CN113244009A - 基于人工智能图像识别调整电动牙刷的口腔健康管理系统 - Google Patents

基于人工智能图像识别调整电动牙刷的口腔健康管理系统 Download PDF

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Abstract

本公开提供了基于人工智能图像识别调整电动牙刷的口腔健康管理系统，该系统包括：智能电动牙刷和服务器，其中，智能电动牙刷包括图像获取模块、图像判断模块、第一通讯模块、定位模块、主控模块、电机驱动模块和语音播放模块，服务器包括识别模块和第二通讯模块，还包括参数确定模块，用于根据识别结果确定不同口腔区域对应的牙齿清洁参数，参数确定模块设置在智能电动牙刷或服务器上。本公开通过获取用户的口腔图像并进行识别分析，根据识别分析结果选择牙齿清洗参数，为用户提供针对性的口腔清洗服务，提高了智能电动牙刷的清洗效果，提高用户体验。

Description

基于人工智能图像识别调整电动牙刷的口腔健康管理系统
技术领域
本公开涉及电动牙刷技术领域，尤其涉及基于人工智能图像识别调整电动牙刷的口腔健康管理系统。
背景技术
目前，随着生活质量越来越高，人们对口腔防护的要求越来越高，具有较好清洁效果的电动牙刷应运而生。
目前市场上的电动牙刷，无法对用户的口腔健康情况进行采集分析，同样无法根据用户的口腔健康情况为用户提供针对性的口腔清洁服务，无法达到更良好的口腔清洁效果。
发明内容
本公开针对上述问题，提出基于人工智能图像识别调整电动牙刷的口腔健康管理系统。
为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提出如下技术方案：
第一方面，提供了基于人工智能图像识别调整电动牙刷的口腔健康管理系统，包括智能电动牙刷和服务器，
其中，智能电动牙刷包括，
图像获取模块，用于采集口腔图像；
图像判断模块，用于判断采集到的口腔图像是否为有效的口腔图像，若口腔图像有效，则由第一通讯模块发送至服务器进行识别，若口腔图像无效，则将图像无效的原因发送至主控模块；
第一通讯模块，用于将有效的口腔图像发送至服务器，并接收服务器发回的识别结果或牙齿清洁参数，识别结果至少包括牙齿的位置信息、牙齿是否存在龋齿和/或牙结石的信息以及龋齿和/或牙结石的严重程度分级信息，牙齿清洁参数包括刷牙时长和/或振动频率；
定位模块，用于获取正在清洁的牙齿的位置信息并发送至主控模块；
主控模块，用于根据正在清洁的牙齿的位置信息，选择对应的牙齿清洁参数转化成控制信号实时发送至电机驱动模块，并在接收到图像判断模块发送的图像无效的原因时，根据图像无效的原因在语音数据库中选择相应的语音数据；
电机驱动模块，用于连接电机，并根据主控模块的控制信号驱动电机振动；和
语音播放模块，用于根据主控模块选择的语音数据，进行语音播放；
服务器包括，
识别模块，用于对接收到的口腔图像进行识别，生成识别结果，识别方法包括获取口腔图像、通过目标检测算法确定龋齿和/或牙结石的位置信息、通过卷积神经网络确定龋齿和/或牙结石的严重程度分级信息和生成识别结果；和
第二通讯模块，用于接收智能电动牙刷发出的口腔图像，并向智能电动牙刷发送识别结果或牙齿清洁参数；
还包括参数确定模块，用于根据识别结果确定不同口腔区域对应的牙齿清洁参数，参数确定模块设置在智能电动牙刷或服务器上。
第二方面，提供了基于人工智能图像识别调整电动牙刷的智能电动牙刷的控制方法，应用于上述任一基于人工智能图像识别调整电动牙刷的口腔健康管理系统，包括以下步骤，
智能电动牙刷采集口腔图像；
智能电动牙刷判断采集到的口腔图像是否有效，若口腔图像有效，则将有效的口腔图像上传至服务器，若口腔图像无效，则发出相应语音提示；
服务器对接收到的口腔图像进行识别，生成识别结果，识别结果至少包括牙齿的位置信息、牙齿是否存在龋齿和/或牙结石的信息以及龋齿和/或牙结石的严重程度分级信息；
服务器根据识别结果确定不同口腔区域对应的牙齿清洁参数并发送至智能电动牙刷，或服务器将识别结果发送至智能电动牙刷，智能电动牙刷根据识别结果确定不同口腔区域对应的牙齿清洁参数，牙齿清洁参数包括刷牙时长和/或振动频率；
智能电动牙刷获取当前正在清洁的牙齿的位置信息；
智能电动牙刷根据当前正在清洁的牙齿的位置信息，选择对应的牙齿清洁参数；
智能电动牙刷根据当前牙齿清洁参数控制电机振动；
其中，服务器对接收到的口腔图像进行识别，并生成识别结果具体包括，
获取口腔图像；
通过目标检测算法确定龋齿和/或牙结石的位置信息；
通过卷积神经网络确定龋齿和/或牙结石的严重程度分级信息；
生成识别结果。
第三方面，提供了智能电动牙刷，应用于上述任一基于人工智能图像识别调整电动牙刷的口腔健康管理系统，包括，
图像获取模块，用于采集口腔图像；
图像判断模块，用于判断采集到的口腔图像是否为有效的口腔图像，若口腔图像有效，则由第一通讯模块发送至服务器进行识别，若口腔图像无效，则将图像无效的原因发送至主控模块；
