一种牙齿图像采集装置以及图像处理方法与流程

文档序号：23306992发布日期：2020-12-15 11:37阅读：139来源：国知局

本发明涉及图形采集处理技术领域，尤其涉及一种牙齿图像采集装置以及图像处理方法。

背景技术：

新型牙齿图像采集装置是一项融合了电子、精密机械、图像处理的智能便携式系统，目前在口腔医疗行业具有广阔的应用前景，如牙齿疾病检测、畸形矫正、牙齿美白、修复等方面均有应用。

目前口腔诊所中大部分对牙齿的各项检测(如牙齿疾病、牙位图、牙齿形状等)依靠视觉检测，传统的口腔图像采集方法需要借助扩口器、单反等专业设备，需要专业技能操作。而且由于口腔特殊的环境，处于边缘和内侧的牙齿图像数据很难获取。一些便携式牙齿图像采集仪虽然可以深入口腔采集图像，单由于单目与微距镜头的原因，用户操作的时候很容易产生图像抖动、模糊，以及容易收到如口水反光等因素的干扰，图像一致性不好。

技术实现要素：

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种牙齿图像采集装置以及图像处理方法。

本发明提出的一种牙齿图像采集装置，包括基于u型三目图像传感器的摄像头模块，摄像头模块包括三个图像采集面，且摄像头模块呈u型结构，符合牙齿三面的人体工学特征，摄像头模块的两个侧面具有伸缩功能，摄像头模块的u型结构内均安装有摄像头，所述摄像头模块的顶部固定安装有转动块，转动块上转动安装有支撑手柄的一端，支撑手柄的另一端固定安装有主板。

优选的，所述摄像头模块上包含补光led灯，主板包含处理器单元、wifi模块、存储器、电源电路、充电电路、按键和led控制。

一种牙齿图像采集装置的图像处理方法，包括一种三目图像拼接方法和一种牙齿疾病检测算法；

一种三目图像拼接方法包括特征匹配、图像拼接和图像融合三个模块，计算流程如下：

s1特征提取匹配：

采用基于harris角点特征匹配，harris角点特征提取与匹配流程如下：

1)以gaussian函数计算图像x、y方向导数ix和iy；

2)经过偏移(u,v)后，i(x,y)的亮度变化其中

3)计算角点响应函数r＝det(m)-k(trace(m))²，其中k＝0.04，当r大于阈值且在某邻域内取得局部极值时对应的点即为harris角点；

4)对于两幅图像得到的角点做聚类匹配，经过ransac过滤掉匹配错误的点，得到图像匹配的特征点；

s2图像拼接：

常用的图像拼接算法有基于特征计算单应性矩阵、图像变形等，这里我们采用特征点匹配后对应的图像进行网格变形，对变形结果进行图像拼接，匹配特征点确定后，对图像采用delaunay三角剖分可获得特征网格结构，改变某个特征点的位置会引起其相关三角形的变化，对变化的三角形做仿射变换，可以得到图像变形的效果，假设要将ts变形为t1，这里有两种方法：第一种是正向变形，它对源图象中每一个点做坐标变换，得到其在目标图象中的位置，然后将颜色值拷贝过去；第二种是反向变形，它对目标图象中的每一个点进行计算，得到其在源图象中的位置，然后将颜色值拷贝过来，正向变形有一个问题，就是目标图象中有可能有的像素没有颜色值，而反向变形可以保证目标图象中每一个点都能在原始图象中找到对应的点，所以这里采用反向变形技术；

设ts和t1对应的顶点分别为ps1、ps2、ps3和p1、p2、p3，由此6个点可以唯一确定一个仿射变换

式中p.x、p.y为t1中某一点p的x、y坐标，ps.x、ps.y为ts中某一点ps的x、y坐标；

令

则

这样，对改变的每个三角形以式(2-2)计算出仿射变换系数a，以式(2-1)计算改变后的三角形内的每一点对应原三角形的像素点，拷贝其颜色，若计算出的点的坐标非整数，则利用其临近的坐标颜色作为仿射变换后的颜色；

s3图像融合:

常用的融合算法有alpha融合、泊松融合、拉普拉斯金字塔融合等，这里我们采用色彩迁移和alpha融合作为图像融合的方法，获得两路相机当前帧的拼接融合效果，流程如下：

1)对于待融合的图像a和图像b，分别计算得到rgb三通道直方图histr_a、histg_a、histb_a和histr_b、histg_b、histb_b；

2)对于图像a和图像b，令w1、h1为图像a的宽和高，w2、h2为图像b的宽和高，计算每个通道从0到255每个灰度级i上累加直方图概率histpror_a、histprog_a、histprob_a和histpror_b、histprog_b、histprob_b；

3)在r分量上，寻找histpror_a与histpror_b接近的灰度级，建立a图到b图的r分量灰度级映射表mapr，同样的方法计算得到b和g分量的灰度级映射表mapg和mapb，对b图的每个像素点的颜色值按照映射表重新计算目标颜色值，得到与a图接近的颜色迁移图像b2；

4)对于图像a和颜色迁移图像b2，在重合区域以alpha融合进行过渡，得到拼接后的融合图像；

一种牙齿疾病检测算法，所述方法包括：采用改进的yolo人工神经网络算法。

本发明中，所述一种牙齿图像采集装置以及图像处理方法，解决了传统牙齿图像采集方法操作麻烦、稳定性差的问题。

附图说明

图1为本发明提出的一种牙齿图像采集装置的摄像头模块结构示意图；

图2为本发明提出的一种牙齿图像采集装置的结构示意图；

图3为本发明提出的一种牙齿图像采集装置的图像处理方法的yolo人工神经网络算法图。

图中：1摄像头模块、2摄像头、3支撑手柄、4转动块、5主板、6处理器单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-3，一种牙齿图像采集装置，包括基于u型三目图像传感器的摄像头模块1，摄像头模块1包括三个图像采集面，且摄像头模块1呈u型结构，符合牙齿三面的人体工学特征，摄像头模块1的两个侧面具有伸缩功能，摄像头模块1的u型结构内均安装有摄像头2，摄像头模块1的顶部固定安装有转动块4，转动块4上转动安装有支撑手柄3的一端，支撑手柄3的另一端固定安装有主板5。

本发明中，摄像头模块1上包含补光led灯，主板5包含处理器单元6、wifi模块、存储器、电源电路、充电电路、按键和led控制。