KR102463389B1 - 다각도 스캐닝을 사용한 신뢰도 데이터 획득 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 다각도 스캐닝을 사용하여 신뢰도 데이터 획득 시스템 및 방법에서는 대상체를 다각도에서 스캔할 수 있는 스캔부와, 스캔부로부터 획득한 복수의 데이터를 기초로 실시간 3차원 표면을 생성하여 정렬하고, 다각도로 스캔하여 획득한 실시간 3차원 표면을 이루는 단위 셀에 특성정보가 할당되도록 하는 제어부를 포함한다. 특성정보는 자료밀도, 대상체의 굴곡, 대상체색상, 신뢰도색상, 위치정보 등을 포함할 수 있다. 한편, 본 발명은 위치정보에 따라 자료밀도의 축적 정도를 제한하여 각각의 단위 셀에 다양한 각도범위를 가지는 데이터가 축적될 수 있도록 하여, 데이터 왜곡이 최소화될 수 있고 신뢰도가 높은 구강 모델을 획득할 수 있는 이점이 있다.

Description

다각도 스캐닝을 사용한 신뢰도 데이터 획득 시스템 및 방법{Obtaining System of Reliability Data Using Multi-Angle Scanning And Method Thereof}

본 발명은 다각도 스캐닝을 사용하여 신뢰도 데이터를 획득하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

환자의 구강 정보를 획득하기 위한 하나의 방법으로, 환자의 구강 내부에 인입하여 3차원 가상 모델을 생성하는 3차원 구강 스캐너(intraoral scanner)가 빈번하게 사용되고 있다. 또한, 환자의 치아에 대한 알지네이트 인상채득(impression taking)을 실시하여 획득한 석고 모형에 대한 3차원 가상 모델을 생성하는 3차원 테이블 스캐너도 지속적으로 사용되고 있다. 이와 같이, 3차원 스캐너(구강 스캐너와 테이블 스캐너를 포함한다)를 통해 획득한 3차원 가상 모델은 환자의 상악 스캔 데이터, 하악 스캔 데이터, 및 교합 스캔 데이터를 포함하고 있으며, 치료가 필요한 치아 등에 대해서는 CAD 프로그램을 이용한 모델링을 통하여 크라운(crown) 등의 치아 수복물을 제작할 수 있다.

3차원 스캐너는 일반적으로 스캐너 내부에서 스캔하고자 하는 대상체(치아, 치은을 포함하는 환자의 구강 내부 또는 석고 모형에 특정 광을 조사(照射)하기 위한 광 프로젝터와, 광 프로젝터로부터 조사되어 대상체 표면에서 반사된 광을 수용하기 위한 카메라 유닛을 통해 대상체의 2차원 이미지를 획득한 후, 최종적으로 3차원 구강 모델을 생성하여 디스플레이할 수 있다. 다만, 3차원 구강 모델을 생성하는 과정에서 수용된 광을 통해 획득한 데이터가 무제한적으로 축적되는 경우, 최종적으로 데이터들의 얼라인(align) 및 머징(merging) 과정에서 불필요하게 많은 시스템 리소스를 사용하게 되는 불편이 발생할 수 있다. 이와 같은 비효율적인 시스템 리소스의 사용은 신속한 3차원 구강 모델의 완성을 저해할 수 있고, 한편으로는 연조직 등과 같은 잘못된 데이터가 획득되는 경우 3차원 구강 모델의 신뢰성이 보장되지 않는 문제가 있다.

KR 10-2096612 B1

본 발명의 목적은, 다각도 스캐닝을 사용하여 신뢰도 높은 디지털 데이터를 획득하기 위한 신뢰도 데이터 획득 시스템을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 전술한 신뢰도 데이터 획득 시스템에 의해 대상체를 다양한 각도에서 스캔하여 신뢰도 높은 디지털 데이터를 획득하기 위한 신뢰도 데이터 획득 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 신뢰도 데이터 획득 시스템은, 스캔하고자 하는 대상체를 2 이상의 각도범위에서 지향하여 광을 조사하고, 상기 대상체로부터 반사된 광을 수용하는 스캔부, 및 상기 스캔부로부터 수용된 상기 광으로부터 획득한 복수의 데이터를 실시간 3차원 표면으로 유저 인터페이스 상에 표시되도록 처리하되, 상기 실시간 3차원 표면의 스캔각도에 따라 상기 실시간 3차원 표면의 특성을 변경하는 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 실시간 3차원 표면을 병합하여 3차원 구강 모델을 생성할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 스캔부로부터 획득한 상기 데이터를 상기 실시간 3차원 표면의 형태로 변환하는 3차원 데이터 생성부, 상기 실시간 3차원 표면 간의 위치를 정렬하는 얼라인부, 상기 실시간 3차원 표면에 특성정보를 할당하는 특성 할당부, 및 상기 스캔부가 상기 대상체을 스캔하는 스캔각도를 연산하는 스캔각도 연산부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 스캔부로부터 획득한 상기 데이터는 적어도 하나 이상의 단위 셀을 포함할 수 있다.

또한, 상기 단위 셀은 부피를 가지는 복셀(voxel)이며, 상기 단위 셀은 자료밀도, 굴곡, 대상체색상, 신뢰도색상, 및 위치정보를 포함하는 상기 특성정보 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 상기 스캔각도 연산부는 상기 스캔부의 좌표 편차로부터 이동거리 및 이동각도를 연산할 수 있다.

또한, 상기 스캔각도는 제1 회전방향과 제2 회전방향을 포함하는 적어도 2 이상의 각도 요소를 포함할 수 있다.

또한, 상기 이동거리는 직교좌표계의 형태로 표현될 수 있다.

또한, 상기 제어부는 정렬된 상기 실시간 3차원 표면의 상기 단위 셀에 대하여, 상기 특성정보가 임계값 미만인지 판단하여 상기 단위 셀의 상기 특성정보를 선택적으로 갱신하는 대응점 판단부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 대응점 판단부는 상기 실시간 3차원 표면의 중첩되어 정렬된 부분에 대응되는 상기 단위 셀의 상기 특성정보를 확인할 수 있다.

또한, 상기 대응점 판단부에서 확인하는 상기 특성정보는 상기 자료밀도 또는 상기 스캔각도 중 적어도 하나 이상일 수 있다.

또한, 상기 단위 셀에 할당된 상기 스캔각도가 미리 설정된 각도범위에 해당하며, 상기 자료밀도가 미리 설정된 자료밀도값에 해당하는 경우, 대응되는 상기 단위 셀에 상기 스캔부로부터 획득한 상기 데이터를 저장하지 않을 수 있다.

또한, 상기 자료밀도가 임계값에 해당하는 경우, 대응되는 상기 단위 셀에 상기 스캔부로부터 상기 스캔부로부터 획득한 상기 데이터를 저장하지 않을 수 있다.

또한, 상기 특성 할당부는 상기 단위 셀에 할당된 상기 스캔각도와 상기 자료밀도에 따라 적어도 하나 이상의 갱신제한 정보를 할당할 수 있다.

