多功能补牙系统的制作方法

本发明涉及图像识别领域，尤其涉及一种基于图像识别的多功能补牙系统。

背景技术：

补牙，指的是用人造物质修补牙体缺损的方法。用于修补的物质叫充填材料。凡因龋齿、楔状缺损、外伤等造成牙体组织缺损者都需要修补，以恢复其外形和功能。当病变已波及牙髓，甚至引起根尖周病时，应先治疗牙髓，再行补牙。

现有技术中的补牙操作都是口腔医生根据掏出的牙洞形状，基于自己的历史经验，判断要填入的填充物的多少，进行手工填充，还基于自己的肉眼，根据牙体的当前形状，判断是否完成填充，这种人工操作的模式会导致填充物填多或填少，术后有可能导致牙体不够美观，严重的，影响病者对牙体的使用，给病者带来麻烦。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于图像识别的多功能补牙系统，能够基于处理后的病者口腔图像识别所补目标牙以及目标牙上的牙洞，基于牙洞尺寸和目标牙尺寸确定牙洞实际大小，使用自动填充设备，进入粗调模式，基于所述牙洞实际大小确定对应的填充料体积，并按确定的对应的填充料体积将填充料注入所补目标牙上的牙洞内，还在自动填充设备操作完后，进入细调模式，基于实时牙形与预设牙形之间的差异，继续进行填充料的自动填充，直到所述实时牙形与所述预设牙形相匹配。

根据本发明的一方面，提供了一种基于图像识别的多功能补牙系统，所述系统包括：

数据采集设备，用于对病者口腔内的环境进行高清口腔图像数据采集，以获得高清口腔图像；

图像处理设备，用于接收所述高清口腔图像，对所述高清口腔图像进行图像处理，以获得处理后的口腔图像；

图像识别设备，用于接收处理后的口腔图像，基于处理后的口腔图像识别所补目标牙以及目标牙上的牙洞，基于牙洞尺寸和目标牙尺寸确定牙洞实际大小；

自动填充设备，用于在接收到所述牙洞实际大小时，进入粗调模式，在所述粗调模式中，基于所述牙洞实际大小确定对应的填充料体积，并按确定的对应的填充料体积将填充料注入所补目标牙上的牙洞内。

更具体地，在所述基于图像识别的多功能补牙系统中，还包括：

用户输入设备，用于根据用户的操作，输入所补目标牙在补完后应用的牙形作为预设牙形；

数据存储设备，与所述用户输入设备连接，用于接收并存储所述预设牙形；

其中，所述预设牙形是在所述自动填充设备执行补牙操作之前，预先通过所述用户输入设备输入到所述数据存储设备中。

更具体地，在所述基于图像识别的多功能补牙系统中：

所述图像处理设备包括：

第一滤波器，用于接收高清口腔图像，对所述高清口腔图像同时执行小波滤波处理、维纳滤波处理、中值滤波处理和高斯低通滤波处理，以分别获得第一滤波图像、第二滤波图像、第三滤波图像和第四滤波图像，同时对所述第一滤波图像、所述第二滤波图像、所述第三滤波图像和所述第四滤波图像进行信噪比分析以分别获得第一信噪比、第二信噪比、第三信噪比和第四信噪比，从所述四个信噪比中选择数值最大的信噪比作为目标信噪比，将目标信噪比对应的滤波图像作为目标滤波图像；

边缘增强器，与所述第一滤波器连接，用于对所述目标滤波图像进行边缘增强处理以获得边缘增强图像；

噪声分析器，与所述边缘增强器连接，用于对所述边缘增强图像进行噪声成分解析以获得所述边缘增强图像中各种噪声类型以及分别对应的各个噪声信号成分，在获得的各个噪声信号成分中选择出幅值最大的三个噪声信号成分并按照幅值从大到小排序分别作为第一噪声信号成分、第二噪声信号成分和第三噪声信号成分；

