本發明涉及圖像識別領域，尤其涉及一種基于圖像識別的多功能補牙系統。

背景技術：

補牙，指的是用人造物質修補牙體缺損的方法。用于修補的物質叫充填材料。凡因齲齒、楔狀缺損、外傷等造成牙體組織缺損者都需要修補，以恢復其外形和功能。當病變已波及牙髓，甚至引起根尖周病時，應先治療牙髓，再行補牙。

現有技術中的補牙操作都是口腔醫生根據掏出的牙洞形狀，基于自己的歷史經驗，判斷要填入的填充物的多少，進行手工填充，還基于自己的肉眼，根據牙體的當前形狀，判斷是否完成填充，這種人工操作的模式會導致填充物填多或填少，術后有可能導致牙體不夠美觀，嚴重的，影響病者對牙體的使用，給病者帶來麻煩。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明提供了一種基于圖像識別的多功能補牙系統，能夠基于處理后的病者口腔圖像識別所補目標牙以及目標牙上的牙洞，基于牙洞尺寸和目標牙尺寸確定牙洞實際大小，使用自動填充設備，進入粗調模式，基于所述牙洞實際大小確定對應的填充料體積，并按確定的對應的填充料體積將填充料注入所補目標牙上的牙洞內，還在自動填充設備操作完后，進入細調模式，基于實時牙形與預設牙形之間的差異，繼續進行填充料的自動填充，直到所述實時牙形與所述預設牙形相匹配。

根據本發明的一方面，提供了一種基于圖像識別的多功能補牙系統，所述系統包括：

數據采集設備，用于對病者口腔內的環境進行高清口腔圖像數據采集，以獲得高清口腔圖像；

圖像處理設備，用于接收所述高清口腔圖像，對所述高清口腔圖像進行圖像處理，以獲得處理后的口腔圖像；

圖像識別設備，用于接收處理后的口腔圖像，基于處理后的口腔圖像識別所補目標牙以及目標牙上的牙洞，基于牙洞尺寸和目標牙尺寸確定牙洞實際大小；

自動填充設備，用于在接收到所述牙洞實際大小時，進入粗調模式，在所述粗調模式中，基于所述牙洞實際大小確定對應的填充料體積，并按確定的對應的填充料體積將填充料注入所補目標牙上的牙洞內。

更具體地，在所述基于圖像識別的多功能補牙系統中，還包括：

用戶輸入設備，用于根據用戶的操作，輸入所補目標牙在補完后應用的牙形作為預設牙形；

數據存儲設備，與所述用戶輸入設備連接，用于接收并存儲所述預設牙形；

其中，所述預設牙形是在所述自動填充設備執行補牙操作之前，預先通過所述用戶輸入設備輸入到所述數據存儲設備中。

更具體地，在所述基于圖像識別的多功能補牙系統中：

所述圖像處理設備包括：

第一濾波器，用于接收高清口腔圖像，對所述高清口腔圖像同時執行小波濾波處理、維納濾波處理、中值濾波處理和高斯低通濾波處理，以分別獲得第一濾波圖像、第二濾波圖像、第三濾波圖像和第四濾波圖像，同時對所述第一濾波圖像、所述第二濾波圖像、所述第三濾波圖像和所述第四濾波圖像進行信噪比分析以分別獲得第一信噪比、第二信噪比、第三信噪比和第四信噪比，從所述四個信噪比中選擇數值最大的信噪比作為目標信噪比，將目標信噪比對應的濾波圖像作為目標濾波圖像；

邊緣增強器，與所述第一濾波器連接，用于對所述目標濾波圖像進行邊緣增強處理以獲得邊緣增強圖像；

噪聲分析器，與所述邊緣增強器連接，用于對所述邊緣增強圖像進行噪聲成分解析以獲得所述邊緣增強圖像中各種噪聲類型以及分別對應的各個噪聲信號成分，在獲得的各個噪聲信號成分中選擇出幅值最大的三個噪聲信號成分并按照幅值從大到小排序分別作為第一噪聲信號成分、第二噪聲信號成分和第三噪聲信號成分；

