具体实施方式

控制器和处理模式

在扫描系统的一个实施例中，控制器还被配置为控制处理器，使得当第一类型的扫描尖端被安装和识别时，处理器被控制以与第一类型的扫描尖端对应的第一处理模式运行，并且使得当第二类型的扫描尖端被安装和识别时，处理器被控制以对应于第二类型的扫描尖端的第二处理模式运行，其中第二处理模式不同于第一处理模式。

在第一优选实施例中，当处于第一处理模式时，处理器处理利用第一照明模式获取的第一多个图像，以提供用于3D几何形状的第一数据和用于对象纹理的第一数据的形式的处理后数据，其中用于3D几何形状的第一数据基于：根据第一类型的扫描尖端选择的第一多个图像的第一子集，从而定义第一处理模式的部分，和/或在根据第一类型的扫描尖端选择的所述第一多个图像内的第一像素子集，从而定义第一处理模式的部分，并且其中用于对象纹理的第一数据基于：根据第一类型的扫描尖端选择的第一多个图像的第二子集，从而定义第一处理模式的部分，和/或根据第一类型的扫描尖端选择的所述第一多个图像内的第二像素子集，从而定义了第一处理模式的部分。

在第二优选实施例中，当处于第二处理模式时，处理器处理用第二照明模式获取的第二多个图像，以提供用于3D几何形状的第二数据和用于对象纹理的第二数据的形式的处理后数据，其中用于3D几何形状的第二数据基于：根据第二类型的扫描尖端选择的第二多个图像的第一子集，从而定义第二处理模式的部分，和/或在根据第二类型的扫描尖端选择的所述第二多个图像内的第一像素子集，从而定义第二处理模式的部分，其中用于对象纹理的第二数据基于：根据第二类型的扫描尖端选择的第二多个图像的第二子集，从而定义第二处理模式的部分，和/或根据第二类型的扫描尖端选择的所述第二多个图像内的第二像素子集，从而定义第二处理模式的部分。

例如，第一类型的扫描尖端可以用于使用白光进行扫描，而第二类型的扫描尖端可以用于使用红外光进行扫描。因此，当处于第一处理模式时，处理器可以处理利用第一照明模式获取的第一多个图像，例如对应于白光照明，以提供用于3D几何形状的第一数据和用于对象纹理的第一数据的形式的处理后数据。

根据上述第一优选实施例，那么当处于第一处理模式时，处理器可以处理所有第一多个图像，并且从这些第一多个图像中，处理器可以处理根据第一类型的扫描尖端选择的所述第一多个图像内的第一像素子集，从而定义第一处理模式的部分。第一像素子集可以例如是所有绿色像素或选定的一组绿色像素。在处理所述绿色像素时，提供用于3D几何形状的第一数据。

此外，根据上述第一优选实施例，那么当处于第一处理模式时，处理器还可以处理所有第一多个图像，并且从这些第一多个图像中，处理器可以处理根据第一类型的扫描尖端选择的所述第一多个图像内的第一像素子集，从而定义第一处理模式的部分。第一像素子集可以例如是选定的一组绿色、红色和蓝色像素。在处理所述绿色、红色和蓝色像素时，提供用于对象纹理的第一数据。

此外，当处于第二处理模式时，处理器可以处理以例如对应于红外光照明的第二照明模式获取的第二多个图像，以提供用于3D几何形状的第二数据和用于对象纹理的第二数据的形式的处理后数据。

根据上述第二优选实施例，那么当处于第二处理模式时，处理器可以处理第二多个图像中的每隔一个的图像，并且从这些第一多个图像中，处理器可以处理根据第一类型的扫描尖端选择的所述第一多个图像内的第一像素子集，从而定义第二处理模式的部分。第一像素子集可以例如是所有绿色像素或选定的一组绿色像素。在处理所述绿色像素时，提供用于3D几何形状的第二数据。

此外，根据上述第一优选实施例，那么当处于第二处理模式时，处理器还可以处理为3D几何形状处理的每隔一个的图像之间的图像，并且从这些图像中，处理器可以处理根据第二类型的扫描尖端选择的第二多个图像内的第一像素子集，从而定义第二处理模式的部分。第一像素子集可以例如是选定的一组红色像素。在处理所述红色像素时，提供用于对象纹理的第二数据。

从上面的示例可以看出，第一处理模式与第二处理模式不同，反之亦然。

对此进一步详细说明，上述示例说明了一个实施例，其中用于3D几何形状的第一数据基于第一多个图像的第一子集和所述第一多个图像内的第一像素子集，并且其中用于对象纹理的第一数据基于第一多个图像的第二子集和所述第一多个图像内的第二像素子集，其中第一多个图像的第一子集与第一多个图像相同的第二子集，并且其中所述第一多个图像内的第一像素子集不同于所述第一多个图像内的第二像素子集。

更进一步，以上示例还示出了一个实施例，其中用于3D几何形状的第二数据基于第二多个图像的第一子集和所述第二多个图像内的第一像素子集，并且其中用于对象纹理的第二数据＝基于第二多个图像的第二子集和所述第二多个图像内的第二像素子集，其中第二多个图像的第一子集不同于第二多个图像的第二子集，并且其中所述第二多个图像内的第一像素子集不同于所述第二多个图像内的第二像素子集。

具有以所描述的方式和根据本文公开的扫描系统的不同于第二处理模式的第一处理模式的优点在于，可以减少数据处理以限制被发送到处理器以生成3D模型的数据量。通过减少用于生成3D模型的数据量，可以在扫描仪设备和用于生成3D模型的外部处理器之间建立无线连接，因为只能以无线方式传输一定量的数据。此外，通过减少生成3D模型的数据量，与所有数据以相同方式处理而不管扫描尖端如何相比，可以更快地生成3D模型。

以下实施例描述了第一处理模式与第二处理模式不同，反之亦然的其他示例。

在第一实施例中，用于3D几何形状的第一数据基于第一多个图像的第一子集和所述第一多个图像内的第一像素子集，并且其中用于对象纹理的第一数据是基于第一多个图像的第二子集和所述第一多个图像内的第二像素子集，其中第一多个图像的第一子集不同于第一多个图像的第二子集，并且其中所述第一多个图像内的第一像素子集不同于所述第一多个图像内的第二像素子集。

在第二实施例中，用于3D几何形状的第一数据基于第一多个图像的第一子集和所述第一多个图像内的第一像素子集，并且其中用于对象纹理的第一数据基于第一多个图像的第二子集和所述第一多个图像内的第二像素子集，其中第一多个图像的第一子集不同于第一多个图像的第二子集，并且其中所述第一多个图像内的第一像素子集与所述第一多个图像内的第二像素子集相同。

在第三实施例中，第一多个图像的第一子集是多个图像中的用多个波长的非彩色光记录的每隔一个的图像，并且其中第一多个图像的第二子集是多个图像中的用第一波长的单色光记录的剩余图像。

在第四实施例中，第一多个图像的第一子集是第一多个图像中的用由多个波长定义的非彩色光记录的每隔两个的图像，并且其中第一多个图像的第二子集是第一多个图像中的用第一波长和第二波长的单色光记录的剩余图像。

在第五实施例中，第一多个图像的第二子集是用由多个波长定义的非彩色光记录的单个图像。

在第六实施例中，用于3D几何形状的第二数据基于第二多个图像的第一子集和所述第二多个图像内的第一像素子集，并且其中用于对象纹理的第二数据基于第二多个图像的第二子集和所述第二多个图像内的第二像素子集，其中第二多个图像的第一子集与第二多个图像的第二子集相同，并且其中所述第二多个图像内的第一像素子集不同于所述第二多个图像内的第二像素子集。

在第七实施例中，用于3D几何形状的第二数据基于第二多个图像的第一子集和所述第二多个图像内的第一像素子集，并且其中用于对象纹理的第一数据基于第二多个图像的第二子集和所述第二多个图像内的第二像素子集，其中第二多个图像的第一子集不同于第二多个图像的第二子集，并且其中所述第二多个图像内的第一像素子集与所述第二多个图像内的第二像素子集相同。

