Three-dimensional acquisition and visualization of dental arch features from optically digitized models

Abstract

A method for the acquisition and evaluation of 3D coordinates from anatomically oriented plaster casts is presented, which is based on optical phase shifting profilometry (a fringe projection technique). With the computer-controlled setup, measurements from different views can be combined to obtain a complete three dimensional reconstruction of the model surface. To allow faster evaluation, the result is converted into a range image. From this digital data set the characteristic features like cusp tips can be identified and located semiautomatically. Based on these marks, quantitative values for differences between situation models like local displacements, e. g. during orthodontic treatment, can be determined. The results are visualized as interactively controllable 3D computer graphics, which helps to make spatial relations clearer.

Zusammenfassung

Es wird eine Methode vorgestellt, bei der schädelgerecht ausgerichtete Gipsmodelle mit der Phasenschiebeprofilometrie (Streifenprojektionstechnik) auf optischem Wege dreidimensional vermessen und digitalisiert werden. Die Rechnersteuerung erfaßt dabei mehrere Perspektiven des Modells und integriert diese zu einem digitalen 3D-Abbild, das zur Beschleunigung der weiteren Auswertung in ein Höhenbild umgesetzt wird. Anhand der digitalen Modelldaten können charakteristische Merkmale wie Höckerspitzen halbautomatisch aufgefunden und Veränderungen am Zahnbogen vor und beispielsweise nach einer kieferorthopädischen Behandlung quantitativ erfaßt werden. Die Visualisierung der Ergebnisse als interaktiv steuerbare 3D-Grafiken veranschaulicht räumliche Zusammenhänge in hohem Maße.