CN117729900A - 具有照明排序和受控偏振的口内扫描仪 - Google Patents

Abstract

一种口内扫描仪，包括：探头，具有感测面；图案化的光源，耦合到探头；非图案化的光源，耦合到探头；近红外(NIR)光源，耦合到探头；相机，耦合到探头，以及处理装置，耦合到探头。处理装置被配置为控制图案化的光源、非图案化的光源和NIR光源的操作。

Description

具有照明排序和受控偏振的口内扫描仪

技术领域

本公开的实施例大体上涉及光学扫描仪，并且特别涉及口内三维成像。

背景技术

对于修复性牙科工作，可以使用口内扫描仪生成患者牙弓上的准备牙齿和/或周围牙齿的一个或多个口内扫描。随后，这些口内扫描被用于生成包括准备牙齿和周围牙齿的牙齿点位的虚拟三维(3D)模型。例如，可以生成患者牙弓的虚拟3D模型。随后，虚拟3D模型可以发送到实验室。类似地，对于正畸牙科工作，生成一个或多个牙弓的口内扫描，这些口内扫描用于生成所述一个或多个牙弓的虚拟3D模型并用于生成治疗计划。

发明内容

在第一实施例中，一种口内扫描仪，包括：探头，具有感测面；多个图案化的光源，耦合到探头，所述多个图案化的光源中的每一个图案化的光源被配置为从相对于探头的感测面的多个第一位置中的不同位置发出光图案；多个非图案化的光源，耦合到探头，所述多个非图案化的光源中的每一个非图案化的光源被配置为从相对于探头的感测面的多个第二位置中的不同位置发出非图案化的光；多个近红外(NIR)光源，耦合到探头，所述多个NIR光源中的每一个NIR光源被配置为从相对于探头的感测面的多个第三位置中的不同位置发出NIR光；多个相机，耦合到探头，所述多个相机中的每一个相机被配置为接收由牙齿点位反射的返回的图案化的光、返回的非图案化的光或返回的NIR光中的一个或多个；以及处理装置，耦合到探头，处理装置被配置为控制所述多个图案化的光源、所述多个非图案化的光源和所述多个NIR光源的操作。

在第二实施例中，口内扫描仪还包括：多个偏振滤光器，耦合到所述多个相机，所述多个偏振滤光器中的每一个偏振滤光器具有第一偏振轴线。第一实施例可以扩展第一实施例。

在第三实施例中，所述多个图案化的光源中的每一个图案化的光源被配置为在第二偏振轴线处发出光图案，其中，第一偏振轴线基本上平行于第二偏振轴线。第三实施例可以扩展到第一和/或第二实施例。

在第四实施例中，所述多个NIR光源中的每一个NIR光源被配置为在第三偏振轴线处发出NIR光，其中，第一偏振轴线基本上垂直于第三偏振轴线。第四实施例可以利用上述实施例中的任何一个扩展。

在第五实施例中，处理装置被配置为以交替模式进行操作，从而通过所述多个图案化的光源、所述多个非图案化的光源或所述多个NIR光源中的一个或多个内的各自的光源交替地对牙齿点位照明。第五实施例可以利用上述实施例中的任何一个扩展。

在第六实施例中，其中，为了以交替模式进行操作从而交替地对牙齿点位照明，处理装置：在第一时间实例处激活所述多个NIR光源中的一个或多个第一NIR光源，以从相对于探头的感测面的多个第三位置中的第一位置发出第一NIR光并且提供牙齿点位的第一照明；基于第一照明生成包括牙齿点位的第一NIR光学图像的第一NIR扫描数据；在第二时间实例处激活所述多个NIR光源中的一个或多个第二NIR光源，以从相对于探头的感测面的多个第三位置中的第二位置发出第二NIR光并且提供牙齿点位的第二照明，其中，所述一个或多个第一NIR光源中的至少一个第一NIR光源与所述一个或多个第二NIR光源中的至少一个第二NIR光源不同；并且基于第二照明生成包括牙齿点位的第二NIR光学图像的第二NIR扫描数据。第六实施例可以利用上述实施例中的任何一个扩展。

在第七实施例中，第一时间实例和第二时间实例是顺序时间实例。第七实施例可以利用上述实施例中的任何一个扩展。

在第八实施例中，处理装置还：使用第一NIR光学图像和第二NIR光学图像生成牙齿点位的混合NIR光学图像。第八实施例可以利用上述实施例中的任何一个扩展。

在第九实施例中，处理装置还：基于第一NIR光学图像、第二NIR光学图像或混合NIR光学图像中的一个或多个在牙齿点位处执行龋齿病变的识别。第九实施例可以利用上述实施例中的任何一个扩展。

在第十实施例中，处理装置被配置为以交替模式进行操作，从而通过所述多个图案化的光源、所述多个非图案化的光源或所述多个NIR光源中的两个或更多个之间的各自的光源交替地对牙齿点位照明。第十实施例可以利用上述实施例中的任何一个扩展。

在第十一实施例中，一种方法，包括：在第一时间实例处通过口内扫描仪的探头的第一光源以相对于牙齿点位的第一角度发出第一光；通过探头的第一相机检测从牙齿点位反射的第一光的至少一部分；在第二时间实例处通过探头的第二光源以相对于牙齿点位的第二角度发出第二光；通过第一相机检测从牙齿点位反射的第二光的至少一部分；以及，基于检测到的第一光生成牙齿点位的第一光学图像，并且基于检测到的第二光生成牙齿点位的第二光学图像。

在第十二实施例中，第一光源和第二光源者均来自被配置为发出光图案的多个图案化的光源、被配置为发出非图案化的光的多个非图案化的光源、或被配置为发出NIR光的多个NIR光源中的一个光源。第十实施例可以利用第十一实施例扩展。

在第十三实施例中，第一光源和第二光源来自被配置为发出光图案的多个图案化的光源、被配置为发出非图案化的光的多个非图案化的光源、或被配置为发出NIR光的多个近红外(NIR)光源中的不同光源。第十三实施例可以利用第十一和第十二实施例扩展。

在第十四实施例中，第一时间实例和第二时间实例是顺序时间实例。第十四实施例可以利用上述实施例中的任何一个扩展。

在第十五实施例中，其中，通过探头的第一相机检测从牙齿点位反射的第一光的至少一部分包括检测被具有第一偏振轴线的偏振滤光器过滤的从牙齿点位反射的第一光的至少一部分；并且其中，由第一相机检测从牙齿点位反射的第二光的至少一部分包括检测被具有第一偏振轴线的偏振滤光器过滤的从牙齿点位反射的第二光的至少一部分。第十五实施例可以利用上述实施例中的任何一个扩展。

在第十六实施例中，第一光源和第二光源中的每一个光源是多个图案化的光源中的不同光源并且被配置为在第二偏振轴线处发出光图案，其中，第一偏振轴线基本上平行于第二偏振轴线。第十六实施例可以利用上述实施例中的任何一个扩展。第十六实施例可以利用上述实施例中的任何一个扩展。

在第十七实施例中，第一光源和第二光源中的每一个光源是多个近红外(NIR)光源中的不同光源并且被配置为在第三偏振轴线处发出NIR光，其中，第一偏振轴线基本上垂直于第三偏振轴线。第十七实施例可以利用上述实施例中的任何一个扩展。

在第十八实施例中，该方法还包括：使用第一光学图像和第二光学图像生成牙齿点位的混合光学图像。第十八实施例可以利用上述实施例中的任何一个扩展。

在第十九实施例中，该方法还包括：使用第一光学图像、第二光学图像或混合光学图像中的一个或多个生成牙齿点位的三维(3D)模型。

在第二十实施例中，第一光学图像是第一近红外(NIR)图像，第二光学图像是第二NIR图像，并且混合光学图像是混合NIR图像，该方法还包括：基于牙齿点位的3D模型在牙齿点位处执行龋齿病变的识别。第二十实施例可以利用上述实施例中的任何一个扩展。

在第二十一实施例中，一种方法，包括：通过口内扫描仪的探头并且在牙齿点位处，在第一偏振轴线处投射偏振的近红外(NIR)光；通过探头经由耦合到具有第二偏振轴线的偏振滤光器的相机接收从牙齿点位反射的偏振的NIR光的至少一部分，其中，第一偏振轴线基本上垂直于第二偏振轴线；以及基于接收到的偏振的NIR光生成牙齿点位的一个或多个第一图像。

在第二十二实施例中，该方法还包括：通过探头并且在牙齿点位处，在第三偏振轴线处投射偏振的光图案，该第三偏振轴线基本上平行于与相机相关联的第二偏振轴线；通过探头经由具有偏振滤光器的相机接收从牙齿点位反射的偏振的光图案的至少一部分；以及基于接收到的偏振的光图案生成牙齿点位的一个或多个第二图像。第二十二实施例可以利用第二十一实施例扩展。

在第二十三实施例中，该方法还包括：通过探头并且在牙齿点位处，投射非图案化的光；通过探头经由具有偏振滤光器的相机接收从牙齿点位反射的非图案化的光的至少一部分；以及基于接收到的非图案化的光生成牙齿点位的一个或多个第三图像。第二十三实施例可以利用上述实施例中的任何一个扩展。

在第二十四实施例中，该方法还包括：使用基于接收到的偏振的NIR光生成的牙齿点位的所述一个或多个第一图像、基于接收到的偏振的光图案生成的牙齿点位的所述一个或多个第二图像以及基于接收到的非图案化的光生成的牙齿点位的所述一个或多个第三图像，生成牙齿点位的三维模型。第二十四实施例可以利用上述实施例中的任何一个扩展。

在第二十五实施例中，在第一偏振轴线处投射偏振的NIR光包括：在第一时间实例处通过探头的第一NIR光源以相对于牙齿点位的第一角度发出第一偏振的NIR光；以及，在第二时间实例处通过探头的第二NIR光源以相对于牙齿点位的第二角度发出第二偏振的NIR光；其中，接收从牙齿点位反射的偏振的NIR光的至少一部分包括：由具有偏振滤光器的相机检测从牙齿点位反射的第一偏振的NIR光的至少一部分；以及，由具有偏振滤光器的相机检测从牙齿点位反射的第二偏振的NIR光的至少一部分；并且其中，基于接收到的偏振的NIR光生成牙齿点位的一个或多个第一图像包括：基于检测到的第一偏振的NIR光生成牙齿点位的第一光学图像，并且基于检测到的第二偏振的NIR光生成牙齿点位的第二光学图像。第二十五实施例可以利用上述实施例中的任何一个扩展。

在第二十六实施例中，在基本上平行于与相机相关联的第二偏振轴线的第三偏振轴线处投射偏振的光图案包括：在第三时间实例处通过探头的第一图案化的光源以相对于牙齿点位的第三角度发出第一偏振的光图案；在第四时间实例处通过探头的第二图案化的光源以相对于牙齿点位的第四角度发出第二偏振的光图案；其中，接收从牙齿点位反射的偏振的光图案的至少一部分包括：由具有偏振滤光器的相机检测从牙齿点位反射的第一偏振的光图案的至少一部分；以及，由具有偏振滤光器的相机检测从牙齿点位反射的第二偏振的光图案的至少一部分；并且其中，基于接收到的偏振的光图案生成牙齿点位的一个或多个第二图像包括：基于检测到的第一偏振的光图案生成牙齿点位的第三光学图像，并且基于检测到的第二偏振的光图案生成牙齿点位的第四光学图像。第二十六实施例可以利用上述实施例中的任何一个扩展。

在第二十七实施例中，第一时间实例和第二时间实例是第一顺序时间实例。第二十七实施例可以利用上述实施例中的任何一个扩展。

在第二十八实施例中，第三时间实例和第四时间实例是第二顺序时间实例。第二十八实施例可以利用上述实施例中的任何一个扩展。

在第二十九实施例中，第一光学图像包括第一NIR光学图像，并且第二光学图像包括第二NIR光学图像，该方法还包括：使用第一光学图像和第二光学图像生成牙齿点位的混合NIR光学图像。第二十九实施例可以利用上述实施例中的任何一个扩展。

在第三十实施例中，该方法还包括：基于3D模型在牙齿点位处执行龋齿病变的识别。第三十实施例可以利用上述实施例中的任何一个扩展。[33]在第三十一实施例中，一种方法，包括：执行如本文所公开的任何操作。

在第三十二实施例中，一种设备，包括：如本文所公开的任何元件中的一个或多个。

在第三十三实施例中，一种方法，包括：执行交替照明或受控偏振中的至少一个。

本公开的另一方面提供了一种系统，包括：存储器；以及处理装置，耦合到存储器，该处理装置用于执行根据第一实施例至第三十三实施例中的任何一个所述的方法。

本公开的另一方面提供了一种包括指令的计算机可读介质，该指令响应于由处理装置执行而使处理装置执行包括根据第一实施例至第三十三实施例中的任何一个所述的方法的操作。

本公开的另一方面提供了一种口内扫描仪，其包括探头和一个或多个光源，口内扫描仪执行第一实施例至第三十三实施例中的任何一个所述的方法。

附图说明

图1A示出了根据本公开实施例的用于口内扫描仪的扫描枪(wand)的示意图。

图1B示出了根据本公开一些实施例的结构光投影仪。

图1C示出了根据本公开实施例的具有多个光源、多个相机和各自的偏振轴线的扫描枪的探头。

图1D示出了根据本公开实施例的用于执行口内扫描和/或生成口内点位的虚拟三维模型的系统的一个实施例。

图2A示出了根据本公开实施例的被配置为执行交替照明(alternatingillumination)的扫描枪的元件。

图2B示出了根据本公开的实施例的来自使用交替照明进行扫描的扫描数据。

图3A-3G示出了根据本公开实施例的各种照明序列。

图4描绘了根据本公开一些实施例的用于组合使用交替照明获取的图像的示例性方法的流程图。

图5描绘了根据本公开一些实施例的使用交替照明来生成牙齿点位的图像的示例性方法的流程图。

图6描绘了根据本公开一些实施例的使用受控偏振(controlled polarization)生成牙齿点位的图像的示例性方法的流程图。

图7描绘了根据本公开一些实施方式的示例性计算机装置的框图，在该装置内可以执行用于使机器执行本文所讨论的一个或多个方法中的任何方法的指令集。

具体实施方式

本文描述了一种用于提高扫描(诸如对患者的牙齿点位进行的口内扫描)质量的方法和设备。在扫描会话期间，扫描仪的用户(例如，牙科医生)可以生成牙齿点位、牙齿点位的模型或其它对象的多个不同图像(还称为扫描)。为了生成多个不同的图像，牙齿点位可以由特定类型的光源照明。图像可以是离散图像(例如，随拍图像(point-and-shootimage))或来自视频的帧(例如，连续扫描)。图像可被配准在一起并用于生成牙齿点位的三维(3D)模型。3D模型可以用于各种目的，包括但不限于牙齿修复、牙齿修复的设计、牙齿对准器的设计、龋齿检测等。

