牙齿扫描的成像方法、装置及计算机可读存储介质与流程

1.本发明涉及口腔扫描技术领域，尤其涉及牙齿扫描的成像方法、装置及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.口内扫描仪，是一种牙齿扫描及正畸、医学整形专用三维扫描仪，可以让牙医直接在病人口内扫描获取牙齿的三维数字模型，然后发送到cad/cam平台进行修复体的设计和加工。
3.目前，用于牙齿扫描成像的口内扫描仪，每次只能扫描到牙齿的局部，经过多次扫描，然后将每次扫描的图像进行拼接，以形成牙齿的整体图像，然而，由于拼接次数较多，每次拼接都会有误差，这种误差在每次拼接时都会累积，导致扫描形成的牙齿的整体图像误差较大。
4.上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种牙齿扫描的成像方法、装置及计算机可读存储介质，旨在解决扫描形成的牙齿的整体图像误差较大的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提供一种牙齿扫描的成像方法，所述牙齿扫描的成像方法包括以下步骤：
7.获取牙齿的全局扫描图像和多个局部扫描图像；
8.根据所述全局扫描图像拼接多个所述局部扫描图像，以形成所述牙齿的三维整体图像。
9.可选地，所述根据所述全局扫描图像拼接多个所述局部扫描图像的步骤包括：
10.从所述全局扫描图像中查找与所述局部扫描图像的特征相似度大于或等于第一预设阈值的第一特征；
11.根据所述第一特征的位置和方向将所述局部扫描图像与所述全局扫描图像进行拼接。
12.可选地，所述根据所述第一特征的位置和方向将所述局部扫描图像与所述全局扫描图像进行拼接的步骤之后，还包括：
13.从至少一个所述局部扫描图像中查找与另一所述局部扫描图像的特征相似度大于或等于第二预设阈值的第二特征；
14.根据所述第二特征的位置和方向将至少一个所述局部扫描图像与另一所述局部扫描图像进行拼接。
15.可选地，所述从所述全局扫描图像中查找与所述局部扫描图像的特征相似度大于或等于第一预设阈值的第一特征的步骤包括：
16.根据所述全局扫描图像获取全局点云；
17.根据所述局部扫描图像获取局部点云；
18.从所述全局点云中查找与所述局部点云的特征相同的第一点云；
19.在所述第一点云大于或等于所述第一预设阈值时，将所述第一点云确定为所述第一特征。
20.可选地，所述根据所述第一特征的位置将所述局部扫描图像与所述全局扫描图像进行拼接的步骤包括：
21.调整所述全局点云和/或所述局部点云以使所述第一点云与所述局部点云重合，并使所述第一点云与所述局部点云对应的法向量平行，以将所述局部扫描图像与所述全局扫描图像拼接。
22.可选地，所述根据所述全局扫描图像获取全局点云的步骤包括：
23.获取至少两个所述全局扫描图像对应的目标点云；
24.拼接所述目标点云获取所述全局点云。
25.可选地，所述拼接所述目标点云获取所述全局点云的步骤包括：
26.调整所述目标点云以使所述目标点云的相同特征点云对应的法向量平行，以拼接为所述全局点云。
27.可选地，所述获取多个局部扫描图像的步骤包括：
28.接收连续的局部扫描信号；
29.根据连续的所述局部扫描信号获取多个所述局部扫描图像。
30.此外，为实现上述目的，本发明还提供一种牙齿扫描的成像装置，所述成像装置包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的牙齿扫描的成像程序，所述牙齿扫描的成像程序被所述处理器执行时实现如上述任一技术方案所述的方法的步骤。
31.此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有牙齿扫描的成像程序，所述牙齿扫描的成像程序被处理器执行时实现如上述任一技术方案所述的牙齿扫描的成像方法的步骤。
32.本发明实施例提出的一种牙齿扫描的成像方法，通过获取牙齿的全局扫描图像和多个局部扫描图像，然后根据所述全局扫描图像拼接多个所述局部扫描图像，以形成所述牙齿的三维整体图像，实现了通过所述全局扫描图像约束所述局部扫描图像，减小所述局部扫描图像拼接的误差，以提高三维整体图像的精度的技术效果。
附图说明
33.图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端结构示意图；
34.图2为本发明牙齿扫描的成像方法第一实施例的流程示意图；
