CN114699200A - 一种基于传感器的牙齿区域识别算法的刷牙引导系统 - Google Patents

一种基于传感器的牙齿区域识别算法的刷牙引导系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114699200A
CN114699200A CN202210414511.2A CN202210414511A CN114699200A CN 114699200 A CN114699200 A CN 114699200A CN 202210414511 A CN202210414511 A CN 202210414511A CN 114699200 A CN114699200 A CN 114699200A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tooth
zone
brushing
time
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210414511.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114699200B (zh
Inventor
李善忠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhongshan Jiguan Technology Co ltd
Original Assignee
Zhongshan Jiguan Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhongshan Jiguan Technology Co ltd filed Critical Zhongshan Jiguan Technology Co ltd
Priority to CN202210414511.2A priority Critical patent/CN114699200B/zh
Publication of CN114699200A publication Critical patent/CN114699200A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114699200B publication Critical patent/CN114699200B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C17/00—Devices for cleaning, polishing, rinsing or drying teeth, teeth cavities or prostheses; Saliva removers; Dental appliances for receiving spittle
    • A61C17/16—Power-driven cleaning or polishing devices
    • A61C17/22—Power-driven cleaning or polishing devices with brushes, cushions, cups, or the like
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C2204/00—Features not otherwise provided for

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Brushes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于传感器的牙齿区域识别算法的刷牙引导系统，其包括步骤一：采集传感器数据；步骤二：牙齿区域检测识别；步骤三：建立3d牙齿模型，根据计算得出的覆盖率渲染牙齿模型并展示；通过牙齿区域匹配模块对用户的牙刷传感器数据进行牙齿区域匹配，可精确跟踪所有刷牙动作并每秒分析数十次，可以达到帮助用户控制刷牙时间，提高效率，获得实时反馈，利用数据和技术彻底改造口腔护理，根除蛀牙和牙周炎等可预防疾病。通过3d牙齿模型展示可以更直观的引导用户正确刷牙。

