RO132296A0 - Method and device for studying dental restoration materials adherence to enamel and dentin - Google Patents

Method and device for studying dental restoration materials adherence to enamel and dentin Download PDF

Info

Publication number
RO132296A0
RO132296A0 ROA201700298A RO201700298A RO132296A0 RO 132296 A0 RO132296 A0 RO 132296A0 RO A201700298 A ROA201700298 A RO A201700298A RO 201700298 A RO201700298 A RO 201700298A RO 132296 A0 RO132296 A0 RO 132296A0
Authority
RO
Romania
Prior art keywords
image
laser
mirror
interface
sample
Prior art date
Application number
ROA201700298A
Other languages
Romanian (ro)
Other versions
RO132296B1 (en
Inventor
Mihaela Streza
Ştefan Gergely
Bogdan Belean
Original Assignee
Institutul Naţional De Cercetare Dezvoltare Pentru Tehnologii Izotopice Şi Moleculare
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 Institutul Naţional De Cercetare Dezvoltare Pentru Tehnologii Izotopice Şi Moleculare filed Critical Institutul Naţional De Cercetare Dezvoltare Pentru Tehnologii Izotopice Şi Moleculare
Priority to ROA201700298A priority Critical patent/RO132296B1/en
Publication of RO132296A0 publication Critical patent/RO132296A0/en
Publication of RO132296B1 publication Critical patent/RO132296B1/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/087Measuring breath flow
    • A61B5/09Measuring breath flow using an element rotated by the flow
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61CDENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C19/00Dental auxiliary appliances
    • A61C19/04Measuring instruments specially adapted for dentistry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/72Investigating presence of flaws
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/10Segmentation; Edge detection

Abstract

The invention relates to a method and a device for studying the adherence of dental restoration materials to enamel and dentin. The claimed device comprises a laser excitation source (2) which emits a laser beam which is very precisely directed onto the sample to be investigated by means of an electrically-controlled mirror system (7), a selective voltmeter (3), which generates a reference signal for the intensity-modulated laser, an infrared chamber (4) which registers the thermal signal generated by the sample and has incorporated a synchronous detection module for receiving both the thermal signal and the reference signal transmitted by the selective voltmeter (3), which processes the received signals and generates some images of amplitude and phase corresponding to the excitation frequency, images which are afterwards displayed on a computer screen (5) wherefrom they can be exported for subsequent processing. The claimed method consists in using infrared synchronous detection thermography coupled with contour recognition image processing algorithms to emphasize the useful information in the defect area and remove noises, to finally obtain a binary image, namely a pixel matrix with values of 0 or 1 which delivers the particular signature of the surface defect.

Description

a) Precizarea domeniului tehnic în care poate fi folosită invenția.a) Specification of the technical field in which the invention can be used.

Invenția se referă la o linie experimentală automatizată de termogafie activă și metoda de analiză a datelor pentru investigarea adeziunii la smalț și dentină a materialelor de restaurare dentară.The invention relates to an automated experimental line of active thermoglia and the data analysis method for investigating enamel and dentin adhesion of dental restoration materials.

Conceptul este unul întâlnit ca principiu în foarte multe alte domenii, ceea ce probabil a făcut ca, la un moment dat, el să fie preluat și utilizat și în medicina dentară, datorită beneficiilor incontestabile pe care ie poate oferi. Practic, în stomatologie, scopul final al adeziunii este acela de a uni un substrat solid (țesuturile dentare dure/moi - smalț, dentină, cement) cu un alt substrat, reprezentat de materialul sau materialele de restaurare. De cele mai multe ori la interfața dinte/restaurare există un spațiu accesibil infiltrațiilor marginale care în timp favorizează apariția cariilor secundare.The concept is one found in principle in many other fields, which probably caused it to be taken over and used in dental medicine at one time, because of the undeniable benefits it can offer. Practically, in dentistry, the ultimate goal of adhesion is to join a solid substrate (hard / soft dental tissues - enamel, dentine, cement) with another substrate, represented by the restoration material or materials. Most of the times at the tooth / restoration interface there is a space accessible to the marginal infiltrations which in time favors the appearance of secondary cavities.

Lipsa de adeziune între materialele de restaurare și dinte a fost și rămâne o problemă majoră în stomatologie. Calitatea adeziunii ia stucturile dentare este o necesitate clinică și practică. Din acest motiv cercetările în domeniul adeziunii la structurile dentare care utilizează tehnici neinvazive sunt un subiect departe de a fi finalizat.The lack of adhesion between the restorative materials and the tooth has been and remains a major problem in dentistry. The quality of adhesion and dental structures is a clinical and practical necessity. For this reason, research in the field of adhesion to dental structures using non-invasive techniques is a subject far from being completed.

Datorită sensibilității ridicate a metodei propuse, invenția poate fi folosită pentru studiul adeziunii dinte-obturatie, permițând totodată testarea capacifatii de sigilare a diferiletor tipuri de sisteme adezive dentare , respectiv ale produselor comerciale existente în cadrul fiecărei clase de adezivi dentari. Prin urmare, evaluarea completă a unei restaurări dentare printr-o tehnică neinvazivă este un instrument extrem de util pentru medicii stomatologi.Due to the high sensitivity of the proposed method, the invention can be used for the study of tooth-seal adhesion, while also allowing the testing of the sealing capacity of different types of dental adhesive systems, respectively of the commercial products existing within each class of dental adhesives. Therefore, the complete evaluation of a dental restoration by a non-invasive technique is an extremely useful tool for dentists.

b) Indicarea stadiului anterior al tehnicii și indicarea documentelor care stau ia baza acestuia.b) Indication of the prior state of the art and indication of the documents underlying it.

Actualmente în stomatologia restauratoare există două tehnici curente de investigare utilizate doar pentru evaluarea adaptarii marginale a compozitelor la dinte: (1) metoda lichidelor penetrante (2) microscopia electronică de baleiaj (SEM) [1][2][3][4], Termografia este o metodă folosită pe scară largă în medicina [5], dar prea puțin în stomatologie, în ciuda caracterului său non-invaziv. în stomatologie termografia IR este folosită îndeosebi pentru monitorizarea temperaturii de polimerizare a compozitelor dentare în timpul procesului de întărire [6][7]. Prin urmare, nu există multe date disponibile în literatură în legătură cu acest subiect. Există trei publicații recente (2013, 2015) în care s-a evaluat interfața dintre materialul de umplutură și dinte prin termografia de detecție sincronă (LIT). Imaginile de amplitudine și de fază au fost analizate în funcție de frecvența de excitare și diametrul zonei de exfoliere pentru obținerea unui contrast maxim [8][9]. Termografia de detecție sincronă a dat rezultate promițătoare în detectarea defectelor marginale și interne prin analiza irnagjxjjforxdeCurrently, in restorative dentistry there are two current investigative techniques used only to evaluate the marginal adaptation of composites to the tooth: (1) penetrating fluid method (2) scanning electron microscopy (SEM) [1] [2] [3] [4], Thermography is a widely used method in medicine [5], but too little in dentistry, despite its non-invasive character. In dentistry, IR thermography is mainly used to monitor the polymerization temperature of dental composites during the curing process [6] [7]. Therefore, there is not much data available in the literature on this topic. There are three recent publications (2013, 2015) in which the interface between the filling material and the tooth was evaluated by means of synchronous detection thermography (LIT). The amplitude and phase images were analyzed according to the excitation frequency and the diameter of the exfoliation zone for maximum contrast [8] [9]. Synchronous detection thermography has given promising results in detecting marginal and internal defects through irnagjxjjfor x analysis.

