專利名稱：帶有用于表面檢測的圖像檢測單元的齒科x射線裝置和用于產(chǎn)生患者x射線照片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生患者的X射線照片的齒科X射線裝置，其中X射線裝置附加地具有用于表面檢測的圖像檢測單元。此外，本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生患者的X射線照片的方法，其中由X射線源和X射線檢測器構(gòu)成的系統(tǒng)以圍繞患者旋轉(zhuǎn)的方式運(yùn)動。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中已知了多種X射線裝置，其具有附加的光學(xué)圖像檢測單元，以及已知了用于驅(qū)動這種裝置的方法。
在DE 10 2004 020 370 B4中例如公開了一種X射線輻射器，其具有設(shè)置在殼體中或殼體上的用于可見范圍中的光波的圖像檢測裝置。在DE 10 2008 035 412 Al中公開了一種帶有設(shè)置在X射線設(shè)備上的光學(xué)攝像機(jī)的X射線設(shè)備。利用攝像機(jī)，在X射線設(shè)備中定位的患者的照片被產(chǎn)生并且處理成圖形顯示。借助圖形顯示在產(chǎn)生X射線照片之前檢驗(yàn)和改變用于創(chuàng)建X射線照片的設(shè)置數(shù)據(jù)和/或控制數(shù)據(jù)。US 7, 552,711 B2同樣描述了一種X射線設(shè)備，其具有設(shè)置在X射線設(shè)備上的光學(xué)攝像機(jī)，其中產(chǎn)生光學(xué)數(shù)據(jù)并且由于光學(xué)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的患者表面圖像被提供用以更好地判讀X射線照片。在US 6，574，296 B2中同樣公開了一種帶有光學(xué)拍攝裝置的X射線設(shè)備，其中光學(xué)數(shù)據(jù)在產(chǎn)生X射線照片期間被確定。在US 6，081，739中公開了一種X射線裝置，其具有超聲或光學(xué)檢測器和彩色視頻檢測器，用于同時(shí)產(chǎn)生X射線照片、高度分布和彩色照片。代替使用用于確定表面數(shù)據(jù)的超聲和光學(xué)檢測器，也可以使用彩色3D掃描器，其不僅確定顏色數(shù)據(jù)而且確定表面數(shù)據(jù)。該方法和裝置的缺點(diǎn)是，沒有設(shè)置主動照明，所以對圖形顯示的魯棒性、精確性和完整性產(chǎn)生了消極影響。在DE 10 2005 022 540 B4中公開了一種帶有光學(xué)傳感器的X射線設(shè)備，其中利用光學(xué)傳感器檢測的表面在將利用X射線設(shè)備產(chǎn)生的投影圖像重構(gòu)成3D-X射線照片時(shí)用于補(bǔ)充缺失的圖像數(shù)據(jù)。光學(xué)傳感器包括光源和攝像機(jī)，其中光源從第一方向?qū)l形圖案投影到患者上并且攝像機(jī)從另外方向接收被患者向回散射的光，使得表面可以根據(jù)三角測量方法來確定。在DE 103 17 137 Al中公開了一種X射線裝置，其具有附加的3D傳感器，該3D傳感器具有用于產(chǎn)生患者的表面的至少一部分的圖像數(shù)據(jù)集的光源，其中借助可樞轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)鏡將光源的光線性地投影到患者上并且與產(chǎn)生X射線照片同步地記錄圖像數(shù)據(jù)。該方法的缺點(diǎn)是不能夠確定患者的色彩信息或亮度信息。借助點(diǎn)狀或至少小面的源和可樞轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)裝置產(chǎn)生光線也是不利的，因?yàn)闀霈F(xiàn)光線在患者表面上的陰影或未被照明的區(qū)域，這導(dǎo)致不完整的數(shù)據(jù)集。
本發(fā)明的技術(shù)問題因此是提供一種用于魯棒地、精確地和同步檢測患者的齒科斷層攝影數(shù)據(jù)集和與斷層攝影數(shù)據(jù)集鏈接的眼睛睜開的患者面部的彩色高度輪廓的方法以及用于此的裝置。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生患者的X射線照片的齒科X射線裝置，其包括X射線源和X射線檢測器，它們分別設(shè)置在支承裝置上并且它們可以借助支承裝置至少部分圍繞處于X射線源與X射線檢測器之間的拍攝室運(yùn)動，以及至少一個(gè)用于對定位于拍攝室中的患者進(jìn)行表面檢測的圖像檢測單元。圖像檢測單元具有至少一個(gè)光源，所述光源產(chǎn)生指向到拍攝室中的可見光的多色光束。此外，圖像檢測單元具有至少一個(gè)邊沿，其至少部分在光源與拍攝室之間伸入光束中用于在拍攝室中產(chǎn)生陰影邊沿。此外，圖像檢測單元具有至少一個(gè)光學(xué)檢測器。至少一個(gè)光源、至少一個(gè)邊沿和至少一個(gè)光學(xué)檢測器直接布置在支承裝置上和/或X射線源上和/或X射線檢測器上并且與X射線源和X射線檢測器一起可繞著拍攝室運(yùn)動。至少一個(gè)光源、至少一個(gè)邊沿和至少一個(gè)光學(xué)檢測器彼此間的相對位置是已知的。