또한, 상기 대응점 판단부는 상기 단위 셀에 상기 갱신제한 정보가 할당되어 있는 경우 대응되는 상기 셀에 상기 스캔부로부터 획득한 상기 데이터를 저장하지 않을 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 신뢰도 데이터 획득 방법은, 스캐너를 통해 스캔하고자 하는 대상체로부터 상이한 각도에서 최소 하나 이상의 이미지 데이터를 획득하는 스캔 단계, 상기 스캔 단계로부터 획득한 이미지 데이터로부터 실시간 3차원 표면의 형태로 변환하는 실시간 3차원 표면 생성 단계, 상기 실시간 3차원 표면을 정렬하는 얼라인 단계, 및 실시간 3차원 표면에 할당된 특성정보를 확인하고, 상기 특성정보가 임계조건에 해당하는지 여부에 따라 상기 실시간 3차원 표면의 특성정보를 선택적으로 갱신하는 특성정보 갱신 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 실시간 3차원 표면은 적어도 하나 이상의 단위 셀을 포함할 수 있다.

또한, 상기 단위 셀에는 위치정보, 스캔각도, 자료밀도, 대상체색상, 굴곡, 신뢰도색상 중 적어도 하나 이상을 포함하는 특성정보가 할당될 수 있다.

또한, 상기 특성정보 갱신 단계는 상기 단위 셀에 있어서, 상기 스캔각도가 대응되는 각도범위를 확인하는 각도범위 확인 단계, 상기 각도범위에 축적된 상기 자료밀도를 확인하는 자료밀도 확인 단계, 상기 자료밀도가 임계값 미만인 경우, 대응되는 상기 단위 셀에 상기 자료밀도를 갱신하는 특성정보 추가 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 스캔각도는 상기 스캔 단계가 시작되는 지점을 기준으로 이동각도를 적용한 것이며, 상기 이동각도는 제1 회전방향 및 제2 회전방향을 포함하는 적어도 2 이상의 각도 요소를 가질 수 있다.

또한, 상기 자료밀도의 임계값은 상기 각도범위에 대응되도록 미리 설정되며, 상기 각도범위에 따라 축적된 상기 자료밀도는 상기 단위 셀의 신뢰도를 의미할 수 있다.

또한, 상기 신뢰도색상은 상기 자료밀도의 크기에 따라 적어도 2 이상의 색상으로 할당될 수 있다.

본 발명에 따른 신뢰도 데이터 획득 시스템 및 방법을 사용함으로써, 복수의 각도범위에서 미리 설정된 양 만큼의 자료밀도가 축적되도록 데이터가 입력되며, 이에 따라 다각도에서 동일한 지점을 스캔하여 획득한 데이터가 축적되어 데이터 왜곡을 최소화하며 데이터 신뢰도를 향상시키는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 신뢰도 데이터 획득 시스템의 구성 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 신뢰도 데이터 획득 시스템을 설명하기 위하여, 복수의 스캔 범위에 의하여 데이터 축적 정도를 설명하기 위한 참고도이다.
도 3은 본 발명에 따른 신뢰도 데이터 획득 시스템에서, 스캔부의 회전방향을 설명하기 위한 참고도이다.
도 4는 본 발명에 따른 신뢰도 데이터 획득 시스템에서, 스캔부의 이동에 따른 스캔 평면을 설명하기 위한 참고도이다.
도 5는 본 발명에 따른 신뢰도 데이터 획득 시스템에서, 스캔부의 대상체에 대한 스캔각도를 설명하기 위한 참고도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 신뢰도 데이터 획득 시스템을 설명하기 위하여, 대응되는 단위 셀에 데이터가 입력되었을 때 특성정보가 갱신되는 과정을 설명하기 위한 도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 신뢰도 데이터 획득 시스템을 설명하기 위하여, 디스플레이부 상에 표시되는 유저 인터페이스 상에서 스캔부의 스캔 수행에 따라 실시간 3차원 표면이 생성되어 표시되는 참고도이다.
도 11은 본 발명에 따른 신뢰도 데이터 획득 방법의 순서도이다.
도 12는 본 발명에 따른 신뢰도 데이터 획득 방법 중 대응점의 임계조건을 판단하는 단계를 나타낸 순서도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 신뢰도 데이터 획득 시스템의 구성 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 신뢰도 데이터 획득 시스템을 설명하기 위하여, 복수의 스캔 범위에 의하여 데이터 축적 정도를 설명하기 위한 참고도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 신뢰도 데이터 획득 시스템은 스캔하고자 하는 대상체를 2 이상의 각도범위에서 지향하여 광을 조사하고, 대상체로부터 반사된 광을 수용하는 스캔부와, 스캔부로부터 수용된 광으로부터 획득한 복수의 데이터를 실시간 3차원 표면의 형태로 유저 인터페이스 상에 표시되도록 처리하고, 실시간 3차원 표면의 스캔각도에 따라 실시간 3차원 표면의 특성을 변경하는 제어부를 포함할 수 있다.

스캔부(10)는 치료자(practitioner)가 손으로 파지하여 환자의 구강 내부 또는 인상 채득을 통해 획득한 석고 모형을 스캔하는 구강스캐너일 수 있고, 또는 석고 모형을 트레이 상에 배치하여 스캔을 수행하는 테이블 스캐너일 수 있다. 스캔부(10)는 적어도 하나의 카메라를 포함하고 있으며, 이 카메라를 통해 수용된 광을 분석하여 2차원 이미지를 생성한다. 2차원 이미지는 카메라와 전기통신적으로 연결된 이미징 센서에 의해 생성될 수 있으며, 예시적으로 CMOS 센서가 이미징 센서에 해당할 수 있다.

한편, 스캔부(10)는 2차원 이미지를 실시간 3차원 표면으로 변환하기 위한 입체정보를 획득하기 위해 광 프로젝터를 포함할 수 있다. 광 프로젝터는 대상체를 향하여 광을 조사하고, 대상체로부터 반사된 광이 스캔부(10)에 형성된 카메라에 수용되도록 한다. 광 프로젝터로부터 대상체에 조사되는 광은 일정한 패턴을 가지는 구조광일 수 있으며, 구조광의 패턴은 고정적이거나 일정한 규칙이 순환되도록 가변적일 수 있다.

도 2를 참조하면, 대상체의 일단으로부터 타단으로 스캔을 수행하는 것이 도시되어 있다. 스캔부(10)로부터 2차원 이미지 데이터가 획득되면 제어부(20) 중 3차원 데이터 생성부(21)에서 이 데이터를 적어도 하나 이상의 단위 셀을 포함하는 실시간 3차원 표면으로 변환할 수 있다. 이 때, 실시간 3차원 표면은 유저 인터페이스 상에 표현되는 입체면의 형태일 수 있으며, 실시간 3차원 표면을 구성하는 단위 셀들은 대상체의 표면을 표현할 수 있다. 더욱 구체적으로는, 실시간 3차원 표면을 구성하는 단위 셀들은 3차원 픽셀과 같이 부피를 가지는 복셀(voxel)일 수 있으며, 단위 셀은 다양한 특성정보 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 이 때, 특성정보는 자료밀도, 굴곡, 대상체색상, 신뢰도색상, 갱신제한 정보, 및 위치정보 등을 포함할 수 있다.

전술한 바에 따르면 스캔부(10)의 스캔 과정이 대상체의 일단으로부터 타단으로 스캔을 수행하는 것으로 설명하였으나, 반드시 스캔 과정이 일단으로부터 타단으로 수행되어야 하는 것은 아니며, 중앙으로부터 양 측면을 향하여 스캔하는 것 또한 가능하다. 테이블 스캐너의 경우 스캔 중첩 영역이 형성되는 범위 내에서 대상체(M)를 회전 또는 틸팅하면서 실시간 3차원 표면을 생성할 수 있다.

