CN104346803A - 用于对口腔组织进行分析的方法和装置以及牙科分析系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于对口腔组织、尤其是被测对象的牙齿组织进行分析的方法和装置、以及一种牙科分析系统。其中，通过对被测对象的口腔图像进行处理，例如调节该口腔图像的颜色值，使待分析的口腔组织区域，例如口腔中的全部或部分牙齿（例如至少一个或至少两个牙齿），被突出显示。从而可以选取突出显示的待分析的口腔组织区域，以便对其进行分析。通过本公开所述的方法和系统，能够方便、快捷地对牙齿健康状况作出判断，而无需对被测对象多次拍照，也不需要复杂的编程算法。

Description

用于对口腔组织进行分析的方法和装置以及牙科分析系统

技术领域

本公开总体上涉及用于对口腔组织进行分析的方法和装置，更具体地说，一些实施例涉及用于通过拍照对被测对象的牙齿组织进行分析的方法和装置，以及牙科分析系统。

背景技术

目前，为了对人的牙齿健康状况（例如牙齿色斑、牙菌斑、白度等）进行直观分析，已经开发出了数码拍照系统及与之配套的软件处理程序。例如，在P&G公司的发明专利申请WO2009091409中披露了一种用于对口腔硬组织进行图像分析的方法和设备，其通过对牙齿表面图像上选定的区域（配准单元）的颜色值进行分析，从而对比相关牙齿在治疗前后的健康状况。在该技术方案中，首先在显示设备上显示出口腔硬组织的图像，然后选取该图像中的一个或多个像素点作为“配准单元”。具体来说，通过竖式牙带和横式牙带的重叠来选取“配准单元”。在该方法中，需要确定相应“配准单元”的统计特征数值，再将其平均到整个牙齿图像上。然而，这种需要在整个治疗阶段期间进行多次拍照的分析方法比较繁琐，而且由于该方法中必须对同一被测对象的牙齿上的同一区域进行多次分析，需要复杂的编程算法来准确选取“配准单元”，否则就难以进行有效的对比。

因此，需要有一种更为简单的手段，能够方便、快捷地对牙齿健康状况作出判断，而无需对被测对象多次拍照，也不需要复杂的编程算法。

发明内容

本公开的一个方面涉及牙科分析系统，其包括图像采集装置以及计算机处理装置，其中所述图像采集装置采集口腔组织（包括牙齿）的图像，而该图像被计算机处理装置处理以分析口腔组织中的所有牙齿或至少一个（或至少两个）牙齿的状况。可以采用计算机程序或图像分析软件来分析该图像。

发明人认识到，仅通过调节图像的通道颜色值，就可以将图像中待分析的区域（例如口腔中的全部或部分牙齿，或者至少一个或至少两个牙齿）与其他背景区域（例如，软组织）明确地区分开，从而作出医学上有意义的分析。这样，可以将图像中所有的像素点都纳入研究范畴，只要确保在相同条件下对图像进行处理，就能得到具有可比性的分析结果，而无需通过复杂编程来选取特定的“配准单元”。

根据本公开的一个方面，提供了一种用于对口腔组织、尤其是被测对象的牙齿组织进行分析的方法，包括：提供被测对象的口腔图像；对所述口腔图像进行处理以确定待分析的口腔组织区域；以及选取所确定的待分析的口腔组织区域，以对其进行分析。

根据本公开的一个实施方式，可以通过调节所述口腔图像的颜色值以使得待分析的口腔组织区域被突出显示。可以理解，也可以通过对口腔图像进行滤波来确定待分析的口腔组织区域。

根据本公开的一个可选实施方式，所调节的颜色值是所述口腔图像的RGB值、Lab值、HSB值或YUV值，例如，可以调节其中三个通道的颜色值。以Lab色彩模型为例，Lab色彩模型描述了人眼对于颜色的直观感觉，其数值与显示设备无关，其中：L通道表示亮度值（从0到100），a通道表示从洋红色到绿色的颜色值范围（从+120到-120），b通道表示从黄色到蓝色的颜色值范围（从+120到-120）。通过自动或手动地调节Lab色彩模型中L、a、b三个通道的数值，可以在广泛的可视色域内调整颜色显示的亮度和饱和度，从而突出所要关注的图像区域。这可以方便地通过现有的多种图像处理软件（例如Image J）来实现。

根据本公开的一个可选实施方式，可以对牙齿色斑及牙菌斑的“覆盖率”进行分析。例如，可以通过调节所述口腔图像的颜色值，使牙齿上带有色斑或牙菌斑的斑块区域被突出显示，并选取这些色斑区域。还可以进一步计算所选取的斑块区域面积占所选取的牙齿表面区域的比例。

可选地，也可以确定待分析的口腔组织区域的大小或颜色值的统计数值，从而实现进一步的口腔医学分析。例如，可以统计出色斑或牙菌斑的数目、斑块区域所包含的平均像素点数、斑块边缘长度等信息，由此例如能够分析色斑或牙菌斑的分布情况。类似地，也可以统计出色斑或牙菌斑区域的颜色值（如RGB值）的最大/最小值、均值、方差或标准差等统计数据，由此例如能够根据颜色深浅划分出不同的等级。

