CN115919463B - 一种口腔图像处理方法、装置、可读存储介质及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于口腔图像处理技术领域，为了解决在大量试验模型的需求下，通过拍摄CT耗费时间较多以及影响身体健康的问题，提供一种口腔图像处理方法、装置、可读存储介质及设备。其中，口腔图像处理方法包括获取口腔图像及定位器三维模型；将定位器三维模型转换为定位器图像并加载至口腔图像中，生成包含定位器的口腔图像；从包含定位器的口腔图像中提取标记点图像；合并标记点图像及包含定位器的口腔图像，生成包含定位标记的口腔图像；将包含定位标记的口腔图像分别转化为三维模型及导航定位系统可识别的格式，以实现口腔图像模型和口腔图像的共享。其可节省采集定位标记点的坐标时间，同时也可省去多次拍摄CT带来的不利影响。
Description
技术领域
本发明属于口腔图像处理技术领域，尤其涉及一种口腔图像处理方法、装置、可读存储介质及设备。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
口腔手术导航定位系统，需要带有定位标记的口腔图像进行图像配准，实现后续的手术工作。一般需要使用量检具采集定位器的标记点坐标，患者或试验模型携带标记点的定位器，拍摄CT，导航定位系统获取CT图像，进行后续的手术操作。而发明人发现，在大量试验模型的需求下，上述过程耗费时间较多，而且CT具有一定的辐射效应，长时间拍摄人体模型CT，可能会影响身体健康。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种口腔图像处理方法、装置、可读存储介质及设备，其可节省采集定位标记点的坐标时间，同时也可省去多次拍摄CT带来的不利影响。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面提供一种口腔图像处理方法。
在一个或多个实施例中，一种口腔图像处理方法，其包括：
获取口腔图像及定位器三维模型；其中，所述定位器三维模型中预先设置有标记点；
将定位器三维模型转换为定位器图像并加载至口腔图像中，生成包含定位器的口腔图像；
从包含定位器的口腔图像中提取标记点图像；
合并标记点图像及包含定位器的口腔图像，生成包含定位标记的口腔图像；
将包含定位标记的口腔图像分别转化为三维模型及导航定位系统可识别的格式，以实现口腔图像模型和口腔图像的共享。
作为一种实施方式，从包含定位器的口腔图像中提取标记点图像的过程为：
依据边缘检测及跟踪方法，从包含定位器的口腔图像中提取标记点的轮廓；
依据标记点的几何特征，依次进行轮廓匹配、归一化及相关灰度匹配；
对匹配完成的区域图像进行分割，进而从包含定位器的口腔图像中提取出标记点图像。
作为一种实施方式，合并标记点图像及包含定位器的口腔图像的过程为：
将标记点图像与包含定位器的口腔图像转换至相同的空间坐标系内；
采用灰度差值的方法来评估空间变换后的标记点图像与包含定位器的口腔图像的像素，将标记点图像与包含定位器的口腔图像的各个像素对的频度值依次进行小数相加、取模及饱和运算，进而得到合并后的图像。
作为一种实施方式，所述定位器三维模型为定位器stl模型。
本发明的第二个方面提供一种口腔图像处理装置。
在一个或多个实施例中，一种口腔图像处理装置，其包括：
数据获取模块，其用于获取口腔图像及定位器三维模型；其中，所述定位器三维模型中预先设置有标记点；
图像加载模块，其用于将定位器三维模型转换为定位器图像并加载至口腔图像中，生成包含定位器的口腔图像；
标记点图像提取模块，其用于从包含定位器的口腔图像中提取标记点图像；
图像合并模块，其用于合并标记点图像及包含定位器的口腔图像，生成包含定位标记的口腔图像；
图像转换模块，其用于将包含定位标记的口腔图像分别转化为三维模型及导航定位系统可识别的格式，以实现口腔图像模型和口腔图像的共享。
作为一种实施方式，在所述标记点图像提取模块中，从包含定位器的口腔图像中提取标记点图像的过程为：
依据边缘检测及跟踪方法，从包含定位器的口腔图像中提取标记点的轮廓；
依据标记点的几何特征，依次进行轮廓匹配、归一化及相关灰度匹配；