上述实施例都通过提供一种可以减少数据处理以限制发送到处理器以生成3D模型的数据量的系统而受益。

用于3D几何形状的数据可以是点云的形式，也可以是适用于形成点云的数据。点云通常与3D宇宙中的点有关，例如欧几里得空间。

用于纹理的数据可以包括颜色数据，例如RGB颜色数据，和/或可以是直接颜色、压缩格式或索引颜色的形式。

如本文所述的处理器可负责以取决于扫描尖端的各种方式导出用于3D几何形状和纹理的数据。例如，当使用具有白光照明的尖端时，处理器可以导出点云，并且对于云中的每个点，都可以导出对应的RGB颜色。数据的导出显然是基于扫描仪设备的图像。在处理模式的一些实施例中，第一处理模式或第二处理模式使得用于3D几何形状的数据和用于纹理的数据从图像堆栈中的每个单个图像导出。在其他实施例中，第一处理模式或第二处理模式使得从图像堆栈中的一组图像导出用于3D几何形状的第一数据和用于纹理的数据，或者用于3D几何形状的第二数据和用于纹理的第二数据，例如使得至少一个图像用于导出用于3D模型的第一数据或用于3D模型的第二数据，以及另一个单独的至少一个图像用于导出用于3D模型纹理的第一数据或用于3D模型纹理的第二数据。

在一个实施例中，当处于第一处理模式时，针对多个图像中的每个图像导出用于3D几何形状的第一数据和用于对象纹理的第一数据。根据此处公开的处理模式不同的扫描系统，那么与刚刚描述的实施例相关，在一个实施例中，第二处理模式可以是使得针对多个图像中的一组图像导出用于3D几何形状的第二数据和用于对象纹理的第二数据。然而，如前所述，它也可能是相反的。例如，在另一实施例中，当处于第一处理模式时，针对多个图像中的一组图像导出用于3D几何形状的第一数据和用于对象纹理的第一数据。根据处理模式不同的实施例，那么与刚刚描述的实施例相关，在一个实施例中，第二处理模式可以是使得针对多个图像中的每个图像导出用于3D几何形状的第二数据和用于对象纹理的第二数据。

在一些实施例中，当处于第一处理模式时，针对多个图像中的不同图像导出用于3D几何形状的第一数据和用于对象纹理的第一数据。此外，在一些其他实施例中，当处于第二处理模式时，针对多个图像中的不同图像导出用于3D几何形状的第二数据和用于对象纹理的第二数据。

在一个实施例中，针对多个图像中的每隔一个的图像导出用于3D几何形状的第一数据和/或用于纹理的第一数据。在另一个实施例中，针对多个图像中的每隔一个的图像导出用于3D几何形状的第二数据和/或用于纹理的第二数据。例如，可以采用白光照明获取多个图像中的每隔一个的图像，并且可以采用红外光照明或荧光照明获取其间的图像。如果使用白光照明，则在一些实施例中，处理器可以被配置为和/或由控制器指示从使用白光照明获取的图像中的每一个导出用于3D几何形状的数据和用于纹理的数据。如果使用红外光照明，则在一些实施例中，处理器可以被配置为和/或由控制器指示以从利用红外光照明获取的每个图像中仅导出用于纹理的数据。如果使用荧光照明，则在一些实施例中，处理器可以被配置为和/或由控制器指示以从利用荧光照明获取的每个图像中仅导出用于纹理的数据。

在其他实施例中，扫描仪设备还包括被配置为在获取第一和/或第二多个图像时来回平移的透镜。例如，这可能是共焦扫描仪设备或结构化光投影聚焦扫描仪的情况。三角测量扫描仪可能不需要这样的透镜。

在一些实施例中，针对在来回平移透镜元件的同时获取的多个图像中的单个图像导出用于纹理的第二数据。例如，当使用红外光照明获取单个图像时。这可以允许获取2D红外图像，以便其随后可以与如在透镜平移期间获取的其他2D图像所提供的3D模型相关联。

在优选实施例中，控制器在扫描仪设备的外部。因此，根据本发明的一个实施例，当识别组件识别安装到安装接口的扫描尖端的类型时，控制器(被配置用于根据识别组件识别的扫描尖端的类型控制处理器的操作)控制处理器的操作。这意味着，在该实施例中，识别组件可以将信息(例如，以识别号的形式的、安装的扫描尖端的信息)发送到定位远离扫描仪设备的控制器。扫描仪设备可以相应地被配置为将这样的信息发送到远程定位的控制器，例如在外部计算机或云服务上的控制器。该发送例如可以是有线发送或无线发送。一旦控制器接收到安装的扫描尖端的信息，控制器就可以将指令(取决于尖端的信息)发送到处理器，例如位于扫描仪设备上的处理器。因此，控制器和/或外部计算机可以相应地被配置为将这样的信息发送回扫描仪设备。该发送也可以例如是有线发送或无线发送。在大多数实施例中，发送类型(从扫描仪设备到控制器，以及从控制器到扫描仪设备)是相同的。最后，当处理器接收到指令时，处理器可以按照指令并依赖于尖端的信息来处理图像。将控制器置于扫描仪设备外部的优点之一是控制器可以独立于扫描仪设备进行修改，例如可以通过互联网进行修改。另一个优点是控制器不需要存在于扫描仪设备中，因此扫描仪设备本身可以做得更紧凑。此外，因为控制器在指示处理器时会产生热量，所以扫描仪设备也会产生较少的热量，从而降低功率。当例如扫描仪设备被配置为以无线模式操作和/或由电池供电时，这可能是有利的。

在另一个优选实施例中，控制器集成在扫描仪设备中。在扫描仪设备中具有控制器的一个优点是减少了从控制器到处理器的通信链路(例如与刚刚描述的实施例相比)，这意味着可以向处理器有效地传输指令。

处理器

在一实施例中，处理器集成在扫描仪设备中。在该实施例中，处理器然后被配置用于将图像传感器获取的图像处理成扫描仪设备中的处理后数据。处理器可以基于图像导出对象的3D几何形状数据和纹理数据形式的数据。

处理后数据或导出的数据可能不需要分布在空间域中。例如，处理后数据可能部分在空间域，部分在时间域。然后可以应用对处理后数据的进一步处理以将处理后数据转换为纯空间域数据。在一个实施例中，处理后数据是3D几何形状数据，并且如这里所解释的，这可以是空间域或时间域中的处理后数据，或者它们的混合。

将处理器集成在扫描仪设备中的优点是扫描仪设备本身需要传输的数据更少。因此，为了减少无线模块向外部处理设备传送数据的负载，在扫描仪设备上处理尽可能多的数据是有利的。

各种处理器已知用于在手持设备上处理图像，但对于相当简单的处理，例如比较强度或更一般地执行诸如乘法和/或加法之类的操作，现场可编程门阵列(FPGA)处理器是需要的。因此，在优选实施例中，处理器包括FPGA处理器。

在最优选的实施例中，处理器还被配置用于压缩处理后数据。这还可以使得扫描仪设备中的无线模块从处理器接收压缩数据形式的处理后数据并且无线传输压缩数据形式的处理后数据。因此，在一些实施例中，FPGA处理器既处理数据，又压缩数据。

在一个实施例中，扫描仪设备包括无线模块，其从处理器接收处理后数据并且将处理后数据无线传输到外部处理设备。为了使无线模块从处理器接收处理后数据，处理器被配置为将处理后数据传输到无线模块。

在另一个实施例中，向扫描仪设备上的无线模块的数据传输由处理器执行，优选地是包括精简指令集计算机(RISC)架构的中央处理单元(CPU)。例如，为了将处理后数据传输到无线模块，处理器可以是高级RISC机器(ARM)处理器的形式，例如基于32位或64位指令。

换言之，在另一个实施例中，处理器包括ARM处理器。ARM处理器不同于FPGA处理器，这两种处理器是为不同的任务而设计的。因此，在最优选的实施例中，处理器包括FPGA处理器和ARM处理器。