牙齿点位可以由不同类型的光源照明。从每一个不同类型的光源生成的图像可以包括关于牙齿点位的不同信息。例如，牙齿点位可以由发出表面特征照明光(例如，白光)的非图案化的光源(本文还称为“均匀光投影仪”)照明，该非图案化的光源可以用于产生牙齿点位的表面特征的彩色图像。牙齿点位可以由在表面特征照明光谱范围内发出图案化的光的图案化的光源(本文还称为“结构光投影仪”)照明，该图案化的光源可以用于产生牙齿点位的表面特征的三维图像。牙齿点位可以由发出穿透光谱范围的光(例如，红外或近红外(NIR))的穿透光源(本文还称为“穿透光投影仪”)照明，该穿透光源可以用于产生包括关于牙齿点位的内部结构或特征的信息的图像。

至少由于每种类型的光源以不同的方式与牙齿点位相互作用，这可能产生使各个图像的信息内容降级的不同类型的噪声效应，因此对使用来自每种类型的光源的照明而生成的图像进行配准具有其自身的挑战。此外，期望在单次口内扫描期间利用多种类型的光源对牙齿点位照明，以便收集关于牙齿点位的不同类型的信息。然而，在单次口内扫描中使用不同类型的光源可能是具有挑战性的，这至少是因为使用多种类型的光源的相互操作性问题和使用不同类型的光源对牙齿点位照明的干涉问题。

本公开的各个方面通过提供具有一种或多种类型的光源的口内扫描仪来解决上述挑战和其它挑战，这些光源包括但不限于均匀光投影仪、结构光投影仪或穿透光投影仪。所述一种或多种不同类型的光源能够以包括交替照明、受控偏振或其组合的照明序列来操作。

照明序列可以指使用一个或多个不同类型的光源的照明序列(例如，使用照明源脉冲)。特定类型的光源的每一个照明可以用于生成对象(例如，牙齿点位)的相应扫描数据(例如，包括相应的图像)。交替照明可以指从不同方向(例如，不同照明角度)照明对象并且利用同一相机从不同角度照明来捕获扫描数据(例如，图像)。由交替照明生成的每一个图像可以具有关于对象的相同区域的不同质量的信息，这可以被利用来生成具有比原始获得的图像中的单个图像更高质量(例如，更多信息)的图像。

例如，牙齿点位可以由第一穿透光投影仪从左侧照明以生成牙齿点位的左侧图像(例如，左侧穿透图像)。在左侧照明之后，牙齿点位可以立即由第二穿透光投影仪从右侧照明，以生成牙齿点位的右侧图像(例如，右侧穿透图像)。来自左侧照明和右侧照明的反射光可以由同一相机捕获。左侧图像可以在牙齿点位的左侧区域上饱和，但在牙齿点位的右侧上具有高对比度。右侧图像可以在牙齿点位的右侧区域上饱和，但在牙齿点位的左侧上具有高对比度。左侧图像和右侧图像的高对比度图像信息可以被组合(例如，使用左侧图像和右侧图像中的每一个的高对比度区域)以创建具有比原始获得的左侧图像或右侧图像中的任何单个图像更高质量的对比度信息的另一图像(例如，混合图像)。

在一些实施例中，可以使用受控偏振，使得不同类型的光源中的一个或多个可以被配置为在受控偏振轴线处投射相应的偏振光。相机还可以配置有具有预定偏振轴线的偏振滤光器。通过对不同的光源(和相机)实施受控偏振，可以至少部分地减少和/或过滤使图像质量劣化的反射光。

例如，穿透光投影仪可以被配置为相对于相机的偏振轴线投射交叉偏振的穿透光，以帮助抑制来自牙齿点位的表面的镜面反射。结构光投影仪可以被配置为相对于相机的偏振轴线投射线性偏振的图案化的光，以帮助抑制在被反射回到相机之前渗入(percolate)牙齿点位内并在牙齿内经历多次散射的图案化的光。

在一些实施例中，本文所述的交替照明技术可以与本文所述的受控偏振技术在单次口内扫描中进行扫描。在一些实施例中，单次口内扫描可以实现如本文所述的交替照明技术或受控偏振技术中的一种。

在一些实施例中，从一种类型的光源获取的扫描数据能够以有益的方式与从另一种类型的光源获取的扫描数据一起使用。例如，可以使用从结构光投影仪的照明生成的图像来创建牙齿点位的表面的3D模型。当使用来自不同类型光源(诸如穿透光投影仪或均匀光投影仪)的照明获取相应图像时，表面的3D模型(例如，指示针对每一个相应图像的扫描枪被定位的位置的几何数据)可以用于确定或估计扫描枪的位置。使用这种信息，可以创建更完整的3D模型，诸如具有牙齿点位的表面数据、体积数据和/或颜色数据的3D模型，并将其用于各种目的，诸如龋齿检测。

本文所述的实施例是指口内扫描仪、口内图像、口内扫描会话等来讨论。然而，应该理解，实施例还应用于除口内扫描仪之外的扫描仪类型。实施例可以应用于拍摄多个光学图像并将这些图像拼接在一起以形成组合图像或虚拟模型的任何类型的扫描仪。例如，实施例可以应用于台式模型扫描仪等。此外，应该理解，口内扫描仪或其它扫描仪可以用于扫描口腔中除牙齿点位之外的对象。因此，描述口内图像的实施例应该被理解为一般适用于由包含光学传感器的扫描仪生成的任何类型的图像，描述口内扫描会话的实施例应该被理解为适用于任何类型的对象的扫描会话，并且描述口内扫描仪的实施例应该被理解为总体上适用于许多类型的扫描仪。

图1A示出了根据本公开实施例的用于口内扫描仪的扫描枪的示意图。扫描枪20(本文中还称为“细长的手持扫描枪20”和“口内扫描仪”)包括多个光源22和多个相机24，它们耦合到设置在手持扫描枪的远端30处的探头28内的刚性结构26。在一些应用中，在口内扫描期间，探头28至少部分地进入受试者的口腔。

在一些实施例中，光源22可以是(或在)一个或多个多模态下(操作)，其中每一个模态发出不同光谱范围和/或不同图案的光。在一些实施例中，光源22包括发出表面特征照明光(例如，具有大约400nm至600nm波长的白光或可见光)的一个或多个非图案化的光源(本文中还称为“均匀光投影仪”)、发出表面特征照明光谱范围(例如，通常不同于非图案化的光源的光谱范围)内的图案化光的一个或多个图案化的光源(本文中还称为“结构光投影仪”)、和/或发出穿透光谱范围的光(例如，红外或近红外(NIR))的一个或多个表面穿透光源(本文中还称为“穿透光投影仪”)。在一些实施例中，每一个模态可以捕获特定类型的信息。例如，发出表面特征照明光(例如，白光)的均匀光源可以用于收集包括对象的颜色数据(例如，对象的表面的颜色)的扫描数据。发出表面特征照明光的非图案化的光源可以用于收集包括对象的表面数据(例如，三维(3D)表面数据)的扫描数据。发出穿透光的表面穿透光源可以用于收集扫描数据，该扫描数据包括穿透数据，该穿透数据包括关于对象的内部特征的信息。例如，所有不同类型的光源可以被设置在扫描枪20内，如图1C所示。

在一些实施例中，光源22中的一个或多个可以被配置为投射偏振的光。例如，光源22中的一个或多个可以配置有线性偏振器以在特定平面中(例如，沿着偏振轴线)投射光线。在一些实施例中，光源22可以在光源(例如，被配置为发出偏振光的LED)处偏振。在一些实施例中，光源22可以配置有线性偏振器，诸如偏振滤光器。在一些实施例中，一个或多个相机24可以配置有线性偏振器。下面关于图1C进一步描述具有偏振器的光源22和具有偏振器的相机24。

在一些实施例中，光源22定位在探头28内，使得一个或多个光源22面对放置在其照明区域的手持扫描枪20外部的对象32，而不是将光源定位在手持扫描枪20的近端并通过光从镜子反射并随后反射到对象32上来照明对象32。在一些实施例中，相机24定位探头28内，使得一个或多个相机24面对放置在其视场中的手持扫描枪20外部的对象32，而不是将相机定位在手持扫描枪的近端并通过光从镜子反射并进入相机来观察对象。在一些实施例中，光源22定位在扫描枪20内，使得一个或多个光源22定位在扫描枪20的近端80，并且通过光从一个或多个镜子反射并随后反射到对象32上来对对象照明。在一些实施例中，一个或多个相机24定位在手持扫描枪20的近端，并且通过光从一个或多个镜子反射并进入一个或多个相机24来观察对象32。

在一些应用中，探头28的高度H1小于15mm，探头28的高度H1是从下表面81(感测表面)到与下表面81相对的上表面82测量的，来自被扫描的对象32的反射光通过该下表面进入探头28。在一些应用中，高度H1在10-15mm之间。

在一些实施例中，相机24分别具有至少45度(例如至少70度，例如至少80度，例如85度)的大视场β(beta)。在一些实施例中，视场可以小于120度，例如小于100度，例如小于90度。在一些实施例中，相机24可以包括一个或多个相机传感器58、偏振器60(例如，线性偏振器)和包括一个或多个透镜的物镜光学器件(未示出)。在一些实施例中，为了实现近焦成像，相机24可以聚焦在位于距离相机传感器最远的镜头1mm到30mm之间，例如4mm到24mm之间，例如5mm到11mm之间，例如9mm到10mm之间的物体焦平面50处。在一些实施例中，相机24可以以至少30帧每秒的帧速率(例如以至少75帧每秒的帧，例如以至少100帧每秒)来捕获图像(例如，扫描数据)。在一些应用中，帧速率可以小于200帧每秒。在一些实施例中，通过组合所有相机24的各自的视场而实现的大视场可以由于图像(例如，扫描数据)拼接误差的量减少而提高精度，特别是在缺牙区域，在该缺牙区域牙龈表面是平滑的并且可能存在较少的清晰高分辨率3D特征。在一些情况下，具有更大的视场使得大的平滑特征，诸如牙齿的整体弯曲，能够出现在每一个图像帧中，这提高了拼接从多个这样的图像帧获得的相应表面的精度。如本文所使用的，术语每一个相机的“视场”是指每一个相机的对角视场。

在一些实施例中，光源22可以分别具有至少45度(例如至少70度)的大照明场α(alpha)。在一些应用中，照明场α(alpha)可以小于120度，例如小于100度。在一些实施例中，每一个相机24具有多个离散的预设聚焦位置，在每一个聚焦位置，相机聚焦在各自的物体焦平面50。在一些实施例中，一个或多个相机24可以包括自动聚焦致动器，其从离散的预设聚焦位置选择聚焦位置，以便改进给定的图像捕获。额外地或可替代地，一个或多个相机24包括光学孔径相位掩模，其延伸相机的焦深(depth of focus)，使得由每一个相机形成的图像在位于距离相机传感器最远的镜头1mm到30mm之间，例如4mm到24mm之间，例如5mm到11mm之间，例如9mm到10mm的所有物距上维持聚焦。

在一些实施例中，光源22和相机24以紧密封装和/或交替的方式耦合到刚性结构26，使得(a)每一个相机视场的相当大的部分与相邻相机的视场重叠，并且(b)每一个相机视场的相当大的部分与相邻投影仪的照明场重叠。可选地，至少20％，例如至少50％，例如至少75％投射的光在物体焦平面50处的至少一个相机的视场中，物体焦平面50位于离相机传感器最远的透镜至少4mm处。

在一些实施例中，刚性结构26可以是非柔性结构，光源22和相机24耦合到该非柔性结构以便为探头28内的光学器件提供结构稳定性。将所有投影仪和所有相机耦合到公共刚性结构可以帮助在变化的环境条件下，例如在可能由受试者嘴部引起的机械应力下，维持每一个结构光投影仪和每一个相机24的光学器件的几何完整性。在一些实施例中，刚性结构26可以帮助维持稳定的结构完整性以及光源22和相机24相对于彼此的定位。在一些实施例中，控制刚性结构26的温度可以有助于在探头28进入和离开受试者口腔时或者在受试者在扫描期间呼吸时在大范围的环境温度中维持光学器件的几何完整性。

在一些实施例中，至少一个温度传感器52耦合到刚性结构26并测量刚性结构26的温度。设置在手持扫描枪20内的温度控制电路54(a)从温度传感器52接收指示刚性结构26的温度的数据，以及(b)响应于接收到的数据激活温度控制单元56。温度控制单元56，例如PID控制器，将探头28保持在期望的温度(例如，在35与43摄氏度之间、在37与41摄氏度之间等)。

在一些实施例中，通过使用加热和冷却的组合将探头28维持在其受控温度。例如，温度控制单元56可以包括加热器(例如，多个加热器)和冷却器(例如，热电冷却器)。如果探头28的温度降低到38摄氏度以下，则(一个或多个)加热器可以用于升高探头28的温度，而如果探头28的温度高于40摄氏度，则热电冷却器可以用于降低探头28的温度。

