CN113262070A - 基于图像识别的牙科手术设备定位方法、系统及存储介质 - Google Patents

基于图像识别的牙科手术设备定位方法、系统及存储介质 Download PDF

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CN113262070A CN202110538712.9A CN202110538712A CN113262070A CN 113262070 A CN113262070 A CN 113262070A CN 202110538712 A CN202110538712 A CN 202110538712A CN 113262070 A CN113262070 A CN 113262070A
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Abstract

本发明公开了一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法和系统，包括：获取目标对象的牙齿图像信息，将所述图像信息进行基于灰度图像的预处理；建立相机模型，根据所述相机模型进行视觉变换，将三维空间点投影到二维平面上；根据所述牙齿图像信息，判断目标牙齿是否为病变牙齿；建立牙齿形状模型，通过求解所述牙齿形状模型的各参数信息以及牙齿图像信息确定病变区域中心点像素坐标信息；根据所述病变区域中心点像素坐标信息确定牙科手术起始位置坐标信息；将所述位置坐标信息发送到牙科手术设备，通过所述牙科手术内置牙钻进行病变组织的磨除。

Description

基于图像识别的牙科手术设备定位方法、系统及存储介质
技术领域
本发明涉及牙科手术设备的定位方法，更具体的，涉及一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法、系统和可读存储介质。
背景技术
随着生活水平的提高，人们对口腔问题已经越来越重视，在口腔疾病中，龋齿病发病率较高。修牙、补牙、换牙等病例大幅度增加，使得医护人员大幅度紧缺，在传统的牙科手术中，龋洞的填充往往需要医生使用牙钻磨除腐坏的牙体组织，并且因为传统的龋洞充填材料与牙体组织之间没有粘接性，需要用牙钻按照设计制备成一定形状的窝洞来进行充填，需要磨除一部分正常的牙体组织。这通常需要医生长时间的训练与积累，对经验依赖很高，所以为了使牙科手术更加便捷、精细，需要开发一款牙科手术设备进行实现。
为了使得牙科手术设备在进行牙科手术过程中可以实现精确定位，需要开发一款基于图像识别的牙科手术设备定位系统，该系统通过获取目标对象的牙齿图像信息，将所述图像信息进行预处理；建立相机模型，根据所述相机模型进行视觉变换；根据所述牙齿图像信息，判断目标牙齿是否为病变牙齿；建立牙齿形状模型，通过求解所述牙齿形状模型的各参数信息以及牙齿图像信息确定病变区域中心点像素坐标信息；根据所述病变区域中心点像素坐标信息确定牙科手术起始位置坐标信息；将所述位置坐标信息发送到牙科手术设备，通过所述牙科手术内置牙钻进行病变组织的磨除。在系统的实现过程中如何根据所述牙齿图像信息，判断目标牙齿是否为病变牙齿，以及如何定位牙科手术起始位置坐标信息都是亟不可待需要解决的问题。
发明内容
为了解决上述至少一个技术问题，本发明提出了一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法、系统及存储介质。
本发明第一方面提供了一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法，包括：
获取目标对象的牙齿图像信息，将所述牙齿图像信息进行预处理；
根据所述牙齿图像信息，判断目标牙齿是否为病变牙齿；
建立相机模型，根据所述相机模型进行视觉变换；
建立牙齿形状模型，通过求解所述牙齿形状模型的各参数信息以及牙齿图像信息确定病变区域中心点像素坐标信息；
根据所述病变区域中心点像素坐标信息确定牙科手术起始位置坐标信息；
将所述位置坐标信息发送到牙科手术设备，通过所述牙科手术内置牙钻进行病变组织的磨除。
本方案中，所述的将牙齿图像信息进行预处理，具体为：
