KR102237033B1 - 자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너 및 이를 이용한 스캐닝 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 구강 스캐너의 운동상태에 따른 가속도 정보를 토대로 스캔 모드를 고속 및 저속 등으로 자동으로 변경할 수 있으며, 또한 구강내 피사체에 대한 인상채득 생성율 및 반사광에 의해 형성되는 영상데이터의 품질정보(밝기, 초점, 흔들림정도, 선명도 등)를 토대로 디지털 인상채득 정보의 품질을 최적의 상태로 자동으로 보정할 수 있는 자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너 및 이를 이용한 스캐닝 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너 및 이를 이용한 스캐닝 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 구강 스캐너의 운동상태에 따른 가속도 정보를 토대로 스캔 모드를 고속 및 저속 등으로 자동으로 변경할 수 있으며, 또한 구강내 피사체에 대한 인상채득 생성율 및 반사광에 의해 형성되는 영상데이터의 품질정보(밝기, 초점, 흔들림정도, 선명도 등)를 토대로 디지털 인상채득 정보의 품질을 최적의 상태로 자동으로 보정할 수 있는 자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너 및 이를 이용한 스캐닝 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 치과용 3차원 스캐너(Dental 3-Dimensional scanner)라 함은 구강내 치아 등의 입체 형상을 가지는 피사체를 촬영하여 얻어지는 2차원 영상으로부터 3차원 영상을 도출하여 피사체의 실제 이미지와 동일한 영상 정보를 획득하기 위한 장치로, 치아의 수복, 보철 등의 치과 치료시 치아 및 구강조직의 형태에 대한 3차원 영상을 획득하기 위하여 사용된다.
종래에는 치아 보철 치료에 있어서 환자의 치아에 대한 석고 모형을 제작하는 인상채득과정을 통해 치아 보철치료가 이루어지는 로스트-왁스 캐스팅법(Lost-wax casting method)을 사용하는 것이 일반적이었다. 그러나, 이러한 로스트-왁스 캐스팅법은 캐스팅을 위한 재료에 의한 감염이 발생할 수 있고, 보철물의 제작이 어려우며, 보철물과 종래 치아와의 형상의 차이가 크다는 문제점이 있었다.
따라서, 최근에는 이러한 문제를 해결하기 위해 3차원 카메라를 이용하여 구강내 치아 및 잇몸을 측정한 후 CAD/CAM 시스템을 이용하여 치아 보철물을 디자인 및 제조하는 소위 세렉 시스템(Cerec system)의 이용량이 증가하고 있는 추세이다. 그러나, 상기 세렉 시스템은 구강내 치아 및 잇몸의 3차원 이미지를 획득하기 위해 3차원 카메라의 렌즈부에 패턴 마스크(Pattern mask)를 사용한다. 상기 패턴 마스크는 소정의 패턴 형상을 가지는 패널(Panel)로, 유리판의 일면에 원하는 패턴을 형성하는 방식으로 제조되고, 상기 패턴 마스크를 좌우로 이동하면서 3D 카메라로 피사체를 촬영하여 다수의 2차원 영상을 얻게 되고, 상기 다수의 2차원 영상으로부터 3차원 이미지를 도출하게 된다. 그러나, 종래의 패턴 마스크를 이용하는 경우 유리판에 원하는 패턴을 직접 형성하여야 하기 때문에 패턴의 형성이 어렵고, 제조된 패턴 이외에 다른 패턴을 이용하기 위해서는 별도의 패턴 마스크를 제조하여야 하며, 패턴 마스크 제작의 비용이 높고, 시간이 오래 걸린다는 문제점이 있었다. 또한, 이러한 패턴 마스크를 사용할 경우에는 원하는 치아 및 잇몸에 대한 3차원 영상을 정확히 측정하기가 어렵기 때문에 원래 치아 및 잇몸에 대한 3차원 이미지의 정확도가 낮다는 문제점이 있었다.
특히, 3차원 구강 스캐너를 이용하여 구강내 피사체를 스캔함에 있어, 기존의 3차원 구강 스캐너는 사용자(의사)가 디지털 인상채득정보 및 인상채득상태를 직접 육안으로 관찰하면서 필요에 따라 수동으로 스캔모드를 전환하게 된다. 스캔모드를 수동으로 전환하는 경우는 고정밀 디지털 인상채득정보가 필요한 경우로서, 이 경우 사용자의 숙련도에 따라 소요 시간이 증가함에 따라 의사와 환자에게 불편함을 야기하는 문제점이 발생하게 된다.
특히, 디지털 인상채득정보의 품질, 예컨대 구강내 피사체에 반사되는 반사광에 따라 영상데이터의 밝기, 초점, 흔들림, 선명도 등이 시시각각 변하게 되는데, 종래에는 수동 모드에서 사용자의 숙련도에 따라 디지털 인상채득정보의 품질에 차이가 발생될 우려가 있다.
따라서, 현재는 3차원 구강 스캐너를 이용하는 사용자의 숙련도에 관계없이 정밀하고 정확한 디지털 인상채득정보를 얻기 위한 기술이 필요한 실정이다.