第二滤波器，分别与所述边缘增强器和所述噪声分析器连接，用于从图像滤波模版库中搜索与第一噪声信号成分、第二噪声信号成分和第三噪声信号成分分别对应的图像滤波模版以作为第一滤波模版、第二滤波模版和第三滤波模版，基于所述第一滤波模版、所述第二滤波模版和所述第三滤波模版对所述边缘增强图像执行滤波处理以获得最终滤波图像；

所述图像识别设备接收处理后的口腔图像，基于处理后的口腔图像识别所补目标牙以及目标牙上的牙洞包括：接收所述最终滤波图像，基于所述最终滤波图像确定其中的目标牙子图像和牙洞子图像，分别基于目标牙子图像和牙洞子图像确定目标牙尺寸和牙洞尺寸，还基于牙洞尺寸和目标牙尺寸确定牙洞实际大小；

其中，所述图像识别设备还基于目标牙子图像确定所补目标牙的实时牙形；

其中，所述自动填充设备按确定的对应的填充料体积将填充料注入所补目标牙上的牙洞内之后，进入细调模式，在细调模式中，基于所述实时牙形与所述预设牙形之间的差异，继续进行填充料的自动填充，直到所述实时牙形与所述预设牙形相匹配；

其中，所述第二滤波器基于所述第一滤波模版、所述第二滤波模版和所述第三滤波模版对所述边缘增强图像执行滤波处理以获得最终滤波图像包括：先使用所述第一滤波模版对所述边缘增强图像执行滤波处理，获得第一中间滤波图像，再使用所述第二滤波模版对所述第一中间滤波图像执行滤波处理，获得第二中间滤波图像，最后使用所述第三滤波模版对所述第二中间滤波图像执行滤波处理，获得最终滤波图像；

其中，所述自动填充设备在所述实时牙形与所述预设牙形相匹配时，发出补牙结束信号；

其中，粗调模式下的填充料出料速度大于细调模式下的填充料出料速度。

更具体地，在所述基于图像识别的多功能补牙系统中，还包括：液晶显示设备，用于接收所述补牙结束信号，并显示与所述补牙结束信号对应的提示文字。

更具体地，在所述基于图像识别的多功能补牙系统中：所述图像识别设备还基于所述目标牙子图像在所述最终滤波图像中的相对位置确定目标牙的实际位置。

更具体地，在所述基于图像识别的多功能补牙系统中，还包括：可移动式反光设备，与所述图像识别设备连接，用于基于所述目标牙的实际位置进行自适应移动，以使得病者看到自己口腔内的目标牙。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的基于图像识别的多功能补牙系统的结构方框图。

图2为根据本发明实施方案示出的图像大数据采集和处理方法的步骤流程图。

附图标记：1数据采集设备；2图像处理设备；3图像识别设备；4自动填充设备；21使用数据采集设备，用于对病者口腔内的环境进行高清口腔图像数据采集，以获得高清口腔图像；22使用图像处理设备，用于接收所述高清口腔图像，对所述高清口腔图像进行图像处理，以获得处理后的口腔图像；23使用图像识别设备，用于接收处理后的口腔图像，基于处理后的口腔图像识别所补目标牙以及目标牙上的牙洞，基于牙洞尺寸和目标牙尺寸确定牙洞实际大小；24使用自动填充设备，用于在接收到所述牙洞实际大小时，进入粗调模式，在所述粗调模式中，基于所述牙洞实际大小确定对应的填充料体积，并按确定的对应的填充料体积将填充料注入所补目标牙上的牙洞内

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的实施方案进行详细说明。

补牙可以让牙齿变得美观，烂的蛀牙都会被去除。补牙之后吃东西不再出现塞牙了，但唯一病者可能不注意的就是以为补了牙之后牙齿就不会再出现蛀牙烂牙了。其实不然，补牙后口腔环境本身没有改变，这种不好的口腔环境是你蛀牙生长的根源。然而补牙是没办法改变口腔环境的。所以在补完牙之后要做的事情还是注意口腔卫生，早晚刷牙，让口腔环境达到酸碱平衡，这样出现蛀牙烂牙的情况就会大大减少。