将采集到的牙齿图像信息进行逐行扫描，设置中值滤波模板；
计算滤波窗口下图像领域像素中心元素灰度值及所述中值滤波模板下图像块的平均灰度值；
比较判断滤波后的平均灰度值与图像领域像素中心元素灰度值的差值的绝对值；
判断所述差值的绝对值是否大于预设阈值；
若大于，则采用中值滤波处理该像素点，以所述中心元素灰度值代替噪声点的灰度值，否则，保持原像素点的值不变。
本方案中，所述的将牙齿图像信息进行预处理，还包括：
将采集到的牙齿图像信息转换为Lab颜色模型下的图像；
通过所述Lab颜色模型中各颜色分量在牙齿图像信息中各像素点的值；
预设固定阈值，根据阈值分割法，提取目标牙齿的病变区域；
将所得图像进行滤波降噪，运用膨胀和腐蚀运算，去除图像范围内斑块；
获取目标牙齿的病变区域，并计算病变区域的面积。
本方案中，所述的根据所述牙齿图像信息，判断目标牙齿是否为病变牙齿，具体为：
将所述牙齿图像信息经过预处理后，通过归一化处理得到归一化后的牙齿图像矩阵；
将所述牙齿图像矩阵进行分割，计算牙齿图像信息的局部病变组织特征值；
所述的局部特征值进行累加计算，获取牙齿图像信息中病变组织特征值；
将牙齿图像信息中病变组织特征值与预设特征值进行比较判断，得到偏差率；
判断所述偏差率是否小于偏差率阈值；
若小于，则判断目标牙齿为病变牙齿。
本方案中，所述的建立相机模型，根据所述相机模型进行视觉变换，将三维空间点投影到二维平面上，具体为：
设病变牙齿所在点为S点，空间点S在成像平面上的投影点为H点，则在图像坐标系中H点的坐标为(x，y)，S点在相机坐标系中坐标为(X,Y,Z)，则所述的相机模型的代数表示为：
Figure BDA0003070890580000031
其中，λ表示比例因子，x，y表示图像坐标系中H点的坐标值，f表示相机的焦距，X,Y,Z表示S点在相机坐标系中坐标值。
本方案中，所述的建立牙齿形状模型，通过求解所述牙齿形状模型的各参数信息以及牙齿图像信息确定病变区域中心点像素坐标信息；
采集目标牙齿已进行图像滤波后的图像信息，根据所述图像信息提取牙齿形状；
对目标牙齿图像信息进行边界检测，获取目标牙齿边界的像素坐标，并排除粗大误差点；
运用最小二乘法求解所述牙齿形状模型的参数，并根据目标牙齿的病变区域，得到目标牙齿中心点像素坐标；
根据所述病变区域中心点像素坐标信息确定牙科手术起始位置坐标信息。
本发明第二方面还提供了一种基于图像识别的牙科手术设备定位系统，该系统包括：存储器、处理器，所述存储器中包括一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法程序，所述一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤：
获取目标对象的牙齿图像信息，将所述牙齿图像信息进行预处理；
根据所述牙齿图像信息，判断目标牙齿是否为病变牙齿；
建立相机模型，根据所述相机模型进行视觉变换；
建立牙齿形状模型，通过求解所述牙齿形状模型的各参数信息以及牙齿图像信息确定病变区域中心点像素坐标信息；
根据所述病变区域中心点像素坐标信息确定牙科手术起始位置坐标信息；
将所述位置坐标信息发送到牙科手术设备，通过所述牙科手术内置牙钻进行病变组织的磨除。
本方案中，所述的将牙齿图像信息进行预处理，具体为：
将采集到的牙齿图像信息进行逐行扫描，设置中值滤波模板；
计算滤波窗口下图像领域像素中心元素灰度值及所述中值滤波模板下图像块的平均灰度值；
比较判断滤波后的平均灰度值与图像领域像素中心元素灰度值的差值的绝对值；
判断所述差值的绝对值是否大于预设阈值；
若大于，则采用中值滤波处理该像素点，以所述中心元素灰度值代替噪声点的灰度值，否则，保持原像素点的值不变。
本方案中，所述的将牙齿图像信息进行预处理，还包括：
将采集到的牙齿图像信息转换为Lab颜色模型下的图像；
通过所述Lab颜色模型中各颜色分量在牙齿图像信息中各像素点的值；
预设固定阈值，根据阈值分割法，提取目标牙齿的病变区域；
将所得图像进行滤波降噪，运用膨胀和腐蚀运算，去除图像范围内斑块；
获取目标牙齿的病变区域，并计算病变区域的面积。
本方案中，所述的根据所述牙齿图像信息，判断目标牙齿是否为病变牙齿，具体为：
将所述牙齿图像信息经过预处理后，通过归一化处理得到归一化后的牙齿图像矩阵；