拍攝室是在X射線源與X射線檢測器之間布置的在X射線裝置內(nèi)的室，其至少包括要測定的區(qū)域、即X攝像照片的測量體積和表面測定和顏色測定的測量區(qū)域。
除了 X射線照片之外可產(chǎn)生的光學(xué)數(shù)據(jù)即通過提供圖像檢測單元可記錄的表面數(shù)據(jù)和顏色數(shù)據(jù)可以使X射線照片的定向以及由此判讀變得容易。
通過伸入指向到拍攝室中的光路中的至少一個(gè)邊沿在拍攝室中例如在定位于那里的患者的頭部上形成亮區(qū)域和暗區(qū)域。由此，作為亮區(qū)域與暗區(qū)域之間的邊界線形成的線或陰影邊沿至少部分在患者的頭部的部分上。根據(jù)邊沿的取向，陰影邊沿例如在垂直方向上分布在頭部的要測定的部分上或患者的整個(gè)頭部上。
提供根據(jù)本發(fā)明的帶有用于產(chǎn)生陰影邊沿的邊沿的圖像檢測單元能夠?qū)崿F(xiàn)使用結(jié)構(gòu)化的光來測定對象。結(jié)構(gòu)化的光在此理解為如下光，其在其空間伸展上具有亮區(qū)域和暗區(qū)域意義下的結(jié)構(gòu)。這例如可以是圖案、條紋或邊沿，其為該光橫向于其傳播方向賦予結(jié)構(gòu)。與利用非結(jié)構(gòu)化的光進(jìn)行的測定(即待測定的對象的僅僅均勻的照亮)相比，利用結(jié)構(gòu)化的光的測定通常更為魯棒并且需要更少的計(jì)算時(shí)間。
單個(gè)陰影邊沿沒有柵格或甚至帶有可自由選擇的圖案的投影器的特殊情況，如例如作為在DE 10 2008 022 922 Al中的實(shí)施例所提及的那樣。更確切而言，特別重要的是，均勻照亮攝像機(jī)原圖像的所限定的盡可能大的區(qū)域，即沒有如格柵情況下的強(qiáng)烈亮度跳變。該區(qū)域用于確定對象的色彩信息，而不必接通或關(guān)斷光源或所投影的圖案或者陰影邊沿。此外，該區(qū)域也可以用于提高通過體積測定的標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行的進(jìn)一步的分析步驟中的幾何精度。將格柵使用在所拍攝的圖像中不僅在幾何的精度上而且在色彩逼真度和彩色信息的照明獨(dú)立性上明顯限制表面模型的質(zhì)量。檢測照片中的陰影邊沿是特別可靠的并且與格柵或其他圖案的檢測相比是簡單的。
直接從邊沿出發(fā)的形成被照明的區(qū)域的邊界的光(其朝著拍攝室中的陰影邊沿例如朝著待測定的對象走向或形成陰影邊沿)以下被稱作照明裝置側(cè)的邊界光路。
直接從陰影邊沿出發(fā)的朝著光學(xué)檢測器走向的光相應(yīng)地稱作觀察裝置側(cè)的邊界光路。通過至少一個(gè)光源、至少一個(gè)邊沿和至少一個(gè)光學(xué)檢測器彼此固定的已知位置，在照明裝置側(cè)的邊界光路與在觀察裝置側(cè)的邊界光路之間存在固定的角度。根據(jù)例如可以測定的該角度根據(jù)三角測量的方法可以借助陰影邊沿來計(jì)算表面數(shù)據(jù)，其中對計(jì)算所需的基本長度是攝像機(jī)距邊界光路的距離。通過使用多色光可以利用前面所描述的圖像檢測單元的照片附加地檢測顏色數(shù)據(jù)。為此可以使用一個(gè)或多個(gè)多色光源，例如一個(gè)或多個(gè)帶有多色發(fā)射光譜的LED。也可能的是，將多個(gè)單色光源組合來產(chǎn)生多色光束。作為光學(xué)檢測器例如可以設(shè)置用于檢測顏色數(shù)據(jù)的顏色傳感器和用于檢測表面數(shù)據(jù)的另一檢測器，這樣可以分別為表面數(shù)據(jù)確定和顏色數(shù)據(jù)確定選擇最優(yōu)的檢測器設(shè)置，表面數(shù)據(jù)確定和顏色數(shù)據(jù)確 定彼此間可以明顯不同。也可能的是，使用一個(gè)或多個(gè)顏色傳感器來檢測表面數(shù)據(jù)和顏色數(shù)據(jù)，使得在同一坐標(biāo)系中測定兩個(gè)數(shù)據(jù)集。如果以此方式使用多個(gè)傳感器，則尤其從多個(gè)角度檢測在亮區(qū)域中在陰影邊沿旁的點(diǎn)。由于圖像中的點(diǎn)的冗余，通過附加比較不同透視圖可以明顯提高了表面數(shù)據(jù)的精度。為此，例如可以使用基于視差的方法，如作為立體測量方法的例子的立體對應(yīng)性(Stereokorrespondez)。通過圖像產(chǎn)生單元在X射線裝置的可運(yùn)動的部分上的固定布置和同步拍攝，可以建立利用圖像檢測器產(chǎn)生的光學(xué)數(shù)據(jù)與X射線照片的相關(guān)性。