35.图3为图2中步骤s20的细化流程示意图；
36.图4为本发明牙齿扫描的成像方法第二实施例的流程示意图。
37.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
38.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
39.本发明实施例的主要解决方案是：获取牙齿的全局扫描图像和多个局部扫描图像，根据所述全局扫描图像拼接多个所述局部扫描图像，以形成所述牙齿的三维整体图像。
40.在一示例方案中，采用口内扫描仪扫描牙齿，以采集口腔内牙齿的局部扫描图像，然后将所有采集的局部扫描图像拼接，以得到牙齿的三维整体图像，然而，要得到牙齿的三维整体图像需要拼接700张左右的局部扫描图像，每次拼接时都可能会产生微小误差，这些误差在多次拼接后逐渐累积，导致最终拼接得到的牙齿的三维整体图像存在畸变，误差较大，影响后续模型的设计精度。
41.本发明提供一种解决方案，获取牙齿的全局扫描图像和多个局部扫描图像，然后根据所述全局扫描图像拼接多个所述局部扫描图像，以形成所述牙齿的三维整体图像，从而通过所述全局扫描图像约束所述局部扫描图像，减小所述局部扫描图像拼接的误差，以提高三维整体图像的精度。
42.如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端结构示意图。
43.本发明实施例终端可以是pc，也可以是智能手机、平板电脑、便携计算机等具有显示功能的可移动式终端设备。
44.如图1所示，该终端可以包括：处理器1001，例如cpu，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(display)、输入单元比如键盘(keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如wi-fi接口)。存储器1005可以是高速ram存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
45.可选地，终端还可以包括摄像头、rf(radio frequency，射频)电路，传感器、音频电路、wifi模块等等。其中，传感器比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。具体地，光传感器可包括环境光传感器及接近传感器，其中，环境光传感器可根据环境光线的明暗来调节显示屏的亮度，接近传感器可在移动终端移动到耳边时，关闭显示屏和/或背光。作为运动传感器的一种，重力加速度传感器可检测各个方向上(一般为三轴)加速度的大小，静止时可检测出重力的大小及方向，可用于识别移动终端姿态的应用(比如横竖屏切换、相关游戏、磁力计姿态校准)、振动识别相关功能(比如计步器、敲击)等；当然，移动终端还可配置陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等其他传感器，在此不再赘述。
46.本领域技术人员可以理解，图1中示出的终端结构并不构成对终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
47.如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及牙齿扫描的成像方法程序。
48.在图1所示的终端中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于连接客户端(用户端)，与客户端进行数据通信；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的牙齿扫描的成像方法程序，并执行以下操作：
49.获取牙齿的全局扫描图像和多个局部扫描图像；
50.根据所述全局扫描图像拼接多个所述局部扫描图像，以形成所述牙齿的三维整体图像。
51.进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的牙齿扫描的成像方法程序，还执行以下操作：
52.从所述全局扫描图像中查找与所述局部扫描图像的特征相似度大于或等于第一预设阈值的第一特征；
53.根据所述第一特征的位置和方向将所述局部扫描图像与所述全局扫描图像进行拼接。