한편, 도 2에서 대상체(M)를 스캔할 때, 스캔되는 영역이 중첩되는 경우 더욱 많은 자료가 축적될 수 있다. 예를 들면, 도시된 바와 같이 6개의 영역에 대하여 스캔이 수행된 경우, 1개의 스캔영역에 의해 대상체(M)의 데이터가 획득되면 제1 스캔영역(sc1)에 해당하고, 2개의 스캔영역에 의해 대상체(M)의 데이터가 획득되면 제2 스캔영역(sc2)에 해당한다. 또한, 3개의 스캔영역에 의해 데이터가 획득되면 제3 스캔영역(sc3)에 해당할 수 있다. 제1 스캔영역(sc1), 제2 스캔영역(sc2), 및 제3 스캔영역(sc3)으로 갈수록 데이터가 축적된 정도(본 명세서 상에서 이를 자료밀도로 지칭한다)가 높다.

보다 상세하게는, 전술한 특성정보 중 자료밀도는 해당 단위 셀에 대응되는 데이터의 축적된 정도를 의미하며, 자료밀도가 높을수록 스캔 과정에 따른 대응되는 데이터가 많이 축적되어 신뢰도가 높아진다. 이외의 특성정보에 대하여, 굴곡과 대상체색상은 대상체에 대한 표면정보에 해당하며, 유저 인터페이스 상에 실시간 3차원 표면이 사실적으로 표현될 수 있는 정보들을 가진다. 신뢰도색상은 단위 셀에 포함된 데이터의 정확성(또는 신뢰성)을 나타내는 일 지표이며, 신뢰도색상 정보는 자료밀도의 크기에 대응되도록 할당될 수 있다. 이 때, 신뢰도색상 정보는 자료밀도에 크기에 대응되도록 적어도 2 이상의 색상으로 구분되어 할당될 수 있다. 이 때, 특성정보를 할당하는 것은 제어부(20)에 포함된 특성 할당부(23)에 의해 수행되며, 특성 할당부(23)의 특성정보 할당은 대응점 판단부(25)에 의한 단위 셀의 특성정보를 확인한 이후에 수행될 수 있다. 대응점 판단부(25)의 특성정보 판단에 대하여는 후술하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 신뢰도 데이터 획득 시스템에서, 스캔부의 회전방향을 설명하기 위한 참고도이고, 도 4는 본 발명에 따른 신뢰도 데이터 획득 시스템에서, 스캔부의 이동에 따른 스캔 평면을 설명하기 위한 참고도이며, 도 5는 본 발명에 따른 신뢰도 데이터 획득 시스템에서, 스캔부의 대상체에 대한 스캔각도를 설명하기 위한 참고도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 스캔부(10)로 사용할 수 있는 핸드헬드 형식의 구강스캐너의 일 예가 도시되어 있다. 스캔부(10)로 구강스캐너를 사용하게 되면, 치료자는 스캔부(10)를 파지하여 스캔하고자 하는 대상체를 치료자의 의사에 따라 원하는 각도 및 거리에서 스캔할 수 있다. 한편, 스캔부(10)의 평행이동과 관련하여 (x, y, z) 방향의 조합에 해당하는 방향으로 이동할 수 있고, 스캔부(10)의 회전 또한 스캔부(10)의 길이방향(x 방향)을 축으로 한 제1 회전방향(L 회전방향)과 폭방향(y 방향)을 축으로 한 제2 회전방향(F 회전방향), 그리고 높이방향(z 방향)을 축으로 한 제3 회전방향(미도시)의 조합에 해당하는 방향으로 회전할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 스캔부(10)를 제1 회전방향(L) 및 제2 회전방향(F)으로 회전하면서 대상체를 다양한 각도에서 스캔할 수 있다. 한편, 대상체를 스캔하는 각도가 변화함에 따라서, 대상체의 동일한 지점에 대하여 복수의 정보가 입력될 수 있다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 스캔부(10)에 내장된 카메라를 통하여 대상체에 대한 스캔을 진행하면 제1 스캔지점(C1), 제2 스캔지점(C2), 및 제3 스캔지점(C3)에 따라 각각 대상체의 표면에 가상의 제1 스캔평면(T1), 제2 스캔평면(T2), 및 제3 스캔평면(T3)이 형성될 수 있으며, 스캔 평면들(T1, T2, T3)은 서로 중첩되어 실시간 3차원 표면이 형성된 후에도 실시간 3차원 표면이 가지는 적어도 하나 이상의 단위 셀들이 중첩될 수 있도록 할 수 있다.

한편, 전술한 바와 같은 실시간 3차원 표면이 생성되어 결과적으로 구강 모델 데이터로 만들어지기 위해, 얼라인부(22)는 복수 개의 실시간 3차원 표면은 각각의 단위 셀이 서로 중첩되는 위치에 정렬되도록 할 수 있다. 이 때, 실시간 3차원 표면이 정렬되는 방식은 디지털 데이터를 정렬할 수 있는 다양한 방식 중 어느 하나가 사용될 수 있으나, 바람직하게는 ICP(Iterative Closest Point) 방식을 사용하여 실시간 3차원 표면 간의 정렬이 수행될 수 있다.

ICP 방식을 사용하여 실시간 3차원 표면 간의 정렬이 수행되는 과정을 통해 자동적으로 위치정보와 스캔각도를 획득할 수 있다. 예시적으로는, 스캔부(10)의 위치는 상대위치에 해당하며, 스캔이 시작된 최초 위치의 좌표가 원점(0, 0, 0)으로 설정되고, 원점을 기준으로 스캔부(10)가 얼마나 이동하였는지 좌표 편차로부터 이동거리가 측정되어 실시간 3차원 표면의 위치 정렬에 사용될 수 있다. 위치정보를 나타내기 위하여 (x, y, z)의 직교좌표계가 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, (r, θ, φ)와 같은 원통형 좌표계를 포함하여 위치를 나타내는 다양한 좌표 표시형식이 사용될 수 있다. 마찬가지로, 위치정보가 좌표 편차에 의한 이동거리에 의해 획득되는 것과 같이, 스캔부(10)의 스캔각도 또한 이동각도에 의한 편차 계산으로부터 연산되어 획득될 수 있으며, 이러한 스캔각도 획득은 제어부(20)가 포함하는 스캔각도 연산부(24)에 의해 수행될 수 있다.

스캔부(10)는 연속적으로 실시간 3차원 표면 데이터를 수집한다. 이 때, 2 이상의 실시간 3차원 표면 데이터가 수집되면, 각각의 실시간 3차원 표면 데이터 간의 관계를 도출한다. 실시간 3차원 표면 데이터 간의 관계를 도출하기 위해, 하나의 실시간 3차원 표면 데이터에서 복수의 정점들을 추출하고, 다른 실시간 3차원 표면 데이터에서 복수의 정점들과 대응되는 복수의 대응점들을 계산하여, 하나의 실시간 3차원 표면 데이터를 기준으로 다른 실시간 3차원 표면 데이터에 대한 이동함수를 계산하여, 각도 변경 및 이동되어 데이터 정렬이 수행된다. 이 때, 하나의 실시간 3차원 표면 데이터를 기준으로 다른 실시간 3차원 표면 데이터의 상대적인 위치(위치정보)와 스캔각도를 획득할 수 있다. 한편, 스캔부(10)가 2 이상의 카메라를 사용하는 경우, 동일한 3차원 위치에 대하여 스캔을 수행하더라도 상이한 스캔각도를 가지도록 할 수 있으며, 기준 카메라에 대한 다른 카메라의 각도 편차를 통하여 위치정보과 스캔각도를 획득할 수도 있다.

