역 및 상기 치아 영역 주변의 일부 치은 영역을 지정 영역으로 선택하고 상기 치아 영역 및 상기 치아 영역 주변의 일부 치은 영역의 측정 데이터를 기반으로 상기 최종 모델을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 방법.
  38. 청구항 37에 있어서,
    상기 지정 영역을 기반으로 최종 모델을 생성하는 단계는,
    상기 3차원 가상 모델의 치은 영역 중 데이터의 신뢰도가 기준치 미만인 영역을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 방법.
  39. 청구항 35에 있어서,
    상기 지정 영역을 기반으로 최종 모델을 생성하는 단계는,
    상기 제3 아이콘이 선택되면, 상기 3차원 가상 모델의 치아 영역을 지정 영역으로 선택하고 상기 치아 영역의 측정 데이터를 기반으로 상기 최종 모델을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 모델 생성 방법.
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