根据本公开的另一可选实施方式，也可以对牙齿白度进行分析。例如，可以将所选取的牙齿组织的颜色值与一标准白度模板进行比较，以确定所选取的牙齿组织的白度。这种标准白度模板例如可以是基于多个标准牙齿模型的颜色值所设计的色阶分级模型，其可以实现为物理比色模型或者数字化的比色模型。

对口腔图像的获取可以通过位置固定的拍照系统或者便携式的拍照设备来实现。可选地，对于图像的处理和/或分析的各个步骤可以在计算机或者智能移动设备上实现。另外，对颜色值的调节、以及对待分析的口腔组织区域的选取均可以（例如在显示屏上）被可视化显示。

根据本公开的另一个方面，还提供了一种用于对口腔组织、尤其是被测对象的牙齿组织进行分析的装置，该装置能够对被测对象的口腔图像进行处理。其中，所述装置包括图像处理部件，其用于对被测对象的口腔图像进行处理以确定待分析的口腔组织区域；以及选取操作部件，用于选取所确定的待分析的口腔组织区域，以对其进行分析。

这种装置可以通过计算机或者智能移动设备（例如智能手机、iPad等）来实现。

为了提供被测对象的口腔图像，该装置可以连接图像采集装置，如照相机、摄像机、扫描仪等，以获取被测对象的口腔图像。但本领域技术人员可以理解，要分析的口腔图像也可以通过其他途径预先载入到所述装置中，例如借助存储设备预先保存在所述装置中，或者利用网络传输到所述装置中。或者替代地，待分析的口腔图像可以是例如印刷或电子显示形式的照片或图片，而通过图像采集装置对这些照片/图片进行二次采集来获得待分析的口腔图像，其通常是数字化格式的图像。

根据本公开的一个可选实施方式，图像采集装置是固定的拍照系统。例如，可以将图像采集装置（例如照相机）安装在能够调节拍摄角度和/或距离的托架上，以对被测对象的口腔进行拍照。为了改善照片拍摄质量，该拍照系统可配备有光源和/或滤光镜，其同样也可以被安装在所述托架上。图像采集装置、光源和滤光镜可以平移和/或转动，以对拍摄角度和/距离进行微调。

此外，还可以设置头部稳定部件，例如下颚基托，使得被测对象的头部能够在拍照时稳定地放置。该头部稳定部件也可以相对于图像采集装置平移和/或转动，以便从不同的角度和位置进行拍摄。

根据本公开的一个可选实施方式，所述图像处理部件对口腔图像的RGB值、Lab值、HSB值或YUV值进行调节。例如，通过调节所述颜色值中三个通道的颜色值（如Lab图像中L、a、b三个通道的取值），就根据需要使待分析的口腔组织区域被突出显示在显示部件（例如计算机或智能移动设备的显示屏）上。

根据本公开的一个可选实施方式，所述装置还包括图像分析部件，用于对所选取的待分析的口腔区域作进一步分析。

例如，在分析牙齿色斑或牙菌斑的情况下，所述图像处理部件可通过调节所述口腔图像的颜色值使牙齿表面上带有色斑或牙菌斑的区域被突出显示，并通过所述选取操作部件选取被突出显示的带有色斑或牙菌斑的区域。所述图像分析部件可进一步计算出所选取的带有色斑或牙菌斑的区域占所选取的牙齿组织的比例。

根据另一可选实施方式，所述图像分析部件也可以将所选取的牙齿组织的颜色值与一标准白度模板进行比较，以确定所选取的牙齿组织的白度。这种标准白度模板可以是塑料或纸制的物理比色模型、或者被打印在牙刷手柄或牙膏管上，其可以设计成牙齿形状、也可以设计成简单的比色条。

为了相同的条件下对口腔图像和标准白度模板进行对比，可以在对被测对象的口腔进行拍照时，将标准白度模板（例如比色条）置于被测对象口腔旁边，从而同时采集到口腔图像和比色条图像，使得分析更具有可比性。

作为替代，标准白度模板也可以作为数字化比色模型，预先载入到所述装置中。

本公开的另一实施例涉及牙科分析系统，其包括：图像采集装置、标准白度模板以及包括前述口腔组织分析装置的计算机处理装置，其中所述模板和待分析的口腔组织（包括牙齿）的影像或图像同时被所述图像采集装置所采集，并且所述影像信息被由所述计算机处理装置处理。例如，牙齿的白度可以对比标准白度模板来进行分析。牙齿和模板的图像或影像被同时且在相同光线条件下采集。白度标准被计算机程序分析，以得到白度的标准曲线，而牙齿白度的程度被基于所采集的牙齿图像进行分析，并且参照标准曲线而得到。该系统可以用于医疗装置中，或者设置在具有计算机处理能力和照相功能的手机中。

本公开的另一实施例涉及牙科分析系统，其包括图像采集装置、包括口腔组织分析装置和标准白度曲线（例如白度程度曲线）的计算机处理装置。在这个实施例中，物理标准白度模板可以不需要。口腔组织影像可以由图像采集装置采集并由计算机装置分析。分析结果可以与已处于计算机装置中的标准白度曲线进行比较，以被表示为牙齿白度的程度。可以理解，标准白度曲线也可以通过采集物理标准白度模板来获得。

在一些实施例中，图像采集装置和计算机处理装置可以集成在一起，例如集成在具有照相功能的PDA或智能手机。在一些实施例中，图像采集装置可以与计算机处理装置分离，这样，口腔组织的图像（和/或标准比色条的图像）被采集，而影像数据被通过有线或无线装置发送到具有分析软件的计算机处理装置所在的服务器。分析被远程地进行，并且分析结果可以通过有线或无线发回给用户。