한편, 이와 같은 이동거리와 이동각도를 획득하는 것은 스캔부(10)에 내장된 자이로 센서(gyro sensor)에 의해 수행될 수도 있다. 자이로 센서는 이동 및 회전을 감지할 수 있는 6축 자이로 센서가 사용될 수 있으며, 또는 위치정보와 스캔각도를 획득하기 위한 다양한 수단이 사용될 수 있다. 이 때, 스캔각도는 (α, β, γ)의 형태로 표현될 수 있으며, 경우에 따라 위치정보와 함께 (x, y, z, α, β, γ)의 형태로 표현될 수도 있다.

전술한 바와 같이, 스캔각도를 획득하기 위하여 획득해야 하는 이동각도는 적어도 2 이상의 각도 요소를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 이동각도는 x축을 중심축으로 하는 제1 회전방향(L)과, y축을 중심축으로 하는 제2 회전방향(F)과, z축을 중심축으로 하는 제3 회전방향(미도시)에 대한 각도요소를 포함할 수 있다. 다만, 대상체를 다각도 스캔하여 신뢰도 높은 구강 모델을 획득하기 위하여 최소 2 이상의 각도 요소를 획득하는 것이 바람직하며, 이 중 제1 회전방향(L)의 각도 요소와 제2 회전방향(F)의 각도요소를 획득할 수 있다.

도 5를 참조하면, 대상체에 대하여 스캔부(10)를 통한 스캔을 시작하는 위치 및 각도가 기준위치 및 기준각도로 설정된다. 즉, 예시적으로 최초로 스캔이 시작되는 지점이 (0 ,0 ,0) 지점 및 (0, 0, 0) 각도를 가진다. 한편, 대상체를 스캔함에 있어서, 스캔부(10)에 내장된 자이로 센서의 이동거리 및 이동각도의 센싱에 따라, 기준위치로부터의 상대위치 및 기준각도로부터의 상대각도가 획득될 수 있다. 이 때, 기준각도를 중심으로 제1 각도범위가 설정될 수 있다(θ2). 최초 스캔이 수행될 때, 획득된 실시간 3차원 표면이 제1 각도범위 내의 스캔각도를 가지는 경우 제1 기준까지의 특성정보가 축적될 수 있다. 제1 각도범위 내에서 미세한 각도 변화가 발생하더라도 특성정보의 급격한 변화가 발생하지 않기 때문에, 제1 각도범위 내에서 획득된 실시간 3차원 표면이 가지는 단위 셀의 특성정보는 동등하게 취급될 수 있다. 제1 기준까지 특성정보가 축적되면, 추가적으로 단위 셀에 새로운 특성정보가 입력되지 않도록 단위 셀의 특성정보 갱신이 제한될 수 있다.

한편, 스캔각도가 제1 각도 범위를 벗어나 제2 각도범위(예시적으로, θ3) 내의 스캔각도를 가지는 경우, 제2 기준까지의 특성정보가 축적될 수 있다. 동일한 지점의 단위 셀에 대하여 제1 각도범위에서 제1 기준까지 특성정보가 축적되어 있으며, 제2 각도범위를 가지는 실시간 3차원 표면의 데이터가 입력되는 경우 대응되는 단위 셀에 특성정보가 축적되도록 특성정보를 갱신할 수 있다.

도 5에 도시된 바에 따르면, 대상체(M)를 기준으로 180°의 평각이 형성되고, 임의의 제1 내지 제4 각도범위(θ1, θ2, θ3, θ4)를 가지는 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 사용자의 필요에 따라 최대 각도범위 및 측정 각도범위의 수와 범위각이 변화할 수 있다. 예를 들면, 기준각도로부터 -15° ~ +15°까지가 측정의 대상이 되는 최대 각도범위로 설정될 수 있고, -5° ~ +5°까지를 제1 각도범위, -15° ~ -5°까지를 제2 각도범위, 그리고 +5° ~ +15°까지를 제3 각도범위로 설정될 수 있다. 이는 사용자의 필요에 따라 변경이 가능한 것이며, 바람직하게는 기준각도를 0°로 하였을 때 적어도 하나 이상의 각도범위가 대칭적으로 설정될 수 있다. 또한, 도 5는 스캔 시작 각도를 기준으로 대칭적으로 각도범위가 형성되지 않는 것으로 보여질 수 있으나, 이는 예시적인 것이며, 전술한 바와 같이 기준각도로부터 일정한 범위의 대칭적인 각도간격을 가지도록 설정될 수도 있다.

도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 신뢰도 데이터 획득 시스템을 설명하기 위하여, 대응되는 단위 셀에 데이터가 입력되었을 때 특성정보가 갱신되는 과정을 설명하기 위한 도이다. 예시적인 설명을 위하여 하나의 각도범위에 최대로 저장될 수 있는 자료밀도를 100으로 설정하였으나, 이는 신뢰도 높은 데이터 획득 및 사용자의 필요에 따라 변경될 수 있다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 신뢰도 데이터 획득 시스템을 설명하기 위하여 임의의 실시간 3차원 표면이 좌측에 도시된다. 실시간 3차원 표면은 적어도 하나 이상의 단위 셀을 포함할 수 있으며, 예시적으로 5×5의 총 25개의 단위 셀을 가지는 실시간 3차원 표면이 도시되었다. 또한, 도 6에 도시된 실시간 3차원 표면은 동일한 각도범위에서 특성정보 데이터가 축적되어 저장된 것을 가정한다. 스캔부(10)의 스캔 과정 수행에 따라 새로운 실시간 3차원 표면이 생성되고, 대응되는 단위 셀이 중첩되도록 정렬된 후에는, 제어부(20)의 대응점 판단부(25)에 따라 정렬된 실시간 3차원 표면의 단위 셀에 포함된 특성정보가 임계값 미만인지 판단하여 특성정보를 선택적으로 갱신할 수 있다.

새로 입력된 실시간 3차원 표면에서, 'X' 표시된 부분은 기존의 실시간 3차원 표면과 중첩되지 않는 부분에 해당한다. 따라서, 새로 입력된 실시간 3차원 표면의 우측 상단의 4×4에 대응되는 단위 셀의 특성정보를 확인한다. 이 때 확인하는 특성정보는 바람직하게는, 자료밀도와 스캔각도 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 도 6에 자료밀도의 값으로 예시적으로 도시된 바와 같이, 기존의 실시간 3차원 표면이 가지는 단위 셀의 자료밀도가 임계값에 해당하는지 확인하고, 임계값 미만이면 단위 셀의 자료밀도를 갱신한다. 도 6의 음영된 부분에서 자료밀도가 가산되어 갱신된 것이 나타난다.

