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CN109218707B - 口扫系统及口扫方法 - Google Patents

口扫系统及口扫方法 Download PDF

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CN109218707B
CN109218707B CN201810931025.1A CN201810931025A CN109218707B CN 109218707 B CN109218707 B CN 109218707B CN 201810931025 A CN201810931025 A CN 201810931025A CN 109218707 B CN109218707 B CN 109218707B
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Qisda Suzhou Co Ltd
Qisda Corp
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Abstract

本发明提供一种口扫系统，包含运动感测单元、影像感测单元、储存单元以及处理单元。处理单元将运动感测单元与影像感测单元于初始扫描程序中所得到的第一位置资讯与第二位置资讯分类为第一群组与第二群组，其中第一位置资讯与第二位置资讯储存于储存单元。处理单元于重新扫描程序中选择性地以第一群组或第二群组进行比对，以于模型中定位不完整区域。

Description

口扫系统及口扫方法
技术领域
本发明关于一种口扫系统及口扫方法，尤指一种可有效减少重新扫描程序中用以比对的资料量的口扫系统及口扫方法。
背景技术
口扫机是利用雷射光快速扫描牙齿，再将扫描影像传送至电脑，以建立牙齿模型。一般而言，由于结构或操作限制，通常无法于一次扫描程序就建立完整的牙齿模型。因此，操作人员需以口扫机对牙齿执行重新扫描程序，以对牙齿模型中的不完整区域(例如，破损区域)进行重新建模。在重新扫描程序中所取得的资料量非常庞大，若要以此资料量与先前建立的牙齿模型逐一进行比对，将会非常耗费运算资源与时间，使得牙齿模型的建立较无效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可有效减少重新扫描程序中用以比对的资料量的口扫系统及口扫方法，以解决上述问题。
为达到上述目的，本发明提供一种口扫系统，包含：运动感测单元，于该口扫系统的初始扫描程序中感测多组第一初始位置资讯；影像感测单元，于该初始扫描程序中对物件撷取多张初始影像；储存单元；以及处理单元，耦接于该运动感测单元、该影像感测单元与该储存单元，该处理单元将该多张初始影像转换为多组第二初始位置资讯，且将该多组第一初始位置资讯与该多组第二初始位置资讯储存于该储存单元，该处理单元根据该多组第二初始位置资讯建立该物件的模型，将该多组第一初始位置资讯分类为多个第一群组，且将该多组第二初始位置资讯分类为多个第二群组；其中，当该模型存在不完整区域时，该口扫系统对该物件执行重新扫描程序，该运动感测单元于该重新扫描程序中感测至少一第一目前位置资讯，该影像感测单元于该重新扫描程序中对该物件撷取至少一目前影像，该处理单元将该至少一目前影像转换为至少一第二目前位置资讯，该处理单元选择性地以该多个第一群组与该至少一第一目前位置资讯进行比对或以该多个第二群组与该至少一第二目前位置资讯进行比对，以于该模型中定位该不完整区域。
较佳的，该处理单元根据该目前影像的影像品质选择性地以该多个第一群组与该至少一第一目前位置资讯进行比对或以该多个第二群组与该至少一第二目前位置资讯进行比对。
较佳的，该影像品质为对比度、锐利度或资料点数量。
较佳的，该多组第一初始位置资讯与该多组第二初始位置资讯为角度资讯，该处理单元根据预设角度范围将该多组第一初始位置资讯分类为多个第一群组，且将该多组第二初始位置资讯分类为多个第二群组。