Description

一种基于传感器的牙齿区域识别算法的刷牙引导系统
【技术领域】
本发明涉及一种基于传感器的牙齿区域识别算法的刷牙引导系统。
【背景技术】
在我们的日常生活中，刷牙是一项本能的任务，许多人在没有意识到牙齿卫生不良对我们的健康造成代价高昂的影响的情况下进行。
但目前还没有一种方法，可引导我们进行健康有效的刷牙，所以极需一种帮助我们控制刷牙时间，提高效率，获得实时反馈，利用数据和技术彻底改造口腔护理，根除蛀牙和牙周炎等可预防疾病的刷牙引导系统。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种达到帮助用户控制刷牙时间，提高效率，获得实时反馈，利用数据和技术彻底改造口腔护理，根除蛀牙和牙周炎等可预防疾病的基于传感器的牙齿区域识别算法的刷牙引导系统。
本发明的目的是这样实现的：
一种基于传感器的牙齿区域识别算法的刷牙引导系统，其特征在于其包括步骤一：采集传感器数据；步骤二：牙齿区域检测识别；步骤三：建立3d牙齿模型，根据计算得出的覆盖率渲染牙齿模型并展示；
所述步骤一采集传感器数据包括：
1.1：将陀螺仪传感器的加速度三轴数据抽象化为一个个球体，并且定义一个数据结构Sphere，包含的字段为球体的x,y,z轴，球体半径的平方Squared_Radius；
1.2:将牙齿区域划分为16个区域；
1.3:用电动牙刷固定刷其中一个牙齿区域,同时采集陀螺仪传感器的加速度三轴数据 acceleration_x,acceleration_y,acceleration_z，并保存到数据结构Sphere的x,y,z中；
1.4:再次用电动牙刷固定刷S2中的牙齿区域，并通过计算公式： Squared_Radius＝(acceleration_x-x)2+(acceleration_y-y)2+(acce leration_y-y)2得出Squared_Radius，至此16个牙齿区域,数据采集流程已完成；
所述步骤二牙齿区域检测识别包括：
2.1：定义一个数据结构KL_Brushing_Zone,其中包含齿区标识 zone_key,可以在后面的齿区相似度算法中筛选出匹配的Sphere，从而计算得当前实时刷牙的牙齿区域，定义一个容器passes，用于保存当前刷牙区域的有效时间片段；
2.2：实时获取传感器加速计的4条加速度数据，并计算出平均加速度average_x,average_y,average_z；
2.3：根据齿区相似度匹配算法公式：Kl_Squared_Radius＝ (average_x-x)2+(average_y-y)2+(average_z-y)2；计算出 Kl_Squared_Radius，Kl_Squared_Radius小于等于Squared_Radius，则认为传感器数据中包含当前Sphere，并可通过Sphere中的 zone_key得到当前正在刷牙到区域；
所述步骤三建立3d牙齿模型根据计算得出的覆盖率渲染牙齿模型并展示包括：
3.1：通过3d建模工具设计一个牙齿模型，并可以使用代码逻辑控制任何一个牙齿区域到材质颜色，定义颜色越浅，刷牙到覆盖率越高，清洁度越高；
3.2：覆盖率计算方法为：定义一个牙齿区域需要刷牙的时间为 each_zone_time＝刷牙周期/16,一个牙齿的有效刷牙时间为容器 passes的有效时间总和current_zone_effective_time则覆盖率 quality＝current_zone_effective_time/each_zone_time；
3.3：通过计算得出的覆盖率，重新渲染牙齿模型，并展示。
如上所述的一种基于传感器的牙齿区域识别算法的刷牙引导系统，其特征在于步骤三中计算出覆盖率时可设置一个定时器，每0.5 秒去使用根据齿区相似度匹配算法公式计算得出7.5秒内总共的牙齿区域编号，并算出覆盖率。
如上所述的一种基于传感器的牙齿区域识别算法的刷牙引导系统，其特征在于所述的刷牙引导系统还包括显示器。
本发明的有益效果是：
1、通过牙齿区域匹配模块对用户的牙刷传感器数据进行牙齿区域匹配，可精确跟踪所有刷牙动作并每秒分析数十次，可以达到帮助用户控制刷牙时间，提高效率，获得实时反馈，并按照牙医的建议让您的口腔清洁健康，利用数据和技术彻底改造口腔护理，根除蛀牙和牙周炎等可预防疾病。
2、通过3d牙齿模型展示可以更直观的引导用户正确刷牙，我们相信刷牙应该从最小的年龄开始就很有趣，因此我们为儿童创造了一种基于传感器的牙齿区域识别算法的刷牙引导系统，以改善他们的长期牙齿健康。
【附图说明】
图1是本发明中将人类口腔牙刷划分为6区16面的示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明作进一步说明：
