WO2018124724A1 - Scanner device and scanning method therefor - Google Patents
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- A61C9/0053—Optical means or methods, e.g. scanning the teeth by a laser or light beam
Definitions
- the present invention relates to a scanner apparatus and a scanning method thereof.
- a dental clinic or the like performs treatment and care for a patient's damaged tooth through an impression taking process of producing a plaster model of the patient's teeth.
- X-rays such as X-rays were projected onto the affected area of the oral cavity to obtain a two-dimensional screen, or computer tomography (CT).
- CT computer tomography
- An object according to an embodiment of the present invention is to eliminate the need for physical movement and driving means for focusing by applying a non-driven optical system when driving a scanner device, thereby improving the operation performance of the scanner with no noise and vibration during the actual scanning process. It is an object of the present invention to provide a scanner device and a scanning method capable of more effectively securing driving reliability.
- the present invention also provides a scanner device and a scanning method capable of precise 3D scanning according to the shape and structure of a target object by more precisely controlling the setting of the tomography interval according to the target object during tomography for 3D scanning.
- a scanner apparatus includes a light source for irradiating light onto a measuring object, an optical system for receiving the light reflected by the measuring object, and photographing the end surface of the measuring object by the reflected light received by the optical system.
- a camera a depth control unit for controlling the focus control of the liquid lens included in the optical system through the AC pulse and the camera, and the depth control unit includes a main control unit for controlling a focusing interval setting value for the measurement object.
- the main controller may further include a driving controller for driving the light source and a database storing pre-standard image information of the measurement object corresponding to the cross-sectional image information of the measurement object photographed by the camera.
- the focusing interval setting value of the depth controller may be controlled by matching the cross-sectional image information provided by the camera and pre-standard image information of the measurement object.
- the depth controller may apply the AC pulse onto the liquid lens, and may vary at least one of the amplitude, frequency, and duty of the AC pulse according to the measurement distance of the measurement object or the appearance gradient of the measurement object. have.
- the apparatus may further include a 3D image output unit which receives the cross-sectional image data of the measurement object obtained by the camera from the main controller and converts the cross-sectional image data into a 3D image.
- a 3D image output unit which receives the cross-sectional image data of the measurement object obtained by the camera from the main controller and converts the cross-sectional image data into a 3D image.
- the main control unit if the measurement object is an oral tooth, the database stores the image of the standard tooth, and compares the image obtained by the camera with the image of the standard tooth to determine the tooth type
- the depth control unit may be controlled by a focusing interval set value set according to a range of inclination of the outer cross section of the tooth according to the tooth type.
- the optical system may further include a polarizing filter coupled to one end.
- a scanning method of a scanner device including: (A) irradiating light to a measurement object with a light source, (B) receiving light reflected from the measurement object, and including an optical system including a liquid lens. Scanning according to a focusing interval setting value by a depth control unit for adjusting a focus of the liquid lens; (C) a camera through a main control unit for each end face of the measurement object scanned by the optical system according to the focusing interval setting value; Photographing with; And (D) transmitting the image photographed by the camera to the 3D image output unit through the main controller and converting the image photographed by the camera into a 3D image by the 3D image output unit.
- step (D) when the converted 3D image is indeterminately determined, the step (B) is performed by the main controller to further refine the focusing interval setting value.
- step (D) the step of converting each cross-sectional image of the measurement object scanned into a three-dimensional image through a 3D image output unit and outputting the same may be repeated according to the subdivided focusing interval setting value.
- the depth controller may apply the AC pulse onto the liquid lens, and may vary at least one of the amplitude, frequency, and duty of the AC pulse according to the measurement distance of the measurement object or the appearance gradient of the measurement object. have.
- the scanning method of the scanner apparatus (A) irradiating the light in the oral cavity with a light source, (B) receives the light reflected from the tooth, the optical system including a liquid lens Scanning according to a focusing interval setting value by a depth control unit for adjusting a focus of the liquid lens, (C) photographing each end surface of the tooth scanned according to the focusing interval setting value with a camera, (D) the Determining a tooth type by comparing each section of the photographed tooth with a database storing standard tooth image data. (E) when the tooth type is determined, the main controller controls the depth control unit to set a focusing interval set value according to the tooth type.
- step (E) if the tooth type is not determined, step (B) controls and scans the depth controller so that the focusing interval setting value is further divided by the main controller, and (C). Step) photographing each end surface of the tooth scanned by the camera according to the subdivided focusing interval setting value; And (D) may further comprise repeating the step of determining a tooth type by comparing each section of the photographed tooth with a database storing standard tooth image data according to the subdivided focusing interval setting value. have.
- the depth control unit applies the AC pulse on the liquid lens, the at least one of the amplitude, frequency and duty of the AC pulse can be varied according to the shape of the measurement distance to the tooth or the appearance gradient of the measurement object. have.
- the 3D scanner apparatus by applying a non-driven optical system to adjust the focus does not have a separate drive means according to the drive in the device can be made thin and small easily, There is an effect that can effectively secure the durability and reliability of the operation of the scanner device for reducing vibration and noise.
- FIG. 1 is a view showing a scanner according to an embodiment of the present invention
- FIG. 2 is a more detailed view of the control circuit of the 3D oral cavity scanner shown in FIG. 1;
- FIG. 3 illustrates a scanning system according to another embodiment of the present invention
- FIG. 5 is a flowchart of a scanning method for an oral cavity, which is one specific embodiment of the present invention.
- Figure 6 illustrates the results of performing oral scanning in accordance with an embodiment of the present invention
- FIG. 1 is a view showing a scanner according to an embodiment of the present invention
- Figure 2 is a view showing in more detail the control circuit of the 3D oral scanner shown in Figure 1
- Figure 3 is another embodiment of the present invention
- the depth control unit 192 and the camera 120 to control the focus control of the camera 120 and the liquid lens included in the optical system to control the camera 120, the measurement object to the depth control unit 192 It includes; main control unit 191 for controlling the focusing interval set value for the.
- the scanner apparatus includes a light source 110, a camera 120, a polarization filter, a lens housing, a liquid lens 150 (Liquid Lens), an optical lens 160, a probe, and a reflector. , To the main controller 191 and the depth controller 192.
- the light source 110 irradiates light to the measurement object, and receives the light reflected by the measurement object from the optical system so that the camera 120 photographs the cross-sectional shape of the measurement object.
- a three-dimensional final image can be output as described later.
- the light source 110 is a device that generates light by using an LED or a laser.
- the light source 110 may radiate light to a measurement object through a mirror, and the light source 110 directly radiates light directly to the mirror 180 through a probe 170. can do.
- the optical system is a place where light by the light source 110 irradiated to the measurement object is reflected and incident, and may include a liquid lens that is a variable focus lens for focusing the measurement object.
- the liquid lens focuses on the measurement object to be scanned more accurately with no noise and no vibration by adjusting the focus by no driving so that the reflected light reflected from the measurement object is incident and the camera 120 can take a cross-sectional image of the measurement object.
- the optical system may further include the optical lens 160 and the polarization filter 130.
- the polarization filter 130 can suppress diffuse reflection as much as possible by disposing at the end of the lens in order to minimize the scattered light according to the reflectance of the target object to be scanned.
- the camera 120 accurately transmits the measurement of each section of the measuring object to be photographed through the focus adjustment of the liquid lens and transmits the related information to the main control unit 191 to output the 2D or 3D image of the final desired measuring object. Make it possible.
- the depth controller 192 adjusts the focus of the liquid lens included in the optical system.
- the focusing of the liquid lens is possible by applying a voltage, and particularly, the precision of the focusing is required for a small or more accurate scan of the object to be measured.