在一些实施例中，处理器位于扫描仪设备的外部，例如位于外部处理设备上。

将处理器置于扫描仪设备外部的优点是处理器不需要在扫描仪设备本身中。因此，这可以减小扫描仪设备的重量和尺寸。

在其他实施例中，扫描系统还包括被配置为生成对象的3D模型的处理器，其中基于处理后数据并根据识别组件识别的扫描尖端的类型生成3D模型，并且其中3D模型是基于用于3D几何形状的第一数据生成的，但是其中3D模型不是基于用于3D几何形状的第二数据生成的，或者其中3D模型是基于用于3D几何形状的第二数据生成的，但是其中3D模型不是基于用于3D几何形状的第一数据生成的。

这种处理器优选地位于外部处理设备上。然而，在一些实施例中也位于扫描仪设备上。

在一个实施例中，当3D模型不是基于用于3D几何形状的第二数据生成时，则将用于3D几何形状的第二数据与用于3D几何形状的第一数据进行比较，由此用于对象纹理的第二数据与3D模型匹配。

在另一实施例中，当3D模型不是基于用于3D几何形状的第一数据生成时，则将用于3D几何形状的第一数据与用于3D几何形状的第二数据进行比较，由此用于对象纹理的第一数据与3D模型匹配。

通过仅将用于3D几何形状的第一或第二数据与用于几何的第二或第一数据进行比较而不生成3D模型，通过提高处理速度和减少数据传送来优化数据处理。

扫描尖端和识别元件

根据本发明，多种类型的扫描尖端中的每一种被配置为以不同于多种类型的扫描尖端中的每一种的照明模式向对象提供光。

在一个实施例中，向对象提供光可以通过位于扫描尖端中的光学元件，例如通过反射镜，使得光可以在扫描仪设备中产生，并且被引导到扫描尖端并通过反射镜重新引导到对象。在扫描仪设备中产生的光可以由位于扫描仪设备内部和扫描尖端外部的光源产生。

在另一个实施例中，向对象提供光可以直接来自扫描尖端，使得可以在扫描尖端中产生光。在扫描尖端中产生的光可以从位于扫描尖端内部和/或扫描尖端上的光源产生。在一些实施例中，扫描尖端内部和/或扫描尖端上的光源可以是多个光源，例如多个发光二极管(LED)。

此外，根据本发明，扫描仪设备包括用于识别安装到安装接口的扫描尖端的类型的识别组件。

在一个实施例中，识别元件包括存储器读取器，该存储器读取器被配置为从多种类型扫描尖端中的每一种上的集成存储器读取识别数据。

在另一个实施例中，由识别组件识别的扫描尖端的类型是识别数据的形式，并且其中扫描仪设备被配置为将识别数据发送到控制器。

扫描尖端的照明模式

在一个实施例中，一种类型的扫描尖端的照明模式由光的波长定义。例如，一种照明模式可以被定义为白光照明，其中白光是指在400nm到700nm之间的波长域中的光。另一种照明模式可以定义为红外光照明，例如波长约为850nm。第三照明模式可定义为荧光照明，其中约415-405nm的蓝光或UV光可用于激发来自被照明牙齿的荧光响应。

在另一个实施例中，一种类型的扫描尖端的照明模式由光强度定义。

在又一实施例中，一种类型的扫描尖端的照明模式由光的视场定义。

在一些实施例中，一种类型的扫描尖端的照明模式由光的图案定义。

在一些实施例中，一种类型的扫描尖端的照明模式由光的不同波长定义，由此一种类型的扫描尖端在光的不同波长之间切换。例如，第一类型的扫描尖端可以被配置用于向对象提供白光和红外光，而第二类型的扫描尖端可以被配置用于提供白光和蓝光/紫外光以激发来自被照明对象的荧光响应。与本文公开的扫描系统相结合的这种扫描尖端的一个优点是不需要基于由这种尖端提供的3D几何形状来生成3D模型。3D模型可能已经基于尖端提供的数据生成，该尖端不会在不同波长的光之间切换。

用户界面

在第二方面的一个实施例中，用户接收一个或多个所述用于扫描的选项的步骤是通过用户点击用户界面中的一个或多个所述选项来提供的。

在第二方面的第二实施例中，用于扫描的所述选项之一与无牙扫描有关。通过选择该选项，该方法可以根据本发明的第二方面，指示用户首先安装被配置为以大视场扫描的第一扫描尖端，由此扫描尖端适于覆盖整个颌的大部分(例如颌的50％)。使用这样的扫描尖端提供了3D配准依赖于整个颌结构。根据本发明的第二方面的方法此后可以指示用户安装被配置为以小视场扫描的第二扫描尖端，例如传统的口腔内扫描尖端。使用这样的扫描尖端提供了3D配准仅依赖于整体结构的一部分。

通常，当使用传统扫描尖端扫描无牙患者时，3D配准(仅依赖于整体结构的一部分)可能会因未结合的牙龈在扫描期间移动而受到影响。然而，通过使用第一扫描尖端，然后改变到第二扫描尖端，可以改进与第二扫描尖端相关的数据的3D配准，因为第一扫描尖端可以为与第二扫描尖端相关的数据的3D配准提供参考。此外，通过使用第一扫描尖端，然后改变为第二扫描尖端，如上所述并且根据本发明的第二方面，因为不需要校正配准误差，所以还减少了处理时间。

在一些实施例中，第一扫描尖端被配置为以与第二扫描尖端相比更大的视场进行扫描，由此3D表示的第一部分用作3D表示的第二部分与参考模型匹配的参考模型。如上所述，这样的实施例改进了3D配准。

如前所述，从与第一扫描尖端相关的扫描仪设备接收第一信息的步骤和/或从与第二扫描尖端相关的扫描仪设备接收第二信息的步骤是由安装到扫描仪设备时识别扫描尖端类型的扫描仪设备中的识别组件提供的。

另外，和/或替代地，从与第一扫描尖端相关的扫描仪设备接收第一信息的步骤是通过在第一扫描尖端的视场中第一扫描尖端的至少一部分的视觉识别提供的，和/或从与第二扫描尖端相关的扫描仪设备接收第二信息的步骤是通过在第二扫描尖端的视场中第二扫描尖端的至少一部分的视觉识别提供的。

在本发明的第二方面的优选实施例中，显示用第二扫描尖端替换第一扫描尖端的指令的步骤基于来自用户的确认输入，其中确认输入包括确认生成的3D表示的第一部分足够的信息。例如，用户可以点击用户界面中的按钮。按钮可以包括指示用户已经确定3D表示足够的文本。例如，该按钮还可以指示用户现在准备好进行过程中的下一个程序，因此按下“下一步”按钮。一旦提供了输入，用户就会被引导到下一步，用第二扫描尖端替换第一扫描尖端。这里公开的来自用户的确认输入改变了提供3D表示的过程，至少通过用户向计算机实现的方法提供输入，使得它可以确定该方法处于哪个步骤，并且使得计算机实施可以继续下一步。

在本发明第二方面的更优选实施例中，3D表示的第一部分，如确认足够，随时间从用户和/或多个不同用户收集，从而形成确认足够的历史3D表示，由此显示用第二扫描尖端替换第一扫描尖端的指令的步骤是自动化的，并且基于确认足够的历史3D表示。通过使这里描述的过程自动化，过程得到优化，特别是使得生成最终3D表示的过程及时减少并变得更加可靠。

在本发明第二方面的最优选实施例中，确认足够的历史3D表示用作算法的输入，该算法被配置为确定生成的3D表示何时足够，并且其中该算法基于对历史3D表示进行平均，和/或其中算法基于机器学习和/或人工智能。