도 7을 참조하면, 실시간 3차원 표면이 가지는 단위 셀들 중 일부가 제1 각도범위에서 자료밀도가 제1 기준의 자료밀도값인 100까지 축적된 것이 나타나 있다. 이 때, 스캔부(10)의 스캔 수행에 의해 새로운 실시간 3차원 표면이 생성되어 각각의 단위 셀과 대응되도록 정렬된 후, 각각의 단위 셀의 특성정보를 갱신할지 여부를 판단한다. 도시된 바와 같이, 제1 각도범위에서 자료밀도가 100에 도달한 단위 셀은, 스캔부(10)로부터 획득한 동일한 각도범위에서 대응되는 단위 셀의 특성정보(데이터)를 저장하지 않는다. 도 7의 음영된 부분에서 자료밀도가 미리 설정된 제1 기준의 자료밀도값에 해당하므로, 대응되는 단위 셀의 특성정보는 갱신되지 않았으며, 나머지 단위 셀들의 특성정보는 갱신된 것이 나타난다. 이와 같이 동일한 각도범위에서 자료밀도가 축적되는 상한값을 지정하여 이를 초과하는 추가적인 데이터의 축적을 제한함으로써, 불필요한 저장공간 차지 또는 시스템 리소스의 사용을 최소화할 수 있는 이점이 있다.

도 8을 참조하면, 스캔부(10)가 제1 각도범위와 상이한 제2 각도범위에서 획득한 실시간 3차원 표면을 통해 단위 셀에 특성정보의 갱신이 수행되는 것이 나타난다. 제1 각도범위에서 제1 기준의 자료밀도값에 도달하였더라도, 제2 각도범위에서 대응되는 단위 셀이 가지는 특성정보는 상이할 수 있으며, 이러한 특성정보의 갱신에 의해 각각의 단위 셀에 대한 신뢰도 높은 데이터 획득이 가능하며, 결과적으로 신뢰도 높은 구강 모델을 획득할 수 있다. 따라서, 제2 각도범위에서 획득한 새로운 실시간 3차원 표면이 기존의 실시간 3차원 표면의 대응되는 단위 셀들과 정렬된 다음, 새로 입력된 특성정보가 대응되는 단위 셀에 갱신된 것이 나타난다. 도 8의 음영된 부분에서는 갱신 전에 자료밀도가 제1 기준의 자료밀도값에 해당하였으나, 제2 각도범위에서 입력된 특성정보가 축적되어 단위 셀의 자료밀도가 가산된다. 이와 같이, 다양한 각도범위에서 일정한 기준값까지 특성정보를 축적하여 갱신함으로써, 각각의 단위 셀에 여러 각도범위에서 스캔한 해당 지점의 특성정보를 저장할 수 있으며, 이는 데이터 왜곡을 방지하여 더욱 정밀한 구강 모델을 획득할 수 있도록 하는 이점이 있다.

한편, 자료밀도의 크기와 각도범위에 따라 특성정보에 추가적으로 갱신제한 정보가 할당되어 동일한 각도범위에서 기준 자료밀도값에 도달하면 해당 각도범위에서 갱신을 제한하도록 판단할 수 있는 정보를 할당함으로써, 대응점 판단부(25)에서 새로운 실시간 3차원 표면이 입력될 때마다 자료밀도값을 확인하지 않고 갱신제한 정보만 확인함으로써 대응되는 단위 셀에 특성정보를 갱신할지 여부를 결정할 수 있다. 갱신제한 정보가 할당되어 있는 단위 셀의 경우, 스캔부(10)로부터 획득한 데이터는 저장되지 않을 수 있다. 갱신제한 정보는 각각의 각도범위에 대한 자료밀도값이 기준 자료밀도값에 도달함으로써 할당될 수 있으며, 스캔부(10)로부터 획득한 데이터의 스캔각도에서 갱신제한 정보가 들어있는 경우 대응되는 단위 셀의 특성정보는 갱신되지 않도록 처리될 수 있다.

도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 신뢰도 데이터 획득 시스템을 설명하기 위하여, 디스플레이부 상에 표시되는 유저 인터페이스 상에서 스캔부의 스캔 수행에 따라 실시간 3차원 표면이 생성되어 표시되는 참고도이다.

도 9를 참조하면, 스캔부(10)로부터 획득한 데이터가 제어부(20)의 3차원 데이터 생성부(21)에 의해 실시간 3차원 표면으로 변환되어, 제어부(20)와 전기통신적으로 연결된 디스플레이부(30)에 표시될 수 있다. 디스플레이부(30)는 치료자가 시각적으로 스캔 과정을 인지할 수 있는 어떠한 장치라도 가능하며, 바람직하게는 LCD 모니터, 태블릿 패널 등이 채택되어 사용될 수 있다.

스캔 과정이 수행되면 유저 인터페이스 상에 실시간 3차원 표면(M')이 모델 디스플레이 영역(140a) 상에 표시되며, 유저 인터페이스의 중앙부에는 스캔 영역(160)이 스캔부(10)가 실시간으로 스캔하는 부분을 나타내고, 스캔부(10)의 카메라를 통해 획득되는 이미지 정보는 실시간 디스플레이 영역(140b)에 표시된다. 스캔부(10)가 대상체(M)에 대한 스캔을 수행하기 이전에, 모델 디스플레이 영역(140a)은 공백 공간으로 형성되며, 스캔을 수행하여 대상체(M)를 스캔하기 시작하면 입력되는 데이터에 따라 실시간 3차원 표면이 생성되고 실시간 3차원 표면 간 위치가 정렬된다. 이 때, 실시간 3차원 표면 간의 위치를 정렬하는 방법은 전술한 바와 같이 ICP(Iterative Closest Point) 방식을 사용할 수도 있고, 스캔부(10)에 내장된 자이로 센서로부터 획득한 이동거리 및 이동각도로부터 획득한 위치정보 및 스캔각도에 의하여 정렬이 수행될 수도 있다.

실시간 3차원 표면 간의 정렬이 수행되면, 대응되는 단위 셀의 특성정보를 확인하고, 단위 셀의 특성정보를 선택적으로 갱신한다. 먼저, 제1 각도범위에서 획득된 실시간 3차원 표면의 자료밀도가 최대 제1 기준 자료밀도값까지 축적될 수 있다. 한편, 스캔부(10)에 의해 새로운 제2 각도범위에서 실시간 3차원 표면을 획득하면, 제1 기준 자료밀도값 이상으로 데이터가 축적될 수 있도록 특성정보가 추가되도록 갱신될 수 있다. 이와 같이 다양한 각도에서 데이터가 충분히 축적되면 자료밀도가 임계값에 도달한 것으로 판단하고 대응되는 단위 셀에서의 추가적인 특성정보 갱신을 제한할 수 있다.

한편, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 자료밀도의 크기에 대응되어 치료자에게 구분되어 디스플레이부(30)에 표시될 수 있도록 서로 다른 신뢰도색상이 할당될 수 있다. 예를 들면, 단위 셀에 할당된 자료밀도가 제1 기준 자료밀도값 미만인 경우, 제1 신뢰도색상(RD1)이 할당되어 해당 단위 셀의 색상으로 디스플레이될 수 있다. 또한, 단위 셀에 할당된 자료밀도가 제1 기준 자료밀도값 이상 제2 기준 자료밀도값 미만인 경우는 제2 신뢰도색상(RD2)이 할당되고, 단위 셀에 할당된 자료밀도가 제2 기준 자료밀도값에 도달한 경우 제3 신뢰도색상(RD3, 임계색상)이 할당될 수 있다. 제3 신뢰도색상(RD3)이 할당된 단위 셀은 충분한 스캔이 이루어진 것으로 판단될 수 있다. 이 때, 제1 신뢰도색상(RD1)은 적색, 제2 신뢰도색상(RD2)은 황색, 그리고 제3 신뢰도색상(RD3)은 녹색일 수 있다.

