CN114376511A - 一种冲牙器控制方法、控制系统及冲牙器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冲牙器控制方法、控制系统及冲牙器，控制方法包括：通过安装在冲牙器上的图像采集装置获取口腔图片；基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴出水。本发明能够基于识别的出的牙齿区域进行自动冲洗，保证了冲洗效果，并提升了用户的舒适感和满意度。

Description

一种冲牙器控制方法、控制系统及冲牙器
技术领域
本发明涉及口腔护理技术领域，特别是一种冲牙器控制方法、控制系统及冲牙器。
背景技术
冲牙器作为一种口腔保健领域的个人护理器具，通过水泵将水箱内的水抽至出水嘴中形成射流，以对用户的口腔和牙齿进行冲刷。较之于普通牙刷，其因能更彻底地清除牙菌斑，以及其能更为科学有效地减少包括牙龈炎、牙周病和牙龈出血等在内的口腔疾病的优点，逐渐受到了消费者的青睐。
口腔清洁的时候，有时候需要先观察口腔状态，判断牙齿是否有异物以及异物面积的大小，然后再进行对应的冲洗。而现有的冲牙器，只能清洁牙齿，不能够对口腔状况进行自动识别及自动控制，也无法控制冲洗的力度。这样，一方面如果力度过小会导致一些异物无法去除或去除不完全，清洗效果不明显，另一方面如果力度过大或过度频繁冲洗会导致口腔或脸部弄伤，使用户有不舒适感，降低了客户满意度。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种冲牙器控制方法、控制系统及冲牙器，其克服了现有技术的冲牙器所存在的不足之处，能够基于识别的出的牙齿区域进行自动冲洗，保证了冲洗效果，并提升了用户的舒适感。
本发明采用如下技术方案：
一方面，一种冲牙器控制方法，包括：
通过安装在冲牙器上的图像采集装置获取口腔图片；
基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴出水。
优选的，基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴出水，包括：
基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域，则控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水。
优选的，基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴出水，包括：
基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域，且所述牙齿区域中的异物面积大于等于判断阈值，则控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水。
优选的，基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴出水，包括：
基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域，进一步检测所述冲牙器的出水嘴是否正对所述牙齿区域，如果正对，控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水，或者，控制冲牙器的出水嘴转动至正对所述牙齿区域后出水。
优选的，基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴出水，包括：
基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域且所述牙齿区域中的异物面积大于等于判断阈值，进一步检测所述冲牙器的出水嘴是否正对所述牙齿区域，如果正对，控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水，或者，控制冲牙器的出水嘴转动至正对所述牙齿区域后出水；
或者，包括：
基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域且所述冲牙器的出水嘴正对所述牙齿区域，进一步检测所述牙齿区域中的异物面积是否大于等于判断阈值，如果大于，控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水，或者，控制冲牙器的出水嘴转动至正对所述牙齿区域后出水。
优选的，基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴出水，包括：
基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴的出水流量变大、变小或不变。
优选的，基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴的出水流量变大、变小或不变，包括：
基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域，且所述牙齿区域中包含异物，则根据异物面积控制冲牙器的出水嘴的出水流量变大、变小或不变。
优选的，基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴出水，包括：
基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴的出水力度变大、变小或不变。
优选的，基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴的出水力度变大、变小或不变，包括：
基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域，且所述牙齿区域中包含异物，则根据异物面积控制冲牙器的出水嘴的出水力度变大、变小或不变。
优选的，基于获取的口腔图片，识别牙齿区域的方法，包括：
对图像采集装置获取的口腔图片f0进行傅里叶变换，获得变换后的图像F0；
对所述图像F0进行图像增强，获得包括高频分量的牙齿边缘图像F0’；
通过第一带通滤波器对所述牙齿边缘图像F0’进行处理，获得滤波后的图像F0”；
对所述图像F0”进行傅里叶逆变换，获得变换后的图像f0’；
遍历所述图像f0’，获得标注有牙齿区域的图像f1。
优选的，基于牙齿区域，识别异物面积的方法，包括：
将标注有牙齿区域的图像f1映射到通过图像采集装置获取的口腔图片f0；
截取所述口腔图片f0的牙齿部分，获得图像f2；
对所述图像f2进行傅里叶变换，获得图像F2；
通过第二高通滤波器对所述图像F2进行处理，获得滤波后的图像F2’；
对所述图像F2’进行傅里叶反变换，获得图像f2’；