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 구강 스캐너의 운동상태에 따른 가속도 정보를 토대로 스캔 모드를 고속 및 저속 등으로 자동으로 변경할 수 있는 자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너를 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 구강내 피사체에 대한 인상채득 생성율 및 반사광에 의해 형성되는 영상데이터의 품질정보(밝기, 초점, 흔들림정도, 선명도 등)를 토대로 디지털 인상채득 정보의 품질을 최적의 상태로 자동으로 보정할 수 있는 자동 스캔모드 변경이 가능한 구상 스캐너를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너는 구강내 피사체에 패턴광을 조사하고, 구강내 피사체로부터 반사되는 반사광에 의해 형성되는 영상데이터를 획득하는 구강 스캐너 몸체, 상기 구강 스캐너 몸체의 운동상태를 감지하는 가속도센서, 상기 가속도센서를 통해 감지된 가속도 정보를 이용하여, 상기 구강 스캐너 몸체를 통한 스캔 모드를 자동으로 결정하는 스캔 모드 결정부 및 획득되는 상기 영상데이터에 대한 품질정보가 기준 품질정보에 상응해지도록, 상기 영상데이터에 대한 품질정보를 자동으로 보정하는 품질정보 자동 보정부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 스캔 모드 결정부는 상기 가속도 정보가 기 설정된 임계값을 초과하는 경우 상기 구강 스캐너 몸체의 운동상태가 제1 상태에 해당하는 것으로 판단하여 상기 스캔 모드를 제1 스캔모드로 변경하고, 상기 가속도 정보가 기 설정된 임계값 미만인 경우 상기 구강 스캐너 몸체의 운동상태가 제2 상태에 해당하는 것으로 판단하여 상기 스캔 모드를 제2 스캔모드로 변경하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 품질정보는 상기 영상데이터에 대한 밝기정보, 초점정보, 흔들림정보 및 선명도정보 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 품질정보 자동 보정부는 이미지 센서에 입력되는 상기 영상데이터의 현 노출정도를 연산하여, 상기 이미지 센서에 대한 게인(gain)값 및 노출시간(exposure time)값, 상기 구강 스캐너 몸체에 포함된 디지털 프로젝터의 LED밝기 및 상기 디지털 프로젝터의 LED동작시간 중 어느 하나 이상을 조절하여 상기 영상데이터에 대한 밝기정보를 보정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 품질정보 자동 보정부는 상기 구강 스캐너 몸체 내의 렌즈부에 마련된 초점렌즈의 현 초점상태를 토대로, 상기 초점렌즈의 위치를 이동시켜 상기 영상데이터에 대한 초점정보를 보정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 품질정보 자동 보정부는 상기 구강 스캐너 몸체 내의 렌즈부에 마련된 초점렌즈의 현 초점상태를 토대로 상기 영상데이터에 대한 초점정보를 보정하되, 상기 초점렌즈는 액체렌즈 기술 또는 초고속 가변초점렌즈 시스템(MALS) 기술이 적용되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 품질정보 자동 보정부는 상기 영상데이터가 불규칙적으로 흔들리는 것으로 판단되는 경우, 이미지 센서에 입력되는 상기 영상데이터의 프레임수를 증가시켜 입력받으며, 상기 영상데이터에 대한 다수의 프레임을 공분산 대각화 연산방식으로 통해 연산한 후, 연산결과를 토대로 상기 가속도 정보를 수정하여 상기 흔들림정보를 보정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 품질정보 자동 보정부는 상기 구강 스캐너 몸체를 통해 구강내 피사체에 조사되는 특정 패턴광을 다수 회 조사한 후, 해당 특정 패턴광에 의해 구강내 피사체로부터 반사되는 반사광에 의해 형성되는 다수의 영상데이터를 중첩하여 연산하여 노이즈를 제거함으로써 상기 선명도정보를 보정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 품질정보 자동 보정부는 상기 구강 스캐너 몸체를 통해 구강내 피사체에 조사되는 특정 패턴광의 패턴을 서로 상이한 패턴으로 변경하여 조사한 후, 각 패턴 별 패턴광에 의해 구강내 피사체로부터 반사되는 반사광에 의해 형성되는 다수의 영상데이터를 각각 연산하여 노이즈를 제거함으로써 상기 선명도정보를 보정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 구강 스캐너 몸체는 상기 영상데이터를 획득하되 상기 영상데이터의 특정 프레임에 대한 스틸샷(still shot) 데이터를 추가로 획득하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 구강 스캐너는 획득된 상기 영상데이터 및 상기 품질정보 자동 보정부를 통해 품질정보가 보정된 영상데이터를 3차원 영상데이터로 변환하는 컴퓨터를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 구강 스캐너와 상기 컴퓨터는 각각 무선 전송장치를 더 포함하며, 상기 컴퓨터에 저장된 소정의 패턴 정보가 상기 무선 전송장치를 통해 상기 구강 스캐너에 전송되며, 상기 구강 스캐너를 통해 획득된 상기 영상 데이터 및 상기 품질정보 자동 보정부를 통해 품질정보가 보정된 영상데이터가 상기 무선 전송장치를 통해 상기 컴퓨터로 무선 전송되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너를 이용한 스캐닝 방법은 구강 스캐너 몸체를 통해 구강내 피사체에 패턴광을 조사하고, 구강내 피사체로부터 반사되는 반사광에 의해 형성되는 영상데이터를 획득하는 단계, 가속도센서를 통해 상기 구강 스캐너 몸체의 운동상태를 감지하는 단계, 스캔 모드 결정부에서 상기 가속도센서를 통해 감지된 가속도 정보를 이용하여, 상기 구강 스캐너 몸체를 통한 스캔 모드를 자동으로 결정하는 단계 및 품질정보 자동 보정부를 통해 상기 영상데이터에 대한 품질정보가 기준 품질정보에 상응해지도록, 상기 영상데이터에 대한 품질정보를 자동으로 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 구강 스캐너의 운동상태에 따른 가속도 정보를 토대로 구강 스캐너 자체적으로 스캔 모드를 고속 및 저속 등으로 자동 변경할 수 있기 때문에, 사용자의 숙련도에 영향을 받지 않아 사용자가 보다 편리하게 구강 스캐너를 조작할 수 있는 이점을 가진다.
