JP5869822B2 - Dental image processing system - Google Patents
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Description
本発明は、歯科用画像処理システムに関するものである。 The present invention relates to a dental image processing system.
デジタルカメラの光分解能化、小型により、口腔内などの限られた空間を鮮明に撮影することができるようになり、口腔内画像は、インフォームドコンセント等で利用されたり、患者情報として電子カルテへ記録使用されるなど、歯科医業における利用はますます盛んとなっている。 Due to the optical resolution and small size of the digital camera, it is possible to clearly capture a limited space such as in the oral cavity. The intraoral image can be used for informed consent, etc. Use in the dentistry industry, such as recording, has become increasingly popular.
特開2008-228818では、コンピュータによる口腔内の画像処理が提案され、各画素の色情報に基づく特徴量を歯牙画像のデータとして取得することがしめされている。 In Japanese Patent Laid-Open No. 2008-228818, intraoral image processing by a computer is proposed, and a feature amount based on color information of each pixel is acquired as tooth image data.
口腔内は、唾液の影響や、狭く深い空間であるため、撮影する際の照明光等による乱反射や、強い光の点が散在する状態となり、エッジ検出の際、写り込みによる光の点が雑音となって誤認識を生じさせたり、歯肉が薄かったり歯の汚れがあったりして色の判定においても困難性があった。
The oral cavity is affected by saliva and is a narrow and deep space, so diffuse reflection due to illumination light, etc. at the time of shooting, and intense light spots are scattered. In this case, it is difficult to determine the color due to misrecognition, thin gums, and dirty teeth.
上記に鑑み本発明は、撮影した口腔内画像を入力する画像入力手段、前記画像入力手段で入力された画像から、
(1)光点を検出する光点検出手段、光点を4連結または8連結によってひとまとまりの固まりとして、各固まりと、光点の固まりでない部分に識別するためのラベルづけをしておき、そのラベルに基づいて各光点の連結されたかたまりの面積を計算し、その面積を所定の閾値と比較して、閾値より小さいものは雑音光点と判断することにより雑音の光点を判定する手段、雑音の光点と判定された固まりについては、その周囲の固まりのラベルと置き換えることによって雑音光点を除去する手段、雑音光点を除去した情報を利用し、歯肉と歯の境界検出において、光点の影響による誤検出を除去し、歯肉、歯の正確な認識を可能とする。
In view of the above, the present invention provides an image input means for inputting a photographed intraoral image, from an image input by the image input means,
(1) Light spot detection means for detecting a light spot, a light spot is a group of four or eight connections, a label to identify each mass and a part that is not a light spot, Based on the label, the area of the connected cluster of each light spot is calculated, the area is compared with a predetermined threshold, and if it is smaller than the threshold, the light spot of noise is determined by determining that it is a noise light spot. Means for detecting the light spot of the noise, by replacing the noise light spot by replacing it with the label of the surrounding mass, and using the information from which the noise light spot has been removed to detect the boundary between the gingiva and the tooth , Eliminate false detection due to the effect of light spot, and enable accurate recognition of gingiva and teeth.
(2)検出する光点検出手段、光点を膨張フィルタによって光点の部分をある程度の固まりにし、その固まりの周囲のある一定の範囲色の平均値を算出し、膨張させた光点の固まりの領域の色を算出した平均の色で置き換えることにより、雑音光点を除去する手段、雑音光点を除去した情報を利用し、色情報を利用した歯肉と歯の境界検出において、光点の影響による誤検出を除去し、歯肉、歯の正確な認識を可能とする。 (2) Light spot detection means to detect, the light spot is expanded to a certain extent by the expansion filter, the average value of a certain range of colors around the mass is calculated, and the expanded light spot cluster of by replacing the average color calculated color area, means for removing noise light spot, using the information to remove noise spots, in gum and teeth of the boundary detection using color information, of the light spot It eliminates false detections due to effects and enables accurate recognition of gingiva and teeth.