对所述图像f2’进行二值化处理，将异物标注为黑点，获得图像f2”；
遍历所述图像f2”，统计出异物面积。
优选的，述出水嘴喷出的射流所覆盖的区域与所述图像采集装置的成像区域至少部分重合。
优选的，所述图像采集装置包括可见光成像设备、红外热成像设备或紫外成像设备；所述图像采集装置与所述冲牙器形成可拆卸连接或不可拆卸连接。
第二方面，一种冲牙器控制系统，包括：
口腔图片获取模块，用于通过安装在冲牙器上的图像采集装置获取口腔图片；
控制模块，用于基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴出水。
优选的，所述控制模块，具体用于，基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域，则控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水。
优选的，所述控制模块，具体用于，基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域，且所述牙齿区域中的异物面积大于等于判断阈值，则控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水。
优选的，所述控制模块，具体用于，基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域，进一步检测所述冲牙器的出水嘴是否正对所述牙齿区域，如果正对，控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水，或者，控制冲牙器的出水嘴转动至正对所述牙齿区域后出水。
优选的，所述控制模块，具体用于，基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域且所述牙齿区域中的异物面积大于等于判断阈值，进一步检测所述冲牙器的出水嘴是否正对所述牙齿区域，如果正对，控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水，或者，控制冲牙器的出水嘴转动至正对所述牙齿区域后出水；
或者，用于：
基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域且所述冲牙器的出水嘴正对所述牙齿区域，进一步检测所述牙齿区域中的异物面积是否大于等于判断阈值，如果大于，控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水，或者，控制冲牙器的出水嘴转动至正对所述牙齿区域后出水。
优选的，所述控制模块，具体用于，
基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴的出水流量变大、变小或不变。
优选的，所述控制模块，具体用于，
基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域，且所述牙齿区域中包含异物，则根据异物面积控制冲牙器的出水嘴的出水流量变大、变小或不变。
优选的，所述控制模块，具体用于，
基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴的出水力度变大、变小或不变。
优选的，所述控制模块，具体用于，
基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域，且所述牙齿区域中包含异物，则根据异物面积控制冲牙器的出水嘴的出水力度变大、变小或不变。
优选的，所述出水嘴喷出的射流所覆盖的区域与所述图像采集装置的成像区域至少部分重合。
优选的，所述图像采集装置包括可见光成像设备、红外热成像设备或紫外成像设备；所述图像采集装置与所述冲牙器形成可拆卸连接或不可拆卸连接。
第三方面，一种冲牙器，包括本体、出水嘴和图像采集装置；所述出水嘴和所述图像采集装置安装在本体上，还包括：所述的冲牙器控制系统。
第四方面，一种冲牙器，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述冲牙器控制方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明通过安装在冲牙器上的图像采集装置获取口腔图片，并基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴出水或不出水，实现了根据采集到的口腔图片自动控制冲牙器的出水嘴工作，无需手动进行控制及调节，方便用户使用；
(2)本发明能够从获取的口腔图片中快速识别出牙齿区域及对应的异物面积，并在冲牙器的出水嘴正对所述牙齿区域时，基于所述异物面积控制冲牙器的出水嘴执行冲洗，保证了冲洗时是对着牙齿区域，且冲洗的力度可以根据所述异物面积进行自动调节，在充分清洁牙齿的同时，防止弄伤口腔或脸部，提升用户的舒适感和满意度；
(3)本发明的图像采集装置优选为可见光成像设备、红外热成像设备或紫外成像设备，且出水嘴的出水口位于所述图像采集装置的成像区域内；使得图像采集装置的成像位置和冲牙器的冲洗位置一致，保证当图像采集装置的图像中心出现牙齿区域时，此时出水嘴的方向正对牙齿区域，无需再对出水嘴的方向进行调节。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下列举本发明的具体实施方式。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述及其他目的、优点和特征。
附图说明
图1为本发明实施例的冲牙器控制方法流程图；
图2为本发明实施例的出水嘴对准牙齿区域的示意图；
图3为本发明实施例的识别牙齿区域流程图；
图4为本发明实施例的获取异物面积流程图；
图5为本发明实施例的冲牙器控制系统结构框图；
图6为本发明实施例的冲牙器的侧视图；
图7为本发明实施例的冲牙器的立体图；
图8为本发明实施例的本体上单独安装出水嘴的剖视图；
图9为本发明实施例的本体上单独安装内窥镜的剖视图；
图10为本发明实施例的水箱在收缩位置的剖视图；
图11为本发明实施例的水箱在伸长位置的剖视图；
图12为本发明实施例的冲牙器的控制原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见图1所示，一方面，本发明一种冲牙器控制方法，包括：
S101，通过安装在冲牙器上的图像采集装置获取口腔图片；
S102，基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴出水。
通过上述控制方法，实现了根据采集到的口腔图片自动控制冲牙器的出水嘴工作，无需手动进行控制及调节，方便用户使用。特别的，对于老年用户和儿童用户，如果使用手动控制增加了使用难度，以及会导致一些潜在的使用风险。而使用本发明的上述自动控制方法，使用时只需将冲牙器放置入口腔内即可实现自动清洁牙齿，降低了使用难度，增加了安全性。