특히, 가속도 센서에서 획득되는 가속도 정보를 토대로 구강 스캐너의 운동상태를 정확히 측정할 수 있기 때문에, 획득되는 영상데이터의 흔들림(떨림) 등이 발생될 경우 해당 가속도 정보를 토대로 영상데이터를 자동보정하여 흔들리지 않은 고품질의 디지털 인상채득 정보를 획득할 수 있는 이점을 가진다.
또한, 구강 스캐너가 판단하여 자동으로 스캔 방식을 변경하기 때문에 사용자의 숙련도에 영향을 받지 않고 단시간 내에 낮은 오차율의 정밀한 디지털 인상채득 정보를 획득할 수 있는 이점을 가진다.
또한, 구강내 피사체에 대한 인상채득 생성율 및 반사광에 의해 형성되는 영상데이터의 품질정보(밝기, 초점, 흔들림정도, 선명도 등)를 토대로 디지털 인상채득 정보의 품질을 최적의 상태로 자동으로 보정해주기 때문에, 구강 스캐너의 숙련도가 낮은 사용자의 경우에도 안정적으로 정확한 디지털 인상채득 정보를 획득할 수 있는 이점을 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너(100)의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 품질정보 자동 보정부(140)를 통해 영상데이터의 밝기정보 보정 전후 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 품질정보 자동 보정부(140)를 통해 영상데이터의 선명도정보 보정 전후 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너(100)를 이용하여 구강내 피사체에 대한 스캐닝을 실시하는 방법을 일련의 순서대로 도시한 순서도이다.
도 2는 도 1에 도시된 품질정보 자동 보정부(140)를 통해 영상데이터의 밝기정보 보정 전후 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 품질정보 자동 보정부(140)를 통해 영상데이터의 선명도정보 보정 전후 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너(100)를 이용하여 구강내 피사체에 대한 스캐닝을 실시하는 방법을 일련의 순서대로 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너(100)의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너(100)는 크게 구강 스캐너 몸체(110), 가속도센서(120), 스캔 모드 결정부(130) 및 품질정보 자동 보정부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 추가적인 일 실시예에서, 자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너(100)는 2차원 영상데이터를 3차원 영상데이터로 변환하는 컴퓨터(150) 및 컴퓨터(150)와의 무선 데이터 통신이 가능한 무선 전송장치(160)를 더 포함하여 구성될 수도 있다.
구강 스캐너 몸체(110)는 구강내 피사체(예컨대, 구강구조)에 패턴광을 조사하고, 구강내 피사체로부터 반사되는 반사광에 의해 형성되는 영상데이터를 획득하는 역할을 한다.
보다 구체적으로, 구강 스캐너 몸체(110)는 광원으로부터 출사되는 광에 소정의 패턴을 형성하여 패턴광을 구강내 피사체에 조사하는 디지털 프로젝터(111), 패턴광에 의해 구강내 피사체에 반사되는 반사광에 의해 형성되는 2차원 영상데이터를 센싱하는 이미지 센서(112), 디지털 프로젝터(111)로부터 구강내 피사체에 출사되는 패턴광 및 패턴광에 의해 반사되는 반사광을 제어하는 초점렌즈(113), 광학 부품(114) 등을 포함하여 구성된다.
디지털 프로젝터(111)는 광원을 포함하고, 광원으로부터 출사되는 소정의 패턴을 형성하여 패턴광을 피사체(S)에 조사하는 장치이다. 디지털 프로젝터(111)는 유리판의 일면에 원하는 패턴을 가공하여 패턴 마스크를 별도로 제작할 필요없이 프로그래밍에 의해 원하는 패턴을 자유롭게 제작 및 교체할 수 있고, 미세한 패턴 형성이 가능하다는 이점을 갖는다. 디지털 프로젝터(111)는 LCD(Liquid Crystal Display) 프로젝터, LCOS(Liquid Crystal On Silicon) 프로젝터 또는 DLP(Digital Light Processing) 프로젝터를 이용할 수 있다.
