CN107874778A - 自定位牙齿计算机断层扫描方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种自定位牙齿计算机断层扫描方法及装置，该方法包括：在被测牙齿内侧放置X‐光图像传感器；在被测牙齿外侧对应设置X‐光源；在X光光路上设置若干遮光标点；控制所述X‐光源绕被测牙齿旋转，在旋转过程中，控制X‐光图像传感器获取若干张CT二维图像；计算每张CT二维图像对应的x‐光源位置及角度；以及利用若干张CT二维图像及对应的x‐光源位置和角度生成被测牙齿的3D图像。该扫描装置包括X‐光图像传感器，X‐光源，转动控制装置，若干遮光标点；以及与所述X‐光图像传感器连接的处理装置。上述方法及装置不仅能够获得精准的牙齿三维CT图像，而且能够避免整个头部CT对身体造成的不必要伤害。
Description
技术领域
本发明涉及牙齿CT(计算机断层扫描)图像获取方法及装置，尤其涉及一种自定位牙齿计算机断层扫描方法及装置。
背景技术
通常牙齿CT是在牙齿内侧放置一个X‐光图像传感器，在牙齿的另一侧固定设置X‐光源，形成的CT图像为平面图形(二维图像)，由于牙龈中有血管和神经，通过平面图形很难判断其位置，治疗中可能造成出血等问题。
头颅CT是将头固定在一个位置，X‐光源绕头旋转形成立体的CT图像。将头颅CT图像用于牙齿治疗存在以下缺陷：1、因为只需要治疗牙齿而做整个头部CT，会对人体健康产生不必要的影响；2、整个头部的CT图像对于治疗牙齿细节上不一定非常清楚；3、装置价格高体积庞大，不易普及安装。
发明内容
本发明的目的是提供一种自定位牙齿计算机断层扫描方法及装置，以方便治疗前获取更精准的牙齿三维图像。
为达上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种自定位牙齿计算机断层扫描方法，所述自定位牙齿计算机断层扫描方法包括：
在被测牙齿内侧放置X‐光图像传感器；
在被测牙齿外侧对应设置X‐光源；
在X光光路上设置若干遮光标点；
控制所述X‐光源绕被测牙齿旋转，在旋转过程中，控制X‐光图像传感器获取若干张CT二维图像；
计算每张CT二维图像对应的x‐光源位置及角度；以及
利用若干张CT二维图像及对应的x‐光源位置和角度生成被测牙齿的3D图像。
在上述的自定位牙齿计算机断层扫描方法中，优选地，所述若干遮光标点设置在所述X‐光源的壳体上。在上述的自定位牙齿计算机断层扫描方法中，优选地，遮光标点的数量为四个，四个遮光标点呈矩形分布。
在上述的自定位牙齿计算机断层扫描方法中，优选地，在所述计算每张CT二维图像对应的x‐光源位置及角度的步骤前还包括对图像动态增益补正的预处理步骤。
在上述的自定位牙齿计算机断层扫描方法中，优选地，所述X‐光源旋转角度为50～160度。
一种自定位牙齿计算机断层扫描装置，所述自定位牙齿计算机断层扫描装置包括：
可置于被测牙齿内侧的X‐光图像传感器；
可置于被测牙齿外侧并绕所述牙齿旋转的X‐光源；
控制所述X‐光源旋转的转动控制装置；
设置在所述X‐光源的光路上的若干遮光标点；以及
与所述X‐光图像传感器连接的处理装置，该处理装置包括：
标点识别定位装置，用于计算CT二维图像对应的x‐光源位置及角度；以及
3D图形生成装置，用于利用若干CT二维图像及对应的x‐光源位置和角度生成所述牙齿的3D图像。
在上述的自定位牙齿计算机断层扫描装置中，优选地，所述若干遮光标点设置在所述X‐光源的壳体上。在上述的自定位牙齿计算机断层扫描装置中，优选地，遮光标点的数量为四个，四个遮光标点呈矩形分布。
在上述的自定位牙齿计算机断层扫描装置中，优选地，所述处理装置还包括用于对图像动态增益补正的预处理装置。更优选地，所述用于对图像动态增益补正的预处理装置包括：
读取X‐光图像传感器中像素对应的第一感度函数的模块；
读取X‐光源旋转角度对应的第二感度函数的模块；以及
用对应的第一感度函数和第二感度函数对各像素的亮度值进行补正的模块。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
上述方法及装置不仅能够获得精准的牙齿三维CT图像，而且能够避免整个头部CT对身体造成的不必要伤害。
附图说明