进一步的，本实施例中的异物包括牙垢及食物残渣等。
一实施例中，基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴出水，包括：
基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域，则控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水。
该实施例中，只有基于获取的口腔图片识别到牙齿区域时，才控制冲牙器的出水嘴出水冲洗牙齿，防止在基于获取的口腔图片识别到非牙齿区域时，出水嘴也出水冲洗。如果未识别到牙齿区域即进行出水，一方面造成水浪费，另一方面导致对口腔造成一定的伤害，如导致用户有疼痛感甚至导致口腔损伤。
一实施例中，基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴出水，包括：
基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域，且所述牙齿区域中的异物面积大于等于判断阈值，则控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水。
该实施例中，只有基于获取的口腔图片识别到牙齿区域且所述牙齿区域中的异物面积大于等于判断阈值时，才控制冲牙器的出水嘴出水冲洗牙齿。可知，控制冲牙器的出水嘴进行出水，除了要识别到牙齿区域外，还要对牙齿区域的异物面积的大小进行判断。只有当异物面积达到判断阈值后，才控制冲牙器的出水嘴出水冲洗。本实施例可以防止冲洗过于频繁。
需要说明的是，所述判断阈值可以是一个预设值，也可以是一个可自调节的值，具体根据实际使用进行设置，本实施例不做限制。
一实施例中，基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴出水，包括：
基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域，进一步检测所述冲牙器的出水嘴是否正对所述牙齿区域，如果正对，控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水，或者，控制冲牙器的出水嘴转动至正对所述牙齿区域后出水。
该实施例中，只有基于获取的口腔图片识别到牙齿区域且所述冲牙器的出水嘴正对所述牙齿区域时，才控制冲牙器的出水嘴出水冲洗牙齿。可知，控制冲牙器的出水嘴进行出水，除了要识别到牙齿区域外，还要判断所述冲牙器的出水嘴是否正对所述牙齿区域。只有当所述冲牙器的出水嘴正对所述牙齿区域时，才控制冲牙器的出水嘴出水冲洗。本实施例进一步保证冲洗的是牙齿。
一实施例中，基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴出水，包括：
基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域且所述牙齿区域中的异物面积大于等于判断阈值，进一步检测所述冲牙器的出水嘴是否正对所述牙齿区域，如果正对，控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水，或者，控制冲牙器的出水嘴转动至正对所述牙齿区域后出水。
该实施例中，只有基于获取的口腔图片识别到牙齿区域，且所述牙齿区域中的异物面积大于等于判断阈值及所述冲牙器的出水嘴正对所述牙齿区域时，才控制冲牙器的出水嘴出水冲洗牙齿。可知，控制冲牙器的出水嘴进行出水，除了要识别到牙齿区域外，还要判断所述牙齿区域中的异物面积是否大于等于判断阈值及所述冲牙器的出水嘴是否正对所述牙齿区域。只有当三个条件都满足时，才控制冲牙器的出水嘴出水冲洗。本实施例即保证了冲洗的准确度，也可以防止冲洗过于频繁。
当然，同时满足上述三个条件的实现还可以是：
基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域且所述冲牙器的出水嘴正对所述牙齿区域，进一步检测所述牙齿区域中的异物面积是否大于等于判断阈值，如果大于，控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水，或者，控制冲牙器的出水嘴转动至正对所述牙齿区域后出水。
上述两种方式任意一种均可实现上述发明目的，具体可根据需要进行选择。
对于出水嘴不可转动的冲牙器或不能自动转动的冲牙器，如果判断出所述冲牙器的出水嘴没有正对所述牙齿区域，则控制冲牙器的出水嘴不执行冲洗，防止误冲洗。但此时，可以给出一个声音提示或光提示，提示检测到异物但出水嘴没有正对所述牙齿区域。
对于出水嘴可自动转动的冲牙器，在检测到异物但出水嘴没有正对所述牙齿区域，可以先计算出出水嘴与牙齿区域的偏移角度或偏移位移，然后通过驱动机构驱动出水嘴进行转动至正对所述牙齿区域，最后再基于所述异物面积控制冲牙器的出水嘴执行冲洗。
进一步的，可通过马达驱动出水嘴转动或执行冲洗。
本实施例中，判断所述冲牙器的出水嘴是否正对所述牙齿区域的方法如下。
参见图2所示，当图像采集装置采集的图像中心出现牙齿区域时，此时出水嘴的方向正对牙齿区域。因此通过出水嘴和图像采集装置镜头的夹角β与成像距离d之间的设计，可以确保当图像中间出现牙齿区域时，出水嘴也正对牙齿。因此判断出水嘴是否正对牙齿区域，就变成了判断图像中间区域是否为牙齿区域。
具体的，取图像的中间点为参考原点，所有牙齿轮廓与原点的矢量相加，如果结果矢量的绝对长度小于预设阈值，则判定牙齿不在图像中间，否则认为牙齿位于图像正中，也就是出水嘴正对牙齿。
参见图3所示，所述基于所述口腔图片，识别出牙齿区域，具体包括：
S1021，对图像采集装置获取的口腔图片f0进行傅里叶变换，获得变换后的图像F0。
本步骤中，将图像采集装置获取的口腔图片f0由时域转为频域。
S1022，对所述图像F0进行图像增强，获得包括高频分量的牙齿边缘图像F0’。
S1023，通过第一带通滤波器对所述牙齿边缘图像F0’进行处理，获得滤波后的图像F0”。
本步骤中，第一带通滤波器可以不断进行学习，以便准确通过牙齿边缘。
具体的，根据实际口腔图片可知，牙齿的区域经傅里叶变换后(S1021)，应该在一定的频率范围内，假设该范围为(wl，wh)，建立如下学习机制。
预先采集1000张口腔图片，将每张图像进行如下流程处理：
第一步，给每张口腔图片依次编号为n，n的范围为1～1000；
第二步，人工标注牙齿区域；
第三步，对每张图像进行傅里叶变换，找到标注的频率域；
第四步，记录标号n以及对应的频率范围(wn1，wn2)；
第五步，重复执行第三步和第四步，共执行1000次，得到1000组频率范围，(w11，w22)，(w21,w22)......