さらに本発明は、撮影した口腔内画像を入力する画像入力手段、前記画像入力手段で入
力された画像から、歯肉に対応し、色情報がある閾値以上か以下かによって歯と歯肉の境界値を検出する第1境界部検出手段、前記画像入力手段で入力された画像から、第1境界部検出手段と異なる色情報の判定方法を用い、色情報がある閾値以上か以下かによって境界を検出する第2境界部検出手段、第1境界部検出手段で得られた境界値と第2境界部検出手段で得られた境界値の一致度を演算によって算出し、より一致している割合が高くなるように、第1境界部検出手段の閾値、第2境界部検出手段の閾値を決定し、第1境界部検出手段、第2境界部検出手段には上の(1)または(2)の雑音光点除去を前処理としてほどこすことによって歯の汚れや歯肉が薄く認識が困難な歯肉と歯の臨界を検出可能とした。
本発明における色情報とは、例えば元の画像の各ドットのR、G、B情報のいずれかを用いる場合や、元の画像の各ドットのR、G、B情報からHLSまたはHSV色空間に変換し、H、L、Sのいずれかの情報、あるいは、それらを組み合わせた情報、H、S、Vのいずれかの情報、あるいは、それらを組み合わせた情報などが利用できる。
これに限らず、他の色空間、LabやXYZ、CMYKなどでも利用可能である。
Further, the present invention relates to an image input means for inputting a photographed intraoral image, and from the image input by the image input means, the boundary value between the teeth and the gingiva corresponding to the gingiva, depending on whether the color information is above or below a certain threshold. First boundary detection means to detect, and from the image input by the image input means, a color information determination method different from the first boundary detection means is used, and the boundary is detected based on whether the color information is above or below a certain threshold. The degree of coincidence between the boundary value obtained by the second boundary detection means and the first boundary detection means and the boundary value obtained by the second boundary detection means is calculated by calculation, and the proportion of coincidence increases. As described above, the threshold values of the first boundary detection means and the second boundary detection means are determined, and the first boundary detection means and the second boundary detection means have the above (1) or (2) noise. tooth stains and gum by subjecting the light spots removed as pretreatment Thin recognition was possible to detect critical difficult gums and teeth.
The color information in the present invention is, for example, when using any of the R, G, B information of each dot of the original image, or from the R, G, B information of each dot of the original image to the HLS or HSV color space. After conversion, any one of H, L, and S information, information combining them, information about any of H, S, and V, or information combining them can be used.
Not limited to this, it can be used in other color spaces, such as Lab, XYZ, and CMYK.
本発明は、撮影によって生じる光点の中で画像処理上で誤認識となる光点を検出して前処理として光点の影響を除去してから歯と歯肉の境界を検出することによって、薄い歯肉や、汚れによって、検出が困難な歯肉と歯の境界を正確に検出できることで、口腔内画像における口腔内認識の精度を向上させることを可能とする。
The present invention is thin by detecting a light spot that is erroneously recognized in image processing among light spots generated by photographing and removing the influence of the light spot as a pre-processing, and then detecting a boundary between teeth and gums. It is possible to improve the accuracy of intraoral recognition in the intraoral image by accurately detecting the boundary between the gingiva and the tooth, which is difficult to detect due to the gingiva and dirt.
本発明は、唾液や、狭い口腔内空間によって生じる撮影時の照明光の乱反射によって生じる、局所的高い輝度値、色がより白色に近い範囲を雑音的光点を除去すべく、光点を検出する光点検出手段、光点を4連結または8連結によってひとまとまりの固まりとして、各固まりと、光点の固まりでない部分に識別するためのラベルづけをしておき、そのラベルに基づいて各光点の連結されたかたまりの面積を計算し、その面積を所定の閾値と比較して、閾値より小さいものは雑音光点と判断することにより雑音の光点を判定する手段、雑音の光点と判定された固まりについては、その周囲の固まりのラベルと置き換えることによって雑音光点を除去する手段を備える。
他の雑音光点を除去する手段として、光点を検出する光点検出手段、光点を膨張フィルタによって光点の部分をある程度の固まりにし、その固まりの周囲のある一定の範囲色の平均値を算出し、膨張させた光点の固まりの領域の色を算出した平均の色で置き換えることにより、雑音光点を除去する手段を備えてなる。
The present invention detects a light spot in order to remove a noisy light spot from a locally high brightness value and a color range closer to white caused by irregular reflection of illumination light during photographing caused by saliva or a narrow intraoral space. The light spot detection means, the light spots are grouped into groups of 4 or 8 connections, and labels are provided to identify each cluster and a portion of the light spot that is not a cluster of light spots. Means for determining the light spot of the noise by calculating the area of the connected cluster of the points, comparing the area with a predetermined threshold value, and determining that the smaller than the threshold value is the noise light spot, The determined lump is provided with means for removing a noise light spot by replacing it with a label of a lump around the lump.
Light spot detection means for detecting the light spot as means for removing other noise light spots, the light spot is expanded to some extent by the expansion filter, and the average value of a certain range of colors around the mass And means for removing the noise light spot by replacing the color of the expanded light spot cluster area with the calculated average color.