然而，在一些实施例中，外部环境温度，诸如在受试者口腔内遇到的温度，可能引起探头28的加热。为了克服这一点，热量可以通过设置在手持扫描枪20内的导热元件94(例如，热管)从探头28中抽出，使得导热元件94的远端95与刚性结构26接触，并且近端99与手持扫描枪20的近端80接触。由此，热量从刚性结构26传递到手持扫描枪20的近端80。可替代地或额外地，设置在手持扫描枪20的手持区域中的风扇可以用于从探头28吸取热量。

在一些实施例中，光源22包括一个或多个耦合到刚性结构26的均匀光投影仪。在一些实施例中，均匀光投影仪将白光(例如，非图案化的光)发射到被扫描的对象32上。至少一个相机(例如，相机24中的一个)使用来自均匀光投影仪的照明来捕获对象32的二维(2D)彩色图像(例如，2D扫描数据)。在一些实施例中，处理器96(本文中还称为“处理装置96”)可以运行表面重构算法，该表面重构算法将使用来自其它光源22(例如，结构光源)的照明捕获的至少一个图像与使用来自均匀光投影仪的照明捕获的一个或多个图像组合，以便生成口内三维表面的数字三维图像。在一些实施例中，使用结构光和均匀照明的组合可以增强口内扫描仪的整体捕获，并且可以有助于减少处理器96在运行相应算法时需要考虑的选项的数量。

在一些实施例中，光源22可以包括一个或多个结构光投影仪，如下面关于图1B进一步描述的。在一些实施例中，结构光投影仪可以将光图案投射到被扫描的对象32上。例如，结构光投影仪可以投射波长为420-470nm的蓝光图案。相机24中的至少一个可以捕获由从被扫描的对象32反射的光图案产生的光场。在一些实施例中，一个或多个均匀光投影仪将白光传输到对象32上并且在白光照明下一个或多个相机24捕获对象32的一个或多个2维(2D)扫描数据(例如，2D彩色图像)。处理器96可以将(a)从图案化光场捕获的信息与(b)对象32的至少一个2维扫描数据组合，以重构对象32的表面的3维扫描数据(例如，图像)。

在一些实施例中，光源22可以包括一个或多个发出穿透光谱范围光(例如，红外或近红外(NIR))的表面穿透光源。穿透光源可以使用穿透照明来获取穿透扫描数据(例如，穿透图像)。穿透照明总体上是穿透的，使得其可以至少部分地穿透并穿过牙齿的牙釉质和牙本质。穿透波长的光可以包括总体上红外(并且特别地近红外)光。例如，可以使用700至1090nm(例如，850nm)范围内的光。可以使用其它波长和波长范围，包括比可见光谱更短或可见光谱之外的波长，诸如紫外(UV)/蓝色荧光和红光荧光。

在一些实施例中，用于拍摄穿透图像的照明可以被认为是半穿透的，这是由于内部牙齿区域(例如，点或体素)可以仅从几个相机位置和定向可见。在一些图像中，该点可能被其它结构阻挡，这些图像包括它们视场中的体积点。包括它们视场中的体积点的图像可能不对该体积点成像。

在一些实施例中，每一个相机包括具有像素阵列的相机传感器，对于这些像素中的每一个，在3D空间中存在相应光线，该光线源自其方向朝向被成像的对象的像素；当在传感器上成像时，沿着这些光线中的特定光线的每一个点将落在传感器上其对应的相应像素上。如在整个本申请中所使用的，为此使用的术语是“相机光线”。类似地，对于来自每一个投影仪的每一个投射的光点，存在相应的投影仪光线。每一个投影仪光线对应于相机传感器的至少一个上的相应像素路径，即，如果相机看到由特定投影仪光线投射的光点，则该光点将必须由对应于该特定投影仪光线的特定像素路径上的像素检测到。在校准过程期间，可以存储(a)与每一个相机的相机传感器上的每一个像素相对应的相机光线的值，以及(b)与来自每一个投影仪的每一个投射的光点相对应的投影仪光线的值。

在一些实施例中，基于存储的校准值，处理装置可以用于运行相应算法，以便识别表面上的每一个投射的光点的三维位置。对于给定的投影仪光线，处理装置“查看”相机之一上的相应相机传感器路径。沿着该相机传感器路径的每一个检测到的光点将具有与给定投影仪光线相交的相机光线。该交点限定了空间中的三维点。随后，处理器在与其它相机上的给定投影仪光线相对应的相机传感器路径中进行搜索，并且识别在与给定投影仪光线相对应的其相应的相机传感器路径上还有多少其它相机也检测到了其相机光线与空间中的该三维点相交的光点。如本申请全文所使用的，如果两个或更多个相机检测到其各自的相机光线与给定投影仪光线在空间中的同一三维点处相交的光点，则认为相机“同意”位于该三维点处的光点。因此，处理装置可以基于两个或更多个相机同意在某些交点处存在投影仪光线的投射的光图案来识别投射的光(例如，投射的光图案)的三维位置。对于沿着相机传感器路径的额外光点重复该过程，并且将最高数量的相机“同意”的光点识别为从给定投影仪光线投射到表面上的光点。因此，为该光点计算表面上的三维位置。

在一些实施例中，一旦确定了表面上特定光点的位置，则可以不考虑投射该光点的投影仪光线以及对应于该光点的所有相机光线，并且可以针对下一投影仪光线再次运行相应算法。最终，所识别的三维位置可以用于生成口内表面的数字三维模型。

图1B示出了根据本公开一些实施例的结构光投影仪。在一些实施例中，光源22可以包括耦合到刚性结构26的一个或多个结构光投影仪。在一些实施例中，结构光投影仪23可以包括激光二极管、光束整形光学元件或生成光(例如，利用照明和非照明区域投射的光)的图案(诸如离散的不相连光点的分布34)的图案生成光学元件中的一个或多个。在一些实施例中，结构光投影仪23可以被配置为当激光二极管将光传输通过图案生成光学元件时，在距离图案生成光学元件位于1mm到30mm之间，例如4mm到24mm之间的所有平面处生成离散的不相连光点的分布34。虽然上面描述为使用激光二极管，但是应该理解，这是示例性的而非限制性的应用。在其它应用中可以使用其它光源。此外，虽然描述为投射离散的不相连光点的图案，但是应该理解，这是示例性的和非限制性的应用。在其它应用中可以使用其它光图案或阵列，包括但不限于线、栅格、棋盘格以及其它阵列。

在一些实施例中，各个结构光投影仪23的各自的激光二极管传输不同波长的光，即，至少两个结构光投影仪23的各自的激光二极管分别传输两个不同波长的光。在一些实施例中，至少三个结构光投影仪23的各自的激光二极管分别以三种不同波长传输光。例如，可以使用红色、蓝色和绿色激光二极管。对于一些应用，至少两个结构光投影仪23的各自的激光二极管分别以两种不同波长传输光。例如，在一些应用中，六个结构光投影仪23被设置在探头28内，其中三个包含蓝色激光二极管，三个包含绿色激光二极管。

在一些实施例中，结构光投影仪23中的至少一个可以是单色结构光投影仪，其将单色结构光图案投影到被扫描的对象上。例如，单色结构光投影仪可以以420-470nm的波长投射蓝色结构光图案。在一些实施例中，光场相机中的至少一个可以是单色光场相机，其捕获由从被扫描的对象反射的单色结构光图案产生的光场。

如图所示，结构光投影仪23可以将离散的不相连光点的分布投射到多个物体焦平面上。在一些实施例中，被扫描的对象32可以是受试者口腔内部的一个或多个牙齿或其它口内对象/组织。牙齿的稍微半透明和有光泽的性质可能影响被投射的结构光图案的对比度。例如，(a)击中牙齿的一些光可能散射到口内场景内的其它区域，从而引起一定量的杂光(stray light)，以及(b)一些光可能穿透牙齿并随后在任何其它点处从牙齿出来。图案化光的稀疏分布34(例如，离散的不相连光点的分布)可以提供减少投射光量与维持有用的信息量之间的改善的平衡。分布34的稀疏度可以由(a)与(b)的比率来表征：(a)在照明场α(alpha)中的正交平面44上的照明区域，即，在照明场α(alpha)中的正交平面44上的所有投射光点33的面积的总和；(b)在照明场α(alpha)中的正交平面44上的非照明区域。在一些应用中，稀疏度比率可以为至少1：150和/或小于1：16(例如，至少1：64和/或小于1：36)。

在一些实施例中，图案生成光学元件是衍射光学元件(DOE)，当激光二极管将光通过DOE传输到对象32上时，该DOE生成离散的不相连光点33的分布34。光点可以指具有任何形状的小区域的光。在一些实施例中，不同结构光投影仪23的各自的DOE生成具有各自不同形状的光点，即，由特定DOE生成的每一个光点33具有相同的形状，并且由至少一个DOE生成的光点33的形状不同于由至少另一个DOE生成的光点33的形状。例如，一些DOE可以生成圆形光点33，一些DOE可以生成方形光点，一些DOE可以生成椭圆形光点。可选地，一些DOE可以生成相连或不相连的线图案。

在一些实施例中，生成口内表面的数字三维模型可以包括使用设置在口内扫描仪的远端处的探头中的一个或多个结构光投影仪将离散的不相连光点的图案投射到患者的口内表面上。在一些实施例中，离散的不相连光点的图案是未编码的。在一些实施例中，使用设置在探头中的两个或更多个相机捕获包括多个图像的扫描数据，该扫描数据包括不连接的光点的投射的图案。对扫描数据(例如，投射的图案的图像)进行解码以确定口内表面的三维表面信息。三维表面信息可以用于生成口内表面的数字三维模型。在一些实施例中，解码扫描数据(例如，图像)可以包括访问将与两个或更多个相机中的每一个相机的相机传感器上的像素相对应的相机光线与投影仪光线相关联的校准数据。投影仪光线中的每一个与离散的不相连光点中的一个相关联。解码还可以包括使用校准数据确定与离散的不相连光点的投射的图案相对应的投影仪光线和相机光线的交点。投影仪光线和相机光线的交点与空间中的三维点相关联。解码还可以包括基于所述两个或更多个相机对于在特定交点处存在由投影仪光线投射的离散不相连光点的的图案的同意来识别离散的不相连光点的投射的图案的三维位置。

图1C示出了根据本公开实施例的具有多个光源、多个相机和相应偏振轴线的扫描枪的探头。探头28被示出具有光源22，该光源包括多个均匀投影仪87、多个结构光投影仪23、多个穿透光投影仪86和布置在探头28处的多个相机24。在一些实施例中，并且如图所示，各种光源22可以沿着特定偏振轴线85发出各自的光。在一些实施例中，各种光源22的偏振轴线85和相机相对于彼此以有益的布置进行布置。如上所述，光源22和/或相机24可以在光源(例如，各自的LED)处偏振，或者使用偏振滤光器进行偏振，诸如线性偏振器或交叉偏振器。

在一些实施例中，一个或多个相机24可以配置有帮助相机24拒绝不相关的散射光的线性偏振器(相对于光源，诸如结构光投影仪)。在一些实施例中，一个或多个相机24的偏振轴线85可以与一个或多个结构光投影仪23的偏振轴线85基本上对准(例如，基本上平行)。在一些实施例中，一个或多个(或至少两个)相机24的偏振轴线85可以与至少两个结构光投影仪23的偏振轴线85基本上对准(例如，基本上平行)。在一些实施例中，基本上平行可以指在绝对平行、±3度平行、±5度平行或±10度平行的制造公差内。在一些实施例中，基本上平行与平行方向小于45度。应该注意，随着相机24和结构光投影仪23的偏振轴线85从绝对平行移开，滤光收益趋于降低，然而该布置在拒绝至少一些散射光方面仍然可以是有效的。

在一些实施例中，使用与一个或多个结构光投影仪23的偏振轴线85基本上平行的相机24的偏振轴线85可以帮助抑制来自对象的散射和/或透射的光。散射和/或透射的光的抑制可以改善弱点的峰值与背景(PTB)比，并且允许降低图案寻找中的阈值，这可以增加每一个图像(例如，场景)的对比度。例如，在一些三维成像系统中，投射在对象上的光图案周围的迷雾(haze)可能引起针对弱点(例如，图案)的低PTB(或低信噪比(SNR))，这对于点检测可能是有挑战性的。迷雾(例如，背景噪声)可以包括渗透到对象(例如，牙齿)中并且在对象内经历多次散射的光。PTB动态范围大，这是由于来自表面反射的光点峰值随着接受角度而显著改变，而来自多个内部散射的迷雾松散地取决于接受角度(例如，在不同的接受角度下保持实质上不变)。关于结构光投影仪23的偏振方案可以有助于减少来自渗透的PTB分量，这是由于表面反射有助于保持偏振，而迷雾由于多次散射而不保持偏振。

在一些实施例中，一个或多个相机24的偏振轴线85可以与一个或多个穿透光投影仪86的偏振轴线85基本上垂直(例如，交叉偏振)。在一些实施例中，一个或多个(或至少两个)相机24的偏振轴线85可以与至少两个穿透光投影仪86的偏振轴线85基本上垂直。在一些实施例中，一个或多个穿透光投影仪86可以被配置有交叉偏振器，使得一个或多个相机24的偏振轴线85与一个或多个穿透光投影仪86的偏振轴线85基本上垂直。将一个或多个相机24的偏振轴线85配置为与一个或多个穿透光投影仪86的偏振轴线85基本上垂直有助于抑制对象表面的反射，诸如镜面反射。在一些实施例中，基本上垂直可以指在绝对垂直、±3度垂直、±5度垂直或±10度垂直的制造公差内。在一些实施例中，基本上垂直与垂直方向小于45度。可以注意到，随着相机24和穿透光投影仪86的偏振轴线85从绝对垂直移开，滤光收益趋于减少，然而该布置在抑制至少一些反射光方面仍然可以是有效的。