54.进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的牙齿扫描的成像方法程序，还执行以下操作：
55.从至少一个所述局部扫描图像中查找与另一所述局部扫描图像的特征相似度大于或等于第二预设阈值的第二特征；
56.根据所述第二特征的位置和方向将至少一个所述局部扫描图像与另一所述局部扫描图像进行拼接。
57.进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的牙齿扫描的成像方法程序，还执行以下操作：
58.根据所述全局扫描图像获取全局点云；
59.根据所述局部扫描图像获取局部点云；
60.从所述全局点云中查找与所述局部点云的特征相同的第一点云；
61.在所述第一点云大于或等于所述第一预设阈值时，将所述第一点云确定为所述第一特征。
62.进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的牙齿扫描的成像方法程序，还执行以下操作：
63.调整所述全局点云和/或所述局部点云以使所述第一点云与所述局部点云重合，并使所述第一点云与所述局部点云对应的法向量平行，以将所述局部扫描图像与所述全局扫描图像拼接。
64.进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的牙齿扫描的成像方法程序，还执行以下操作：
65.获取至少两个所述全局扫描图像对应的目标点云；
66.拼接所述目标点云获取所述全局点云。
67.进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的牙齿扫描的成像方法程序，还执行以下操作：
68.调整所述目标点云以使所述目标点云的相同特征点云对应的法向量平行，以拼接为所述全局点云。
69.接收连续的局部扫描信号；
70.根据连续的所述局部扫描信号获取多个所述局部扫描图像。
71.第一实施例
72.参照图2，本发明第一实施例提供一种牙齿扫描的成像方法，所述牙齿扫描的成像方法包括：
73.步骤s10，获取牙齿的全局扫描图像和多个局部扫描图像。
74.采用口内扫描仪扫描患者口腔内的牙齿，通常每次扫描会得到包括一颗到两个牙齿大小的局部扫描图像，连续扫描牙齿，得到多个局部扫描图像。
75.采用全局扫描仪扫描患者口腔内的牙齿，一般会得到包括多个牙齿的全局扫描图像。全局扫描图像相比局部扫描图像，全局扫描图像包含的牙齿数量多，可以基本体现牙齿的整体分布格局，而局部扫描图像则可以扫描到牙齿的任意位置，得到更加精确的牙齿扫描图像。
76.在扫描得到全局扫描图像和局部扫描图像之后，将全局扫描图像和局部扫描图像传输至本实施例的终端，以将局部扫描图像与全局扫描图像进行拼接。
77.可选地，获取多个局部扫描图像的步骤包括：
78.接收连续的局部扫描信号；
79.根据连续的所述局部扫描信号获取多个所述局部扫描图像。
80.通常在采用口内扫描仪扫描牙齿时，缓慢移动口内扫描仪，以获取连续的局部扫描图像，然后口内扫描仪将获取的局部扫描图像以信号的方式发送给终端，终端在接收到局部扫描信号后，将其解析、拼接。
81.可选地，终端接收的局部扫描信号也可以不连续，例如，可以先从口腔的左边向右边扫描，然后从口腔的右边向左边扫描；或者根据实际需要，选择需要扫描的位置，例如，用户可以观察终端显示的局部扫描图像，若局部扫描图像的某一位置处的图像不清晰，可以根据图像不清晰的位置重新扫描牙齿，以获得更精确的局部扫描图像。
82.同样，全局扫描仪在扫描牙齿得到全局扫描图像后，将全局扫描图像以信号的方式发送给终端，终端解析后，将局部扫描图像与全局扫描图像进行拼接。
83.步骤s20，根据所述全局扫描图像拼接多个所述局部扫描图像，以形成所述牙齿的三维整体图像。
84.拼接多个局部扫描图像可以获取局部精度更高的牙齿的三维整体图像，获取的全局扫描图像的整体精度更高，为获取更高精度的牙齿的三维整体图像，以全局扫描图像为基础，将局部扫描图像拼接在全局扫描图像的对应位置，通过全局扫描图像约束局部扫描图像，减小局部扫描图像在拼接时累积的误差，避免局部扫描图像拼接后发生畸变。
85.拼接全局扫描图像与多个局部扫描图像时，需要将局部扫描图像对应拼接在全局扫描图像的对应位置，并且还要以特定的角度将局部扫描图像拼接在全局扫描图像，若是局部扫描图像在拼接时的角度误差较大，也会造成拼接形成的牙齿的三维整体图像产生畸变。