第二濾波器，分別與所述邊緣增強器和所述噪聲分析器連接，用于從圖像濾波模版庫中搜索與第一噪聲信號成分、第二噪聲信號成分和第三噪聲信號成分分別對應的圖像濾波模版以作為第一濾波模版、第二濾波模版和第三濾波模版，基于所述第一濾波模版、所述第二濾波模版和所述第三濾波模版對所述邊緣增強圖像執行濾波處理以獲得最終濾波圖像；

所述圖像識別設備接收處理后的口腔圖像，基于處理后的口腔圖像識別所補目標牙以及目標牙上的牙洞包括：接收所述最終濾波圖像，基于所述最終濾波圖像確定其中的目標牙子圖像和牙洞子圖像，分別基于目標牙子圖像和牙洞子圖像確定目標牙尺寸和牙洞尺寸，還基于牙洞尺寸和目標牙尺寸確定牙洞實際大小；

其中，所述圖像識別設備還基于目標牙子圖像確定所補目標牙的實時牙形；

其中，所述自動填充設備按確定的對應的填充料體積將填充料注入所補目標牙上的牙洞內之后，進入細調模式，在細調模式中，基于所述實時牙形與所述預設牙形之間的差異，繼續進行填充料的自動填充，直到所述實時牙形與所述預設牙形相匹配；

其中，所述第二濾波器基于所述第一濾波模版、所述第二濾波模版和所述第三濾波模版對所述邊緣增強圖像執行濾波處理以獲得最終濾波圖像包括：先使用所述第一濾波模版對所述邊緣增強圖像執行濾波處理，獲得第一中間濾波圖像，再使用所述第二濾波模版對所述第一中間濾波圖像執行濾波處理，獲得第二中間濾波圖像，最后使用所述第三濾波模版對所述第二中間濾波圖像執行濾波處理，獲得最終濾波圖像；

其中，所述自動填充設備在所述實時牙形與所述預設牙形相匹配時，發出補牙結束信號；

其中，粗調模式下的填充料出料速度大于細調模式下的填充料出料速度。

更具體地，在所述基于圖像識別的多功能補牙系統中，還包括：液晶顯示設備，用于接收所述補牙結束信號，并顯示與所述補牙結束信號對應的提示文字。

更具體地，在所述基于圖像識別的多功能補牙系統中：所述圖像識別設備還基于所述目標牙子圖像在所述最終濾波圖像中的相對位置確定目標牙的實際位置。

更具體地，在所述基于圖像識別的多功能補牙系統中，還包括：可移動式反光設備，與所述圖像識別設備連接，用于基于所述目標牙的實際位置進行自適應移動，以使得病者看到自己口腔內的目標牙。

附圖說明

以下將結合附圖對本發明的實施方案進行描述，其中：

圖1為根據本發明實施方案示出的基于圖像識別的多功能補牙系統的結構方框圖。

圖2為根據本發明實施方案示出的圖像大數據采集和處理方法的步驟流程圖。

附圖標記：1數據采集設備；2圖像處理設備；3圖像識別設備；4自動填充設備；21使用數據采集設備，用于對病者口腔內的環境進行高清口腔圖像數據采集，以獲得高清口腔圖像；22使用圖像處理設備，用于接收所述高清口腔圖像，對所述高清口腔圖像進行圖像處理，以獲得處理后的口腔圖像；23使用圖像識別設備，用于接收處理后的口腔圖像，基于處理后的口腔圖像識別所補目標牙以及目標牙上的牙洞，基于牙洞尺寸和目標牙尺寸確定牙洞實際大小；24使用自動填充設備，用于在接收到所述牙洞實際大小時，進入粗調模式，在所述粗調模式中，基于所述牙洞實際大小確定對應的填充料體積，并按確定的對應的填充料體積將填充料注入所補目標牙上的牙洞內

具體實施方式

下面將參照附圖對本發明的實施方案進行詳細說明。

補牙可以讓牙齒變得美觀，爛的蛀牙都會被去除。補牙之后吃東西不再出現塞牙了，但唯一病者可能不注意的就是以為補了牙之后牙齒就不會再出現蛀牙爛牙了。其實不然，補牙后口腔環境本身沒有改變，這種不好的口腔環境是你蛀牙生長的根源。然而補牙是沒辦法改變口腔環境的。所以在補完牙之后要做的事情還是注意口腔衛生，早晚刷牙，讓口腔環境達到酸堿平衡，這樣出現蛀牙爛牙的情況就會大大減少。