利用本公开所述的方法和系统，可以非常简单地通过拍照和图像处理对被测对象的牙齿健康状况（例如色斑和牙菌斑、以及牙齿白度）进行分析，得出有意义的分析结果，并且能够灵活地调整拍摄角度和拍摄位置。

附图说明

参照下列附图详细描述了所公开的方法和系统的特定实施例。这些附图仅出于说明性的目的而提供，而不应认为是对本公开的保护范围的限制。应注意的是，为了说明的清楚和简要起见，这些附图不一定按照确切的比例关系绘制。

图1示出了根据这里所描述的系统的一个实施例的配置示意图；

图2示出了图1中所示的示例性系统配置的俯视图；

图3示出了根据这里所描述的示例性方法的流程图；

图4至7示出了根据这里所描述的示例性方法分析牙菌斑覆盖率的图像处理过程；

图8至10示出了根据这里所描述的示例性方法分析牙齿白度的图像处理过程；

图11和12示出了在分析牙齿白度时使用的示例性标准白度模板；

图13示出了根据在这里所描述的示例性牙科分析系统。

这些附图并不意图穷尽本发明的实施方式、或者将本发明限制在所披露的具体形式。应当理解的是，所披露的方法和系统可以通过各种修改或变换来实现，本发明的保护范围应当仅通过所附的权利要求书来限定。

具体实施方式

图1示出了根据本公开的一个实施例用于对牙齿组织进行拍照的系统配置示意图。如图所示，用作图像采集装置的摄像机被安装在一托架上，以便对被测对象的口腔进行拍照，以获取口腔图像。可通过辅助手段实现摄像机位置的微调，例如，可以调节摄像机的仰角、高低位置、前后距离、或者使其左右摇动。在摄像机底部的安装部分可以配合滑块结构和固定螺栓设置在托架上，使摄像机能够沿托架前后移动。

为了实现更好的拍摄效果，可以在被测对象的前方设置适当的光源，以对拍摄位置进行照明。如图1所示，光源也被设置在所述托架上，位于摄像机与被测对象之间。在该实施例中，在光源前方还设置了滤光镜，以产生柔和的光照效果，避免照片产生反光或眩光。这里的光源位置也可以进行微调。

在拍照时，被测对象可以把下颚支撑在位于托架前端的下颚基托上，以避免由于身体晃动给拍照效果造成影响。该下颚基托也可以设计成能够在上下、前后方向上移动，和/或能够左右转动，以便从不同角度和位置拍照，例如实现正拍、左右侧拍。当然，也可以采用其他的头部稳定部件、例如头部固定架，使被测对象的头部相对于摄像机保持稳定。可选的是，在对被测对象的牙齿白度进行分析时，为了得到更为直观的对比，也可以把一标准白度模板（如图1中的比色条）放置在被测对象的口腔附近，利用摄像机同时拍摄被测对象的牙齿组织与该标准白度模板的照片，从而能够在同等的拍摄条件下对白度进行分析比较。这里的比色条可以由被测对象手持，也可以通过固定装置放置在托架的适当位置处。

在这一实施例中，为了调节被测对象与摄像机之间的距离，可以将托架设计为滑块与导轨的配合连接，使得头部固定架可以在托架上相对于摄像机移动。图1下方示出了滑块结构沿A-A线的剖面示意图。待确定了适合的工作状态后，可以例如用螺栓固定住滑块，以保证拍摄具有良好的可再现性。

图2中示出了图1中系统架构的俯视图。由图2可见，在托架的两侧对称设置有两个光源（并带有相应的滤光镜），光源发出光线的方向与托架的纵轴大致成45°夹角。

本领域技术人员可以理解的是，图1和2中的拍照系统仅仅是一种可行的示例性结构，也可以采用多种其他技术手段来提供被测对象的口腔图像，例如，牙齿组织或口腔的图像或影像可以通过X射线装置、激光扫描仪、照相机、视频摄像机、网络摄像头、摄像机或照相手机获得。替代地，图像还可以从存储装置中获得，也即可以载入以数字格式存储的被测对象的口腔图像。例如，已有的图像可以借助硬盘、磁盘、U盘、光盘、内存、闪存等存储设备被本地存储在系统中，或者通过网络在线传输、如通过电子邮件或传真来传输，以供后续的图像处理。此外，在一些例子中，还可以由图像采集装置二次采集（也即重新拍摄）口腔图像的实物（例如印刷或电子显示形式的图像、照片），而二次采集所得到的口腔图像被转换为数字格式的图像，从而可以提供给图像处理系统进行后续处理。

图3示出了根据本公开的可选实施方式对牙齿组织进行分析的方法流程图。该方法从步骤300开始，首先在步骤310中获取被测对象的口腔图像，例如通过图1和2所示拍照系统所得到的被测对象牙齿组织的图像。在步骤320中，对口腔图像进行处理以确定待分析的口腔组织区域。例如，可以调节口腔图像的颜色值以使得待分析的口腔区域被突出显示。其中，所调节的颜色值可以是Lab通道颜色值。类似地，也可以调节诸如RGB、HSB、YUV等其他颜色系统的通道颜色值。随后，在步骤330中，选取所确定的待分析的口腔组织区域，例如被突出显示的部分图像区域，作为主要关注区域。上述图像处理和待分析的图像区域的选取可以在图像处理软件上手动完成，也可以通过适当的编程算法自动进行。通过该选取步骤，可以对口腔图像中所有的牙齿进行分析，也可以仅选择其中的一颗或几颗牙齿进行分析。