86.在得到全局扫描图像和局部扫描图像后，查找全局扫描图像和局部扫描图像相近的第一特征，以根据第一特征将局部扫描图像与全局扫描图像进行拼接，得到牙齿的三维整体图像。
87.可选地，请参照图3，根据所述全局扫描图像拼接多个所述局部扫描图像的步骤包括：
88.步骤s21，从所述全局扫描图像中查找与所述局部扫描图像的特征相似度大于或等于第一预设阈值的第一特征。
89.为了将局部扫描图像拼接到全局扫描图像对应的位置，从全局扫描图像中查找与
局部扫描图像的特征相似度大于或等于第一预设阈值的第一特征，在查找到第一特征时，说明全局扫描图像与局部扫描图像在扫描时有重叠，可以在全局扫描图像中找到局部扫描图像对应的位置，因此可以将局部扫描图像拼接在全局扫描图像对应的位置；若没有找到第一特征时，说明全局扫描图像与局部扫描图像在扫描时没有重叠区域，无法在全局扫描图像中找到局部扫描图像对应的位置，此时可以将局部扫描图像暂不与全局扫描图像拼接。其中，第一预设阈值可以根据实际需要进行设置。
90.第一特征可以根据实际需求进行设置，例如，第一特征可以是从牙齿的全局扫描图像中查询与局部扫描图像中相同特征点的数量大于或等于第一预设阈值时形成的第一点云，也可以是从牙齿的全局扫描图像中查找与局部扫描图像的轮廓形状相同的面积大于或等于第一预设阈值时形成的面积区域。
91.在第一特征为第一点云时，根据全局扫描图像获取全局点云，根据局部扫描图像获取局部点云，然后从全局点云中查找与局部点云的特征相同的第一点云，在第一点云大于等于第一预设阈值时，可以判定全局扫描图像与局部扫描图像在扫描时有重叠，可以将第一点云所在的位置作为局部扫描图像对应拼接的位置；即可以确定第一点云可以为第一特征。
92.可选地，第一预设阈值可以为点云包含的相同特征点的数量阈值，即从全局点云中查找与局部点云的特征相同的特征点的数量，在该相同特征点的数量大于或等于第一预设阈值设置的数量时，可以认为第一点云所在位置即为局部扫描图像的拼接位置。
93.可选地，根据全局扫描图像获取全局点云的步骤包括：
94.获取至少两个所述全局扫描图像对应的目标点云；
95.拼接所述目标点云获取所述全局点云。
96.由于采用全局扫描仪扫描一次口腔内的牙齿时，获取的全局扫描图像可能包含的牙齿数量不是特别多，因此可以采用全局扫描仪多次扫描口腔内的牙齿，然后根据扫描得到的至少两个全局扫描图像获取目标点云，查找目标点云之间的相同特征点云，以根据该相同特征点云将目标点云相互拼接形成全局点云，使得全局点云包含更多牙齿的特征，从而使得全局点云可以约束更多局部点云，以进一步提高形成的牙齿的三维整体图像的精度。
97.可选地，还可以先拼接至少两个全局扫描图像，然后根据拼接的全局扫描图像获取全局点云。具体地，从至少两个全局扫描图像中查找轮廓形状相似度大于或等于预设阈值的轮廓区域，然后使一个全局扫描图像中的所述轮廓区域与另一个全局扫描图像中的所述轮廓区域重合，以将其拼接，形成目标扫描图像，然后根据目标扫描图像获取全局点云。
98.可选地，拼接目标点云时，通过调整目标点云以使目标点云的相同特征点云对应的法向量平行，以拼接为全局点云。
99.具体地，点云包含位置信息、方向信息等，在拼接点云时可以根据需要将点云的相应特征对齐，即可实现点云的拼接。在本实施例中，将目标点云之间的相同特征点云的法向量调整平行，即可实现目标点云的拼接；还可以在目标点云之间的相同特征点重合之后再使其对应的法向量平行，以实现目标点云的拼接。
100.步骤s22，根据所述第一特征的位置和方向将所述局部扫描图像与所述全局扫描图像进行拼接。
101.在从全局扫描图像中查找到第一特征时，调整局部扫描图像和全局扫描图像，以将局部扫描图像的对应特征调整至第一特征所在位置，并调整局部扫描图像的方向，以实现局部扫描图像与全局扫描图像的拼接，并通过全局扫描图像约束局部扫描图像，提高形成的牙齿的三维整体图像的精度。
102.在将第一点云确定为第一特征时，局部扫描图像与全局扫描图像的拼接方法为：调整所述全局点云和/或所述局部点云以使所述第一点云与所述局部点云重合，并使所述第一点云与所述局部点云对应的法向量平行，以将所述局部扫描图像与所述全局扫描图像拼接。
103.可以理解地，通过扫描牙齿后得到牙齿外观表面的点数据集合为点云，点云具有方向，点云的方向即为点云的法向量。
104.本发明实施例获取牙齿的全局扫描图像和多个局部扫描图像后，根据所述全局扫描图像拼接多个所述局部扫描图像，以形成所述牙齿的三维整体图像，从而通过全局扫描图像约束局部扫描图像，使得拼接后形成的牙齿的三维整体图的精度更高。