图1为一些实施例自定位牙齿计算机断层扫描装置的示意图；
图2为一些实施例光源位置坐标计算原理图；
图3为一些实施例第一感度函数的原理图；
图4为一些实施例第二感度函数的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
参照图1，一些实施例自定位牙齿计算机断层扫描装置包括：可置于被测牙齿200内侧的X‐光图像传感器300；可置于被测牙齿200外侧并绕所述牙齿200旋转的X‐光源100；控制所述X‐光源100旋转的转动控制装置500；设置在所述X‐光源100的光路上的若干遮光标点101；与所述X‐光图像传感器300连接的处理装置400。该处理装置400包括：标点识别定位装置402和3D图形生成装置403。标点识别定位装置402用于计算CT二维图像对应的x‐光源位置及角度；3D图形生成装置403用于利用若干CT二维图像及对应的x‐光源位置和角度生成所述牙齿200的3D图像。
若干遮光标点101设置在所述X‐光源100的壳体上，共有四个遮光标点，四个遮光标点呈矩形分布。X‐光源100照射时，四个遮光标点101与被测牙齿200一起被投影到X‐光图像传感器300，利用遮光标点101的投影位置和角度可以确定x‐光源位置及角度。可以理解地，遮光标点的数量还可以是三个、五个或更多。
利用标点投影座标计算光源位置在其它领域已被应用，这些技术本身并不是本发明的创新所在。尽管如此，这里也结合附图2列举了一种计算方法，为了方便说明，图2中用AA、BB、CC、DD分别表示四个遮光标点，用S表示光源，用A、B、C、D对应表示AA、BB、CC、DD在传感器上的投影。参照图2，投影线与法线夹角a已知固定，A、B、C、D坐标可由图像传感器xy位置读出，连线AB、CD相交于O，是S的投影。A、B、O坐标为已知：
A＝(ax,ay,0)，B＝(bx,by,0)，O＝(ox,oy,0)；
距离|AO|＝sqrt((ax‐ox)*(ax‐ox)+(ay‐oy)*(ay‐oy))；
距离|BO|＝sqrt((bx‐ox)*(bx‐ox)+(by‐oy)*(by‐oy))；
距离|SO|＝|AO|*cos(b)+|AO|*sin(b)/tan(a)
距离|SO|＝|BO|*sin(b‐a)/tan(a)
|AO|，|BO|，角度a都是已知，可顺利求解|SO|及角度b。
于是通过下式可算出光源S坐标：
S＝(ox,oy,0)+(|SO|/sqrt((ax‐ox)*(ax‐ox)+(ay‐oy)*(ay‐oy)+|AO|*tan(b)*|AO|*tan(b))*(ax‐ox,ay‐oy,|AO|*tan(b))。
本发明相较于传统CT结构，其X‐光图像传感器300不随X‐光源100旋转，可以使用近似迭代重建算法获得3D图像。一种实施例将所得的每张2D图像经镜头校正算法投影成像到与光源前固定位置的垂直面上，然后套用目前各种习知成熟的快速CT算法，例如CN104039233 A揭示及参考的各种算法，获得3D图像。应当理解，对于用若干2D图像生成3D图像的算法本身而言，已为习知的算法，并不是本发明的创新所在，因此这里不再赘述。
为了进一步提高成像的精准度，处理装置400进一步还包括用于对图像动态增益补正的预处理装置401。
作为一种较佳的实施例，所述用于对图像动态增益补正的预处理装置401包括：读取X‐光图像传感器中像素对应的第一感度函数的模块；读取X‐光源旋转角度对应的第二感度函数的模块；以及用对应的第一感度函数和第二感度函数对各像素的亮度值进行补正的模块。
图3中示意性表示了第一感度函数的原理。参照图3，X‐光图像传感器300中每个像素的感度由于制作工艺原因可能不均匀，校正时可用均匀光照射求得其感度函数Q(x,y)。此外，像素的感度也与光入射角度b有关，也就是与X‐光源的旋转角度有关，校正时通过改变入射角b测定感度函数B(b)，如图4所示。使用时由X‐光图像传感器300读出像素Pxy的输出Vxy，利用第一感度函数Q(x,y)和第二感度函数B(b)进行动态增益补正，获得真实亮度Vxy/Q(x,y)/B(b)。
可以理解地，作为另一种实施例，所述用于对图像动态增益补正的预处理装置400也可以只使用上述第一感度函数或第二感度函数进行动态增益补正。