第一通讯模块，用于将有效的口腔图像发送至服务器，并接收服务器发回的识别结果或牙齿清洁参数，识别结果至少包括牙齿的位置信息、牙齿是否存在龋齿和/或牙结石的信息以及龋齿和/或牙结石的严重程度分级信息，牙齿清洁参数包括刷牙时长和/或振动频率；
定位模块，用于获取正在清洁的牙齿的位置信息并发送至主控模块；
主控模块，用于接收图像无效的原因，根据图像无效的原因在语音数据库中选择相应的语音数据，并根据正在清洁的牙齿的位置信息，选择对应的牙齿清洁参数转化成控制信号实时发送至电机驱动模块；
电机驱动模块，用于连接电机，并根据主控模块的控制信号驱动电机振动；
语音播放模块，用于根据主控模块选择的语音数据，进行语音播放。
本公开的有益效果为，通过获取用户的口腔图像，并通过目标检测算法和卷积神经网络对口腔图像进行识别分析，获取到精准的用户的龋齿、牙结石等相关的口腔健康信息，并据此对智能电动牙刷进行控制，为用户提供针对性的口腔清洗服务，提高了智能电动牙刷的清洗效果，提高用户体验；图像判断模块对口腔图像的有效性的先行判断，避免了由于口腔图像不清晰、图片过曝或过暗以及成像角度问题等情况对识别结果产生的不良影响，提高了识别结果的准确性；通过图像判断模块对无效图片的分析结果，控制语音播放模块进行相关的语音数据播放，以语音的形式对用户进行提示，便于用户获取更为直观的指导，以便获取有效的口腔图像，一方面，进一步提高识别结果的准确性，另一方面，提升用户体验。
另外，在本公开技术方案中，凡未作特别说明的，均可通过采用本领域中的常规手段来实现本公开技术方案。
附图说明
为了更清楚地说明本公开具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开一个实施例提供的基于人工智能图像识别调整电动牙刷的口腔健康管理系统的结构示意图。
图2为本公开另一个实施例提供的智能电动牙刷的控制方法的流程图。
图3为本公开一个实施例提供的智能电动牙刷的控制方法的步骤S13的流程图。
图4为本公开一个实施例提供的智能电动牙刷的控制方法的步骤S132的流程图。
图5为本公开一个实施例提供的智能电动牙刷的控制方法中步骤S133的流程图。
图6为本公开另一个实施例提供智能电动牙刷的结构示意图。
具体实施方式
为了使本公开的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本公开进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本公开一部分的实施例，而不是全部的实施例，仅用以解释本公开，并不用于限定本公开，基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
实施例1：
参考说明书附图1，示出了本申请实施例提供的基于人工智能图像识别调整电动牙刷的口腔健康管理系统，该系统包括智能电动牙刷1与服务器2。
其中，智能电动牙刷1包括：
图像获取模块101，用于采集口腔图像；
图像判断模块102，用于判断采集到的口腔图像是否为有效的口腔图像，若口腔图像有效，则由第一通讯模块103发送至服务器2进行识别，若口腔图像无效，则将图像无效的原因发送至主控模块105；
第一通讯模块103，用于将有效的口腔图像发送至服务器2，并接收服务器2发回的识别结果，识别结果包括牙齿的位置信息、牙齿是否存在龋齿和牙结石的信息以及龋齿和牙结石的严重程度分级信息；
定位模块104，用于获取正在清洁的牙齿的位置信息并发送至主控模块105；
主控模块105，用于根据正在清洁的牙齿的位置信息，选择对应的牙齿清洁参数转化成控制信号实时发送至电机驱动模块106，并在接收到图像判断模块102发送的图像无效的原因时，根据图像无效的原因在语音数据库中选择相应的语音数据；
电机驱动模块106，用于连接电机，并根据主控模块105的控制信号驱动电机振动；
语音播放模块107，用于根据主控模块105选择的语音数据，进行语音播放；和
参数确定模块108，用于根据服务器2发回的识别结果确定不同口腔区域对应的牙齿清洁参数，牙齿清洁参数包括刷牙时长和振动频率；
服务器2包括，
识别模块201，用于对接收到的口腔图像进行识别，生成识别结果，识别方法包括获取口腔图像、通过目标检测算法确定龋齿和牙结石的位置信息、通过卷积神经网络确定龋齿和牙结石的严重程度分级信息和生成识别结果；
第二通讯模块202，用于接收智能电动牙刷发出的有效的口腔图像，并向智能电动牙刷发送识别结果。