在一些实施例中，使用关于相机24和穿透光投影仪86的交叉偏振可以有助于抑制穿透光的镜面反射并且增强对比度。利用穿透光投影仪86照明对象创建来自对象的镜面反射。镜面反射可以在相机24的图像传感器处产生局部饱和，这阻碍了表示对象的内部部分的信号并且降低了图像质量。使用相对于相机24的偏振轴线85的交叉偏振器可以抑制镜面反射。利用穿透光投影仪86所使用的偏振方案可以抑制离开对象的镜面反射，因为当通过对象的光以基本上随机的偏振被散射回时，由于这种镜面反射在反射时保持偏振，因此可以抑制离开物体表面的镜面反射。大约50％的定向偏振光被相机偏振器透射，而大约50％的交叉偏振被相机偏振器阻挡，使得大约25％的原始穿透光被相机接收(其大部分是在牙齿内部散射的光)。[90]在一些实施例中，均匀光投影仪87中的一个或多个可以没有配置偏振器(例如，使得均匀光投影仪87发出随机偏振光)。在一些实施例中，均匀光投影仪87中的一个或多个可以配置有线性偏振器。一个或多个相机24的偏振轴线85可以与配置有线性偏振器的一个或多个均匀光投影仪87的偏振轴线85基本上对准(例如，基本上平行)。在一些实施例中，一个或多个均匀光投影仪87可以配置有交叉偏振器，使得一个或多个相机24的偏振轴线85与一个或多个均匀光投影仪87的偏振轴线85基本上垂直。

图1D示出了根据本公开实施例的用于执行口内扫描和/或生成口内点位的虚拟三维模型的系统100的一个实施例。系统100包括牙科诊所108和可选地一个或多个牙科实验室110。牙科诊所108和牙科实验室110分别包括计算装置105、106，其中计算装置105、106可以经由网络180相互连接。网络180可以是局域网(LAN)、公共广域网(WAN)(例如，因特网)、私有WAN(例如，内联网)或其组合。

计算装置105可以经由有线或无线连接耦合到一个或多个口内扫描仪150(在本文中还称为“扫描仪”或“扫描枪”)和/或数据存储125。在一个实施例中，牙科诊所108中的多个扫描仪150无线地连接到计算装置105。在一个实施例中，扫描仪150经由直接无线连接无线地连接到计算装置105。在一个实施例中，扫描仪150经由无线网络无线地连接到计算装置105。在一个实施例中，无线网络是Wi-Fi网络。在一个实施例中，无线网络是蓝牙网络、Zigbee网络或一些其它无线网络。在一个实施例中，无线网络是无线网格网络，其示例包括Wi-Fi网格网络、Zigbee网格网络等。在示例中，计算装置105可以物理地连接到一个或多个无线接入点和/或无线路由器(例如，Wi-Fi接入点/路由器)。口内扫描仪150可以包括无线模块，诸如Wi-Fi模块，并且经由无线模块可以经由无线接入点/路由器加入无线网络。计算装置106还可以连接到数据存储(未示出)。数据存储可以是本地数据存储和/或远程数据存储。计算装置105和计算装置106可以分别包括一个或多个处理装置、存储器、次级存储器、一个或多个输入装置(例如，诸如键盘、鼠标、平板、触摸屏、麦克风、相机等)、一个或多个输出装置(例如，显示器、打印机、触摸屏、扬声器等)、和/或其它硬件组件。

在实施例中，扫描仪150包括惯性测量单元(IMU)。IMU可以包括加速度计、陀螺仪、磁力计、压力传感器和/或其它传感器。例如，扫描仪150可以包括一个或多个微机电系统(MEMS)IMU。IMU可以生成惯性测量数据，包括加速度数据、旋转数据等。

计算装置105和/或数据存储125可以位于牙科诊所108(如图所示)、牙科实验室110或诸如提供云计算服务的服务器场的一个或多个其它位置处。计算装置105和/或数据存储125可以连接到与计算装置105处于相同或不同位置处的组件(例如，在远离牙科诊所108的第二位置处的组件，诸如提供云计算服务的服务器场)。例如，计算装置105可以连接到远程服务器，在那里口内扫描应用115(例如，交替照明和受控偏振模块120)的一些操作在计算装置105(交替照明和受控偏振模块120)上执行，并且口内扫描应用115的一些操作在远程服务器上执行。还应该注意到，被描述为由口内扫描应用115执行的一个或多个操作可以由交替照明和受控偏振模块120执行。

一些额外的计算装置可以经由有线连接物理地连接到计算装置105。一些额外的计算装置可以经由无线连接无线地连接到计算装置105，该无线连接可以是直接无线连接或经由无线网络的无线连接。在实施例中，一个或多个额外的计算装置可以是移动计算装置，诸如膝上型计算机、笔记本计算机、平板计算机、移动电话、便携式游戏控制台等。在实施例中，一个或多个额外计算装置可以是传统上固定的计算装置，诸如台式计算机、机顶盒、游戏控制台等。额外计算装置可以用作计算装置105的瘦客户端。在一个实施例中，额外计算装置使用远程桌面协议(RDP)来访问计算装置105。在一个实施例中，额外计算装置使用虚拟网络控制(VNC)访问计算装置105。一些额外计算装置可以是被动客户端，其不具有对计算装置105的控制并且接收口内扫描应用115的用户界面的可视化。在一个实施例中，一个或多个额外计算装置可以在主模式下操作，并且计算装置105可以在从模式下操作。

口内扫描仪150可以包括用于光学捕获三维结构的探头(例如，还称为手持探头)。口内扫描仪150可以用于执行患者口腔的口内扫描。运行在计算装置105上的口内扫描应用115可以与扫描仪150进行通信，以实现口内扫描。口内扫描的结果可以是口内扫描数据135A、135B至135N，其可以包括一组或多组口内扫描，这些口内扫描可以包括口内图像。每一个口内扫描可以包括二维(2D)或3D图像，这些图像可以包括牙齿点位的一部分的深度信息(例如，高度图)。在实施例中，口内扫描包括x、y和z信息。在一个实施例中，口内扫描仪150生成许多离散的(即，单独的)口内扫描。

在一些实施例中，离散口内扫描的集合被合并成混合口内扫描的较小集合，其中每一个混合扫描是多个离散扫描的组合。口内扫描数据135A-135N可以包括原始扫描和/或混合扫描，其中的每一个可以被称为口内扫描(并且在一些情况下被称为口内图像)。在扫描时，口内扫描仪可以每秒生成多个(例如，数十个)扫描(例如，高度图)(被称为原始扫描)。为了提高所捕获的数据的质量，混合过程可以用于通过某种平均过程将原始扫描的序列组合成混合扫描。额外地，口内扫描仪150可以每秒生成多个扫描。这可能是过多的数据而无法使用机器学习模型来实时处理。因此，可以将类似扫描的组组合成混合扫描，并且可以将混合扫描输入到一个或多个经训练的机器学习模型中。这可以极大地减少用于处理口内扫描的计算资源而不降低质量。在一个实施例中，每一个混合扫描包括来自多达20个原始扫描的数据，并且还包括彼此相差小于阈值角度差和/或彼此相差小于阈值位置差的扫描。因此，一些混合扫描可以包括来自20个扫描的数据，而其它混合扫描可以包括来自少于20个扫描的数据。在一个实施例中，口内扫描(其可以是混合扫描)包括图像中的每一个像素的高度值和强度值。

在实施例中，口内扫描数据135A-135N还可以包括牙齿点位的彩色2D图像和/或特定波长的图像(例如，近红外(NIRI)图像、红外图像、紫外图像等)。在实施例中，在扫描期间，口内扫描仪150在生成3D口内扫描与一种或多种类型的2D口内图像(例如，彩色图像、NIRI图像等)之间交替。例如，可以在生成第四与第五口内扫描之间生成一个或多个2D彩色图像。例如，一些扫描仪可以包括多个图像传感器，其同时生成患者牙弓的不同区域的不同2D彩色图像。这些2D彩色图像可以拼接在一起以形成包括多个图像传感器的视场的组合的较大视场的单一颜色表示。

扫描仪150可以将口内扫描数据135A、135B至135N传输到计算装置105。计算装置105可以将口内扫描数据135A-135N存储在数据存储125中。[100]根据一个示例，用户(例如，医师)可以使患者经受口内扫描。在这样做时，用户可以将扫描仪150应用于一个或多个患者口内位置。扫描可以被分成一个或多个段(还称为角色)。例如，这些段可以包括患者的下牙弓、患者的上牙弓、患者的一个或多个准备牙齿(例如，将应用诸如牙冠或其它牙科假体的牙科装置的患者的牙齿)、与准备牙齿接触的一个或多个牙齿(例如，牙齿本身不受牙科装置的影响，但是该牙科装置位于一个或多个这样的牙齿旁边或者该牙科装置在口腔闭合时与一个或多个这样的牙齿配合)，和/或患者咬合(例如，在患者口腔闭合的情况下执行的扫描，其中扫描指向患者的上牙和下牙的界面区域)。通过这种扫描仪应用，扫描仪150可以将口内扫描数据135A-135N提供到计算装置105。口内扫描数据135A-135N可以以口内扫描数据集的形式提供，它们中的每一个可以包括特定牙齿和/或口内点位的区域的2D口内图像(例如，彩色2D图像)和/或3D口内扫描。在一个实施例中，为上颌弓、下颌弓、患者咬合和每个准备牙齿创建单独的口内扫描数据集。可替代地，生成单个的大口内扫描数据集(例如，针对下颌弓和/或上颌弓)。口内扫描可以从扫描仪150以一个或多个点(例如，一个或多个像素和/或像素组)的形式提供到计算装置105。例如，扫描仪150可以将口内扫描作为一个或多个点云提供。口内扫描可以分别包括高度信息(例如，指示每一个像素的深度的高度图)。

患者的口腔被扫描的方式可以取决于要应用的程序。例如，如果要创建上义齿或下义齿，则可以对下颌或上颌的无牙牙弓执行完整扫描。相反，如果要创建牙桥，则可以只扫描整个牙弓的一部分，该部分包括无牙区域、相邻的准备牙齿(例如，抵接的牙齿)以及相对的牙弓和齿列。可替代地，如果要创建牙桥，则可以执行上和/或下牙弓的完整扫描。

作为非限制性的示例，牙科程序可以大致分为口腔修复(修复性的)和正畸程序，随后进一步细分为这些程序的特定形式。额外地，牙科程序可以包括牙龈疾病、睡眠呼吸暂停和口内病症的识别和治疗。术语口腔修复程序指的是涉及口腔并且针对在口腔(口内点位)内的牙齿点位处的牙科假体、或者其真实或虚拟模型的设计、制造或安装，或者针对为接收这种假体而对口内点位的进行设计和准备的任意程序。例如，假体可包括诸如牙冠、贴片、镶嵌体、高嵌体、植入物和牙桥的任何修复物，以及任何其它人工部分或完整义齿。术语正畸程序特别指的是涉及口腔，并且针对在口腔内的口内点位处设计、制造或安装正畸元件或其真实或虚拟模型，或者针对为接收这样的正畸元件而对口内点位的进行设计和准备的任何程序。这些元件可以是器具，包括但不限于托槽和线、保持器、透明对准器或功能性器具。

在实施例中，可以在牙科诊所108的访问期间对患者口腔执行口内扫描。口内扫描可以例如作为半年或每年的牙科健康检查的一部分来执行。口内扫描也可以在一个或多个牙科治疗(诸如正畸治疗和/或口腔修复治疗)之前、期间和/或之后执行。口内扫描可以是对上牙弓和/或下牙弓的完全或部分扫描，并且可以被执行以便收集用于执行牙科诊断的信息、生成治疗计划、确定治疗计划的进展和/或用于其它目的。从口内扫描中生成的牙齿信息(口内扫描数据135A-135N)可以包括上颌和/或下颌的全部或一部分的3D扫描数据、2D彩色图像、NIRI和/或红外图像，和/或紫外图像。口内扫描数据135A-135N还可以包括示出上牙弓与下牙弓的关系的一个或多个口内扫描。这些口内扫描可以用于确定患者咬合和/或确定患者的咬合接触信息。患者咬合可包括确定的上牙弓中的牙齿与下牙弓中的牙齿之间的关系。

对于许多口腔修复程序(例如，创建牙冠、牙桥、贴片等)，患者的现有牙齿被打磨成残端(stump)。被打磨的牙齿在本文中被称为准备牙齿，或简称为准备物。准备牙齿具有边缘线(还称为终止线)，其是准备牙齿的天然(未打磨)部分与准备牙齿的准备好的(打磨)部分之间的边界。准备牙齿通常被创建成使得牙冠或其它假体可以安装或安置在准备牙齿上。在许多情况下，准备牙齿的边缘线是下龈缘(sub-gingival)(牙龈线下方)。

在创建准备牙齿之后，医师通常执行操作以使该准备牙齿准备好用于扫描。使准备牙齿准备好扫描可以包括从准备牙齿上擦去血液、唾液等和/或从准备牙齿上分离患者牙龈以暴露终止线。在一些情况下，医师将在准备牙齿与患者牙龈之间围绕准备牙齿插入细线(还称为牙科用线)。随后，医师将在生成一组准备牙齿的口内扫描之前移除细线。随后，牙龈的软组织将回复到其自然位置，并且在许多情况下，在短暂的时间段之后，向后塌陷越过终止线。因此，口内扫描数据135A-135N中的一些可以包括在牙龈已经塌陷越过边缘线之前进行的口内扫描，而其它口内扫描数据135A-135N可以包括在牙龈已经塌陷越过边缘线之后进行的口内扫描。其结果是，在描绘准备牙齿时，特别是在描绘边缘线时，一些口内扫描数据优于其它口内扫描数据。

口内扫描仪可以通过在患者口腔内部移动扫描仪150以捕获一个或多个牙齿的所有视点来工作。在一些实施例中，在扫描期间，扫描仪150计算到固体表面的距离。这些距离可以被记录为称为“高度图”的图像。每一个扫描(例如，可选地，高度图)与先前的扫描集合在算法上重叠或“拼接”，以生成生长的3D表面。这样，每一个扫描与空间中的旋转或投影相关联，以确定其如何拟合到3D表面中。