示例1–扫描系统及其操作模式

图1示出了根据本发明的扫描系统1的示例。图1特别示出了用于扫描对象的扫描系统1。要扫描的对象未显示。扫描系统首先包括扫描仪设备2。扫描仪设备2包括：用于获取图像的图像传感器3；安装接口4，用于可拆卸地安装多种类型的扫描尖端5a、5b、5c中的至少一种，其中多种类型的扫描尖端5a、5b、5c中的每一种(5a或5b或5c)被配置为以不同于多种类型的扫描尖端5a、5b、5c中的每一种的照明模式向对象提供光。扫描仪设备还包括识别组件6，用于识别安装到安装接口4的扫描尖端5a或5b或5c的类型。其次，扫描系统1包括处理器7，其被配置用于将由图像传感器获取的图像处理为处理后数据。第三，扫描系统1包括控制器8，其被配置为根据识别组件6识别的扫描尖端的类型5a或5b或5c来控制处理器7的操作。

控制器8可以位于扫描仪设备2中，例如在扫描仪设备2的扫描仪外壳10内部，或者在扫描仪设备2的外部，例如位于外部处理设备11上，这里显示为实验室顶部11。

可替代地，控制器8可以位于扫描仪设备2中和扫描仪设备2的外部。例如，控制器8的第一部分位于扫描仪外壳10中，而控制器8的第二部分位于实验室顶部11。

当控制器8位于扫描仪设备2中时，控制器8通过印刷电路板(PCB)9与扫描仪设备(2)中的处理器7通信。PCB 9在控制器8和处理器7之间来回传输数据和控制指令。

当控制器位于扫描仪设备2的外部时，外部处理设备11至少通过通信模块12与扫描仪设备中的处理器7通信。PCB 9也可能参与扫描仪设备2(即处理器7)与外部处理设备11(即控制器8)之间的通信。通信模块12可以例如是有线通信模块12，例如包括USB电缆或以太网电缆，被配置为在扫描仪设备2和外部处理设备11之间来回传输数据和控制指令。可替代地，通信模块12例如可以是无线通信模块12，用于在扫描仪设备2和外部处理设备11之间来回无线传输数据和控制指令。

在该示例中，处理器7集成在扫描仪设备2中。然而，同样在该示例中，控制器8仅位于扫描仪设备2的外部。

控制器8还用于控制处理器7，当安装并识别出第一类型的扫描尖端时，控制处理器7以与第一类型的扫描尖端(例如，5(a))对应的第一处理模式运行。

这按以下方式工作。第一类型的扫描尖端5(a)用于使用白光对牙齿进行口腔内扫描，该白光由位于扫描仪设备2中的白光源发出。第一类型的扫描尖端5(a)包括位于扫描尖端5(a)远端的反射镜，在扫描尖端内部具有反射面，使得当反射镜接收来自白光源的光时，扫描尖端5(a)以第一照明模式向对象提供光。通过将第一类型的扫描尖端5(a)安装到扫描仪设备2，识别组件6包括存储器读取器，该存储器读取器被配置为从第一类型的扫描尖端5(a)上的集成存储器读取识别数据，例如识别组件6至少读取哪种类型的扫描尖端安装到扫描仪设备2上。由识别组件6识别的扫描尖端的类型，这里是5(a)，采用识别数据的形式。该识别数据通过无线模块12传输到外部处理设备11。控制器8现在接收识别数据。基于该输入，即识别数据，控制器8将第一组控制指令发送到扫描仪设备2，更具体地，经由无线模块12发送到处理器7。从而，指示处理器7以对应于第一类型扫描尖端5(a)的第一处理模式运行。当处于第一处理模式时，处理器7处理利用第一照明模式(即利用白光)获取的第一多个图像，以提供用于3D几何形状的第一数据和用于对象纹理的第一数据形式的处理后数据。用于3D几何形状的数据与3D位置相关，即空间中的点，不一定是空间坐标的形式，但至少可以转换到空间坐标的形式。用于对象纹理的数据与对象表面的颜色有关。然后，处理后数据经由无线模块12传输到外部处理设备11。处理设备包括被配置为生成对象的3D模型13的处理器，其中基于处理后数据生成3D模型13，而不管由识别组件6识别的扫描尖端的类型如何。3D模型13最终显示在外部处理设备11的显示器14上，这里显示在实验室顶部11的屏幕14上。

更进一步地，控制器8被配置用于控制处理器7，使得当安装并识别出第二类型的扫描尖端时，控制处理器7以对应于第二类型的扫描尖端(例如5(b)或5(c))的第二处理模式运行。

这按以下方式工作。首先，第一类型的扫描尖端5(a)被第二类型的扫描尖端替换，在本示例中选择为5(c)。这是通过卸下第一类型的扫描尖端5(a)然后安装第二类型的扫描尖端5(c)来执行的。

第二类型的扫描尖端5(c)用于使用红外光对牙齿进行口腔内扫描，红光由位于扫描尖端5(c)远端的多个红外光源发射，使得扫描尖端5(c)以第二照明模式向对象提供光，第二照明模式不同于第一照明模式。通过将第二类型扫描尖端5(c)安装到扫描仪设备2，识别组件6包括存储器读取器，该存储器读取器被配置为从第二类型扫描尖端5(c)上的集成存储器读取识别数据，使得识别组件6至少读取哪种类型的扫描尖端安装到扫描仪设备2。由识别组件6识别的扫描尖端的类型，这里是5(c)，采用识别数据的形式。该识别数据通过无线模块12传输到外部处理设备11。控制器8现在接收识别数据。基于该输入，即识别数据，控制器8将第二组控制指令发送到扫描仪设备2，更具体地，经由无线模块12发送到处理器7。从而，指示处理器7以对应于第二类型扫描尖端5(c)的第二处理模式运行。当处于第二处理模式时，处理器7处理利用第二照明模式，即利用红外光获取的第二多个图像，以提供用于3D几何形状的第二数据和用于对象纹理的第二数据形式的处理后数据。第二处理模式不同于第一处理模式。用于3D几何形状的数据与3D位置相关，即空间中的点，不一定是空间坐标的形式，但至少可以转换到空间坐标的形式。用于对象纹理的数据与对象内部结构的颜色有关。然后，处理后数据经由无线模块12传输到外部处理设备11。处理设备包括被配置为生成对象的3D模型13的处理器，其中基于处理后数据生成3D模型13并且3D模型13此处基于识别组件6识别的扫描尖端的类型。这意味着，因为第二类型的扫描尖端5(c)被识别并且由于该尖端发射配置为记录内部结构的红外光，所以外部处理设备11中的3D模型生成利用牙齿的内部结构更新使用白光生成的3D模型13。

更新后的3D模型13最终显示在外部处理设备11的显示器14上，这里显示在实验室顶部11的屏幕14上。

示例2–口腔内扫描模式下的处理模式

在该示例中，扫描系统1被配置为对牙齿的至少一部分执行口腔内扫描。

此外，在该示例中，扫描系统1，更具体地处理器7，被配置为以对应于使用扫描尖端(5a)进行口腔内扫描的第一处理模式运行。

该第一处理模式通过在远端安装具有反射镜的口内尖端5(a)来启动，该反射镜覆盖整个光学视场并且将来自扫描仪设备2的光导向要被扫描的对象。在图2中示出安装了口内尖端5(a)。该尖端被配置为插入患者的口腔中。

在该示例中，处理器7在调整聚焦透镜的同时将图像传感器3获取的图像15处理成处理后数据16。聚焦透镜的调整被限制在特定的跨度长度内，其中聚焦透镜前后移动，同时记录对象上投影图案的多个2D图像15。通过处理多个二维图像15来提取处理后数据16。

当扫描尖端5(a)安装到扫描仪设备2时，扫描仪设备2读取尖端的识别号17的形式的识别数据17，该识别号17存储在扫描尖端5(a)的内部存储器上。识别号17被转发到位于外部连接的计算机11上的控制器8。基于扫描仪尖端识别号17，控制器8指示扫描仪设备2上的处理器7处理用对象上的白光照明图案记录的2D图像15的连续序列。白光使得可以从每个2D图像中导出用于3D几何形状的数据和用于纹理的数据。换言之，处理后数据16是用于3D几何形状的数据的形式和用于纹理的数据的形式。