接着，在步骤340中对所选取的待分析的图像部分进行分析或处理，以得到有意义的分析结果。例如，假定要确定牙齿色斑或牙菌斑的覆盖率，可以重复上述图像处理调整步骤，以突出显示牙齿表面带有色斑或牙菌斑的区域，选取该区域进行分析，例如计算带有色斑或牙菌斑的斑块区域面积与整个牙齿组织表面积的比率，从而确定色斑或牙菌斑的覆盖率，并且可以对不同病例中的覆盖率进行分级。此外，也可以单独考察包含色斑或牙菌斑的斑块区域的大小或者颜色值（如Lab值），并对其均值、方差等统计数值进行分析，从而进一步得到关于色斑或牙菌斑的大小分布、颜色深浅程度等相关信息。

另一方面，如果要分析的是牙齿组织的白度，则可以将所选取的牙齿区域与标准白度模板进行对比。同样，在这种情况下不仅可以分析计算选定的牙齿组织区域的平均白度，也可以分析该区域的颜色值方差等其他统计数值，以得到例如牙齿表面白度的均一程度等信息。这里所说的“标准白度模板”可以是已有的物理比色板，如Vita公司提供的VITAPAN3D-Master系列比色板，或者如图13所示的简易白度比色条（具有多个色带，每个色带具有不同的白度）。在图13中，简易白度比色条具有0-5共6阶白度，可以理解，在一些其他的例子中，简易白度比色条也可以具有其他阶数的白度，例如4阶、5阶、8阶或更多阶白度。在一些例子中，简易白度比色条具有至少4阶白度。此外，标准白度模板也可以是预先建模的数字化比色模板，如预先存储在图像处理装置内的标准白度曲线或者数值表。

本领域技术人员可以理解，步骤340中的分析过程可以根据实际医学应用加以调整，以适应各种不同的口腔组织分析。该方法在步骤350结束。

在一些实施例中，在未对牙齿组织进行清洁处理之前，先在通过上述步骤确定牙齿组织的状况,之后，被测对象可以对其口腔进行清洁处理，例如采用漱口水清洗、刷牙或洗牙，从而改善其牙齿组织的状况。之后，被测对象可以重新采用上述步骤来对其口腔组织进行分析，以确定清洁处理之后的牙齿组织状况。由于本公开的方法可以量化分析并确定牙齿状况，因此，被测对象可以通过比较清洁处理前后反映牙齿组织状况的值来确定清洁处理的效果。同时，本公开的方法和装置也可以用于评价清洁处理所使用的工具或清洁用品，例如牙膏、漱口水、牙刷、牙线、牙粉等，对牙齿清洁的影响，例如提升牙齿白度或者移除牙菌斑的效果。可以理解，牙齿清洁处理可以在一段时间（例如一周或一个月）内一次或多次进行。相应地，上述评价可以在预定次数的清洁处理之后进行。

对于上述的图像处理软件（例如Image J或Image ProPlus软件），当口腔图像被载入其中以进行处理时，该软件能够获得图像中所有像素点的色彩信息。其中，根据色彩模式的不同（不同的色彩模式对应不同的色彩空间范围），像素点的色彩信息的值可能会不同。例如，对于同一像素点而言，采用Lab值表示的值不同于以RGB值表示的值。但是，在色彩模式确定的情况下，口腔图像中具有特定值的像素点所对应的颜色是确定的。因此，在实际应用中，可以预先对口腔图像中的牙齿、牙龈、牙斑或者其他区域的色彩信息进行统计计算，从而确定这些区域的特征值或代表数值的范围，进而可以确定区别牙齿、牙斑、牙龈等不同组织的界限值，或者确定区分牙齿白度程度的界限值（包含三个通道）。可以理解，上述确定颜色界限值的数值范围的步骤或操作可以独立于本公开的方法或装置进行。基于上述预先确定颜色界限值的范围，图像处理软件能够进一步地对所采集的口腔图像进行处理，并区分牙齿、牙龈、牙斑等区域。图4至7示出了根据本公开的一种示例性方法来分析牙菌斑覆盖率的操作过程。其中，图4示出了载入到图像处理系统（如Image J）中的被测对象牙齿组织图像。由该图像可见，在牙齿表面覆盖有牙菌斑。在图5中，通过手动调节图像处理软件右侧显示的滚动条，可以改变L、a、b三个通道的颜色值。例如，可以通过调节Lab通道值使得要进行分析的整个牙齿表面被红色所覆盖，从而与背景中的牙龈组织鲜明地区分开。进一步，通过图像处理软件的滤波功能，可以过滤掉不待分析的背景图像，而仅选取突出显示的牙齿表面区域。此时例如可以确定牙齿表面区域占图像总面积的百分比为56.946%。

再次加载原始牙齿组织图像，并重复Lab通道调节，可以类似地使包含牙菌斑的斑块区域被突出显示（如图6所示，斑块例如被红色所覆盖）。在图7中，通过滤波选取所关注的斑块区域，过滤掉背景部分。例如，可以通过图像处理系统测量出斑块区域占此时图像总面积的2.492%。则可以得到牙菌斑的覆盖率为2.492/56.946=4.4%。