第六步，将第五步中的1000组数据剔除异常数据，并按标号进行排序，输出序列Wi，序列Wi中包括未被剔除的若干组频率范围；
第七步，对序列Wi中的频率上限和下限分别取平均数，计算得出均值范围(wl，wh)，并计算出wl的均方差σl，和wh的均方根σh；
第八步，将序列Wi、频率范围(wl，wh)、σl和σh共同作为学习机制的输出数据，即为第一带通滤波器的参数。
进一步的，当获得的口腔图片不断增加时，定期通过上述处理流程不断修正参数。
S1024，对所述图像F0”进行傅里叶逆变换，获得变换后的图像f0’。
本步骤中，将处理过的图像转回成时域。
S1025，遍历所述图像f0’，获得标注有牙齿区域的图像f1。
经过第一带通滤波器处理后，图像只保留相应的频率部分，也就是仅有牙齿轮廓信息保留在效果图上。考虑到带通后的图像在视觉上不是连续的，因此要做如下处理：
第一步，遍历所有像素点，去除孤点；
第二步，设定窗口参数wnd，对图像进行腐蚀处理，使其成为连通的轮廓区域；
第三步，遍历各连通区域，去除处于其他连通区域下的子区域，得到牙齿轮廓图，获得牙齿区域。
需要说明的是，上述仅为识别牙齿区域的一个具体实现方式，其他现有的牙齿区域识别方法亦可应用在本发明中，本发明实施例不做具体限制。
参见图4所示，所述基于识别出的牙齿区域，获得对应的异物面积，具体包括：
S1031，将标注有牙齿区域的图像f1映射到通过图像采集装置获取的口腔图片f0。
S1032，截取所述口腔图片f0的牙齿部分，获得图像f2。
具体的，包括：
第一步，新建一帧图像，新建图像的大小与原始图像相同；
第二步，通过扫描S1025中的牙齿区域的轮廓图像，将原始图像f0中同样坐标的像素点复制到新建图像中；
第三步，新建图像作为牙齿部分的原始图像，所述新建图像即为f2。
S1033，对所述图像f2进行傅里叶变换，获得图像F2。
由上述说明可知，本步骤中，仅对牙齿部分进行傅里叶变换，将时域转换成频域。
S1034，通过第二高通滤波器对所述图像F2进行处理，获得滤波后的图像F2’。
本步骤中，第二高通滤波器可以不断进行学习。
具体的，预先采集1000张口腔图片，根据实际口腔图片可知，牙齿中异物的区域经傅里叶变换后，应该在一定的频率范围内，假设该范围为(wb，+∞)，应该在一定的频率范围内，假设该范围为(wb，+∞)，则建立如下学习机制。
将每张图像进行如下流程处理：
第一步，给每张口腔图片依次编号为n，n的范围为1～1000；
第二步，人工标注异物区域，并统计区域面积S1、S2、S3…；
第三步，对每张图像进行傅里叶变换，找到标注的频率域；
第四步，记录标号n以及对应的频率范围(wn，+∞)；
第五步，重复执行第三步和第四步，共执行1000次，得到1000组频率范围，(w1，+∞)，(w2，+∞)......