此外，尤其是光源和邊沿的固定布置保證了在拍攝期間對于定位在拍攝室中的患者可預(yù)見的照明的改變，由此可以避免在拍攝期間的刺激和反射性運(yùn)動。X射線裝置例如可以是全色斷層攝影或計(jì)算機(jī)斷層攝影，其中利用X射線裝置產(chǎn)生的X攝像照片相應(yīng)地可以是斷層照片(Schichtaufnahme)或也可以為3D_X射線圖像。有利地，光源可以是線性伸展的光棒(Lichtleiste)，其由一個(gè)或多個(gè)并排設(shè)置的單光源構(gòu)成。通過在垂直方向上線性伸展的光源可以保證在垂直方向上均勻和充足地照亮患者。這樣，保證了，沿在垂直方向上例如在定位于拍攝室中的患者的整個(gè)面部上形成陰影邊沿。有利地,至少一個(gè)光源可以具有5 lm/cm2的最大照明強(qiáng)度。由此可以測定眼睛睜開的患者的頭部，而不必為患者的眼睛設(shè)置其他保護(hù)措施。有利地，光學(xué)檢測器不僅可以拍攝室的檢測亮度信息而且可以檢測拍攝室的顏色信息，并且作為也稱作攝像機(jī)原圖像的照片來提供。有利地，在照片中，多于50%、優(yōu)選多于75%并且尤其多于85%的區(qū)域可以沒有由陰影邊沿引起的陰影投影(Schattenmirf)。這具有如下優(yōu)點(diǎn):每個(gè)照片的大區(qū)域可以用于檢測角度有關(guān)的顏色數(shù)據(jù)以及必要時(shí)可以用于應(yīng)用立體測量方法。此外，本發(fā)明涉及一種用于借助X射線裝置產(chǎn)生X射線照片的方法，其中借助X射線輻射在由X射線源和X射線檢測器構(gòu)成的系統(tǒng)圍繞在X射線源與X射線檢測器之間的拍攝室至少部分轉(zhuǎn)動期間由X射線源產(chǎn)生的并且穿過拍攝室的X射線從多個(gè)不同的方向由檢測器檢測。隨著在該系統(tǒng)至少部分轉(zhuǎn)動期間產(chǎn)生X射線照片同時(shí)，借助與該系統(tǒng)一同運(yùn)動的圖像檢測單元利用從至少一個(gè)光源出來的多色光束于是在拍攝室中成像至少一個(gè)邊沿，使得形成亮區(qū)域和暗區(qū)域，其中亮區(qū)域和暗區(qū)域彼此線性地鄰接，從而使得形成陰影邊沿，并且陰影邊沿和亮區(qū)域和暗區(qū)域的至少部分借助至少一個(gè)光學(xué)檢測器來拍攝并且根據(jù)照片來確定顏色數(shù)據(jù)和表面數(shù)據(jù)，其中至少一個(gè)光源、至少一個(gè)邊沿和至少一個(gè)光學(xué)檢測器布置在X射線裝置的已知位置上，用于執(zhí)行該方法。
X射線照片例如可以是根據(jù)各投影照片重構(gòu)的3D-X射線圖像或也可以是斷層照片。
附加的數(shù)據(jù)可以使X射線照片的定向以及由此判斷變得容易。
通過投影邊沿，在患者上形成亮區(qū)域和暗區(qū)域，其中這些區(qū)域線形地彼此鄰接。由此形成的邊界線稱作陰影邊沿。患者的要被拍攝的區(qū)域因此并未被均勻地照亮，而是在患者上利用光產(chǎn)生結(jié)構(gòu)，即陰影邊沿。因此，也談及結(jié)構(gòu)化的光的使用。這樣的方法與在沒有結(jié)構(gòu)化的光的情況下(即在完全均勻照亮的情況下)工作的方法相比更為魯棒且需要較少的計(jì)算能力。
利用多色光投影邊沿同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)確定表面數(shù)據(jù)和顏色數(shù)據(jù)。
表面數(shù)據(jù)可以根據(jù)三角測量方法根據(jù)陰影邊沿的曲線來確定，其中該陰影邊沿作為在亮區(qū)域與暗區(qū)域之間的線形邊界形成并且在圖像檢測單元的照片中被檢測。這尤其通過如下方式實(shí)現(xiàn):光源、邊沿和光學(xué)檢測器的位置是已知的，據(jù)此可以確定對于三角測量的基本長度和角度。
通過利用多色光投影邊沿，由定位在拍攝室中的患者向回散射的光除了亮度信息也包含患者的顏色信息。這利用圖像檢測單元的照片附加地被檢測。為此例如可以將顏色傳感器用作光學(xué)檢測器。但也可能的是例如使用用于檢測顏色數(shù)據(jù)的顏色傳感器和另一例如在更窄的波長范圍中敏感的用于檢測陰影邊沿的傳感器。
通過圖像產(chǎn)生單元在X射線裝置的可運(yùn)動的部分上的固定布置和同步拍攝，可以建立利用圖像檢測器產(chǎn)生的光學(xué)數(shù)據(jù)與X射線照片的相關(guān)性。
此外，尤其是光源和邊沿的固定布置保證了在該系統(tǒng)轉(zhuǎn)動期間對于定位在拍攝室中的患者可預(yù)見的照明的改變，由此可以避免在拍攝期間的對患者的刺激和患者的反射性運(yùn)動。
