지금까지 치아에 관련된 여러 가지 보철물들의 제작에 필요한 치아 형상데이터들은 직접 사람의 손에 의해 측정되어 왔다. 따라서 이것은 아주 번거로운 작업이었으며, 정밀도 또한 만족스럽지 못하였다. 이에 본 논문에서는 치아의 형상데이터를 쉽게 측정할 수 있는 전용 스캐너 시스템을 고안하고, 이 시스템의 측정정밀도 향상을 위한 보정에 관한 연구를 수행하였다. 첫째, 시스템 구성을 보면, 1)굴곡이 많고 복잡한 형상을 가진 치아 형상의 특이성과 측정 시간의 단축을 고려하여, ...
지금까지 치아에 관련된 여러 가지 보철물들의 제작에 필요한 치아 형상데이터들은 직접 사람의 손에 의해 측정되어 왔다. 따라서 이것은 아주 번거로운 작업이었으며, 정밀도 또한 만족스럽지 못하였다. 이에 본 논문에서는 치아의 형상데이터를 쉽게 측정할 수 있는 전용 스캐너 시스템을 고안하고, 이 시스템의 측정정밀도 향상을 위한 보정에 관한 연구를 수행하였다. 첫째, 시스템 구성을 보면, 1)굴곡이 많고 복잡한 형상을 가진 치아 형상의 특이성과 측정 시간의 단축을 고려하여, 3차원 형상측정 방법 중에서 슬릿광 발생용 레이저와 CCD 카메라를 이용한 비접촉식 방법을 사용한다. 2)정확한 카메라 내·외부 parameter의 결정을 위해 카메라 보정(camera calibration)용 Target을 설치한다. 3)측정 과정의 자동화를 고려하여, 측정 테이블에 Linear 구동, Tilting 구동, Rotating 구동용 스텝모터를 부착한다. 둘째, 실험 방법을 살펴보면, 1)측정 시스템의 수학적인 모델을 기초로 0.lmm 이하의 분해능을 가질 수 있는 시스템의 대략적인 내·외부 parameter들을 계산하고, 이를 토대로 카메라와 레이저를 설치한다. 2)카메라의 수학적 모델과 보정용 Target 이미지에서 얻은 좌표 데이터를 이용하여 카메라의 내·외부 parameter들을 최적화 문제로 보정하게 된다. 이때, 사용된 최적화 방법은 최속강하법과 뉴튼랩슨법의 장점을 조합한 마쿼드 방법을 이용한다. 3)시스템의 정밀도와 오차를 분석하기 위해, 형상데이터가 이미 알려진 물체를 측정하고 이를 바탕으로 시스템 전체에 대한 보정과정을 수행한다. 실험 결과, 본 시스템의 평균오차는 0.24mm 이다. 또한 본 시스템의 개발은 치아 형상측정을 위한 전용기 외에도 저가의 역설계 장비로써 큰 이점이 있을 것으로 생각한다.