第六步，将第五步中的1000组数据剔除异常数据，并按标号进行排序，输出序列Wi，序列Wi中包括未被剔除的若干组频率范围；
第七步，对序列Wi中的频率上限取平均数，计算得出均值范围(wb，+∞)，并计算出wb的均方差σb；
第八步，异物区域面积去除异常点，取平均Sthl及均方差σthl，其中Sthl为判断阈值。
第九步，将序列Wi、频率范围(wb，+∞)和σb共同作为学习机制的输出数据，即为第二高通滤波器的参数。
进一步的，当获得的口腔图片不断增加时，定期通过上述处理流程不断修正参数，以提高准确度。
S1035，对所述图像F2’进行傅里叶反变换，获得图像f2’。
本步骤中，将增强后的图像转回时域。
S1036，对所述图像f2’进行二值化处理，将异物标注为黑点，获得图像f2”。
具体的，为了便于计算异物区域，需要做二值化图像处理，如下：
第一步，对经过傅里叶反变换后所得图像f2’先去除孤点；
第二步，遍历图像，将所有像素点换算成灰阶值；
第三步，设定阈值，将阈值两侧的像素点设置为黑白二色；
第四步，输出像素点处理过的新图像，即为标注后的异物区域，得到图像f2”。
S1037，遍历所述图像f2”，统计出异物面积。
需要说明的是，上述仅为识获取异物面积的一个具体实现方式，其他现有的异物面积获取方法亦可应用在本发明中，本发明实施例不做具体限制。
进一步的，本实施例能够基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴的出水流量变大、变小或不变；和/或，本实施例能够基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴的出水力度变大、变小或不变。
具体的，控制出水流量和/或出水力度的判断条件可以是异物面积、异物种类、异物厚度等。
如根据异物面积进行判断，具体可以是，基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴的出水流量/力度，包括：
基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域，且所述牙齿区域中包含异物，则根据异物面积控制冲牙器的出水嘴的出水流量/力度。基于所述异物面积控制冲牙器的出水嘴出水进行冲洗，包括：
基于所述异物面积控制冲牙器的出水嘴执行不同档位的冲洗。
具体的，当所述异物面积S大于等于判断阈值Sthl时，控制冲牙器的出水嘴执行冲洗。
本实施例中，根据异物面积S，冲牙器可分为三个冲洗档位，如下：
当Sthl<S<Sl时，异物面积小，启动低档(马达转速低，冲洗1秒)；
当Sl<S<Sh时，异物面积中等，启动中档(马达转速中，冲洗3秒)；
当S>Sh时，异物面积大，启动高档(马达转速高，冲洗5秒)。
如上仅为一示意实施例，具体的档位及冲洗时间可根据实际应用设置，本发明实施例不做限制。
进一步的，所述出水嘴喷出的射流所覆盖的区域与所述图像采集装置的成像区域至少部分重合。优选的，所述出水嘴的出水口位于所述图像采集装置的成像区域内。
具体的，通过对冲牙器和图像采集装置的相对位置进行特殊设计，使得图像采集装置的成像位置和冲牙器的冲洗位置一致，从而无需调整位置，这样的设计同时也可以通过图像采集装置实时观察到冲洗效果，非常清晰直观。
本实施例中，所述图像采集装置包括可见光成像设备、红外热成像设备或紫外成像设备；所述图像采集装置与所述冲牙器形成可拆卸连接或不可拆卸连接。
所述的可见光成像设备包括内窥镜。内窥镜是集中了传统光学、人体工程学、精密机械、现代电子、数学、软件等于一体的检测仪器，其具有图像传感器、光学镜头、光源照明、机械装置等。将内窥镜作为图像采集装置安装到冲牙器上，不仅能够采集口腔图片，还方便实时观察口腔状况及观察冲洗效果，非常清晰直观。
可以理解的是，本发明也可以采用其他图像采集装置，只要能采集到口腔图片并能够实现上述功能即可。
参见图5所示，另一方面，本发明一种冲牙器控制系统，包括：
口腔图片获取模块501，用于通过安装在冲牙器上的图像采集装置获取口腔图片；
控制模块502，用于基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴出水。
一实施例中，所述控制模块502，具体用于，基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域，则控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水。
一实施例中，所述控制模块502，所述控制模块，具体用于，基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域，且所述牙齿区域中的异物面积大于等于判断阈值，则控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水。
一实施例中，所述控制模块502，所述控制模块，具体用于，基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域，进一步检测所述冲牙器的出水嘴是否正对所述牙齿区域，如果正对，控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水，或者，控制冲牙器的出水嘴转动至正对所述牙齿区域后出水。
一实施例中，所述控制模块502，所述控制模块，具体用于，基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域且所述牙齿区域中的异物面积大于等于判断阈值，进一步检测所述冲牙器的出水嘴是否正对所述牙齿区域，如果正对，控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水，或者，控制冲牙器的出水嘴转动至正对所述牙齿区域后出水；
或者，用于：
基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域且所述冲牙器的出水嘴正对所述牙齿区域，进一步检测所述牙齿区域中的异物面积是否大于等于判断阈值，如果大于，控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水，或者，控制冲牙器的出水嘴转动至正对所述牙齿区域后出水。