예를 들어, DLP 프로젝터는 DMD(Digital Micromirror Device) 칩을 이용하여 하나의 픽셀(Pixel)에 하나의 마이크로미러(Micromirror)가 대응되도록 하여 상기 마이크로미러가 신호에 따라 반사 각도를 조절하여 이미지를 구현하는 방식으로 작동되는 것으로, 디지털 프로젝터를 사용하는 경우 고화질 및 고휘도의 영상을 제공할 수 있다는 이점이 있다. 또한, 본 발명의 디지털 프로젝터(111)는 소정의 패턴 정보를 저장할 수 있는 저장부(미도시)를 더 포함하도록 구성할 수 있다. 상기 저장부는 디지털 프로젝터(111)에 장착되도록 구성할 수도 있으나 상기 디지털 프로젝터(111)에 착탈 가능한 USB(Universal Serial Bus)와 같은 이동식 저장장치로 구성할 수도 있다. 디지털 프로젝터(111)가 저장부를 더 포함하도록 구성하는 경우 패턴 정보를 외부 장치로부터 별도로 받을 필요가 없어지므로 데이터 처리 속도가 향상된다는 이점을 갖는다.
이미지 센서(112)는 상기 디지털 프로젝터(111)에 의해 형성되는 패턴광에 의해 피사체(S)에 반사되는 반사광에 의해 형성되는 2차원 영상데이터를 센싱하는 장치로, 디지털 카메라를 이용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 디지털 카메라를 이용하는 경우 디지털 프로젝터(111)에 의해 패턴광이 형성되고, 상기 패턴광은 초점렌즈(113) 및 광학부품(114)을 통과하여 피사체(S)에 조사된다. 패턴광이 조사되면 피사체(S)의 표면에는 피사체의 입체적 형상에 따라 특정한 패턴의 무늬가 나타나게 되는데, 이러한 특정한 패턴 무늬는 피사체(S)의 입체적 형상에 대한 정보를 포함하게 된다. 이렇게 피사체(S) 표면에 형성된 무늬는 광학 부품(114) 및 초점렌즈(113)를 통과하여 카메라(112)에 도달한다. 이미지 센서(112)에 도달된 특정 패턴의 무늬는, 예를 들어, CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)와 같은 메모리 소자에 의해 상기 2차원의 영상데이터로 센싱 및 저장된다.
초점렌즈(113)는 상기 디지털 프로젝터(111)로부터 피사체(S)에 출사되는 패턴광 및 상기 패턴광에 의해 피사체(S)에 반사되는 반사광을 제어하는 렌즈 등의 집합체로, 상기 패턴광 및 반사광이 평행광을 유지하도록 하거나 광로를 조정하는 등의 역할을 한다. 또한, 초점렌즈(113)는 회절에 의한 상붕괴를 방지하여 반사광에 의해 형성된 2차원의 영상데이터의 해상도를 향상시킬 수 있는 콜리메이팅 렌즈를 포함할 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다. 또한, 상기 초점렌즈(113)는 패턴광 및 반사광의 경로를 조정할 수 있는 광학 부품(114)과 연결된다. 상기와 같이 말단부에 광학 부품(114)을 구성함으로써 좁은 구강 내 공간에서 치아를 촬영해야 하는 공간상 제약에 따른 문제점을 해결할 수 있다. 상기 광학 부품(114)은 프리즘이나 거울로 구성될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 또한 상기 초점렌즈(113)는 고정된 형태로 구성될 수도 있지만, 보다 정밀한 평행광을 얻거나 광로를 조정하기 위하여 초점 거리 등을 기계적으로 제어할 수 있도록 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 초점렌즈(113)는 구강 스캐너 몸체(110) 내에서 전후 방향으로 위치이동되어 초점을 조절하는 형태를 가질 수도 있고, 또는 액체렌즈 기술, 초고속 가변초점렌즈시스템(MALS) 기술 등이 적용될 수도 있다.
가속도 센서(120)는 구강 스캐너 몸체(110)의 운동상태를 감지하여 가속도 정보를 산출하는 역할을 하는데, 후술되는 스캔 모드 결정부(130)에서는 가속도 센서(120)를 통해 산출된 가속도 정보를 이용하여 구강 스캐너 몸체(110)를 통한 스캔 모드를 자동으로 결정하게 된다.
스캔 모드 결정부(130)는 가속도 센서(120)를 통해 산출된 가속도 정보가 임계값을 초과하는 경우, 구강 스캐너 몸체(110)의 운동상태가 제1 상태(예컨대, 고속으로 움직이는 일반적인 상태)인 것으로 판단하여 해당 스캔 모드를 제1 스캔모드(일반 스캔모드)로 전환하게 된다. 이러한 제1 스캔모드에서는 구강내 피사체의 일반적인 디지털 인상채득 정보를 획득하기 위한 스캔모드를 의미한다.
반대로, 스캔 모드 결정부(130)는 가속도 센서(120)를 통해 산출된 가속도 정보가 임계값 미만인 경우, 구강 스캐너 몸체(110)의 운동상태가 제2 상태(예컨대, 저속으로 움직이는 정밀측정을 위한 상태)인 것으로 판단하여 해당 스캔 모드를 제2 스캔모드(정밀 스캔모드)로 전환하게 된다. 이러한 제2 스캔모드는 구강내 피사체의 정밀한 디지털 인상채득 정보를 획득하기 위한 스캔모드를 의미한다.
따라서, 구강 스캐너 몸체(110)를 사용하는 사용자의 움직임은 가속도 센서(120)를 통해 그 운동상태가 판단될 수 있고, 이러한 사용자의 움직임을 토대로 구강 스캐너의 스캔 모드를 일반적인 스캔모드 혹은 저속으로 움직이는 정밀측정을 위한 스캔모드를 자동으로 결정하여 변경하게 된다.