一种基于传感器的牙齿区域识别算法的刷牙引导系统，其包括步骤一：采集传感器数据；步骤二：牙齿区域检测识别；步骤三：建立 3d牙齿模型，根据计算得出的覆盖率渲染牙齿模型并展示；
步骤一：采集传感器数据：
1.1：将陀螺仪传感器的加速度三轴数据抽象化为一个个球体，并且定义一个数据结构Sphere，包含的字段为球体的x,y,z轴，球体半径的平方Squared_Radius。
1.2:将牙齿区域划分为16个区域。
1.3:用电动牙刷固定刷其中一个牙齿区域,同时通过采集陀螺仪传感器的加速度三轴数据 acceleration_x,acceleration_y,acceleration_z并通过蓝牙传输到本系统中保存到数据结构Sphere的x,y,z中。其中加速度三轴数据分别对应加速度计在三维坐标系中的三个单位向量。获取到的具体数据为
acceleration_x：-0.3045507824
acceleration_y：0.06827148472
acceleration_z：-0.9411328084
1.4:再次用电动牙刷固定刷S2中的牙齿区域，获取加速计新的三轴数据x＝-0.91979004096；y＝0.24423828144；-0.24760253724；并将上述的数据代入公式：Squared_Radius＝(acceleration_x-x)2+(acceleration_y-y)2+(acce leration_y-y)2，计算得出：Squared_Radius＝ (-0.3045507824--0.3045507824)2+(0.06827148472-0.24423828144 )2+(-0.9411328084--0.24760253724)2
Squared_Radius＝0.51194855056316091
1.5:其他齿区的计算方式以此类推，至此16个牙齿区域,数据采集流程已完成。
所述步骤二牙齿区域检测识别包括：
2.1：定义一个数据结构KL_Brushing_Zone,其中包含齿区标识 zone_key,可以在后面的齿区相似度算法中筛选出匹配的Sphere，从而计算得当前实时刷牙的牙齿区域，定义一个容器passes，用于保存当前刷牙区域的有效时间片段，
因为用户的刷牙姿势等问题，刷牙过程中有可能检测到不在同一个区域，存在有效时间碎片化到问题。
2.2：实时获取传感器加速计的4条加速度数据，并计算出平均加速度average_x,average_y,average_z；
Figure RE-GDA0003670804480000061
average_x＝ (-0.91979004096+(-0.6116845716)+(-0.1690429596)+(-0.0579687 5828))÷4；
average_x＝-0.43962158261000001；
average_y＝0.19954834085000001；
average_z＝-0.62377197393999995；
2.3：齿区相似度匹配算法为：
Kl_Squared_Radius＝ (average_x-x)2+(average_y-y)2+(average_z-y)2
将数据代入上面公式得
Kl_Squared_Radius＝0.13619563327389403；
Squared_Radius＝0.51194855056316091，Kl_Squared_Radius 小于Squared_Radius则认为传感器数据中包含当前Sphere，并可通过Sphere中的zone_key得到当前正在刷牙的区域。
步骤三：建立3d牙齿模型，根据计算得出的覆盖率渲染牙齿模型并展示：
3.1：通过3d建模工具设计一个牙齿模型，并可以使用代码逻辑控制任何一个牙齿区域到材质颜色，定义颜色越浅，刷牙到覆盖率越高，清洁度越高；
3.2：覆盖率计算方法为：定义一个牙齿区域需要刷牙的时间为 each_zone_time＝刷牙周期/16,一个牙齿的有效刷牙时间为容器 passes的有效时间总和current_zone_effective_time则覆盖率 quality＝current_zone_effective_time/each_zone_time；如刷牙周期为120秒则each_zone_time＝120÷16；each_zone_time＝7.5s；
3.3:设置一个定时器每0.5秒去使用实施例2中的SS3齿区相似度匹配算法计算得出7.5秒内总共的牙齿区域编号，如7.5秒计算得出牙刷正在刷的牙齿区域所占时间为3秒，则牙齿区域的 current_zone_effective_time3秒，quality＝3÷7.5，quality＝ 0.42，则覆盖率为42％。
3.4：其他15个牙齿区域的覆盖率依此类推，重新渲染牙齿模型，并展示，可以让用户更加直观的知道自己的刷牙是否正确有效。其中展示可以通过显示器单独展示，还可以是通过平板、电脑、手机等进行展示。