- by applying an AC pulse to the liquid lens for more effective scanning of the measurement object it is possible to continuously or continuously control the fine focusing.
- the depth control unit 192 may also be implemented through electrical control of the focal adjustment of the liquid lens intermittently changing. If the applied voltage is DC, it may be fixed to the lens housing 140 shown in FIG. 1 and thus may be insensitive to a slight change in the voltage, thereby applying an AC type pulse.
- the AC pulse is a pulse capable of varying the amplitude (0V ⁇ 60V), the frequency (240Hz ⁇ 3.9KHz), the duty (0 ⁇ 100%).
- the AC pulse by applying any one of the amplitude, frequency, and duty of the AC pulse, it is possible to appropriately adjust the focal length, the focusing precision and the duration of the focus maintenance for the measurement object.
- the measurement object is a tooth in the oral cavity, there is a remarkable difference in the inclination of the side surfaces of various related teeth, and since it is a very narrow measurement in the oral cavity, it is necessary to appropriately adjust the accuracy of the focus adjustment and the waveform of the applied voltage. will be.
- the depth controller 192 may adjust the focusing interval setting value of the target measurement object through the focusing interval setting value by the main controller 191 together with the focusing control of the liquid lens.
- the focusing interval setting value will be described later.
- the main controller 191 controls the camera 120 and may control a focusing interval setting value for the measurement object to be scanned through the depth manufacturing that controls the focus adjustment of the liquid lens.
- the main controller 191 includes a drive controller for driving the light source 110, that is, a constant voltage / constant current controller, and is a pre-standard for the measurement object corresponding to the cross-sectional image information of the measurement object photographed by the camera 120. It may include a database for storing the image information.
- the standard image information of the measurement object may be standard data of the measurement object to be scanned, that is, data of a standard shape of each tooth in the case of oral teeth.
- it is possible to output more precise and reliable three-dimensional images by storing in advance a general and standard information image of a measurement object to be scanned, and matching this data with image information that is actually photographed in the scanning process. It is.
- standard data about the tooth may be stored in a database.
- the image information of the standard tooth can obtain an optimized precise scan image that matches the characteristics of the measurement object by effectively setting a large or small focusing method or focusing interval in consideration of the shape and appearance of the tooth.
- the optical system can scan the measurement object according to the focusing interval setting value.
- the focusing intervals are set small, and the incisor and the molar are smoothly changed, so setting the focusing intervals is larger than the canine, thereby increasing the accuracy and reliability of the scan.
- Each cross-sectional image of the measurement object taken by the camera 120 is finally transmitted to the 3D image output unit through the main controller 191.
- the plurality of related cross-sectional images may be converted into three-dimensional images to output a final scanned image.
- the main controller 191 includes a camera 120 controller for controlling the camera 120 and a constant voltage / constant current controller for driving the light source 110.
- the controllers are controlled by the MCU.
- the cross-sectional images of the measurement object generated by the camera 120 are input through the camera 120 interface and then transferred to the 3D image output unit through the main controller 191.
- the depth controller 192 may include a D / A converter, a bias circuit, a frequency generator, a DC / DC converter, and a full-bridge switching circuit.
- the depth controller 192 applies an AC pulse other than DC to the liquid lens 150 to adjust the focal length of the liquid lens 150.
- the focal length of the liquid lens 150 controlled by the depth controller 192 corresponds to the depth of the cross section of the measurement object.
- the depth controller 192 transmits the depth information to the main controller 191, and the main controller 191 transmits the depth information together when transferring the measured object cross-sectional images generated by the camera 120 to the 3D image output unit. .
- the 3D image output unit lists cross-sectional images of the measurement object according to depth information to generate an image of the 3D measurement object.
- the 3D image output unit may be driven by a PC as well as other computing devices.
- the 3D image output unit may control the depth controller 192 through the main controller 191. Accordingly, the 3D image output unit may operate the liquid lens 150 in the step mode or the sweep mode, and control the focal length of the liquid lens 150 (that is, the depth of the measurement object cross-sectional image) from 0 to 4096 steps. have.
- a scanning system may include a scanner 100, a system body 200, a processor 300, and a 3D printer 400.
- the processor body 300 is accommodated in the system body 200, a display is provided, and the scanner 100 and the 3D printer 400 are connected.
- the processor 300 executes the above-described 3D image output unit and displays an image of a three-dimensional measurement object on a display.
- the 3D printer 400 may produce a product or an object having a desired three-dimensional shape through a three-dimensional image of a desired measurement object.
- FIG. 4 is a flowchart provided to explain a scanning method according to an embodiment of the present invention
- FIG. 5 is a flowchart of a scanning method for an oral cavity, which is one specific embodiment of the present invention.
- step S10 of irradiating light onto a target object to be scanned through the light source 110 First, step S10 of irradiating light onto a target object to be scanned through the light source 110.
- the depth controller 192 adjusts the focus of the liquid lens according to the focusing interval setting value.
- the depth controller 192 may apply a voltage for adjusting the focus of the liquid lens.
- the depth controller 192 may apply an AC pulse, and may measure at least one of an amplitude, a frequency, and a duty of the AC pulse to measure the measurement distance or the measurement object. It has already been described above that it can be varied depending on the shape of the appearance gradient of the object.
- each end surface of the measurement object scanned by the optical system is photographed by the camera 120 through the main controller 191 according to the focusing interval setting value.
- the main controller 191 may include a controller for driving the light source 110, control the camera 120, and control a focusing interval setting value by the depth controller 192 for adjusting the focus of the liquid lens.
- the focusing interval setting value may have a fixed value basically fixed by the information about the first target measurement object, and may be adjusted in an appropriate range as will be described later.
- the image photographed by the camera 120 is transmitted to the 3D image output unit through the main controller 191 and is converted into a 3D image by the 3D image output unit (S40).
- the 3D image output unit By transmitting the cross-sectional image information according to the depth of the measurement object through the focus control of the liquid lens to the 3D image output unit by the main control unit 191, the three-dimensional scan image is finally output.
- the depth control unit 192 in step (B) is performed.
- the process returns to the step of scanning according to the focusing interval setting value and drives the process again.
- the main controller 191 causes the depth controller 192 to newly set a smaller focusing interval setting value than before (S60).
- the final 3D scanned image through the conversion of the 3D image can obtain a clearer and more precise image.
- Determination of the scanned image by the 3D image output unit can be made by a practical user, or by setting a setting value for specific information of the image, and automatically focusing interval when the element falls below or significantly exceeds the reference value. By setting the setting value smaller or larger, scanning can be realized at an optimal focusing interval setting value suitable for the measurement object.
- the output image by the 3D image output unit is a desired image
- the final 3D scan image is naturally output and the related process is terminated.
- (A) is a step (S110) of irradiating the light in the oral cavity with the light source (110).
- the optical system including the liquid lens is scanned by the depth control unit 192 for adjusting the focus of the liquid lens in accordance with the focusing interval set value (S120) .
- the optical system may include a polarizing filter 130 to minimize scattered light according to its reflectivity.
- the focusing interval setting value is initially set in an appropriate range, and it is easy to convert and output related image data into a 3D image. As described below, the focusing interval setting value can be adjusted within an appropriate range.
- the existing standard image information of the tooth is previously stored in a database, and the type of the tooth is determined by comparing and analyzing the cross-sectional image photographed by the camera 120. Determining the type of teeth is to appropriately set the range of depth of focusing according to the type of teeth.
- the focusing interval set value already set by the standard image information may be appropriately applied according to the type of the tooth.
- the main controller 191 corrects and scans the focusing interval setting value set according to the tooth type to an optimal focusing interval setting value through the depth control unit 192.
- the main controller 191 includes a database storing not only the control of the camera 120 but also standard image information of the teeth, and compares the cross-sectional image information of the camera 120 with the standard image information to set an appropriate focusing interval setting value. Control may be performed through the depth controller 192.
- the camera 120 photographs the cross section of the tooth that has been corrected and scanned through the optimal focusing interval setting value (S160).
- S160 optimal focusing interval setting value
- step (E) If, in step (E), the type of tooth cannot be determined, that is, when the cross-sectional image information is not correct by the camera 120 or the type of tooth cannot be specified,
- the scanning value may be subdivided to adjust the setting value so that the wrongly scanned portion may be normally scanned. If not incorrectly scanned, the tomography section may be further subdivided so as to correct this even when the area between the respective images is formed too wide.
- the scanning process is performed again with the segmented tomography section, thereby obtaining a more accurate 3D image of the tooth.
- 6 illustrates the results of performing 3D oral scanning according to an embodiment of the present invention.
- 6 is a three-dimensional combined image using Cloud Point data, which is just before obtaining 3D data.
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Abstract
Description
본 발명은 스캐너 장치 및 그 스캐닝 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a scanner apparatus and a scanning method thereof.
일반적으로, 치과 병원 등에서는 환자의 치아에 대한 석고 모형을 제작하는 인상채득과정(impression taking)을 통해 환자의 손상된 치아에 대한 치료 및 진료를 수행한다. 보조적인 방법으로 엑스레이와 같은 방사선을 구강의 환부에 투사하여 2차원적인 화면을 획득하거나, 컴퓨터 단층(CT, Computer Tomography) 사진을 이용하기도 하였다.In general, a dental clinic or the like performs treatment and care for a patient's damaged tooth through an impression taking process of producing a plaster model of the patient's teeth. As a supplementary method, X-rays such as X-rays were projected onto the affected area of the oral cavity to obtain a two-dimensional screen, or computer tomography (CT).
그러나 이와 같은 방식은 환자에게 많은 불편함을 야기한다. 석고모형을 만들기 위해서는 일정 시간 이상 동안 반고체 상태의 석고가 들어있는 틀을 입에 문 상태로 기다려야 하는데, 환자가 정확하게 물고 있지 못하거나, 물고 있는 중에 틀이 움직일 경우, 정확한 환자의 치아 모형이 만들어지지 못할 수 있다. 또한, 작업자의 숙련도에 따라 오차가 발생할 수 있으며, 틀을 정확하게 만들었다 하더라도, 기공사에서 틀에 따라 모형을 만드는 과정 중에 오차가 발생할 수도 있다.However, this approach causes a lot of inconvenience for the patient. In order to make a plaster model, you need to wait for more than a certain period of time with a mold containing semi-solid gypsum in your mouth.If the patient does not bite correctly or the frame moves while biting, an accurate model of the patient's teeth will not be made. You may not be able to. In addition, an error may occur according to the skill of the operator, and even if the frame is made correctly, an error may occur during the process of making a model according to the frame in the technician.
특히, 석고틀 등을 여러 명의 환자들이 사용하기 때문에, 소독 등이 충분하게 이루어지지 않을 경우, 위생상 문제가 발생할 수도 있다. 이에 따라, 최근에는 광학기기를 이용하여 환자 구강 내부의 치아 상태를 물리적인 접촉 없이 3차원으로 스캐닝/촬영 하여 정확한 환자 치아의 형상 및 상태를 측정할 수 있는 기술이 활발하게 연구되고 있다.In particular, since several patients use a plaster mold or the like, hygiene may occur when disinfection is not sufficiently performed. Accordingly, in recent years, a technique for actively measuring the shape and condition of the patient's teeth by scanning / photographing the tooth state inside the patient's mouth using physical devices without physical contact has been actively studied.
본 발명의 일실시예에 따른 목적은 스캐너 장치의 구동시 무구동 광학계를 적용함으로써 초점을 맞추기 위한 물리적인 이동 및 구동수단이 불필요하여 실질적인 스캔과정에서의 무소음 및 무진동으로 스캐너 작동 구동성능의 향상 및 구동신뢰성을 보다 효과적으로 확보할 수 있는 스캐너 장치 및 스캐닝 방법을 제공하기 위한 것이다. An object according to an embodiment of the present invention is to eliminate the need for physical movement and driving means for focusing by applying a non-driven optical system when driving a scanner device, thereby improving the operation performance of the scanner with no noise and vibration during the actual scanning process. It is an object of the present invention to provide a scanner device and a scanning method capable of more effectively securing driving reliability.
또한, 3D 스캐닝을 위해 단층촬영시의 대상물체에 따라 단층 간격의 설정등을 보다 정밀하게 제어함으로써 대상물체의 형태 및 구조에 따른 정밀한 3D스캐닝이 가능한 스캐너 장치 및 스캐닝 방법을 제공하기 위한 것이다. The present invention also provides a scanner device and a scanning method capable of precise 3D scanning according to the shape and structure of a target object by more precisely controlling the setting of the tomography interval according to the target object during tomography for 3D scanning.
본 발명의 일실시예에 따른 스캐너 장치는, 측정물체상에 광을 조사하는 광원, 상기 측정물체에 반사된 광을 수광하는 광학계, 상기 광학계에 의해 수광된 반사광에 의해 상기 측정물체 단면을 촬영하는 카메라, 상기 광학계에 포함된 액체렌즈의 초점 조절을 AC 펄스를 통해 제어하는 뎁스제어부 및 상기 카메라를 제어하며, 상기 뎁스제어부에 상기 측정물체에 관한 포커싱 간격 설정값을 제어하는 메인제어부를 포함한다. According to an embodiment of the present invention, a scanner apparatus includes a light source for irradiating light onto a measuring object, an optical system for receiving the light reflected by the measuring object, and photographing the end surface of the measuring object by the reflected light received by the optical system. A camera, a depth control unit for controlling the focus control of the liquid lens included in the optical system through the AC pulse and the camera, and the depth control unit includes a main control unit for controlling a focusing interval setting value for the measurement object.
여기서, 상기 메인제어부는, 상기 광원을 구동하기 위한 구동컨트롤러 및 상기 카메라에 의해 촬영된 상기 측정물체의 단면 영상정보와 대응되는 측정물체의 사전 표준 영상 정보를 저장하는 데이터베이스;를 더 포함하고, 상기 카메라에 의해 제공된 단면 영상정보와 상기 측정물체의 사전 표준영상 정보를 매칭하여 상기 뎁스제어부의 포커싱 간격설정값을 제어할 수 있다. The main controller may further include a driving controller for driving the light source and a database storing pre-standard image information of the measurement object corresponding to the cross-sectional image information of the measurement object photographed by the camera. The focusing interval setting value of the depth controller may be controlled by matching the cross-sectional image information provided by the camera and pre-standard image information of the measurement object.
또한, 상기 뎁스제어부는 상기 액체렌즈상에 상기 AC펄스를 인가하되, 상기 AC펄스의 진폭, 주파수 및 듀티 중 적어도 하나를 상기 측정물체의 측정거리 또는 측정물체의 외관 경사도의 형태에 따라 가변시킬 수 있다. The depth controller may apply the AC pulse onto the liquid lens, and may vary at least one of the amplitude, frequency, and duty of the AC pulse according to the measurement distance of the measurement object or the appearance gradient of the measurement object. have.
또한, 상기 카메라에 의해 취득된 상기 측정물체의 단면 영상 데이터를 상기 메인제어부로부터 전달받아 3차원 영상으로 전환하여 출력하는 3D영상출력부;를 더 포함할 수 있다. The apparatus may further include a 3D image output unit which receives the cross-sectional image data of the measurement object obtained by the camera from the main controller and converts the cross-sectional image data into a 3D image.
또한, 상기 메인제어부는, 상기 측정물체가 구강 내 치아인 경우, 상기 데이터베이스는 표준 치아의 영상을 저장하여, 상기 카메라에 의해 획득된 영상을 상기 표준 치아의 영상과 비교분석하여 치아종류를 판별하며, 상기 치아종류에 따른 치아의 외측 단면 경사도의 범위에 따라 설정된 포커싱 간격 설정값으로 뎁스제어부를 제어할 수 있다. In addition, the main control unit, if the measurement object is an oral tooth, the database stores the image of the standard tooth, and compares the image obtained by the camera with the image of the standard tooth to determine the tooth type The depth control unit may be controlled by a focusing interval set value set according to a range of inclination of the outer cross section of the tooth according to the tooth type.
또한, 상기 광학계는 일단에 결합되는 편광필터를 더 포함할 수 있다. In addition, the optical system may further include a polarizing filter coupled to one end.
본 발명의 일실시예에 다른 스캐너 장치의 스캐닝 방법은, (A) 광원으로 측정물체에 광을 조사하는 단계, (B) 상기 측정물체로부터 반사되는 광을 수광하며, 액체렌즈를 포함하는 광학계가 상기 액체렌즈의 초점을 조절하는 뎁스제어부에 의해 포커싱 간격 설정값에 따라 스캔하는 단계, (C) 상기 포커싱 간격 설정값에 따라 상기 광학계에 의해 스캔된 상기 측정물체의 각 단면을 메인제어부를 통해 카메라로 촬영하는 단계; 및 (D) 상기 카메라에 의해 촬영된 영상을 상기 메인제어부를 통해 3D영상출력부로 전송하여 상기 3D 영상출력부에 의해 3차원 영상으로 전환되어 출력되는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a scanning method of a scanner device, the method including: (A) irradiating light to a measurement object with a light source, (B) receiving light reflected from the measurement object, and including an optical system including a liquid lens. Scanning according to a focusing interval setting value by a depth control unit for adjusting a focus of the liquid lens; (C) a camera through a main control unit for each end face of the measurement object scanned by the optical system according to the focusing interval setting value; Photographing with; And (D) transmitting the image photographed by the camera to the 3D image output unit through the main controller and converting the image photographed by the camera into a 3D image by the 3D image output unit.
여기서, 상기 (D) 단계 이후에, (E-1) 상기 전환된 3차원 영상이 불명확하게 판단된 경우, 상기 (B) 단계는 메인제어부에 의해 상기 포커싱 간격 설정값이 보다 세분화되도록 상기 뎁스제어부를 제어하여 스캔하는 단계, 상기 (C) 단계는 상기 세분화된 포커싱 간격 설정값에 따라 스캔된 상기 측정물체의 각 단면을 카메라로 촬영하는 단계; 및 상기 (D) 단계는 상기 세분화된 포커싱 간격 설정값에 따라 스캔된 상기 측정물체의 각 단면영상을 3D 영상출력부를 통해 3차원 영상으로 전환하여 출력하는 단계가 반복 수행될 수 있다. Herein, after the step (D), when the converted 3D image is indeterminately determined, the step (B) is performed by the main controller to further refine the focusing interval setting value. Controlling and scanning, wherein (C) comprises: photographing each end surface of the measured object scanned by a camera according to the subdivided focusing interval setting value; In the step (D), the step of converting each cross-sectional image of the measurement object scanned into a three-dimensional image through a 3D image output unit and outputting the same may be repeated according to the subdivided focusing interval setting value.
또한, 상기 뎁스제어부는 상기 액체렌즈상에 상기 AC펄스를 인가하되, 상기 AC펄스의 진폭, 주파수 및 듀티 중 적어도 하나를 상기 측정물체의 측정거리 또는 측정물체의 외관 경사도의 형태에 따라 가변시킬 수 있다. The depth controller may apply the AC pulse onto the liquid lens, and may vary at least one of the amplitude, frequency, and duty of the AC pulse according to the measurement distance of the measurement object or the appearance gradient of the measurement object. have.
본 발명의 다른 실시예에 따른 스캐너 장치의 스캐닝 방법은, (A) 광원으로 구강 내 치아에 광을 조사하는 단계, (B) 상기 치아로부터 반사되는 광을 수광하며, 액체렌즈를 포함하는 광학계가 상기 액체렌즈의 초점을 조절하는 뎁스제어부에 의해 포커싱 간격 설정값에 따라 스캔하는 단계, (C) 상기 포커싱 간격 설정값에 따라 스캔된 상기 치아의 각 단면을 카메라로 촬영하는 단계, (D) 상기 촬영된 치아의 각 단면과 표준 치아 영상 데이터가 저장된 데이터베이스와 비교하여 치아종류를 판별하는 단계, (E) 상기 치아종류가 판별되면, 치아종류에 따라 설정된 포커싱 간격설정값을 메인제어부가 뎁스제어부를 통해 최적의 포커싱 간격 설정값으로 수정 스캔하는 단계, (F) 상기 최적의 포커싱 간격 설정값을 통해 수정스캔된 상기 치아의 단면을 카메라가 촬영하는 단계 및 (G) 상기 카메라에 의해 촬영된 단면 영상을 3D영상출력부를 통해 3차원 영상으로 전환하는 단계를 포함한다. The scanning method of the scanner apparatus according to another embodiment of the present invention, (A) irradiating the light in the oral cavity with a light source, (B) receives the light reflected from the tooth, the optical system including a liquid lens Scanning according to a focusing interval setting value by a depth control unit for adjusting a focus of the liquid lens, (C) photographing each end surface of the tooth scanned according to the focusing interval setting value with a camera, (D) the Determining a tooth type by comparing each section of the photographed tooth with a database storing standard tooth image data. (E) when the tooth type is determined, the main controller controls the depth control unit to set a focusing interval set value according to the tooth type. Correcting and scanning at the optimal focusing interval setting through (F) the camera scanning the cross section of the tooth that has been corrected and scanned using the optimal focusing interval setting. Freezing step and through (G) parts of the 3D image output to the cross-section image taken by the camera and a step of switching to the 3D image.
여기서, 상기 (E)단계는, 상기 치아종류가 판별되지 않는 경우, 상기 (B) 단계는 메인제어부에 의해 상기 포커싱 간격 설정값이 보다 세분화되도록 상기 뎁스제어부를 제어하여 스캔하는 단계, 상기 (C) 단계는 상기 세분화된 포커싱 간격 설정값에 따라 스캔된 상기 치아의 각 단면을 카메라로 촬영하는 단계; 및 상기 (D) 단계는 상기 세분화된 포커싱 간격 설정값에 따라 촬영된 치아의 각 단면과 표준 치아 영상 데이터가 저장된 데이터베이스와 비교하여 치아종류를 판별하는 단계;를 반복수행 하는 단계를 더 포함할 수 있다. Here, in step (E), if the tooth type is not determined, step (B) controls and scans the depth controller so that the focusing interval setting value is further divided by the main controller, and (C). Step) photographing each end surface of the tooth scanned by the camera according to the subdivided focusing interval setting value; And (D) may further comprise repeating the step of determining a tooth type by comparing each section of the photographed tooth with a database storing standard tooth image data according to the subdivided focusing interval setting value. have.
