A three-dimensional photographic method for documentation and measurement of dental conditions

Summary

A 3-D photographic technique was developed for the registration of bite conditions. This technique may replace plaster models for archiving purposes. To achieve this, photographic equipment and computer programs should be user friendly, not too expensive, and allow measurements that satisfy scientific demands. This purpose was fulfilled by combining the following elements: a photographic unit with standardized conditions for 3-D photography and a reference object with known coordinates where bite impressions or models are placed during photography. To reconstruct 3-D coordinates from photographs these are placed on a digitizer connected to a computer programmed for reconstructing 3-D coordinates from the digitized 2-D data. The accuracy of the 3-D reconstruction of coordinates, x, y, z, was tested by means of 3-D photographs of a test object with reference points having a precision of ±0.5 μm. The mean error for distances of 5 mm and 15 mm varied between −0.17 mm and +0.15 mm. Measurements of 45° and 90° angles had an accuracy that varied from −0.5° to +0.9° and from −1.2° to +1.5° respectively. An angle between lines and a plane of 54.7° displayed a mean error of ±1.6°. The test of the accuracy of the 3-D photographic technique for calculating distances and angles demonstrated that it fulfills demands for scientific applications on clinical material.

Zusammenfassung

Eine dreidimensionale fotografische Technik für die Registrierung von Bißverhältnissen wurde entwickelt. Diese Technik sollte in einem gewissen Ausmaß Gipsmodelle für Archivierungszwecke erssetzen. Die fotografische Ausrüstung sollte benutzerfreundlich und nicht zu teuer sein und Messungen erlauben, die wissenschaftliche Ansprüche zufriedenstellt. Dieser Zweck wurde erfüllt, indem folgende Bestandteile kombiniert wurden: eine fotografische Einheit mit standardisierten Verhältnissen für das 3D-Fotografieren und ein Referenzobjekt mit bekannten Koordinaten, auf dem während des Fotografiervorgang ein Abdruck oder das Modell eines Bisses plaziert wurde. Um 3D-Koordinaten von Fotografien zu rekonstruieren, wurden diese auf einen Digitalisierer gelegt, der an einen Computer mit einem Program für die Rekonstruktion von 3D-Koordinaten aus digitalisierten zweidimensionalen Daten angeschlossen war. Die Genauigkeit der x-, y- und z-Koordinaten aus der 3D-Rekonstruktion wurde mit Hilfe von 3D-Fotografien eines Testobjektes mit Referenzspunkten getestet, die eine Genauigkeit von ±0.5 μm besaßen. Die mittlere Fehlerquote für Abstände von 5 bis 15 mm variierte zwischen −0,17 mm und +0,15 mm. Messungen von 45°-und 90°-Winkeln hatten eine Genauigkeit, die zwischen −0.5° und +0,9°, bzw. −1,2° und +1,5° variierte. Ein Winkel zwischen einer Linie und einer Ebene von 54,7° wies eine mittlere Fehlerquote von ±1,6° auf. Ein Genauigkeitstest der dreidimensionalen Technik für die Abstands- und Winkelberechnung zeigte, daß sie den Anforderungen an die wissenschaftliche Verwendung klinischen Materials genügte.