품질정보 자동 보정부(140)는 구강 스캐너 몸체(110)를 통해 획득된 영상데이터(디지털 인상채득 정보)의 품질정보가 기준 품질정보에 상응해지도록 자동으로 보정하는 역할을 한다.
보다 구체적으로, 품질정보 자동 보정부(140)는 2차원의 영상데이터에 대한 밝기정보, 초점정보, 흔들림정보, 선명도정보를 자동으로 보정함으로써, 영상데이터의 식별력을 높여 정확한 디지털 인상채득이 가능하도록 한다.
이러한 품질정보 자동 보정부(140)는 이미지 센서(112)에 입력되는 영상데이터의 현 노출정도를 연산한 후, 이를 토대로 이미지 센서에 대한 게인(GAIN)값 및 노출시간(EXPOSURE TIME)값, 디지털 프로젝터(111)의 LED밝기 및 LED동작시간 등을 조절함으로써 영상데이터에 대한 밝기정보를 보정하게 된다. 이에 관해 일 예를 살펴보면 다음과 같다.
도 2는 도 1에 도시된 품질정보 자동 보정부(140)를 통해 영상데이터의 밝기정보 보정 전후 상태를 도시한 도면이다.
도 2를 살펴보면, 도 2(a)는 임의의 피사체에 대한 영상데이터의 노출정도가 저노출상태에 해당함에 따라, 품질정보 자동 보정부(140)에서 이미지 센서(112)의 게인값 및 노출시간값을 조정하고 디지털 프로젝터(111)의 LED밝기 및 LED동작시간을 조절함으로써 저노출상태를 적정노출상태로 보정한 상태를 나타낸다.
도 2(b)는 임의의 피사체에 대한 영상데이터의 노출정도가 과노출상태에 해당함에 따라, 품질정보 자동 보정부(140)에서 이미지 센서(112)의 게인값 및 노출시간값을 조정하고 디지털 프로젝터(11)의 LED밝기 및 LED동작시간을 조절함으로써 과노출상태를 적정노출상태로 보정한 상태를 나타낸다.
즉, 품질정보 자동 보정부(140)는 영상데이터의 밝기정보를 기초로 이미지 센서(112)의 게인값, 노출시간값, 디지털 프로젝터(111)의 LED밝기 및 LED동작시간을 자동으로 조정하는 과정을 반복하면서 최적의 노출상태를 가지는 영상데이터가 되도록 보정을 반복 수행한다.
다시 도 1로 돌아와서, 품질정보 자동 보정부(140)는 구강 스캐너 몸체(110) 내의 초점렌즈(113)의 현 초점상태를 토대로 초점렌즈(113)의 위치를 구강 스캐너 몸체(11) 내에서 전후 방향으로 이동시켜 초점정보를 보정하거나, 또는 액체렌즈나 초고속 가변초점렌즈시스템과 같은 기술을 통해 영상데이터의 초점이 최적의 초점이 되도록 보정한다.
또한, 품질정보 자동 보정부(140)는 이미지 센서(112)를 통해 획득된 영상데이터가 불규칙적 혹은 규칙적으로 흔들리는 것으로 판단되는 경우, 해당 영상데이터의 프레임수를 일시적으로 증가시켜 획득한 후, 다수의 프레임을 공분산 대각화 연산방식을 통해 연산하고, 연산결과를 토대로 가속도 센서(130)의 가속도 정보를 수정함으로써 흔들림정보를 보정하게 된다.
예컨대, 영상데이터가 흔들린다는 의미는 영상데이터의 선명도(sharpness)가 떨어진다는 의미이며, 품질정보 자동 보정부(140)는 이러한 선명도를 높이기 위하여, 다수의 프레임 별 이미지를 정규화한 후 각각의 이미지의 평균값을 추출하고, 다수의 이미지 중에서 평균값에 해당하는 이미지를 제거한 나머지 이미지를 토대로 공분산 대각화 연산을 수행하게 된다.
또한, 품질정보 자동 보정부(140)는 구강 스캐너 몸체(110)를 통해 구강내 피사체(S)에 조사되는 특정 패턴광을 다수 회 조사한 후, 해당 특정 패턴광에 의해 구강내 피사체로부터 반사되는 반사광에 의해 형성되는 다수의 영상데이터를 중첩시켜 연산하고, 그에 따른 노이즈를 제거함으로써 선명도정보를 보정하게 된다. 이러한 점은, 다수의 패턴에 대하여 각 패턴 별로 여러장을 중첩하여 연산함으로써, 중첩된 여러장의 패턴광의 노이즈를 줄이기 위한 구성이다. 만약, 준비된 패턴으로도 영상데이터의 노이즈가 많이 제거되지 않거나 3차원 영상데이터로의 변환이 불가할 경우에는 패턴광을 조사하되 서로 상이한 다양한 종류의 패턴광을 조사한다. 그 후 각 패턴 별 패턴광에 의해 구강내 피사체로부터 반사되는 반사광에 의해 형성되는 다수의 영상데이터 별로 노이즈를 제거함으로써 선명도정보를 보정하게 된다. 이에 관해서는 도 3을 통해 살펴보기로 한다.