105.第二实施例
106.请参照图4，基于第一实施例，本发明第二实施例提供一种牙齿扫描的成像方法，在根据所述第一特征的位置和方向将所述局部扫描图像与所述全局扫描图像进行拼接的步骤之后，还包括：
107.步骤s23，从至少一个所述局部扫描图像中查找与另一所述局部扫描图像的特征相似度大于或等于第二预设阈值的第二特征。
108.步骤s24，根据所述第二特征的位置和方向将至少一个所述局部扫描图像与另一所述局部扫描图像进行拼接。
109.一个局部扫描图像与另一个扫描图像之间也可以进行拼接，拼接时，从至少一个局部扫描图像中查找与另一局部扫描图像的特征相似度大于或等于第二预设阈值的第二特征，若找到第二特征，可以认为该局部扫描图像在扫描时有重叠，从一个局部扫描图像中可以找到另一个扫描图像的拼接位置，因此可以将其进行拼接；若找不到第二特征，则暂不进行拼接。
110.可选地，从局部扫描图像中获取局部点云，从至少一个局部点云中查找与另一局部点云的特征相同的第二点云，若第二点云大于或等于第二预设阈值，可以认为该局部点云之间具有相同特征，从一个局部点云中可以找另一个局部点云的拼接位置，以将该局部扫描图像进行拼接。其中，第二点云可以确定为第二特征，第二预设阈值可以为点云包含的相同特征点的数量。
111.具体地，将第二点云与另一局部点云对应重合，并使第二点云与该另一局部点云对应的法向量对应平行，以实现至少一个局部扫描图像与另一局部扫描图像拼接的目的。
112.在拼接时，先从全局扫描图像中查找与局部扫描图像的特征相似度大于或等于第一预设阈值的第一特征，若可以找到，说明可以在全局扫描图像中找到局部扫描图像的拼接位置，从而根据第一特征的位置和方向将局部扫描图像和全局扫描图像拼接。若找不到第一特征，说明口内扫描仪扫描的是全局扫描仪扫描不到的牙齿位置，此时可以在局部扫描图像之间查找特征相似度大于或等于第二预设阈值的第二特征，若存在第二特征，说明局部扫描图像之间可以找到拼接位置，可以将一个局部扫描图像与另一个对应的局部扫描
图像进行拼接，以便通过局部扫描图像与局部扫描图像之间的拼接以及局部扫描图像与全局扫描图像之间的拼接形成牙齿的三维整体图像。
113.在另一可选实施例中，可以在步骤s22，根据所述第一特征的位置和方向将所述局部扫描图像与所述全局扫描图像进行拼接之前，执行步骤s23和步骤s24。具体地，先在局部扫描图像之间查找特征相似度大于或等于第二预设阈值的第二特征，若存在第二特征，说明局部扫描图像之间可以找到拼接位置，可以将一个局部扫描图像与另一个对应的局部扫描图像进行拼接，直至将所有局部图像拼接形成牙齿的目标三维整体图像；然后在全局扫描图像中查找与拼接后的局部扫描图像的特征相似度大于或等于第一预设阈值的第一特征，然后根据第一特征的位置和方向将目标三维整体图像(即局部扫描图像拼接后形成的三维图像)与全局扫描图像进行拼接，以形成牙齿的三维整体图像。
114.此外，本发明实施例还提出一种牙齿扫描的成像装置，所述成像装置包括局部扫描仪、全局扫描仪和处理器，所述局部扫描仪用于扫描牙齿以获得局部扫描图像，所述全局扫描图像用于扫描牙齿以获得全局扫描图像，所述处理器用于接收所述局部扫描图像和全局扫描图像以生成牙齿的三维整体图像。
115.此外，本发明实施例还提出一种牙齿扫描的成像装置，所述成像装置包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的牙齿扫描的成像程序，所述牙齿扫描的成像程序被所述处理器执行时实现如上述任一所述的牙齿扫描的成像方法的步骤。
116.此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有牙齿扫描的成像程序，所述牙齿扫描的成像程序被处理器执行时实现上述任一所述的牙齿扫描的成像方法的步骤。
117.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
118.上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
119.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
120.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。