所述控制模块502，具体用于，
基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴的出水流量变大、变小或不变。
所述基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴的出水流量，包括：
基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域，且所述牙齿区域中包含异物，则根据异物面积控制冲牙器的出水嘴的出水流量。
所述控制模块502，还具体用于，
基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴的出水力度变大、变小或不变。
所述基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴的出水流量，包括：
基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域，且所述牙齿区域中包含异物，则根据异物面积控制冲牙器的出水嘴的出水力度。
所述出水嘴喷出的射流所覆盖的区域与所述图像采集装置的成像区域至少部分重合。
所述图像采集装置包括可见光成像设备、红外热成像设备或紫外成像设备；所述图像采集装置与所述冲牙器形成可拆卸连接或不可拆卸连接。
所述口腔图片获取模块501和控制模块502的具体实现参见一种冲牙器控制方法，本处不做重复说明。
第三方面，本发明一种冲牙器，包括本体1、出水嘴2和图像采集装置3；所述出水嘴2和所述图像采集装置3安装在本体上，所述冲牙器还包括：所述的冲牙器控制系统。本实施例中，所述冲牙器控制系统通过控制器(如MCU)实现。参见图6～11所示，本实施例提供一种冲牙器的具体实现。所述图像采集装置3可以为可见光成像设备、红外热成像设备或紫外成像设备。
令所述图像采集装置3的焦距范围为a～b，根据不同的图像采集装置3，a和b的数值不同，所述图像采集装置3的镜面低于出水嘴2的出水口，所述图像采集装置3的镜面朝向所述出水嘴2，并且出水嘴2的出水口位于图像采集装置3的成像区域内。
通过上述设计后，所述图像采集装置3的成像区域与出水嘴2将要冲洗的区域一致，所述出水嘴2的冲洗区域始终出现在图像采集装置3的成像区域内，最优的，所述出水嘴2和所述出水嘴2的冲洗区域始终出现在图像采集装置3的成像区域内。这样当检测到符合条件的异物面积，且冲牙器的出水嘴2正对所述牙齿区域时，控制器4通过马达控制冲牙器的出水嘴2执行冲洗。
具体的，所述图像采集装置3的镜面与出水嘴2的出水口的高度L差满足：a<L<b；所述出水嘴2的出水口与图像采集装置3中轴线的垂直距离L2满足：0≤L2≤tan(α°/2)*L；其中α表示内窥镜的分散角度。
进一步的，为了方便用户收纳出水嘴2和图像采集装置3，所述出水嘴2和图像采集装置3分别与本体1形成可拆卸连接。其中出水嘴2和本体1直接插接连接，而图像采集装置3的底部设置有与本体1底部形成机械连接+电连接的连接件，这样图像采集装置3就可以从本体1内取电并且固定在本体1上。这种连接件可以是磁吸+导电弹片31的模式，属于现有技术，在此不再赘述。作为本实施例的简单替换，图像采集装置3也可以固定在本体1上不可拆卸。
本实施例中，为了方便用户收纳拆下的出水嘴2和图像采集装置3，所述本体1具有收纳容置所述图像采集装置3和出水嘴2的腔室。这样用户无需准备额外的收纳盒，外出旅行的时候携带非常方便。
此外，所述冲牙器为便携式冲牙器，因此所述本体1内置有水箱17，所述本体1的底部具有打开或关闭所述水箱17的盖板171。这样所有需要的元器件都可以集成在本体1上，收纳体积很小，进一步方便用户外出携带。
此外，所述本体1上设置有照明开关12和拍照开关13；
用户使用时，按压所述照明开关12控制所述图像采集装置3启动或关闭；在图像采集装置3启动后按压所述拍照开关13拍摄图像采集装置3的当前成像区域。
所述照明开关和拍照开关可以是按键也可以是触摸开关。
为了让用户能够直观知晓当前的冲洗档位，所述本体1上还设置有用于指示当前出水档位的指示灯。指示灯的数量与冲洗档位一致，冲洗档位增加或者减少时，指示灯点亮的数量也相应地增加或者减少。
为了方便用户观察自己的口腔，还包括安装于智能终端上的APP，所述APP与图像采集装置3之间建立无线连接，将图像采集装置3的成像区域实时显示在APP上，或将图像采集装置3拍摄的口腔照片显示在APP上。这样用户就可以在冲牙的时候实时观察自己的口腔，或者将自己的口腔拍照留存后仔细观察。
进一步参考图8和图9，为了完成出水功能，本体1内部还设置了电机14用以驱动活塞组件15，电机14驱动活塞组件5往复运动从而将水箱17中的水抽放置本体1内部的管道151内，管道151通过鸭嘴阀16连通水嘴，这样可以避免水嘴中的水倒流。而水箱17通过止逆阀18连通管道151，同样是避免管道中的水倒流回水箱17中。
为了完成图像采集装置3成像功能，本体1内还设置有图像采集装置3电路板，以及与图像采集装置3的弹性弹片31电连接的导电触点19，导电触点19通过导线连接电路板。而图像采集装置3朝向口腔的一端还设置有防水镜片32，用于保护图像采集装置3的镜头。同时，在图像采集装置3没有安装在本体1上时，本体1上安装了一防水盖33将所述导电触点19遮盖。
所述照明开关12和拍照开关13连接至图像采集装置3电路板，所述图像采集装置3电路板与所述控制器4相连接，将采集到的口腔图片发送至所述控制器4。
为了完成冲洗功能，本体1内还设置有冲牙器电路板，所述冲牙器电路板与所述控制器4相连接。所述控制器4通过所述冲牙器电路板控制所述出水嘴2执行冲洗或停止冲洗。
进一步参考图10和图11，本实施例中，本体1的外壁还与所述水箱17的内壁滑动连接，使得水箱17在伸长位置和收缩位置之间移动。为了实现水箱17内的水可以被本体1内的活塞组件15抽取。水箱17内设置了伸缩管171，伸缩管171的上端与本体1内的管道保持连通，下端随着水箱的伸长或者收缩而相应地伸出或收缩。由于水箱17和本体1滑动连接，这样在收纳的时候可以将水箱17滑动至收缩位置减小收纳体积，而在使用时将水箱17滑动至伸长位置增加水箱17的有效容积。
