本發明屬于醫學技術領域，尤其涉及一種基于物聯網的3D根管治療計劃控制系統。

背景技術：

根管治療儀是牙科醫生在為有牙患的病人進行鉆孔的主要工具，包括控制主機和與控制主機相接的鉆孔手柄，在鉆孔手柄的端頭接有機頭，在機頭上安裝有擴大針。操作時利用控制主機驅動鉆孔手柄內的轉動軸旋轉，轉動軸帶動擴大針轉動，使擴大針旋轉進入病牙內部，鉆入的深度根據病牙情況由牙科醫生確定，當需要進入的深度確定后，就必須嚴格控制擴大針的進入深度，如果過深會對患者口腔造成傷害，過淺又達不到要求。目前確定擴大針進入的深度是利用浮標進行顯示的，即在擴大針上套裝有一個浮標，浮標到擴大針端頭的距離等于要鉆孔的深度。這種方式定位不準確，因擴大針漸漸進入牙體內浮標隨之移動，當達到深度要求時浮標接觸到牙端后并不能明顯察覺到，完全憑操作人員的觀察極易出現誤判，有時浮標還相對于擴大針有一定量的竄動。

綜上所述，現有技術存在的問題是：現有根管治療計劃不能對定位、鉆孔深度進行有效控制，僅憑人為控制，自動化程度低，對患者不能進行安全保護。

技術實現要素：

為解決現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種基于物聯網的3D根管治療計劃控制系統。

本發明是這樣實現的，一種基于物聯網的3D根管治療計劃控制系統，所述基于物聯網的3D根管治療計劃控制系統包括：

用于掃描根管治療計劃部位的3D射線源；

通過3D射線源探測擴大針深度的3D射線探測單元；

用于獲取3D射線探測單元掃描采集的投影數據的數據采集單元；

用于對所述數據采集模塊采集的數據信息進行處理的處理器單元；

用于根據所述投影數據進行迭代處理，以獲取目標圖像的目標圖像獲取單元；

用于對所述目標圖像進行非負處理，獲取所述目標圖像的非負圖像的非負圖像獲取單元；

用于對所述非負圖像進行線性分解，獲取主成分圖像和次成分圖像的分解單元；

用于對第一非負圖像和第二非負圖像進行稀疏化處理，獲取滿足預定條件的最優化稀疏解的稀疏化處理單元；

用于根據所述最優化稀疏解獲取3D重建圖像的重建單元。

進一步，所述目標圖像獲取單元還用于基于3D圖像的成像，獲得依據所述投影數據計算目標圖像的迭代模型，所述迭代模型的公式表示為：

其中，S為所述目標圖像，M 為系統矩陣，G為所述投影數據，i表示迭代次數，表示第 i次迭代后得的迭代結果 ；λ表示收斂系數，且λ∈(0,1)，MT表示對矩陣 M 的轉置；設置所述目標圖像的初始值，并根據預先設置的迭代次數利用所述迭代模型對所述目標圖像中的每個像素點進行迭代更新，獲取最終的目標圖像，所述迭代模型中的像素點的當前灰度值與前次迭代的灰度值一致逼近。

進一步，所述稀疏化處理單元包括：圖像塊提取模塊，用于從所述第一非負圖像和所述第二非負圖像中提取可以部分重疊的多個圖像塊；

稀疏系數獲取模塊，用于獲取所述多個圖像塊對應的稀疏系數；最優化求解模塊，用于對對所述第一非負圖像和所述第二非負圖像進行最優化求解，得到滿足所述目標函數的最優化稀疏解。

進一步，所述非負圖像獲取單元還用于將所述目標圖像中灰度值小于 0 的像素點置零。

進一步，所述基于物聯網的3D根管治療計劃控制系統還包括預處理單元，所述預處理單元用于對3D掃描獲取的投影圖像序列集進行預處理以獲取所述投影數據

本發明提供的基于物聯網的3D根管治療計劃控制系統，

傳統掃描的實現是基于X光機和高能加速器等X射線源對受檢物體進行照射，并在對應的探測器采集數據，在掃描過程中通過掃描系統的旋轉架等的旋轉平移等而使X射線在不同角度下穿過受檢物體，從而得到受檢物體不同位置的光強數據（也即掃描數據，又可稱為投影數據），利用所得到的掃描數據可以重建出受檢物體的斷層圖像。傳統掃描系統需要精確地控制掃描過程中受檢物體和加速器以及探測器的相對位置，以滿足對斷層圖像重建所需的數據條件。這種傳統的掃描和成像方法，耗時較長，對人體仍存在一定程度的輻射危害，本發明則很好的解決了上述問題。

本發明通過對目標圖像進行非負處理，獲取目標圖像的非負圖像，然后對非負圖像進行非線性分解，獲取第一非負圖像和第二非負圖像，最后對第一非負圖像和第二非負圖像進行稀疏化處理，獲取最優化稀疏解，根據該最優化稀疏解實現3D圖像重建，降低了運算過程中的圖像矩陣的維數，提高了圖像重建的效率。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的基于物聯網的3D根管治療計劃控制系統示意圖；

圖中：1、 3D射線源；2、3D射線探測單元；3、數據采集單元；4、處理器單元；5、目標圖像獲取單元；6、非負圖像獲取單元；7、分解單元；8、稀疏化處理單元；9、重建單元。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

下面結合附圖對本發明的應用原理作詳細描述。

如圖1所示，本發明實施例提供的基于物聯網的3D根管治療計劃控制系統，所述基于物聯網的3D根管治療計劃控制系統包括：

用于掃描根管治療計劃部位的3D射線源1；

通過3D射線源探測擴大針深度的3D射線探測單元2；

用于獲取3D射線探測單元掃描采集的投影數據的數據采集單元3；

用于對所述數據采集模塊采集的數據信息進行處理的處理器單元4；

用于根據所述投影數據進行迭代處理，以獲取目標圖像的目標圖像獲取單元5；

用于對所述目標圖像進行非負處理，獲取所述目標圖像的非負圖像的非負圖像獲取單元6；

用于對所述非負圖像進行線性分解，獲取主成分圖像和次成分圖像的分解單元7；

用于對第一非負圖像和第二非負圖像進行稀疏化處理，獲取滿足預定條件的最優化稀疏解的稀疏化處理單元8；

用于根據所述最優化稀疏解獲取3D重建圖像的重建單元9。

進一步，所述目標圖像獲取單元還用于基于3D圖像的成像，獲得依據所述投影數據計算目標圖像的迭代模型，所述迭代模型的公式表示為：

其中，S為所述目標圖像，M 為系統矩陣，G為所述投影數據，i表示迭代次數，表示第 i次迭代后得的迭代結果 ；λ表示收斂系數，且λ∈(0,1)，MT表示對矩陣 M 的轉置；設置所述目標圖像的初始值，并根據預先設置的迭代次數利用所述迭代模型對所述目標圖像中的每個像素點進行迭代更新，獲取最終的目標圖像，所述迭代模型中的像素點的當前灰度值與前次迭代的灰度值一致逼近。

進一步，所述稀疏化處理單元包括：圖像塊提取模塊，用于從所述第一非負圖像和所述第二非負圖像中提取可以部分重疊的多個圖像塊；

稀疏系數獲取模塊，用于獲取所述多個圖像塊對應的稀疏系數；最優化求解模塊，用于對對所述第一非負圖像和所述第二非負圖像進行最優化求解，得到滿足所述目標函數的最優化稀疏解。

進一步，所述非負圖像獲取單元還用于將所述目標圖像中灰度值小于 0 的像素點置零。

進一步，所述基于物聯網的3D根管治療計劃控制系統還包括預處理單元，所述預處理單元用于對3D掃描獲取的投影圖像序列集進行預處理以獲取所述投影數據

本發明提供的基于物聯網的3D根管治療計劃控制系統，

傳統掃描的實現是基于X光機和高能加速器等X射線源對受檢物體進行照射，并在對應的探測器采集數據，在掃描過程中通過掃描系統的旋轉架等的旋轉平移等而使X射線在不同角度下穿過受檢物體，從而得到受檢物體不同位置的光強數據（也即掃描數據，又可稱為投影數據），利用所得到的掃描數據可以重建出受檢物體的斷層圖像。傳統掃描系統需要精確地控制掃描過程中受檢物體和加速器以及探測器的相對位置，以滿足對斷層圖像重建所需的數據條件。這種傳統的掃描和成像方法，耗時較長，對人體仍存在一定程度的輻射危害，本發明則很好的解決了上述問題。

本發明通過對目標圖像進行非負處理，獲取目標圖像的非負圖像，然后對非負圖像進行非線性分解，獲取第一非負圖像和第二非負圖像，最后對第一非負圖像和第二非負圖像進行稀疏化處理，獲取最優化稀疏解，根據該最優化稀疏解實現3D圖像重建，降低了運算過程中的圖像矩陣的維數，提高了圖像重建的效率。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。