TW201929777A

TW201929777A - 自定位牙齒電腦斷層掃描方法及裝置

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Publication number: TW201929777A
Application number: TW107100887A
Authority: TW
Inventors: 黃佳銘
Original assignee: 慧友電子股份有限公司; 慧友安控電子（深圳）有限公司
Priority date: 2018-01-10
Filing date: 2018-01-10
Publication date: 2019-08-01
Also published as: TWI657802B

Abstract

一種自定位牙齒電腦斷層掃描方法及裝置，且該方法係包括：在被測牙齒內側放置X-光圖像感測器；在被測牙齒外側對應設置X-光源；在X-光源的光路上設置若干遮光標點；控制所述X-光源繞被測牙齒旋轉，在旋轉過程中，控制X-光圖像感測器獲取若干張電腦斷層(CT)二維圖像；計算每張電腦斷層(CT)二維圖像對應的X-光源位置及角度；以及利用若干張電腦斷層(CT)二維圖像及對應的X-光源位置和角度生成被測牙齒的3D圖像。該掃描裝置包括X-光圖像感測器，X-光源，轉動控制裝置，若干遮光標點；以及與所述X-光圖像感測器連接的處理裝置。上述方法及裝置不僅能夠獲得精準的牙齒之三維電腦斷層掃描(CT)圖像，而且能夠避免整個頭部電腦斷層掃描(CT)對身體造成的不必要傷害。

Description

自定位牙齒電腦斷層掃描方法及裝置

本發明係有關一種自定位牙齒電腦斷層掃描方法及裝置，主要涉及牙齒電腦斷層掃描(CT)圖像獲取方法及裝置，而適用於牙齒檢查或牙齒治療之裝置。

通常牙齒電腦斷層掃描(CT)是在牙齒內側放置一個X-光圖像感測器，在牙齒的另一側固定設置X-光源，形成的電腦斷層掃描(CT)圖像為平面圖形(二維圖像)，由於牙齦中有血管和神經，通過平面圖形很難判斷其位置，治療中可能造成出血等問題。

頭顱電腦斷層掃描(CT)是將頭固定在一個位置，X-光源繞頭旋轉形成立體的CT圖像。將頭顱電腦斷層掃描(CT)圖像用於牙齒治療存在以下缺陷：1、因為只需要治療牙齒而做整個頭部電腦斷層掃描(CT)，會對人體健康產生不必要的影響；2、整個頭部的電腦斷層掃描(CT)圖像對於治療牙齒細節上不一定非常清楚；3、裝置價格高體積龐大，不易普及安裝。

因此，本發明人有鑑於上述缺失，期能提出一種具有精準的牙齒三維圖像之效能的自定位牙齒電腦斷層掃描方法及裝置，令使用者可輕易完成操作及安裝，乃潛心研思、設計組製，以提供使用者便利性，為本發明人所欲研發之發明動機者。

本發明之主要目的，在於提供一種自定位牙齒電腦斷層掃描方法及裝置，且該方法係包括：在被測牙齒內側放置X-光圖像感測器；在被測牙齒外側對應設置X-光源；在X-光源的光路上設置若干遮光標點；控制所述X-光源繞被測牙齒旋轉，在旋轉過程中，控制X-光圖像感測器獲取若干張電腦斷層(CT)二維圖像；計算每張電腦斷層(CT)二維圖像對應的X-光源位置及角度；以及利用若干張電腦斷層(CT)二維圖像及對應的X-光源位置和角度生成被測牙齒的3D圖像。該掃描裝置包括X-光圖像感測器，X-光源，轉動控制裝置，若干遮光標點；以及與所述X-光圖像感測器連接的處理裝置。上述方法及裝置不僅能夠獲得精準的牙齒之三維電腦斷層掃描(CT)圖像，而且能夠避免整個頭部電腦斷層掃描(CT)對身體造成的不必要傷害，進而增加整體之實用性。

為達上述目的，本發明採用的技術方案如下：一種自定位牙齒電腦斷層掃描方法，其所述自定位牙齒電腦斷層掃描方法係包括：在被測牙齒內側放置X-光圖像感測器；在被測牙齒外側對應設置X-光源；在X-光源的光路上設置若干遮光標點；控制所述X-光源繞被測牙齒旋轉，在旋轉過程中，控制X-光圖像感測器獲取若干張電腦斷層(CT)二維圖像；計算每張電腦斷層(CT)二維圖像對應的X-光源位置及角度；以及利用若干張電腦斷層(CT)二維圖像及對應的X-光源位置和角度生成被測牙齒的3D圖像。