将所述牙齿图像矩阵进行分割，计算牙齿图像信息的局部病变组织特征值；
所述的局部特征值进行累加计算，获取牙齿图像信息中病变组织特征值；
将牙齿图像信息中病变组织特征值与预设特征值进行比较判断，得到偏差率；
判断所述偏差率是否小于偏差率阈值；
若小于，则判断目标牙齿为病变牙齿。
本方案中，所述的建立相机模型，根据所述相机模型进行视觉变换，将三维空间点投影到二维平面上，具体为：
设病变牙齿所在点为S点，空间点S在成像平面上的投影点为H点，则在图像坐标系中H点的坐标为(x，y)，S点在相机坐标系中坐标为(X,Y,Z)，则所述的相机模型的代数表示为：
Figure BDA0003070890580000061
其中，λ表示比例因子，x，y表示图像坐标系中H点的坐标值，f表示相机的焦距，X,Y,Z表示S点在相机坐标系中坐标值。
本方案中，所述的建立牙齿形状模型，通过求解所述牙齿形状模型的各参数信息以及牙齿图像信息确定病变区域中心点像素坐标信息；
采集目标牙齿已进行图像滤波后的图像信息，根据所述图像信息提取牙齿形状；
对目标牙齿图像信息进行边界检测，获取目标牙齿边界的像素坐标，并排除粗大误差点；
运用最小二乘法求解所述牙齿形状模型的参数，并根据目标牙齿的病变区域，得到目标牙齿中心点像素坐标；
根据所述病变区域中心点像素坐标信息确定牙科手术起始位置坐标信息。
本发明第三方面还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法程序，所述一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法程序被处理器执行时，实现如上述任一项所述的一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法的步骤。
本发明公开了一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法和系统，包括：获取目标对象的牙齿图像信息，将所述图像信息进行基于灰度图像的预处理；建立相机模型，根据所述相机模型进行视觉变换，将三维空间点投影到二维平面上；根据所述牙齿图像信息，判断目标牙齿是否为病变牙齿；建立牙齿形状模型，通过求解所述牙齿形状模型的各参数信息以及牙齿图像信息确定病变区域中心点像素坐标信息；根据所述病变区域中心点像素坐标信息确定牙科手术起始位置坐标信息；将所述位置坐标信息发送到牙科手术设备，通过所述牙科手术内置牙钻进行病变组织的磨除。本发明中通过对目标牙齿图像预处理，消除图像中无关的信息，增加有关信息的可检测性并最大限度的简化数据，对后续图像识别，定位等操作奠定了基础；通过病变区域中心点像素坐标信息确定牙科手术起始位置坐标信息，使得手术位置更加准确，有效的提高了定位效率，控制牙科手术设备内置牙钻实现精准定位。
附图说明
图1示出了本发明一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法的流程图；
图2示出了本发明根据所述牙齿图像信息判断目标牙齿是否为病变牙齿的方法流程图；
图3示出了本发明确定病变区域中心点像素坐标信息的方法流程图；
图4示出了本发明一种基于图像识别的牙科手术设备定位系统的框图。
具体实施方法
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
图1示出了本发明一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法的流程图。
如图1所示，本发明第一方面提供了一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法，包括：
S102，获取目标对象的牙齿图像信息，将所述牙齿图像信息进行预处理；
S104，根据所述牙齿图像信息，判断目标牙齿是否为病变牙齿；
S106，建立相机模型，根据所述相机模型进行视觉变换；
S108，建立牙齿形状模型，通过求解所述牙齿形状模型的各参数信息以及牙齿图像信息确定病变区域中心点像素坐标信息；
S110，根据所述病变区域中心点像素坐标信息确定牙科手术起始位置坐标信息；