도 3은 도 1에 도시된 품질정보 자동 보정부(140)를 통해 영상데이터의 선명도정보 보정 전후 상태를 도시한 도면이다.
도 3(a)를 살펴보면, 품질정보 자동 보정부(140)는 서로 다른 다수의 패턴에 대하여 각 패턴 별로 여러장을 중첩하여 연산하거나, 또는 패턴광을 조사하되 서로 상이한 다양한 종류의 패턴광을 조사함으로써, 최대한 노이즈를 줄이고 피사체의 형태를 명확히하는 보정을 하게 된다.
이를 통해, 도 3(b)와 같이 품질정보 자동 보정부(140)에서 영상데이터에 대한 노이즈를 제거함으로써 선명도를 높이는 보정을 자동으로 수행하게 된다.
일 실시예에서, 구강 스캐너 몸체(110)는 획득된 영상데이터의 특정 프레임에 대한 스틸샷(sitll shot) 데이터를 추가로 획득하게 된다. 일반적으로 구강 스캐너의 촬영방식은 크게 두가지가 있다. 하나는 스틸 샷 방식이고 다른 하나는 동영상 방식이다.
본 발명에서는 구강 스캐너 몸체부(11)의 영상데이터에 대한 스틸 샷 방식 및 동영상 방식이 모두 적용될 수 있다.
스틸 샷 방식은 치아의 특정위치에서 매번 사용자의 입력을 받아서 단시간에 다수의 스틸 이미지를 받아 이를 등록하여 3차원 영상데이터를 생성하게 된다. 동영상 방식은 사용자의 입력에 따라 치아를 연속촬영함으로써 실시간으로 등록하여 3차원 영상데이터를 생성하게 된다.
이때, 동영상 방식의 경우에는 하나의 치아를 위, 안쪽 바깥쪽에서 다수 번 나누어 스캔하게 되는데, 연속적으로 이전 이미지와 현재 이미지를 비교하여 변화된 정도를 분석하고 이를 이어 붙이는 방식을 이용하게 된다. 이때, 집중적으로 특정 부분에 대한 스틸 샷으로 다수의 스틸 이미지를 획득함으로써 보다 정확한 치아 형태를 취득할 수 있게 된다.
일 실시예에서, 컴퓨터(150)는 구강 스캐너 몸체(110)를 통해 획득된 2차원의 영상데이터와 품질정보 자동 보정부(140)를 통해 품질정보가 보정된 2차원의 영상데이터를 3차원의 영상데이터로 변환하는 컴퓨터(150)를 더 포할할 수 있다.
이러한 컴퓨터(150)는 상술한 스캔 모드 결정부(130) 및 품질정보 자동 보정부(140)의 기능을 확장하기 위한 것으로 컴퓨터(150)와 스캔 모드 결정부(130), 품질정보 자동 보정부(140)가 물리적으로 명확하게 독립된 구성이라고 보아서는 아니될 것이다. 즉, 본 발명의 스캔 모드 결정부(13), 품질정보 자동 보정부(140)와 컴퓨터(150)는 정보처리를 위한 전산 장치로 스캔 모드 결정부(130), 품질정보 자동 보정부(140)에서 수행되던 기능이 컴퓨터(150) 내에서 수행될 수도 있으며, 향후 집적기술이 발전하여 컴퓨터 장치가 소형화될 경우 컴퓨터(150)에서 처리하던 기능이 스캔 모드 결정부(130) 혹은 품질정보 자동 보정부(140) 내에서 수행될 수도 있을 것이다. 컴퓨터(150)와 구강 스캐너를 상호 연결시킬 경우 구강 스캐너에 다양한 패턴 영상 정보를 자유롭게 제공할 수 있으며, 또한 2차원 영상정보를 3차원 영상정보로 변환할 수 있으므로, 3차원 스캐닝 시스템으로 유용하게 사용될 수 있다.
또한, 일 실시예에서 자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너(110)에는 무선 전송장치(혹은 통신부)(160)가 마련되며, 컴퓨터(150)에 저장된 소정의 패턴 정보가 무선 전송장치(160)를 통해 구강 스캐너(100)에 전송되며, 구강 스캐너(100)를 통해 획득된 영상 데이터 및 상기 품질정보 자동 보정부(140)를 통해 품질정보가 보정된 영상데이터가 무선 전송장치(160)를 통해 컴퓨터(150)로 무선 전송될 수 있다. 이 경우, 와이파이(WIFI), 블루투스(Bluetooth)와 같은 무선전송시스템으로 구성할 수 있다.
다음으로는, 이러한 자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너(100)를 이용하여 구강내 피사체에 대한 스캐닝을 실시하는 방법(과정)을 살펴보기로 한다.
도 4는 도 1에 도시된 자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너(100)를 이용하여 구강내 피사체에 대한 스캐닝을 실시하는 방법을 일련의 순서대로 도시한 순서도이다.
도 4를 살펴보면, 먼저 구강 스캐너 몸체를 통해 구강내 피사체에 패턴광을 조사하고, 구강내 피사체로부터 반사되는 반사광에 의해 형성되는 2차원의 영상데이터를 획득한다(S401).