本公开的有益效果为，通过获取用户的口腔图像，并通过目标检测算法和卷积神经网络对口腔图像进行识别分析，获取到精准的用户的龋齿、牙结石等相关的口腔健康信息，并据此对智能电动牙刷进行控制，为用户提供针对性的口腔清洗服务，提高了智能电动牙刷的清洗效果，提高用户体验；图像判断模块对口腔图像的有效性的先行判断，避免了由于口腔图像不清晰、图片过曝或过暗以及成像角度问题等情况对识别结果产生的不良影响，提高了识别结果的准确性；通过图像判断模块对无效图片的分析结果，控制语音播放模块进行相关的语音数据播放，以语音的形式对用户进行提示，便于用户获取更为直观的指导，以便获取有效的口腔图像，一方面，进一步提高识别结果的准确性，另一方面，提升用户体验。
在可选的实施例中，图像获取模块101可以是微型广角摄像头，设置在智能电动牙刷的刷头上。由此，无需专业口腔医学成像设备，即可获得较完整的口腔图像。
在可选的实施例中，图像获取模块101的镜头可以由水晶玻璃制成。由此，由于水晶玻璃具有优良的防雾性能，避免了由于人口腔中存在水雾导致获取到的口腔图像不清晰，进一步提高识别结果的准确性。
在可选的实施例中，在图像获取模块101周围设置补光模块，用于保证拍摄时有足够的光照，由此提高口腔图像的清晰度，避免口腔图像过暗，保证口腔图像的采集效果，进一步提高识别结果的准确性。
在可选的实施例中，图像判断模块102对口腔图像是否有效的判断可以包括判断口腔图像是否清晰、判断口腔图像是否过曝或过暗以及判断口腔图像的成像角度是否合适。具体的，预设口腔图片清晰度、曝光度与成像角度的相关参数阈值，依据预设的参数阈值对口腔图像有效的各条件依次进行判断，若口腔图片同时满足清晰、曝光度适中与成像角度合适的是三个条件，则判断该口腔图像有效，发送至服务器进行识别；若口腔图片不满足以上三个判断条件中的至少一个，则判断该口腔图像无效，图像判断模块102将无效原因发送至主控模块105。当口腔图片无效的原因不止一个时，图像判断模块102将该口腔图片全部的无效原因发送至主控模块105。
在可选的实施例中，图像获取模块101获取到的图片为JPG格式的图片。在图像判断模块102中，口腔图像是否清晰可以通过口腔图像的像素是否满足720*720进行判断；口腔图像是否过曝或过暗可以通过口腔图像的亮度是否满足200cd/平方米进行判断；口腔图像的成像角度是否合适可以通过成像角度大小是否在大于50°且小于等于90°的范围内进行判断，其中，成像角度的基准为牙齿咬合面。由此，通过设置口腔图片的相关规格参数，满足对智能电动牙刷对口腔图像有效性的判断，为后续对口腔图像进行准确有效的识别提供基础。
在可选的实施例中，当无效原因为口腔图像不清晰时，主控模块105在语音数据库中选择相应的语音数据可以包括拍摄时长的调整提示或重新对焦的调整提示；当无效原因为口腔图像过曝或过暗时，主控模块105在语音数据库中选择相应的语音数据可以包括用户张口大小的调整提示以及开启或关闭补光模块的调整提示；当无效原因为口腔图像成像角度不合适时，主控模块105在语音数据库中选择相应的语音数据可以包括用户拍照姿势的调整提示，例如“请将牙刷头往里伸”等等。由此，口腔图像无效的原因与调整提示的语音数据相对应，针对性地对用户做出提示，辅助用户拍摄有效的口腔图像，一方面，提高口腔图像质量，进一步提高识别准确性，另一方面，通过语音对用户进行提示，更加直接有效，提高用户体验。
在可选的实施例中，主控模块105在接收到图像判断模块102发出的图像无效原因后，可根据口腔图片无效原因的种类直接控制补光模块进行开闭或直接控制图像获取模块101调整对焦。由此，降低用户操作难度，使用更方便，提高用户体验。
在可选的实施例中，当主控模块105根据口腔图片无效原因的种类直接控制补光模块进行开闭或直接控制图像获取模块101调整对焦时，可以在语音数据库中选择相应的等待提示语音，例如“自动对焦中，请保持该姿势”等等。在补光模块的开闭动作或图像获取模块101的对焦结束后，可以在语音数据库中选择相应的拍照提示语音，例如“已重新对焦，请拍照”等等。
在可选的实施例中，定位模块104可以包括陀螺仪，陀螺仪用于获取智能电动牙刷的位置、移动轨迹以及加速参数。由此，根据智能电动牙刷使用过程中的姿态参数判断正在清洁的牙齿的位置信息，并根据服务器2发回的该位置牙齿的龋齿或牙结石的识别结果，选择相应的振动模式，通过控制电机驱动模块驱动电机以该模式对应的频率振动；针对不同的牙齿状况提供相应的口腔清洗服务，提高用户体验。
在可选的实施例中，智能电动牙刷1还包括，按键操作模块109，用于接收用户的按键操作信号并发送至主控模块；此时的主控模块105，还可以用于接收按键操作信号并转化成相应的控制信号发送至图像获取模块、电机驱动模块和语音播放模块。
在可选的实施例中，智能电动牙刷1可以包括第一按键与第二按键，按键操作模块109接收用户对于第一按键与第二按键的操作并将其发送至主控模块105，并由主控模块105控制图像获取模块101、电机驱动模块106和语音播放模块107动作。