Ζ·/'' ' foNCOf'XXj 1 ( , -Ν’- P / I > '7 -ri/ s Ζ · / '''foNCOf'XXj 1 (, -Ν'- P / I>' 7 -ri / s

a 2017 00298to 2017 00298

18/05/2017 amplitudine. Procedura a permis o diagnosticare a microfisurilor foarte fine (pana ia 1pm). [10],5/18/2017 amplitude. The procedure allowed a diagnosis of very fine microfissures (up to 1pm). [10]

Mandelis și colab. a rezolvat ecuația de difuzie termică ținând cont de fenomenul de imprăștiere multiplă al fotonilor în smalț și a analizat răspunsul fototermic al dintelui în urma procesului de excitare [11 ][12][13][14]. în general, cu cât împrăștierea luminii întrun anumit volum al dintelui este mai mare, cu atât este mai mare probabilitatea de absorbție a unui foton în aceasta regiune. Prin urmare, undele termice care sunt generate în regiunile poroase sau cu defecte ale dintelui vor avea o amplitudine mai mare decât cele generate în smalțul intact [15][18]. Cercetările au arătat că radiometria fototermică PTR poate detecta cu succes fisuri în dinte [15], și poate de asemenea monitoriza demineralizarea timpurie și remineraiizarea smalțului [15][16][17],Mandelis et al. solved the thermal diffusion equation taking into account the phenomenon of multiple photon scattering in the enamel and analyzed the photothermal response of the tooth following the excitation process [11] [12] [13] [14]. In general, the greater the scattering of light in a certain volume of the tooth, the greater the probability of absorption of a photon in this region. Therefore, the thermal waves that are generated in the porous or defective regions of the tooth will have a greater amplitude than those generated in the intact enamel [15] [18]. Research has shown that PTR photothermal radiometry can successfully detect cracks in the tooth [15], and can also monitor early demineralization and remineralization of enamel [15] [16] [17],

La nivel național, după cunoștințele noastre, nu există nici un grup de cercetare care să aplice termografia de detecție sincronă în medicină. Există doar câteva studii privind evaluarea unor polimeri dentari utilizați în stomatologie prin termografie pasivă []. Din aceste motive, considerăm că acest procedeu va aduce multe beneficii ia nivel național prin dezvoltarea unor unor noi concepte și abordări privind studiile de evaluare nedistructivă ale biointerfețeior dentare.At the national level, to our knowledge, there is no research group that applies synchronous detection thermography in medicine. There are only a few studies on the evaluation of dental polymers used in dentistry by passive thermography []. For these reasons, we believe that this procedure will bring many benefits at national level by developing new concepts and approaches regarding the non-destructive evaluation studies of dental biointerfaces.

c) Expunerea invenției în termeni care să permită înțelegerea problemei tehnice și a soluției așa cum este revendicată precum și avantajele invenției în raport cu stadiul actual al tehnicii.c) Exposure of the invention in terms that will allow to understand the technical problem and the solution as claimed and the advantages of the invention in relation to the present state of the art.

Dispozitivul realizat și metoda de analiză de imagini descrise în prezenta invenție vor permite detecția nedistructivă a microfisurilor localizate la interfața materiai/smalț sau material/dentină cu foarte mare precizie, permițând totodată testarea capacității de sigilare a diferitelor sisteme adezive și/sau compozite dentare.The device developed and the method of image analysis described in the present invention will allow the non-destructive detection of the microfissures located at the interface of the material / enamel or material / dentin with very high accuracy, while also allowing the testing of the sealing capacity of the different adhesive and / or dental composites.

interfețele de restaurare dentare pot prezenta defecte, cunoscute sub numele de microieakages (microfisuri) care nu sunt deloc simplu de diagnosticat. în această metodă, o sursă de excitare modulată în intensitate (lumina) este trimisă pe eșantionul de investigat, generând un câmp de temperatură modulat la locui absorbției. Acest câmp termic modulat emis de probă (un semnal complex având o amplitudine și o fază) poate fi măsurat cu un detector bidimensional în infraroșu (detector IR).dental restoration interfaces can have defects, known as microieakages (microfissures) that are not at all easy to diagnose. In this method, an intensity modulated excitation source (light) is sent to the sample to be investigated, generating a temperature field modulated at the absorption site. This modulated thermal field emitted by the sample (a complex signal having an amplitude and a phase) can be measured with a two-dimensional infrared detector (IR detector).

Elementele de dificultate ale problemei: Dintele are o structură multistrat (smalț, dentină, pulpă și cement), fiecare strat având propriile sale neomogenități și proprietăți termice și optice. împrăștierea luminii în dinte este mare, acesta fiind un mediu foarte neomogen din punct de vedere optic. Adâncimea de pătrundere a luminii în dinte depinde de energia fotonilor incidenți: lungimile de undă mari (energii mici ale fotonilor incidenti) sunt mai puțin împrăștiate în comparație cu lungimile de undă scurte (energii mai mari ale fotonilor incidenți), și pot prin urmare pătrunde mai adânc în structura dintelui. Așadar cantitatea de lumină împrăștiata este un factor cheie în determinarea adâncimii de pătrundere a luminii în țesut. Un semnai fototermic este^penerat numaiDifficult elements of the problem: The tooth has a multilayer structure (enamel, dentine, pulp and cement), each layer having its own inhomogeneities and thermal and optical properties. light scattering in the tooth is large, this being a very optically inhomogeneous environment. The depth of light penetration in the tooth depends on the energy of the incident photons: the large wavelengths (small energies of the incident photons) are less scattered compared to the short wavelengths (higher energies of the incident photons), and can therefore penetrate more. deep in the structure of the tooth. Therefore, the amount of light scattered is a key factor in determining the depth of light penetration into the tissue. A photothermal signature is only purified

W ' 4 ÎiAW '4 IA

a 2017 00298 to 2017 00298

18/05/2017 atunci când se eliberează energie termică în urma unui eveniment de absorbție ai unui foton în țesutul analizat. Prin urmare, pentru a obține un răspus fototermic optim (semnal), trebuie aleasă cu grijă lungimea de undă a sursei de excitare, ținând cont atât de coeficienții de împrăștiere, cât și de coeficienții de absorbție ai luminii în smalț șl dentină. Datorită absorbției moderate și a împrăștierii puternice, generarea de semnal în astfel de probe semitransparente este slabă, și din acest motiv acestea sunt dificil de investigat. Pentru a crește raportul semnal/zgomot, s-ar putea mări energia sursei de lumină incidență pe dinte, însă acest lucru poate determina depășirea limitei de siguranță dentară. De pildă, o densitate de putere laser de 2W / cm2 determină o creștere a temperaturii de aproximativ 5° C în interiorul camerei pulpare, ceea ce poate produce traume ireversibile ale dintelui. O soluție ar fi reducerea densității de putere optică în favoarea unor timpi mai lungi de achiziție ai semnalului. Acest lucru se poate realiza prin tehnici de detecție sincronă de semnal.05/18/2017 when heat energy is released following an absorption event of a photon in the analyzed tissue. Therefore, in order to obtain an optimum photothermal response (signal), the wavelength of the excitation source must be carefully chosen, taking into account both the scattering coefficients and the light absorption coefficients in the enamel and dentine. Due to the moderate absorption and strong scattering, the signal generation in such semi-transparent samples is weak, which is why they are difficult to investigate. To increase the signal-to-noise ratio, the energy of the incidence light source on the tooth may be increased, but this may cause the dental safety limit to be exceeded. For example, a laser power density of 2W / cm 2 causes a temperature increase of approximately 5 ° C inside the pulp chamber, which can cause irreversible trauma to the tooth. One solution would be to reduce the optical power density in favor of longer signal acquisition times. This can be achieved by synchronous signal detection techniques.

Dispozitivul și metoda descrise de prezenta invenție se bazează pe utilizarea termografiei de detecție sincronă IR cuplată cu algoritmi de procesare de imagini pentru recunoaștere de contururi, în scopul caracterizării nedistructive a interfețelor dentare. Avantajul metodei constă în posibilitatea extragerii semnalului util din zgomotul termic (raport semnal/zgomot > 100) și exploatarea lui prin tehnici adecvate de prelucrare de imagini. In plus poziționarea automatizată și precisă a spotului Laser pe suprafața investigată, în vecinătatea cavității restaurate, va permite obținerea unor imagini termice având un contrast foarte bun. în acest mod se elimină nevoia alinierii optice (foarte consumatoare de timp) necesară investigării fiecărei cavități restaurate în parte, fiind suficienta o singură procedură de calibrare pentru obținerea informațiilor necesare pentru un set întreg de probe.The device and method described by the present invention are based on the use of IR synchronous detection thermography coupled with image processing algorithms for contour recognition, for the purpose of non-destructive characterization of dental interfaces. The advantage of the method consists in the possibility of extracting the useful signal from the thermal noise (signal / noise ratio> 100) and exploiting it by means of suitable image processing techniques. In addition, the automated and precise positioning of the Laser spot on the investigated surface, in the vicinity of the restored cavity, will allow to obtain thermal images having a very good contrast. This eliminates the need for optical alignment (very time consuming) necessary to investigate each cavity restored in part, a single calibration procedure is sufficient to obtain the information needed for a whole set of samples.