본 명세서 상에서는 신뢰도색상이 3가지인 것으로 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 자료밀도의 크기에 대응되도록 적어도 하나 이상의 신뢰도색상이 할당될 수 있는 어떠한 구성이라도 가능하다. 치료자는 디스플레이부(30)에 표시되는, 실시간 3차원 표면을 이루는 단위 셀의 신뢰도색상을 시각적으로 인지함으로써, 임계색상이 표시되지 않은 부분에 대해서 추가적인 스캔을 수행하여 전체적으로 신뢰도 높은 구강 모델을 획득할 수 있다. 신뢰도 높은 구강 모델을 획득하기 위해 대상체를 다각도로 스캔하여야 함은 물론이다.

또한, 실시간 3차원 표면이 가지는 단위 셀들에 할당된 특성정보들은 본 발명에 따른 신뢰도 데이터 획득 시스템에 형성된 저장부(40)에 저장될 수 있으며, 저장부(40)에 축적된 특성정보에 따라 신뢰도 높은 구강 모델을 획득할 수 있다. 또한, 특성정보가 각도범위와 자료밀도의 크기에 대응되어 선택적으로 갱신됨으로써, 저장부(40)의 불필요한 공간 낭비를 방지할 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 신뢰도 데이터 획득 방법에 대하여 설명하기로 한다. 신뢰도 데이터 획득 방법을 설명함에 있어서, 신뢰도 데이터 획득 시스템에서의 설명과 중복되는 내용은 간략하게 언급하거나 생략하기로 한다.

도 11은 본 발명에 따른 신뢰도 데이터 획득 방법에 대한 순서도이다.

도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 신뢰도 데이터 획득 방법은 스캐너를 통해 스캔하고자 하는 대상체로부터 반사되는 광을 2 이상의 각도범위에서 수용하는 스캔 단계(S1)와, 스캔 단계(S1)로부터 수용된 광에 의해 획득된 이미지 데이터로부터 적어도 하나 이상의 단위 셀을 포함하는 실시간 3차원 표면의 형태로 변환하는 실시간 3차원 표면 생성 단계(S2), 그리고 실시간 3차원 표면의 중첩되는 단위 셀을 정렬하는 얼라인 단계(S3)를 포함할 수 있다.

스캔 단계(S1)에서는 스캔부를 스캔의 대상이 되는 대상체를 다양한 스캔각도에서 지향하도록 할 수 있으며, 이러한 스캔각도는 2 이상의 각도범위로 분류될 수 있다. 이 때, 스캔부는 핸드헬드 스캐너 또는 테이블 스캐너일 수 있다. 스캔의 대상체는 치료의 대상이 되는 환자의 실제 구강 내부일 수 있으나, 인상채득을 통하여 획득한 석고 모형일 수도 있다. 대상체는 자연광이 반사되어 스캔부 내부에 형성된 적어도 하나의 카메라의 렌즈에 수용될 수도 있으나, 바람직하게는 대상체에 대하여 획득한 이미지 데이터를 실시간 3차원 표면으로 변환시키기 위하여, 스캔부가 가지는 광 프로젝터에서 특정 형태의 광을 대상체에 조사하여 반사되는 광을 수용할 수 있다. 이 때, 광 프로젝터에서 조사되는 광은 구조광일 수 있으며, 바람직하게는 가시광선 영역의 파장을 가지는 광일 수 있다.

실시간 3차원 표면 생성 단계(S2)는 스캔 단계(S1)에서 획득한 이미지 데이터를 표면 정보를 가지는 실시간 3차원 표면으로 변환하는 단계이다. 전술한 바와 같이, 구조광 형태의 광을 대상체를 향하여 조사하고, 반사된 광이 스캔부 내부에 형성된 적어도 하나의 카메라의 렌즈에 수용되며, 카메라와 전기통신적으로 연결된 이미징 센서를 통해 실시간 3차원 표면으로 변환될 수 있다. 이미징 센서는 2차원 이미지 데이터를 실시간 3차원 표면으로 변환할 수 있는 어떠한 구성이라도 가능한 것이나, 바람직하게는 CMOS 센서가 사용될 수 있다. 한편, 실시간 3차원 표면은 적어도 하나 이상의 단위 셀을 포함할 수 있으며, 각각의 단위 셀은 해당 위치에 대응되는 특성정보를 가질 수 있다. 특성정보는 전술한 바와 같이, 해당 위치에 대한 위치정보, 스캔각도, 굴곡, 자료밀도, 대상체색상, 신뢰도색상 등을 포함할 수 있다.

전술한 실시간 3차원 표면 생성 단계(S2)로부터 복수의 실시간 3차원 표면의 샷(shot)이 생성되면, 실시간 3차원 표면이 가지는 단위 셀 간의 위치가 중첩되도록 정렬하는 얼라인 단계(S3)가 수행될 수 있다. 얼라인 단계(S3)는 실시간 3차원 표면을 연결하여 중첩되는 단위 셀들에 대한 특성정보를 축적할 수 있도록 하며, 실시간 3차원 표면을 최종적으로 머징(merging)하여 구강 모델로 병합할 수 있도록 한다.

한편, 얼라인 단계(S3)를 통해 정렬된 실시간 3차원 표면의 단위 셀에 대하여, 특성정보 갱신 단계(S4)는 단위 셀에 할당된 특성정보를 확인하고, 특성정보가 임계조건에 해당하는지 여부에 따라 대응되는 단위 셀의 특성정보를 선택적으로 갱신할 수 있다. 단위 셀의 특성정보를 선택적으로 갱신하는 것은, 이미 충분한 데이터가 확보되어 신뢰도가 높은 단위 셀에 대해서는 추가적인 데이터 입력이 불필요한 것으로 판단하여 특성정보 갱신이 수행되지 않고, 아직 충분한 데이터가 확보되지 않은 단위 셀에 대해서 특성정보 갱신이 수행되는 것을 의미한다.

이 때, 단위 셀에 할당되는 특성정보는 단위 셀의 위치를 나타내는 위치정보, 각도를 나타내는 스캔각도, 자료의 축적 정도를 나타내는 자료밀도, 대상체의 색상을 나타내는 대상체색상, 대상체 표면의 요철정보를 나타내는 굴곡, 그리고 데이터의 신뢰성 정도를 나타내는 신뢰도색상 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 특히, 자료밀도는 자료의 축적 정도를 나타내어 자료밀도가 클 수록 더욱 신뢰도가 높은 단위 셀에 해당한다.

도 12는 본 발명에 따른 신뢰도 데이터 획득 방법 중 대응점의 임계조건을 판단하는 단계를 나타낸 순서도이다.