S112，将所述位置坐标信息发送到牙科手术设备，通过所述牙科手术内置牙钻进行病变组织的磨除。
根据本发明实施例，所述的将牙齿图像信息进行预处理，具体为：
将采集到的牙齿图像信息进行逐行扫描，设置中值滤波模板；
计算滤波窗口下图像领域像素中心元素灰度值及所述中值滤波模板下图像块的平均灰度值；
比较判断滤波后的平均灰度值与图像领域像素中心元素灰度值的差值的绝对值；
判断所述差值的绝对值是否大于预设阈值；
若大于，则采用中值滤波处理该像素点，以所述中心元素灰度值代替噪声点的灰度值，否则，保持原像素点的值不变。
需要说明的是，使用中值滤波窗口处理每一个像素时，不对每一个像素都进行排序滤波，可以提高滤波速度。判断像素所在领域在滤波窗口下的中心元素灰度值与中值滤波模板下图像块的平均灰度值的差值的绝对值，若所得差值的绝对值大于预设阈值，则采用正常的中值滤波处理该像素，若所得差值的绝对值小于预设阈值，则保持原像素点的灰度值不变，同时滤波效果通过最小均方根误差值来评价，最小均方根误差值越小吗，说明滤波效果越好，滤波效果评价计算公式为：
Figure BDA0003070890580000081
其中，i，j表示图像横纵坐标的像素数值，T表示无噪声原图像的像素灰度值，K表示图像去噪后的像素灰度值。
需要说明的是，所述的将牙齿图像信息进行预处理，还包括：
将采集到的牙齿图像信息转换为Lab颜色模型下的图像；
通过所述Lab颜色模型中各颜色分量在牙齿图像信息中各像素点的值；
预设固定阈值，根据阈值分割法，提取目标牙齿的病变区域；
将所得图像进行滤波降噪，运用膨胀和腐蚀运算，去除图像范围内斑块；
获取目标牙齿的病变区域，并计算病变区域的面积。
图2示出了本发明根据所述牙齿图像信息判断目标牙齿是否为病变牙齿的方法流程图。
根据本发明实施例，所述的根据所述牙齿图像信息，判断目标牙齿是否为病变牙齿，具体为：
S202，将所述牙齿图像信息经过预处理后，通过归一化处理得到归一化后的牙齿图像矩阵；
S204，将所述牙齿图像矩阵进行分割，计算牙齿图像信息的局部病变组织特征值；
S206，所述的局部特征值进行累加计算，获取牙齿图像信息中病变组织特征值；
S208，将牙齿图像信息中病变组织特征值与预设特征值进行比较判断，得到偏差率；
S210，判断所述偏差率是否小于偏差率阈值；
S212，若小于，则判断目标牙齿为病变牙齿。
根据本发明实施例，所述的建立相机模型，根据所述相机模型进行视觉变换，将三维空间点投影到二维平面上，具体为：
设病变牙齿所在点为S点，空间点S在成像平面上的投影点为H点，则在图像坐标系中H点的坐标为(x，y)，S点在相机坐标系中坐标为(X,Y,Z)，则所述的相机模型的代数表示为：
Figure BDA0003070890580000101
其中，λ表示比例因子，x，y表示图像坐标系中H点的坐标值，f表示相机的焦距，X,Y,Z表示S点在相机坐标系中坐标值。
图3示出了本发明确定病变区域中心点像素坐标信息的方法流程图。
根据本发明实施例，所述的建立牙齿形状模型，通过求解所述牙齿形状模型的各参数信息以及牙齿图像信息确定病变区域中心点像素坐标信息；
S302，采集目标牙齿已进行图像滤波后的图像信息，根据所述图像信息提取牙齿形状；
S304，对目标牙齿图像信息进行边界检测，获取目标牙齿边界的像素坐标，并排除粗大误差点；
S306，运用最小二乘法求解所述牙齿形状模型的参数，并根据目标牙齿的病变区域，得到目标牙齿中心点像素坐标；
S308，根据所述病变区域中心点像素坐标信息确定牙科手术起始位置坐标信息。
根据本发明实施例，根据目标牙齿图像信息，判断目标牙齿为病变牙齿后，计算目标牙齿病变区域面积，根据病变区域面积信息确定是否需要进行手术，具体为：
获取目标牙齿的病变区域，并计算病变区域的面积；
根据所述病变区域的面积占牙齿表面积比例生成牙齿病变情况指数；
通过所述牙齿病变情况指数评估匹配预设权重进行计算获取手术评估信息；
根据所述手术评估信息与预设评估值进行比较，得到偏差率；
判断所述偏差率是否大于预设偏差率；
若大于，则需要进行牙科手术治疗，通过病变区域的面积结合牙齿形状模型生成手术方案信息；
若小于，则对病变区域进行相关处理，防治病变区域变大。
图4示出了本发明一种基于图像识别的牙科手术设备定位系统的框图。