因此，扫描仪设备2上的处理器7处理多个2D图像15的子集以构建被称为子扫描的组合深度帧和颜色帧。在该示例中，来自处理器7的处理后数据16因此取决于处理模式。

子扫描的处理后数据16作为数据包发送到负责生成3D模型13的外部连接的计算机11上的扫描应用程序。

扫描应用程序的主要任务是处理数据包的各个补丁并将它们重建为完整或全局扫描。该任务可以分解为两个主要例程：

配准：子扫描的位置与全局扫描相关地定位。

拼接：子扫描融合到上面配准的全局扫描中。

根据识别出的扫描尖端识别号17，处理器7可以在发送之前对处理后数据进行后处理。例如，处理后数据16或其一部分可以在被传输之前由处理器7镜像。此后，可以在外部处理设备11上进行配准和拼接。可替代地，可以将处理后数据镜像到外部处理设备11上。

示例3–耳扫描模式下的处理模式

在该示例中，扫描系统1被配置为执行耳朵的至少一部分的耳内扫描。此外，在该示例中，扫描系统1，更具体地处理器7，被配置为以对应于使用其扫描尖端5(b)在耳内扫描的第二处理模式运行。

该第二处理模式通过安装耳尖端5(b)来启动。这个扫描尖端5(b)是开放的和前视的，小反射镜放在延伸的臂上，一个小反射镜在远端，它只部分地覆盖了光学视场，并将来自扫描仪设备2的部分光引向待扫描对象。在图3中示出安装了耳内尖端5(b)。该扫描尖端5(b)被配置为插入患者的耳中。

在该示例中，处理器7在调整聚焦透镜的同时将图像传感器3获取的图像15处理成处理后数据16。聚焦透镜的调整被限制在特定的跨度长度内，其中聚焦透镜前后移动，同时记录对象上的投影图案的多个2D图像15。通过处理多个2D图像15来提取处理后数据16。

当扫描尖端5(b)安装到扫描仪设备2时，扫描仪设备2读取尖端5(b)的识别号17的形式的识别数据17，该识别号17存储在扫描尖端5(b)的内部存储器上。识别号17被转发到位于外部连接的计算机11上的控制器8。基于扫描仪尖端识别号17，控制器8指示扫描仪设备2上的处理器7处理用对象上的白光照明图案记录的2D图像15的连续序列。白光使得可以从每个2D图像中导出用于3D几何形状的数据和用于纹理的数据。换言之，处理后数据16是用于3D几何形状的数据的形式和用于纹理的数据的形式。

因此，扫描仪设备2上的处理器7处理多个2D图像15的子集以构建被称为子扫描的组合深度帧和颜色帧。在该示例中，来自处理器7的处理后数据16因此取决于处理模式。

子扫描的处理后数据16可以作为数据包发送到负责生成3D模型13的外部连接的计算机11上的扫描应用程序。

扫描应用程序的主要任务是处理数据包的各个补丁并将它们重建为完整或全局扫描。该任务可以分解为两个主要例程：

配准：子扫描的位置与全局扫描相关地定位。

拼接：子扫描融合到上面配准的全局扫描中。

从识别出的扫描尖端标识号17，处理器7可以对处理后数据16进行后处理。这样，就得到了后处理后数据18。例如，后处理数据18或其一部分18(a)可以在被处理之前由处理器7镜像。图3示出了后处理数据18(a)的一部分如何被部分地镜像，并且在处理后数据16中去除了存在于后处理数据18中的噪声18(b)。在这种情况下，处理器7与示例2中描述的示例不同地运行，并且控制器8被配置为根据识别组件6识别的扫描尖端(5a、5b或5c)的类型来控制处理器7的操作。下文中，可以在外部处理设备11上执行配准和拼接。可替代地，可以在外部处理设备11上镜像或部分镜像处理后数据。

不管处理和/或后处理在何处发生，处理后数据16的处理取决于特定的扫描尖端。换言之，可以在后处理中应用尖端特定数据掩码以反映和校正处理后数据16的一部分。更具体地，扫描尖端识别号17可以与当尖端5(b)在扫描仪设备2上被识别时由处理器7和/或扫描应用程序应用作为数据后处理掩码的特定反射矩阵相关联。

示例4–红外透照扫描模式下的处理模式

在该示例中，扫描系统1被配置为使用至少红外光对牙齿的至少一部分进行口腔内扫描。

此外，在该示例中，扫描系统1，更具体地处理器7，被配置为以对应于使用其扫描尖端5(c)用至少红外光进行口腔内扫描的第二处理模式运行。

该第二处理模式通过在远端安装具有反射镜的口内尖端5(c)来启动，该反射镜覆盖整个光学视场并且将来自扫描仪设备2的光导向待扫描对象。在图4中示出安装了口内尖端5(c)。该尖端被配置为插入患者的口腔中。此外，在扫描设备2的一种配置中，选择光以透照待扫描对象。

当扫描尖端5(c)安装到扫描仪设备2时，扫描仪设备2读取尖端5(c)的识别号17的形式的识别数据17，该识别号17存储在扫描尖端5(c)的内部存储器上。识别号被转发到位于外部连接的计算机11上的控制器8。基于扫描仪尖端识别号17，控制器8指示扫描仪设备2上的处理器7处理用对象上的红外光照明记录的2D图像15的连续序列。为此，扫描仪设备2被配置为用红外光照射对象进入到对象中，例如进入到牙齿中，以及周围的牙龈中。扫描尖端5(c)被配置为使得红光传播穿过牙龈和牙齿材料以从内部照亮牙齿。红外光照明由控制器8控制并基于扫描仪尖端识别号17。换言之，当控制器8接收到扫描仪尖端识别号17时，控制器8另外指示扫描仪设备2发出红外光。在图4中示出了从控制器到尖端5(c)的指令19。此外，控制器8另外指示扫描仪设备2发射白光。

以这种方式，利用白光照明记录规则的图像序列15。然而，在特定时间点，白光记录被暂时中断以利用红外照明记录单个图像20。中断基于控制器8和扫描仪设备2之间的扫描数据反馈21，反馈21还基于来自处理器7的数据22。来自处理器7的数据22可以例如是红外图像19的2D图像索引号。可以为图像序列15中的每个图像动态确定索引号。

此外，当处于第二处理模式时，处理器7处理白光图像以导出用于3D几何形状的数据和用于表面纹理的数据。此外，处理器7处理单个红外光图像以导出用于对象内部结构的纹理的数据。最后，处理器将用于对象内部结构的纹理的数据与用于3D几何形状的数据相关联。

在该示例中，扫描应用程序将红外图像15与3D模型13上的相应位置相关联。

示例5–荧光扫描模式下的处理模式

在该示例中，扫描系统1被配置为使用至少荧光对牙齿的至少一部分进行口腔内扫描。

此外，在该示例中，扫描系统1，更具体地处理器7，被配置为以对应于使用其扫描尖端5(d)用至少荧光进行口腔内扫描的第二处理模式运行。

该第二处理模式通过在远端安装具有反射镜的口腔内尖端来启动，该反射镜覆盖整个光学视场并且将来自扫描仪设备2的光导向待扫描对象。在图5中示出安装了口内尖端5(d)。该尖端被构造成用于插入患者的口腔中。此外，在扫描设备的一种配置中，选择光以激发待扫描对象中的荧光材料。

当扫描尖端5(d)安装到扫描仪设备2时，扫描仪设备2读取尖端的识别号17的形式的识别数据17，该识别号17存储在扫描尖端5(d)的内部存储器上。识别号17被转发到位于外部连接的计算机11上的控制器8。基于扫描仪尖端识别号17，控制器8指示扫描仪设备2上的处理器7处理以对象上的白光照明图案和蓝光照明图案记录的2D图像15的连续序列。为此，扫描仪设备2被配置为以交替方式照射对象，其中光在白光和蓝光之间切换。光的切换由控制器8控制并基于扫描仪尖端识别号17。