具体的，可以设定关机状态下，短按第一按键，进入拍照模式，此时语音播放模块107可播放相应的语音提示“您好，请拍照”，短按第二按键，此时语音播放模块107可播放相应的拍照声音，并且图像获取模块101进行口腔图像采集；若图像判断模块102判断该图片无效，则语音播放模块107播放相关的语音提示“请调整电动牙刷姿势，并拍照”等，若图像判断模块102判断该图片有效，并通过第一通讯模块103上传，若上传成功，出现“上传成功”提示音，若超过5秒未上传成功，则出现“上传失败”提示音。
在拍照模式下，短按第一按键，进入刷牙模式，此时电机驱动模块106控制电机开始振动，电机可以设定为每隔预定时长暂停一次，用于提醒用户切换部位，在刷牙模式中，短按第二按键，主控模块5通过控制发送至电机驱动模块106的控制指令，控制电机更改振动模式。
在可选的实施例中，电机的振动模式可以分为三种模式，具体包括第一振动模式、第二振动模式与第三振动模式，分别对应三种振动频率。具体的，可以设置第一振动模式振动频率大于第二振动模式振动频率，第二振动模式振动频率大于第三振动模式振动频率。
在可选的实施例中，智能电动牙刷1中还包括计时模块，计时模块与主控模块105相连接，主控模块105根据牙齿清洁参数中的刷牙时长，对计时模块进行设置，当计时模块计算的时间达到预设的刷牙时长，则主控模块105通过控制电机驱动模块106，停止电机的振动，达到自动控制刷牙时长的效果。
在可选的实施例中，智能电动牙刷1还包括默认频率设定模块，用于接收并记忆振动频率或振动模式的调整指令，当多次出现同一振动频率或振动模式的调整指令，则将该振动频率或该振动频率对应的振动模式设置为默认振动频率或默认振动模式。调整指令可以由用户通过操作第一按键或第二按键发出。由此，根据用户使用习惯针对性地对振动频率或振动模式进行自动调整，提高用户使用体验。
在可选的实施例中，语音播放模块107播放的语音内容还可以包括口腔健康温馨提示和刷牙指引中的一种或多种。
在可选的实施例中，参数确定模块108可以设置在服务器上，用于根据识别结确定不同口腔区域对应的牙齿清洁参数，此时，第二通讯模块202发送的是牙齿清洁参数，相应的，第一通讯模块103接收的是服务器发回的牙齿清洁参数。由此，通过将参数确定模块108设置在服务器上，一方面，服务器由于不受智能电动牙刷的规格限制，运算速度更快，另一方面，降低智能电动牙刷的数据存储压力。
在可选的实施例中，识别模块201生成的识别结果也可以仅包括牙齿的位置信息、牙齿是否存在龋齿的信息以及龋齿的严重程度分级信息，或仅包括牙齿的位置信息、牙齿是否存在牙结石的信息以及牙结石的严重程度分级信息。由此，根据实际应用场景与用户人群，可针对性地为智能电动牙刷提供识别结果，并由智能电动牙刷对口腔清洁服务进行调整，进一步提高口腔健康系统的适用性。
在可选的实施例中，识别模块201中，通过目标检测算法确定龋齿和/或牙结石的位置信息包括，
将接收到的口腔图像进行分割，获得S×S个网格；
在每个网格中设定多个框；
对每个框进行评估，评估内容包括，框内是否存在目标物体以及当框内存在目标物体时，目标物体的类别；
删除不存在目标物体的框，确定存在目标物体的框的位置；
在可选的实施例中，识别模块201中，通过卷积神经网络确定龋齿和/或牙结石的严重程度分级信息包括，
基于通过目标检测算法确定的龋齿和/或牙结石的位置信息，将口腔图像进行分割，得到存在目标物体的牙齿图片，目标物体是龋齿和/或牙结石；
使用卷积神经网络对牙齿图片进行分级，每个级别对应不同的目标物体的严重程度；
输出分类置信度，分类置信度越高，对应的目标物体的类别评估的准确度越高。
以上识别模块201中通过目标检测算法确定龋齿和/或牙结石的位置信息的方法与通过卷积神经网络确定龋齿和/或牙结石的严重程度分级信息的方法具体可参考说明书实施例2。
在可选的实施例中，服务器2还包括牙齿信息获取模块和口腔黏膜信息获取模块，牙齿信息获取模块用于根据口腔图像获取用户牙齿数量与牙齿形态，口腔黏膜信息获取模块用于根据口腔图像判断用户口腔黏膜是否存在。由此，用户的牙齿数量、牙齿形态和口腔黏膜情况可以作为牙齿清洁参数的确定依据；对用户的口腔健康状况掌握更加全面，提高用户体验。
在可选的实施例中，牙齿信息获取模块可以根据用户牙齿数量与牙齿形态对用户的年龄段进行判断。
在可选的实施例中，设置在智能电动牙刷1或服务器2中的参数确定模块108，在确定牙齿清洁参数时，可以根据用户的年龄段与牙齿数量，对儿童、老人及牙齿数量较少的用户，调整牙齿清洁参数中的刷牙时长，通过减少刷牙时长保护无牙区域的牙龈健康。
在可选的实施例中，服务器2还包括，口腔健康报告生成模块，用于根据识别结果生成口腔健康报告；此时的第二通讯模块，可以用于将口腔健康报告发送至指定终端。具体的，指定终端为用户关联的移动终端或PC端。
在可选的实施例中，口腔健康报告可以包括用户口腔问题类型、分级信息及相关口腔图像。由此，根据用户口腔图像以及服务器的分析结果，对用户口腔健康状况进行长期系统的跟踪与分析，得到用户口腔问题以及发展趋势，预防口腔疾病或使用户可以及时治疗相关口腔疾病，提高用户体验。