当然，本公开所述方法和系统的功能不限于此，例如也可以对牙菌斑数目、斑块区域的平均像素点数、斑块边缘长度等信息进行统计，得到口腔临床所需的数据。

图8至10示出了根据本公开的一种示例性方法来确定牙齿白度的操作过程。如图8所示，被测对象的牙齿组织图像被载入到图像处理装置中。在图9中，类似地也通过调节该图像的Lab通道值使牙齿表面区域被突出显示（被红色所覆盖）。在图10中，可通过“选择”功能选取待分析的牙齿表面区域，例如用黄色线条圈起相应的牙齿表面区域。在分析过程中，例如可以确定选定（圈起）的区域中每个像素点的平均RGB颜色值，并将其转换为Lab颜色值（例如利用Photoshop中的拾色器功能或者苹果公司的Color Companion软件），以供后续的色度比较。

即使图4中的牙齿被针对其平均白度进行分析，但是带有牙菌斑和不带有牙菌斑的牙齿区域的Lab颜色值被一同平均，以与标准白度进行比较，从而确定整体的白度程度.

图11和12示出了可用于本公开的示例性标准白度模板及其设计方法。标准白度模板可以按照已有的比色参数来设计。如图11所示，以Vita公司提供的VITAPAN3D-Master系列比色板为例，该比色板共包含26颗普通牙齿模型和3颗理想牙齿模型，这些牙齿模型的白度值（Lab数值）可以参考下表：

其中，最左侧的三颗理想牙齿模型为0M系（0M1，0M2，0M3），即所谓“明星牙”。各牙齿模型按照亮度（L值）可以分为六个亮度等级，即0～5级，每个亮度等级中的M2表示没有明显的偏黄或偏红。

在设计标准白度模板时，例如可以选取0M2、1M2、2M2、3M2、4M2、5M2这六颗牙的颜色作为标准白度模型中的标定点（图11中用1～6来标注），其白度范围为60.73～81，每相邻两个标定点的白度变化约为4。例如，可以从上述六颗牙中选择最“洁白”的一颗牙0M2（其色彩坐标为(L₀，a₀，b₀)）作为最完美的牙齿，把颜色最深的一颗牙齿定义为5M2（其色彩坐标为(L₅，a₅，b₅)），两个标定点之间的色彩差值ΔE=[(L₅-L₀)²+(a₅-a₀)²+(b₅-b₀)²]^1/2。例如可以将ΔE均分成14个色彩梯度。假定待测的牙齿在Lab色彩空间坐标系内的位置点为p_n(L_n,a_n,b_n)，可计算出p_n点到0M2色彩坐标点之间的色彩差值ΔE_n，则即为该待测牙齿所处的色阶。类似的牙齿色阶变化可以定义为。

图12A示出了VITAPAN3D-Master模型的参考坐标，其中圆柱体的轴心可以认为是标准白度曲线，现实情况中所有牙齿的颜色值都落在此圆柱体内部（如图12A中的p1、p2、p3点所示），把圆柱体顶部圆心0M2和底部圆心5M2分别定义为“最洁白”和“最不洁白”，利用空间坐标运算可以定义出所要研究的色阶。另外，图12B示出了VITAPAN3D-Master模型上牙齿所在的三维色彩空间以及M2系列的六颗牙的拟合线，图中的三个坐标轴分别表示L、a、b颜色值。而图12C示出了M2系列的六颗牙的颜色值在色彩空间内的真实位置以及在三个坐标平面上的投影。对于白度测量而言，通过取L轴上的投影，就可以得出相应牙齿的亮度等级。

当然，也可以根据实际应用情况对标准白度模板的设计进行调整，如根据不同人种的生理特征来调整标准白度模板。亚洲人的牙齿普遍偏白，可能会超出上述取值范围，因此可以对参照白度范围作合理的延伸。本领域技术人员可以理解，除了VITAPAN3D-Master系列比色板之外，也可以选取其它参考色系来设计标准白度模板。

由此确定的标准白度模板可以被预先加载到图像处理装置中。例如，通过图像采集装置来采集物理（例如印刷或电子显示形式）的标准白度模板，从而生成包含有颜色信息（白度信息）的数字图像，并将该数字图像存储在图像处理装置中。通过拍摄获取被测对象牙齿的颜色值，例如可通过图10中的转换得到像素点的平均Lab值。然后将所获取的颜色值（例如L亮度值）与预先存储在系统中的标准白度模板进行对比，就能够准确地得出被测对象牙齿的色阶和亮度等级，从而对其牙齿白度进行定量和定性的分析。可选的是，数字化的标准白度模板也可以例如以比色条或比色曲线的形式被显示在显示设备上，使得医生和患者通过视觉观察就能直观地看到牙齿白度对比效果。

在上述通过预先加载标准白度模板进行色阶分析的实施方式中，对拍摄系统中光源的要求比较严格，以确保分析结果的可再现性。为了在同等条件下对标准白度模板和被测对象的牙齿进行对比，可选的是，可以在同样的拍摄条件下对物理的标准白度模板和被测对象口腔进行图像采集，以便在图像处理过程中对色阶进行校准，得到更为准确、直观的白度分析结果。例如，在拍摄时可以将物理的标准白度模板放置在被测对象的口腔附近（如由被测对象手持）。