Noutatea adusă de prezenta invenție constă în:The novelty of the present invention consists of:

(1) posibilitatea controlului foarte precis al poziției spotului laser pe suprafața investigată (cu precizie de ordinul a 1 pixel) prin deflexia laserului pe un sistem de oglinzi controlate electric.(1) the possibility of very precise control of the position of the laser spot on the investigated surface (with precision of the order of 1 pixel) by laser deflection on an electrically controlled mirror system.

2) implementarea unor algoritmi de prelucrare de imagini care Îmbunătățesc calitatea imaginilor rezultate prin accentuarea semnăturii zonelor cu defecte și reducerea efectului de neclaritate al imaginilor (“blurring”) datorat efectelor de disipare laterală a căldurii.2) implementation of image processing algorithms that improve the quality of the resulting images by accentuating the signature of the defective areas and reducing the blurring effect due to the effects of lateral heat dissipation.

d) Expunerea detaliată a invenției pentru care se solicită protecția.d) Detailed description of the invention for which protection is sought.

Schema bloc a liniei experimentale de termografie de detecție sincronă în vederea analizei interfețelor dentare este reprezentată în figura 1.The block diagram of the experimental line of synchronous detection thermography for the analysis of the dental interfaces is represented in figure 1.

Voltmetrul selectiv lock-in SR generează semnalul de referință pentru laserul modulat în intensitate (cu frecventa de excitare f0). Prin deflexia pe sjșifâ^ul de oglinziThe selective lock-in voltmeter SR generates the reference signal for the intensity modulated laser (with the excitation frequency f 0 ). By deflection on the mirror sjșifâ ^

£7 a 2017 00298£ 7 to 2017 00298

18/05/2017 controlate electric, fasciculul laser este dirijat foarte precis în vecinătatea interfeței dentare analizate. Felia de dinte restaurată este fixată rigid pe un sistem de poziționare al probei. Semnalul termic generat de probă este îregistrat de camera termografică. Semnalul termic și semnalul de referință sunt trimise ia modulul de detecție sincronă al camerei care procesează informația primită. In final se obțin imaginile de amplitudine și de fază corespunzătoare frecvenței de excitare, fiitrându-se practic semnalele cu alte frecvențe decât frecvența de excitare fo. Imaginile rezultate sunt afișate pe un calculator, de unde sunt exportate pentru procesare.18/05/2017 electrically controlled, the laser beam is directed very precisely in the vicinity of the analyzed dental interface. The restored tooth slice is rigidly fixed to a sample positioning system. The thermal signal generated by the sample is recorded by the thermographic chamber. The thermal signal and the reference signal are sent to the synchronous detection module of the camera that processes the received information. Finally, the amplitude and phase images corresponding to the excitation frequency are obtained, practically filtering the signals with frequencies other than the excitation frequency fo. The resulting images are displayed on a computer, where they are exported for processing.

Optimizarea eficientă a procedeului propus de prezenta invenție poate fi făcută numai prin utiiizarea unor metode bazate pe măsurători experimentale de mare precizie, cuplate cu algoritmi de procesare de imagini. Imaginile de amplitudine și faza obținute în urma detecției sincrone conțin informații despre prezența unei fisuri sau a unei zone demineralizate (comparativ cu smalțul intact) care constau într-o perturbare a undei termice deasupra zonei cu defect. Această variație poate fi de doar câțiva mK, imposibil de detectat prin termografie pasivă (fluctuațiile termice -0.5K). Algoritmii de prelucrare de imagini accentuează informația utilă deasupra zonei cu defect și elimină zgomotele, iar în final se obține o imagine binară (o matrice de pixeli cu valorile zero sau 1) care furnizează semnătura particulară a defectului pe suprafață.The efficient optimization of the process proposed by the present invention can be done only by using methods based on high precision experimental measurements, coupled with image processing algorithms. The amplitude and phase images obtained from the synchronous detection contain information about the presence of a crack or a demineralized area (compared to the intact enamel) which consists of a disturbance of the thermal wave above the fault zone. This variation may be only a few mK, impossible to detect by passive thermography (thermal fluctuations -0.5K). Image processing algorithms accentuate the useful information above the fault zone and eliminate noise, and finally a binary image (a pixel array with zero or 1 values) is obtained that provides the particular signature of the defect on the surface.

1. Automatizarea parametrilor experimentali pentru îmbunătățirea contrastului imaginilor termice întrucât distanța față de interfața investigată la care se iradiază țesutul dentar și/sau materialul de umplutură trebuie controlată foarte precis, procesul de aliniere a fost automatizat prin deflexia spotului laser de către un ansamblu de oglinzi pe două axe ( X-Y), care sunt controlate electric. Spotul este deflectat prin mișcarea compusă a celor două oglinzi. în felul acesta se evită alinierea mecanică a probei/sistemului de excitare, proces care este foarte consumator de timp. Ansamblul sistemului de control al oglinzilor trebuie să fie capabil să evite erorile de măsura [18][19][20]. Aceste erori sunt:1. The automation of the experimental parameters to improve the contrast of the thermal images as the distance from the investigated interface at which the tissue is irradiated and / or the filling material must be controlled very precisely, the alignment process was automated by the deflection of the laser spot by a set of mirrors on two axes (XY), which are electrically controlled. The spot is deflected by the composite movement of the two mirrors. In this way the mechanical alignment of the sample / excitation system is avoided, a process that is very time consuming. The whole mirror control system must be capable of avoiding measurement errors [18] [19] [20]. These errors are:

(i) erori de planeitate în fixarea pe masa optică a oricărui element care compune sistemul optic; (ii) erori de paralaxă între camera FLIR și sistemul de poziționare al probei, erori datorate poziționării unghiulare a laserului după ieșirea din sistemul de oglinzi.(i) flatness errors in fixing on the optical mass of any element that makes up the optical system; (ii) parallax errors between the FLIR camera and the sample positioning system, errors due to the angular positioning of the laser after exiting the mirror system.

Modelul matematic: corecția de paralaxaThe mathematical model: the parallax correction

Erorile de planeitate și erorile de paralaxa se corectează utilizând un tip de transformată care se numește transformată homografică sau transformată de proiecție. Această transformată definește o relație geometrică între toate punctele din planul de intrare (A) și toate punctele din planul de ieșire (B). Utilizarea transformatei proiecției presupune existența unui număr de minim 4 puncte în planul A care au coordonatele cunoscute. Acestor puncte trebuie să le corespundă tot un număr de minim 4 puncte în . tt Y'\\ //fes» Q <>\\The flatness errors and the parallax errors are corrected using a type of transform called homographic transform or projection transform. This transform defines a geometrical relationship between all points in the input plane (A) and all points in the output plane (B). The use of the projection transform implies the existence of a minimum of 4 points in the plane A which have the known coordinates. These points must also correspond to a minimum number of 4 points in. tt Y '\\ // do »Q <> \\

·.! t a 2017 00298·.! t a 2017 00298

18/05/2017 planul B. Acest tip de transformată geometrică impune cei puțin prezența unui patrulater în planul de intrare, rezultând astfel un sistem de conversie cu 8 grade de libertate.18/05/2017 plan B. This type of geometric transform imposes at least the presence of a quadrilateral in the entry plane, thus resulting in a conversion system with 8 degrees of freedom.

Imaginea de ieșire va avea o formă geometrică modificată dar având precis cunoscute coordonatele punctelor proiectate din planul A în planul B. Astfel este de interes să se determine coordonatele necunoscute ale unui punct din pianul B (u,v) prin proiecția unui punct arbitrar din planul A având coordonatele cunoscute (x,y).The output image will have a modified geometric shape but having precisely known the coordinates of the points projected from the plane A to the plane B. Thus it is of interest to determine the unknown coordinates of a point from the plane B (u, v) by projecting an arbitrary point from the plane A having the known coordinates (x, y).