一些实施例中X‐光源100的旋转范围为180度。
参照图1，一些实施例自定位牙齿计算机断层扫描方法包括以下步骤：
在被测牙齿200内侧放置X‐光图像传感器300；
在被测牙齿200外侧对应设置X‐光源100；
在X光光路上设置若干遮光标点101；
控制所述X‐光源100绕被测牙齿200旋转(如图1中双线箭头所示)，在旋转过程中，控制X‐光图像传感器300获取若干张CT二维图像；具体可通过上述转动控制装置500来控制；根据需要可以控制X‐光源100旋转50～160度；
计算每张CT二维图像对应的x‐光源位置及角度；具体可由上述标点识别定位装置402完成；
利用若干张CT二维图像及对应的x‐光源位置和角度生成被测牙齿的3D图像。具体可由上述图形生成装置403完成。
进一步在所述计算每张CT二维图像对应的x‐光源位置及角度的步骤前还包括对图像动态增益补正的预处理步骤。具体可由上述预处理装置401完成。
上述通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，这些详细的说明仅仅限于帮助本领域技术人员理解本发明的内容，并不能理解为对本发明保护范围的限制。本领域技术人员在本发明构思下对上述方案进行的各种润饰、等效变换等均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种自定位牙齿计算机断层扫描方法，其特征在于，所述自定位牙齿计算机断层扫描方法包括：
在被测牙齿内侧放置X‐光图像传感器；
在被测牙齿外侧对应设置X‐光源；
在X光光路上设置若干遮光标点；
控制所述X‐光源绕被测牙齿旋转，在旋转过程中，控制X‐光图像传感器获取若干张CT二维图像；
计算每张CT二维图像对应的x‐光源位置及角度；以及
利用若干张CT二维图像及对应的x‐光源位置和角度生成被测牙齿的3D图像。
2.根据权利要求1所述的自定位牙齿计算机断层扫描方法，其特征在于：所述若干遮光标点设置在所述X‐光源的壳体上。
3.根据权利要求2所述的自定位牙齿计算机断层扫描方法，其特征在于：遮光标点的数量为四个，四个遮光标点呈矩形分布。
4.根据权利要求1所述的自定位牙齿计算机断层扫描方法，其特征在于：在所述计算每张CT二维图像对应的x‐光源位置及角度的步骤前还包括对图像动态增益补正的预处理步骤。
5.根据权利要求1所述的自定位牙齿计算机断层扫描方法，其特征在于：所述X‐光源旋转角度为50～160度。
6.一种自定位牙齿计算机断层扫描装置，其特征在于，所述自定位牙齿计算机断层扫描装置包括：
可置于被测牙齿内侧的X‐光图像传感器；
可置于被测牙齿外侧并绕所述牙齿旋转的X‐光源；
控制所述X‐光源旋转的转动控制装置；
设置在所述X‐光源的光路上的若干遮光标点；以及
与所述X‐光图像传感器连接的处理装置，该处理装置包括：
标点识别定位装置，用于计算CT二维图像对应的x‐光源位置及角度；以及
3D图形生成装置，用于利用若干CT二维图像及对应的x‐光源位置和角度生成所述牙齿的3D图像。
7.根据权利要求6所述的自定位牙齿计算机断层扫描装置，其特征在于：所述若干遮光标点设置在所述X‐光源的壳体上。
8.根据权利要求7所述的自定位牙齿计算机断层扫描装置，其特征在于：遮光标点的数量为四个，四个遮光标点呈矩形分布。
9.根据权利要求6所述的自定位牙齿计算机断层扫描装置，其特征在于：所述处理装置还包括用于对图像动态增益补正的预处理装置。
10.根据权利要求9所述的自定位牙齿计算机断层扫描装置，其特征在于，所述用于对图像动态增益补正的预处理装置包括：
读取X‐光图像传感器中像素对应的第一感度函数的模块；
读取X‐光源旋转角度对应的第二感度函数的模块；以及
用对应的第一感度函数和第二感度函数对各像素的亮度值进行补正的模块。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| AD01 | Patent right deemed abandoned |
Effective date of abandoning: 20230228 |
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