在确定了标准白度颜色值之后，可以将其设计成具有相应颜色的塑料或纸制的比色卡，该比色卡可以设计成牙齿形状（例如可以插置在VITAPAN3D-Master系列比色板）上，或者设计成简单的条带状，在拍照时可以由被测对象手持也可直接打印到牙刷手柄或牙膏管上，由被测对象自行比照白度效果。可选地，也可以加入其他指示图案要素、例如笑脸指数来代表相应的白度。

与上述标准白度模板中的色阶值进行对比，就可以准确地评价被测对象的牙齿白度属于哪一个色阶等级。

根据本公开的一个可选实施例，使用者也可以自行对自己的牙齿组织进行拍照，例如通过智能手机上集成的摄像头进行自拍，由此获得的口腔照片例如可通过以移动应用（App）方式实现的图像处理软件在智能手机上自动处理，也可以被上传到特定的医疗网站或服务器以进行在线处理。

在一种可选的实施方式中，可以同时拍摄被测对象的口腔组织和一物理比色模型（例如塑料或纸制的比色条），通过将所拍摄的物理比色模型的图像与软件中预先设定的标准白度数据（例如比色数值表或比色曲线）进行校准，可以计算出被测对象口腔组织的校准后的颜色值，从而对牙齿白度进行评估。在这种实施方式中，由于被测对象的口腔组织和物理比色模型是在同样的光照条件下拍摄的，借助与标准白度数据的对比校准，可以准确地衡量所拍摄的口腔素质的色度值，从而评估牙齿白度，因而拍照光源并不需要苛刻的要求。因而，这种白度分析手段可以通过便携式移动设备简单地实现。

图13中示出了根据在这里所描述的示例性牙科分析系统。该牙科分析系统包括图像采集装置、标准白度模板（例如比色条）以及计算机处理装置。

在实际应用中，被测对象可以将该标准白度模板放置在其口腔附近，从而使得图像采集装置能够同时采集标准白度模板和待分析的口腔组织的影像。图像采集装置进一步地将所采集的影像提供给计算机处理装置，以由其进行图像处理或分析。

该计算机处理装置可以包括用于对口腔组织进行分析的装置，或者可操作地连接该口腔组织分析系统。该口腔组织分析装置包括例如图像处理部件和选取操作部件，其用于执行诸如本公开前述实施例中的对口腔组织进行分析的方法。在一些实施例中，图像处理部件用于调节口腔图像的颜色值，使得待分析的口腔组织区域被突出显示，例如显示在显示部件（例如显示屏）上；而通过选取操作部件，能够选取所确定的待分析的口腔组织区域，以便对其进行分析。可以理解，该口腔组织分析装置可以集成在计算机处理装置中，或者也可以与计算机处理装置相分离并通过有线或无线通信方式可操作地连接到该计算机处理装置。

在一些实施例中，图像采集装置和计算机处理装置可以集成在一起，例如集成在具有照相功能的PDA或智能手机。在一些实施例中，图像采集装置也可以与计算机装置分离，这样，口腔组织的影像（和/或标准比色条的影像）被采集，而影像数据被通过有线或无线装置发送到具有口腔组织分析装置、软件或应用程序的计算机处理装置所在的服务器。影像的分析被远程地进行，并且分析结果可以通过有线或无线发回给用户。

图13中的比色条包括0～5六个标准白度等级。可以理解，在一些其他的例子中，白度比色条也可以具有其他阶数的白度等级，例如4阶、5阶、8阶或更多阶白度等级。在一些例子中，简易白度比色条具有至少4阶白度等级。使用者例如可以通过用便携式移动设备（例如智能手机）进行自拍，从而借助专门设计的App应用软件对自己的牙齿白度进行评估。该比色条也可以用在如图2所示的拍照系统中，例如被固定在被测对象口腔附近，与被测对象的牙齿一同被拍摄在口腔图像中。再通过图3所示方法对口腔图像进行分析处理。借助拍摄到的比色条图像对标准白度模板进行校正，能够更精确地评估被测对象的实际牙齿白度。

该比色条可以有多种实现方式，例如由硬纸或塑料制成，可以加入手持部位或机械固定部位，以及用文字或图示标注出白度等级。

在图13所示的实施例中，牙科分析系统包括标准白度模板；但是可以理解，在一些实施例中，牙科分析系统可以不包括该标准白度模板。替代地，牙科分析系统可以包括图像采集装置、以及包括口腔组织分析装置和标准白度曲线（例如白度等级曲线）的计算机处理装置。口腔组织影像可以由图像采集装置采集并由计算机处理装置分析。分析结果可以与已处于计算机装置中的标准白度曲线进行比较，以被表示为牙齿白度。图像采集装置与计算机处理装置可以集成在一起，或者也可以相互分离而通过有线或无线通信装置可操作地连接，从而实现其间的数据交互。也即，图像采集装置向计算机处理装置提供所采集的口腔组织图像。

尽管上面已经描述了所公开的方法和系统的各种实施例，应当理解的是，它们仅仅是以示例的方式给出，而不是以限制的方式给出。同样，各个图表可以示出所公开的方法和系统的示例性架构或其他配置，其有助于理解可包含在所公开的方法和系统中的特征和功能。要求保护的发明并不限于所示的示例性架构或配置，而所希望的特征可以用各种替代架构和配置来实现。除此之外，对于流程图、功能性描述和方法权利要求，这里所给出的方框顺序不应限于以同样的顺序实施以执行所述功能的各种实施例，除非在上下文中明确指出。