Forma generalizată a transformatei proiecției este dată de sistemul de ecuații (1):The generalized form of the projection transform is given by the system of equations (1):

V 0 xt 0V 0 x t 0 y0 0 0y 0 0 0 î 0 i 0 t 0 and 0 0 xo 0 y0 x or 0 y 0 y0 0 y,0 y 0 0 y, 0 1 0 1 0 1 0 1 -/o ~XM, ~xy. -/a ~ XM, ~ Xy. “>’ovo -y/i -y-y“>'O v o -y / i -yy a b c d e f of b c d e f = = % vo u, v>,% v o u, v >, x„_. x "_. y„_. y "_. i and 0 0 0 0 0 0 u , and, g g rt—1 RT-1 0 0 0 0 0 0 x„_i x '_I y,,-! y ,, -! 1 1 -K-iN-i.. -K-in-i .. _V„_, _V '_ h h

unde coeficienții a,b,c,d,e,f,g,h sunt necunoscutele, iar vectorul [w0 v0 -··] reprezintă coordonatele electrice corespunzătoare planului B.where the coefficients a, b, c, d, e, f, g, h are unknown, and the vector [w 0 v 0 - ··] represents the electric coordinates corresponding to plane B.

Pentru fiecare coordonată x, y din planul A se determină noile coordonate electrice (u,v) aparținând planului B și care se exprimă asfel:For each coordinate x, y in plane A, the new electrical coordinates (u, v) belonging to plane B are determined and expressed as follows:

__ ax + by + c u/h>+' (2, dx + ev + f v gx + hy +1__ ax + by + c u / h > + '(2, dx + ev + fv gx + hy +1

Semnificația geometrică a constantelor calculate a,b,c,d,e,f,g,h este următoarea: a : coeficient de scalare pe axa X având valoarea Y neschimbată b: coeficient de scalare pe axa X proporțional cu distanța lui Y până ia origine c: coeficient de translație ai originii pe axa X d: coeficient de scalare pe axa Y proporțional cu distanța iui X până la origine e: coeficient de scalare pe axa Y având valoarea X neschimbată f: coeficient de translație al originii pe axa Y g: coeficient de scalare proporțional pentru X și Yîn funcție de X h: coeficient de scalare proporțional pentru X și Yîn funcție de YThe geometrical significance of the calculated constants a, b, c, d, e, f, g, h is as follows: a: scaling coefficient on the x-axis having the value Y unchanged b: scaling coefficient on the x-axis proportional to the distance from Y to y origin c: translational coefficient of the origin on the x-axis d: scaling coefficient on the y-axis proportional to the distance of the x to the origin e: scalar coefficient on the y-axis having the value X unchanged f: translation coefficient of the origin on the y-axis g : proportional scaling coefficient for X and Y as a function of X h: proportional scaling coefficient for X and Y as a function of Y

Constantele a,b,c,d,e,f,g,h se determină după o procedură prealabilă de calibrare: se introduc coordonatele geometrice inițiale ale celor 4 puncte de calibrare cărora le corespund coordonatele electrice inițiale ale oglinzii, după care se rezolvă sistemul deThe constants a, b, c, d, e, f, g, h are determined according to a preliminary calibration procedure: the initial geometric coordinates of the 4 calibration points to which the initial electric coordinates of the mirror correspond, after which the system is resolved of

a 2017 00298to 2017 00298

18/05/2017 ecuații (1) și se determină noile coordonate electrice aparținând planului B care sunt corelate cu coordonatele geometrice din planul A prin relația (2)18/05/2017 equations (1) and determine the new electrical coordinates belonging to plane B which are correlated with the geometric coordinates of plane A through the relation (2)

Transformata proiecției este cea mai complexă dintre transformatele geometrice, deoarece include în setul de operații matematice operatțiie de; translație, rotație, forfecare și scai are.The projection transform is the most complex of the geometric transforms, because it includes in the set of mathematical operations an operation of; translation, rotation, shearing and scaling.

Se poate astfel afirma faptul că, prin manipularea corectă a setului de coordonate din planul A respectiv pianul B, utilizarea singulară a transformatei proiecției asigură corecția integrală a setului de erori apărute în sistemul optic. Construcția sistemului de ecuații liniare presupune o interfață software pentru preluarea automată a coordonatelor pentru planul A reprezentat de către FOV al camerei FLiR, respectiv planul β reprezentat de suprafața probei scanate, interfața software este prezentată în anexa i .It can thus be stated that, by correctly manipulating the set of coordinates in plane A, respectively plane B, the singular use of the projection transform ensures the complete correction of the set of errors that appeared in the optical system. The construction of the system of linear equations involves a software interface for automatically taking the coordinates for the plane A represented by the FOV of the FLiR camera, respectively the plane β represented by the surface of the scanned sample, the software interface is presented in annex i.

2. Procesarea imaginilor termografice Modelul matematic utilizat2. Thermographic image processing The mathematical model used

2.1 Analiza imaginilor de amplitudine în ceea ce privește imaginea de amplitudine ΙΑ(ΧιΥ), metoda propusă pentru detecția micro-fisurilor constă în următoarele etape;2.1 Analysis of the amplitude images with respect to the amplitude image Ι Α (ΧιΥ ), the proposed method for micro-crack detection consists of the following steps;

(i) introducerea unui factor de prag (a), care creează o mască pentru imaginea de amplitudine;(i) introducing a threshold factor (a), which creates a mask for the amplitude image;

if A(x,y)j AmaK> a if A(x,y)/Amm<a (3)if A (x, y) j A maK > a if A (x, y) / A mm <a (3)

Masca, i.e. Φβ(.χ,ν), este definită conform ecuației (3), unde Amax este amplitudinea maximă iar A(x,y) este amplitudinea pixelului px,yde coordonate (x,y). Cu cât factorul de prag a este mai mare cu atât zona mascată este mai mare.The mask, ie Φ β (.χ, ν), is defined according to equation (3), where A max is the maximum amplitude and A (x, y) is the pixel amplitude p x , y of coordinates (x, y). The higher the threshold factor a, the larger the masked area.

(ii) aplicarea derivatei spațiale de ordinul 2 (iaplacîan), în scopul de a sublinia contrastul local, care conține semnalul util (iii) filtrarea spațială a fluctuațiilor sursei de excitare și binarizarea imaginii (introducerea celui de-al doilea factor de prag b);(ii) the application of the spatial derivative of order 2 (iaplacânan), in order to underline the local contrast, which contains the useful signal; (iii) the spatial filtering of the fluctuations of the excitation source and the binarization of the image (introduction of the second threshold factor b) ;

Pentru a obține imaginea rezultată în urma binarizării, un al doilea factor de prag b{b > 1) a fost introdus. Operatorul Laplacian este aplicat imaginii de intrare rezultând imaginea V21 A(pxy) = V2 A(x,y). Imaginea rezultată în urma aplicării celui de-al doilea prag este dată de ecuația (4).To obtain the image resulting from binarization, a second threshold factor b {b> 1) was introduced. The Laplacian operator is applied to the input image resulting in the image V 2 1 A (p xy ) = V 2 A (x, y). The image resulting from applying the second threshold is given by equation (4).

a 2017 00298to 2017 00298

18/05/201705/18/2017

î if^A(x,y)^a(x,y)<AmJb 0 //ν\4(χ,>-)χΦο(χ,^)>Λ,π/ά (4) unde 4njn este valoarea minimă a expresiei ν2.4(χ,>’)χΦο(%,>’).î if ^ A (x, y) ^ a (x, y) <A m Jb 0 //ν\4(χ,> -) χΦ ο (χ, ^)> Λ, π / ά (4) where 4 njn is the minimum value of the expression ν 2 .4 (χ,>') χ Φ ο (%,>').

Cu cât factorul de prag b este mai mare, cu atât sensibilitatea de detecție este mai mare dar și zgomotul este mai ridicat. Cu cât parametrul c este mai mare cu atât un număr mai mare de pixeli interconectați este considerat semnificativ pentru a forma o fisură.The higher the threshold factor b, the higher the detection sensitivity but also the higher the noise. The larger the parameter c, the greater the number of interconnected pixels is considered significant to form a crack.

(iv) filtrarea imaginii rezultate prin introducerea celui de al treilea factor (c) care permite păstrarea unui număr minim de pixeli adiacenți.(iv) filtering the resulting image by introducing the third factor (c) which allows to keep a minimum number of adjacent pixels.