在可选的实施例中，服务器2可以将多个口腔健康报告进行比对，生成口腔健康趋势报告，并将口腔健康趋势报告发送至指定终端。由此，为用户提供口腔健康状况的比对信息，使用户对口腔健康状况有更为直观的了解。
需要说明的是，上述实施例提供的系统，在实现其功能时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
实施例2：
参考说明书附图2，示出了本申请实施例提供的基于人工智能图像识别调整电动牙刷的智能电动牙刷的控制方法，应用于上述实施例中任一基于人工智能图像识别调整电动牙刷的口腔健康管理系统，包括以下步骤，
S11：智能电动牙刷采集口腔图像；
S12：智能电动牙刷判断采集到的口腔图像是否有效，若口腔图像有效，则将有效的口腔图像上传至服务器，若口腔图像无效，则发出相应语音提示；
S13：服务器对接收到的口腔图像进行识别，生成识别结果，识别结果至少包括牙齿的位置信息、牙齿是否存在龋齿和/或牙结石的信息以及龋齿和/或牙结石的严重程度分级信息；
S14：服务器根据识别结果确定不同口腔区域对应的牙齿清洁参数并发送至智能电动牙刷，或服务器将识别结果发送至智能电动牙刷，智能电动牙刷根据识别结果确定不同口腔区域对应的牙齿清洁参数，牙齿清洁参数包括刷牙时长和/或振动频率；
S15：智能电动牙刷获取当前正在清洁的牙齿的位置信息；
S16：智能电动牙刷根据当前正在清洁的牙齿的位置信息，选择对应的牙齿清洁参数；
S17：智能电动牙刷根据当前牙齿清洁参数控制电机振动。
在可选的实施例中，智能电动牙刷与服务器可以通过无线网络或蓝牙网络进行通讯连接。
在可选的实施例中，步骤S11中，智能电动牙刷采集口腔图像可以通过微型广角摄像头，该微型广角摄像头设置在智能电动牙刷上。微型广角摄像头的镜头可以由水晶玻璃制成。
在可选的实施例中，步骤S11中，智能电动牙刷采集口腔图像可以包括在采集前打开补光模块。
在可选的实施例中，步骤S12中，智能电动牙刷判断采集到的口腔图像是否有效可以包括判断判断口腔图像是否清晰、判断口腔图像是否过曝或过暗以及判断口腔图像的成像角度是否合适。具体的，预设口腔图片清晰度、曝光度与成像角度的相关参数阈值，依据预设的参数阈值对口腔图像有效的各条件依次进行判断，若口腔图片同时满足清晰、曝光度适中与成像角度合适三个条件，则判断该口腔图像有效，发送至服务器进行识别；若口腔图片不满足以上三个判断条件中的至少一个，则判断该口腔图像无效。
参考说明书附图3，步骤S13具体具体可以包括以下步骤：
S131：获取口腔图像；
S132：通过目标检测算法确定龋齿和/或牙结石的位置信息；
S133：通过卷积神经网络确定龋齿和/或牙结石的严重程度分级信息；
S134：生成识别结果。
在可选的实施例中，参考说明书附图4，步骤S132具体可以包括：
S1321：将接收到的口腔图像进行分割，获得S×S个网格（block）；
S1322：在每个网格中设定多个框（box）；
S1323：对每个框进行评估，评估内容包括，框内是否存在目标物体以及当框内存在目标物体时，目标物体的类别；
具体的，目标物体的类别可以是龋齿和/或牙结石。
S1324：删除不存在目标物体的框，确定存在目标物体的框的位置，其中，框的位置包括四个数值，中心点x值(bx)和y值(by)，以及框的宽(bw)和高(bh)。
在可选的实施例中，步骤S132中的目标检测算法可以选用YOLOv5算法。
具体的，在输入端，YOLOv5采用Mosaic数据增强，将一些图像拼接在一起生成新的图像，产生更大量的图像。在算法训练中，当输入训练集图像时，YOLOv5能够自适应的让图像缩放后填充后的黑边最少。
在确定存在目标物体的框的位置时，YOLOv5通过预测tx、ty、tw和th来预测bx、by、bw和bh，关系式如下所示：
Figure 301418DEST_PATH_IMAGE001
Figure 421821DEST_PATH_IMAGE002
Figure 542836DEST_PATH_IMAGE003
Figure 203625DEST_PATH_IMAGE004
式中，tx、ty、tw和th为预测值，cx和cy为目标物体框的左上角点相对整张口腔图像的坐标值，pw和ph为目标物体框的宽和高。
在输出端，采用GIOU-loss损失函数来优化模型参数，公式如下：
Figure 221260DEST_PATH_IMAGE005
其中，A和B分别是目标物体的框和真实物体的框，且IOU为A和B的交集比并集，C是A和B的最小的外接矩形；
整体的损失（LOSS）函数可以写作：
Figure 637197DEST_PATH_IMAGE006
式中，bx、by、bw和bh为预测值，
Figure 169810DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 571972DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 506430DEST_PATH_IMAGE009