顯然，補牙過程中，填充物的填充控制至關重要，如果填充過少，則無法完全彌補牙洞，導致食物殘留物長期停留在牙洞內，容易引起病者口腔環境的惡化以及導致牙體的病變，如果填充過多，則會給病者的使用帶來不便，影響了上下牙的咬合，可能需要進行后續的切除手術。

為了克服上述不足，本發明搭建了一種基于圖像識別的多功能補牙系統，首先，通過有針對性的、高精度的圖像識別設備識別所補目標牙以及目標牙上的牙洞，其次，采用粗調模式，基于所述牙洞實際大小確定對應的填充料體積，最后，采用細調模式，實現補牙后的實時牙形與預設牙形相吻合，從而提高了填充物的填充精度。

圖1為根據本發明實施方案示出的基于圖像識別的多功能補牙系統的結構方框圖，所述系統包括：

數據采集設備，用于對病者口腔內的環境進行高清口腔圖像數據采集，以獲得高清口腔圖像；

圖像處理設備，用于接收所述高清口腔圖像，對所述高清口腔圖像進行圖像處理，以獲得處理后的口腔圖像；

圖像識別設備，用于接收處理后的口腔圖像，基于處理后的口腔圖像識別所補目標牙以及目標牙上的牙洞，基于牙洞尺寸和目標牙尺寸確定牙洞實際大小；

自動填充設備，用于在接收到所述牙洞實際大小時，進入粗調模式，在所述粗調模式中，基于所述牙洞實際大小確定對應的填充料體積，并按確定的對應的填充料體積將填充料注入所補目標牙上的牙洞內。

接著，繼續對本發明的基于圖像識別的多功能補牙系統的具體結構進行進一步的說明。

在所述基于圖像識別的多功能補牙系統中，還包括：

用戶輸入設備，用于根據用戶的操作，輸入所補目標牙在補完后應用的牙形作為預設牙形；

數據存儲設備，與所述用戶輸入設備連接，用于接收并存儲所述預設牙形；

其中，所述預設牙形是在所述自動填充設備執行補牙操作之前，預先通過所述用戶輸入設備輸入到所述數據存儲設備中。

在所述基于圖像識別的多功能補牙系統中：

所述圖像處理設備包括：

第一濾波器，用于接收高清口腔圖像，對所述高清口腔圖像同時執行小波濾波處理、維納濾波處理、中值濾波處理和高斯低通濾波處理，以分別獲得第一濾波圖像、第二濾波圖像、第三濾波圖像和第四濾波圖像，同時對所述第一濾波圖像、所述第二濾波圖像、所述第三濾波圖像和所述第四濾波圖像進行信噪比分析以分別獲得第一信噪比、第二信噪比、第三信噪比和第四信噪比，從所述四個信噪比中選擇數值最大的信噪比作為目標信噪比，將目標信噪比對應的濾波圖像作為目標濾波圖像；

邊緣增強器，與所述第一濾波器連接，用于對所述目標濾波圖像進行邊緣增強處理以獲得邊緣增強圖像；

噪聲分析器，與所述邊緣增強器連接，用于對所述邊緣增強圖像進行噪聲成分解析以獲得所述邊緣增強圖像中各種噪聲類型以及分別對應的各個噪聲信號成分，在獲得的各個噪聲信號成分中選擇出幅值最大的三個噪聲信號成分并按照幅值從大到小排序分別作為第一噪聲信號成分、第二噪聲信號成分和第三噪聲信號成分；

第二濾波器，分別與所述邊緣增強器和所述噪聲分析器連接，用于從圖像濾波模版庫中搜索與第一噪聲信號成分、第二噪聲信號成分和第三噪聲信號成分分別對應的圖像濾波模版以作為第一濾波模版、第二濾波模版和第三濾波模版，基于所述第一濾波模版、所述第二濾波模版和所述第三濾波模版對所述邊緣增強圖像執行濾波處理以獲得最終濾波圖像；

所述圖像識別設備接收處理后的口腔圖像，基于處理后的口腔圖像識別所補目標牙以及目標牙上的牙洞包括：接收所述最終濾波圖像，基于所述最終濾波圖像確定其中的目標牙子圖像和牙洞子圖像，分別基于目標牙子圖像和牙洞子圖像確定目標牙尺寸和牙洞尺寸，還基于牙洞尺寸和目標牙尺寸確定牙洞實際大小；