换句话说，当控制器8接收到扫描仪尖端识别号17时，控制器8另外指示扫描仪设备2以交替方式发射白光和蓝光。在图5中示出了从控制器到尖端5(d)的指令18。

以此方式，每隔一个的图像23包含与深度信息和反射颜色信息相关联的信息，并且这些图像23之间的每个后续图像24包含发射的荧光纹理的响应。

在第二处理模式中，指示处理器7将每对连续的白光图像23和蓝光图像24捆绑在一起，使得白光图像帧的深度信息附加到后续蓝光图像的荧光纹理上。这导致3D几何形状的处理后数据16与示例2相比具有较少的用于3D几何形状的处理后数据，但包括发射的荧光纹理而不是反射的颜色纹理。处理后数据16作为数据包发送到负责生成3D模型13的外部连接的计算机11上的扫描应用程序。

在此示例中，扫描应用程序仅使用用于3D几何形状的数据来定位3D模型13上的特定位置，以将荧光色纹理正确覆盖在3D模型13上。

示例6–缩小视场扫描模式下的处理模式

在该示例中，扫描系统1被配置为使用缩小的视场对牙齿的至少一部分进行口腔内扫描。

此外，在该示例中，扫描系统1，更具体地处理器7，被配置为以对应于使用扫描尖端5(e)以至少减小的视场进行口腔内扫描的第二处理模式运行。

该第二处理模式通过在远端安装具有反射镜的扫描尖端5(e)来启动，该反射镜覆盖整个光学视场并且将来自扫描仪设备2的光导向待扫描对象。在图6中示出安装了口腔内尖端5(e)。该扫描尖端5(e)被配置为插入患者的口腔中。与示例2中描述的扫描尖端5(a)相比，扫描尖端的视场可能会缩小，或者它可以具有与示例2中描述的扫描尖端5(a)相同的视场。

当扫描尖端被安装到扫描仪设备2时，扫描仪设备2读取尖端的识别号17的形式的识别数据17，识别号17存储在扫描尖端5(e)的内部存储器上。识别号17被转发到位于外部连接的计算机11上的控制器8。基于扫描仪尖端识别号17，控制器8指示扫描仪设备2上的处理器7处理以例如缩小的视场记录的2D图像15的连续序列。

如上所述，缩小的视场可能是由于与示例2中描述的扫描尖端5(a)相比具有缩小的视场的扫描尖端。然而，缩小的视场可以附加地或替代地由处理器7定义。例如，处理器7可以由控制器8指示避免处理由于扫描尖端的缩小视场而未暴露于反射光的图像的外部25。换言之，处理器7被指示仅处理多个图像中的每一个的特定部分26以构建减小的深度和颜色的子扫描。

子扫描的处理后数据16最终作为数据包发送到负责生成3D模型13的外部连接的计算机11上的扫描应用程序。

示例7–扩大视场扫描模式下的处理模式

在该示例中，扫描系统1被配置为使用扩大的视场对面部或更大对象的至少一部分进行面部扫描。

此外，在该示例中，扫描系统1，更具体地处理器7，被配置为以对应于使用其扫描尖端5(f)以至少扩大的视场进行口腔内扫描的第二处理模式运行。

该第二处理模式通过安装如图7a所示安装扫描尖端5(f)来启动。尖端5(f)包括用于将扫描面积增加到大于50mm的尺寸和与口腔内扫描相比大于10倍的体积的光学元件。因此，与示例2中描述的扫描尖端5(a)相比，扫描尖端中的视场扩大了。

当扫描尖端被安装到扫描仪设备2时，扫描仪设备2读取尖端的识别号17的形式的识别数据17，识别号17存储在扫描尖端5(e)的内部存储器上。识别号17被转发到位于外部连接的计算机11上的控制器8。基于扫描仪尖端识别号17，控制器8指示扫描仪设备2上的处理器7处理用扩大的视场记录的2D图像15的连续序列。由于视场扩大，处理器接收到失真的数据。图7示出了失真数据如何首先被后处理为后处理数据18并最终被处理为处理后数据16。在此以及所有示例2-7中，处理器7根据安装的扫描尖端的类型进行不同的操作。在所有示例中，控制器8被配置为根据识别组件6识别的扫描尖端(5a、5b、5c、5d、5e、5f)的类型来控制处理器7的操作。

处理后数据16最后作为数据包发送到负责生成3D模型13的外部连接的计算机11上的扫描应用程序。

在图7b中示出了扫描尖端5(f)的不同示意性版本，在5(f)1-4中示出复杂性逐渐增加。

尖端版本5(f)-1显示了扩大视场尖端，带有倾斜透镜以避免透镜在安装时直接反射回图像传感器(未显示)。这种简单的设置很容易产生，但可能会产生失真，从而减少扫描信号。

尖端版本5(f)-2显示了类似于5(f)-1的扩大视场尖端，但增加了四分之一波(QW)。在该示例中，QW可以旋转以最小化反射。

尖端版本5(f)-3显示了类似于5(f)-2的扩大视场尖端，但额外增加了四分之一波片。这种配置使尖端能够保持光的偏振，从而使尖端能够用于扫描牙齿和眼睛等半透明对象。

尖端版本5(f)-4显示了优化的扩大视场尖端，包括几个用于微调性能的光学元件。与5(f)1-3相比，此版本具有卓越的性能。

示例8–口腔内扫描模式下的处理模式

在该示例中，扫描系统1被配置为对牙齿的至少一部分执行口腔内扫描。

此外，在该示例中，扫描系统1，更具体地处理器7，被配置为以对应于使用其扫描尖端(5a)进行口腔内扫描的第一处理模式运行。

该第一处理模式通过在远端安装具有反射镜的口内尖端5(a)来启动，该反射镜覆盖整个光学视场并且将来自扫描仪设备2的光导向待扫描对象。在图8中示出为安装了口内尖端5(a)。该尖端被构造成用于插入患者的口腔中。

在该示例中，处理器7在调整聚焦透镜的同时将图像传感器3获取的图像15处理成处理后数据16。聚焦透镜的调整被限制在特定的跨度长度内，其中聚焦透镜前后移动，同时记录对象上的投影图案的多个2D图像15。通过处理多个2D图像15来提取处理后数据16。

当扫描尖端5(a)安装到扫描仪设备2时，扫描仪设备2读取尖端的识别号17的形式的识别数据17，该识别号17存储在扫描尖端5(a)的内部存储器上。识别号17被转发到位于外部连接的计算机11上的控制器8。基于扫描仪尖端识别号17，控制器8指示处理器7(在这个示例中位于扫描仪设备2的外部)处理用对象上的白光照明图案记录的2D图像15的连续序列。白光使得可以从每个2D图像中导出用于3D几何形状的数据和用于纹理的数据。换言之，处理后数据16是用于3D几何形状的数据的形式和用于纹理的数据的形式。

因此，外部计算机11上的处理器7将多个2D图像15处理成处理后数据16。在该示例中，来自处理器7的处理后数据16取决于处理模式。

外部计算机11使用处理后数据16来生成3D模型13。

示例9–扫描尖端的示例的概览

示例1-8中描述了几个扫描尖端(5a、5b、5c、5d和5e)作为示例。此示例提供了不同扫描尖端的概览。

提供白光的口腔内扫描尖端

在一个示例中，提供了用于扫描仪设备2的可更换扫描尖端5(a)，扫描尖端5(a)被配置用于牙齿的口腔内扫描并且用于向牙齿提供白光。扫描尖端5(a)可以用于根据本发明的扫描仪设备2，或者用于任何类型的扫描仪设备。白光可由位于扫描仪设备2中的白光源发射。可更换扫描尖端5(a)可包括位于扫描尖端5(a)远端的反射镜，其扫描尖端内部具有反射面，使得当反射镜接收到来自白光源的光时，扫描尖端向牙齿提供光。反射镜还可以被配置为接收从牙齿反射回来的白光，使得当反射镜接收到来自牙齿的光时，扫描尖端5(a)向图像传感器3提供光。