本发明第二方面还提供了一种基于图像识别的牙科手术设备定位系统4，该系统包括：存储器41、处理器42，所述存储器中包括一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法程序，所述一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤：
获取目标对象的牙齿图像信息，将所述牙齿图像信息进行预处理；
根据所述牙齿图像信息，判断目标牙齿是否为病变牙齿；
建立相机模型，根据所述相机模型进行视觉变换；
建立牙齿形状模型，通过求解所述牙齿形状模型的各参数信息以及牙齿图像信息确定病变区域中心点像素坐标信息；
根据所述病变区域中心点像素坐标信息确定牙科手术起始位置坐标信息；
将所述位置坐标信息发送到牙科手术设备，通过所述牙科手术内置牙钻进行病变组织的磨除。
根据本发明实施例，所述的将牙齿图像信息进行预处理，具体为：
将采集到的牙齿图像信息进行逐行扫描，设置中值滤波模板；
计算滤波窗口下图像领域像素中心元素灰度值及所述中值滤波模板下图像块的平均灰度值；
比较判断滤波后的平均灰度值与图像领域像素中心元素灰度值的差值的绝对值；
判断所述差值的绝对值是否大于预设阈值；
若大于，则采用中值滤波处理该像素点，以所述中心元素灰度值代替噪声点的灰度值，否则，保持原像素点的值不变。
需要说明的是，使用中值滤波窗口处理每一个像素时，不对每一个像素都进行排序滤波，可以提高滤波速度。判断像素所在领域在滤波窗口下的中心元素灰度值与中值滤波模板下图像块的平均灰度值的差值的绝对值，若所得差值的绝对值大于预设阈值，则采用正常的中值滤波处理该像素，若所得差值的绝对值小于预设阈值，则保持原像素点的灰度值不变，同时滤波效果通过最小均方根误差值来评价，最小均方根误差值越小吗，说明滤波效果越好，滤波效果评价计算公式为：
Figure BDA0003070890580000121
其中，i，j表示图像横纵坐标的像素数值，T表示无噪声原图像的像素灰度值，K表示图像去噪后的像素灰度值。
需要说明的是，所述的将牙齿图像信息进行预处理，还包括：
将采集到的牙齿图像信息转换为Lab颜色模型下的图像；
通过所述Lab颜色模型中各颜色分量在牙齿图像信息中各像素点的值；
预设固定阈值，根据阈值分割法，提取目标牙齿的病变区域；
将所得图像进行滤波降噪，运用膨胀和腐蚀运算，去除图像范围内斑块；
获取目标牙齿的病变区域，并计算病变区域的面积。
根据本发明实施例，所述的根据所述牙齿图像信息，判断目标牙齿是否为病变牙齿，具体为：
将所述牙齿图像信息经过预处理后，通过归一化处理得到归一化后的牙齿图像矩阵；
将所述牙齿图像矩阵进行分割，计算牙齿图像信息的局部病变组织特征值；
所述的局部特征值进行累加计算，获取牙齿图像信息中病变组织特征值；
将牙齿图像信息中病变组织特征值与预设特征值进行比较判断，得到偏差率；
判断所述偏差率是否小于偏差率阈值；
若小于，则判断目标牙齿为病变牙齿。
根据本发明实施例，所述的建立相机模型，根据所述相机模型进行视觉变换，将三维空间点投影到二维平面上，具体为：
设病变牙齿所在点为S点，空间点S在成像平面上的投影点为H点，则在图像坐标系中H点的坐标为(x，y)，S点在相机坐标系中坐标为(X,Y,Z)，则所述的相机模型的代数表示为：
Figure BDA0003070890580000131
其中，λ表示比例因子，x，y表示图像坐标系中H点的坐标值，f表示相机的焦距，X,Y,Z表示S点在相机坐标系中坐标值。
根据本发明实施例，所述的建立牙齿形状模型，通过求解所述牙齿形状模型的各参数信息以及牙齿图像信息确定病变区域中心点像素坐标信息；
采集目标牙齿已进行图像滤波后的图像信息，根据所述图像信息提取牙齿形状；
对目标牙齿图像信息进行边界检测，获取目标牙齿边界的像素坐标，并排除粗大误差点；
运用最小二乘法求解所述牙齿形状模型的参数，并根据目标牙齿的病变区域，得到目标牙齿中心点像素坐标；
根据所述病变区域中心点像素坐标信息确定牙科手术起始位置坐标信息。
根据本发明实施例，根据目标牙齿图像信息，判断目标牙齿为病变牙齿后，计算目标牙齿病变区域面积，根据病变区域面积信息确定是否需要进行手术，具体为：