其中，所述圖像識別設備還基于目標牙子圖像確定所補目標牙的實時牙形；

其中，所述自動填充設備按確定的對應的填充料體積將填充料注入所補目標牙上的牙洞內之后，進入細調模式，在細調模式中，基于所述實時牙形與所述預設牙形之間的差異，繼續進行填充料的自動填充，直到所述實時牙形與所述預設牙形相匹配；

其中，所述第二濾波器基于所述第一濾波模版、所述第二濾波模版和所述第三濾波模版對所述邊緣增強圖像執行濾波處理以獲得最終濾波圖像包括：先使用所述第一濾波模版對所述邊緣增強圖像執行濾波處理，獲得第一中間濾波圖像，再使用所述第二濾波模版對所述第一中間濾波圖像執行濾波處理，獲得第二中間濾波圖像，最后使用所述第三濾波模版對所述第二中間濾波圖像執行濾波處理，獲得最終濾波圖像；

其中，所述自動填充設備在所述實時牙形與所述預設牙形相匹配時，發出補牙結束信號；

其中，粗調模式下的填充料出料速度大于細調模式下的填充料出料速度。

在所述基于圖像識別的多功能補牙系統中，還包括：液晶顯示設備，用于接收所述補牙結束信號，并顯示與所述補牙結束信號對應的提示文字。

在所述基于圖像識別的多功能補牙系統中：所述圖像識別設備還基于所述目標牙子圖像在所述最終濾波圖像中的相對位置確定目標牙的實際位置。

在所述基于圖像識別的多功能補牙系統中，還包括：可移動式反光設備，與所述圖像識別設備連接，用于基于所述目標牙的實際位置進行自適應移動，以使得病者看到自己口腔內的目標牙。

圖2為根據本發明實施方案示出的圖像大數據采集和處理方法的步驟流程圖，所述方法包括：

使用數據采集設備，用于對病者口腔內的環境進行高清口腔圖像數據采集，以獲得高清口腔圖像；

使用圖像處理設備，用于接收所述高清口腔圖像，對所述高清口腔圖像進行圖像處理，以獲得處理后的口腔圖像；

使用圖像識別設備，用于接收處理后的口腔圖像，基于處理后的口腔圖像識別所補目標牙以及目標牙上的牙洞，基于牙洞尺寸和目標牙尺寸確定牙洞實際大小；

使用自動填充設備，用于在接收到所述牙洞實際大小時，進入粗調模式，在所述粗調模式中，基于所述牙洞實際大小確定對應的填充料體積，并按確定的對應的填充料體積將填充料注入所補目標牙上的牙洞內。

接著，繼續對本發明的圖像大數據采集和處理方法的具體流程步驟進行進一步的說明。

在所述圖像大數據采集和處理方法中，還包括：

使用用戶輸入設備，用于根據用戶的操作，輸入所補目標牙在補完后應用的牙形作為預設牙形；

使用數據存儲設備，與所述用戶輸入設備連接，用于接收并存儲所述預設牙形；

其中，所述預設牙形是在所述自動填充設備執行補牙操作之前，預先通過所述用戶輸入設備輸入到所述數據存儲設備中。

在所述圖像大數據采集和處理方法中，還包括：

設計所述圖像處理設備使其包括：

第一濾波器，用于接收高清口腔圖像，對所述高清口腔圖像同時執行小波濾波處理、維納濾波處理、中值濾波處理和高斯低通濾波處理，以分別獲得第一濾波圖像、第二濾波圖像、第三濾波圖像和第四濾波圖像，同時對所述第一濾波圖像、所述第二濾波圖像、所述第三濾波圖像和所述第四濾波圖像進行信噪比分析以分別獲得第一信噪比、第二信噪比、第三信噪比和第四信噪比，從所述四個信噪比中選擇數值最大的信噪比作為目標信噪比，將目標信噪比對應的濾波圖像作為目標濾波圖像；

邊緣增強器，與所述第一濾波器連接，用于對所述目標濾波圖像進行邊緣增強處理以獲得邊緣增強圖像；

噪聲分析器，與所述邊緣增強器連接，用于對所述邊緣增強圖像進行噪聲成分解析以獲得所述邊緣增強圖像中各種噪聲類型以及分別對應的各個噪聲信號成分，在獲得的各個噪聲信號成分中選擇出幅值最大的三個噪聲信號成分并按照幅值從大到小排序分別作為第一噪聲信號成分、第二噪聲信號成分和第三噪聲信號成分；