提供白光的耳内扫描尖端

在另一个示例中，提供了用于扫描仪设备2的可更换扫描尖端5(b)，扫描尖端5(b)被配置用于耳朵内部的耳内扫描并且用于向耳朵内部提供白光。扫描尖端5(b)可以用于根据本发明的扫描仪设备2，或者用于任何类型的扫描仪设备。白光可以由位于扫描仪设备2中的白光源发射。可更换的扫描尖端5(b)可以包括位于扫描尖端5(b)远端的反射镜，其扫描尖端5(b)内部具有反射面，使得当反射镜接收来自白光源的光时，扫描尖端5(b)向内耳提供光。反射镜还可以被配置为接收从内耳向后反射的白光，使得当反射镜从内耳接收白光时，扫描尖端5(c)向图像传感器3提供白光。如果扫描尖端5(b)插入耳朵，则可以根据内耳的尺寸来确定反射镜的尺寸。

提供白光和红外光的口腔内扫描尖端

在第三个示例中，提供了用于扫描仪设备2的可更换扫描尖端5(c)，扫描尖端5(c)被配置用于牙齿的口腔内扫描并且用于向牙齿提供白光和红外光。扫描尖端5(c)可以用于根据本发明的扫描仪设备2，或者用于任何类型的扫描仪设备。白光可由位于扫描仪设备2中的白光源发射。红外光可由位于可更换扫描尖端5(c)中或上的红外光源或多个光源发射。可更换的扫描尖端5(c)可以包括位于扫描尖端5(c)远端的反射镜，在扫描尖端5(c)内部具有反射面，使得当反射镜接收到来自白光源的光时，扫描尖端5(c)向牙齿提供白光。反射镜还可以被配置为接收从牙齿向后反射的白光，使得当反射镜接收到来自牙齿的白光时，扫描尖端5(c)向图像传感器3提供白光。此外，反射镜还可以配置为接收从牙齿后反射的红外光，使得当反射镜接收到来自牙齿的红外光时，扫描尖端5(c)向图像传感器3提供红外光。

提供白光和荧光的口腔内扫描尖端

在第四示例中，提供了用于扫描仪设备2的可更换扫描尖端5(d)，扫描尖端5(d)被配置用于牙齿的口腔内扫描并且用于向牙齿提供白光和红外光。扫描尖端5(c)可以用于根据本发明的扫描仪设备2，或者用于任何类型的扫描仪设备。白光和荧光都可以由驻留在扫描仪设备2中的白光源和荧光光源发射，例如配置为发射白光和荧光两者的单个光源。可更换的扫描尖端5(d)可以包括位于扫描尖端5(d)远端的反射镜，在扫描尖端5(d)内部具有反射面，使得当反射镜接收到来自白光源和荧光光源的光时，扫描尖端5(d)向牙齿提供白光和荧光。反射镜还可以被配置为接收从牙齿后反射的白光和荧光，使得当反射镜接收到来自牙齿的白光和荧光时，扫描尖端5(d)向图像传感器提供白光3。

提供白光和缩小视场的口腔内扫描尖端

在第五示例中，提供用于扫描仪设备2的可更换扫描尖端5(e)，扫描尖端5(e)被配置用于牙齿的口腔内扫描并且用于向牙齿提供白光并且具有缩小的视场。扫描尖端5(e)可以用于根据本发明的扫描仪设备2，或者用于任何类型的扫描仪设备。白光可由位于扫描仪设备2中的白光源发射。可更换扫描尖端5(e)可包括位于扫描尖端5(e)远端的反射镜，扫描尖端内部具有反射面，使得当反射镜接收来自白光源的光时，扫描尖端以减小的视场向牙齿提供光。反射镜还可以被配置为接收从牙齿后反射的白光，使得当反射镜接收到来自牙齿的光时，扫描尖端5(e)向图像传感器3提供光。

提供白光和扩大视场的面部扫描尖端

在第六示例中，提供了用于扫描仪设备2的可更换扫描尖端5(e)，扫描尖端5(f)被配置用于面部的表面扫描并用于向面部提供白光，并且具有扩大的视场。扫描尖端5(e)可以用于根据本发明的扫描仪设备2，或者用于任何类型的扫描仪设备。白光可以由位于扫描仪设备2中的白光源发射。可更换的扫描尖端5(e)可以是开端式的，这样当反射镜接收到来自白光源的光时，扫描尖端5(f)以扩大的视场向面部提供光线。开端式开口可以被配置为接收从面部后反射的白光，使得当开端式开口接收到来自面部的光时，扫描尖端5(f)向图像传感器3提供光。

示例10–双角度镜扫描模式下的处理模式

在该示例中，扫描系统1被配置为执行平滑扫描，前提是可以从具有挑战性的区域获得数据。例如，这些区域可以是第二或第三磨牙的近中表面和所谓的前交叉。进行全颌口内扫描时，扫描会话通常在磨牙的咬合面开始。随着扫描仪设备沿牙弓移动，会连续生成颌的数字模型。在某一时刻，扫描仪设备移动穿过尖牙和切缘。这个区域对于扫描仪设备来说尤其具有挑战性，因为由于牙齿形态的性质，牙齿的顶视图非常小，这导致3D信息有限。通常，这种情况是通过指示操作者执行摆动扫描运动以连续记录面部和舌/腭表面从而简化准确的模型重建来处理的。图9中所示的扫描探头通过使用双角度镜扫描尖端5(g)解决了这个问题，该扫描尖端被配置为从多个角度同时记录来自对象的3D数据，从而创建更大的3D数据块。因此，该尖端被配置为进入口腔中难以到达的区域。

此外，在该示例中，扫描系统1，更具体地，处理器7，被配置为以对应于使用双角镜扫描尖端5(g)以至少分裂视图进行口腔内扫描的第二处理模式运行。

该第二处理模式是通过安装在远端具有光学元件的双角镜扫描尖端5(g)来启动的，光学元件相对于源自扫描仪设备的入射光以不同的角度在至少2个单独的反射段中分开。单独的反射段覆盖整个光学视场并且将来自扫描仪设备2(未示出)的光导向待扫描对象。从图9中的横截面视图中示出尖端5(g)的远侧部分。尖端5(g)包括光学元件，该光学元件包括第一段28和第二段29。两个反射段布置成使得从第二段29反射的光以不同的角度被引导到待扫描对象，然后从第一段28反射的光被引导。两个段28和29被定位成使得来自这些段的各个视场在整个扫描体积30中大量重叠。因此，双角镜扫描尖端中的组合视场与示例2中描述的扫描尖端5(a)相比是不同的。

当双角度镜扫描尖端安装到扫描仪设备2(未示出)时，扫描仪设备2读取尖端的识别号17的形式的识别数据17，该识别号存储在扫描尖端5(g)的内部存储器中。识别号17被转发到位于外部连接的计算机11上的控制器8。基于双角镜扫描仪尖端识别号17，控制器8指示扫描仪设备2上的处理器7处理用混合视场记录的2D图像15的连续序列。由于混合视场，处理器从不同方向混合在一起的同一对象视图接收包含3D信息的失真数据。

图9显示了混合数据(用两个段28和29记录)如何首先被后处理为后处理数据18，最后被处理为处理后数据16。

相比之下，示例1只有一个位于尖端的反射镜，从而扫描体积(即扫描仪设备能够收集数据的体积)中的每个点都将一对一映射到图像中的像素。在该示例中，当连接双角镜尖端5(g)时，扫描体积的几何形状变得更加复杂，并且扫描体积30中可能存在可以从两个镜段28和29同时记录的点，因此映射到多于一个像素。

扫描体积和深度图像之间映射以及反之亦然的数据处理用于3D模型的配准和重建。这些转换与专用的自动校准程序一起建模。因此，在该示例中，处理器7根据所安装的扫描尖端的类型而不同地操作。在所有示例中，控制器8被配置为根据识别组件6识别的扫描尖端(5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g)的类型来控制处理器7的操作。

处理后数据16最后作为数据包发送到负责生成3D模型13的外部连接的计算机11上的扫描应用程序。

示例11–用户界面

专用用户界面如图10(a-e)所示。用户界面目的的第一部分是通过扫描会话引导操作者，由此引导操作者使用第一扫描尖端，然后使用第二扫描尖端。用户界面的目的的另一部分是通过至少根据用户的输入改变过程来有效地提供3D模型。此示例将展示如何有效地提供3D模型。