2.2 Analiza imaginilor de fază2.2 Analysis of phase images

Etapele de prelucrare folosind imaginea de fază, sunt următoarele: (i) etapa de preprocesare, (ii) etapa de detectare a marginilor bazată pe 2D Laplacianul imaginii și (iii) o procedură de rafinare bazată pe morfologia matematică pentru extragerea defectului de suprafață.The processing steps using the phase image are: (i) the preprocessing step, (ii) the edge detection stage based on the 2D Laplacian image and (iii) a refinement procedure based on the mathematical morphology to extract the surface defect.

Preprocesarea presupune o procedură de normalizare și scalare a informației, urmată de o transformare liniară pe baza funcției tangentă hiperbolică (tanh). Rolul acestei transformări neliniare este de îmbunătățire a imagnilor, și anume diminuare a fundalului și accentuare a informației utile în raport cu pragul k. Efectul rezultat este acela de intensificare a informației de contur. Următorul pas din cadrul etapei de preprocesare este o difuzie anisotropă pe baza de ecuații cu derivate parțiale (PDE) pentru eliminarea zgomotului și accentuarea contururilor (fără a distruge informația legată de contur).Preprocessing involves a procedure for normalizing and scaling information, followed by a linear transformation based on the hyperbolic tangent function (tanh). The role of this nonlinear transformation is to improve the images, namely to decrease the background and to emphasize the useful information in relation to the threshold k. The result is an intensification of the contour information. The next step in the preprocessing stage is an anisotropic diffusion based on partial derivative equations (PDE) to eliminate noise and accentuate the contours (without destroying the contour information).

Considerând imaginea pe nivele de gri obținută în urma pre-procesarii /' ca imagine de intrare, în urma aplicării Laplacianului obținem o altă imaginie notată cu L(iT). Valorile pixelilor imaginii rezultate sunt descrise de eq. (5).Considering the grayscale image obtained from pre-processing / 'as input image, after applying Laplacian we obtain another image denoted by L (i T ). The pixel values of the resulting image are described by eq. (5).

(5)(5)

Trecerile prin zero în cazul imaginii rezultate L(iT) marchează contururile.Scrolls in the case of the resulting image L (and T ) mark the contours.

Exemplu de realizareExample of realization

Imaginea obținută de ia camera FLIR trebuie să fie corelată cu coordonatele corecte în care laserul expune proba testată. în acest scop înaintea fiecărei sesiuni de măsurare se face o calibrare a sistemului optic și a circuitului de control al oglinzilor. Prima secvență din program generează un set de coordonate pentru calibrare astfel; Interfața Ni USB-6211 folosește cele două canale de ieșire AOO, AO1 pentru a genera câte o tensiune de comandă pentru fiecare canal x,y. Controlul electric al oglinzilor presupuneThe image obtained by the FLIR camera must be correlated with the correct coordinates in which the laser exposes the tested sample. For this purpose, before each measurement session, a calibration of the optical system and the control circuit of the mirrors is performed. The first sequence in the program generates a set of coordinates for such calibration; The USB-6211 Ni interface uses the two output channels AOO, AO1 to generate a control voltage for each x, y channel. Electrical control of the mirrors implies

a 2017 00298to 2017 00298

18/05/2017 comanda acestora în 4 cadrane, astfel că verificarea callbrării interfeței de comandă se rezumă la măsurarea tensiunii de 0V pe fiecare axă. Valorile X=0V și Y=GV corespund punctului de coordonate 0,0 în planul probei de măsurat. Pentru început se generează coordonatele 0,0 pentru corelarea axei optice, cu echivalentul electric al poziției de origine mecanică a oglinzilor. în continuare, oglinzile sunt astfel controlate pe axele X-Y încât laserul să proiecteze un dreptunghi delimitat la colturi printr-un un punct luminos care delimitează câmpul optic al camerei FLIR. Coordonatele acestor puncte se pot controla interactiv de la panoul de comandă al programului în toate cele IV cadrane. Pentru a menține o vizibilitate bună a dreptunghiului de calibrare, pentru început intensitatea luminoasă a laserului nu este modulată iar viteza de eșantionare a semnalului la ieșirea interfeței de comandă este de 500 Hz.5/18/2017 ordering them in 4 quadrants, so that the check of the control interface callback is limited to measuring the voltage of 0V on each axis. The values X = 0V and Y = GV correspond to the coordinate point 0.0 in the plane of the sample to be measured. To begin with, the coordinates 0,0 are generated for the correlation of the optical axis, with the electrical equivalent of the position of mechanical origin of the mirrors. Further, the mirrors are so controlled on the X-Y axes that the laser projects a rectangle bounded at the corners by a bright spot that delimits the optical field of the FLIR camera. The coordinates of these points can be controlled interactively from the control panel of the program in all four quadrants. In order to maintain good visibility of the calibration rectangle, the laser light intensity is initially not modulated and the signal sampling speed at the output of the control interface is 500 Hz.

Punctele de calibrare obținute pe suprafața probei și achiziționate cu ajutorul camerei FLIR sunt prezentate în figura 1. Figura 3 prezintă suprafața probei investigate în spectrul vizibil. Pentru calibrare s-a confecționat un eșantion opac din PVC care nu difuzează lumina. Pentru imaginea obținută în IR, se poate observa deplasarea centrului optic datorită acumulării erorilor de paralaxă. Reducerea erorilor de corelare între planul imaginii obținute de către camera FLIR, respectiv planul generat prin scanarea laserului, se face aplicând modelul matematic de corecție de paralaxă.The calibration points obtained on the sample surface and acquired using the FLIR camera are shown in figure 1. Figure 3 shows the sample surface investigated in the visible spectrum. For calibration, an opaque PVC sample was made that does not diffuse light. For the image obtained in IR, it is possible to observe the displacement of the optical center due to the accumulation of parallax errors. The reduction of the correlation errors between the image plane obtained by the FLIR camera, respectively the plane generated by laser scanning, is done by applying the mathematical model of parallax correction.

Procesarea numerică are următoarele performanțe: corectează erorile de paralaxă apărute la nivelul întregului sistem optic și asigură conversia între sistemul de referință al planului camerei FLIR și planul în care se găsește proba de lucru. Imediat după marcarea cu câte o etichetă alocată coordonatelor pentru calibrare, laserul este poziționat la coordonate aflate în afara FOV a camerei FLIR pentru a evita supraîncălzirea probei.The numerical processing has the following performances: it corrects the parallax errors occurring at the level of the entire optical system and ensures the conversion between the reference system of the FLIR camera plane and the plane in which the working sample is found. Immediately after marking with a label assigned to the calibration coordinates, the laser is positioned at coordinates outside the FOV of the FLIR camera to avoid overheating of the sample.

Punctele de interes de pe suprafața probei se marchează pentru a stabilii traiectoria pe care fascicolului laser va explora suprafața. Un exemplu de scanare dinamica a suprafeței de interes este redat în Figura 4. Detaliile constructive ale suportului de probă și ale suportului de oglinzi sunt prezentate în figura 5.The points of interest on the sample surface are marked to determine the trajectory on which the laser beam will explore the surface. An example of dynamic scanning of the surface of interest is shown in Figure 4. The constructive details of the sample support and the mirror support are shown in Figure 5.

Programul care gestionează camera FLIR permite salvarea punctelor marcate într-un fișier de tip txt. Acest fișier este ulterior citit de către aplicația scrisă în LabView pentru a introduce în mod automat corecțiile menționate mai sus. Performanta blocului deThe program that manages the FLIR camera allows to save the marked points in a txt file. This file is then read by the application written in LabView to automatically enter the corrections mentioned above. Performance of the block

J ί i corecție pentru un set de coordonate reale este prezentată în figura 6. Se evidențiază corelația perfectă în raport cu figurile 2 respectiv 3. Punctul marcat în roșu indică poziția centrului optic. Deplasarea simetrică de pe axa Y se datorează inversiunii imaginii camerei FLIR.The correction for a set of real coordinates is shown in Figure 6. The perfect correlation with respect to Figures 2 and 3. is shown. The point marked in red indicates the position of the optical center. The symmetrical displacement on the Y axis is due to the reversal of the image of the FLIR camera.