除非另外明确指出，本文中所使用的术语和短语及其变体均应解释为开放式的，而不是限制性的。在一些实例中，诸如“一个或多个”、“至少”、“但不限于”这样的扩展性词汇和短语或者其他类似用语的出现不应理解为在可能没有这种扩展性用语的示例中意图或者需要表示缩窄的情况。

Claims (60)

1.一种用于对口腔组织进行分析的方法，包括以下步骤：

提供被测对象的口腔图像；

对所述口腔图像进行处理以确定待分析的口腔组织区域；以及

选取所确定的待分析的口腔组织区域，以对其进行分析。

2.如权利要求1所述的方法，其中对所述口腔图像进行处理的步骤包括调节所述口腔图像的颜色值以使得待分析的口腔组织区域被突出显示。

3.如权利要求2所述的方法，其中所调节的颜色值是所述口腔图像的RGB值、Lab值、HSB值或YUV值。

4.如权利要求2所述的方法，其中通过调节所述颜色值中三个通道的颜色值使待分析的口腔组织区域被突出显示。

5.如权利要求1所述的方法，其中对所述口腔图像进行处理的步骤和/或选取所确定的待分析的口腔组织区域的步骤被可视化显示。

6.如权利要求1所述的方法，其中对所述口腔组织进行分析包括：确定所述待分析的口腔组织区域的大小或颜色值的统计数值。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述待分析的口腔组织区域包括被测对象的全部或者一部分牙齿。

8.如权利要求7所述的方法，其中对所述口腔组织进行分析包括：调节所述口腔图像的颜色值，使牙齿表面带有色斑或牙菌斑的斑块区域被突出显示，并选取相应的斑块区域。

9.如权利要求8所述的方法，其中对所述口腔组织进行分析还包括：计算所选取的斑块区域面积占所选取的牙齿表面区域的比例，以确定色斑或牙菌斑的覆盖率。

10.如权利要求7所述的方法，其中对所述口腔组织进行分析包括：将所选取的牙齿表面的颜色值与标准白度模板进行比较，以确定所选取的牙齿表面的白度。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述标准白度模板是基于多个标准牙齿模型的颜色值所设计的色阶分级模型。

12.如权利要求11所述的方法，其中所述标准白度模板是物理比色模型或者数字化的比色模型。

13.如权利要求1所述的方法，其中所述提供被测对象的口腔图像的步骤包括：通过图像采集装置对被测对象的口腔进行图像采集以获得所述口腔图像。

14.如权利要求13所述的方法，其中在对被测对象的口腔进行图像采集时，同时对物理比色模型进行图像采集。

15.如权利要求14所述的方法，其中借助预先设定的标准白度数据对所采集的物理比色模型的颜色值进行校准，并基于校准后的物理比色模型的颜色值校准所采集的被测对象口腔图像的颜色值。

16.如权利要求7所述的方法，其中所述对所述口腔组织进行分析包括：获取经处理的所选取的牙齿表面的颜色值，并基于标准白度曲线确定所选取的牙齿表面的白度。

17.如权利要求16所述的方法，其中所述标准白度曲线是预先生成并存储的。

18.如权利要求17所述的方法，其中所述标准白度曲线是通过采集标准白度模板所获得的，其中所述标准白度曲线的采集与所述口腔图像的采集同时或附随地进行。

19.如权利要求1所述的方法，其中所述提供被测对象的口腔图像的步骤包括：获取已由图像采集装置采集的被测对象的口腔图像。

20.如权利要求19所述的方法，其中所述获取已采集的被测对象的口腔图像进一步包括：载入以数字格式存储的所述已采集的被测对象的口腔图像，或者由图像采集装置二次采集所述已采集的被测对象的口腔图像。

21.如权利要求1所述的方法，其中所述的各个步骤是在计算机或者智能移动设备上执行的。

22.一种用于对口腔组织进行分析的装置，其特征在于，所述装置包括：

图像处理部件，用于对被测对象的口腔图像进行处理以确定待分析的口腔组织区域；以及

选取操作部件，用于选取所确定的待分析的口腔组织区域，以对其进行分析。

23.如权利要求22所述的装置，其中所述图像处理部件用于通过调节所述口腔图像的颜色值以使得待分析的口腔组织区域被突出显示。

24.如权利要求23所述的装置，其中，所述口腔图像颜色值的调节包括：对所述口腔图像的RGB值、Lab值、HSB值或YUV值进行调节。

25.如权利要求23所述的装置，其中，所述图像处理部件通过调节所述颜色值中三个通道的颜色值使待分析的口腔组织区域被突出显示。

26.如权利要求22所述的装置，其中，所述装置还包括：

显示部件，用于可视化地显示对口腔图像的处理、以及对待分析的口腔组织区域的选取。

27.如权利要求22所述的装置，其中，所述装置还包括：

图像分析部件，用于对所选取的待分析的口腔组织区域进行分析。

28.如权利要求27所述的装置，其中所述图像分析部件确定所述待分析的口腔组织区域的大小或颜色值的统计数值。

29.如权利要求28所述的装置，其中所述待分析的口腔组织区域包括被测对象的全部或者一部分牙齿。

30.如权利要求29所述的装置，其中所述图像处理部件进一步用于调节所述口腔图像的颜色值，使牙齿上带有色斑或牙菌斑的区域被突出显示，并且所述选取操作部件进一步用于选取被突出显示的带有色斑或牙菌斑的区域。