第二濾波器，分別與所述邊緣增強器和所述噪聲分析器連接，用于從圖像濾波模版庫中搜索與第一噪聲信號成分、第二噪聲信號成分和第三噪聲信號成分分別對應的圖像濾波模版以作為第一濾波模版、第二濾波模版和第三濾波模版，基于所述第一濾波模版、所述第二濾波模版和所述第三濾波模版對所述邊緣增強圖像執行濾波處理以獲得最終濾波圖像；

使用所述圖像識別設備以基于目標牙子圖像確定所補目標牙的實時牙形；

使用所述自動填充設備以在所述實時牙形與所述預設牙形相匹配時，發出補牙結束信號

其中，接收處理后的口腔圖像，基于處理后的口腔圖像識別所補目標牙以及目標牙上的牙洞包括：接收所述最終濾波圖像，基于所述最終濾波圖像確定其中的目標牙子圖像和牙洞子圖像，分別基于目標牙子圖像和牙洞子圖像確定目標牙尺寸和牙洞尺寸，還基于牙洞尺寸和目標牙尺寸確定牙洞實際大小；

其中，所述自動填充設備按確定的對應的填充料體積將填充料注入所補目標牙上的牙洞內之后，進入細調模式，在細調模式中，基于所述實時牙形與所述預設牙形之間的差異，繼續進行填充料的自動填充，直到所述實時牙形與所述預設牙形相匹配；

其中，基于所述第一濾波模版、所述第二濾波模版和所述第三濾波模版對所述邊緣增強圖像執行濾波處理以獲得最終濾波圖像包括：先使用所述第一濾波模版對所述邊緣增強圖像執行濾波處理，獲得第一中間濾波圖像，再使用所述第二濾波模版對所述第一中間濾波圖像執行濾波處理，獲得第二中間濾波圖像，最后使用所述第三濾波模版對所述第二中間濾波圖像執行濾波處理，獲得最終濾波圖像；

其中，粗調模式下的填充料出料速度大于細調模式下的填充料出料速度。

在所述圖像大數據采集和處理方法中，還包括：使用液晶顯示設備，用于接收所述補牙結束信號，并顯示與所述補牙結束信號對應的提示文字。

在所述圖像大數據采集和處理方法中，還包括：使用所述圖像識別設備以基于所述目標牙子圖像在所述最終濾波圖像中的相對位置確定目標牙的實際位置。

在所述圖像大數據采集和處理方法中，還包括：使用可移動式反光設備，與所述圖像識別設備連接，用于基于所述目標牙的實際位置進行自適應移動，以使得病者看到自己口腔內的目標牙。

另外，所述圖像識別設備可以采用dsp芯片來實現。dsp芯片的內部采用程序和數據分開的哈佛結構，具有專門的硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊的dsp指令，可以用來快速的實現各種數字信號處理算法。

根據數字信號處理的要求，dsp芯片一般具有如下的一些主要特點：(1)在一個指令周期內可完成一次乘法和一次加法。(2)程序和數據空間分開，可以同時訪問指令和數據。(3)片內具有快速ram，通常可通過獨立的數據總線在兩塊中同時訪問。(4)具有低開銷或無開銷循環及跳轉的硬件支持。(5)快速的中斷處理和硬件i/o支持。(6)具有在單周期內操作的多個硬件地址產生器。(7)可以并行執行多個操作。(8)支持流水線操作，使取指、譯碼和執行等操作可以重疊執行。

采用本發明的基于圖像識別的多功能補牙系統及方法，針對現有技術中補牙操作精度不高的技術問題，通過對牙體及牙洞的分析，確定粗調模式下的填充物的填充量，通過對補牙后牙體形狀與預設牙形的對照，確定細調模式下的填充物的填充量，從而前后采用兩種模式以自動填充的方式替換原有的人工操作方式，保證了補牙的準確性以及美觀度。

可以理解的是，雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例并非用以限定本發明。對于任何熟悉本領域的技術人員而言，在不脫離本發明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發明技術方案保護的范圍內。