用于生成聚焦彩色圖像的焦距掃描的制作方法
【技術領域】
[000? ]能夠使用各種技術來得到物體的三維(3D)形貌(topography)。關于表面的3D形貌的信息能夠用于對大量的物體和表面進行成像。例如，3D形貌數據能夠用于包括牙科成像和恢復方面的應用在內的許多應用。在一些情況下，3D成像方法能夠用于對病人的口腔進行成像。通過計算機輔助設計(CAD)或計算機輔助制造(CAM)方法的附加使用，能夠在不需要對病人的牙齒進行任何印模(cast impress1ns)的情況下設計并且制造牙齒替換物。例如，成像系統(tǒng)能夠包括連接到檢測器的光學探頭和用于生成適當圖像的處理器，以使得能夠設計和制造期望的產品(例如，物理模型和/或假體)。
[0002]將顏色信息與三維物體關聯不容易，特別是當通過使用三維掃描方法得到位置信息和使用二維掃描方法得到顏色信息時。將二維顏色信息共形投射到三維表面模型上困難，并且通常發(fā)生顏色與三維點的錯配。例如，難以精確地將來自檢測器的顏色信息與三位表面模型上的正確點相關聯，特別是當如果在三維形貌數據的獲取與二維圖像數據的獲取之間發(fā)生物體與裝置之間的相對移動時。
[0003]從而，需要用于生成諸如病人的齒列這樣的物體的彩色圖像，例如，聚焦彩色圖像的改進的方法和系統(tǒng)。

【發(fā)明內容】

[0004]提供了用于生成物體的彩色圖像的系統(tǒng)、方法和裝置。例如，在許多實施例中，該系統(tǒng)、方法和裝置與物體(例如，病人的齒列)的三維(3D)形貌數據結合產生物體的聚焦二維(2D)彩色圖像。相對于單焦點彩色圖像生成，在這里公開的多焦點彩色圖像生成提供了改進的顏色獲取。另外，在這里公開的系統(tǒng)、方法和裝置能夠用于同時獲取聚焦(in-focus )彩色圖像和相應的3D形貌數據。
[0005]在一些方面中，提供了用于生成物體的聚焦彩色圖像的方法。該方法能夠包括利用光源照明物體，其中，來自光源的光的第一波長和光的第二波長聚焦于第一焦平面和第二焦平面。檢測器能夠用于收集第一時間點的被照明物體的第一圖像數據。第一圖像數據能夠對應于從位于第一焦平面的物體反射的光的第一波長。相同或不同的檢測器還能夠用于收集第二時間點的被照明物體的第二圖像數據。第二圖像數據能夠對應于從位于第二焦平面的物體反射的光的第二波長。然后，能夠將第一圖像數據與第二圖像數據結合以生成物體的聚焦彩色圖像。還提供了相關的方法、系統(tǒng)和裝置。
[0006]通過閱讀說明書、權利要求和附圖，本發(fā)明的其它目的和特征將變得明顯。
[0007]通過引用并入
[0008]在本說明書中提到的所有公開、專利和專利申請通過引用并入此處到好像特別地并且分別地表示各個公開、專利或專利申請以通過引用并入的相同程度。
【附圖說明】
[0009]通過參考下面的闡述了采用本發(fā)明的原則的示例性實施例的詳細描述和附圖，能夠更好地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點，在附圖中:
[0010]圖1描繪出根據實施例的用于生成彩色和3D形貌圖像的示例系統(tǒng)。
[0011]圖2圖示出根據實施例的用于收集3D和/或彩色圖像數據的示例裝置。
[0012]圖3圖示出根據實施例的顏色檢測器的顏色識別的示例布圖(pattern)。
[0013]圖4A示出根據實施例的用于生成物體的聚焦彩色圖像的示例方法。
[0014]圖4B圖示出根據實施例的物體位置如何能夠不聚焦特定焦距。
[0015]圖4C圖示出根據實施例的在焦距掃描期間采用的焦距的范圍。
[0016]圖4D圖示出根據實施例的由于色差而能夠產生的焦距掃描期間的時間點的焦距不同。
[0017]圖5至8描繪了根據許多實施例的用于掃描和生成物體的3D和/或彩色圖像數據的示例技術。
【具體實施方式】
[0018]提供了用于生成物體的彩色圖像的系統(tǒng)、方法和裝置。例如，在許多實施例中，系統(tǒng)、方法和/或裝置與病人的齒列的三維(3D)形貌數據結合產生病人的齒列的聚焦二維(2D)彩色圖像。
[0019]在多個特征之中，該方法和系統(tǒng)提供了快速并且容易地獲取表示物體的顏色和3D形貌數據的特征。例如，該方法和系統(tǒng)能夠用于收集聚焦并且精確地表示物體的2D彩色圖像。另外，能夠實時并且與2D彩色圖像數據結合地生成物體的表面的3D形貌數據。在一個方面中，能夠處理3D形貌數據和2D彩色圖像數據并且將其結合在一起以輸出到顯示器，以供用戶觀看。至少部分地(in-part)基于在這里描述的方法和系統(tǒng)，提供了新的和改進的方法以生成能夠與對應于物體的3D圖像數據疊加的物體的聚焦彩色圖像(例如，RGB圖像)。在不在共享的時間周期內執(zhí)行彩色成像和3D數據獲取二者的現有的途徑中，考慮到操作者的方便和/或病人的舒適度，單獨地獲取彩色圖像和單獨地進行3D形貌掃描所需的總時間可能比預期要長。另外，當采用手持成像掃描儀時，優(yōu)選地在接近的相同時間內進行彩色圖像的獲取和3D形貌掃描的獲取，從而避免掃描儀的可能的不利移動。與這樣的現有途徑相反地，在這里公開的方法和系統(tǒng)能夠用于在共享的時間周期內獲取彩色圖像和進行3D形貌掃描，從而減少了所需時間的總量，并且作為減少時間總量的結果幫助避免了掃描儀的不利移動，并且結果能夠在大致相同時間獲得物體的部分的彩色圖像數據和3D形貌數據。