一種自定位牙齒電腦斷層掃描裝置，其所述自定位牙齒電腦斷層掃描裝置係包括：可置於被測牙齒內側的X-光圖像感測器；可置於被測牙齒外側並繞所述牙齒旋轉的X-光源；控制所述X-光源旋轉的轉動控制裝置；設置在所述X-光源的光路上的若干遮光標點；以及與所述X-光圖像感測器連接的處理裝置，該處理裝置包括：標點識別定位裝置，用於計算電腦斷層(CT)二維圖像對應的X-光源位置及角度；以及3D圖形生成裝置，用於利用若干電腦斷層(CT)二維圖像及對應的X-光源位置和角度生成所述牙齒的3D圖像。

為了能夠更進一步瞭解本發明之特徵、特點和技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，惟所附圖式僅提供參考與說明用，非用以限制本發明。

100‧‧‧X-光源

101‧‧‧遮光標點

200‧‧‧牙齒

300‧‧‧X-光圖像感測器

400‧‧‧處理裝置

401‧‧‧圖像動態增益補正的預處理裝置

402‧‧‧標點識別定位裝置

403‧‧‧圖形生成裝置

500‧‧‧轉動控制裝置

第1圖係為本發明之自定位牙齒電腦斷層掃描裝置示意圖。

第2圖係為本發明之光源位置座標計算原理圖。

第3圖係為本發明之第一感度函數的原理圖。

第4圖係為本發明之第二感度函數的原理圖。

請參閱第1~4圖，係為本發明實施例之示意圖。而本發明之自定位牙齒電腦斷層掃描方法及裝置的最佳實施方式係適用於牙齒檢查或牙齒治療之裝置上，上述方法及裝置不僅能夠獲得精準的牙齒三維電腦斷層掃描(CT)圖像，而且能夠避免整個頭部之電腦斷層掃描(CT)對身體造成的不必要傷害。下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。

參照第1圖，一些實施例自定位牙齒電腦斷層掃描裝置係包括：可置於被測牙齒200內側的X-光圖像感測器300；可置於被測牙齒200外側並繞所述牙齒200旋轉的X-光源100；控制所述X-光源100旋轉的轉動控制裝置500；設置在所述X-光源100的光路上的若干遮光標點101：與所述X-光圖像感測器300連接的處理裝置400。該處理裝置400包括：標點識別定位裝置402和3D圖形生成裝置403。標點識別定位裝置402用於計算電腦斷層掃描(CT)二維圖像對應的X-光源位置及角度；3D圖形生成裝置403用於利用若干電腦斷層掃描(CT)二維圖像及對應的X-光源位置和角度生成所述牙齒200的3D圖像。

若干遮光標點101設置在所述X-光源100的殼體上，共有四個遮光標點，四個遮光標點呈矩形分佈。X-光源100照射時，四個遮光標點101與被測牙齒200一起被投影到X-光圖像感測器300，利用遮光標點101的投影位置和角度可以確定X-光源位置及角度。可以理解地，遮光標點的數量還可以是三個、五個或更多。

利用標點投影座標計算光源位置在其它領域已被應用，這些技術本身並不是本發明的創新所在。儘管如此，這裡也結合附圖第2圖來列舉了一種計算方法，為了方便說明，第2圖中用AA、 BB、CC、DD分別表示四個遮光標點，用S表示光源，用A、B、C、D對應表示AA、BB、CC、DD在感測器上的投影。參照第2圖，投影線與法線夾角a已知固定，A、B、C、D座標可由圖像感測器xy位置讀出，連線AB、CD相交於O，是S的投影。A、B、O座標為已知：A=(ax,ay,0)，B=(bx,by,0)，O=(ox,oy,0)；距離|AO|=sqrt((ax-ox)*(ax-ox)+(ay-oy)*(ay-oy))；距離|BO|=sqrt((bx-ox)*(bx-ox)+(by-oy)*(by-oy))；距離|SO|=|AO| * cos(b)+|AO| * sin(b)/tan(a)

距離|SO|=|BO| * sin(b-a)/tan(a)

|AO|，|BO|，角度a都是已知，可順利求解|SO|及角度b。

於是通過下式可算出光源S座標：S=(ox,oy,0)+(|SO|/sqrt((ax-ox)*(ax-ox)+(ay-oy)*(ay-oy)+|AO| * tan(b) * |AO|* tan(b)) * (ax-ox,ay-oy,|AO|*tan(b))。