그 다음, 가속도센서를 통해 구강 스캐너 몸체의 운동상태를 감지하여 가속도 정보를 감지한 후(S402), 스캔 모드 결정부에서는 감지된 가속도 정보를 이용하여 구강 스캐너 몸체를 통한 스캔 모드를 일반적인 스캔모드 혹은 저속으로 움직이는 정밀측정을 위한 스캔모드 등으로 자동으로 결정하여 변경하게 된다(S403).
그 다음, 품질정보 자동 보정부에서는 영상데이터에 대한 품질정보가 기준 품질정보에 상응해지도록, 상기 영상데이터에 대한 품질정보를 자동으로 보정하게 된다(S404). 이 단계에서는, 2차원의 영상데이터에 대한 밝기정보, 초점정보, 흔들림정보, 선명도정보를 자동으로 보정함으로써, 영상데이터의 식별력을 높여 정확한 디지털 인상채득이 가능하도록 한다.
그 다음, 2차원의 영상데이터를 무선 전송장치를 통해 컴퓨터로 전송한 후(S405), 컴퓨터에서 2차원 영상데이터를 3차원 영상데이터로 변환하게 된다(S406).
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너
110: 구강 스캐너 몸체부
111: 디지털 프로젝터
112: 이미지 센서
113: 초점렌즈
114: 광학 부품
120: 가속도센서
130: 스캔 모드 결정부
140: 품질정보 자동 보정부
150: 컴퓨터
160: 무선 전송장치
110: 구강 스캐너 몸체부
111: 디지털 프로젝터
112: 이미지 센서
113: 초점렌즈
114: 광학 부품
120: 가속도센서
130: 스캔 모드 결정부
140: 품질정보 자동 보정부
150: 컴퓨터
160: 무선 전송장치
Claims (13)
- 구강내 피사체에 패턴광을 조사하고, 구강내 피사체로부터 반사되는 반사광에 의해 형성되는 영상데이터를 획득하는 구강 스캐너 몸체;
상기 구강 스캐너 몸체의 운동상태를 감지하는 가속도센서;
상기 가속도센서를 통해 감지된 가속도 정보를 이용하여, 상기 구강 스캐너 몸체를 통한 스캔 모드를 자동으로 결정하는 스캔 모드 결정부; 및
획득되는 상기 영상데이터에 대한 품질정보가 기준 품질정보에 상응해지도록, 상기 영상데이터에 대한 품질정보를 자동으로 보정하는 품질정보 자동 보정부;를 포함하고,
상기 품질정보는,
상기 영상데이터에 대한 밝기정보, 초점정보, 흔들림정보 및 선명도정보 중 어느 하나 이상을 포함하며,
상기 품질정보 자동 보정부는,
상기 구강 스캐너 몸체를 통해 구강내 피사체에 조사되는 특정 패턴광을 다수 회 조사한 후, 해당 특정 패턴광에 의해 구강내 피사체로부터 반사되는 반사광에 의해 형성되는 다수의 영상데이터를 중첩하여 연산하여 노이즈를 제거함으로써 상기 선명도정보를 보정하는 것을 특징으로 하는
자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너.
- 제1항에 있어서,
상기 스캔 모드 결정부는,
상기 가속도 정보가 기 설정된 임계값을 초과하는 경우 상기 구강 스캐너 몸체의 운동상태가 제1 상태에 해당하는 것으로 판단하여 상기 스캔 모드를 제1 스캔모드로 변경하고,
상기 가속도 정보가 기 설정된 임계값 미만인 경우 상기 구강 스캐너 몸체의 운동상태가 제2 상태에 해당하는 것으로 판단하여 상기 스캔 모드를 제2 스캔모드로 변경하는 것을 특징으로 하는, 자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 품질정보 자동 보정부는,
이미지 센서에 입력되는 상기 영상데이터의 현 노출정도를 연산하여, 상기 이미지 센서에 대한 게인(gain)값 및 노출시간(exposure time)값, 상기 구강 스캐너 몸체에 포함된 디지털 프로젝터의 LED밝기 및 상기 디지털 프로젝터의 LED동작시간 중 어느 하나 이상을 조절하여 상기 영상데이터에 대한 밝기정보를 보정하는 것을 특징으로 하는, 자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너.
- 제1항에 있어서,
상기 품질정보 자동 보정부는,
상기 구강 스캐너 몸체 내의 렌즈부에 마련된 초점렌즈의 현 초점상태를 토대로, 상기 초점렌즈의 위치를 이동시켜 상기 영상데이터에 대한 초점정보를 보정하는 것을 특징으로 하는, 자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너.
- 제1항에 있어서,
상기 품질정보 자동 보정부는,
상기 구강 스캐너 몸체 내의 렌즈부에 마련된 초점렌즈의 현 초점상태를 토대로 상기 영상데이터에 대한 초점정보를 보정하되,
상기 초점렌즈는,
액체렌즈 기술 또는 초고속 가변초점렌즈 시스템(MALS) 기술이 적용되는 것을 특징으로 하는, 자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너.