获取目标牙齿的病变区域，并计算病变区域的面积；
根据所述病变区域的面积占牙齿表面积比例生成牙齿病变情况指数；
通过所述牙齿病变情况指数评估匹配预设权重进行计算获取手术评估信息；
根据所述手术评估信息与预设评估值进行比较，得到偏差率；
判断所述偏差率是否大于预设偏差率；
若大于，则需要进行牙科手术治疗，通过病变区域的面积结合牙齿形状模型生成手术方案信息；
若小于，则对病变区域进行相关处理，防治病变区域变大。
本发明第三方面还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法程序，所述一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法程序被处理器执行时，实现如上述任一项所述的一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法的步骤。
本发明公开了一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法和系统，包括：获取目标对象的牙齿图像信息，将所述图像信息进行基于灰度图像的预处理；建立相机模型，根据所述相机模型进行视觉变换，将三维空间点投影到二维平面上；根据所述牙齿图像信息，判断目标牙齿是否为病变牙齿；建立牙齿形状模型，通过求解所述牙齿形状模型的各参数信息以及牙齿图像信息确定病变区域中心点像素坐标信息；根据所述病变区域中心点像素坐标信息确定牙科手术起始位置坐标信息；将所述位置坐标信息发送到牙科手术设备，通过所述牙科手术内置牙钻进行病变组织的磨除。本发明中通过对目标牙齿图像预处理，消除图像中无关的信息，增加有关信息的可检测性并最大限度的简化数据，对后续图像识别，定位等操作奠定了基础；通过病变区域中心点像素坐标信息确定牙科手术起始位置坐标信息，使得手术位置更加准确，有效的提高了定位效率，控制牙科手术设备内置牙钻实现精准定位。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法，其特征在于，包括：
获取目标对象的牙齿图像信息，将所述牙齿图像信息进行预处理；
根据所述牙齿图像信息，判断目标牙齿是否为病变牙齿；
建立相机模型，根据所述相机模型进行视觉变换；
建立牙齿形状模型，通过求解所述牙齿形状模型的各参数信息以及牙齿图像信息确定病变区域中心点像素坐标信息；
根据所述病变区域中心点像素坐标信息确定牙科手术起始位置坐标信息；
将所述位置坐标信息发送到牙科手术设备，通过所述牙科手术内置牙钻进行病变组织的磨除。
2.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法，其特征在于，所述的将牙齿图像信息进行预处理，具体为：
将采集到的牙齿图像信息进行逐行扫描，设置中值滤波模板；
计算滤波窗口下图像领域像素中心元素灰度值及所述中值滤波模板下图像块的平均灰度值；
比较判断滤波后的平均灰度值与图像领域像素中心元素灰度值的差值的绝对值；
判断所述差值的绝对值是否大于预设阈值；
若大于，则采用中值滤波处理该像素点，以所述中心元素灰度值代替噪声点的灰度值，否则，保持原像素点的值不变。
3.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法，其特征在于，所述的将牙齿图像信息进行预处理，还包括：
将采集到的牙齿图像信息转换为Lab颜色模型下的图像；
通过所述Lab颜色模型中各颜色分量在牙齿图像信息中各像素点的值；
预设固定阈值，根据阈值分割法，提取目标牙齿的病变区域；
将所得图像进行滤波降噪，运用膨胀和腐蚀运算，去除图像范围内斑块；
获取目标牙齿的病变区域，并计算病变区域的面积。
4.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法，其特征在于，所述的根据所述牙齿图像信息，判断目标牙齿是否为病变牙齿，具体为：
将所述牙齿图像信息经过预处理后，通过归一化处理得到归一化后的牙齿图像矩阵；
将所述牙齿图像矩阵进行分割，计算牙齿图像信息的局部病变组织特征值；
所述的局部特征值进行累加计算，获取牙齿图像信息中病变组织特征值；