또한, 상기 뎁스제어부는 상기 액체렌즈상에 상기 AC펄스를 인가하되, 상기 AC펄스의 진폭, 주파수 및 듀티 중 적어도 하나를 상기 치아에 대한 측정거리 또는 측정물체의 외관 경사도의 형태에 따라 가변시킬 수 있다. In addition, the depth control unit applies the AC pulse on the liquid lens, the at least one of the amplitude, frequency and duty of the AC pulse can be varied according to the shape of the measurement distance to the tooth or the appearance gradient of the measurement object. have.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, the terms or words used in this specification and claims are not to be interpreted in a conventional and dictionary sense, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to best explain their invention in the best way possible. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that the present invention.
본 발명의 일실시예에 따르면, 3D 스캐너 장치에 있어서, 초점조절을 무구동 광학계를 적용함으로써 장치 내의 구동에 따른 별도의 구동수단을 구비하지 않아 박형화 및 소형화를 용이하게 이룰 수 있고, 무구동에 따른 진동 및 소음의 저감을 위한 스캐너 장치의 내구성 및 작동신뢰성을 효과적으로 확보할 수 있는 효과가 있다. According to one embodiment of the present invention, in the 3D scanner apparatus, by applying a non-driven optical system to adjust the focus does not have a separate drive means according to the drive in the device can be made thin and small easily, There is an effect that can effectively secure the durability and reliability of the operation of the scanner device for reducing vibration and noise.
또한, 스캐닝 과정에서 3D 스캐닝영상을 효과적으로 확보하기 위해 단층촬영시의 대상물체에 따라 단층 간격의 설정 등을 보다 정밀하게 제어함으로써 대상물체의 형태 및 구조에 따른 정밀한 3D스캐닝이 가능한 효과가 있다. In addition, in order to effectively secure the 3D scanning image in the scanning process, precise 3D scanning according to the shape and structure of the object is possible by more precisely controlling the setting of the tomography interval according to the object during tomography.
또한, 구강내의 스캔을 위해 적용하는 경우에는, 치아종류의 표준 데이터를 효과적으로 활용함으로써, 치아종류에 따른 형태를 고려하여 보다 정확하고 정밀한 3D 구강스캔을 수행할 수 있는 효과가 있다. In addition, when applied for scanning in the oral cavity, by effectively utilizing the standard data of the type of teeth, it is possible to perform a more accurate and accurate 3D oral scan in consideration of the shape according to the type of teeth.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐너를 도시한 도면,1 is a view showing a scanner according to an embodiment of the present invention;
도 2는, 도 1에 도시된 3D 구강 스캐너의 제어 회로를 보다 상세하게 도시한도면,FIG. 2 is a more detailed view of the control circuit of the 3D oral cavity scanner shown in FIG. 1;
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스캐닝 시스템을 도시한 도면,3 illustrates a scanning system according to another embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 일시예에 따른 스캐닝 방법의 설명에 제공되는 흐름도,4 is a flowchart provided to explain a scanning method according to an embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 구체적인 하나의 실시예인 구강에 대한 스캐닝 방법의 흐름도,5 is a flowchart of a scanning method for an oral cavity, which is one specific embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 구강 스캐닝을 수행한 결과를 예시한도면Figure 6 illustrates the results of performing oral scanning in accordance with an embodiment of the present invention
본 발명의 일실시예의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명의 일실시예를 설명함에 있어서, 본 발명의 일실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다. The objects, specific advantages and novel features of one embodiment of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the preferred embodiments associated with the accompanying drawings. In the present specification, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components as possible, even if displayed on different drawings have the same number as possible. In addition, terms such as “one side”, “other side”, “first”, “second”, etc. are used to distinguish one component from another component, and a component is limited by the terms. no. Hereinafter, in describing one embodiment of the present invention, detailed descriptions of related well-known techniques that may unnecessarily obscure the subject matter of one embodiment of the present invention will be omitted.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 하며, 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, an embodiment of the present invention will be described in detail, the same reference numerals refer to the same members.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐너를 도시한 도면, 도 2는, 도 1에 도시된 3D 구강 스캐너의 제어 회로를 보다 상세하게 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스캐닝 시스템을 도시한 도면이다. 1 is a view showing a scanner according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view showing in more detail the control circuit of the 3D oral scanner shown in Figure 1, Figure 3 is another embodiment of the present invention A diagram of a scanning system according to the present invention.
본 발명의 일실시예에 따른 스캐너 장치는, 측정물체상에 광을 조사하는 광원(110), 상기 측정물체에 반사된 광을 수광하는 광학계, 상기 광학계에 의해 수광된 반사광에 의해 상기 측정물체 단면을 촬영하는 카메라(120) 및 상기 광학계에 포함된 액체렌즈의 초점 조절을 AC 펄스를 통해 제어하는 뎁스제어부(192) 및 상기 카메라(120)를 제어하며, 상기 뎁스제어부(192)에 상기 측정물체에 관한 포커싱 간격 설정값을 제어하는 메인제어부(191);를 포함한다. Scanner apparatus according to an embodiment of the present invention, the cross section of the measurement object by a
도 1에 도시된 바와 같이, 스캐너 장치는, 광원(110), 카메라(120), 편광 필터, 렌즈 하우징, 액체 렌즈(150)(Liquid Lens), 광학 렌즈(160), 프로브, 반사부재인 미러, 메인제어부(191) 및 뎁스제어부(192)로를 포함한다.As shown in FIG. 1, the scanner apparatus includes a
광원(110)은 측정물체에 광을 조사하고, 측정물체에 의해 반사되는 광을 광학계에서 수광하여 이러한 측정물체의 단면 형상을 카메라(120)가 촬영하게 된다. 측정물체에 대한 복수의 단면촬영을 조합함으로써, 후술하는 바와 같이 3차원의 최종 영상을 출력할 수 있는 것이다. The
광원(110)은 LED 또는 레이저 등으로 광을 생성하는 소자로, 미러를 통해 측정물체에 광을 조사할 수 있고, 광원(110)은 프로브(170)를 통해 미러(180)에 직접 광을 조사할 수 있다. The
광학계는 측정물체에 조사된 광원(110)에 의한 광이 반사되어 입사되는 곳으로, 측정물체에 대한 초점조절을 위한 가변초점렌즈인 액체렌즈를 포함하여 무구동 광학계를 구현할 수 있다. 액체렌즈는 측정물체로부터 반사된 반사광의 입사되어 카메라(120)에 의해 측정물체의 단면 영상을 촬영할 수 있도록 무구동에 의해 초점을 조절함으로써 무소음, 무진동으로 보다 정밀하게 스캐닝 하고자 하는 측정물체에 대한 초점조절이 가능하다. The optical system is a place where light by the
광학계는 또한, 광학 렌즈(160) 및 편광필터(130)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 편광필터(130)는 스캔하고자 하는 대상 측정물체의 반사도에 따른 산란광을 최소화 하기 위해 렌즈 끝단부에 배치함으로써 난반사를 최대한 억제할 수 있는 것이다. The optical system may further include the
카메라(120)는 이러한 액체렌즈의 초점조절을 통해 촬영하고자 하는 측정물체의 각 단면을 정확하게 측정 및 관련 정보를 메인제어부(191)로 전송함으로써 최종 원하는 측정물체의 2차원 또는 3차원 영상의 출력이 가능하게 한다. The
뎁스제어부(192)는 광학계에 포함된 액체렌즈의 초점을 조절한다. 액체렌즈의 초점 조절은 전압을 인가하게 됨으로써 가능하며, 특히 측정물체의 대상이 소형이거나 보다 정밀한 스캔을 위해서는 초점 조절의 정밀도가 요구된다. 본 발명의 일실시예에서는 보다 효과적인 측정물체의 스캔을 위해 AC펄스를 액체렌즈에 인가함으로써 미세한 초점조절을 연속적 또는 지속적으로 제어할 수 있도록 하고 있다. 또한, 뎁스제어부(192)는 액체렌즈의 단속적으로 급변하는 초점 조절역시도 전기적인 제어를 통해 구현할 수 있음은 물론이다. 만일, 인가되는 전압이 DC일 경우에는 도 1에 도시된 렌즈하우징(140)에 고착되어 추후 미세한 전압의 변화에는 둔감하게 움직일 수 있으므로 AC 형태의 펄스를 인가하는 것이다. The
여기서, AC 펄스는 진폭(0V ~60V),주파수(240Hz ~ 3.9KHz), 듀티(0~100%)를 가변할 수 있는 펄스이다.Here, the AC pulse is a pulse capable of varying the amplitude (0V ~ 60V), the frequency (240Hz ~ 3.9KHz), the duty (0 ~ 100%).