通常，提供无牙患者的3D模型可能具有挑战性。此外，由于无牙颌缺乏清晰的界标，扫描可能很困难。未结合的牙龈也可能在扫描过程中移动，并为依赖于待扫描刚性对象的配准算法带来困难。下面演示了一种计算机实现的方法，其中包含使用来自示例7的扫描尖端以及来自示例2的常规扫描尖端的指令。

该示例说明了用于生成在屏幕上的图形用户界面30中显示的口腔的3D表示13的计算机实现方法，步骤如下：

首先，如图10a所示，向用户呈现具有多个扫描选项31的显示，从而在用户界面中指示用户选择用于所述扫描选项之一32。例如，在在目前的情况下，操作者想要扫描无牙患者，因此操作者选择关于例如全口托牙32扫描的选项，例如通过使用屏幕光标(通过指点设备)，和/或通过点击屏幕，和/或通过使用扫描仪设备。

选择扫描选项32后，显示将切换到图10b所示的显示。基于由计算机实现的方法接收的一个扫描选项32，计算机实现的方法为用户提供将第一扫描尖端安装在扫描仪设备上的指令33。在这种情况下，用户界面会提示用户将扩大视场的尖端5(f)安装到扫描仪设备2。

由于扫描仪设备2中的识别组件，扫描仪设备2和计算机实现的方法两者都记录安装了尖端5(f)。此后，计算机实现的方法进行到生成3D模型过程中的下一步。在一些实施例中，扫描系统可以另外提示用户对安装的尖端5(f)执行光学校准。可以预先记录校准。

当正确安装在扫描仪设备2上时，计算机实现的方法从扫描仪设备2接收与安装的扫描尖端有关的第一信息。这使计算机实现的方法能够改变显示模式并引导用户进入扫描显示，如图10c中所示。显示模式到扫描显示的改变本身是第一扫描指示34，供用户使用安装了第一扫描尖端5(f)的扫描仪设备2进行扫描。

如刚刚解释的，并且根据本发明的第二方面，计算机实现的方法在图形用户界面中并且基于来自扫描仪设备2的第一信息显示第一扫描指令34和/或第一扫描指示3中，供用户使用安装了第一扫描尖端5(f)的扫描仪设备2进行扫描。

在这种情况下，当处于扫描显示的显示模式时，图形用户界面还显示实时取景框作为第一扫描指示34的附加部分(图10c的右下角)，以及还显示生成或将生成3D模型13的3D取景框(在图10c的中间)作为第一扫描指示的另一附加部分。

在改变到扫描显示后，可以通过按下扫描仪设备上或用户界面中的屏幕上的扫描按钮来启动使用扫描设备2的扫描。在一些实施例中，实时取景框和/或3D取景框可以在启动扫描之后出现在扫描显示上。

进一步地，在扫描显示(图10c)中，如指示用户用扫描仪设备2扫描的第一扫描指示34，系统从扫描仪设备接收扫描数据，该扫描数据用于构建3D表示13(a)的第一部分。

在这里，用扩大视场的尖端5(f)扫描颌。扩大视场的尖端5(f)位于口腔外或仅略微插入口腔中。由于扩大视场的尖端5(f)的视场覆盖整个颌的大部分(如实时取景框34中所示)(例如颌的50％)，配准依赖于整体颌结构。整个颌的扩大视场的扫描尖端5(f)不足以用于临床目的。它可能只覆盖颌的颊侧，因为尖端5(f)不能深插入口腔并四处移动以获得来自例如舌侧的图像。扩大视场的尖端5(f)也具有较低的分辨率，因为它扩展了扫描设备2的视场。因此，在这种情况下，使用常规扫描尖端5(a)进行更详细的扫描可用于满足临床需要。因此，当用扩大视场的尖端5(f)扫描了颌的足够部分时，用户可以通过点击“下一步按钮”35继续生成最终的3D模型13c来确认所生成的3D表示13(a)的第一部分是足够的。因此，用户在这里通过点击“下一步按钮”35提供了确认输入，其中确认输入包括确认所生成的3D表示13(a)的第一部分是足够的信息。在这种情况下，用户已经确定如图10c所示的3D模型13(a)的第一部分就足够了。

用户可以生成3D表示13(a)的几个第一部分，例如下颌和上颌。因此，用户可以多次确认所生成的3D表示13(a)的第一部分是足够的，例如通过点击第一个“下一步按钮”35(指示下颌足够)，然后点击第二个“下一个按钮”36(指示上颌足够)继续生成完整的3D模型13(c)。

此外，可以随时间从用户和/或多个不同用户收集经确认足够的3D表示13(a)的第一部分。这些3D表示13(a)由此可以形成被确认足够的历史3D表示，由此显示用第二扫描尖端替换第一扫描尖端的指令的步骤是自动化的并且基于确认足够的历史3D表示。换句话说，确认第一3D表示13(a)足够的步骤可以由基于历史3D表示的自动化程序接管。例如，确认足够的历史3D表示可以用作算法的输入，该算法被配置为确定生成的3D表示的第一部分13(a)何时足够，并且其中该算法基于对历史3D表示的平均，和/或其中算法基于机器学习和/或人工智能(AI)。因此，用户提供的输入改变了获得最终3D表示13(c)的过程。例如，由于来自用户的输入，用户界面可能会发生变化，从而无法再按下“下一步按钮”。相反，一旦第一个3D表示13a足够了，“下一步按钮”就可以在“下一步按钮”35和36中自动用绿色勾号勾上。因此，来自用户的输入使得生成最终3D表示13(c)的过程更加高效，实际上也更加可靠。

除了来自用户的判断之外，人的颌具有特定的、可识别的形状，因此也可以教导算法来分析这种形状。因此，除了用户输入之外，还可以优化算法。可以在用户界面中启用或禁用AI辅助的数据分析。

在用扩大视场的尖端5(f)完成整个颌扫描后，计算机实现的方法提示操作者第二安装指令37因此通过用第二扫描尖端5(a)代替第一扫描尖端5(f)来安装常规扫描尖端5(a)。这在图10d中示出。

如果常规尖端5(a)是带有电子设备的尖端，则计算机实现的方法可以登记常规尖端5(a)已安装，然后计算机实现的方法可以进行计算机实现的方法中的下一步。如果尖端5(a)不是带有电子连接器的尖端，则计算机实现的方法可以通过分析扫描仪设备2中记录的图像的视觉特征来识别尖端5(a)。这也可能允许计算机执行的方法继续执行计算机实现的方法的下一步。

如上所述，并在图10d中显示，用户界面基于所接收的第一扫描数据，现在显示指令37以用第二扫描尖端5(a)替换第一扫描尖端。提示用户用标准扫描尖端5(a)替换扩大视场的尖端5(f)以完成模型。同样，计算机实现的方法识别扫描尖端的替换并将用户引导回用户界面中的扫描显示(现在显示在图10e中，但类似于图10c中的扫描显示)以继续使用标准扫描尖端5(a)扫描。标准尖端5(a)被配置为在口腔内部进行扫描，并且可以轻松地四处移动以从不同角度捕获数据。

在扫描期间，计算机实现的方法从具有第二扫描尖端5(f)的扫描仪设备2接收第二扫描数据，由此生成3D表示的第二部分13(b)。如图10e所示，3D表示的第二部分13(b)可能来自第一(扩大视场的)扫描尖端5(f)未达到(或正确解析)的区域。3D表示的第二部分13(b)，其形式为补丁(由于使用与扩大视场的扫描尖端5(f)相比较小视场的扫描尖端5(a)进行记录(也可以在左下角的实时取景框34中看到))，被记录并配准到3D表示的第一部分13(a)以获得完整的3D模型13(c)。换句话说，刚刚描述的补丁具有高度的细节。因此，这些补丁被配准到第一局部模型(第一3D表示13a)上，该第一局部模型用作重建完整模型13(c)的框架。以这种方式，避免了小的配准错误。

最终结果，这里的单个颌，是图10f中显示的最终3D配准13(c)。