对匹配完成的区域图像进行分割，进而从包含定位器的口腔图像中提取出标记点图像。
作为一种实施方式，在所述图像合并模块中，合并标记点图像及包含定位器的口腔图像的过程为：
将标记点图像与包含定位器的口腔图像转换至相同的空间坐标系内；
采用灰度差值的方法来评估空间变换后的标记点图像与包含定位器的口腔图像的像素，将标记点图像与包含定位器的口腔图像的各个像素对的频度值依次进行小数相加、取模及饱和运算，进而得到合并后的图像。
作为一种实施方式，所述定位器三维模型为定位器stl模型。
本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。
在一个或多个实施例中，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的口腔图像处理方法中的步骤。
本发明的第四个方面提供一种电子设备。
在一个或多个实施例中，一种电子设备，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如上述所述的口腔图像处理方法中的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明节省了采集定位标记点的坐标时间，同时也可省去多次拍摄CT带来的不利影响，可将结构设计的模型stl合并到口腔图像中，无需采集定位点坐标和额外拍摄带定位器的CT，即可在图像上显示模型的标记点，实现了图像配准功能。
（2）本发明构建了一种生成标记点的口腔图像模型的方法，该方法可将最终生成的stl模型导入至3D打印机中，即可打印出以上包含定位器的口腔图像模型，实现无需拍摄模型CT，便可达到口腔图像真实模型和图像一致的效果。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例的带定位器的试验模型；
图2是本发明实施例的定位器stl+口腔图像显示效果；
图3是本发明实施例的原口腔图像在放大的图像区域中显示效果；
图4是本发明实施例的定位器stl模型+放大的原口腔图像区域显示效果；
图5是本发明实施例的定位器图像；
图6是本发明实施例的包含定位器的口腔图像；
图7（a）是本发明实施例的提取标记点图像时未放大的口腔图像；
图7（b）是本发明实施例的提取标记点图像时放大的口腔图像；
图7（c）是本发明实施例的提取标记点图像时放大的口腔图像与定位器叠加的图像；
图7（d）是本发明实施例的与定位器叠加的放大图像；
图8是本发明实施例的提取的标记点在口腔图像中的显示效果；
图9是本发明实施例的更改像素后的标记点在口腔图像中的显示效果；
图10是本发明实施例的生成的新图像；
图11是本发明实施例的带有标记点的口腔图像stl模型；
图12是本发明实施例的口腔图像处理方法流程图。
其中，1、定位器三维模型；2、口腔图像；3、定位器三维模型超出口腔图像区域的部分；4、标记点。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一
如图12所示，其中，图12中医疗图像为口腔图像。本实施例提供了一种口腔图像处理方法，其具体包括如下步骤：
步骤1：获取口腔图像及定位器三维模型；其中，所述定位器三维模型中预先设置有标记点。
具体地，在图1中，所述定位器三维模型1为定位器stl模型。图1给出了本实施例的带定位器的试验模型。图1中还加载有口腔图像2。
步骤2：将定位器三维模型转换为定位器图像并加载至口腔图像中，生成包含定位器的口腔图像。
在具体实施过程中：加载口腔图像和定位器stl模型，调整stl模型至图像中，预览，定位器stl+口腔图像显示效果如图2所示。在图2中，3为定位器三维模型超出口腔图像区域的部分。
其中，原口腔图像在放大的图像区域中显示效果，如图3所示。模型能否在图像显示区域（十字线交叉区域）完全显示，如果不能显示完全，需要生成一个放大的空图像，空图像是将口腔图像的显示区域进行平移、比例放大等基于对空间的变换原则生成；
完成变换后，将原口腔图像重采样至空图像中，形成放大显示区域的口腔图像，以下简称为口腔图像。图4给出了本实施例的定位器stl模型+放大的原口腔图像区域显示效果。