更に本発明は、撮影した口腔内画像を入力する画像入力手段、前記画像入力手段で入力された画像から、歯肉に対応し、色情報がある閾値以上か以下かによって歯と歯肉の境界値を検出する第1境界部検出手段、前記画像入力手段で入力された画像から、第1境界部検出手段と異なる色情報の判定方法を用い、色情報がある閾値以上か以下かによって境界を検出する第2境界部検出手段、第1境界部検出手段で得られた境界値と第2境界部検出手段で得られた境界値の一致度を演算によって算出し、より一致している割合が高くなるように、第1境界部検出手段の閾値、第2境界部検出手段の閾値を決定する手段を備えている。 Furthermore, the present invention relates to an image input means for inputting a photographed intraoral image, and from the image input by the image input means, the boundary value between the teeth and the gingiva corresponding to the gingiva, depending on whether the color information is above or below a certain threshold. First boundary detection means to detect, and from the image input by the image input means, a color information determination method different from the first boundary detection means is used, and the boundary is detected based on whether the color information is above or below a certain threshold. The degree of coincidence between the boundary value obtained by the second boundary detection means and the first boundary detection means and the boundary value obtained by the second boundary detection means is calculated by calculation, and the proportion of coincidence increases. As described above, there is provided means for determining the threshold value of the first boundary portion detecting means and the threshold value of the second boundary portion detecting means.
そして本発明は、上記雑音点除去手段と、歯と歯肉の境界部検出手段を組み合わせることで、より正確な歯と歯肉の境界部分を備えた画像の形成を可能とする。
以上の2つの発明は各構成をゲートアレイ等の電子回路で形成しても良いが、コンピュータソフトウエアにより実行されるものであってもよく、例えば、口腔内データの鮮明化でよるインフォームドコンセント用画像としての利用、歯、歯肉の自動認識による口腔内自動診断装置としての利用に供される。
The present invention makes it possible to form an image having a more accurate tooth-gingival boundary portion by combining the noise point removing means and the tooth-gingival boundary detecting means.
In the above two inventions, each configuration may be formed by an electronic circuit such as a gate array, but may be executed by computer software, for example, informed consent by clarification of intraoral data. It is used for use as a medical image, and as an automatic intraoral diagnosis device by automatic recognition of teeth and gingiva.
以下本発明の実施例を図1(a)を参照して詳細に説明する。
図1において、101は、画像入力手段であり、デジタルカメラで撮影されたデジタル画像、イメージスキャナで取り込まれたデジタル画像等、様々な光学的認識可能な機器から得られた画像をデジタル処理可能な状態で入力する手段である。
102は、光点検出手段であって、デジタルデータ値から、輝度値、色情報等を検出して、所定の輝度値、色情報である場合この部分を範囲として検出する手段である。
103は、光点範囲設定手段であり、画素ごとに輝度値が高いもの等を光る点として検出して、その範囲を設定する手段である。またその4近傍、8近傍を同じ光点の画素値で連結して設定するものであってもよい。
104は、ラベル付加手段であり、前記光点範囲設定手段103で設定された光点範囲に対して、それぞれ個々に異なる値のラベルを付加する手段である。
また、更にこの背景であって、好ましくは、歯と歯肉のそれぞれに異なるラベルを付加する手段である。ラベルは、光点の色情報とそれに対応する識別符号が一連携した状態となっている。
105は、比較手段であり、前記光点範囲設定手段103で設定した個々の光点範囲の面積を測定し、所定値以下を雑音光点として判定し出力する手段である。
106は、置換手段であり、前記比較手段105で、雑音光点として判断された部位をその周囲の背景に付したラベルに対応する色で置き換える手段である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
In FIG. 1, 101 is an image input means that can digitally process images obtained from various optically recognizable devices such as digital images taken with a digital camera and digital images captured with an image scanner. It is a means to input in a state.
Reference numeral 102 denotes a light spot detection unit that detects a luminance value, color information, and the like from a digital data value, and detects this portion as a range when the value is a predetermined luminance value and color information.
Reference numeral 103 denotes a light spot range setting unit that detects a point having a high luminance value for each pixel as a point to shine and sets the range. Further, the vicinity of 4 and 8 may be set by connecting with the pixel value of the same light spot.
Further, in this background, it is preferable to add a different label to each of teeth and gums. The label is in a state in which the color information of the light spot and the identification code corresponding thereto are linked together.