在記錄數(shù)據(jù)之外使用來獲得彩色表面模型的方法至少為兩階段。在第一階段中，針對每個(gè)圖像確定陰影邊沿在攝像機(jī)傳感器上的位置并且利用例如通過校準(zhǔn)而已知的傳感器和照明單元的位置轉(zhuǎn)移到幾何表面模型中。在第二步驟中，通過表面模型的所有點(diǎn)(也稱作頂點(diǎn))來迭代并且針對每個(gè)點(diǎn)(也稱作頂點(diǎn))存儲來自多個(gè)攝像機(jī)原圖像的顏色信息。在每個(gè)攝像機(jī)原圖像中，包含針對確定的照明角度的頂點(diǎn)的顏色信息。這樣，總共獲得針對在表面模型上的每個(gè)點(diǎn)的與角度有關(guān)的顏色信息。
不同于使用陰影邊沿的情況，格柵會極大地減小角度多樣性并且會提供較少的信息，以便借助角度有關(guān)的顏色數(shù)據(jù)一方面產(chǎn)生與照明裝置無關(guān)的高品質(zhì)圖像而且另一方面產(chǎn)生真實(shí)的人工照明。
有利地，顏色數(shù)據(jù)和表面數(shù)據(jù)可以根據(jù)照片來確定，照片在該系統(tǒng)至少部分轉(zhuǎn)動期間在多個(gè)時(shí)間上相繼的時(shí)刻被檢測。
在該系統(tǒng)至少部分轉(zhuǎn)動期間利用圖像檢測單元檢測到的照片越多，則表面數(shù)據(jù)和顏色數(shù)據(jù)的精度就越高。此外，患者的運(yùn)動可以在光學(xué)數(shù)據(jù)中識別。有利地，顏色數(shù)據(jù)和表面數(shù)據(jù)可以根據(jù)照片確定，照片從至少四個(gè)不同方向來檢測。通過從盡可能多的方向檢測表面數(shù)據(jù)和顏色數(shù)據(jù)可以提高數(shù)據(jù)的精度。有利地，顏色數(shù)據(jù)和表面數(shù)據(jù)可以根據(jù)照片來確定，照片從按角度跨越系統(tǒng)的至少部分轉(zhuǎn)動的相同分布的方向來檢測。通過將照片均勻分布到轉(zhuǎn)動的角度上由所記錄的數(shù)據(jù)直接得到了均勻的表面模型。例如，每個(gè)所拍攝的陰影邊沿對應(yīng)表面模型中的行。有利地，顏色數(shù)據(jù)的照片和表面數(shù)據(jù)的照片在至少部分的轉(zhuǎn)動期間相繼地以相同的時(shí)間間隔被檢測。時(shí)間上相同的照片在技術(shù)上可以特別容易地實(shí)現(xiàn)，其中在轉(zhuǎn)動的恒定角速度的情況下照片的時(shí)間上相同的間隔引起照片的按角度均勻分布在轉(zhuǎn)動上的方向。然而，并非所有X射線照片都可以利用恒定的角速度來生成。于是應(yīng)注意的是:用于生成斷層照片的角速度通常并不是恒定的。有利地，在拍攝或系列拍攝之前產(chǎn)生在X射線裝置中存在的或?yàn)榇四康囊氲絏射線裝置中的校準(zhǔn)體的顏色數(shù)據(jù)和表面數(shù)據(jù)以及X射線照片，并且確定顏色數(shù)據(jù)和表面數(shù)據(jù)相對于X射線照片的相對位置。通過引入校準(zhǔn)體或使用在拍攝室中存在的校準(zhǔn)體可以以簡單方式確定顏色數(shù)據(jù)和表面數(shù)據(jù)相對于X射線照片的相對位置。適于此的校準(zhǔn)體在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。這種校準(zhǔn)體例如可以構(gòu)建為獨(dú)立的本體，其僅用于校準(zhǔn)目的而布置在拍攝室內(nèi)，例如通過安置在X射線裝 置的一部分上。校準(zhǔn)體也可以是在拍攝室中固定地布置在X射線裝置的一部分上的本體。也可能的是，將校準(zhǔn)體構(gòu)建為在拍攝室中布置在X射線裝置的一部分上的二維圖像，例如構(gòu)建為壓印物。有利地，借助顏色數(shù)據(jù)和表面數(shù)據(jù)相對于X射線照片的相對位置可以將顏色數(shù)據(jù)、表面數(shù)據(jù)和X射線照片通過變換而轉(zhuǎn)移到共同的坐標(biāo)系統(tǒng)中。由此可能的是，將表面數(shù)據(jù)和顏色數(shù)據(jù)與X射線照片鏈接并且例如使X射線數(shù)據(jù)中的定向變得容易。如果X射線照片是斷層照片，則例如3D-坐標(biāo)系可以用于共同的坐標(biāo)系，其中斷層照片在該坐標(biāo)系中占據(jù)彎曲的區(qū)域。例如也可能的是將斷層照片的2D坐標(biāo)系選擇為共同的坐標(biāo)系。有利地，患者的顏色數(shù)據(jù)和表面數(shù)據(jù)可以與X射線照片一起顯示?？梢詫⑺鶛z測到的數(shù)據(jù)在不同的窗口中并排顯示，例如在一個(gè)窗口中顯示彩色表面而在另一窗口中是X射線照片。也可能的是將數(shù)據(jù)都一起顯示在一個(gè)窗口中。有利地，患者的顏色數(shù)據(jù)和表面數(shù)據(jù)和X射線照片可以同時(shí)在共同的坐標(biāo)系中顯