도 12를 참조하여 특성정보 갱신 단계(S4)에 대하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. 특성정보 갱신 단계(S4)는 먼저, 정렬된 실시간 3차원 표면이 가지는 각각의 단위 셀에 할당된 특성정보를 확인할 수 있다. 이 때, 확인의 대상이 되는 특성정보는 여러 가지가 될 수 있으나, 스캔부의 스캔각도가 대응되는 각도범위를 먼저 확인하는 각도범위 확인 단계(S41)를 포함할 수 있다. 즉, 현재 스캔부가 스캔하는 상태에서의 스캔각도가 어느 각도범위의 카테고리에 축적될 것인지 분류되는 것이다. 한편, 각도범위는 스캔 단계가 시작하였을 때를 기준각도로 정의하고, 기준각도를 중심으로 대칭적으로 형성될 수 있다. 각도범위는 적어도 2 이상으로 분류되도록 형성될 수 있으며, 각각의 각도범위는 축적될 수 있는 자료밀도의 임계값을 가지도록 미리 설정될 수 있다. 예를 들면, 스캔각도가 제1 각도범위와 제2 각도범위를 가지는 경우, 제1 각도범위의 자료밀도의 임계값이 100이고, 제2 각도범위의 자료밀도의 임계값이 100일 수 있다. 즉, 하나의 단위 셀에는 2개의 각도범위(제1 각도범위와 제2 각도범위)를 통해 자료밀도가 축적되며, 하나의 단위 셀에 축적될 수 있는 자료밀도의 임계값은 200일 수 있다.

한편, 각도범위 확인 단계(S41) 이후에, 해당 각도범위에 축적된 자료밀도의 크기를 확인하는 자료밀도 확인 단계(S42)가 수행될 수 있다. 이 때, 단위 셀의 해당 각도범위에 할당된 자료밀도의 크기가 임계값 미만인 경우, 대응되는 단위 셀에 자료밀도를 가산하도록 특성정보를 갱신하는 특성정보 추가 단계(S43)가 수행될 수 있다. 또한, 각도범위에 할당된 자료밀도의 크기가 임계값에 해당하는 경우, 대응되는 단위 셀에 자료밀도가 추가되지 않도록 갱신을 제한할 수 있다. 이에 따라, 이미 충분한 자료밀도를 가지는 단위 셀에 대하여 추가적인 특성정보가 입력되지 않으므로 시스템 리소스의 낭비를 방지할 수 있으며, 신뢰도 높은 구강 모델의 획득이 가능한 이점이 있다.

전술한 스캔각도는, 스캔 단계가 시작되는 지점에서의 각도를 기준각도로 정의한 것이며, 이러한 스캔각도는 직교좌표계를 기준으로 x축을 중심으로 회전하는 제1 회전방향(L)을 포함하는 제1 각도요소, y축을 중심으로 회전하는 제2 회전방향(F)을 포함하는 제2 각도요소, 그리고 z축을 중심으로 회전하는 제3 회전방향을 포함하는 제3 각도요소를 가질 수 있다. 제1 각도요소와 제2 각도요소는 물체의 회전에 대한 롤(roll), 피치(pitch), 그리고 요우(yaw) 중 어느 일부를 의미할 수 있다. 바람직하게는, 제1 각도요소는 롤이고 제2 각도요소는 피치에 해당할 수 있다. 이 중, 제1 각도요소와 제2 각도요소를 포함하는 적어도 2 이상의 각도요소가 스캔각도를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 한편, 스캔 단계(S1)를 수행하는 스캔부의 이동거리 및 이동각도는 스캔부에 내장된 자이로 센서에 의해 획득될 수 있으며, 예시적으로 6축 자이로 센서가 사용될 수 있다.

한편, 각각의 단위 셀에는 자료밀도의 크기에 따라 적어도 2 이상의 색상으로 구성된 신뢰도색상이 할당될 수 있다. 이는 치료자가 실시간 3차원 표면이 화면(디스플레이부)을 통해 표시될 때, 어느 부분에 대하여 스캔이 미비한지 여부를 용이하게 파악할 수 있고, 스캔이 미비한 단위 셀 부분에 대하여 추가적인 스캔을 수행할 수 있도록 한다. 신뢰도 색상은 자료밀도의 크기에 따라 적색, 황색, 녹색 등으로 순차적으로 할당될 수 있으며, 이는 전술한 바와 같은 각도범위에 따라 자료밀도의 임계값이 설정되어 있는 경우 해당 단위 셀 지점에 대하여 다양한 각도범위에 대한 면밀한 스캔을 수행하여야 신뢰도 높은 데이터를 획득할 수 있다는 의미이다. 다양한 각도범위에 대한 스캔을 수행하여 자료밀도를 축적함으로써, 각각의 단위 셀에 할당되는 특성정보의 신뢰도가 높아지며, 데이터의 왜곡이 방지되는 이점이 있다.

전술한 단계들을 통해 신뢰도 높은 데이터가 형성되면, 실시간 3차원 표면을 병합하여 3차원 구강 모델을 생성하는 머징 단계(S5)가 수행되어 최종적인 구강 모델이 형성될 수 있으며, 결과적으로 전체적으로 신뢰도가 높은 구강 모델을 획득할 수 있다.

한편, 전술한 본 발명에 따른 신뢰도 데이터 획득 시스템 및 신뢰도 데이터 획득 방법은 모든 과정이 단위 셀을 기준으로 처리된다. 단위 셀을 기준으로 각도범위에 따른 특성정보 갱신이 수행됨으로써 종래의 스캔 영역에 따른 그룹화가 수행되어 데이터가 갱신되는 구성에 비하여 연산과정이 단순하고 직관적인 바 시스템 리소스를 효율적으로 사용할 수 있으며, 결과적으로 신속하게 신뢰도 높은 3차원 구강 모델을 획득하여 환자에게 정확한 보철 치료를 제공할 수 있는 이점이 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 신뢰도 데이터 획득 시스템 10: 스캔부
20: 제어부 21: 3차원 데이터 생성부
22: 얼라인부 23: 특성 할당부
24: 스캔각도 연산부 25: 대응점 판단부
26: 머징부 30: 디스플레이부
40: 저장부
M: 대상체 sc1: 제1 스캔영역
sc2: 제2 스캔영역 sc3: 제3 스캔영역
L: 제1 회전방향 F: 제2 회전방향
C1: 제1 스캔지점 C2: 제2 스캔지점
C3: 제3 스캔지점 T1: 제1 스캔평면
T2: 제2 스캔평면 T3: 제3 스캔평면
θ1: 제1 각도범위 θ2: 제2 각도범위
θ3: 제3 각도범위 θ4: 제4 각도범위
M': 실시간 3차원 표면 140a: 모델 디스플레이 영역
140b: 실시간 디스플레이 영역 160: 스캔 영역
RD1: 제1 신뢰도색상 RD2: 제2 신뢰도색상
RD3: 제3 신뢰도색상(임계색상)
S1: 스캔 단계 S2: 3차원 모델 생성 단계
S3: 얼라인 단계 S4: 특성정보 갱신 단계
S41: 각도범위 확인 단계 S42: 자료밀도 확인 단계
S43: 특성정보 추가 단계 S5: 머징 단계

Claims (23)