显然，补牙过程中，填充物的填充控制至关重要，如果填充过少，则无法完全弥补牙洞，导致食物残留物长期停留在牙洞内，容易引起病者口腔环境的恶化以及导致牙体的病变，如果填充过多，则会给病者的使用带来不便，影响了上下牙的咬合，可能需要进行后续的切除手术。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种基于图像识别的多功能补牙系统，首先，通过有针对性的、高精度的图像识别设备识别所补目标牙以及目标牙上的牙洞，其次，采用粗调模式，基于所述牙洞实际大小确定对应的填充料体积，最后，采用细调模式，实现补牙后的实时牙形与预设牙形相吻合，从而提高了填充物的填充精度。

图1为根据本发明实施方案示出的基于图像识别的多功能补牙系统的结构方框图，所述系统包括：

数据采集设备，用于对病者口腔内的环境进行高清口腔图像数据采集，以获得高清口腔图像；

图像处理设备，用于接收所述高清口腔图像，对所述高清口腔图像进行图像处理，以获得处理后的口腔图像；

图像识别设备，用于接收处理后的口腔图像，基于处理后的口腔图像识别所补目标牙以及目标牙上的牙洞，基于牙洞尺寸和目标牙尺寸确定牙洞实际大小；

自动填充设备，用于在接收到所述牙洞实际大小时，进入粗调模式，在所述粗调模式中，基于所述牙洞实际大小确定对应的填充料体积，并按确定的对应的填充料体积将填充料注入所补目标牙上的牙洞内。

接着，继续对本发明的基于图像识别的多功能补牙系统的具体结构进行进一步的说明。

在所述基于图像识别的多功能补牙系统中，还包括：

用户输入设备，用于根据用户的操作，输入所补目标牙在补完后应用的牙形作为预设牙形；

数据存储设备，与所述用户输入设备连接，用于接收并存储所述预设牙形；

其中，所述预设牙形是在所述自动填充设备执行补牙操作之前，预先通过所述用户输入设备输入到所述数据存储设备中。

在所述基于图像识别的多功能补牙系统中：

所述图像处理设备包括：

第一滤波器，用于接收高清口腔图像，对所述高清口腔图像同时执行小波滤波处理、维纳滤波处理、中值滤波处理和高斯低通滤波处理，以分别获得第一滤波图像、第二滤波图像、第三滤波图像和第四滤波图像，同时对所述第一滤波图像、所述第二滤波图像、所述第三滤波图像和所述第四滤波图像进行信噪比分析以分别获得第一信噪比、第二信噪比、第三信噪比和第四信噪比，从所述四个信噪比中选择数值最大的信噪比作为目标信噪比，将目标信噪比对应的滤波图像作为目标滤波图像；

边缘增强器，与所述第一滤波器连接，用于对所述目标滤波图像进行边缘增强处理以获得边缘增强图像；

噪声分析器，与所述边缘增强器连接，用于对所述边缘增强图像进行噪声成分解析以获得所述边缘增强图像中各种噪声类型以及分别对应的各个噪声信号成分，在获得的各个噪声信号成分中选择出幅值最大的三个噪声信号成分并按照幅值从大到小排序分别作为第一噪声信号成分、第二噪声信号成分和第三噪声信号成分；

第二滤波器，分别与所述边缘增强器和所述噪声分析器连接，用于从图像滤波模版库中搜索与第一噪声信号成分、第二噪声信号成分和第三噪声信号成分分别对应的图像滤波模版以作为第一滤波模版、第二滤波模版和第三滤波模版，基于所述第一滤波模版、所述第二滤波模版和所述第三滤波模版对所述边缘增强图像执行滤波处理以获得最终滤波图像；