Prelucrare de imaginiImage processing

Interfețele dentare au fost analizate utilizând procedurile de aliniere și de prelucrare de imagini descrise mai sus. Camera de termoviziune utilizată este 7200,Dental interfaces were analyzed using the alignment and image processing procedures described above. The thermal imaging camera used is 7200,

a 2017 00298 având o matrice de 256x320 detectori cuantici de InSb sensibili în intervalul 1.5pm5.1pm , o sensibilitate în temperatura de 25mK și distanță focală a obiectivului tip G1 de 30mm. Frecvența de achiziție a camerei a fost de 100 Hz. Frecvența de excitare a radiației laser (laser Nd: YÂG , P=50mW și Ă=532nm) a fost f=0.5Hz. Radiația laser a fost focalizată în vecinătatea interfeței restaurate astfel încât aceasta să se găsească în zona de difuzie a căldurii, pentru a obține informații legate de eventualele discontinuități (microgapuri) localizate la interfață.of 2017 00298 having a matrix of 256x320 quantum InSb detectors sensitive in the range 1.5pm5.1pm, a sensitivity in temperature of 25mK and focal length of the G1 type lens of 30mm. The acquisition frequency of the camera was 100 Hz. The excitation frequency of the laser radiation (laser Nd: YÂG, P = 50mW and Ă = 532nm) was f = 0.5Hz. The laser radiation was focused in the vicinity of the restored interface so that it is located in the heat diffusion area, in order to obtain information regarding the eventual discontinuities (microgaps) located at the interface.

Rezultatele analizei de imagini sunt reprezentate în Figurile 7 și 8.The results of the image analysis are shown in Figures 7 and 8.

Pe lângă discontinuitatea detectată la interfața material de umpiutură-dentină pornind de ia imaginea de amplitudine (figura 7b), se observă în imaginea de fază prezența unor discontinuități foarte fine localizate ia interfața material de umplutură-smalț (figura 8d) Acest lucru semnifică faptul că imaginea de fază este mai sensibilă decât imaginea de amplituduine în detectarea microgapuriior.In addition to the discontinuity detected at the filler-dentin material interface starting from the amplitude image (Figure 7b), the presence of very fine localized discontinuities is observed in the filler-enamel material interface (Figure 8d). This means that the phase image is more sensitive than the amplitude image in microgapuriuri detection.

Bibliografie [1] Meriwether, LA , Blen, BJ, Benson, JH , Hatch, RH , Tantbirojn, D , Versluis, A. Shrinkage stress compensation în composite-restored teeth: Relaxation or hygroscopic expansion, Dental Materials, voi. 29, Issue: 5, pp. 573-579, (2013).Bibliography [1] Meriwether, LA, Blen, BJ, Benson, JH, Hatch, RH, Tantbirojn, D, Versluis, A. Shrinkage stress compensation in composite-restored teeth: Relaxation or hygroscopic expansion, Dental Materials, vol. 29, Issue: 5, pp. 573-579, (2013).

[2] Tuncer D, Celik C, Cehreli SB et al. : Comparîson of microleakage of a multi-mode adhesive system with contemporary adhesives în elass II resin restorations, Journal of Adhesion Science and Technology, voi. 28, pp. 1288-1297, (2014).[2] Tuncer D, Celik C, Cehreli SB et al. : Comparison of microleakage of a multi-mode adhesive system with contemporary adhesives in elass II resin restorations, Journal of Adhesion Science and Technology, vol. 28, pp. 1288-1297, (2014).

[3] Zhang Y, Yu Q, Wang Y., Non-thermal atmospheric plasmas în dental restoraîion: Improved resin adhesive penetration, Journal of Dentistry voi. 42, pp 1033-1042, (2014).[3] Zhang Y, Yu Q, Wang Y., Non-thermal atmospheric plasmas in dental restoration: Improved resin adhesive penetration, Journal of Dentistry vol. 42, pp. 1033-1042, (2014).

[4] Kim RJY , Choi NS , Ferracane J. , Lee I. B. : Acoustic emission analysis of the effect of simulated pulpa! pressure and cavity tvpe on the tooth-cornposite interfacial de-bonding, Dental Materials, voi. 30, pp. 876-883, (2014).[4] Kim RJY, Choi NS, Ferracane J., Lee I. B.: Acoustic emission analysis of the effect of simulated pulp! pressure and cavity tvpe on the tooth-cornposite interfacial de-bonding, Dental Materials, you. 30, pp. 876-883, (2014).

[5] B.B. Lahiri, S. Bagavathiappan,T. Jayakumar,John Philip, Medical applications of infrared thermography: A review, Infrared Physics & Technology 55 ,pp 221-235, (2012).[5] B.B. Lahiri, S. Bagavathiappan, T. Jayakumar, John Philip, Medical applications of infrared thermography: A review, Infrared Physics & Technology 55, pp. 221-235, (2012).

[6] Sertae Aksakalli, Abdullah Demir, Murat Selek, Sakir Tasdemir: Temperature increase during orthodonîic bonding with different curing units using an infrared camera, Acta Odontologica Scandinavica (doi: 10.3109/00016357.2013.794954), (2013), [7] Gomes M, Devito-Moraes A, Francei C, Moraes R, Pereira T, Froes-Salgado N, Yamazaki L, Silva L, Zezell D. , Temperature Increase at the Light Guide Tip of 15 Contemporary LED Units and Thermal Variation at the Pulpa! Floor of Cavities: An Infrared Thermographic Analysis. Dentistry vol.38.no,3,pp 324-33, (2013).[6] Sertae Aksakalli, Abdullah Demir, Murat Selek, Sakir Tasdemir: Temperature increase during orthodontic bonding with different curing units using an infrared camera, Acta Odontologica Scandinavica (doi: 10.3109 / 00016357.2013.794954), (2013), [7] Gums M, Devito-Moraes A, Francei C, Moraes R, Pereira T, Froes-Salgado N, Yamazaki L, Silva L, Zezell D., Temperature Increase at the Light Guide Tip of 15 Contemporary LED Units and Thermal Variation at the Pulp! Floor of Cavities: An Infrared Thermographic Analysis. Dentistry vol.38.no, 3, pp. 324-33, (2013).

K' ’NCi A' 1 \x iY Q U' . oK '' NCi A '1 \ x iY Q U'. a

DM λ U?// <·'?DM λ U? // <· '?

a 2017 00298 to 2017 00298

18/05/2017 [8] Gu,Ja-Uk;Choi,Nak-Sam; : NDE of the internai hole defect of Dental eomposite restoration using infared loek-in thermography, Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing, voi. 33, pp 40-45, (2013), [9] Gu,Ja-Uk;Choi,Nak-Sam : Evaluation of Delamination of Dental Composite Restoration using lnfrared Lock-in Thermography, Composite Research , voi, 25, pp. 236-240, (2012).5/18/2017 [8] Gu, Ja-Uk; Choi, Nak-Sam; : NDE of the internai hole defect of Dental eomposite restoration using infared loek-in thermography, Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing, vol. 33, pp. 40-45, (2013), [9] Gu, Ja-Uk; Choi, Nak-Sam: Evaluation of Delamination of Dental Composite Restoration using lnfrared Lock-in Thermography, Composite Research, vol., 25, pp. 236 -240, (2012).

[10] M. Streza &ak : Lock-in thermography, penetrant inspection and scanning electron microscopy for quantitative evaluation of open micro-cracks at the tooth-restoration interface J.Phys. D: Appl. Phys , voi. 48 , pp. 105401 (2015).[10] M. Streza & ak: Lock-in thermography, penetrant inspection and scanning electron microscopy for quantitative evaluation of open micro-cracks at the tooth-restoration interface J.Phys. D: Appl. Phys, you. 48, pp. 105401 (2015).

[11] A. Mandelis &al. : Novei dental depth profilometric imaging using simultaneus frequency-domain infrared photothermal radiometry and laser luminescence, Proceeding of SPIE, voi. 3916, pp.130, (2000).[11] A. Mandelis & al. : Ninei dental depth profilometric imaging using simultaneous frequency-domain infrared photothermal radiometry and laser luminescence, Proceeding of SPIE, vol. 3916, pp. 130, (2000).