1. 스캔하고자 하는 대상체를 2 이상의 각도범위에서 지향하여 광을 조사하고, 상기 대상체로부터 반사된 광을 수용하는 스캔부; 및
   상기 스캔부로부터 수용된 상기 광으로부터 획득한 복수의 데이터를 실시간 3차원 표면으로 유저 인터페이스 상에 표시되도록 처리하되, 상기 실시간 3차원 표면의 스캔각도에 따라 상기 실시간 3차원 표면의 특성을 변경하는 제어부;를 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 스캔부로부터 획득한 상기 데이터를 상기 실시간 3차원 표면의 형태로 변환하는 3차원 데이터 생성부, 상기 실시간 3차원 표면 간의 위치를 정렬하는 얼라인부, 상기 실시간 3차원 표면에 특성정보를 할당하는 특성 할당부, 및 상기 스캔부가 상기 대상체를 스캔하는 스캔각도를 연산하는 스캔각도 연산부를 포함하는 신뢰도 데이터 획득 시스템.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제어부는
   상기 실시간 3차원 표면을 병합하여 3차원 구강 모델을 생성하는 신뢰도 데이터 획득 시스템.
3. 삭제
4. 제1 항에 있어서,
   상기 실시간 3차원 표면은 적어도 하나 이상의 단위 셀을 포함하는 신뢰도 데이터 획득 시스템.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 단위 셀은 부피를 가지는 복셀(voxel)이며, 상기 단위 셀은 자료밀도, 굴곡, 대상체색상, 신뢰도색상, 및 위치정보를 포함하는 상기 특성정보 중 적어도 하나 이상을 포함하는 신뢰도 데이터 획득 시스템.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 스캔각도 연산부는 상기 스캔부의 좌표 편차로부터 이동거리 및 이동각도를 연산하는 신뢰도 데이터 획득 시스템.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 스캔각도는 제1 회전방향과 제2 회전방향을 포함하는 적어도 2 이상의 각도 요소를 포함하는 신뢰도 데이터 획득 시스템.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 이동거리는 직교좌표계의 형태로 표현되는 신뢰도 데이터 획득 시스템.
9. 제6 항에 있어서,
   상기 제어부는 정렬된 상기 실시간 3차원 표면의 상기 단위 셀에 대하여, 상기 특성정보가 임계값 미만인지 판단하여 상기 단위 셀의 상기 특성정보를 선택적으로 갱신하는 대응점 판단부;를 더 포함하는 신뢰도 데이터 획득 시스템.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 대응점 판단부는 상기 실시간 3차원 표면의 중첩되어 정렬된 부분에 대응되는 상기 단위 셀의 상기 특성정보를 확인하는 신뢰도 데이터 획득 시스템.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 대응점 판단부에서 확인하는 상기 특성정보는 상기 자료밀도 또는 상기 스캔각도 중 적어도 하나 이상인 신뢰도 데이터 획득 시스템.
12. 제11 항에 있어서,
    상기 단위 셀에 할당된 상기 스캔각도가 미리 설정된 각도범위에 해당하며, 상기 자료밀도가 미리 설정된 자료밀도값에 해당하는 경우, 대응되는 상기 단위 셀에 상기 스캔부로부터 획득한 상기 데이터를 저장하지 않는 신뢰도 데이터 획득 시스템.
13. 제12 항에 있어서,
    상기 자료밀도가 임계값에 해당하는 경우, 대응되는 상기 단위 셀에 상기 스캔부로부터 상기 스캔부로부터 획득한 상기 데이터를 저장하지 않는 신뢰도 데이터 획득 시스템.
14. 제5 항에 있어서,
    상기 특성 할당부는 상기 단위 셀에 할당된 상기 스캔각도와 상기 자료밀도에 따라 적어도 하나 이상의 갱신제한 정보를 할당하는 신뢰도 데이터 획득 시스템.
15. 제9 항에 있어서,
    상기 대응점 판단부는 상기 단위 셀에 할당된 상기 스캔각도와 상기 자료밀도에 따라 상기 단위 셀에 적어도 하나 이상의 갱신제한 정보가 할당되어 있는 경우 대응되는 상기 단위 셀에 상기 스캔부로부터 획득한 상기 데이터를 저장하지 않는 신뢰도 데이터 획득 시스템.
16. 스캐너를 통해 스캔하고자 하는 대상체로부터 상이한 각도에서 최소 하나 이상의 이미지 데이터를 획득하는 스캔 단계;
    상기 스캔 단계로부터 획득한 이미지 데이터로부터 실시간 3차원 표면의 형태로 변환하는 실시간 3차원 표면 생성 단계;
    상기 실시간 3차원 표면을 정렬하는 얼라인 단계;
    실시간 3차원 표면에 할당된 특성정보를 확인하고, 상기 특성정보가 임계조건에 해당하는지 여부에 따라 상기 실시간 3차원 표면의 특성정보를 선택적으로 갱신하는 특성정보 갱신 단계;를 포함하는 신뢰도 데이터 획득 방법.
17. 제 16항에 있어서,
    상기 실시간 3차원 표면은 적어도 하나 이상의 단위 셀을 포함하는 신뢰도 데이터 획득 방법.
18. 제 17항에 있어서,
    상기 단위 셀에 위치정보, 스캔각도, 자료밀도, 대상체색상, 굴곡 , 신뢰도색상 중 적어도 하나 이상을 포함하는 특성정보가 할당되는 신뢰도 데이터 획득 방법.
19. 제18 항에 있어서,
    상기 특성정보 갱신 단계는 상기 단위 셀에 있어서,
    상기 스캔각도가 대응되는 각도범위를 확인하는 각도범위 확인 단계;
    상기 각도범위에 축적된 상기 자료밀도를 확인하는 자료밀도 확인 단계;
    상기 자료밀도가 임계값 미만인 경우, 대응되는 상기 단위 셀에 상기 자료밀도를 갱신하는 특성정보 추가 단계;를 포함하는 신뢰도 데이터 획득 방법.
20. 제19 항에 있어서,
    상기 스캔각도는 상기 스캔 단계가 시작되는 지점을 기준으로 이동각도를 적용한 것이며, 상기 이동각도는 제1 회전방향 및 제2 회전방향을 포함하는 적어도 2 이상의 각도 요소를 가지는 신뢰도 데이터 획득 방법.
21. 제20 항에 있어서,
    상기 자료밀도의 임계값은 상기 각도범위에 대응되도록 미리 설정되며, 상기 각도범위에 따라 축적된 상기 자료밀도는 상기 단위 셀의 신뢰도를 의미하는 신뢰도 데이터 획득 방법.
22. 제18 항에 있어서,
    상기 신뢰도색상은 상기 자료밀도의 크기에 따라 적어도 2 이상의 색상으로 할당되는 신뢰도 데이터 획득 방법.
23. 치료자가 파지하여 상기 치료자의 의사에 따른 각도 및 거리에서 대상체의 적어도 일부분을 2 이상의 각도범위에서 지향하여 광을 조사하고, 상기 대상체로부터 반사된 광을 수용하여 연속적으로 실시간 3차원 표면 데이터를 수집하는 구강스캐너를 포함하는 스캔부; 및
    상기 스캔부로부터 수용된 상기 광으로부터 획득한 복수의 데이터를 상기 실시간 3차원 표면으로 유저 인터페이스 상에 표시되도록 처리하되, 상기 실시간 3차원 표면의 스캔각도에 따라 상기 실시간 3차원 표면의 특성을 변경하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 신뢰도 데이터 획득 시스템.

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