/Jn ο由此，建立照片的直接相關(guān)性并且例如使得對X射線照片的判讀變得容易。為此，數(shù)據(jù)例如于是可以疊加，使得從觀察者來看在縮放時(shí)實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)據(jù)集與另一數(shù)據(jù)集之間無縫的過渡。也可能的是，顏色數(shù)據(jù)和表面數(shù)據(jù)透明地顯示，使得透過在相同的坐標(biāo)系中顯示的X射線照片。有利地，在拍攝或系列拍攝之前產(chǎn)生在X射線裝置中存在的或?yàn)榇四康囊氲絏射線裝置中的校準(zhǔn)體的顏色數(shù)據(jù)和表面數(shù)據(jù)以及X射線照片，并且確定顏色校正。
通過對系統(tǒng)就顏色方面進(jìn)行這樣的校準(zhǔn)可以保證照片沒有變色。為此，利用顏色校正尤其考慮了環(huán)境照明。適于這樣的顏色校準(zhǔn)的校準(zhǔn)體在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。
有利地，根據(jù)至少兩個(gè)照片借助立體測量方法可以產(chǎn)生表面的幾何模型，其中表面數(shù)據(jù)使用在執(zhí)行立體測量方法中。
表面模型的幾何分辨率可以通過為立體測量目的使用照片優(yōu)選僅每個(gè)照片的被照明的區(qū)域的方式來改善。在立體測量方法中，被拍攝的對象的點(diǎn)在兩個(gè)圖像中的位置被辨識并且借助已知的攝像機(jī)傳感器的位置來回推空間中的精確位置。通過已借助陰影邊沿所確定的幾何模型用作用于優(yōu)化立體測量方法的起始值的方式，在立體測量方法中存在的算法的長運(yùn)行時(shí)間可以明顯縮短。
有利地，借助立體測量方法產(chǎn)生的表面的幾何模型的分辨率可以高于表面數(shù)據(jù)的分辨率。
通過多個(gè)照片(也稱作攝像機(jī)原圖像)提供了大量的信息，以便使幾何精度相對于表面模型提高了數(shù)倍。



參照附圖闡述了本發(fā)明。其中: 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的齒科X射線設(shè)備， 圖2A、2B示出了沿圖1中的線AA的水平截面和定位在X射線設(shè)備中的校準(zhǔn)體， 圖3A、3B示出了陰影邊緣的投影的原理， 圖4A、4B示出了所發(fā)射的數(shù)據(jù)的示意圖。
具體實(shí)施方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的齒科X射線設(shè)備的側(cè)視圖，而圖2A示出了沿線A-A的齒科X射線設(shè)備的截面。
根據(jù)本發(fā)明的X射線設(shè)備具有支架1，該支架例如如圖1所示地構(gòu)建為柱子。支架也可以構(gòu)建為壁支架，例如水平走向的安置在壁上的壁。
在支架I上可活動地安置有支承裝置2。該支承裝置構(gòu)建為水平臂，該水平臂在水平平面中可繞著轉(zhuǎn)動軸線D轉(zhuǎn)動地固定在支架I上。以下，支承裝置2也稱作支承臂2。
在可轉(zhuǎn)動的支承壁2上布置有X射線源3和X射線檢測器4，使得它們彼此間隔地對置并且X射線的光路從X射線源3延伸至X射線檢測器4。在X射線源3與X射線檢測器4之間有拍攝室19。拍攝室19至少包括測定單元的拍攝區(qū)域，即拍攝體積，其借助X射線源和X射線檢測器來拍攝并且包括拍攝區(qū)域，該拍攝區(qū)域可以借助圖像檢測單元來拍攝。患者16為了測定被定位，使得要測定的區(qū)域例如頭部的一部分處于拍攝室19中的拍攝區(qū)域中。
在X射線檢測器4上還設(shè)置有圖像檢測單元5，該圖像檢測單元由至少一個(gè)光源6、至少一個(gè)邊緣7和至少一個(gè)光學(xué)檢測器8構(gòu)成。
至少一個(gè)用于產(chǎn)生多色光束6’的光源6和至少一個(gè)邊沿7定位為使得至少一個(gè)邊沿7至少部分伸入到從至少一個(gè)光源6出來的并且朝著患者16的多色光束6’的光路中并且通過邊沿遮暗的暗區(qū)域10和被光源的光照明的亮區(qū)域9形成在定位于拍攝室19中的患者16上，如在圖3A和3B中所示。在此，尤其是線17作為較亮的區(qū)域9與較暗的區(qū)域10之間的邊界形成。線17也稱作陰影邊沿17。至少一個(gè)光學(xué)檢測器8定位為使得其至少檢測在患者16上形成的線或陰影邊沿17。為了檢測在齒科X射線裝置的拍攝室19中定位的患者16的X射線照片13，支承臂2轉(zhuǎn)動，使得X射線檢測器4和X射線源3沿著圍繞患者16的轉(zhuǎn)動方向15運(yùn)動，其中X射線檢測器4在轉(zhuǎn)動期間從X射線源3出發(fā)并且至少部分記錄照透患者16的X射線。與X射線照片13的產(chǎn)生同步地，在支承壁2轉(zhuǎn)動期間借助至少一個(gè)光源6、至少一個(gè)邊沿7和至少一個(gè)光學(xué)檢測器8產(chǎn)生患者16的表面數(shù)據(jù)11和顏色數(shù)據(jù)12，其方式是:借助光源6和邊沿7投影到患者I上的陰影邊沿17的位置在該系統(tǒng)至少部分轉(zhuǎn)動期間通過支承臂2的轉(zhuǎn)動而相對于患者運(yùn)動并且陰影邊沿17至少在相對于患者16的數(shù)個(gè)不同位置中由光學(xué)檢測器8所拍攝。