所述图像识别设备接收处理后的口腔图像，基于处理后的口腔图像识别所补目标牙以及目标牙上的牙洞包括：接收所述最终滤波图像，基于所述最终滤波图像确定其中的目标牙子图像和牙洞子图像，分别基于目标牙子图像和牙洞子图像确定目标牙尺寸和牙洞尺寸，还基于牙洞尺寸和目标牙尺寸确定牙洞实际大小；

其中，所述图像识别设备还基于目标牙子图像确定所补目标牙的实时牙形；

其中，所述自动填充设备按确定的对应的填充料体积将填充料注入所补目标牙上的牙洞内之后，进入细调模式，在细调模式中，基于所述实时牙形与所述预设牙形之间的差异，继续进行填充料的自动填充，直到所述实时牙形与所述预设牙形相匹配；

其中，所述第二滤波器基于所述第一滤波模版、所述第二滤波模版和所述第三滤波模版对所述边缘增强图像执行滤波处理以获得最终滤波图像包括：先使用所述第一滤波模版对所述边缘增强图像执行滤波处理，获得第一中间滤波图像，再使用所述第二滤波模版对所述第一中间滤波图像执行滤波处理，获得第二中间滤波图像，最后使用所述第三滤波模版对所述第二中间滤波图像执行滤波处理，获得最终滤波图像；

其中，所述自动填充设备在所述实时牙形与所述预设牙形相匹配时，发出补牙结束信号；

其中，粗调模式下的填充料出料速度大于细调模式下的填充料出料速度。

在所述基于图像识别的多功能补牙系统中，还包括：液晶显示设备，用于接收所述补牙结束信号，并显示与所述补牙结束信号对应的提示文字。

在所述基于图像识别的多功能补牙系统中：所述图像识别设备还基于所述目标牙子图像在所述最终滤波图像中的相对位置确定目标牙的实际位置。

在所述基于图像识别的多功能补牙系统中，还包括：可移动式反光设备，与所述图像识别设备连接，用于基于所述目标牙的实际位置进行自适应移动，以使得病者看到自己口腔内的目标牙。

图2为根据本发明实施方案示出的图像大数据采集和处理方法的步骤流程图，所述方法包括：

使用数据采集设备，用于对病者口腔内的环境进行高清口腔图像数据采集，以获得高清口腔图像；

使用图像处理设备，用于接收所述高清口腔图像，对所述高清口腔图像进行图像处理，以获得处理后的口腔图像；

使用图像识别设备，用于接收处理后的口腔图像，基于处理后的口腔图像识别所补目标牙以及目标牙上的牙洞，基于牙洞尺寸和目标牙尺寸确定牙洞实际大小；

使用自动填充设备，用于在接收到所述牙洞实际大小时，进入粗调模式，在所述粗调模式中，基于所述牙洞实际大小确定对应的填充料体积，并按确定的对应的填充料体积将填充料注入所补目标牙上的牙洞内。

接着，继续对本发明的图像大数据采集和处理方法的具体流程步骤进行进一步的说明。

在所述图像大数据采集和处理方法中，还包括：

使用用户输入设备，用于根据用户的操作，输入所补目标牙在补完后应用的牙形作为预设牙形；

使用数据存储设备，与所述用户输入设备连接，用于接收并存储所述预设牙形；

其中，所述预设牙形是在所述自动填充设备执行补牙操作之前，预先通过所述用户输入设备输入到所述数据存储设备中。

在所述图像大数据采集和处理方法中，还包括：

设计所述图像处理设备使其包括：

第一滤波器，用于接收高清口腔图像，对所述高清口腔图像同时执行小波滤波处理、维纳滤波处理、中值滤波处理和高斯低通滤波处理，以分别获得第一滤波图像、第二滤波图像、第三滤波图像和第四滤波图像，同时对所述第一滤波图像、所述第二滤波图像、所述第三滤波图像和所述第四滤波图像进行信噪比分析以分别获得第一信噪比、第二信噪比、第三信噪比和第四信噪比，从所述四个信噪比中选择数值最大的信噪比作为目标信噪比，将目标信噪比对应的滤波图像作为目标滤波图像；