在口内扫描期间，口内扫描应用115可以将远离口内扫描会话而生成的两个或更多个口内扫描配准和拼接在一起。在一个实施例中，执行配准包括在多个扫描中捕获表面的各个点的3D数据，以及通过计算扫描之间的变换来配准扫描。在口内扫描期间，可以基于配准并拼接在一起的口内扫描来生成一个或多个3D表面。所述一个或多个3D表面可以被输出到显示器，使得医生或技术人员能够查看他们迄今为止的扫描进度。当每个新的口内扫描被捕获并被配准到先前的口内扫描和/或3D表面时，所述一个或多个3D表面可以被更新，并且更新的(一个或多个)3D表面可以被输出到显示器。在实施例中，为上颌和下颌生成单独的3D表面。该过程可以实时或接近实时地执行，以在口内扫描过程期间提供所捕获的3D表面的更新视图。

当与特定扫描角色(例如，上颌角色、下颌角色、咬合角色等)相关联的扫描会话或扫描会话的一部分完成时(例如，已经捕获了针对口内点位或牙齿点位的所有扫描)，口内扫描应用115可以自动生成一个或多个扫描的牙齿点位(例如，上颌和下颌的)的虚拟3D模型。最终的3D模型可以是一组3D点和它们相互的连接(即，网格)。为了生成虚拟3D模型，口内扫描应用115可以将从口内扫描会话生成的与特定扫描角色相关联的口内扫描进行配准并拼接在一起。在该阶段执行的配准可以比在口内扫描的捕获期间执行的配准更精确，并且可以比在口内扫描的捕获期间执行的配准花费更多的时间来完成。在一个实施例中，执行扫描配准包括在多个扫描中捕获表面的各个点的3D数据，以及通过计算扫描之间的变换来配准扫描。3D数据可以被投射到3D模型的3D空间中以形成3D模型的一部分。通过对每个配准的扫描的点应用适当的变换并将每一个扫描投射到3D空间中，口内扫描可以被整合到共同的参考系中。

在一个实施例中，针对相邻或重叠的口内扫描(例如，口内视频的每一个连续帧)执行配准。在一个实施例中，使用混合扫描来执行配准。执行配准算法以配准两个相邻或重叠的口内扫描(例如，两个相邻的混合口内扫描)和/或将口内扫描与3D模型配准，这基本上涉及将一个扫描与另一个扫描和/或与3D模型对准的变换的确定。配准可以涉及识别扫描对(或扫描和3D模型的)的每一个扫描中的多个点(例如，点云)，对这些点进行表面拟合，以及使用围绕点的局部搜索来匹配所述两个扫描(或扫描和3D模型的)的点。例如，口内扫描应用115可以将一个扫描的点与另一个扫描的表面上插值的最靠近的点进行匹配，并且迭代地使匹配点之间的距离最小化。还可以使用其它配准技术。

口内扫描应用115可以针对口内扫描序列中的所有口内扫描重复配准，以获得针对每一个口内扫描的变换，从而将每一个口内扫描与(一个或多个)先前口内扫描和/或与共同参考系(例如，与3D模型)配准。口内扫描应用115可以通过将适当确定的变换应用于口内扫描中的每一个来将口内扫描整合到单个虚拟3D模型中。每一个变换可以包括围绕一至三个轴线的旋转和在一至三个平面内的平移。

在许多情况下，来自一个或多个口内扫描的数据并不完全对应于来自一个或多个其它口内扫描的数据。因此，在实施例中，口内扫描应用115可以处理口内扫描(例如，其可以是混合口内扫描)，以确定哪些口内扫描(或口内扫描的哪些部分)用于3D模型的部分(例如，用于表示特定牙齿点位的部分)。口内扫描应用115可以使用诸如扫描中表示的几何数据和/或与口内扫描相关联的时间戳的数据来选择最佳口内扫描，以用于描绘牙齿点位或牙齿点位的一部分(例如，用于描绘准备牙齿的边缘线)。在一个实施例中，图像被输入到已被训练以选择和/或评级牙齿点位的扫描的机器学习模型中。在一个实施例中，一个或多个得分被分配给每一个扫描，其中每一个得分可以与特定牙齿点位相关联并且指示在口内扫描中该牙齿点位的表示的质量。

额外地或可替代地，口内扫描可以基于分配给那些扫描的得分被分配权重。分配的权重可以与不同的牙齿点位相关联。在一个实施例中，权重可以针对牙齿点位(或多个牙齿点位)分配给每一个扫描(例如，分配给每一个混合扫描)。在模型生成期间，来自多个口内扫描的冲突数据可以使用加权平均来组合以描绘牙齿点位。所应用的权重可以是基于牙齿点位的质量得分而分配的那些权重。例如，处理逻辑可以确定来自第一组口内扫描的针对特定重叠区域的数据在质量上优于第二组口内扫描的特定重叠区域的数据。随后，当对口内扫描数据集之间的差异进行平均时，可以对第一口内扫描数据集比第二口内扫描数据集进行更重的加权。例如，被分配较高评级的第一口内扫描可以被分配70％的权重，而第二口内扫描可以被分配30％的权重。因此，当数据被平均时，合并结果将看起来更像来自第一口内扫描数据集的描绘，而不太像来自第二口内扫描数据集的描绘。

口内扫描应用115可以从口内扫描生成一个或多个3D模型，并且可以经由用户界面向用户(例如，医生)显示3D模型。随后，可以由医生在视觉上检查3D模型。医生可以使用合适的用户控制件(硬件和/或虚拟的)经由用户界面关于多达六个自由度(即，关于三个相互正交的轴线中的一个或多个平移和/或旋转)虚拟地操纵3D模型，以便实现从任何期望的方向观察3D模型。医生可以审阅(例如，在视觉上检查)生成的口内点位的3D模型，并且确定3D模型是否可接受(例如，准备牙齿的边缘线是否在3D模型中被精确地表示)。在一些实施例中，口内扫描应用115自动生成3D模型的视图的序列，并滚动生成序列中的视图。这可以包括放大、缩小、摇摆、旋转等。

口内扫描应用115可以包括用于自动执行一个或多个传统上由用户手动执行的操作的逻辑，该操作在本文中被称为智能扫描。用户可以通过从口内扫描应用115的用户界面做出执行智能扫描的选择进入智能扫描模式。可替代地，口内扫描应用115可以默认为智能扫描模式。在任何时候，用户可以选择退出智能扫描模式。提供了口内扫描的多个阶段和工作流程，以及对如何移除用户需要添加输入(除了扫描之外)的每一个阶段/工作流程的描述。

在一些实施例中，体积模型可以包括三维中的对象的虚拟表示，其中内部区域(结构等)在三维物理维度中与被建模的对象的其它内部和表面特征成比例和相关地布置在体积内。例如，牙齿的体积表示可以包括外表面以及相对于牙齿成比例布置的牙齿内(牙齿表面下方)的内部结构，使得通过体积模型的截面将基本上对应于通过牙齿的截面，以示出内部结构的位置和尺寸。在一些实施例中，体积模型可以从任何(例如，任意)方向截取截面并且对应于通过被建模对象的等效截面。在一些实施例中，体积模型可以是电子或物理模型。物理体积模型可以例如通过3D打印等形成。在一些实施例中，本文所述的体积模型可以完全地(例如，通过整个体积，例如，牙齿的体积)或部分地(例如，进入针对某个最小深度，例如，2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、12mm等建模的体积)延伸到体积中。在一些实施例中，生成受试者牙齿的模型可以包括生成包括表面和内部特征中的一个或多个的牙齿的3D模型或渲染。

在一些实施例中，可以使用任何适当的技术来形成牙齿的3D模型，包括组合两个或更多彩色图像、3D表面图像和穿透图像的技术。这些3D模型在本文中可以被称为组合的3D表面/体积模型、3D体积表面模型或简称为“3D模型”等。在一些实施例中，表面数据和穿透成像数据两者通常可以在相同的坐标系中。这两者可以通过使用公共坐标系来组合。在一些实施例中，表面数据可以被表示为表面模型和添加到该模型的内部特征。在一些实施例中，数据(表面和内部特征)可以同时(在加在一起之后)被重构为三维模型。在一些实施例中，一个或两个数据集可以被单独地修改(例如，过滤、减去等)。例如，形成包括内部结构的牙齿的3D模型可以包括将3D表面模型数据与内部结构数据(包括体积数据)组合。形成包括内部结构的牙齿的3D模型可以包括组合一个或多个穿透图像，其中可以使用口内扫描仪从不同的照明角度来拍摄穿透图像。

在一些实施例中，可以自动或手动地分析3D表面模型数据和/或内部结构数据。在一些实施例中，识别感兴趣的特征，包括裂纹和龋齿，可以基于特征识别标准(例如，穿透图像中的暗区域或亮区域)、模式识别、机器学习等。可以标记特征，包括着色、打标签等。特征可以直接标记在3D模型中、在穿透图像上、或在参考牙齿的3D模型(例如，与其共享坐标系)的数据结构中。例如，可以利用包括具有或不具有龋齿或裂纹的图像和/或3D模型的输入数据以及识别(一个或多个)裂纹和/或龋齿是否位于图像和/或3D模型中的相应输出数据来训练机器学习模型。经训练的机器学习模型可以接收从特定扫描创建的扫描数据(例如，图像)和/或3D模型作为输入，并且输出图像和/或3D模型的特定特征，其可以是裂纹和/或龋齿以及所识别的特征是裂纹和/或龋齿的置信水平(例如，概率)。

图2A示出了根据本公开实施例的被配置为执行交替照明的扫描枪的元件。图示220示出了具有两个光源222A和222B(在本文中总体上称为“光源222”)、相机224和对象232的扫描枪的一部分。光源222可以类似于本文所述的其它光源，诸如图1A的光源22。相机224可以类似于本文所述的其它光源，诸如图1A的相机24。对象232可以类似于本文所述的其它对象，诸如图1A中的对象32。从相机224延伸的虚线可以指相机的光轴，除非另有描述。

在一些实施例中，可以执行交替照明以捕获对象232的扫描数据。例如，交替照明可以包括一种照明技术，其中对象在第一时间实例处由第一光源(例如，光源222A)从相对于对象的初始角度(例如，由光源222A与相机224之间的角度θ表示的照明角度)照明，并且在第二时间实例处由另一光源(例如，光源222B)从相对于对象的另一角度(例如，由光源222B与相机224的光轴之间的角度θ表示的照明角度)照明。在一些实施例中，第一时间实例和第二时间实例是顺序时间实例。应该注意，尽管出于说明而非限制的目的提供了两个不同光源的两个照明，但是在其它实施例中，在交替照明操作中可以使用任何数量的光源(例如，大于两个光源)的任何数量的照明。在一些实施例中，所述两个或更多个不同光源是相同类型的光源(例如，两个不同的穿透光源)。在一些实施例中，交替照明可以捕获对象232的扫描数据的序列(例如，图像的序列)，其中在每一个照明实例处对象由定位于扫描枪中的不同物理位置处(例如，不共同定位以便提供不同的照明角度)的不同光源照明，并且来自每一种照明情况的反射光由同一个相机捕获。在一些实施例中，照明角度小于45度。照明角度(θ)可以指光的方向与对象法线的入射表面之间的角度(在这种实例下，其也碰巧是图2A中的相机224的光轴，但是如果相机相对于对象不同地对准，则可以不同于相机的光轴)。

一些照明技术(诸如透照)使用能够使图像区域饱和的强照明，这引起图像信息的损失(例如，使对比度数据松散)。在交替照明中，光源222和相机224以这样的方式布置，如图2A所示，即，针对不同的照明角度捕获扫描数据。从交替照明中作为整体取得的扫描数据包括较少的饱和图像区域，因此比其它技术包括更多的图像信息。

图2B示出了根据本公开实施例的来自使用交替照明进行扫描的扫描数据。在一些实施例中，可以在某一时间实例处使用来自光源222A的照明(左侧照明)来拍摄对象232的图像252A，并且可以在另一时间实例处使用光源222B(右侧照明)来拍摄对象232的另一图像252B。使用左侧照明的图像252A可以在对象左侧具有一些饱和图像区域并且在对象右侧具有一些中等对比度区域(例如，画圈的)。使用右侧照明的图像252B可以在对象的右侧具有一些饱和图像区域(例如，画圈的)并且在对象的左侧具有一些中等对比度区域。可以使用图像252A和252B(例如，基于左侧照明的图像和基于右侧照明的图像)创建混合图像252C，其减小了饱和图像区域(与任何单个图像252A或252B相比)。在一些实施例中，可以组合(在本文中还称为“混合”)交替照明的扫描数据(例如，基于左侧照明的图像和基于右侧照明的图像)以生成具有提高对比度的对象的混合扫描数据(例如，混合图像)。关于图4进一步描述混合图像。

在一些实施例中，从交替照明获取的扫描数据(例如，图像)可以被组合(例如，混合)并用于生成3D模型。在其它实施例中，从交替照明获取的扫描数据可以不被组合并用于生成3D模型。

在一些实施例中，交替照明可以与任何类型的光源一起使用，包括但不限于穿透光投影仪、结构光投影仪、均匀光投影仪或其组合。在图3A-3G中提供了交替照明的示例序列。

在一些实施例中，交替照明可以与如本文所述的偏振技术一起使用(例如，组合)。在一些实施例中，如本文所述，交替照明可以与偏振技术分开使用。

图3A-3G示出了根据本公开实施例的各种照明序列。图3A-3G中的每一个示出了具有指示照明源(例如，光源)的竖直轴线和表示时间的水平轴线的图。照明源包括均匀光投影仪、结构光投影仪和穿透光投影仪。图的单元中的小矩形框表示照明源脉冲的持续时间。在示出照明源脉冲的每一个单元处，可以捕获对应于相应照明脉冲的扫描数据。扫描数据可以包括图像数据，诸如牙齿点位的图像。

图3A示出了根据本公开实施例的照明序列。例如，在图3A中表示十个脉冲，并且10个脉冲对应于2个均匀光图像(例如，彩色图像)、1个穿透光图像(例如，1个NIR图像)和7个结构光图像。该组脉冲可以对应于照明序列。图3A中表示的照明序列包括均匀光脉冲、结构光脉冲、结构光脉冲、结构光脉冲、穿透光脉冲、结构光脉冲、结构光脉冲、均匀光脉冲、结构光脉冲、结构光脉冲和均匀光脉冲。图3B-3G中以与图3A中所示的类似方式示出了照明序列中的光脉冲的序列，并且为了简洁起见下面不再进一步叙述。

在一些实施例中，可以重复特定照明序列。在一些实施例中，可以依次组合不同的照明序列。例如，图3A所示的照明序列可以依次跟随有图3B所示的照明序列，并且所述两个照明序列可以根据需要重复。在一些实施例中，一个照明序列的元素可以与另一个照明序列的其它元素混合。在一些实施例中，可以使用照明序列的元素而没有照明序列的其它元素。图3A-3G中所示的照明序列是为了说明而不是限制的目的提供的。

图3B示出了根据本文中描述的实施例的包括使用穿透光投影仪的交替照明的照明序列。如图所示，穿透光投影仪1(例如，一个或多个光投影仪)在某一时间实例处产生(一个或多个)穿透光脉冲(例如，图2A的左侧光源222A)，并且穿透光投影仪21(例如，一个或多个不同的光投影仪)在另一时间实例处产生(一个或多个)穿透光脉冲(例如，图2B的右侧光源222B)。所述两个时间实例是顺序的。应该注意，为了说明而不是限制的目的，使用穿透光投影仪示出了交替照明。在其它实施例中，其它类型的光源可以被配置为用于交替照明。

图3C示出了根据本公开实施例的包括使用穿透光投影仪的交替照明的另一照明序列。图3B和图3C是类似的，但是图3C中的结构光脉冲和均匀光脉冲的数量更大。在一些实施例中，在交替照明序列中，两个不同的穿透光脉冲可以被不同类型的光脉冲分开，诸如结构光脉冲。

图3D示出了根据本公开实施例的包括使用穿透光投影仪的交替照明的另一照明序列。交替照明(例如，顺序的穿透光脉冲)可以以较高的帧速率执行，这可以引起较高的时间分辨率和较低的空间分辨率。如图所示，穿透光脉冲的较高帧速率是相对于其它类型光源的脉冲的。在该示例中，穿透光脉冲之间的时间段是其它类型光源的光脉冲之间的时间段的一半。

图3E示出了包括使用穿透光投影仪的交替照明的另一照明序列。在一些实施例中，特定类型的光脉冲的交替照明，诸如在照明序列的第2和第3位置示出的穿透光脉冲，可以与另一类型的照明同时执行，诸如也在照明序列的第2和第3位置示出的结构光脉冲。在上述示例中，对于每一个时间段，可以获得结构光图像和穿透光图像。在一些实施例中，所述两种类型的光脉冲之间的不同频率的光可以有助于减少干涉。例如，结构光脉冲可以是绿光和蓝光，其可以由相机的蓝色和绿色拜尔(Bayer)滤光器像素感测，而穿透光源可以由所有像素(例如，红、绿和蓝(RGB))感测。在另一示例中，相机传感器的一些像素可以配置有特定滤光器(例如NIR滤光器)，使得仅或大部分穿透光信息利用滤光像素来捕获。在又一示例中，可以使用诸如Bayer滤光器的滤色器和彩色净化算法中的一个或多个将来自穿透光脉冲的信息与来自结构光脉冲(例如，绿光和蓝光)的信息分离。例如，用于穿透光脉冲的彩色净化算法可以包括计算灰度级(其等于红色–a1×蓝色–a2×绿色)。对于每一个比蓝色或绿色强的像素红色，使用计算的灰度级。对于蓝色和/或红色信号强于红色的每一个像素，使用来自相邻像素的红色信号。

在另一实施例中，两组相同类型的光源可以同时照明。例如，在照明序列的位置9处，同时发出穿透光脉冲。在一些情况下，这可以产生单个图像。

图3E示出了根据本公开实施例的包括使用穿透光投影仪的交替照明的另一照明序列。如图所示，可以使用多于两组的特定类型的光源。例如，三组穿透光源可以彼此独立地操作。多组相同类型的光源能够以不同的组合使用。例如，穿透光投影仪1和穿透光投影仪2被配置为在照明序列的位置5和位置6处执行交替照明。穿透光投影仪2和穿透光投影仪3被配置为在序列的位置10处执行同时照明。

图3E示出了根据本公开实施例的包括使用穿透光投影仪的交替照明的另一照明序列。在一些实施例中，在交替照明技术中，用于交替照明的相同类型的两个光脉冲可以在它们之间具有不同类型序列的一个或多个其它光脉冲。例如，位置5处的结构光脉冲在位置4与位置6处的穿透光脉冲之间。

在一些实施例中，可以在扫描的运行时间之前预定和定义照明序列。在其它实施例中，不需要预先定义照明序列。可以在运行时间(在扫描期间)动态地确定照明序列。例如，照明序列算法可以实时估计可用的对比度，确定所需的信息，并相应地安排照明序列。

本文中描述的方法(诸如方法400、500和600)和/或任何方法的单个功能、例程、子例程或操作中的每一个都可以由处理装置执行，该处理装置具有一个或多个处理单元(CPU)和通信地耦合到CPU的存储器装置。在一些实施方式中，方法400、500或600可以由单个处理线程执行，或者可替代地由两个或更多个处理线程执行，每一个线程执行一个或多个单个功能、例程、子例程或方法的操作。下面描述的方法400、500或600可以由处理逻辑执行，该处理逻辑可以包括硬件(例如，处理装置、电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码、装置的硬件、集成电路等)、软件(例如，在处理装置上运行或执行的指令)或其组合。在一些实施例中，方法400、500或600由图1D中描述的交替照明和受控偏振模块120执行。尽管以特定序列或顺序示出，但是除非另有说明，否则可以修改操作的顺序。因此，所示实施例应仅被理解为示例，并且所示操作可以不同顺序执行，而一些操作可以并行执行。额外地，在一些实施例中，可以省略一个或多个操作。因此，并非所有示出的操作都是每一个实施例中所需要的，并且其它处理流程也是可能的。在一些实施例中，可以执行相同、不同、更少或更多的操作。参考其它附图的元素以有助于示出方法400、500或600。

图4描绘了根据本公开一些实施例的用于组合使用交替照明获取的图像的示例性方法400的流程图。操作450A和操作450B示出了如本文所述的交替照明序列。例如，在操作405A，扫描枪使用第一光源类型的第一光源并从第一照明角度对牙齿点位照明。在操作405B，扫描枪使用相同光源类型的第二光源并从第二照明角度对牙齿点位照明。在一些实施例中，第一照明(例如，操作405A)可以紧接在第二照明(例如，操作450B)之前。

在操作410A和操作410B，可以获取来自第一照明和第二照明的各自的扫描数据。第一扫描数据(例如，操作410A)可以包括来自第一照明角度的图像数据(例如，原始左侧图像)。第二扫描数据(例如，操作410B)可以包括来自第二照明角度的图像数据(例如，原始右侧图像)。

在操作415，来自操作410A的第一扫描数据(例如，原始左侧图像)可以与第二扫描数据(例如，原始右侧图像)配准以生成配准数据。至少关于图1D进一步描述扫描数据的配准。

在一些实施例中，为了执行配准，可以使用其它扫描数据(诸如使用结构光投影仪从照明获取的扫描数据)来创建3D模型。在一些实施例中，第一扫描数据和第二扫描数据可以是从诸如NIR光投影仪的穿透光投影仪的照明获取的扫描数据。通过将第一扫描数据和第二扫描数据投射到3D模型上并将第一扫描数据和第二扫描数据布置在3D模型的坐标系中的相应位置处，可以获取配准数据。在一些实施例中，可以与从穿透光投影仪的照明获取的第一扫描数据和第二扫描数据相同的照明序列来捕获从使用结构光投影仪的照明获取的扫描数据。当投射到3D模型上时，第一扫描数据和第二扫描数据可以被布置为，使得第一扫描数据和第二扫描数据的每一个像素会聚。

在一些实施例中，可以执行光流配准以配准第一扫描数据和第二扫描数据。例如，可以确定第一扫描数据的每一个像素(或体素)与第二扫描数据的每一个相应像素(或体素)之间的位移(例如，局部位移场)。可以确定最佳位移值(例如，最小位移值)并将其应用于第一扫描数据(或第二扫描数据)的其它像素。在一些实施例中，光学位移值还可以识别或解释第一扫描数据和第二扫描数据的每一个像素(或体素)的对比度。可以选择具有最高对比度(但是低于阈值)的像素。

在操作420A，获取第一配准的扫描数据(例如，修改到右侧位置的左侧图像)。在操作420B，获取第二扫描数据(例如，原始右侧图像)。

在操作425，可以执行混合操作以将第一配准的扫描数据与第二扫描数据混合，从而生成混合扫描数据。混合扫描数据可以将第一配准的扫描数据的特征和第二扫描数据的特征整合到新的扫描数据中(例如，包括单个统一图像的混合扫描数据)。在一些实施例中，泊松混合技术(Poisson blending technique)可以整合在操作425中。例如，可以根据梯度和多个边界条件来重构图像。在一些实施例中，可以实现局部化因子(localizationfactor)而不是边界条件。在一些实施例中，可以使用有限元分析(而不是第一与第二扫描数据之间的梯度差)来计算梯度。

在操作430，获取混合扫描数据。混合扫描数据可以包括牙齿点位的混合图像。

在操作435，可以对混合扫描数据执行增强操作以生成增强的扫描数据。增强操作可以将一个或多个滤光器应用于混合扫描数据，以增强相关联的混合图像。例如，增强操作可以包括应用双边滤光器或对比度增强滤光器等。

在操作440，获取牙齿点位的增强的扫描数据(例如，增强图像)。

图5描绘了根据本公开一些实施例的使用交替照明来生成牙齿点位的图像的示例性方法500的流程图。

在操作505，处理逻辑以相对于牙齿点位的第一角度(例如，第一照明角度)发出第一光。在一些实施例中，处理逻辑在第一时间实例处通过口内扫描仪的探头的第一光源发出第一光。

在操作510，处理逻辑通过探头的第一相机检测从牙齿点位反射的第一光的至少一部分。

在一些实施例中，通过探头的第一相机检测从牙齿点位反射的第一光的至少一部分包括检测被具有第一偏振轴线的偏振滤光器过滤的从牙齿点位反射的第一光的至少一部分。

在操作515，处理逻辑以相对于牙齿点位的第二角度(例如，第二照明角度)发出第二光。在一些实施例中，处理逻辑在第二时间实例处通过探头的第二光源发出第二光。

在一些实施例中，第一时间实例和第二时间实例是顺序时间实例。

在一些实施例中，第一光源和第二光源二者均来自被配置为发出光图案的图案化的光源、被配置为发出非图案化的光的非图案化的光源或被配置为发出NIR光的NIR光源中的一个光源。在一些实施例中，第一光源和第二光源是相同类型光源的不同光源。

在一些实施例中，第一光源和第二光源来自被配置为发出光图案的图案化光源、被配置为发出非图案化的光的非图案化的光源或被配置为发出NIR光的近红外(NIR)光源中的不同光源。

在操作520，处理逻辑通过第一相机检测从牙齿点位反射的第二光的至少一部分。

在一些实施例中，通过第一相机检测从牙齿点位反射的第二光的至少一部分包括检测被具有第一偏振轴线的偏振滤光器过滤的从牙齿点位反射的第二光的至少一部分。

在一些实施例中，第一光源和第二光源中的每一个是多个图案化的光源中的不同光源，并且分别被配置为在第二偏振轴线处发出光图案。第一偏振轴线基本上平行于第二偏振轴线。

在一些实施例中，第一光源和第二光源中的每一个是多个近红外(NIR)光源中的不同光源，并且被配置为在第三偏振轴线处发出NIR光。第一偏振轴线基本上垂直于第三偏振轴线。

在操作525，处理逻辑基于检测到的第一光生成牙齿点位的第一光学图像，并且基于检测到的第二光生成牙齿点位的第二光学图像。

在操作530，处理逻辑使用第一光学图像和第二光学图像生成牙齿点位的混合光学图像。

在操作535，处理逻辑使用第一光学图像、第二光学图像或混合光学图像中的一个或多个来生成牙齿点位的三维(3D)模型。在一些实施例中，处理逻辑使用第一光学图像和第二光学图像生成牙齿点位的三维(3D)模型。在一些实施例中，处理逻辑使用混合光学图像生成牙齿点位的三维(3D)模型。

在操作540，处理逻辑基于牙齿点位的3D模型在牙齿点位处执行龋齿病变的识别。在一些实施例中，第一光学图像是第一近红外(NIR)图像，第二光学图像是第二NIR图像，并且混合光学图像是混合NIR图像。

图6描绘了根据本公开一些实施例的使用受控偏振生成牙齿点位的图像的示例性方法600的流程图。

在操作605，通过口内扫描仪的探头并且在牙齿点位处，处理逻辑在第一偏振轴线处投射偏振的近红外(NIR)光。

在一些实施例中，在第一偏振轴线处投射偏振的NIR光包括在第一时间实例处通过探头的第一NIR光源以相对于牙齿点位的第一角度发出第一偏振的NIR光，以及在第二时间实例处通过探头的第二NIR光源发出第二偏振的NIR光。第二偏振的NIR光以相对于牙齿点位的第二角度发出。

在一些实施例中，第一时间实例和第二时间实例是第一顺序时间实例。

在操作610，处理逻辑通过探头经由耦合到具有第二偏振轴线的偏振滤光器的相机接收从牙齿点位反射的偏振的NIR光的至少一部分。在一些实施例中，第一偏振轴线基本上垂直于第二偏振轴线。

在一些实施例中，接收从牙齿点位反射的偏振的NIR光的至少一部分包括通过具有偏振滤光器的相机检测从牙齿点位反射的第一偏振的NIR光的至少一部分。处理逻辑通过具有偏振滤光器的相机检测从牙齿点位反射的第二偏振的NIR光的至少一部分。

在操作615，处理逻辑基于接收到的偏振的NIR光生成牙齿点位的一个或多个第一图像。

在一些实施例中，基于接收到的偏振的NIR光生成牙齿点位的一个或多个第一图像包括基于检测到的第一偏振的NIR光生成牙齿点位的第一光学图像，以及基于检测到的第二偏振的NIR光生成牙齿点位的第二光学图像。

在一些实施例中，第一光学图像包括第一NIR光学图像，第二光学图像包括第二NIR光学图像。处理逻辑还可以使用第一光学图像和第二光学图像生成牙齿点位的混合NIR光学图像。

在操作620，处理逻辑在第三偏振轴线处投射偏振的光图案，第三偏振轴线基本上平行于与相机相关联的第二偏振轴线。在一些实施例中，在第三偏振轴线处的偏振的光图案通过探头并在牙齿点位处被投射。

在一些实施例中，在基本上平行于与相机相关联的第二偏振轴线的第三偏振轴线处投射偏振的光图案包括在第三时间实例处通过探头的第一图案化的光源以相对于牙齿点位的第三角度发出第一偏振的光图案。处理逻辑在第四时间实例处通过探头的第二图案化的光源以相对于牙齿点位的第四角度发出第二偏振的光图案。

在一些实施例中，第三时间实例和第四时间实例是第二顺序时间实例。

在操作625，处理逻辑通过探头经由具有偏振滤光器的相机接收从牙齿点位反射的偏振的光图案的至少一部分。

在一些实施例中，接收从牙齿点位反射的偏振的光图案的至少一部分包括通过具有偏振滤光器的相机检测从牙齿点位反射的第一偏振的光图案的至少一部分。处理逻辑通过具有偏振滤光器的相机检测从牙齿点位反射的第二偏振的光图案的至少一部分。

在操作630，处理逻辑基于接收到的偏振的光图案生成牙齿点位的一个或多个第二图像。

在一些实施例中，基于接收到的偏振的光图案生成牙齿点位的一个或多个第二图像包括基于检测到的第一偏振的光图案生成牙齿点位的第三光学图像以及基于检测到的第二偏振的光图案生成牙齿点位的第四光学图像。

在操作635，处理逻辑通过探头并且在牙齿点位处投射非图案化的光。

在操作640，处理逻辑通过探头经由具有偏振滤光器的相机接收从牙齿点位反射的非图案化的光的至少一部分。

在操作645，处理逻辑基于接收到的非图案化的光生成牙齿点位的一个或多个第三图像。

在操作650，处理逻辑使用基于接收到的偏振的NIR光生成的牙齿点位的一个或多个第一图像、基于接收到的偏振的光图案生成的牙齿点位的一个或多个第二图像以及基于接收到的非图案化的光生成的牙齿点位的一个或多个第三图像来生成牙齿点位的三维模型。

在操作655，处理逻辑基于3D模型在牙齿点位处执行龋齿病变的识别。

图7描绘了根据本公开一些实施方式的示例性计算机装置700的框图，在该装置内可以执行用于使机器执行本文所讨论的一个或多个方法中的任何方法的指令集。示例性计算机装置700可以连接到LAN、内联网、外联网和/或因特网中的其它计算机装置。计算机装置700可以在客户端-服务器网络环境中以服务器的能力进行操作。计算机装置700可以是个人计算机(PC)、机顶盒(STB)、服务器、网络路由器、交换机或网桥、或者能够执行指定该装置所要采取的动作的指令集(顺序的或其它方式的)的任何装置。此外，虽然仅示出了单个示例性计算机装置，但是术语“计算机”还应被理解为包括单独地或联合地执行指令集(或多个指令集)以执行本文所讨论的方法中的任何一个或多个的计算机的任何集合。

示例性计算机装置700可以包括处理装置702(还称为处理器或CPU)，其可以包括处理逻辑703、主存储器704(例如，只读存储器(ROM)、闪存、诸如同步DRAM(SDRAM)等的动态随机存取存储器(DRAM)等)、静态存储器706(例如，闪存、静态随机存取存储器(SRAM)等)以及次级存储器(例如，数据存储装置718)，它们可以经由总线730彼此通信。

处理装置702表示一个或多个通用处理装置，诸如微处理器、中央处理单元等。更特别地，处理装置702可以是复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、实现其它指令集的处理器、或实现指令集的组合的处理器。处理装置702还可以是一个或多个专用处理装置，诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器等。根据本公开的一个或多个方面，处理装置702可以被配置为执行指令，这些指令执行由交替照明和受控偏振模块120执行的任何操作。

示例性计算机装置700还可以包括网络接口装置708，该网络接口装置可以通信地耦合到网络720。示例性计算机装置700还可以包括视频显示器710(例如，液晶显示器(LCD)、触摸屏或阴极光线管(CRT))、字母数字输入装置712(例如，键盘)、光标控制装置714(例如，鼠标)和声学信号生成装置716(例如，扬声器)。

数据存储装置718可以包括计算机可读存储介质(或者，更具体地说，非暂时性计算机可读存储介质)728，在其上存储有一组或多组可执行指令722。根据本公开的一个或多个方面，可执行指令722可以包括用于执行交替照明和受控偏振模块120的任何操作的可执行指令。

在由示例性计算机装置700执行可执行指令期间，可执行指令722还可以完全或至少部分地驻留在主存储器704内和/或处理装置702内，主存储器704和处理装置702也构成计算机可读存储介质。可执行指令722还可以经由网络接口装置708通过网络传输或接收。

虽然计算机可读存储介质728在图7中被示出为单个介质，但是术语“计算机可读存储介质”应该被理解为包括存储所述一组或多组VM操作指令的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库，和/或相关联的高速缓存和服务器)。术语“计算机可读存储介质”还应被理解为包括能够存储或编码指令集的任何介质，这些指令集用于由机器执行，以使机器执行本文中描述的方法中的任何一个或多个。术语“计算机可读存储介质”因此应该被理解为包括但不限于固态存储器以及光和磁介质。

已经根据对计算机存储器内的数据位的操作的算法和符号表示来呈现了前述详细描述的一些部分。这些算法描述和表示是数据处理领域的技术人员用来最有效地将他们的工作实质传达给本领域的其它技术人员的方式。在此以及普遍地，算法被理解为导致所期望结果的操作的自洽序列。操作是需要对物理量进行物理操纵的那些操作。通常，虽然不是必要的，否则这些量采用电或磁性信号的形式，该信号能够被存储、组合、比较以及以其它方式进行操纵。已经证明的是，在原则上出于通常使用的原因，将这些信号称之为比特、数值、元素、符号、字符、项、数字等是方便的。

然而，应该记住所有这些以及类似的术语都与适当的物理量相关联，并且仅仅是应用于这些量的方便标签。本公开可以指计算机系统或类似电子计算装置的动作和过程，这些计算机系统或类似电子计算机将在计算机系统的寄存器和存储器内表示为物理(电子)量的数据操纵和转换成类似地表示为计算机系统存储器或寄存器或其它这种信息存储系统内的物理量的其它数据。

本公开还涉及用于执行本文中操作的设备。该设备可以针对期望目的来具体构建，或者它可以包括如由储存在计算机中的计算机程序选择性激活或重新配置的通用计算机。这种计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中，诸如但不限于，包括软盘、光盘、CD-ROM和磁光盘的任何类型的盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、或者适于存储电子指令的任何类型的介质，它们分别耦合到计算机系统总线。

本文中呈现的算法和显示并不固有地涉及任何特定的计算机或其它设备。根据本文中的教导，各种通用系统可以与程序一起使用，或者可以证明构造更特定的设备以执行该方法是方便的。用于各种这些系统的结构将会从下面的描述中显现。此外，本公开没有参考任何特定的编程语言进行描述。应该理解的是，可以使用各种编程语言来实现如本文所述的本公开的教导。

本公开可以作为计算机程序产品或软件来提供，其可以包括其上存储有指令的机器可读介质，这些指令可以用于对计算机系统(或其它电子装置)进行编程以执行根据本公开的过程。机器可读介质包括用于以机器(例如，计算机)可读的形式存储信息的任何机制。在一些实施方式中，机器可读(例如，计算机可读)介质包括机器(例如，计算机)可读存储介质，诸如只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)、磁盘存储介质、光存储介质、闪存装置等。词语“示例”或“示例性”在本文中意在用于示例、实例或说明。本文中描述为“示例”或“示例性”的任何方面或设计不必被理解为优于其它方面或设计。相反，词语“示例”或“示例性”的使用意在提出抽象形式的概念。如在本申请中所使用的，术语“或”意在表示包括性的“或”而非排他性的“或”。也就是说，除非另外指定或从上下文清楚，

“X包括A或B”意在表示任何自然的包括性枚举。也就是说，如果X包括A；X包括B；或X包括A和B两者，则在任何前述实例下均满足“X包括A或B”。此外，本申请和所附权利要求中所使用的不定冠词“一”或“一个”通常可以被理解为“一个或多个”，除非另外指定或从上下文清楚理解为针对单数形式。此外，术语“实施例”或“一个实施例”或“实施方式”或“一种实施方式”等的使用在全文中可以表示或者可以不表示相同的实施例或实施方式。本文所述的一个或多个实施例或实施方式可以在特定实施例或实施方式中组合。如本文所使用的，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等意在作为区分不同元件的标记，并且可不必具有根据其数字指定的序数含义。

在前述说明书中，已经参考本公开的具体示例性实施方式描述了本公开的实施方式。但是显然可以对其进行各种修改而不偏离如所附权利要求中阐述的本公开实施方式的更广泛的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而不是限制性的。

Claims (50)

1.一种口内扫描仪，包括：

探头，具有感测面；

多个图案化的光源，耦合到所述探头，所述多个图案化的光源中的每一个图案化的光源被配置为从相对于所述探头的所述感测面的多个第一位置中的不同位置发出光图案；

多个非图案化的光源，耦合到所述探头，所述多个非图案化的光源中的每一个非图案化的光源被配置为从相对于所述探头的所述感测面的多个第二位置中的不同位置发出非图案化的光；

多个近红外(NIR)光源，耦合到所述探头，所述多个NIR光源中的每一个NIR光源被配置为从相对于所述探头的所述感测面的多个第三位置中的不同位置发出NIR光；

多个相机，耦合到所述探头，所述多个相机中的每一个相机被配置为接收由牙齿点位反射的返回的图案化的光、返回的非图案化的光或返回的NIR光中的一个或多个；以及

处理装置，耦合到所述探头，所述处理装置被配置为控制所述多个图案化的光源、所述多个非图案化的光源和所述多个NIR光源的操作。

2.根据权利要求1所述的口内扫描仪，还包括：

多个偏振滤光器，耦合到所述多个相机，所述多个偏振滤光器中的每一个偏振滤光器具有第一偏振轴线。

3.根据权利要求2所述的口内扫描仪，其中，所述多个图案化的光源中的每一个图案化的光源被配置为在第二偏振轴线处发出所述光图案，其中，所述第一偏振轴线基本上平行于所述第二偏振轴线。

4.根据权利要求3所述的口内扫描仪，其中，所述多个NIR光源中的每一个NIR光源被配置为在第三偏振轴线处发出所述NIR光，其中，所述第一偏振轴线基本上垂直于所述第三偏振轴线。

5.根据权利要求1所述的口内扫描仪，其中，所述处理装置被配置为以交替模式进行操作，从而通过所述多个图案化的光源、所述多个非图案化的光源或所述多个NIR光源中的一个或多个内的各自的光源交替地对所述牙齿点位照明。

6.根据权利要求5所述的口内扫描仪，其中，为了以交替模式进行操作从而交替地对所述牙齿点位照明，所述处理装置：

在第一时间实例处激活所述多个NIR光源中的一个或多个第一NIR光源，以从相对于所述探头的所述感测面的所述多个第三位置中的第一位置发出第一NIR光并且提供所述牙齿点位的第一照明；

基于所述第一照明生成包括所述牙齿点位的第一NIR光学图像的第一NIR扫描数据；

在第二时间实例处激活所述多个NIR光源中的一个或多个第二NIR光源，以从相对于所述探头的所述感测面的所述多个第三位置中的第二位置发出第二NIR光并且提供所述牙齿点位的第二照明，其中，所述一个或多个第一NIR光源中的至少一个第一NIR光源与所述一个或多个第二NIR光源中的至少一个第二NIR光源不同；并且

基于所述第二照明生成包括所述牙齿点位的第二NIR光学图像的第二NIR扫描数据。

7.根据权利要求6所述的口内扫描仪，其中，所述第一时间实例和所述第二时间实例是顺序时间实例。

8.根据权利要求6所述的口内扫描仪，其中，所述处理装置还：

使用所述第一NIR光学图像和所述第二NIR光学图像生成所述牙齿点位的混合NIR光学图像。

9.根据权利要求8所述的口内扫描仪，其中，所述处理装置还：

基于所述第一NIR光学图像、所述第二NIR光学图像或所述混合NIR光学图像中的一个或多个在所述牙齿点位处执行龋齿病变的识别。

10.根据权利要求5所述的口内扫描仪，其中，所述处理装置被配置为以交替模式进行操作，从而通过所述多个图案化的光源、所述多个非图案化的光源或所述多个NIR光源中的两个或更多个之间的各自的光源交替地对所述牙齿点位照明。

11.一种方法，包括：

在第一时间实例处通过口内扫描仪的探头的第一光源以相对于牙齿点位的第一角度发出第一光；

通过所述探头的第一相机检测从所述牙齿点位反射的所述第一光的至少一部分；

在第二时间实例处通过所述探头的第二光源以相对于所述牙齿点位的第二角度发出第二光；

通过所述第一相机检测从所述牙齿点位反射的所述第二光的至少一部分；以及

基于检测到的所述第一光生成所述牙齿点位的第一光学图像，并且基于检测到的所述第二光生成所述牙齿点位的第二光学图像。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一光源和所述第二光源均来自被配置为发出光图案的多个图案化的光源、被配置为发出非图案化的光的多个非图案化的光源、或被配置为发出NIR光的多个NIR光源中的一个光源。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一光源和所述第二光源来自被配置为发出光图案的多个图案化的光源、被配置为发出非图案化的光的多个非图案化的光源、或被配置为发出NIR光的多个近红外(NIR)光源中的不同光源。

14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一时间实例和所述第二时间实例是顺序时间实例。

15.根据权利要求11所述的方法，

其中，通过所述探头的所述第一相机检测从所述牙齿点位反射的所述第一光的所述至少一部分包括检测被具有第一偏振轴线的偏振滤光器过滤的从所述牙齿点位反射的所述第一光的所述至少一部分；并且

其中，由所述第一相机检测从所述牙齿点位反射的所述第二光的所述至少一部分包括检测被具有第一偏振轴线的偏振滤光器过滤的从所述牙齿点位反射的所述第二光的所述至少一部分。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一光源和所述第二光源中的每一个光源是多个图案化的光源中的不同光源并且被配置为在第二偏振轴线处发出光图案，其中，所述第一偏振轴线基本上平行于所述第二偏振轴线。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一光源和所述第二光源中的每一个光源是多个近红外(NIR)光源中的不同光源并且被配置为在第三偏振轴线处发出NIR光，其中，所述第一偏振轴线基本上垂直于所述第三偏振轴线。

18.根据权利要求11所述的方法，还包括：

使用所述第一光学图像和所述第二光学图像生成所述牙齿点位的混合光学图像。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括：

使用所述第一光学图像、所述第二光学图像或所述混合光学图像中的一个或多个生成所述牙齿点位的三维(3D)模型。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述第一光学图像是第一近红外(NIR)图像，所述第二光学图像是第二NIR图像，并且所述混合光学图像是混合NIR图像，所述方法还包括：

基于所述牙齿点位的所述3D模型在所述牙齿点位处执行龋齿病变的识别。

21.一种方法，包括：

通过口内扫描仪的探头并且在牙齿点位处，在第一偏振轴线处投射偏振的近红外(NIR)光；

通过所述探头经由耦合到具有第二偏振轴线的偏振滤光器的相机接收从所述牙齿点位反射的所述偏振的NIR光的至少一部分，其中，所述第一偏振轴线基本上垂直于所述第二偏振轴线；以及

基于接收到的所述偏振的NIR光生成所述牙齿点位的一个或多个第一图像。

22.根据权利要求21所述的方法，还包括：

通过所述探头并且在所述牙齿点位处，在第三偏振轴线处投射偏振的光图案，所述第三偏振轴线基本上平行于与所述相机相关联的所述第二偏振轴线；

通过所述探头经由具有所述偏振滤光器的所述相机接收从所述牙齿点位反射的所述偏振的光图案的至少一部分；以及

基于接收到的所述偏振的光图案生成所述牙齿点位的一个或多个第二图像。

23.根据权利要求22所述的方法，还包括：

通过所述探头并且在所述牙齿点位处，投射非图案化的光；

通过所述探头经由具有所述偏振滤光器的所述相机接收从所述牙齿点位反射的所述非图案化的光的至少一部分；以及

基于接收到的所述非图案化的光生成所述牙齿点位的一个或多个第三图像。

24.根据权利要求23所述的方法，还包括：

使用基于接收到的所述偏振的NIR光生成的所述牙齿点位的所述一个或多个第一图像、基于接收到的所述偏振的光图案生成的所述牙齿点位的所述一个或多个第二图像以及基于接收到的所述非图案化的光生成的所述牙齿点位的所述一个或多个第三图像，生成所述牙齿点位的三维模型。

25.根据权利要求21所述的方法，

其中，在所述第一偏振轴线处投射所述偏振的NIR光包括：

在第一时间实例处通过所述探头的第一NIR光源以相对于所述牙齿点位的第一角度发出第一偏振的NIR光；以及

在第二时间实例处通过所述探头的第二NIR光源以相对于所述牙齿点位的第二角度发出第二偏振的NIR光；

其中，接收从所述牙齿点位反射的所述偏振的NIR光的所述至少一部分包括：

通过具有所述偏振滤光器的所述相机检测从所述牙齿点位反射的所述第一偏振的NIR光的至少一部分；以及

通过具有所述偏振滤光器的所述相机检测从所述牙齿点位反射的所述第二偏振的NIR光的至少一部分；并且

其中，基于接收到的所述偏振的NIR光生成所述牙齿点位的所述一个或多个第一图像包括：

基于检测到的所述第一偏振的NIR光生成所述牙齿点位的第一光学图像，并且基于检测到的所述第二偏振的NIR光生成所述牙齿点位的第二光学图像。

26.根据权利要求22所述的方法，

其中，在基本上平行于与所述相机相关联的所述第二偏振轴线的所述第三偏振轴线处投射所述偏振的光图案包括：

在第三时间实例处通过所述探头的第一图案化的光源以相对于所述牙齿点位的第三角度发出第一偏振的光图案；以及

在第四时间实例处通过所述探头的第二图案化的光源以相对于所述牙齿点位的第四角度发出第二偏振的光图案；

其中，接收从所述牙齿点位反射的所述偏振的光图案的所述至少一部分包括：

通过具有所述偏振滤光器的所述相机检测从所述牙齿点位反射的所述第一偏振的光图案的至少一部分；以及

通过具有所述偏振滤光器的所述相机检测从所述牙齿点位反射的所述第二偏振的光图案的至少一部分；并且

其中，基于接收到的所述偏振的光图案生成所述牙齿点位的所述一个或多个第二图像包括：

基于检测到的所述第一偏振的光图案生成所述牙齿点位的第三光学图像，并且基于检测到的所述第二偏振的光图案生成所述牙齿点位的第四光学图像。

27.根据权利要求25所述的方法，其中，所述第一时间实例和所述第二时间实例是第一顺序时间实例。

28.根据权利要求26所述的方法，其中，所述第三时间实例和所述第四时间实例是第二顺序时间实例。

29.根据权利要求25所述的方法，其中，所述第一光学图像包括第一NIR光学图像，并且所述第二光学图像包括第二NIR光学图像，所述方法还包括：

使用所述第一光学图像和所述第二光学图像生成所述牙齿点位的混合NIR光学图像。

30.根据权利要求24所述的方法，还包括：

基于所述3D模型在所述牙齿点位处执行龋齿病变的识别。

31.一种口内扫描仪，包括：

探头，具有感测面；以及

处理装置，耦合到所述探头，以执行操作，所述操作包括：

通过口内扫描仪的探头并且在牙齿点位处，在第一偏振轴线处投射偏振的近红外(NIR)光；

通过所述探头经由耦合到具有第二偏振轴线的偏振滤光器的相机接收从所述牙齿点位反射的所述偏振的NIR光的至少一部分，其中，所述第一偏振轴线基本上垂直于所述第二偏振轴线；以及

基于接收到的所述偏振的NIR光生成所述牙齿点位的一个或多个第一图像。

32.根据权利要求31所述的口内扫描仪，所述操作还包括：

通过所述探头并且在所述牙齿点位处，在基本上平行于与所述相机相关联的所述第二偏振轴线的第三偏振轴线处投射偏振的光图案；

通过所述探头经由具有所述偏振滤光器的所述相机接收从所述牙齿点位反射的所述偏振的光图案的至少一部分；以及

基于接收到的所述偏振的光图案生成所述牙齿点位的一个或多个第二图像。

33.根据权利要求32所述的口内扫描仪，所述操作还包括：

通过所述探头并且在所述牙齿点位处，投射非图案化的光；

通过所述探头经由具有所述偏振滤光器的所述相机接收从所述牙齿点位反射的所述非图案化的光的至少一部分；以及

基于接收到的所述非图案化的光生成所述牙齿点位的一个或多个第三图像。

34.根据权利要求33所述的口内扫描仪，所述操作还包括：

使用基于接收到的所述偏振的NIR光生成的所述牙齿点位的所述一个或多个第一图像、基于接收到的所述偏振的光图案生成的所述牙齿点位的所述一个或多个第二图像以及基于接收到的所述非图案化的光生成的所述牙齿点位的所述一个或多个第三图像，生成所述牙齿点位的三维模型。

35.根据权利要求31所述的口内扫描仪，

其中，在所述第一偏振轴线处投射所述偏振的NIR光包括：

在第一时间实例处通过所述探头的第一NIR光源以相对于所述牙齿点位的第一角度发出第一偏振的NIR光；以及

在第二时间实例处通过所述探头的第二NIR光源以相对于所述牙齿点位的第二角度发出第二偏振的NIR光；

其中，接收从所述牙齿点位反射的所述偏振的NIR光的所述至少一部分包括：

通过具有所述偏振滤光器的所述相机检测从所述牙齿点位反射的所述第一偏振的NIR光的至少一部分；以及

通过具有所述偏振滤光器的所述相机检测从所述牙齿点位反射的所述第二偏振的NIR光的至少一部分；并且

其中，基于接收到的所述偏振的NIR光生成所述牙齿点位的所述一个或多个第一图像包括：

基于检测到的所述第一偏振的NIR光生成所述牙齿点位的第一光学图像，并且基于检测到的述第二偏振的NIR光生成所述牙齿点位的第二光学图像。

36.根据权利要求32所述的口内扫描仪，

其中，在基本上平行于与所述相机相关联的所述第二偏振轴线的所述第三偏振轴线处投射所述偏振的光图案包括：

在第三时间实例处通过所述探头的第一图案化的光源以相对于所述牙齿点位的第三角度发出第一偏振的光图案；以及

在第四时间实例处通过所述探头的第二图案化的光源以相对于所述牙齿点位的第四角度发出第二偏振的光图案；

其中，接收从所述牙齿点位反射的所述偏振的光图案的所述至少一部分包括：

通过具有所述偏振滤光器的所述相机检测从所述牙齿点位反射的所述第一偏振的光图案的至少一部分；以及

通过具有所述偏振滤光器的所述相机检测从所述牙齿点位反射的所述第二偏振的光图案的至少一部分；并且

其中，基于接收到的所述偏振的光图案生成所述牙齿点位的所述一个或多个第二图像包括：

基于检测到的所述第一偏振的光图案生成所述牙齿点位的第三光学图像，并且基于检测到的所述第二偏振的光图案生成所述牙齿点位的第四光学图像。

37.根据权利要求35所述的口内扫描仪，其中，所述第一时间实例和所述第二时间实例是第一顺序时间实例。

38.根据权利要求36所述的口内扫描仪，其中，所述第三时间实例和所述第四时间实例是第二顺序时间实例。

39.根据权利要求35所述的口内扫描仪，其中，所述第一光学图像包括第一NIR光学图像，并且所述第二光学图像包括第二NIR光学图像，所述操作还包括：

使用所述第一光学图像和所述第二光学图像生成所述牙齿点位的混合NIR光学图像。

40.根据权利要求34所述的口内扫描仪，所述操作还包括：

基于所述3D模型在所述牙齿点位处执行龋齿病变的识别。

41.一种口内扫描仪，包括：

探头，具有感测面；以及

处理装置，耦合到所述探头，以执行操作，所述操作包括：

在第一时间实例处通过口内扫描仪的探头的第一光源以相对于牙齿点位的第一角度发出第一光；

通过所述探头的第一相机检测从所述牙齿点位反射的所述第一光的至少一部分；

在第二时间实例处通过所述探头的第二光源以相对于所述牙齿点位的第二角度发出第二光；

通过所述第一相机检测从所述牙齿点位反射的所述第二光的至少一部分；以及

基于检测到的所述第一光生成所述牙齿点位的第一光学图像，并且基于检测到的所述第二光生成所述牙齿点位的第二光学图像。

42.根据权利要求41所述的口内扫描仪，其中，所述第一光源和所述第二光源均来自被配置为发出光图案的多个图案化的光源、被配置为发出非图案化的光的多个非图案化的光源、或被配置为发出NIR光的多个NIR光源中的一个光源。

43.根据权利要求41所述的口内扫描仪，其中，所述第一光源和所述第二光源来自被配置为发出光图案的多个图案化的光源、被配置为发出非图案化的光的多个非图案化的光源、或被配置为发出NIR光的多个近红外(NIR)光源中的不同光源。

44.根据权利要求41所述的口内扫描仪，其中，所述第一时间实例和所述第二时间实例是顺序时间实例。

45.根据权利要求41所述的口内扫描仪，

其中，通过所述探头的所述第一相机检测从所述牙齿点位反射的所述第一光的所述至少一部分包括检测被具有第一偏振轴线的偏振滤光器过滤的从所述牙齿点位反射的所述第一光的所述至少一部分；并且

其中，由所述第一相机检测从所述牙齿点位反射的所述第二光的所述至少一部分包括检测被具有第一偏振轴线的所述偏振滤光器过滤的从所述牙齿点位反射的所述第二光的所述至少一部分。

46.根据权利要求45所述的口内扫描仪，其中，所述第一光源和所述第二光源中的每一个光源是多个图案化的光源中的不同光源并且被配置为在第二偏振轴线处发出光图案，其中，所述第一偏振轴线基本上平行于所述第二偏振轴线。

47.根据权利要求45所述的口内扫描仪，其中，所述第一光源和所述第二光源中的每一个光源是多个近红外(NIR)光源中的不同光源并且被配置为在第三偏振轴线处发出NIR光，其中，所述第一偏振轴线基本上垂直于所述第三偏振轴线。

48.根据权利要求41所述的口内扫描仪，所述操作还包括：

使用所述第一光学图像和所述第二光学图像生成所述牙齿点位的混合光学图像。

49.根据权利要求48所述的口内扫描仪，所述操作还包括：

使用所述第一光学图像、所述第二光学图像或所述混合光学图像中的一个或多个，生成所述牙齿点位的三维(3D)模型。

50.根据权利要求49所述的口内扫描仪，其中，所述第一光学图像是第一近红外(NIR)图像，所述第二光学图像是第二NIR图像，并且所述混合光学图像是混合NIR图像，所述操作还包括：

基于所述牙齿点位的所述3D模型在所述牙齿点位处执行龋齿病变的识别。