지금까지 치아에 관련된 여러 가지 보철물들의 제작에 필요한 치아 형상데이터들은 직접 사람의 손에 의해 측정되어 왔다. 따라서 이것은 아주 번거로운 작업이었으며, 정밀도 또한 만족스럽지 못하였다. 이에 본 논문에서는 치아의 형상데이터를 쉽게 측정할 수 있는 전용 스캐너 시스템을 고안하고, 이 시스템의 측정정밀도 향상을 위한 보정에 관한 연구를 수행하였다. 첫째, 시스템 구성을 보면, 1)굴곡이 많고 복잡한 형상을 가진 치아 형상의 특이성과 측정 시간의 단축을 고려하여, 3차원 형상측정 방법 중에서 슬릿광 발생용 레이저와 CCD 카메라를 이용한 비접촉식 방법을 사용한다. 2)정확한 카메라 내·외부 parameter의 결정을 위해 카메라 보정(camera calibration)용 Target을 설치한다. 3)측정 과정의 자동화를 고려하여, 측정 테이블에 Linear 구동, Tilting 구동, Rotating 구동용 스텝모터를 부착한다. 둘째, 실험 방법을 살펴보면, 1)측정 시스템의 수학적인 모델을 기초로 0.lmm 이하의 분해능을 가질 수 있는 시스템의 대략적인 내·외부 parameter들을 계산하고, 이를 토대로 카메라와 레이저를 설치한다. 2)카메라의 수학적 모델과 보정용 Target 이미지에서 얻은 좌표 데이터를 이용하여 카메라의 내·외부 parameter들을 최적화 문제로 보정하게 된다. 이때, 사용된 최적화 방법은 최속강하법과 뉴튼랩슨법의 장점을 조합한 마쿼드 방법을 이용한다. 3)시스템의 정밀도와 오차를 분석하기 위해, 형상데이터가 이미 알려진 물체를 측정하고 이를 바탕으로 시스템 전체에 대한 보정과정을 수행한다. 실험 결과, 본 시스템의 평균오차는 0.24mm 이다. 또한 본 시스템의 개발은 치아 형상측정을 위한 전용기 외에도 저가의 역설계 장비로써 큰 이점이 있을 것으로 생각한다.
Up to the present, the teeth shape to be used for production of many kinds of prosthetic dentistry has been measured manually. This traditional measuring method results in complicated measuring procedures and inaccurate measuring data. To overcome such problems, in this paper, a 3D dental model scan...
Up to the present, the teeth shape to be used for production of many kinds of prosthetic dentistry has been measured manually. This traditional measuring method results in complicated measuring procedures and inaccurate measuring data. To overcome such problems, in this paper, a 3D dental model scanner that automatically measure the shape of the plaster dental model is developed. This system consists of 1) a camera and a laser slit beam that are used in obtaining the 3D point data via triangulation, 2) three stepping motors that can change the scanning pose of the dental model. This paper presents a 3D position measuring algorithm that can scan the shape of the dental model automatically using a camera and the laser slit beam while the measuring pose of the model is changing. However, each components of the scanning system has its own errors that affects the accuracy of the overall system. To improve the accuracy of the scanner, the scanner should be calibrated. The calibration parameters include 1) the camera's interior parameters (focal length, center of the image, distortion ratio) and 2) the camera's exterior parameters (position and rotation of the camera) and 3) other system parameters such as the orientation of the laser slip and that of the rotation axis of the scanning pose changing mechanism. The mathematical models of a camera and the 3D position measuring algorithm, which are used in the calibration procedure, are introduced. By designing the unique calibration target and proposing the automatic target center acquisition algorithm using an image processing program, the system can be automatically calibrated. After calibration, experiments using an object whose dimensions are known are executed and the overall measuring accuracy is discussed.
Up to the present, the teeth shape to be used for production of many kinds of prosthetic dentistry has been measured manually. This traditional measuring method results in complicated measuring procedures and inaccurate measuring data. To overcome such problems, in this paper, a 3D dental model scanner that automatically measure the shape of the plaster dental model is developed. This system consists of 1) a camera and a laser slit beam that are used in obtaining the 3D point data via triangulation, 2) three stepping motors that can change the scanning pose of the dental model. This paper presents a 3D position measuring algorithm that can scan the shape of the dental model automatically using a camera and the laser slit beam while the measuring pose of the model is changing. However, each components of the scanning system has its own errors that affects the accuracy of the overall system. To improve the accuracy of the scanner, the scanner should be calibrated. The calibration parameters include 1) the camera's interior parameters (focal length, center of the image, distortion ratio) and 2) the camera's exterior parameters (position and rotation of the camera) and 3) other system parameters such as the orientation of the laser slip and that of the rotation axis of the scanning pose changing mechanism. The mathematical models of a camera and the 3D position measuring algorithm, which are used in the calibration procedure, are introduced. By designing the unique calibration target and proposing the automatic target center acquisition algorithm using an image processing program, the system can be automatically calibrated. After calibration, experiments using an object whose dimensions are known are executed and the overall measuring accuracy is discussed.
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