- 구강내 피사체에 패턴광을 조사하고, 구강내 피사체로부터 반사되는 반사광에 의해 형성되는 영상데이터를 획득하는 구강 스캐너 몸체;
상기 구강 스캐너 몸체의 운동상태를 감지하는 가속도센서;
상기 가속도센서를 통해 감지된 가속도 정보를 이용하여, 상기 구강 스캐너 몸체를 통한 스캔 모드를 자동으로 결정하는 스캔 모드 결정부; 및
획득되는 상기 영상데이터에 대한 품질정보가 기준 품질정보에 상응해지도록, 상기 영상데이터에 대한 품질정보를 자동으로 보정하는 품질정보 자동 보정부;를 포함하고,
상기 품질정보는,
상기 영상데이터에 대한 밝기정보, 초점정보, 흔들림정보 및 선명도정보 중 어느 하나 이상을 포함하며,
상기 품질정보 자동 보정부는,
상기 영상데이터가 불규칙적으로 흔들리는 것으로 판단되는 경우, 이미지 센서에 입력되는 상기 영상데이터의 프레임수를 증가시켜 입력받으며, 상기 영상데이터에 대한 다수의 프레임을 공분산 대각화 연산방식으로 통해 연산한 후, 연산결과를 토대로 상기 가속도 정보를 수정하여 상기 흔들림정보를 보정하는 것을 특징으로 하는, 자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너.
- 삭제
- 구강내 피사체에 패턴광을 조사하고, 구강내 피사체로부터 반사되는 반사광에 의해 형성되는 영상데이터를 획득하는 구강 스캐너 몸체;
상기 구강 스캐너 몸체의 운동상태를 감지하는 가속도센서;
상기 가속도센서를 통해 감지된 가속도 정보를 이용하여, 상기 구강 스캐너 몸체를 통한 스캔 모드를 자동으로 결정하는 스캔 모드 결정부; 및
획득되는 상기 영상데이터에 대한 품질정보가 기준 품질정보에 상응해지도록, 상기 영상데이터에 대한 품질정보를 자동으로 보정하는 품질정보 자동 보정부;를 포함하고,
상기 품질정보는,
상기 영상데이터에 대한 밝기정보, 초점정보, 흔들림정보 및 선명도정보 중 어느 하나 이상을 포함하며,
상기 품질정보 자동 보정부는,
상기 구강 스캐너 몸체를 통해 구강내 피사체에 조사되는 특정 패턴광의 패턴을 서로 상이한 패턴으로 변경하여 조사한 후, 각 패턴 별 패턴광에 의해 구강내 피사체로부터 반사되는 반사광에 의해 형성되는 다수의 영상데이터를 각각 연산하여 노이즈를 제거함으로써 상기 선명도정보를 보정하는 것을 특징으로 하는, 자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너.
- 제1항에 있어서,
상기 구강 스캐너 몸체는,
상기 영상데이터를 획득하되 상기 영상데이터의 특정 프레임에 대한 스틸샷(still shot) 데이터를 추가로 획득하는 것을 특징으로 하는, 자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너.
- 제1항에 있어서,
상기 구강 스캐너는,
획득된 상기 영상데이터 및 상기 품질정보 자동 보정부를 통해 품질정보가 보정된 영상데이터를 3차원 영상데이터로 변환하는 컴퓨터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너.
- 제11항에 있어서,
상기 구강 스캐너와 상기 컴퓨터는 각각 무선 전송장치;를 더 포함하며, 상기 컴퓨터에 저장된 소정의 패턴 정보가 상기 무선 전송장치를 통해 상기 구강 스캐너에 전송되며, 상기 구강 스캐너를 통해 획득된 상기 영상 데이터 및 상기 품질정보 자동 보정부를 통해 품질정보가 보정된 영상데이터가 상기 무선 전송장치를 통해 상기 컴퓨터로 무선 전송되는 것을 특징으로 하는, 자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너.
- 구강 스캐너 몸체를 통해 구강내 피사체에 패턴광을 조사하고, 구강내 피사체로부터 반사되는 반사광에 의해 형성되는 영상데이터를 획득하는 단계;
가속도센서를 통해 상기 구강 스캐너 몸체의 운동상태를 감지하는 단계;
스캔 모드 결정부에서 상기 가속도센서를 통해 감지된 가속도 정보를 이용하여, 상기 구강 스캐너 몸체를 통한 스캔 모드를 자동으로 결정하는 단계; 및
품질정보 자동 보정부를 통해 상기 영상데이터에 대한 품질정보가 기준 품질정보에 상응해지도록, 상기 영상데이터에 대한 품질정보를 자동으로 보정하는 단계;를 포함하고,
상기 품질정보는,
상기 영상데이터에 대한 밝기정보, 초점정보, 흔들림정보 및 선명도정보 중 어느 하나 이상을 포함하며,
상기 영상데이터에 대한 품질정보를 자동으로 보정하는 단계는,
상기 구강 스캐너 몸체를 통해 구강내 피사체에 조사되는 특정 패턴광을 다수 회 조사한 후, 해당 특정 패턴광에 의해 구강내 피사체로부터 반사되는 반사광에 의해 형성되는 다수의 영상데이터를 중첩하여 연산하여 노이즈를 제거함으로써 상기 선명도정보를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너를 이용한 스캐닝 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190025937A KR102237033B1 (ko) | 2019-03-06 | 2019-03-06 | 자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너 및 이를 이용한 스캐닝 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190025937A KR102237033B1 (ko) | 2019-03-06 | 2019-03-06 | 자동 스캔모드 변경이 가능한 구강 스캐너 및 이를 이용한 스캐닝 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200107194A KR20200107194A (ko) | 2020-09-16 |
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