여기서, AC펄스를 인가하되, AC 펄스의 진폭, 주파수 및 듀티의 어느 하나의 가변요소를 적용함으로써 측정물체에 대한 초점거리, 초점조절의 정밀도 및 초점유지의 지속시간을 적절히 조절할 수 있다. 측정물체가 구강 내의 치아와 같은 경우에는 관련 다양한 치아들의 측면의 경사도가 현저한 차이가 있고, 매우 협소한 구강 내에서의 측정이므로 초점 조절의 정밀도나, 인가되는 전압의 파형 등을 적절히 조절할 필요가 있는 것이다. Here, by applying the AC pulse, by applying any one of the amplitude, frequency, and duty of the AC pulse, it is possible to appropriately adjust the focal length, the focusing precision and the duration of the focus maintenance for the measurement object. If the measurement object is a tooth in the oral cavity, there is a remarkable difference in the inclination of the side surfaces of various related teeth, and since it is a very narrow measurement in the oral cavity, it is necessary to appropriately adjust the accuracy of the focus adjustment and the waveform of the applied voltage. will be.
또한, 뎁스제어부(192)는 액체렌즈의 초점조절의 제어와 함께, 메인제어부(191)에 의해 포커싱 간격 설정값을 통해 대상 측정물체의 포커싱 간격 설정값을 조절할 수 있다. 포커싱 간격 설정값에 대해서는 후술한다. In addition, the
메인제어부(191)는 카메라(120)를 제어하며, 액체렌즈의 초점 조절을 제어하는 뎁스제업를 통해 스캔 대상의 측정물체에 대한 포커싱 간격 설정값을 제어할 수 있다. The
메인제어부(191)는 광원(110)을 구동하기 위한 구동컨트롤러, 즉, 정전압/정전류 컨트롤러를 포함하고, 카메라(120)에 의해 촬영된 측정물체의 단면 영상정보와 대응되는 측정물체에 대한 사전 표준 영상정보를 저장하는 데이터 베이스를 포함할 수 있다. The
여기서, 측정물체에 대한 사정 표준 영상정보는, 스캔하고자 하는 대상 측정물체의 표준 데이터, 즉, 구강 내 치아의 경우에는 각 치아의 표준 형상에 대한 테이터가 될 수 있다. 이 밖에도 스캔대상이 되는 측정물체에 대한 일반적이고 표준적인 정보영상을 미리 저장하고, 스캔하는 과정에서 이러한 데이터를 실질적으로 촬영되는 영상정보와 매칭시킴으로써, 보다 정밀하고 신뢰성 있는 3차원 영상을 출력할 수 있는 것이다. Here, the standard image information of the measurement object may be standard data of the measurement object to be scanned, that is, data of a standard shape of each tooth in the case of oral teeth. In addition, it is possible to output more precise and reliable three-dimensional images by storing in advance a general and standard information image of a measurement object to be scanned, and matching this data with image information that is actually photographed in the scanning process. It is.
즉, 예를 들어, 구강 내의 치아를 스캔하는 경우에는 치아에 대한 표준 데이터를 데이터베이스에 저장할 수 있다. 표준 치아의 영상정보는 치아의 형태, 외관의 형태를 고려하여 초점 조절방식 또는 포커싱 간격의 크고 작음을 효과적으로 셋팅함으로써 측정물체의 특징에 부합하는 최적화된 정밀 스캔영상을 획득할 수 있는 것이다. 특히, 포커싱 간격 설정값에 대한 정보를 액체렌즈를 구동하는 뎁스제어부(192)로 전송함으로써, 광학계가 해당 포커싱 간격 설정값에 따라 측정물체의 스캔을 수행할 수 있는 것이다. That is, for example, when scanning a tooth in the oral cavity, standard data about the tooth may be stored in a database. The image information of the standard tooth can obtain an optimized precise scan image that matches the characteristics of the measurement object by effectively setting a large or small focusing method or focusing interval in consideration of the shape and appearance of the tooth. In particular, by transmitting information on the focusing interval setting value to the
예컨데, 송곳니는 치아 단면이 급격하게 변화하므로 포커싱 간격들을 작게 설정하고, 앞니와 어금니는 치아 단면이 완만하게 변화하므로 포커싱 간격들을 송곳니 보다 크게 설정하는 것으로 스캔의 정밀도 및 신뢰도를 높일 수 있다. For example, since the cross section of the canine is rapidly changed, the focusing intervals are set small, and the incisor and the molar are smoothly changed, so setting the focusing intervals is larger than the canine, thereby increasing the accuracy and reliability of the scan.
카메라(120)에 의해 취즉된 측정물체의 각 단면영상을 메인제어부(191)를 통해 최종적으로 3D 영상출력부로 전송되게 된다. 여기서, 관련 복수의 단면영상은 3차원 영상으로 전환되어 최종적인 스캔영상이 출력될 수 있다. Each cross-sectional image of the measurement object taken by the
구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 메인제어부(191) 및 뎁스제어부(192)에 대한 구체적인 프로세스를 설명한다. Specifically, as shown in FIG. 2, a detailed process of the
메인제어부(191)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 카메라(120)를 제어하기 위한 카메라(120) 컨트롤러를 포함하고, 광원(110)을 구동하기 위한 정전압/정전류 컨트롤러를 포함한다. 컨트롤러들은 MCU에 의해 제어된다. 카메라(120)에서 생성된 측정물체에 대한 단면 영상들을 카메라(120) 인터페이스를 통해 입력되어, 메인제어부(191)를 통해 3D 영상출력부에 전달된다.As illustrated in FIG. 2, the
뎁스제어부(192)는, 도 2에 도시된 바와 같이, D/A 컨버터, 바이어스 회로, 주파수 발생기, DC/DC 컨버터, 풀-브리지 스위칭 회로(Full-Bridge Switching Circuit)를 포함할 수 있다. 뎁스제어부(192)는 DC가 아닌 AC 펄스를 액체 렌즈(150)에 인가하여, 액체 렌즈(150)의 초점 거리를 조정함은 이미 상술하였다. As shown in FIG. 2, the
뎁스제어부(192)에 의해 제어되는 액체 렌즈(150)의 초점 거리는 측정물체 단면의 뎁스에 해당한다. 뎁스제어부(192)는 뎁스 정보를 메인제어부(191)에 전달하며, 메인제어부(191)는 카메라(120)에서 생성된 측정물체 단면 영상들을 3D 영상출력부에 전달할 때, 뎁스 정보를 함께 전달한다. The focal length of the
3D 영상출력부는 측정물체의 단면 영상들을 뎁스 정보에 따라 나열하여, 3D 측정물체의 영상을 생성한다. 3D 영상출력부는 PC는 물론 그 밖의 다른 컴퓨팅 장치에서 구동될 수 있다.The 3D image output unit lists cross-sectional images of the measurement object according to depth information to generate an image of the 3D measurement object. The 3D image output unit may be driven by a PC as well as other computing devices.