和
Figure 844002DEST_PATH_IMAGE010
为标注值，
Figure 801594DEST_PATH_IMAGE011
和
Figure 132081DEST_PATH_IMAGE012
分别为预测值和标注值的置信度，
Figure 921045DEST_PATH_IMAGE013
为控制函数，表示网格i的第j个预测框中存在对象。
Figure 554152DEST_PATH_IMAGE014
表示网格i的第j个预测框中不存在对象，λcoord和λnoobj为引入的两个超参数，为了使含有检测目标的物体框占有的权重更大。
在可选的实施例中，由于使用YOLOv5算法引入了较多的框，可以通过非极大值抑制(Non-MaximumSuppression，NMS)操作对一些交叠重复的目标物体的框进行删除。
由此，实现龋齿和/或牙结石的高效率、高精度的智能筛查。
在可选的实施例中，参考说明书附图5，步骤S133具体可以包括：
S1331：基于通过目标检测算法确定的龋齿和/或牙结石的位置信息，将口腔图像进行分割，得到存在目标物体的牙齿图片，目标物体是龋齿和/或牙结石；
S1332：使用卷积神经网络对牙齿图片进行分级，每个级别对应不同的目标物体的严重程度；
在可选的实施例中，使用卷积神经网络对目标物体的严重程度进行分类，可以分三类，0代表轻度，1代表中度，2代表重度。由此，实现对龋齿和/或牙结石的严重程度的判断。
S1333：输出分类置信度，分类置信度越高，对应的目标物体的类别评估的准确度越高。
在可选的实施例中，利用卷积神经网络输出步骤S1331中每一个存在目标物体的牙齿图片的分类置信度。分类置信度越高，表明卷积神经网络认为该目标物体的类别评估结果的准确度越高。
可按照实际情况，使用分类置信度对识别结果进行过滤。
在可选的实施例中，步骤S134具体包括，根据步骤S132和步骤S133的输出结果，综合生成识别结果。
在可选的实施例中，步骤S13中，识别结果也可以仅包括牙齿的位置信息、牙齿是否存在龋齿的信息以及龋齿的严重程度分级信息，或仅包括牙齿的位置信息、牙齿是否存在牙结石的信息以及牙结石的严重程度分级信息。
在可选的实施例中，步骤S14中，还可以包括，服务器根据口腔图像获取用户牙齿数量、牙齿形态及用户口腔黏膜是否存在的信息。
在可选的实施例中，步骤S14中，还可以包括，服务器根据用户牙齿数量和牙齿形态对用户的年龄段进行判断。
在可选的实施例中，步骤S14中，在确定牙齿清洁参数时，可以根据用户的年龄段与牙齿数量，对儿童、老人及牙齿数量较少的用户，调整牙齿清洁参数中的刷牙时长，通过减少刷牙时长保护无牙区域的牙龈健康。
在可选的实施例中，步骤S15中，智能电动牙刷获取当前正在清洁的牙齿的位置信息可以通过陀螺仪实现，陀螺仪用于获取智能电动牙刷的位置、移动轨迹以及加速参数，根据智能电动牙刷使用过程中的姿态参数判断正在清洁的牙齿的位置信息。
在可选的实施例中，该方法还包括，服务器可以根据识别结果生成口腔健康报告并将口腔健康报告发送至指定终端。口腔健康报告可以包括用户口腔问题类型、分级信息及相关口腔图像。
在可选的实施例中，该方法还包括，服务器可以根据识别结果生成口腔健康报告并将口腔健康报告发送至指定终端。口腔健康报告可以包括用户口腔问题类型、分级信息及相关口腔图像。
在可选的实施例中，该方法还包括，服务器可以将多个口腔健康报告进行比对，生成口腔健康趋势报告，并将口腔健康趋势报告发送至指定终端。
在可选的实施例中，该方法还包括，智能牙刷根据用户的按键操作进行拍照操作、刷牙操作和语音播放中的一种或多种。
本公开的有益效果为，通过获取用户的口腔图像，并通过目标检测算法和卷积神经网络对口腔图像进行识别分析，获取到精准的用户的龋齿、牙结石等相关的口腔健康信息，并据此对智能电动牙刷进行控制，为用户提供针对性的口腔清洗服务，提高了智能电动牙刷的清洗效果，提高用户体验；智能电动牙刷对口腔图像的有效性进行判断，避免了由于口腔图像不清晰、图片过曝或过暗以及成像角度问题等情况对识别结果产生的不良影响，进一步提高了识别结果的准确性；通过图像判断模块对无效图片的分析结果，控制语音播放模块进行相关的语音数据播放，以语音的形式对用户进行提示，便于用户获取更为直观的指导，以便获取有效的口腔图像，一方面，进一步提高识别结果的准确性，另一方面，提升用户体验。
另外，上述方法实施例与系统实施例属于统一构思，其具体流程及相关有益效果可详见系统实施例们这里不再赘述。
实施例3：
本申请一个实施例提供的智能电动牙刷，参考说明书附图6，应用于上述任一的基于人工智能图像识别调整电动牙刷的口腔健康管理系统，具体可以包括，
图像获取模块101，用于采集口腔图像；
图像判断模块102，用于判断采集到的口腔图像是否为有效的口腔图像，若口腔图像有效，则由第一通讯模块发送至服务器进行识别，若口腔图像无效，则将图像无效的原因发送至主控模块；