31.如权利要求30所述的装置，其中所述图像分析部件进一步用于计算所选取的斑块区域面积占所选取的牙齿表面区域的比例，以确定色斑或牙菌斑的覆盖率。

32.如权利要求29所述的装置，其中所述图像分析部件用于将所选取的牙齿表面的颜色值与一标准白度模板进行比较，以确定所选取的牙齿表面的白度。

33.如权利要求32所述的装置，其中所述标准白度模板是基于多个标准牙齿模型的颜色值所设计的色阶分级模型。

34.如权利要求33所述的装置，其中所述标准白度模板是物理比色模型。

35.如权利要求34所述的装置，其中所述物理比色模型是塑料或纸制的比色模型、或者被打印在牙刷手柄或牙膏管上。

36.如权利要求35所述的装置，其中所述图像分析部件进一步用于借助预先设定的标准白度数据对所采集的物理比色模型的颜色值进行校准，并基于校准后的物理比色模型的颜色值校准所采集的被测对象口腔图像的颜色值。

37.如权利要求32所述的装置，其中所述标准白度模板是预先载入到所述装置中的数字化比色模型。

38.如权利要求29所述的装置，其中所述图像分析部件用于获取所选取的牙齿表面的颜色值，并基于标准白度曲线确定所选取的牙齿表面的白度。

39.如权利要求38所述的装置，其中所述标准白度曲线是预先生成并存储的。

40.如权利要求39所述的装置，其中所述标准白度曲线是通过采集标准白度模板所获得的，其中所述标准白度曲线的采集与所述口腔图像的采集同时或附随地进行。

41.如权利要求22所述的装置，其中所述被测对象的口腔图像是通过图像采集装置采集获得的，或者是通过载入以数字格式存储的所述已采集的被测对象的口腔图像所获得的。

42.如权利要求41所述的装置，其中所述图像采集装置采集被测对象的口腔、或者二次采集已采集的被测对象的口腔图像。

43.一种牙科分析系统，包括：图像采集装置、标准白度模板以及计算机处理装置，其中，所述标准白度模板与被测对象的口腔组织的图像被所述图像采集装置同时采集，并且所采集的图像被由所述计算机处理装置所处理，所述计算机处理装置包括根据权利要求22至42中任一项所述的用于对口腔组织进行分析的装置。

44.如权利要求43所述的系统，其中所述图像采集装置包括X射线装置、激光扫描仪、照相机、视频摄像机、网络摄像头、摄像机或照相手机。

45.如权利要求43所述的系统，其中所述图像采集装置作为便携式的拍照设备来实现或作为位置固定的拍照系统实现。

46.如权利要求43所述的系统，其中所述图像采集装置配备有光源和/或滤光镜。

47.如权利要求46所述的系统，其中所述图像采集装置、光源和/或滤光器被安装在一托架上。

48.如权利要求47所述的系统，其中所述托架被设置为使得所述图像采集装置、光源和/或滤光器能够平移和/或转动，以调整拍摄位置和/或角度。

49.如权利要求43所述的系统，其中所述图像采集装置还包括头部稳定部件，用于使得被测对象的头部在图像采集时能够稳定地放置。

50.如权利要求49所述的系统，其中所述头部稳定部件能够相对于所述图像采集装置平移和/或转动，以调整拍摄位置和/或角度。

51.如权利要求43所述的系统，其中，所述图像采集装置与计算机处理装置集成在一起，或者相互分离而通过有线或无线通信装置可操作地连接。

52.一种牙科分析系统，包括：图像采集装置以及计算机处理装置，其中所述计算机处理装置包括根据权利要求22至42中任一项所述的用于对口腔组织进行分析的装置以及标准白度曲线，被测对象的口腔组织的图像被所述图像采集装置所采集，并被所述用于对口腔组织进行分析的装置所分析，而分析结果被由所述计算机处理装置与所述标准白度曲线进行比较，以被表示为指示牙齿白度。

53.如权利要求52所述的系统，其中所述图像采集装置包括X射线装置、激光扫描仪、照相机、视频摄像机、网络摄像头、摄像机或照相手机。

54.如权利要求52所述的系统，其中所述图像采集装置作为便携式的拍照设备来实现或作为位置固定的拍照系统实现。

55.如权利要求52所述的系统，其中所述图像采集装置配备有光源和/或滤光镜。

56.如权利要求55所述的系统，其中所述图像采集装置、光源和/或滤光器被安装在一托架上。

57.如权利要求56所述的系统，其中所述托架被设置为使得所述图像采集装置、光源和/或滤光器能够平移和/或转动，以调整拍摄位置和/或角度。

58.如权利要求52所述的系统，其中所述图像采集装置还包括头部稳定部件，用于使得被测对象的头部在图像采集时能够稳定地放置。

59.如权利要求58所述的系统，其中所述头部稳定部件能够相对于所述图像采集装置平移和/或转动，以调整拍摄位置和/或角度。

60.如权利要求52所述的系统，其中，所述图像采集装置与计算机处理装置集成在一起，或者相互分离而通过有线或无线通信装置可操作地连接。