[12] A. Matvienko, R. Jeon, A. Mandelis, S. H. Abrams, Β. T. Amaechi : Photothermal detection of Incipient Dental Caries: Experimental and Modeling, Proc. of SPÎE voi. 6759 67590J-1, (2007).[12] A. Matvienko, R. Jeon, A. Mandelis, S. H. Abrams, Β. T. Amaechi: Photothermal detection of Incipient Dental Caries: Experimental and Modeling, Proc. of SPÎE you. 6759 67590J-1, (2007).

[13] R. J. Jeon, A. Mandelis, V. Sanchez, and S. H, Abrams: Non-intrusive, non-contacting frequency-domain photothermal radiometry and luminescence depth profilometry of natural carious and artificial sub-surface lesions în human teeth, Journal of Biomedical Optics, voi. 9, no. 4, pp. 804-819, (2004).[13] RJ Jeon, A. Mandelis, V. Sanchez, and S. H, Abrams: Non-intrusive, non-contacting frequency-domain photothermal radiometry and luminescence depth profilometry of natural carious and artificial sub-surface lesions in human teeth, Journal of Biomedical Optics, vol. 9, no. 4, pp. 804-819, (2004).

[14] A. Matvienko, A, Mandelis, R. J. Jeon, and S. H. Abrams: Theoretical analysis of coupled diffuse-photon-density and thermal-wave field depth profiles photothermally generated în layered turbid dental structures, Journal of Applied Physics, voi. 105, no. 10, p. 102022, (2009), [15] R. J. Jeon et al. : în vitro detection and quantification of enamel and root caries using infrared photothermal radiometry and modulated luminescence, Journal of Biomedical Optics, voi, 13, no. 3, p. 034025, (2008).[14] A. Matvienko, A, Mandelis, R. J. Jeon, and S. H. Abrams: Theoretical analysis of coupled diffuse-photon-density and thermal-wave field depth profiles photothermally generated in layered turbid dental structures, Journal of Applied Physics, vol. 105, no. 10, pp. 102022, (2009), [15] R. J. Jeon et al. : in vitro detection and quantification of enamel and root caries using infrared photothermal radiometry and modulated luminescence, Journal of Biomedical Optics, vol, 13, no. 3, pp. 034025, (2008).

[16] R. J. Jeon, C. Han, A. Mandelis, V. Sanchez, and S. Abrams: Diagnosis of Pst & Fissure Caries using Frequency-Domain Infrared Photothermal Radiometry and Modulated Laser Luminescence,Caries Research, voi. 38, no. 6, pp. 497-513, (2004).[16] R. J. Jeon, C. Han, A. Mandelis, V. Sanchez, and S. Abrams: Diagnosis of Pst & Fissure Caries using Frequency-Domain Infrared Photothermal Radiometry and Modulated Laser Luminescence, Caries Research, vol. 38, no. 6, pp. 497-513, (2004).

[17] N. Tabatabaei, A. Mandelis, M. Dehghany, K. H. Michaelian, and Β. T. Amaechi, On the sensitivity of Thermophotonic Lock-In Imaging and Polarized Raman Spectroscopy to early dental caries diagnosis, Journal of Biomedical Optics 17, p. 02502, (2012).[17] N. Tabatabaei, A. Mandelis, M. Dehghany, K. H. Michaelian, and Β. T. Amaechi, On the sensitivity of Thermophotonic Lock-In Imaging and Polarized Raman Spectroscopy to early dental caries diagnosis, Journal of Biomedical Optics 17, p. 02502, (2012).

[18] Harvey Rhody, Chester F. Carlson, Geometric îmage Transformation, Rochester Institute of Technology, 2005 [19] National Instruments, DAQ M Series, NI USB-621x User Manual, 2009 [20] THORLABS, User guide for GVSxOl and GVSxO2, Scanning Galvo Systems, 2015[18] Harvey Rhody, Chester F. Carlson, Geometric Image Transformation, Rochester Institute of Technology, 2005 [19] National Instruments, DAQ M Series, NI USB-621x User Manual, 2009 [20] THORLABS, User guide for GVSxOl and GVSxO2 , Scanning Galvo Systems, 2015

Claims (7)