较佳的，当该处理单元以该多个第一群组与该至少一第一目前位置资讯进行比对时，该处理单元自该多个第一群组中找出与该至少一第一目前位置资讯较为相近的目标第一群组，且以该目标第一群组与该至少一第一目前位置资讯进行比对，以于该模型中定位该不完整区域。
较佳的，当该处理单元以该多个第二群组与该至少一第二目前位置资讯进行比对时，该处理单元自该多个第二群组中找出与该至少一第二目前位置资讯较为相近的目标第二群组，且以该目标第二群组与该至少一第二目前位置资讯进行比对，以于该模型中定位该不完整区域。
较佳的，在于该模型中定位该不完整区域后，该处理单元于该不完整区域显示指示标记。
为达到上述目的，本发明另提供一种口扫方法，包含下列步骤：藉由运动感测单元于初始扫描程序中感测多组第一初始位置资讯；藉由影像感测单元于该初始扫描程序中对物件撷取多张初始影像；将该多张初始影像转换为多组第二初始位置资讯；根据该多组第二初始位置资讯建立该物件的模型；将该多组第一初始位置资讯分类为多个第一群组，且将该多组第二初始位置资讯分类为多个第二群组；当该模型存在不完整区域时，对该物件执行重新扫描程序；藉由该运动感测单元于该重新扫描程序中感测至少一第一目前位置资讯；藉由该影像感测单元于该重新扫描程序中对该物件撷取至少一目前影像；将该至少一目前影像转换为至少一第二目前位置资讯；以及选择性地以该多个第一群组与该至少一第一目前位置资讯进行比对或以该多个第二群组与该至少一第二目前位置资讯进行比对，以于该模型中定位该不完整区域。
较佳的，该口扫方法根据该目前影像的影像品质选择性地以该多个第一群组与该至少一第一目前位置资讯进行比对或以该多个第二群组与该至少一第二目前位置资讯进行比对。
较佳的，该影像品质为对比度、锐利度或资料点数量。
较佳的，该多组第一初始位置资讯与该多组第二初始位置资讯为角度资讯，该口扫方法根据预设角度范围将该多组第一初始位置资讯分类为多个第一群组，且将该多组第二初始位置资讯分类为多个第二群组。
较佳的，当以该多个第一群组与该至少一第一目前位置资讯进行比对时，该口扫方法另包含下列步骤：自该多个第一群组中找出与该至少一第一目前位置资讯较为相近的目标第一群组；以及以该目标第一群组与该至少一第一目前位置资讯进行比对，以于该模型中定位该不完整区域。
较佳的，当以该多个第二群组与该至少一第二目前位置资讯进行比对时，该口扫方法另包含下列步骤：自该多个第二群组中找出与该至少一第二目前位置资讯较为相近的目标第二群组；以及，以该目标第二群组与该至少一第二目前位置资讯进行比对，以于该模型中定位该不完整区域。
较佳的，在于该模型中定位该不完整区域后，该口扫方法另包含下列步骤：于该不完整区域显示指示标记。
综上所述，本发明将运动感测单元与影像感测单元于初始扫描程序中所得到的第一位置资讯与第二位置资讯分类为第一群组与第二群组。接着，本发明再于重新扫描程序中选择性地以第一群组或第二群组进行比对，以于模型中定位不完整区域。由于本发明不需以初始扫描程序所得到的所有位置资讯与先前建立的模型逐一进行比对，因此，可有效减少重新扫描程序中用以比对的资料量，进而节省运算资源与时间。
关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的口扫系统的功能方块图。
图2为口扫机对物件进行扫描的示意图。
图3为根据图2中的物件所建立的模型的示意图。
图4为第一初始位置资讯的X、Y、Z三轴的角度资讯随时间变化的曲线图。
图5为于模型的不完整区域显示指示标记的示意图。
图6为根据本发明一实施例的口扫方法的流程图。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
请参阅图1，图1为根据本发明一实施例的口扫系统1的功能方块图。如图1所示，口扫系统1包含运动感测单元10、影像感测单元12、储存单元14以及处理单元16，其中处理单元16耦接于运动感测单元10、影像感测单元12与储存单元14。于此实施例中，运动感测单元10、影像感测单元12、储存单元14与处理单元16可设置于口扫机中，以组成本发明的口扫系统1。于另一实施例中，运动感测单元10与影像感测单元12可设置于口扫机中，且储存单元14与处理单元16可设置于主机中，以组成本发明的口扫系统1。换言之，本发明的口扫系统1可为口扫机，或口扫机与主机的组合。
于实际应用中，运动感测单元10可为重力感测器(G sensor)、陀螺仪(gyro)或其组合；影像感测单元12可为电荷耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)感测器、互补式金属氧化半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)感测器或其它感测器；储存单元14可为记忆体或其它资料储存装置；处理单元16可为具有资料运算/处理功能的处理器或控制器。一般而言，上述的口扫机中还会设有运作时必要的软硬体元件，如电路板、应用程式、通讯模组、数位光源处理(Digital Light Processing，DLP)模组、电源供应器等，且上述的主机中亦会设有运作时必要的软硬体元件，如电路板、应用程式、通讯模组、电源供应器等，视实际应用而定。
请参阅图2以及图3，图2为口扫机30对物件32进行扫描的示意图，图3为根据图2中的物件32所建立的模型34的示意图。如图2所示，首先，使用者可操作口扫机30对物件32进行初始扫描程序，其中上述的运动感测单元10与影像感测单元12即是设置于口扫机30中。此时，运动感测单元10即会于初始扫描程序中感测多组第一初始位置资讯P1-P5，且影像感测单元12即会于初始扫描程序中对物件32撷取多张初始影像I1-I5。于此实施例中，物件32为牙齿。此外，每一个第一初始位置资讯P1-P5可为包含X、Y、Z三轴的角度资讯。在运动感测单元10感测多组第一初始位置资讯P1-P5后，处理单元16将多组第一初始位置资讯P1-P5储存于储存单元14。
在撷取多张初始影像I1-I5后，处理单元16将多张初始影像I1-I5转换为多组第二初始位置资讯，且将多组第二初始位置资讯储存于储存单元14。于此实施例中，每一个第二初始位置资讯亦可为包含X、Y、Z三轴的角度资讯。接着，处理单元16根据多组第二初始位置资讯建立物件32的一模型34，如图3所示。
接着，处理单元16将多组第一初始位置资讯分类为多个第一群组，且将多组第二初始位置资讯分类为多个第二群组。于此实施例中，处理单元16可根据预设角度范围(例如，15度、30度等)将多组第一初始位置资讯分类为多个第一群组，且将多组第二初始位置资讯分类为多个第二群组。
请参阅图4，图4为第一初始位置资讯的X、Y、Z三轴的角度资讯随时间变化的曲线图。当第一初始位置资讯的X、Y、Z三轴的角度资讯于连续时间内皆小于预设角度范围时，表示口扫机处于稳定扫描状态，此时，处理单元16即可将此连续时间内的第一初始位置资讯的X、Y、Z三轴的角度资讯分类为同一群组。当某一轴的角度资讯的变化较大时，表示口扫机的运动较为剧烈，非处于稳定扫描状态，此时，处理单元16可不对变化较大的角度资讯进行分类。因此，如图4所示，处理单元16可将此曲线分类为三个第一群组A、B、C。第二初始位置资讯的分类方式与第一初始位置资讯的分类方式相同，在此不再赘述。
如图3所示，当模型34存在不完整区域340(例如，破损区域)时，使用者可操作口扫机30对物件32执行重新扫描程序。此时，运动感测单元10即会于重新扫描程序中感测至少第一目前位置资讯，且影像感测单元12即会于重新扫描程序中对物件32撷取至少一目前影像。在撷取至少一目前影像后，处理单元16将至少一目前影像转换为至少一第二目前位置资讯。于此实施例中，第一目前位置资讯与第二目前位置资讯可为包含X、Y、Z三轴的角度资讯。
接着，处理单元16可选择性地以多个第一群组与至少一第一目前位置资讯进行比对或以多个第二群组与至少一第二目前位置资讯进行比对，以于模型34中定位不完整区域340。于此实施例中，处理单元16可根据目前影像的影像品质选择性地以多个第一群组与至少一第一目前位置资讯进行比对或以多个第二群组与至少一第二目前位置资讯进行比对，其中影像品质可为对比度、锐利度或资料点数量。于此实施例中，资料点可为立体像素(voxel)。