3D 영상출력부는 메인제어부(191)를 통해 뎁스제어부(192)를 제어할 수 있다. 이에, 3D 영상출력부는 액체 렌즈(150)를 step모드나 sweep 모드로 동작시킬 수 있으며, 액체 렌즈(150)의 초점 거리(즉, 측정물체 단면 영상의 뎁스)를 0~4096 step으로 제어할 수 있다. The 3D image output unit may control the
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스캐닝 시스템을 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른, 스캐닝 시스템은, 스캐너(100), 시스템 바디(200), 프로세서(300) 및 3D 프린터(400)를 포함할 수 있다. 3 illustrates a scanning system according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, a scanning system according to an embodiment of the present invention may include a
시스템 바디(200)에는 프로세서(300)가 수납되고, 디스플레이가 마련되며, 스캐너(100) 및 3D 프린터(400)가 연결된다. 프로세서(300)는 전술한 3D 영상출력부가 실행되고, 디스플레이에는 3차원의 측정물체의 영상이 표시된다.The
3D 프린터(400)는 3D 영상출력부의 제어 하에, 원하는 대상 측정물체의 3차원 영상을 통해 원하는 3차원 형상의 제품이나 물건을 제작할 수 있는 것이다. Under the control of the 3D image output unit, the
도 4는 본 발명의 일시예에 따른 스캐닝 방법의 설명에 제공되는 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 구체적인 하나의 실시예인 구강에 대한 스캐닝 방법의 흐름도이다. FIG. 4 is a flowchart provided to explain a scanning method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a flowchart of a scanning method for an oral cavity, which is one specific embodiment of the present invention.
본 발명의 일실시예에 따른 스캐닝 방법은, (A) 광원(110)으로 측정물체에 광을 조사하는 단계(S10), (B) 상기 측정물체로부터 반사되는 광을 수광하며, 액체렌즈를 포함하는 광학계가 상기 액체렌즈의 초점을 조절하는 뎁스제어부(192)에 의해 포커싱 간격 설정값에 따라 스캔하는 단계(S20), (C) 상기 포커싱 간격 설정값에 따라 상기 광학계에 의해 스캔된 상기 측정물체의 각 단면을 메인제어부(191)를 통해 카메라(120)로 촬영하는 단계(S30); 및 (D) 상기 카메라(120)에 의해 촬영된 영상을 상기 메인제어부(191)를 통해 3D영상출력부로 전송하여 상기 3D 영상출력부에 의해 3차원 영상으로 전환되어 출력되는 단계(S40)를 포함한다. Scanning method according to an embodiment of the present invention, (A) the step of irradiating light to the measurement object with the light source 110 (S10), (B) receives the light reflected from the measurement object, and includes a liquid lens Scanning by the
먼저, 광원(110)을 통해 스캔하고자 하는 대상물체에 광을 조사하는 단계(S10)이다. First, step S10 of irradiating light onto a target object to be scanned through the
다음, 측정물체로부터 반사되는 광이 광학계로 입사되어, 이를 통해 카메라(120)가 측정물체의 단면영상을 촬영 및 스캔하게 된다(S20). 액체렌즈를 포함하는 광학계에서 액체렌즈의 초점을 조절하는 뎁스제어부(192)에 의해 포커싱 간격 설정값에 따라 스캔하는 단계이다. 뎁스제어부(192)는 액체렌즈의 초점을 조절하기 위한 전압을 인가할 수 있으며, 구체적으로는, AC펄스를 인가하되, AC펄스의 진폭, 주파수 및 듀티 중 적어도 하나를 측정물체의 측정거리 또는 측정물체의 외관 경사도의 형태에 따라 가변시킬 수 있음은 이미 상술하였다. Next, the light reflected from the measurement object is incident to the optical system, through which the
다음, 포커싱 간격 설정값에 따라 광학계에 의해 스캔된 측정물체의 각 단면을 메인제어부(191)를 통해 카메라(120)로 촬영하는 단계(S30)이다. 메인제어부(191)는 광원(110)을 구동을 위한 컨트롤러를 구비할 수 있고, 카메라(120)를 제어하며, 액체렌즈의 초점을 조절하는 뎁스제어부(192)에 의한 포커싱 간격 설정값을 제어할 수 있다. 여기서, 포커싱 간격 설정값은 최초 대상 측정물체에 대한 정보에 의해 기본적으로 고정된 셋팅값을 갖을 수 있고, 후술하는 바와 같이 적절한 범위에서 조절될 수 있다. Next, in operation S30, each end surface of the measurement object scanned by the optical system is photographed by the
다음, 카메라(120)에 의해 촬영된 영상을 상기 메인제어부(191)를 통해 3D영상출력부로 전송하여 상기 3D 영상출력부에 의해 3차원 영상으로 전환되어 출력되는 단계이다(S40). 액체렌즈의 초점조절을 통해 측정물체의 뎁스에 따른 각 단면 영상정보를 메인제어부(191)에 의해 3D 영상출력부로 전송함으로써, 최종적으로 3차원의 스캔영상이 출력되게 된다. Next, the image photographed by the
또한, 3D 영상출력부에 의해 스캔 영상을 확인하여(S50), 그 영상이 명확하지 않건, 관련 포커싱 간격 설정값에 따라 미세한 스캔이 되지 못한 경우에는, (B) 단계의 뎁스제어부(192)에 의해 포커싱 간격 설정값에 따라 스캔하는 단계로 되돌아가 다시 프로세스를 구동할 수 있다. 다만, 여기서, 다시 (B)단계로 돌아가는 경우, 메인제어부(191)는 뎁스제어부(192)에 종전보다 더 작은 포커싱 간격 설정값을 새롭게 셋팅하게 함으로써(S60), 이후에, 단면의 촬영 및 3차원 영상의 전환을 통한 최종 3차원 스캔영상이 보다 명확하고 정밀한 영상을 얻을 수 있다. In addition, if the scanned image is checked by the 3D image output unit (S50), and the image is not clear or a fine scan cannot be performed according to the related focusing interval setting value, the
3D 영상출력부에 의한 스캔영상에 대한 판단은 실질적인 사용자에 의해 이루어질 수 있고, 또는 해당 영상의 특정정보에 대한 설정값을 셋팅함으로써, 해당 요소가 기준치에 미달 또는 현저히 초과하는 경우, 자동으로 포커싱 간격 설정값을 보다 작게 또는 크게 셋팅함으로써 해당 측정물체에 적합한 최적의 포커싱 간격 설정값으로 스캐닝을 구현할 수 있다. Determination of the scanned image by the 3D image output unit can be made by a practical user, or by setting a setting value for specific information of the image, and automatically focusing interval when the element falls below or significantly exceeds the reference value. By setting the setting value smaller or larger, scanning can be realized at an optimal focusing interval setting value suitable for the measurement object.
3D 영상출력부에 의한 출력 영상이 원하는 영상인 경우에는 당연히 최종 3차원 스캔영상을 출력하고 관련 프로세스를 종료하게 된다. When the output image by the 3D image output unit is a desired image, the final 3D scan image is naturally output and the related process is terminated.
구체적인 예로, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 구강 내의 치아를 스캔하는 경우의 구체적인 프로세스를 설명한다. As a specific example, as shown in Figure 5, a specific process in the case of scanning the teeth in the mouth according to an embodiment of the present invention will be described.
먼저, (A) 광원(110)으로 구강 내 치아에 광을 조사하는 단계(S110)이다. First, (A) is a step (S110) of irradiating the light in the oral cavity with the light source (110).