参见图12所示，本发明的冲牙器的控制原理如下：与所述控制器4、图像采集装置3和泵组5相连接的电源模块6为所述控制器4、图像采集装置3和泵组5分别供电；与所述控制器4相连接的控制开关7控制所述控制器4启动工作；所述图像采集装置3与所述控制器4相连接以将采集到的口腔图片发送给所述控制器4；所述控制器4对所述口腔图片进行识别，当所述控制器4识别出符合条件的口腔图片时，对相连接的所述泵组5进行控制；所述泵组5控制所述水箱17的水从所述出水嘴2喷出，进行牙齿冲洗。
可以理解的是，尽管上述说明是以控制器自动控制为例，但“基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴出水或不出水”实际也可以通过手动控制，或者自动控制和手动控制功能同时存在。当自动控制和手动控制同时存在时，如果所述控制开关7打开，优先使用自动控制，如果所述控制开关7关闭，则使用手动控制。使用手动控制时，可在冲牙器本体上设置一手动控制开关，同时设置一提示装置，当根据获取的口腔图片识别出需要进行牙齿冲洗或需要调节出水流量时，可以通过提示装置进行提示，使用者根据提示进行控制或调节。
第四方面，本发明一种冲牙器，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述冲牙器控制方法的步骤。
具体的，所述处理器被配置为：
通过安装在冲牙器上的图像采集装置获取口腔图片；
基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴出水。
本实施例中，所述存储器和处理器可以集成在所述控制器上，由所述控制器进行实现。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；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，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (26)

1.一种冲牙器控制方法，其特征在于，包括：
通过安装在冲牙器上的图像采集装置获取口腔图片；
基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴出水。
2.根据权利要求1所述的冲牙器控制方法，其特征在于，基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴出水，包括：
基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域，则控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水。
3.根据权利要求1所述的冲牙器控制方法，其特征在于，基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴出水，包括：
基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域，且所述牙齿区域中的异物面积大于等于判断阈值，则控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水。
4.根据权利要求1所述的冲牙器控制方法，其特征在于，基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴出水，包括：
基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域，进一步检测所述冲牙器的出水嘴是否正对所述牙齿区域，如果正对，控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水，或者，控制冲牙器的出水嘴转动至正对所述牙齿区域后出水。
5.根据权利要求1所述的冲牙器控制方法，其特征在于，基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴出水，包括：
基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域且所述牙齿区域中的异物面积大于等于判断阈值，进一步检测所述冲牙器的出水嘴是否正对所述牙齿区域，如果正对，控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水，或者，控制冲牙器的出水嘴转动至正对所述牙齿区域后出水；
或者，包括：
基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域且所述冲牙器的出水嘴正对所述牙齿区域，进一步检测所述牙齿区域中的异物面积是否大于等于判断阈值，如果大于，控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水，或者，控制冲牙器的出水嘴转动至正对所述牙齿区域后出水。
6.根据权利要求1所述的冲牙器控制方法，其特征在于，基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴出水，包括：
基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴的出水流量变大、变小或不变。
7.根据权利要求6所述的冲牙器控制方法，其特征在于，基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴的出水流量变大、变小或不变，包括：
基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域，且所述牙齿区域中包含异物，则根据异物面积控制冲牙器的出水嘴的出水流量变大、变小或不变。
8.根据权利要求1所述的冲牙器控制方法，其特征在于，基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴出水，包括：
基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴的出水力度变大、变小或不变。
9.根据权利要求8所述的冲牙器控制方法，其特征在于，基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴的出水力度变大、变小或不变，包括：