以资料点数量为例，本发明可设定数量门槛值。当资料点数量小于数量门槛值时，表示影像品质较差，因此，处理单元16可以运动感测单元10感测得到的多个第一群组与至少一第一目前位置资讯进行比对，以于模型34中定位不完整区域340。反之，当资料点数量大于数量门槛值时，表示影像品质较佳，因此，处理单元16可以影像感测单元12感测得到的多个第二群组与至少一第二目前位置资讯进行比对，以于模型34中定位不完整区域340。同理，本发明可设定对比度门槛值或锐利度门槛值，以利用对比度或锐利度来判断影像品质的好坏。
当处理单元16以多个第一群组与至少一第一目前位置资讯进行比对时，处理单元16系自多个第一群组中找出与至少一第一目前位置资讯较为相近的目标第一群组，且以目标第一群组与至少一第一目前位置资讯进行比对，以于模型34中定位不完整区域340。另一方面，当处理单元16以多个第二群组与至少一第二目前位置资讯进行比对时，处理单元16自多个第二群组中找出与至少一第二目前位置资讯较为相近的目标第二群组，且以目标第二群组与至少一第二目前位置资讯进行比对，以于模型34中定位不完整区域340。需要说明的是，本发明中提及的“较为相近”是指两个坐标之间或者坐标与多个坐标群组之间的距离相对最小。例如上述“至少一第一目前位置资讯较为相近的目标第一群组”是指“至少一第一目前位置资讯”相对“多个第一群组”距离最小的“第一群组”作为目标第一群组。
请参阅下表1，表1系针对不同区域Z1-Z3将第一初始位置资讯与第二初始位置资讯分类为多个第一群组与多个第二群组。需说明的是，表1中的数值系为举例说明，本发明不以此为限。此外，表1中的X、Y、Z系表示第一初始位置资讯与第二初始位置资讯的X、Y、Z三轴的角度资讯。表1另记录对应每一个区域Z1-Z3的资料点数量，用以判断影像品质的好坏。
表1
Figure BDA0001766619560000081
Figure BDA0001766619560000091
如表1所示，于初始扫描程序中，运动感测单元10与影像感测单元12可针对物件32的不同区域Z1-Z3感测得到第一初始位置资讯与第二初始位置资讯。接着，处理单元16再针对不同区域Z1-Z3将第一初始位置资讯与第二初始位置资讯分类为多个第一群组与多个第二群组。
假设上述的数量门槛值设定为10000，且不完整区域340位于区域Z1。由于区域Z1的资料点数量(50000)大于数量门槛值(10000)，表示在区域Z1执行重新扫描程序时所得到的影像品质较佳。因此，处理单元16可以影像感测单元12感测得到的多个第二群组G2-Z1-1至G2-Z1-n与至少一第二目前位置资讯进行比对，以于模型34中定位不完整区域340。此时，处理单元16系自多个第二群组G2-Z1-1至G2-Z1-n中找出与至少一第二目前位置资讯较为相近的一目标第二群组(例如，G2-Z1-2)，且以目标第二群组G2-Z1-2与至少一第二目前位置资讯进行比对，以于模型34中定位不完整区域340。
假设上述的数量门槛值设定为10000，且不完整区域340位于区域Z2。由于区域Z2的资料点数量(3000)小于数量门槛值(10000)，表示在区域Z2执行重新扫描程序时所得到的影像品质较差。因此，处理单元16可以运动感测单元10感测得到的多个第一群组G1-Z2-1至G1-Z2-n与至少一第一目前位置资讯进行比对，以于模型34中定位不完整区域340。此时，处理单元16系自多个第一群组G1-Z2-1至G1-Z2-n中找出与至少一第一目前位置资讯较为相近的目标第一群组(例如，G1-Z2-4)，且以目标第一群组G1-Z2-4与至少一第一目前位置资讯进行比对，以于模型34中定位不完整区域340。
在于模型34中定位不完整区域340后，处理单元16即可对不完整区域340进行重新建模。需说明的是，重新建模的方式为本领域技术的人员所熟知，在此不再赘述。
请参阅图5，图5为于模型34的不完整区域340显示指示标记342的示意图。在于模型34中定位不完整区域340后，处理单元16可于不完整区域340显示一指示标记342(例如，口扫机的图案)，以向使用者指示不完整区域340位于模型34中的哪一个位置。藉此，使用者即可直接以口扫机对不完整区域340进行扫描与建模。需说明的是，指示标记342亦可根据实际应用而设计为其它图案，不以口扫机的图案为限。此外，本发明可藉由耦接于处理单元16的显示单元(例如，液晶显示器、有机发光二极体显示器或其它显示器，未绘示于图中)来显示模型34与指示标记342，其中显示单元可设置于口扫机或主机，视实际应用而定。
请参阅图6，图6为根据本发明一实施例的口扫方法的流程图。图6中的口扫方法可利用上述的口扫系统1来实现。首先，执行步骤S10，藉由运动感测单元10于初始扫描程序中感测多组第一初始位置资讯。同时，执行步骤S12，藉由影像感测单元12于初始扫描程序中对物件32撷取多张初始影像。接着，执行步骤S14，将多张初始影像转换为多组第二初始位置资讯。接着，执行步骤S16，根据多组第二初始位置资讯建立物件32的模型34。接着，执行步骤S18，将多组第一初始位置资讯分类为多个第一群组，且将多组第二初始位置资讯分类为多个第二群组。接着，执行步骤S20，当模型34存在不完整区域340时，对物件32执行重新扫描程序。接着，执行步骤S22，藉由运动感测单元10于重新扫描程序中感测至少一第一目前位置资讯。同时，执行步骤S24，藉由影像感测单元12于重新扫描程序中对物件32撷取至少一目前影像。接着，执行步骤S26，将至少一目前影像转换为至少一第二目前位置资讯。接着，执行步骤S28，选择性地以多个第一群组与至少一第一目前位置资讯进行比对或以多个第二群组与至少一第二目前位置资讯进行比对，以于模型34中定位不完整区域340。
需说明的是，本发明的口扫方法的详细实施例系如上所述，在此不再赘述。此外，图6所示的口扫方法的控制逻辑中的各个部分或功能皆可透过软硬体的组合来实现。
综上所述，本发明将运动感测单元与影像感测单元于初始扫描程序中所得到的第一位置资讯与第二位置资讯分类为第一群组与第二群组。接着，本发明再于重新扫描程序中选择性地以第一群组或第二群组进行比对，以于模型中定位不完整区域。由于本发明不需以初始扫描程序所得到的所有位置资讯与先前建立的模型逐一进行比对，因此，可有效减少重新扫描程序中用以比对的资料量，进而节省运算资源与时间。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (12)

1.一种口扫系统，其特征在于，包含：
运动感测单元，于该口扫系统的初始扫描程序中感测多组第一初始位置资讯；
影像感测单元，于该初始扫描程序中对物件撷取多张初始影像；
储存单元；以及
处理单元，耦接于该运动感测单元、该影像感测单元与该储存单元，该处理单元将该多张初始影像转换为多组第二初始位置资讯，且将该多组第一初始位置资讯与该多组第二初始位置资讯储存于该储存单元，该处理单元根据该多组第二初始位置资讯建立该物件的模型，将该多组第一初始位置资讯分类为多个第一群组，且将该多组第二初始位置资讯分类为多个第二群组；
其中，当该模型存在不完整区域时，该口扫系统对该物件执行重新扫描程序，该运动感测单元于该重新扫描程序中感测至少一第一目前位置资讯，该影像感测单元于该重新扫描程序中对该物件撷取至少一目前影像，该处理单元将该至少一目前影像转换为至少一第二目前位置资讯，该处理单元根据该目前影像的影像品质选择性地以该多个第一群组与该至少一第一目前位置资讯进行比对或以该多个第二群组与该至少一第二目前位置资讯进行比对，以于该模型中定位该不完整区域；当该处理单元以该多个第一群组与该至少一第一目前位置资讯进行比对时，该处理单元自该多个第一群组中找出目标第一群组，且以该目标第一群组与该至少一第一目前位置资讯进行比对，以于该模型中定位该不完整区域，当该处理单元以该多个第二群组与该至少一第二目前位置资讯进行比对时，该处理单元自该多个第二群组中找出目标第二群组，且以该目标第二群组与该至少一第二目前位置资讯进行比对，以于该模型中定位该不完整区域。
2.如权利要求1所述的口扫系统，其特征在于，该影像品质为对比度、锐利度或资料点数量。