边缘增强器，与所述第一滤波器连接，用于对所述目标滤波图像进行边缘增强处理以获得边缘增强图像；

噪声分析器，与所述边缘增强器连接，用于对所述边缘增强图像进行噪声成分解析以获得所述边缘增强图像中各种噪声类型以及分别对应的各个噪声信号成分，在获得的各个噪声信号成分中选择出幅值最大的三个噪声信号成分并按照幅值从大到小排序分别作为第一噪声信号成分、第二噪声信号成分和第三噪声信号成分；

第二滤波器，分别与所述边缘增强器和所述噪声分析器连接，用于从图像滤波模版库中搜索与第一噪声信号成分、第二噪声信号成分和第三噪声信号成分分别对应的图像滤波模版以作为第一滤波模版、第二滤波模版和第三滤波模版，基于所述第一滤波模版、所述第二滤波模版和所述第三滤波模版对所述边缘增强图像执行滤波处理以获得最终滤波图像；

使用所述图像识别设备以基于目标牙子图像确定所补目标牙的实时牙形；

使用所述自动填充设备以在所述实时牙形与所述预设牙形相匹配时，发出补牙结束信号

其中，接收处理后的口腔图像，基于处理后的口腔图像识别所补目标牙以及目标牙上的牙洞包括：接收所述最终滤波图像，基于所述最终滤波图像确定其中的目标牙子图像和牙洞子图像，分别基于目标牙子图像和牙洞子图像确定目标牙尺寸和牙洞尺寸，还基于牙洞尺寸和目标牙尺寸确定牙洞实际大小；

其中，所述自动填充设备按确定的对应的填充料体积将填充料注入所补目标牙上的牙洞内之后，进入细调模式，在细调模式中，基于所述实时牙形与所述预设牙形之间的差异，继续进行填充料的自动填充，直到所述实时牙形与所述预设牙形相匹配；

其中，基于所述第一滤波模版、所述第二滤波模版和所述第三滤波模版对所述边缘增强图像执行滤波处理以获得最终滤波图像包括：先使用所述第一滤波模版对所述边缘增强图像执行滤波处理，获得第一中间滤波图像，再使用所述第二滤波模版对所述第一中间滤波图像执行滤波处理，获得第二中间滤波图像，最后使用所述第三滤波模版对所述第二中间滤波图像执行滤波处理，获得最终滤波图像；

其中，粗调模式下的填充料出料速度大于细调模式下的填充料出料速度。

在所述图像大数据采集和处理方法中，还包括：使用液晶显示设备，用于接收所述补牙结束信号，并显示与所述补牙结束信号对应的提示文字。

在所述图像大数据采集和处理方法中，还包括：使用所述图像识别设备以基于所述目标牙子图像在所述最终滤波图像中的相对位置确定目标牙的实际位置。

在所述图像大数据采集和处理方法中，还包括：使用可移动式反光设备，与所述图像识别设备连接，用于基于所述目标牙的实际位置进行自适应移动，以使得病者看到自己口腔内的目标牙。

另外，所述图像识别设备可以采用dsp芯片来实现。dsp芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的dsp指令，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。

根据数字信号处理的要求，dsp芯片一般具有如下的一些主要特点：(1)在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。(2)程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。(3)片内具有快速ram，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问。(4)具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。(5)快速的中断处理和硬件i/o支持。(6)具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。(7)可以并行执行多个操作。(8)支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。

采用本发明的基于图像识别的多功能补牙系统及方法，针对现有技术中补牙操作精度不高的技术问题，通过对牙体及牙洞的分析，确定粗调模式下的填充物的填充量，通过对补牙后牙体形状与预设牙形的对照，确定细调模式下的填充物的填充量，从而前后采用两种模式以自动填充的方式替换原有的人工操作方式，保证了补牙的准确性以及美观度。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。