次に図1でしめす動作を図3を参照して説明する。
画像入力手段101で入力された歯32および歯肉31のデジタル画像はそれぞれの画素、一定間隔の画素、または、単位集団化された画素ごとの輝度値、色が検出された後、光点検出手段102に入力され、輝度値、色に基づいて、光点33が検出される。
光点範囲設定手段103は、4近傍、8近傍を同じ光点の画素値で連結して固まりを形成する(34)(35)。次にラベル付加手段104によって、それぞれの光点の固まりごとに識別符号を付加していく(図3(C)のr1からr8)、さらに背景も、異なる色情報ごとにラベルra,rbを付加する。次にそれぞれの光点の固まりの面積を算出し、所定の閾値よりも小さい場合(34)を雑音光点として検出し、置換手段106でこれをその周辺の背景のラベルに対応する色情報に置き換える。この置き換えにより雑音光点は削除される。
Next, the operation shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
The digital image of the tooth 32 and the gingiva 31 input by the image input means 101 is the light spot detection means after the luminance value and color of each pixel, pixels at regular intervals, or pixels grouped together are detected. The light spot 33 is detected based on the luminance value and color.
The light spot range setting means 103 connects the neighborhoods of 4 and 8 with pixel values of the same light spot to form a mass (34) (35). Next, an identification code is added for each cluster of light spots by the label adding means 104 (r1 to r8 in FIG. 3C), and labels ra and rb are also added to the background for each different color information. To do. Next, the area of each light spot cluster is calculated, and when it is smaller than a predetermined threshold (34), it is detected as a noise light spot, and this is converted into color information corresponding to the surrounding background label by the replacement means 106. replace. This replacement eliminates the noisy spot.
他の実施例を図1(b)に示し説明する。
図1(b)において図1(a)と同じ構成となる部分は、説明を省略する。
107は、光点範囲拡張手段であり、膨張フィルタ等で形成され、前記光点検出手段で得られた光点範囲を面積的に均等または、一方向に拡張して、拡張光点を形成する手段である。さらに拡張光点同士が重なった場合は、重なり合った光点の全体を輪郭とした拡張光点を形成する手段である。ここで重なるとは、光点輪郭が接触するか、接触せず、距離がより接近した状態も含まれる場合もある。画素ごとに光る点を検出し、その周囲に対し、4近傍、8近傍を同じ光点の画素値で連結して拡張するものであってもよい。
108は、周囲色情報検出手段であり、前記拡張された光点範囲の周囲の色情報を検出する為の手段である。
Another embodiment will be described with reference to FIG.
In FIG. 1B, the description of the same configuration as in FIG.
Reference numeral 108 denotes ambient color information detection means for detecting color information around the extended light spot range.
109は、置換手段であり、前記周囲の色情報を、例えば光点範囲拡張手段でえられた拡張光点範囲が、雑音光点など消去されるべきものである場合は、前記周囲色情報検出手段108で得られた色情報に置き換えて除去する手段である。図3(d)にその状態を示した。35は、拡張光点であり、36が周囲の色情報検出部位を示す。図3は、曲線で、光点範囲が記載されているが、実際は、方形状の画素が集まった状態を示す。
図1(b)でしめした実施例は、図1(a)で示した背景の色情報により置き換える
手段を周囲の色情報で置き換えたものある。また、光点検出手段102で光点が検出されたあと、光点範囲拡張手段107で、それぞれの範囲を一定づつ拡張していき、隣接する位置に光点がない状態を設定する。拡張された状態とすることで、光点が隣接しなくなり、周囲の色情報36を検出して、この色情報を光点範囲35に置換適用して、光点範囲を削除する。
図1で示す実施例は、ブロック図で示し、装置構成でも実現可能であるが、好ましくはコンピュータによるソフトウエアによって実現されてもよい。
Reference numeral 109 denotes a replacement unit. If the extended light spot range obtained by the light spot range extension unit is to be erased, such as a noise light point, the surrounding color information is detected. It is means for replacing the color information obtained by means 108 and removing it. FIG. 3 (d) shows the state. Reference numeral 35 denotes an extended light spot, and 36 denotes a surrounding color information detection site. FIG. 3 is a curve, and the light spot range is described, but actually shows a state where square pixels are gathered.
In the embodiment shown in FIG. 1B, the means for replacing with the background color information shown in FIG. 1A is replaced with surrounding color information. Further, after the light spot is detected by the light spot detecting means 102, the light spot range extending means 107 expands each range by a fixed amount, and sets a state where there is no light spot at an adjacent position. By setting the expanded state, the light spots are not adjacent to each other, the surrounding color information 36 is detected, the color information is replaced with the light spot range 35, and the light spot range is deleted.