[0020]能夠成像任意適當類型的物體。在一個實施例中，掃描方法和系統(tǒng)能夠用于生成表示病人的牙齒的圖像。例如，能夠掃描病人的一些或全部牙齒，并且對用戶提供顯示。例如，使用3D形貌數據，能夠顯示并且管理病人的牙齒的3D虛擬模型，例如，以有助于牙科診療中的牙齒從業(yè)者。在一些情況下，例如，3D虛擬模型能夠用于定義病人的牙齒的空間關系，以定義如何制造成型為適合特殊病人的假牙(例如，牙冠和齒橋)。除了顯示3D虛擬模型之外，在這里描述的方法和系統(tǒng)提供了顯示病人的牙齒的顏色信息。例如，能夠通過顏色容易地區(qū)分牙齦和牙齒，并且顏色信息還能夠與3D形貌數據結合以產生能夠與3D形貌數據結合的聚焦彩色圖像，從而生產彩色3D虛擬模型。還能夠共享和存儲通過該系統(tǒng)和方法生成的數據，從而在稍后傳送或輸出到例如能夠用于制作虛擬設計的假牙的物理模型和/或物理復制品的制造裝置。
[0021]在一個方面中，提供了用于生成物體的聚焦彩色圖像的系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠包括多色光源，例如，該多色光源能夠用于產生用于生成彩色圖像的光。多色光能夠從物體的表面被反射，而后成像以產生彩色圖像。為了有助于產生彩色圖像，該系統(tǒng)能夠包括:光學系統(tǒng)，該光學系統(tǒng)光學結合到光源，從而使多色光聚焦于第一焦平面和第二焦平面，其中，第一焦平面包括一個顏色(例如，紅色)，并且第二焦平面包括另一個顏色(例如，綠色)。在一些實施例中，第三顏色(例如，藍色)能夠聚焦于第三焦平面。能夠在物體的表面上掃描不同顏色的光的焦平面，并且能夠反射不同顏色的光，以使得能夠收集表示物體的表面的彩色圖像數據。在一些方面中，該系統(tǒng)能夠包括檢測器，該檢測器構造成收集掃描過程中的不同時間點的彩色圖像數據。例如，能夠在第一時間點收集對應于多色光源的一個顏色(例如，紅色)的圖像數據。能夠在第二時間點收集另一個顏色(例如，綠色)的圖像數據。部分地由于紅色和綠色的焦點的不同的Z位置，綠色圖像數據能夠在紅色圖像數據不聚焦時聚焦。隨著在掃描過程中掃描焦平面，紅色焦點能夠移動，使得紅色圖像數據聚焦并且綠色不聚焦。然后，能夠利用構造成將彩色圖像數據結合以生成物體的聚焦彩色圖像的處理器，來處理收集的聚焦紅色和綠色圖像的圖像數據。
[0022]在一些實施例中，例如，能夠通過收集其中每個顏色獨立聚焦的在不同時間點處的多色光的每個顏色的顏色數據的聚焦圖像數據而產生聚焦彩色圖像。假定不同的顏色能夠處于不同的焦平面中，因為物體將位于一個顏色的焦平面而不是另一個顏色的焦平面的附近，所以一個顏色可能聚焦，而另一個顏色不聚焦。根據與物體相關的不同顏色的光的位置(例如，各個不同顏色的焦平面)，能夠從物體生成并且收集一個顏色(例如，紅色)的聚焦圖像數據。在一個顏色的收集時間點，在聚焦顏色數據中可能不產生另一個顏色(例如，藍色)。代替地，能夠在物體的掃描中的不同時間點收集另一個顏色(例如，藍色)的聚焦圖像數據，使得另一個顏色聚焦并且一個顏色(例如，紅色)不聚焦。然后，能夠將各個時間點的聚焦彩色圖像數據結合以產生聚焦的紅藍圖像。其它顏色組合也能夠用于生成例如物體的實際RGB圖像。
[0023]多種成像系統(tǒng)能夠用于產生聚焦彩色圖像，如在這里所描述地。能夠使用在不同的焦平面產生不同顏色的成像系統(tǒng)。能夠在物體的表面上掃描與不同顏色關聯的不同的焦平面，以從表面生成反射。能夠使用檢測器收集并且成像彩色反射，并且然后處理以產生聚焦圖像。例如，該處理能夠包括選擇不同時間點的不同顏色信息，例如，其中一個顏色在一個時間點聚焦，并且另一個顏色在另一個時間點聚焦。一個顏色的聚焦圖像數據能夠與另一個顏色的聚焦圖像數據結合，從而產生包括兩個顏色的顏色數據的聚焦圖像。相似地，這能夠應用于多色構造。例如，能夠結合紅色、綠色和藍色圖像的聚焦圖像數據以形成聚焦RGB圖像。
[0024]在另一個方面中，提供了用于生成病人的牙齒的圖像的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括顏色檢測器，該顏色檢測器包括:二維像素陣列，其包括:(a)分布在像素陣列內的多個第一像素；(b)分布在像素陣列內的多個第二像素;和(C)分布在像素陣列內的多個第三像素。各個第一像素構造成檢測從病人的牙齒反射的光的第一波長。各個第二像素構造成檢測與第一波長不同的從病人的牙齒反射的光的第二波長。各個第三像素構造成檢測與第一和第二波長不同的從病人的牙齒反射的光的第