表面數(shù)據(jù)11由利用圖像檢測單元5產(chǎn)生的照片根據(jù)三角測量方法借助在患者16上所產(chǎn)生的陰影邊沿17的曲線來確定。為此，至少一個(gè)光源6、至少一個(gè)邊沿7和至少一個(gè)光學(xué)檢測器8的位置和由此得到的固定角度是已知的。為了附加地獲得患者16的顏色信息，至少一個(gè)光源16產(chǎn)生多色光，即多色光束6’，其由至少一個(gè)光學(xué)檢 測器8例如顏色傳感器以顏色敏感的方式檢測。為此，除了至少一個(gè)用于檢測陰影邊沿17以及表面數(shù)據(jù)11的光學(xué)檢測器8之外可以設(shè)置至少一個(gè)另外的光學(xué)檢測器8，其用于檢測顏色數(shù)據(jù)12。也可能的是，使用一個(gè)或多個(gè)檢測器8例如顏色傳感器，分別用于檢測表面數(shù)據(jù)11和顏色數(shù)據(jù)12。LED例如多個(gè)沿垂直線布置的LED可以用作光源6。一個(gè)或多個(gè)具有多色發(fā)射光譜的光源可以用作光源6。也可以多個(gè)多色光源用作光源6，所述光源首先一起提供多色光束6 ’。光源6的照明強(qiáng)度選擇為使得患者16可以在執(zhí)行拍攝期間保持睜開眼睛。由此不需要安全措施。已表明的是，已利用光源6的30%的環(huán)境光的照明強(qiáng)度可以確定足夠品質(zhì)的顏色數(shù)據(jù)12和表面數(shù)據(jù)11。表面數(shù)據(jù)11和顏色數(shù)據(jù)12的良好品質(zhì)尤其利用光源6的照明強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)，該照明強(qiáng)度是環(huán)境光10倍或100倍強(qiáng)。照片的可能的速度、魯棒性和品質(zhì)與照明強(qiáng)度有關(guān)。光源6、邊沿7和光學(xué)檢測器8也可以布置在X射線源3上或直接布置在支承壁2上。通過所有這樣的布置保證了，光源6、邊沿7和光學(xué)檢測器8在該系統(tǒng)至少部分轉(zhuǎn)動時(shí)與其一同運(yùn)動。由此，其運(yùn)動尤其是光源6的運(yùn)動可預(yù)見。這使患者16在拍攝期間即在該系統(tǒng)至少部分轉(zhuǎn)動時(shí)保持平靜并且眼睛也盡可能少動。在拍攝期間對患者16的刺激和患者16的反射性運(yùn)動(其會導(dǎo)致X射線照片13的明顯品質(zhì)損失)可以被避免。圖2A還示出了引入拍攝室19中的校準(zhǔn)體14。校準(zhǔn)體14也可以固定地布置在X射線裝置的拍攝室19中。校準(zhǔn)體14例如可以固定地安置在包含X射線源3的殼體部分上，如在圖2B中概略地示出。
校準(zhǔn)體14可以適于確定表面數(shù)據(jù)11和顏色數(shù)據(jù)12相對于X射線照片13的相對位置。
校準(zhǔn)體14也可以適于確定光源6、邊沿7和光學(xué)檢測器8相對于X射線設(shè)備的位置。
此外，所述的校準(zhǔn)體14可以是如下校準(zhǔn)體，其可以用于確定光源6的特征，例如其在轉(zhuǎn)動時(shí)的位置，其亮度和顏色分布；確定邊沿7的特征，例如其位置和形狀；以及確定光學(xué)檢測器8的特征，例如其位置、顏色和強(qiáng)度靈敏性以及其畸變。
也可能的是，使用校準(zhǔn)體14來確定X射線源和X射線檢測器的特征。
在現(xiàn)有技術(shù)中已知了校準(zhǔn)體，其適于分別確定上述參數(shù)中的單個(gè)參數(shù)或多個(gè)參數(shù)。
借助相對位置可以將利用X射線檢測器4拍攝的X射線照片13與利用圖像檢測單元5記錄的表面數(shù)據(jù)11和顏色數(shù)據(jù)12組合。例如可以確定變換矩陣，其將X射線照片13的坐標(biāo)系與表面數(shù)據(jù)11和顏色數(shù)據(jù)12的坐標(biāo)系彼此連接。所有數(shù)據(jù)于是也可以轉(zhuǎn)移到共同的坐標(biāo)系中。
由此，X射線照片13可以與表面數(shù)據(jù)11和顏色數(shù)據(jù)12—起顯示在顯示裝置18例如監(jiān)視器上。這可以使對X射線照片13的判讀變得容易。
在圖4A中示例性地示出了，衍射數(shù)據(jù)和表面數(shù)據(jù)12、11在監(jiān)視器上如何與三維X射線照片13顯示在共同的圖像中，其中顏色數(shù)據(jù)和表面數(shù)據(jù)12、11透明地顯示使得也可以同時(shí)看到X射線照片13。
圖4B示意性地示出了二維X射線照片13例如全景照片如何可以在表面和顏色數(shù)據(jù)11、12顯示，其中顏色和表面數(shù)據(jù)12、11透明地顯示。
也可能的是，斷層照片的二維坐標(biāo)系選擇為共同的坐標(biāo)系并且將表面數(shù)據(jù)11和顏色數(shù)據(jù)12轉(zhuǎn)移到二維坐標(biāo)系中，例如通過投影，以便它們與構(gòu)建為斷層照片的X射線照片13 —起顯示。
附圖標(biāo)記 1支架 2支承裝置/支承臂 3X射線源 4X射線檢測器 5 圖像檢測單元 6光源 6’ 光束 7邊緣 8光學(xué)檢測器 9在患者上的売區(qū)域 10在患者上的暗區(qū)域 11表面數(shù)據(jù) 12顏色數(shù)據(jù) 13X射線照片14校準(zhǔn)體
15旋轉(zhuǎn)方向
16患者
17陰影邊緣
18顯示裝置
19拍攝室
D轉(zhuǎn) 動軸線
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生患者(16)的X射線照片(13)的齒科X射線裝置，包括:X射線源(3)和X射線檢測器(4)，它們分別設(shè)置在支承裝置(2)上并且它們借助支承裝置(2)至少部分圍繞在X射線源(3)與X射線檢測器(4)之間的拍攝室(19)能夠運(yùn)動；以及至少一個(gè)圖像檢測單元(5)，用于對定位于拍攝室(19)中的患者(16)進(jìn)行表面檢測，其特征在于，圖像檢測單元(5)具有:至少一個(gè)光源(6)，其產(chǎn)生指向拍攝室(19)中的可見光的多色光束(6’ )；至少一個(gè)邊沿(7)，其至少部分在所述光源(6)與拍攝室(19)之間伸入多色光束(6’ )中用于在拍攝室(19)中產(chǎn)生陰影邊沿(17);以及至少一個(gè)光學(xué)檢測器(8)，其中所述至少一個(gè)光源(6)、所述至少一個(gè)邊沿(7)和所述至少一個(gè)光學(xué)檢測器(8)直接布置在支承裝置(2)上和/或在所述X射線源(3)上和/或在X射線檢測器(4)上并且與所述X射線源(3)和X射線檢測器(4) 一起能夠圍繞拍攝室(19)運(yùn)動并且其中所述至少一個(gè)光源(16)、所述至少一個(gè)邊沿(7)和所述至少一個(gè)光學(xué)檢測器(8)彼此間的相對位置是已知的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒科X射線裝置，其特征在于，所述光源(6)是線性伸展的光棒，所述光棒由一個(gè)或多個(gè)并排設(shè)置的單光源構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的齒科X射線裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)光源可以具有5 lm/cm2的最大照明強(qiáng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的齒科X射線裝置，其特征在于，所述光學(xué)檢測器不僅檢測拍攝室(19)的亮度信息而且檢測拍攝室(19)的顏色信息并且作為照片來提供。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的齒科X射線裝置，其特征在于，在攝像機(jī)原圖像中，多于50%、優(yōu)選多于75%并且尤其多于85%的區(qū)域可以沒有由陰影邊沿引起的陰影投影。
6.一種用于借助X射線裝置產(chǎn)生患者(16)的X射線照片(13)的方法，其中借助X射線在由X射線源(3)和X射線檢測器(4)構(gòu)成的系統(tǒng)圍繞在X射線源(3)與X射線檢測器(4)之間的拍攝室(19)至少部分轉(zhuǎn)動期間由X射線源(3)產(chǎn)生的并且穿過拍攝室(19)的X射線從多個(gè)不同的方向由X射線檢測器來檢測，其特征在于，與在該系統(tǒng)至少部分轉(zhuǎn)動期間產(chǎn)生X射線照片(13)同時(shí)借助與該系統(tǒng)一起運(yùn)動的圖像檢測器(5)利用從至少一個(gè)光源(6)發(fā)出的多色光束(6’)將至少一個(gè)邊沿(7)在拍攝室(19)中成像，使得在拍攝室(19)中形成亮區(qū)域(9)和暗區(qū)域(10)，其中亮區(qū)域和暗區(qū)域(9，10)線性地彼此鄰接，使得形成陰影邊沿(17)，并且借助至少一個(gè)光學(xué)檢測器(8)來拍攝至少部分的陰影邊沿(17)和亮區(qū)域和暗區(qū)域(9，10)并 且根據(jù)照片確定顏色數(shù)據(jù)(12)和表面數(shù)據(jù)(11)，其中所述至少一個(gè)光源(6 )、所述至少一個(gè)邊沿(7 )和所述至少一個(gè)光學(xué)檢測器(8 )布置在X射線裝置的已知的位置上用于執(zhí)行該方法。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，顏色數(shù)據(jù)(12)和表面數(shù)據(jù)(11)根據(jù)以下照片來確定，該照片在該系統(tǒng)至少部分轉(zhuǎn)動期間在多個(gè)時(shí)間上相繼的時(shí)刻被檢測。