The embodiment shown in FIG. 1 is shown in a block diagram and can be realized by an apparatus configuration, but may preferably be realized by software by a computer.
次に他の実施例として、図2を示し詳細に説明する。
図2において、201は、画像入力手段であり、101と同様の構成をとるものであって、デジタル画像をデジタル処理可能に入力する為の手段である。
202は、第1境界部検出手段であって、歯肉と歯の境界であって、歯肉が備える色であって、歯か歯肉かの検出が困難な臨界色閾値を設定し、その臨界色閾値と、個々の画素データを比較し、一致、略一致した部分を連結していき臨界輪郭データとして出力する手段である。
203は、第2境界部検出手段であって、例えば歯肉色彩データに対応する輝度値等、その他所定の調整閾値を設定してこの閾値に一致、略一致した部位を検出していきこれを連結して、調整用の境界データを形成する手段である。
Next, another embodiment will be described in detail with reference to FIG.
In FIG. 2, 201 is an image input means, which has the same configuration as 101, and is a means for inputting a digital image so that it can be digitally processed.
204は、差分値検出手段であり、前記臨界輪郭データと前記演算調整用境界データの差分をとり、差分境界データとして、出力する為のものである。
205は、比較検出手段であり、差分境界データが所定値以下である場合は、これを境界値として設定し、もし所定の値、または範囲よりも大きい場合は、閾値設定手段206、207に閾値の値を変更する信号を出力する。
207は、臨界色閾値を変更調整する閾値設置手段であり、208は、調整閾値を変更調整する閾値設定手段である。
Reference numeral 207 denotes threshold setting means for changing and adjusting the critical color threshold, and reference numeral 208 denotes threshold setting means for changing and adjusting the adjustment threshold.
次に図2の動作を図4を参照して詳細に説明する。
画像入力手段201で入力された歯肉および歯のデジタル画像は、第1境界部検出手段202において、歯肉の臨界色閾値に基づいて、図4(a)で示すように歯40と歯肉の臨界境界データ41を形成する。42は、実際の歯と歯肉の境界データを示す。
さらに第2境界部検出手段203は、画像入力手段201から入力されたデータに対し、所定の調整閾値に基づいて図4(b)で示すように調整用境界データ43を検出する。
Next, the operation of FIG. 2 will be described in detail with reference to FIG.
Based on the critical color threshold value of the gingiva, the digital image of the gingiva and teeth input by the
Further, the second
第2境界部検出手段203で形成された調整用境界データと第1境界部検出手段202で形成された臨界境界データは差分値検出手段204入力され、差分値データが形成され、比較検出手段205に入力される。
比較検出手段205は、この差分値データが所定の値より小さいか一致する場合は、境界データ44として出力し、もし、所定の値より大きい場合は、閾値設定手段206および閾値設定手段207へ、閾値変更信号を出力して、第1境界部検出手段202で使用されている境界色閾値を変更し、第1境界部検出手段207では、第2境界部検出手段203の調整閾値の値を変更する。また、このように、境界色閾値と調整閾値の両方を調整しなくても、その一方を調整するものであってもよい。
閾値を変更した後、同様に差分値検出手段204で、新たな前記臨界輪郭データと前記演算調整用境界データとが差分され、その値が比較検出手段205で、所定値と比較検出され、この動作を、差分データが所定値と同じかそれよりも下回るまで繰り返し行う。
以上の様に本実施例では、識別が困難な歯肉と歯の境界データを正確に検出できる。
The adjustment boundary data formed by the second
If the difference value data is smaller than or coincides with the predetermined value, the
After changing the threshold value, the difference
As described above, in this embodiment, it is possible to accurately detect gingival-tooth boundary data that is difficult to identify.
本発明は、口腔内データの画像処理上、検出が困難な歯の輪郭、歯肉と歯の境界を正確に画像処理が可能となることから、鮮明な口腔内画像が得られ、歯科分野でのデジタル画像利用が図られる。 The present invention enables accurate image processing of the tooth outline and the gingival-teeth boundary that are difficult to detect in the image processing of the intraoral data, so that a clear intraoral image can be obtained and used in the dental field. Digital images can be used.
101 画像入力手段
102 光点検出手段
103 光点範囲設定手段
104 ラベル付加手段
105 比較手段
106 置換手段
101 Image input means 102 Light spot detection means 103 Light spot range setting means 104 Label addition means 105 Comparison means 106 Replacement means
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