将牙齿图像信息中病变组织特征值与预设特征值进行比较判断，得到偏差率；
判断所述偏差率是否小于偏差率阈值；
若小于，则判断目标牙齿为病变牙齿。
5.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法，其特征在于，所述的建立相机模型，根据所述相机模型进行视觉变换，将三维空间点投影到二维平面上，具体为：
设病变牙齿所在点为S点，空间点S在成像平面上的投影点为H点，则在图像坐标系中H点的坐标为(x，y)，S点在相机坐标系中坐标为(X,Y,Z)，则所述的相机模型的代数表示为：
Figure FDA0003070890570000021
其中，λ表示比例因子，x，y表示图像坐标系中H点的坐标值，f表示相机的焦距，X,Y,Z表示S点在相机坐标系中坐标值。
6.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法，其特征在于，所述的建立牙齿形状模型，通过求解所述牙齿形状模型的各参数信息以及牙齿图像信息确定病变区域中心点像素坐标信息；
采集目标牙齿已进行图像滤波后的图像信息，根据所述图像信息提取牙齿形状；
对目标牙齿图像信息进行边界检测，获取目标牙齿边界的像素坐标，并排除粗大误差点；
运用最小二乘法求解所述牙齿形状模型的参数，并根据目标牙齿的病变区域，得到目标牙齿中心点像素坐标；
根据所述病变区域中心点像素坐标信息确定牙科手术起始位置坐标信息。
7.一种基于图像识别的牙科手术设备定位系统，其特征在于，该系统包括：存储器、处理器，所述存储器中包括一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法程序，所述一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤：
获取目标对象的牙齿图像信息，将所述牙齿图像信息进行预处理；
根据所述牙齿图像信息，判断目标牙齿是否为病变牙齿；
建立相机模型，根据所述相机模型进行视觉变换；
建立牙齿形状模型，通过求解所述牙齿形状模型的各参数信息以及牙齿图像信息确定病变区域中心点像素坐标信息；
根据所述病变区域中心点像素坐标信息确定牙科手术起始位置坐标信息；
将所述位置坐标信息发送到牙科手术设备，通过所述牙科手术内置牙钻进行病变组织的磨除。
8.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的牙科手术设备定位系统，其特征在于，所述的根据所述牙齿图像信息，判断目标牙齿是否为病变牙齿，具体为：
将所述牙齿图像信息经过预处理后，通过归一化处理得到归一化后的牙齿图像矩阵；
将所述牙齿图像矩阵进行分割，计算牙齿图像信息的局部病变组织特征值；
所述的局部特征值进行累加计算，获取牙齿图像信息中病变组织特征值；
将牙齿图像信息中病变组织特征值与预设特征值进行比较判断，得到偏差率；
判断所述偏差率是否小于偏差率阈值；
若小于，则判断目标牙齿为病变牙齿。
9.根据权利要求7所述的一种基于图像识别的牙科手术设备定位系统，其特征在于，所述的建立牙齿形状模型，通过求解所述牙齿形状模型的各参数信息以及牙齿图像信息确定病变区域中心点像素坐标信息；
采集目标牙齿已进行图像滤波后的图像信息，根据所述图像信息提取牙齿形状；
对目标牙齿图像信息进行边界检测，获取目标牙齿边界的像素坐标，并排除粗大误差点；
运用最小二乘法求解所述牙齿形状模型的参数，并根据目标牙齿的病变区域，得到目标牙齿中心点像素坐标；
根据所述病变区域中心点像素坐标信息确定牙科手术起始位置坐标信息。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中包括一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法程序，所述一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法程序被处理器执行时，实现如权利要求1至6中任一项所述的一种基于图像识别的牙科手术设备定位方法的步骤。
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