1) Dispozitiv experimentai automatizat și procedeu de analiză de imagini pentru identificarea microfisuriior care apar ia interfața dintre un material de umplutură și țesutul dentar, caracterizat prin aceea că se bazează pe utilizarea termografiei de detecție sincronă pentru obținerea imaginilor de amplitudine și de faza a zonelor investigate care sunt supuse unui regim de excitare armonic, cuplat cu procedura de analiză a imaginilor rezultate în vederea obținerii zonelor cu defecte localizate la interfața dinte/restaurare și cu optimizarea procesului de scanare a laserului pe suprafață.1) Automated experiment device and image analysis procedure to identify the micro-fissures that appear at the interface between a filling material and the dental tissue, characterized in that it is based on the use of synchronous detection thermography to obtain amplitude and phase images of the investigated areas. which are subjected to a harmonic excitation regime, coupled with the analysis procedure of the resulting images in order to obtain the areas with defects located at the tooth / restoration interface and with the optimization of the laser scanning process on the surface. 2) Dispozitiv experimental automatizat pentru determinarea zonelor cu defecte localizate la interfața dinte/restaurare conform revendicării 1), caracterizat prin aceea că este alcătuit din camera termografică cu modul de detecție sincronă Încorporat (model FLIR 7200), Sistem de oglinzi (dual axis) controlabile electric cu un motor galvo (THORLABS GVSM-G02M), sursă de excitare Laser (Nd:YAG) având puterea P-5GmW și Ă=532nm, interfața pentru poziționarea și controlul oglinzilor, National Instruments NI USB-8211, voltmefru selectiv lock-in SR , Sistemul de poziționare al probei și oglinzilor proiectat special pentru aplicația prezentată, Programul pentru comanda oglinzilor, elaborat pe platforma LabView 2015.2) Automated experimental device for determining the areas of defects located at the tooth / restoration interface according to claim 1), characterized in that it consists of the thermographic chamber with the built-in synchronous detection mode (FLIR 7200 model), dual-axis controllable mirror system electric motor with a galvanized motor (THORLABS GVSM-G02M), Laser excitation source (Nd: YAG) with power P-5GmW and Ă = 532nm, interface for positioning and control of mirrors, National Instruments NI USB-8211, selective voltmeter lock-in SR, Sample and mirror positioning system specially designed for the presented application, Mirror control program, developed on the LabView 2015 platform. 3) Procedeu comandă automatizată a oglinzilor conform revendicărilor 1) și 2), caracterizat prin aceea că se realizează controlul precis al spotului laser pe suprafață (pixel cu pixel) prin implementarea modelului matematic de corecție de paralaxă.3) An automated mirror control method according to claims 1) and 2), characterized in that the precise control of the laser spot on the surface (pixel by pixel) is realized by implementing the mathematical model of parallax correction. 4) Suportul de poziționare a feliei dentare restaurate conform revendicărilor 1) și 2) așezat în pianul camerei termografice și care este format dintr-un corp fix 1 montat rigid pe suportul opto-mecanic prin intermediul a două șuruburi 2 și care conține un decupaj prevăzut cu caneluri 3 care servesc la atașarea corpului mobil 4.4) The positioning bracket of the restored dental slice according to claims 1) and 2) placed in the piano of the thermographic chamber and which consists of a fixed body 1 rigidly mounted on the opto-mechanical support by means of two screws 2 and containing a cut-out provided with grooves 3 that serve to attach the movable body 4. 5) Suport oglinzi controlate electric conform revendicărilor 1) și 2) care este constituit dintr-o placă de aluminiu de grosime 10mm prevăzută cu 2 orificii cu șuruburi de fixare a oglinzilor (5) și un orificiu (6) cu șurub de blocare (7) care permite reglajul în plan vertical. Oglinzile sunt fixate pe tija verticală cu ajutorul adaptorului (8).5) Electrically controlled mirror holder according to claims 1) and 2) which consists of an aluminum plate 10mm thick provided with 2 holes with mirror fixing screws (5) and an opening (6) with locking screw (7) ) allowing vertical adjustment. The mirrors are fixed to the vertical rod using the adapter (8). 6) Procedeu de analiză a imaginilor de amplitudine conform revendicării 1) care se caracterizează prin aceea că se intoduce un factor de prag (a) care mascheazăspotul laser, se aplică derivata spațială de ordinul 2 (laplacian) în scopul de a accentua contrastul în zonele cu defect, se binarizează imaginea rezultată prin introducerea unui al doilea factor de prag (b) și se filtrează zgomotul prin introducerea coeficientului de filtrare (c).6) Process for analyzing the amplitude images according to claim 1), characterized in that a threshold factor (a) is introduced which masks the laser spot, the spatial derivative of order 2 (laplacian) is applied in order to accentuate the contrast in the areas otherwise, the resulting image is binarized by introducing a second threshold factor (b) and the noise is filtered by introducing the filter coefficient (c). 7) Procedeu de analiză a imaginilor de fază conform revendicării 1) care se caracterizează prin aceea că se rescalează imaginea, se aplică difuzia anizotropă, derivata spațiala de ordonul 2 (laplacian) și se filtrează zgomotele folosinrfjngrfologia matematică.7) Process for analyzing the phase images according to claim 1), characterized in that the image is rescaled, the anisotropic diffusion is applied, the spatial derivative of order 2 (laplacian) and the noise filtered using mathematical morphology. a 2017 00298to 2017 00298 18/05/201705/18/2017 Prezentarea pe scurt a desenelor explicativeBrief presentation of explanatory drawings Figura 1. Această figură prezintă schema bloc a dispozitivului experimental descris de prezenta invenție. Notațiile din această figură se referă la:Figure 1. This figure shows the block diagram of the experimental device described by the present invention. The notations in this figure refer to: 1- suport probă1- sample support 2- sursa laser de excitare2- laser excitation source 3- generator de semnal (lock-in voltmeter)3- signal generator (lock-in voltmeter) 4- camera în infraroșu cu modul de detecție sincronă Încorporat4- infrared camera with synchronous detection mode Built-in 5- calculator pentru achiziționarea datelor5- computer for data acquisition 6- Interfață pentru poziționarea și controlul oglinzilor, National Instruments NI USB62116- Interface for positioning and controlling mirrors, National Instruments NI USB6211 7- sistem de oglinzi controlate electric (THORLABS GVSM-002M)7- electrically controlled mirror system (THORLABS GVSM-002M) Figura 2 - Imaginea termică a punctelor de calibrare Figura 3 - Suprafața probei investigate în spectrul vizibil Figura 4 - Scanarea dinamică a suprafețeiFigure 2 - Thermal image of the calibration points Figure 3 - Surface of the sample investigated in the visible spectrum Figure 4 - Dynamic scanning of the surface Figura 5a - Această figură prezintă detaliile constructive ale suportului de probă, în vedere frontală (din partea camerei de termoviziune) și vedere de sus. Notațiile din această figură se referă la:Figure 5a - This figure shows the constructive details of the test stand, in front view (from the thermal imaging chamber) and top view. The notations in this figure refer to: 1- suport de fixare1- mounting bracket 2- două șuruburi fixe2- two fixed screws 3- caneluri3- grooves 4- corp mobil4- mobile body Figura 5b - Aceasta figură prezintă detaliile constructive ale suportului de oglinzi (vedere frontală și de sus). Notațiile din figură se referă la:Figure 5b - This figure shows the constructive details of the mirror support (front and top view). The notations in the figure refer to: 5- placa de aluminiu cu grosime de 10mm5- 10mm thick aluminum plate 6- locaș fixare șuruburi6- screw mounting slot 7- orificiu șurub de blocare7- locking screw hole 8- șurub blocare randalinat care permite reglajul în plan vertical8- locking screw that allows vertical adjustment 9- adaptor fixare oglizi pe tija verticală9- adapter fixing the mirrors on the vertical rod Figura 6 - Performanța blocului de corecție pentru un set de coordonate reale Figura 7a - Derivata a doua spațială a imaginii de amplitudine Figura 7b - Imaginea binară a defectului la interfață dentină/material de umplutură Figura 8a - Imaginea de fazaFigure 6 - Correction block performance for a set of real coordinates Figure 7a - Second spatial derivative of the amplitude image Figure 7b - Binary image of the dentin / filler interface defect Figure 8a - Phase image Figura 8b - Imaginea corectată după aplicarea funcției tangentă hiperbolică Figura 8c - Derivata a doua spațială a imaginii de fază corectateFigure 8b - The corrected image after applying the hyperbolic tangent function Figure 8c - The second spatial derivative of the corrected phase image
ROA201700298A 2017-05-18 2017-05-18 Method for identifying micro cracks produced following dental restoration materials adherence to enamel and dentin RO132296B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA201700298A RO132296B1 (en) 2017-05-18 2017-05-18 Method for identifying micro cracks produced following dental restoration materials adherence to enamel and dentin

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA201700298A RO132296B1 (en) 2017-05-18 2017-05-18 Method for identifying micro cracks produced following dental restoration materials adherence to enamel and dentin

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RO132296A0 true RO132296A0 (en) 2017-12-29
RO132296B1 RO132296B1 (en) 2023-05-30

Family

ID=60688724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ROA201700298A RO132296B1 (en) 2017-05-18 2017-05-18 Method for identifying micro cracks produced following dental restoration materials adherence to enamel and dentin

Country Status (1)

Country Link
RO (1) RO132296B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109211975A (en) * 2018-08-07 2019-01-15 哈尔滨商业大学 Fiber Reinforced Metal Laminates defect chirp coherent laser motivates infrared thermal wave destructive interference detection device and method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109211975A (en) * 2018-08-07 2019-01-15 哈尔滨商业大学 Fiber Reinforced Metal Laminates defect chirp coherent laser motivates infrared thermal wave destructive interference detection device and method

Also Published As

Publication number Publication date
RO132296B1 (en) 2023-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101281855B1 (en) Method and apparatus using infrared photothermal radiometry (ptr) and modulated laser luminescence (lum) for diagnostics of defects in teeth
Mandurah et al. Monitoring remineralization of enamel subsurface lesions by optical coherence tomography
Tabatabaei et al. Thermophotonic lock-in imaging of early demineralized and carious lesions in human teeth
US4557607A (en) Method and device for structural, superficial and deep analysis of a body
Emami et al. Mineral loss in incipient caries lesions quantified with laser fluorescence and longitudinal microradiography: a methodologic study
Kang et al. Nondestructive assessment of early tooth demineralization using cross-polarization optical coherence tomography
Mohanraj et al. Diagnostic methods for early detection of dental caries-A review
Park et al. Assessment of interfacial defects at composite restorations by swept source optical coherence tomography
Nakajima et al. Detection of occlusal caries in primary teeth using swept source optical coherence tomography
JP2010071692A (en) Measurement apparatus and measurement method
Sfarra et al. Holographic Interferometry (HI), Infrared Vision and X-Ray Fluorescence (XRF) spectroscopy for the assessment of painted wooden statues: a new integrated approach
EP2316018A1 (en) Nondestructive testing apparatus and method
Rubnikovich et al. Digital laser speckle technologies in measuring blood flow in biotissues and the stressed-strained state of the maxillodental system
Karlsson et al. Near-infrared transillumination of teeth: measurement of a system performance
Hellen et al. Quantitative evaluation of the kinetics of human enamel simulated caries using photothermal radiometry and modulated luminescence
Douglas et al. Imaging natural occlusal caries lesions with optical coherence tomography
Karagoz et al. Terahertz pulsed imaging study of dental caries
Zaslansky et al. Phase shifting speckle interferometry for determination of strain and Young’s modulus of mineralized biological materials: a study of tooth dentin compression in water
RO132296A0 (en) Method and device for studying dental restoration materials adherence to enamel and dentin
Streza et al. Improving lock-in thermography detection of microgaps located at the tooth-filling interface using a phase versus amplitude image signal extraction approach
Senawongse et al. Non-destructive assessment of cavity wall adaptation of class V composite restoration using swept-source optical coherence tomography
CN100464695C (en) Optical parameter measuring instrument for mammary gland and its usage
Munidasa et al. Resolution of photothermal tomographic imaging of subsurface defects in metals with ray optic reconstruction
Ojaghi et al. Long-wave infrared thermophotonic imaging of demineralization in dental Hard tissue
Tabatabaei Development of frequency and phase modulated thermal-wave methodologies for materials non-destructive evaluation and thermophotonic imaging of turbid media