3.如权利要求1所述的口扫系统，其特征在于，该多组第一初始位置资讯与该多组第二初始位置资讯为角度资讯，该处理单元根据预设角度范围将该多组第一初始位置资讯分类为多个第一群组，且将该多组第二初始位置资讯分类为多个第二群组。
4.如权利要求1所述的口扫系统，其特征在于，当该处理单元以该多个第一群组与该至少一第一目前位置资讯进行比对时，该处理单元自该多个第一群组中找出与该至少一第一目前位置资讯较为相近的该目标第一群组，且以该目标第一群组与该至少一第一目前位置资讯进行比对，以于该模型中定位该不完整区域，其中，较为相近为两个坐标之间或者坐标与多个坐标群组之间的距离相对最小。
5.如权利要求1所述的口扫系统，其特征在于，当该处理单元以该多个第二群组与该至少一第二目前位置资讯进行比对时，该处理单元自该多个第二群组中找出与该至少一第二目前位置资讯较为相近的该目标第二群组，且以该目标第二群组与该至少一第二目前位置资讯进行比对，以于该模型中定位该不完整区域，其中，较为相近为两个坐标之间或者坐标与多个坐标群组之间的距离相对最小。
6.如权利要求1所述的口扫系统，其特征在于，在于该模型中定位该不完整区域后，该处理单元于该不完整区域显示指示标记。
7.一种口扫方法，其特征在于，包含下列步骤：
藉由运动感测单元于初始扫描程序中感测多组第一初始位置资讯；
藉由影像感测单元于该初始扫描程序中对物件撷取多张初始影像；
将该多张初始影像转换为多组第二初始位置资讯；
根据该多组第二初始位置资讯建立该物件的模型；
将该多组第一初始位置资讯分类为多个第一群组，且将该多组第二初始位置资讯分类为多个第二群组；
当该模型存在不完整区域时，对该物件执行重新扫描程序；
藉由该运动感测单元于该重新扫描程序中感测至少一第一目前位置资讯；
藉由该影像感测单元于该重新扫描程序中对该物件撷取至少一目前影像；
将该至少一目前影像转换为至少一第二目前位置资讯；以及
根据该目前影像的影像品质选择性地以该多个第一群组与该至少一第一目前位置资讯进行比对或以该多个第二群组与该至少一第二目前位置资讯进行比对，以于该模型中定位该不完整区域；
当以该多个第一群组与该至少一第一目前位置资讯进行比对时，该口扫方法另包含下列步骤：自该多个第一群组中找出目标第一群组；以及以该目标第一群组与该至少一第一目前位置资讯进行比对，以于该模型中定位该不完整区域；
当以该多个第二群组与该至少一第二目前位置资讯进行比对时，该口扫方法另包含下列步骤：自该多个第二群组中找出目标第二群组；以及以该目标第二群组与该至少一第二目前位置资讯进行比对，以于该模型中定位该不完整区域。
8.如权利要求7所述的口扫方法，其特征在于，该影像品质为对比度、锐利度或资料点数量。
9.如权利要求7所述的口扫方法，其特征在于，该多组第一初始位置资讯与该多组第二初始位置资讯为角度资讯，该口扫方法根据预设角度范围将该多组第一初始位置资讯分类为多个第一群组，且将该多组第二初始位置资讯分类为多个第二群组。
10.如权利要求7所述的口扫方法，其特征在于，当以该多个第一群组与该至少一第一目前位置资讯进行比对时，该口扫方法另包含下列步骤：
自该多个第一群组中找出与该至少一第一目前位置资讯较为相近的该目标第一群组；以及
以该目标第一群组与该至少一第一目前位置资讯进行比对，以于该模型中定位该不完整区域；
其中，较为相近为两个坐标之间或者坐标与多个坐标群组之间的距离相对最小。
11.如权利要求7所述的口扫方法，其特征在于，当以该多个第二群组与该至少一第二目前位置资讯进行比对时，该口扫方法另包含下列步骤：
自该多个第二群组中找出与该至少一第二目前位置资讯较为相近的该目标第二群组；以及
以该目标第二群组与该至少一第二目前位置资讯进行比对，以于该模型中定位该不完整区域；
其中，较为相近为两个坐标之间或者坐标与多个坐标群组之间的距离相对最小。
12.如权利要求7所述的口扫方法，其特征在于，在于该模型中定位该不完整区域后，该口扫方法另包含下列步骤：
于该不完整区域显示指示标记。
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