基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域，且所述牙齿区域中包含异物，则根据异物面积控制冲牙器的出水嘴的出水力度变大、变小或不变。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的冲牙器控制方法，其特征在于，基于获取的口腔图片，识别牙齿区域的方法，包括：
对图像采集装置获取的口腔图片f0进行傅里叶变换，获得变换后的图像F0；
对所述图像F0进行图像增强，获得包括高频分量的牙齿边缘图像F0’；
通过第一带通滤波器对所述牙齿边缘图像F0’进行处理，获得滤波后的图像F0”；
对所述图像F0”进行傅里叶逆变换，获得变换后的图像f0’；
遍历所述图像f0’，获得标注有牙齿区域的图像f1。
11.根据权利要求3、5、7或9所述的冲牙器控制方法，其特征在于，基于牙齿区域，识别异物面积的方法，包括：
将标注有牙齿区域的图像f1映射到通过图像采集装置获取的口腔图片f0；
截取所述口腔图片f0的牙齿部分，获得图像f2；
对所述图像f2进行傅里叶变换，获得图像F2；
通过第二高通滤波器对所述图像F2进行处理，获得滤波后的图像F2’；
对所述图像F2’进行傅里叶反变换，获得图像f2’；
对所述图像f2’进行二值化处理，将异物标注为黑点，获得图像f2”；
遍历所述图像f2”，统计出异物面积。
12.根据权利要求1所述的冲牙器控制方法，其特征在于，所述出水嘴喷出的射流所覆盖的区域与所述图像采集装置的成像区域至少部分重合。
13.根据权利要求1或10所述的冲牙器控制方法，其特征在于，所述图像采集装置包括可见光成像设备、红外热成像设备或紫外成像设备；所述图像采集装置与所述冲牙器形成可拆卸连接或不可拆卸连接。
14.一种冲牙器控制系统，其特征在于，包括：
口腔图片获取模块，用于通过安装在冲牙器上的图像采集装置获取口腔图片；
控制模块，用于基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴出水。
15.根据权利要求14所述的冲牙器控制系统，其特征在于，所述控制模块，具体用于，基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域，则控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水。
16.根据权利要求14所述的冲牙器控制系统，其特征在于，所述控制模块，具体用于，基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域，且所述牙齿区域中的异物面积大于等于判断阈值，则控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水。
17.根据权利要求14所述的冲牙器控制系统，其特征在于，所述控制模块，具体用于，基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域，进一步检测所述冲牙器的出水嘴是否正对所述牙齿区域，如果正对，控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水，或者，控制冲牙器的出水嘴转动至正对所述牙齿区域后出水。
18.根据权利要求14所述的冲牙器控制系统，其特征在于，所述控制模块，具体用于，基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域且所述牙齿区域中的异物面积大于等于判断阈值，进一步检测所述冲牙器的出水嘴是否正对所述牙齿区域，如果正对，控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水，或者，控制冲牙器的出水嘴转动至正对所述牙齿区域后出水；
或者，用于：
基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域且所述冲牙器的出水嘴正对所述牙齿区域，进一步检测所述牙齿区域中的异物面积是否大于等于判断阈值，如果大于，控制冲牙器的出水嘴出水；否则，控制冲牙器的出水嘴不出水，或者，控制冲牙器的出水嘴转动至正对所述牙齿区域后出水。
19.根据权利要求14所述的冲牙器控制系统，其特征在于，所述控制模块，具体用于，
基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴的出水流量变大、变小或不变。
20.根据权利要求19所述的冲牙器控制系统，其特征在于，所述控制模块，具体用于，
基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域，且所述牙齿区域中包含异物，则根据异物面积控制冲牙器的出水嘴的出水流量变大、变小或不变。
21.根据权利要求14所述的冲牙器控制系统，其特征在于，所述控制模块，具体用于，
基于获取的口腔图片控制冲牙器的出水嘴的出水力度变大、变小或不变。
22.根据权利要求21所述的冲牙器控制系统，其特征在于，所述控制模块，具体用于，
基于获取的口腔图片进行牙齿区域识别，如果识别到牙齿区域，且所述牙齿区域中包含异物，则根据异物面积控制冲牙器的出水嘴的出水力度变大、变小或不变。
23.根据权利要求14所述的冲牙器控制系统，其特征在于，所述出水嘴喷出的射流所覆盖的区域与所述图像采集装置的成像区域至少部分重合。
24.根据权利要求14至24所述的冲牙器控制系统，其特征在于，所述图像采集装置包括可见光成像设备、红外热成像设备或紫外成像设备；所述图像采集装置与所述冲牙器形成可拆卸连接或不可拆卸连接。
25.一种冲牙器，包括本体、出水嘴和图像采集装置；所述出水嘴和所述图像采集装置安装在本体上，其特征在于，还包括：如权利要求14至24中任意一项所述的冲牙器控制系统。
26.一种冲牙器，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至13中任意一项所述方法的步骤。
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