Claims (3)

1.一种基于传感器的牙齿区域识别算法的刷牙引导系统，其特征在于其包括步骤一：采集传感器数据；步骤二：牙齿区域检测识别；步骤三：建立3d牙齿模型，根据计算得出的覆盖率渲染牙齿模型并展示；
所述步骤一采集传感器数据包括：
1.1：将陀螺仪传感器的加速度三轴数据抽象化为一个个球体，并且定义一个数据结构Sphere，包含的字段为球体的x,y,z轴，球体半径的平方Squared_Radius；
1.2:将牙齿区域划分为16个区域；
1.3:用电动牙刷固定刷其中一个牙齿区域,同时采集陀螺仪传感器的加速度三轴数据acceleration_x,acceleration_y,acceleration_z，并保存到数据结构Sphere的x,y,z中；
1.4:再次用电动牙刷固定刷S2中的牙齿区域，并通过计算公式：Squared_Radius＝(acceleration_x-x)2+(acceleration_y-y)2+(acce leration_y-y)2得出Squared_Radius，至此16个牙齿区域,数据采集流程已完成；
所述步骤二牙齿区域检测识别包括：
2.1：定义一个数据结构KL_Brushing_Zone,其中包含齿区标识zone_key,可以在后面的齿区相似度算法中筛选出匹配的Sphere，从而计算得当前实时刷牙的牙齿区域，定义一个容器passes，用于保存当前刷牙区域的有效时间片段；
2.2：实时获取传感器加速计的4条加速度数据，并计算出平均加速度average_x,average_y,average_z；
2.3：根据齿区相似度匹配算法公式：Kl_Squared_Radius＝(average_x-x)2+(average_y-y)2+(average_z-y)2；计算出Kl_Squared_Radius，Kl_Squared_Radius小于等于Squared_Radius，则认为传感器数据中包含当前Sphere，并可通过Sphere中的zone_key得到当前正在刷牙到区域；
所述步骤三建立3d牙齿模型根据计算得出的覆盖率渲染牙齿模型并展示包括：
3.1：通过3d建模工具设计一个牙齿模型，并可以使用代码逻辑控制任何一个牙齿区域到材质颜色，定义颜色越浅，刷牙到覆盖率越高，清洁度越高；
3.2：覆盖率计算方法为：定义一个牙齿区域需要刷牙的时间为each_zone_time＝刷牙周期/16,一个牙齿的有效刷牙时间为容器passes的有效时间总和current_zone_effective_time则覆盖率quality＝current_zone_effective_time/each_zone_time；
3.3：通过计算得出的覆盖率，重新渲染牙齿模型，并展示。
2.根据权利要求1所述的一种基于传感器的牙齿区域识别算法的刷牙引导系统，其特征在于步骤三中计算出覆盖率时可设置一个定时器，每0.5秒去使用根据齿区相似度匹配算法公式计算得出7.5秒内总共的牙齿区域编号，并算出覆盖率。
3.根据权利要求1所述的一种基于传感器的牙齿区域识别算法的刷牙引导系统，其特征在于所述的刷牙引导系统还包括显示器。
CN202210414511.2A 2022-04-20 2022-04-20 一种基于传感器的牙齿区域识别算法的刷牙引导系统 Active CN114699200B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210414511.2A CN114699200B (zh) 2022-04-20 2022-04-20 一种基于传感器的牙齿区域识别算法的刷牙引导系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210414511.2A CN114699200B (zh) 2022-04-20 2022-04-20 一种基于传感器的牙齿区域识别算法的刷牙引导系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114699200A true CN114699200A (zh) 2022-07-05
CN114699200B CN114699200B (zh) 2023-09-22

Family

ID=82175288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210414511.2A Active CN114699200B (zh) 2022-04-20 2022-04-20 一种基于传感器的牙齿区域识别算法的刷牙引导系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114699200B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102036581A (zh) * 2008-05-23 2011-04-27 布拉什盖特有限公司 智能型牙刷监控装置
WO2015092125A1 (en) * 2013-12-16 2015-06-25 Brushgate Oy Toothbrush monitoring device, apparatus and method
CN106725957A (zh) * 2016-11-21 2017-05-31 成迪寒 一种智能儿童刷牙引导系统
CN107995857A (zh) * 2015-08-19 2018-05-04 皇家飞利浦有限公司 用于口腔清洁设备定位的方法和系统
CN110300529A (zh) * 2017-05-29 2019-10-01 株式会社美凯 刷牙辅助系统、刷牙辅助方法、刷牙辅助装置和刷牙辅助程序
CN111724877A (zh) * 2020-05-21 2020-09-29 珠海大犀科技有限公司 刷牙评价方法及装置、电子设备和存储介质
CN112884132A (zh) * 2021-03-19 2021-06-01 有品国际科技(深圳)有限责任公司 基于神经网络的刷牙检测方法、装置、电动牙刷及介质
US11116309B1 (en) * 2017-11-15 2021-09-14 Colgate-Palmolive Company System and method for assessing toothbrush effectiveness