다음, (B) 상기 치아로부터 반사되는 광을 수광하며, 액체렌즈를 포함하는 광학계가 상기 액체렌즈의 초점을 조절하는 뎁스제어부(192)에 의해 포커싱 간격 설정값에 따라 스캔하는 단계(S120)이다. 여기서 치아의 경우에 그 반사도에 따른 산란광을 최소화 하기 위해 광학계는 편광필터(130)를 구비할 수 있음은 이미 설명하였다. Next, (B) receiving the light reflected from the tooth, the optical system including the liquid lens is scanned by the
다음, (C) 상기 포커싱 간격 설정값에 따라 스캔된 상기 치아의 각 단면을 카메라(120)로 촬영하는 단계이다. 여기서 포커싱 간격 설정값은 최초 적절한 범위로 셋팅되어 이루어지는 것이 관련 영상데이터를 3차원 영상으로 전환 및 출력함에 있어 용이하며, 후술하는 바와 같이, 포커싱 간격 설정값을 적절한 범위내로 조절할 수 있다. Next, (C) photographing each section of the scanned tooth according to the focusing interval setting value with the
다음, (D) 상기 촬영된 치아의 각 단면과 표준 치아 영상 데이터가 저장된 데이터베이스와 비교하여 치아종류를 판별하는 단계(S130)이다. 치아에 대한 기존의 표준 영상정보를 사전에 데이터 베이스에 저장하여, 카메라(120)에 의해 촬영된 단면영상과 비교 및 분석하여 치아의 종류를 판별한다. 치아의 종류를 판별하는 것은 해당 치아의 종류에 따른 포커싱의 심도의 범위를 적절하게 설정하기 위한 것이다. Next, (D) step (S130) to determine the type of teeth by comparing each section of the photographed teeth and the database that stores the standard tooth image data. The existing standard image information of the tooth is previously stored in a database, and the type of the tooth is determined by comparing and analyzing the cross-sectional image photographed by the
더불어, 치아의 외관형태나 경사도의 범위에 따라 보다 적절한 스캔영상을 얻기 위해, 표준 영상 정보에 의해 이미 설정된 포커싱 간격 설정값을 치아의 종류에 따라 적절하게 매칭 적용할 수 있다. 이 경우, 치아의 종류의 몇개의 군으로 분류하여, 각 분류군에 최적화된 포커싱 간격 설정값을 셋팅하여, 최종적으로 전체치아의 스캐닝 과정에서 일정 범위내에 포커싱 간격 설정값으로 스캔하는 것이 적절할 것이다. In addition, in order to obtain a more suitable scan image according to the appearance shape of the tooth or the range of the inclination, the focusing interval set value already set by the standard image information may be appropriately applied according to the type of the tooth. In this case, it may be appropriate to classify into several groups of types of teeth, set the focusing interval setting values optimized for each classification group, and finally scan the focusing interval setting values within a predetermined range during the scanning process of the entire tooth.
다음, 상술한 바와 같이, (E) 상기 치아종류가 판별되면, 치아종류에 따라 설정된 포커싱 간격설정값을 메인제어부(191)가 뎁스제어부(192)를 통해 최적의 포커싱 간격 설정값으로 수정 스캔하는 단계(S150)이다. 메인제어부(191)는 카메라(120)의 제어 뿐만 아니라, 치아의 표준 영상 정보를 저장하는 데이터 베이스를 포함하여, 카메라(120)의 단면영상정보와 표준 영상정보를 비교하여 적절한 포커싱 간격 설정값을 뎁스제어부(192)를 통해 제어할 수 있다. Next, as described above, (E) when the tooth type is determined, the
다음, (F) 상기 최적의 포커싱 간격 설정값을 통해 수정 스캔된 상기 치아의 단면을 카메라(120)가 촬영하는 단계(S160)이다. 해당 스캔하고자 하는 치아의 형태 및 깊이에 최적화된 포커싱 간격 설정값 및 포커싱의 범위를 설정함으로서 보다 정밀하고 정확한 스캐닝 영상을 얻을 수 있다. Next, (F) the
마지막으로, (G) 상기 카메라(120)에 의해 촬영된 단면 영상을 3D영상출력부를 통해 3차원 영상으로 전환하는 단계(S170)이다. Finally, (G) converting the cross-sectional image photographed by the
만일, (E) 단계에서 치아의 종류를 판별할 수 없는 경우, 즉, 카메라(120)에 의ㅎ나 단면영상정보가 정확하지 않아 치아의 종류를 특정할 수 없는 경우에는,If, in step (E), the type of tooth cannot be determined, that is, when the cross-sectional image information is not correct by the
(B) 단계의 메인제어부(191)에 의해 포커싱 간격 설정값이 보다 세분화되도록 상기 뎁스제어부(192)를 제어하여 스캔하는 단계(S140)를 포함하고, (C) 단계에서 새로 설정된 세분화된 포커싱 간격 설정값에 따라 스캔된 치아의 각 단면을 카메라(120)로 촬영하는 단계; 및 (D) 단계에서 상기 세분화된 포커싱 간격 설정값에 따라 촬영된 치아의 각 단면과 표준 치아 영상 데이터가 저장된 데이터베이스와 비교하여 치아종류를 판별하는 단계를 반복수행 함으로써 치아의 종류를 판별한 후, 관련 프로세스를 진행할 수 있게 된다. And controlling (S140) the
한편, 사용자의 실수 또는 블리딩이나 이물질 등에 의해 정확한 스캐닝이 이루어지지 않아 치아 종류 확인이 불가능한 경우, 또는 각각의 단층 이미지 구간의 촬영된 이미지를 비교하여, 인접한 영상정보가 갑작스럽게 차이가 날 경우에는 경고 메시지를 발생시킬 수 있다.On the other hand, it is not possible to check the tooth type because accurate scanning is not performed due to a user's mistake or bleeding or a foreign object, or when the adjacent image information suddenly differs by comparing captured images of each tomographic image section. You can generate a message.
이와 함께, 스캐닝 단층 구간을 세분화하여 잘못 스캐닝 된 부분이 정상적으로 스캐닝 될 수 있도록 설정값을 조정할 수 있다. 만일 잘못 스캐닝된 것이 아니라면, 각각의 영상들 사이 영역이 지나치게 넓게 형성된 경우에도 이를 보정할 수 있도록 단층영상 구간을 보다 세분화할 수 있도록 구성할 수 있다.In addition, the scanning value may be subdivided to adjust the setting value so that the wrongly scanned portion may be normally scanned. If not incorrectly scanned, the tomography section may be further subdivided so as to correct this even when the area between the respective images is formed too wide.
그리고, 세분화된 단층 구간으로 다시 스캐닝 프로세스를 수행함으로써 보다 정확한 치아의 3차원 영상을 얻을 수 있다. In addition, the scanning process is performed again with the segmented tomography section, thereby obtaining a more accurate 3D image of the tooth.
도 6에는, 본 발명의 실시예에 따라 3D 구강 스캐닝을 수행한 결과를 예시하였다. 도 6은 3D 데이터를 얻기 바로 전단계인 Cloud Point data를 이용한 3차원 조합 영상이다.6 illustrates the results of performing 3D oral scanning according to an embodiment of the present invention. 6 is a three-dimensional combined image using Cloud Point data, which is just before obtaining 3D data.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다. Although the present invention has been described in detail through specific examples, it is intended to describe the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and should be understood by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. It is obvious that the modifications and improvements are possible.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.All simple modifications and variations of the present invention fall within the scope of the present invention, and the specific scope of protection of the present invention will be apparent from the appended claims.
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