第一通讯模块103，用于将有效的口腔图像发送至服务器，并接收服务器发回的识别结果或牙齿清洁参数，识别结果至少包括牙齿的位置信息、牙齿是否存在龋齿和/或牙结石的信息以及龋齿和/或牙结石的严重程度分级信息，牙齿清洁参数包括刷牙时长和/或振动频率；
定位模块104，用于获取正在清洁的牙齿的位置信息并发送至主控模块；
主控模块105，用于接收图像无效的原因，根据图像无效的原因在语音数据库中选择相应的语音数据，并根据正在清洁的牙齿的位置信息，选择对应的牙齿清洁参数转化成控制信号实时发送至电机驱动模块；
电机驱动模块106，用于连接电机，并根据主控模块的控制信号驱动电机振动；
语音播放模块107，用于根据主控模块选择的语音数据，进行语音播放。
在可选的实施例中，还包括，
按键操作模块，用于接收用户的按键操作信号并发送至主控模块；此时主控模块，能够用于接收按键操作信号并转化成相应的控制信号发送至图像获取模块、电机驱动模块和语音播放模块。
另外，本实施例提供的智能电动牙刷与系统实施例属于同一构思，其具体实现过程及相关有益效果可详见系统实施例，这里不再赘述。
本公开的有益效果为，智能电动牙刷获取用户的口腔图像，并接收服务器发回的识别结果或牙齿清洁参数，并据此对智能电动牙刷进行控制，为用户提供针对性的口腔清洗服务，提高了智能电动牙刷的清洗效果，提高用户体验；智能电动牙刷对口腔图像的有效性进行判断，避免了由于口腔图像不清晰、图片过曝或过暗以及成像角度问题等情况对识别结果产生的不良影响，进一步提高了识别结果的准确性；通过图像判断模块对无效图片的分析结果，控制语音播放模块进行相关的语音数据播放，以语音的形式对用户进行提示，便于用户获取更为直观的指导，以便获取有效的口腔图像，一方面，进一步提高识别结果的准确性，另一方面，提升用户体验。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、设备及存储介质的实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上仅为本公开的较佳实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于人工智能图像识别调整电动牙刷的口腔健康管理系统，其特征在于，包括智能电动牙刷和服务器，
其中，智能电动牙刷包括，
图像获取模块，用于采集口腔图像；
图像判断模块，用于判断采集到的口腔图像是否为有效的口腔图像，若口腔图像有效，则由第一通讯模块发送至服务器进行识别，若口腔图像无效，则将图像无效的原因发送至主控模块；
第一通讯模块，用于将有效的口腔图像发送至服务器，并接收服务器发回的识别结果或牙齿清洁参数，所述识别结果至少包括牙齿的位置信息、牙齿是否存在龋齿和/或牙结石的信息以及龋齿和/或牙结石的严重程度分级信息，所述牙齿清洁参数包括刷牙时长和/或振动频率；
定位模块，用于获取正在清洁的牙齿的位置信息并发送至主控模块；
主控模块，用于根据正在清洁的牙齿的位置信息，选择对应的牙齿清洁参数转化成控制信号实时发送至电机驱动模块，并在接收到所述图像判断模块发送的图像无效的原因时，根据所述图像无效的原因在语音数据库中选择相应的语音数据；
电机驱动模块，用于连接电机，并根据主控模块的控制信号驱动电机振动；和
语音播放模块，用于根据主控模块选择的语音数据，进行语音播放；
所述服务器包括，
识别模块，用于对接收到的所述口腔图像进行识别，生成识别结果，识别方法包括获取口腔图像、通过目标检测算法确定龋齿和/或牙结石的位置信息、通过卷积神经网络确定龋齿和/或牙结石的严重程度分级信息和生成识别结果；和
第二通讯模块，用于接收智能电动牙刷发出的口腔图像，并向智能电动牙刷发送识别结果或牙齿清洁参数；
还包括参数确定模块，用于根据所述识别结果确定不同口腔区域对应的牙齿清洁参数，所述参数确定模块设置在智能电动牙刷或服务器上。
2.根据权利要求1所述的基于人工智能图像识别调整电动牙刷的口腔健康管理系统，其特征在于，所述智能电动牙刷还包括，
按键操作模块，用于接收用户的按键操作信号并发送至主控模块；和
主控模块，能够用于接收按键操作信号并转化成相应的控制信号发送至图像获取模块、电机驱动模块和语音播放模块。
3.根据权利要求1所述的基于人工智能图像识别调整电动牙刷的口腔健康管理系统，其特征在于，
在服务器的识别模块中，所述通过目标检测算法确定龋齿和/或牙结石的位置信息包括，
将接收到的口腔图像进行分割，获得S×S个网格；
在每个网格中设定多个框；
对每个框进行评估，评估内容包括，框内是否存在目标物体以及当框内存在目标物体时，所述目标物体的类别；
删除不存在目标物体的框，确定存在目标物体的框的位置；
以及，在服务器的识别模块中，所述通过卷积神经网络确定龋齿和/或牙结石的严重程度分级信息包括，