调整定位器stl模型至口腔图像区域预设位置；
将调整过位置的定位器stl模型转换为口腔图像格式。
预览定位器图像是否可在口腔图像中清晰显示，如果不能，需要调整定位器图像的像素值，使其可在口腔图像区域清晰显示；
将调整了像素值的定位器图像重新加载到口腔图像中，生成了包含定位器的口腔图像，以下简称为定位口腔图像。
图5给出了本实施例的定位器图像。
包含定位器的口腔图像中提取出标记点（金属球）的图像，预览标记点在定位口腔图像中的显示效果，如果不能清晰显示，需要修改标记点的像素值，使其可以在图像中清晰显示；
将更改了像素的标记点图像重新加载到定位口腔图像中，生成新的图像。包含定位器的口腔图像，如图6所示。
步骤3：从包含定位器的口腔图像中提取标记点图像，如图7（a）-图7（d）所示。
在具体实施过程中，从包含定位器的口腔图像中提取标记点图像的过程为：
步骤3.1：依据边缘检测及跟踪方法，从包含定位器的口腔图像中提取标记点的轮廓；
步骤3.2：依据标记点的几何特征，依次进行轮廓匹配、归一化及相关灰度匹配；
步骤3.3：对匹配完成的区域图像进行分割，进而从包含定位器的口腔图像中提取出标记点图像。提取的标记点4在口腔图像中的显示效果，如图8所示。
步骤4：合并标记点图像及包含定位器的口腔图像，生成包含定位标记的口腔图像。
具体地，合并标记点图像及包含定位器的口腔图像的过程为：
步骤4.1：将标记点图像与包含定位器的口腔图像转换至相同的空间坐标系内；
步骤4.2：采用灰度差值的方法来评估空间变换后的标记点图像与包含定位器的口腔图像的像素，将标记点图像与包含定位器的口腔图像的各个像素对的频度值依次进行小数相加、取模及饱和运算，进而得到合并后的图像。
步骤5：将包含定位标记的口腔图像分别转化为三维模型及导航定位系统可识别的格式，以实现口腔图像模型和口腔图像的共享。
更改像素后的标记点4在口腔图像中的显示效果，如图9所示。本实施例生成的新图像，如图10所示。
根据新图像的像素点信息，调整图像阈值，提取出需要的口腔图像部分，删除不在阈值范围内的其他部分，对提取后的口腔图像创建三维模型，另存为带有定位标记的口腔图像stl文件。带有定位标记的口腔图像stl模型，如图11所示。
在具体实施过程，将带有定位标记的口腔图像格式与导航定位系统可识别的格式进行转换，便于导入到导航定位系统中，实现后续的图像配准功能。
本实施例无需单独采集定位坐标数据，使用结构设计的模型数据，即可实现数据的共享。本实施例无需单独拍摄模型CT，使用生成的stl模型，利用3D打印技术打印的模型，导入到导航定位系统中，即可实现模型和图像的共享。本实施例的该方法可根据大量的口腔图像快速制作带标记的stl模型和适合导航定位系统的带标记口腔图像，极大地提高了设计验证的模型和图像试验效率。
实施例二
本实施例提供了一种口腔图像处理装置，其包括：
（1）数据获取模块，其用于获取口腔图像及定位器三维模型；其中，所述定位器三维模型中预先设置有标记点。
其中，所述定位器三维模型为定位器stl模型。
（2）图像加载模块，其用于将定位器三维模型转换为定位器图像并加载至口腔图像中，生成包含定位器的口腔图像。
（3）标记点图像提取模块，其用于从包含定位器的口腔图像中提取标记点图像。
在具体实施过程中，在所述标记点图像提取模块中，从包含定位器的口腔图像中提取标记点图像的过程为：
依据边缘检测及跟踪方法，从包含定位器的口腔图像中提取标记点的轮廓；
依据标记点的几何特征，依次进行轮廓匹配、归一化及相关灰度匹配；
对匹配完成的区域图像进行分割，进而从包含定位器的口腔图像中提取出标记点图像。
（4）图像合并模块，其用于合并标记点图像及包含定位器的口腔图像，生成包含定位标记的口腔图像；
具体地，在所述图像合并模块中，合并标记点图像及包含定位器的口腔图像的过程为：
将标记点图像与包含定位器的口腔图像转换至相同的空间坐标系内；
采用灰度差值的方法来评估空间变换后的标记点图像与包含定位器的口腔图像的像素，将标记点图像与包含定位器的口腔图像的各个像素对的频度值依次进行小数相加、取模及饱和运算，进而得到合并后的图像。
（5）图像转换模块，其用于将包含定位标记的口腔图像分别转化为三维模型及导航定位系统可识别的格式，以实现口腔图像模型和口腔图像的共享。