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102036581A (zh) * 2008-05-23 2011-04-27 布拉什盖特有限公司 智能型牙刷监控装置
WO2015092125A1 (en) * 2013-12-16 2015-06-25 Brushgate Oy Toothbrush monitoring device, apparatus and method
CN107995857A (zh) * 2015-08-19 2018-05-04 皇家飞利浦有限公司 用于口腔清洁设备定位的方法和系统
CN106725957A (zh) * 2016-11-21 2017-05-31 成迪寒 一种智能儿童刷牙引导系统
CN110300529A (zh) * 2017-05-29 2019-10-01 株式会社美凯 刷牙辅助系统、刷牙辅助方法、刷牙辅助装置和刷牙辅助程序
US11116309B1 (en) * 2017-11-15 2021-09-14 Colgate-Palmolive Company System and method for assessing toothbrush effectiveness
CN111724877A (zh) * 2020-05-21 2020-09-29 珠海大犀科技有限公司 刷牙评价方法及装置、电子设备和存储介质
CN112884132A (zh) * 2021-03-19 2021-06-01 有品国际科技(深圳)有限责任公司 基于神经网络的刷牙检测方法、装置、电动牙刷及介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN114699200B (zh) 2023-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113168542B (zh) 用于操作个人梳理器具或家用清洁器具的设备和方法
AU2023202724B2 (en) Oral hygiene systems and methods
EP3031353B1 (en) Oral care system and method
US11166669B2 (en) Method for determining of movement patterns during a dental treatment
CN110419853B (zh) 牙刷系统
US20230017611A1 (en) Method and apparatus for providing tooth-brushing guide information using augmented reality
EP1244373B1 (en) Toothbrushing technique monitoring
CN107167133B (zh) 一种刷牙评价方法
CN110265135A (zh) 一种基于惯性传感器的冲牙质量检测评估系统及方法
CN111724877A (zh) 刷牙评价方法及装置、电子设备和存储介质
JP2019514125A (ja) 口腔ヘルスケアデバイスのユーザの動きを検出してフィードバックを提供するシステム及び方法
Huang et al. Met: a magneto-inductive sensing based electric toothbrushing monitoring system
Hussain et al. Do you brush your teeth properly? an off-body sensor-based approach for toothbrushing monitoring
CN114699200A (zh) 一种基于传感器的牙齿区域识别算法的刷牙引导系统
Stark et al. Mac7: adaptive smart toothbrush
Li et al. 3D Monitoring of Toothbrushing Regions and Force Using Multimodal Sensors and Unity
Fan et al. Smart water flosser: A novel smart oral cleaner with imu sensor
Li et al. A real-time lightweight method to detect the sixteen brushing regions based on a 9-axis inertial sensor and random forest classifier
JP7509371B2 (ja) 推定装置、推定方法、および推定用プログラム
JP7496995B2 (ja) 推定装置、推定方法、および推定用プログラム
Okubo et al. Visual, tactile and gazing line-Action linkage system for 3D shape evaluation in virtual space
EP4389065A1 (en) Device, method and system for instantaneous oral care feedback
WO2024133385A1 (en) Device, method and system for instantaneous oral care feedback
CN117378013A (zh) 电子设备及其图像处理方法
Moazzam et al. Applications of IMU Devices for Smart Toothbrushing, A Dental Therapy Approach

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant