Denti digitali in formazione preliminare sui denti naturali

Negli ultimi anni, i ricercatori informatici hanno sviluppato sofisticate ricostruzioni digitali dei volti delle persone basate su immagini. Con questi metodi, un volto o parti di esso, come capelli, palpebre o occhi, possono essere catturati in grande dettaglio e riprodotti digitalmente. Tuttavia, finora è stata trascurata una parte essenziale del volto: la bocca e soprattutto i denti. Gli approcci basati sull'immagine che consentono di rappresentare quest'ultima nel modo più naturale possibile sono ancora agli inizi. Tuttavia, per dare a un volto un'espressione realistica, è essenziale rappresentare i denti nel modo più realistico possibile. Finora i ricercatori si sono affidati a modelli in gesso fatti a mano di file di denti.

Un gruppo di ricercatori guidati da Chenglei Wu, ricercatore post-dottorando presso il Computer Graphics Lab dell'ETH di Zurigo, il Max Planck Institute di Saarbrücken e Disney Research hanno ora sviluppato un software che permette di ricostruire file di denti e dentiere in modo non invasivo. Gli informatici hanno presentato questo programma al SIGGRAPH Asia 2016 a Macao, in Cina.

Foto digitale al posto del gesso

Tutto ciò che serve per una ricostruzione digitale così dettagliata sono le foto digitali del volto di una persona. Il programma è in grado di ricostruire anche i denti parzialmente o completamente coperti, nonché le radici dei denti.

Wu e i suoi colleghi possono anche utilizzare brevi video di volti ripresi con uno smartphone come base per le ricostruzioni. Il nuovo approccio può anche essere integrato nei metodi esistenti per l'acquisizione dei volti con fotocamere di misurazione fotogrammetrica.

Per prima cosa, i ricercatori hanno dovuto insegnare al programma le caratteristiche di base delle posizioni, delle forme e delle file dei denti, fornendogli scansioni 3D ad alta risoluzione di bocche e denti. Sulla base di questi dati, il programma ha "imparato" a riconoscere le protesi, a stimare i denti e a calcolare le parti mancanti che non possono essere riconosciute sui modelli, nonché la posizione dei denti. Il software calcola anche la decolorazione dei denti e il colore delle gengive. In questo modo si ottengono ricostruzioni digitali di denti e protesi dall'aspetto molto naturale.

Dentisti entusiasti

"Questo approccio apre nuove strade per ricostruzioni dentali personalizzate di alta qualità", afferma il coordinatore del progetto Thabo Beeler di Disney Research. Il nuovo metodo potrebbe essere utilizzato, ad esempio, nell'industria dell'intrattenimento, dove questo processo può essere facilmente integrato nei sistemi fotogrammetrici esistenti costituiti da più telecamere per l'acquisizione del volto".

Anche i dentisti sono interessati a questo aspetto. Vogliono un metodo il più semplice possibile, con cui ricostruire digitalmente i denti dei pazienti nel modo più naturale possibile, ad esempio per dare al paziente un'impressione visiva dei denti sostitutivi. "Abbiamo ricevuto un feedback entusiasta dai dentisti", afferma Beeler. "Questo dimostra che possiamo usare questo metodo non solo per i personaggi digitali dei film o dei giochi, ma anche per applicazioni nel mondo reale".

Per creare modelli dentali digitali tridimensionali, i dentisti utilizzano attualmente scanner speciali per catturare la cavità orale e i denti del paziente. Entrambe le procedure sono macchinose, lo scanner è anche costoso e scomodo per i pazienti, che devono tenere la bocca aperta per tutto il tempo della scansione. Grazie al software dell'ETH, le ricostruzioni dentali digitali sono ora alla portata di tutti i giorni, senza bisogno di attrezzature costose e specializzate.