此处需要说明的是，本实施例中的各个模块与实施例一中的各个步骤一一对应，其具体实施过程相同，此处不再累述。
实施例三
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的口腔图像处理方法中的步骤。
实施例四
本实施例提供了一种电子设备，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如上述所述的口腔图像处理方法中的步骤。
本发明是参照本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种口腔图像处理方法，其特征在于，包括：
获取口腔图像及定位器三维模型；其中，所述定位器三维模型中预先设置有标记点；
将定位器三维模型转换为定位器图像并加载至口腔图像中，生成包含定位器的口腔图像；
从包含定位器的口腔图像中提取标记点图像；
合并标记点图像及包含定位器的口腔图像，生成包含定位标记的口腔图像；
将包含定位标记的口腔图像分别转化为三维模型及导航定位系统可识别的格式，以实现口腔图像模型和口腔图像的共享。
2.如权利要求1所述的口腔图像处理方法，其特征在于，从包含定位器的口腔图像中提取标记点图像的过程为：
依据边缘检测及跟踪方法，从包含定位器的口腔图像中提取标记点的轮廓；
依据标记点的几何特征，依次进行轮廓匹配、归一化及相关灰度匹配；
对匹配完成的区域图像进行分割，进而从包含定位器的口腔图像中提取出标记点图像。
3.如权利要求1所述的口腔图像处理方法，其特征在于，合并标记点图像及包含定位器的口腔图像的过程为：
将标记点图像与包含定位器的口腔图像转换至相同的空间坐标系内；
采用灰度差值的方法来评估空间变换后的标记点图像与包含定位器的口腔图像的像素，将标记点图像与包含定位器的口腔图像的各个像素对的频度值依次进行小数相加、取模及饱和运算，进而得到合并后的图像。
4.如权利要求1所述的口腔图像处理方法，其特征在于，所述定位器三维模型为定位器stl模型。
5.一种口腔图像处理装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，其用于获取口腔图像及定位器三维模型；其中，所述定位器三维模型中预先设置有标记点；
图像加载模块，其用于将定位器三维模型转换为定位器图像并加载至口腔图像中，生成包含定位器的口腔图像；
标记点图像提取模块，其用于从包含定位器的口腔图像中提取标记点图像；
图像合并模块，其用于合并标记点图像及包含定位器的口腔图像，生成包含定位标记的口腔图像；
图像转换模块，其用于将包含定位标记的口腔图像分别转化为三维模型及导航定位系统可识别的格式，以实现口腔图像模型和口腔图像的共享。
6.如权利要求5所述的口腔图像处理装置，其特征在于，在所述标记点图像提取模块中，从包含定位器的口腔图像中提取标记点图像的过程为：
依据边缘检测及跟踪方法，从包含定位器的口腔图像中提取标记点的轮廓；
依据标记点的几何特征，依次进行轮廓匹配、归一化及相关灰度匹配；
对匹配完成的区域图像进行分割，进而从包含定位器的口腔图像中提取出标记点图像。
7.如权利要求5所述的口腔图像处理装置，其特征在于，在所述图像合并模块中，合并标记点图像及包含定位器的口腔图像的过程为：
将标记点图像与包含定位器的口腔图像转换至相同的空间坐标系内；
采用灰度差值的方法来评估空间变换后的标记点图像与包含定位器的口腔图像的像素，将标记点图像与包含定位器的口腔图像的各个像素对的频度值依次进行小数相加、取模及饱和运算，进而得到合并后的图像。
8.如权利要求5所述的口腔图像处理装置，其特征在于，所述定位器三维模型为定位器stl模型。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的口腔图像处理方法中的步骤。
10.一种电子设备，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1-4中任一项所述的口腔图像处理方法中的步骤。
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