基于通过目标检测算法确定的龋齿和/或牙结石的位置信息，将口腔图像进行分割，得到存在目标物体的牙齿图片，所述目标物体是龋齿和/或牙结石；
使用卷积神经网络对所述牙齿图片进行分级，每个级别对应不同的目标物体的严重程度；
输出分类置信度，所述分类置信度越高，对应的目标物体的类别评估的准确度越高。
4.根据权利要求1所述的基于人工智能图像识别调整电动牙刷的口腔健康管理系统，其特征在于，所述服务器还包括，
口腔健康报告生成模块，用于根据识别结果生成口腔健康报告；和
第二通讯模块，能够用于将口腔健康报告发送至指定终端。
5.基于人工智能图像识别调整电动牙刷的智能电动牙刷的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-4任一所述的基于人工智能图像识别调整电动牙刷的口腔健康管理系统，包括以下步骤，
智能电动牙刷采集口腔图像；
智能电动牙刷判断采集到的口腔图像是否有效，若口腔图像有效，则将有效的口腔图像上传至服务器，若口腔图像无效，则发出相应语音提示；
服务器对接收到的所述口腔图像进行识别，生成识别结果，所述识别结果至少包括牙齿的位置信息、牙齿是否存在龋齿和/或牙结石的信息以及龋齿和/或牙结石的严重程度分级信息；
服务器根据所述识别结果确定不同口腔区域对应的牙齿清洁参数并发送至智能电动牙刷，或服务器将所述识别结果发送至智能电动牙刷，智能电动牙刷根据所述识别结果确定不同口腔区域对应的牙齿清洁参数，所述牙齿清洁参数包括刷牙时长和/或振动频率；
智能电动牙刷获取当前正在清洁的牙齿的位置信息；
智能电动牙刷根据当前正在清洁的牙齿的位置信息，选择对应的牙齿清洁参数；
智能电动牙刷根据当前牙齿清洁参数控制电机振动；
其中，所述服务器对接收到的口腔图像进行识别，并生成识别结果具体包括，
获取口腔图像；
通过目标检测算法确定龋齿和/或牙结石的位置信息；
通过卷积神经网络确定龋齿和/或牙结石的严重程度分级信息；
生成识别结果。
6.根据权利要求5所述的基于人工智能图像识别调整电动牙刷的智能电动牙刷的控制方法，其特征在于，
所述智能电动牙刷根据用户的按键操作进行拍照操作、刷牙操作和语音播放中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的基于人工智能图像识别调整电动牙刷的智能电动牙刷的控制方法，其特征在于，所述通过目标检测算法确定龋齿和/或牙结石的位置信息包括，
将接收到的口腔图像进行分割，获得S×S个网格；
在每个网格中设定多个框；
对每个框进行评估，评估内容包括，所述框内是否存在目标物体以及当框内存在目标物体时，所述目标物体的类别；
删除不存在目标物体的框，确定存在目标物体的框的位置；
以及，所述通过卷积神经网络确定龋齿和/或牙结石的严重程度分级信息包括，
基于通过目标检测算法确定的龋齿和/或牙结石的位置信息，将口腔图像进行分割，得到存在目标物体的牙齿图片，所述目标物体是龋齿和/或牙结石；
使用卷积神经网络对所述牙齿图片进行分级，每个级别对应不同的目标物体的严重程度；
输出分类置信度，所述分类置信度越高，对应的目标物体的类别评估的准确度越高。
8.根据权利要求5所述的基于人工智能图像识别调整电动牙刷的智能电动牙刷的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤，
服务器根据识别结果生成口腔健康报告；
服务器将所述口腔健康报告发送至指定终端。
9.智能电动牙刷，应用于权利要求1-4任一所述的基于人工智能图像识别调整电动牙刷的口腔健康管理系统，其特征在于，包括，
图像获取模块，用于采集口腔图像；
图像判断模块，用于判断采集到的口腔图像是否为有效的口腔图像，若口腔图像有效，则由所述第一通讯模块发送至服务器进行识别，若口腔图像无效，则将图像无效的原因发送至主控模块；
第一通讯模块，用于将有效的口腔图像发送至服务器，并接收服务器发回的识别结果或牙齿清洁参数，所述识别结果至少包括牙齿的位置信息、牙齿是否存在龋齿和/或牙结石的信息以及龋齿和/或牙结石的严重程度分级信息，所述牙齿清洁参数包括刷牙时长和/或振动频率；
定位模块，用于获取正在清洁的牙齿的位置信息并发送至主控模块；
主控模块，用于接收图像无效的原因，根据所述图像无效的原因在语音数据库中选择相应的语音数据，并根据正在清洁的牙齿的位置信息，选择对应的牙齿清洁参数转化成控制信号实时发送至电机驱动模块；
电机驱动模块，用于连接电机，并根据主控模块的控制信号驱动电机振动；
语音播放模块，用于根据主控模块选择的语音数据，进行语音播放。
10.根据权利要求9所述的智能电动牙刷，其特征在于，还包括，
按键操作模块，用于接收用户的按键操作信号并发送至主控模块；和
主控模块，能够用于接收按键操作信号并转化成相应的控制信号发送至图像获取模块、电机驱动模块和语音播放模块。
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