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，顏色數(shù)據(jù)(12)和表面數(shù)據(jù)(11)根據(jù)以下照片確定，該照片從至少四個(gè)不同方向來檢測。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至8之一所述的方法，其特征在于，顏色數(shù)據(jù)(12)和表面數(shù)據(jù)(11)根據(jù)以下照片來確定，該照片從按角度跨越系統(tǒng)至少部分轉(zhuǎn)動的相同分布的方向來檢測。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9之一所述的方法，其特征在于，顏色數(shù)據(jù)(12)的照片和表面數(shù)據(jù)(11)的照片在至少部分轉(zhuǎn)動期間相繼地以相同的時(shí)間間隔被檢測。
11.根據(jù)權(quán)利要求6至10之一所述的方法，其特征在于，在進(jìn)行拍攝或進(jìn)行系列拍攝之前產(chǎn)生在X射線裝置的拍攝室(19)中存在的或?yàn)榇四康囊氲絏射線裝置的拍攝室(19)中的校準(zhǔn)體(14)的顏色數(shù)據(jù)(13)和表面數(shù)據(jù)(11)以及X射線照片(13)，并且確定顏色數(shù)據(jù)(12)和表面數(shù)據(jù)(11)相對于X射線照片(13)的相對位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，借助顏色數(shù)據(jù)(12)和表面數(shù)據(jù)(11)相對于X射線照片(13)的相對位置將顏色數(shù)據(jù)(12)、表面數(shù)據(jù)(11)和X射線照片(13)通過變換而轉(zhuǎn)移到共同的坐標(biāo)系中。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，顏色數(shù)據(jù)(12)和表面數(shù)據(jù)(11)與X射線照片(13)—同顯示。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，顏色數(shù)據(jù)(12)和表面數(shù)據(jù)(11)和X射線照片(13)同時(shí)顯示在共同的坐標(biāo)系中。
15.根據(jù)權(quán)利要求6至14之一所述的方法，其特征在于，在進(jìn)行拍攝或進(jìn)行系列拍攝之前產(chǎn)生在X射線裝置的拍攝室(19)中存在的或?yàn)榇四康囊氲絏射線裝置的拍攝室(19)中的校準(zhǔn)體(14)的顏色數(shù)據(jù)(13)和表面數(shù)據(jù)(11)以及X射線照片(13)，并且確定顏色校正。
16.根據(jù)權(quán)利要求6至15之一所述的方法，其特征在于，根據(jù)至少兩個(gè)照片借助立體測量方法產(chǎn)生表面的幾何模型，其中在執(zhí)行立體測量方法是使用表面數(shù)據(jù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，借助立體測量方法產(chǎn)生的表面的幾何模型的分辨率高于表面數(shù)據(jù)的分辨率。
18.根 據(jù)權(quán)利要求16或17所述的方法，其特征在于，從照片中，僅僅將被照明的區(qū)域用于立體測量方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生X射線照片(13)的齒科X射線裝置，其包括用于表面檢測的圖像檢測單元(5)。圖像檢測單元(5)具有光源(6)，其產(chǎn)生可見光的多色光束(6')；邊沿(7)，其至少部分在所述光源(6)與拍攝室(19)之間伸入多色光束(6')中用于在拍攝室(19)中產(chǎn)生陰影邊沿(17)；以及光學(xué)檢測器(8)，其中所述光源(6)、所述邊沿(7)和所述光學(xué)檢測器(8)直接布置在支承裝置(2)上和/或在所述X射線源(3)上和/或在X射線檢測器(4)上并且與其一起能夠圍繞拍攝室(19)運(yùn)動。此外，本發(fā)明涉及一種用于在系統(tǒng)至少部分轉(zhuǎn)動期間產(chǎn)生X射線照片的方法，其中在轉(zhuǎn)動期間通過對邊沿(7)進(jìn)行成像同時(shí)將陰影邊沿(17)投影到拍攝室(19)中并且進(jìn)行拍攝。
文檔編號G01B11/25GK103220964SQ201180043441
公開日2013年7月24日 申請日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月8日
發(fā)明者K.林登貝格, C.貝克豪斯, J.烏爾里齊 申請人:塞隆納牙科系統(tǒng)有限責(zé)任公司