本發明相較于傳統電腦斷層掃描(CT)結構，其X-光圖像感測器300不隨X-光源100旋轉，可以使用近似反覆運算重建演算法獲得3D圖像。一種實施例將所得的每張2D圖像經鏡頭校正演算法投影成像到與光源前固定位置的垂直面上，然後套用目前各種習知成熟的快速電腦斷層掃描(CT)演算法，例如CN 104039233 A揭示及參考的各種演算法，獲得3D圖像。應當理解，對於用若干2D圖像生成3D圖像的演算法本身而言，已為習知的演算法，並不是本發明的創新所在，因此這裡不再贅述。

為了進一步提高成像的精准度，處理裝置400進一步還包括用於對圖像動態增益補正的預處理裝置401。

作為一種較佳的實施例，所述用於對圖像動態增益補正的預處理裝置401包括：讀取X-光圖像感測器300中圖元對應的第一感度函數的模組；讀取X-光源100旋轉角度對應的第二感度函數的模組；以及用對應的第一感度函數和第二感度函數對各圖元的亮度值進行補正的模組。

第3圖中示意性表示了第一感度函數的原理。參照第3圖，X-光圖像感測器300中每個圖元的感度由於製作工藝原因可能不均勻，校正時可用均勻光照射求得其感度函數Q(x,y)。此外，圖元的感度也與光入射角度b有關，也就是與X-光源100的旋轉角度有關，校正時通過改變入射角b測定感度函數B(b)，如第4圖所示。使用時由X-光圖像感測器300讀出圖元Pxy的輸出Vxy，利用第一感度函數Q(x,y)和第二感度函數B(b)進行動態增益補正，獲得真實亮度Vxy/Q(x,y)/B(b)。

可以理解地，作為另一種實施例，所述用於對圖像動態增益補正的預處理裝置400也可以只使用上述第一感度函數或第二感度函數進行動態增益補正。

一些實施例中X-光源100的旋轉範圍為180度。

參照第1圖，一些實施例自定位牙齒電腦斷層掃描方法包括以下步驟：在被測牙齒200內側放置X-光圖像感測器300；在被測牙齒200外側對應設置X-光源100；在X-光源的光路上設置若干遮光標點101；控制所述X-光源100繞被測牙齒200旋轉(如第1圖中雙線箭頭所示)，在旋轉過程中，控制X-光圖像感測器300獲取若干張電腦斷層掃描(CT)二維圖像；具體可通過上述轉動控制裝置500來控制；根據需要可以控制X-光源100旋轉50~160度；計算每張電腦斷層掃描(CT)二維圖像對應的x-光源100位置及角度；具體可由上述標點識別定位裝置402完成；利用若干張電腦斷層掃描(CT)二維圖像及對應的X-光源100位置和角度生成被測牙齒的3D圖像。具體可由上述圖形生成裝置403完成。

進一步在所述計算每張電腦斷層掃描(CT)二維圖像對應的X-光源100位置及角度的步驟前還包括對圖像動態增益補正的預處理步驟。具體可由上述預處理裝置401完成。

上述通過具體實施例對本發明進行了詳細的說明，這些詳細的說明僅僅限於幫助本領域技術人員理解本發明的內容，並不能理解為對本發明保護範圍的限制。本領域技術人員在本發明構思下對上述方案進行的各種潤飾、等效及變換等均應包含在本發明的保護範圍內。

Claims

一種自定位牙齒電腦斷層掃描方法，其所述自定位牙齒電腦斷層掃描方法係包括：在被測牙齒內側放置X-光圖像感測器；在被測牙齒外側對應設置X-光源；在X-光源的光路上設置若干遮光標點；控制所述X-光源繞被測牙齒旋轉，在旋轉過程中，控制X-光圖像感測器獲取若干張電腦斷層(CT)二維圖像；計算每張電腦斷層(CT)二維圖像對應的X-光源位置及角度；以及利用若干張電腦斷層(CT)二維圖像及對應的X-光源位置和角度生成被測牙齒的3D圖像。
如申請專利範圍第1項所述之自定位牙齒電腦斷層掃描方法，其特徵在於：所述若干遮光標點設置在所述X-光源的殼體上。
如申請專利範圍第2項所述之自定位牙齒電腦斷層掃描方法，其特徵在於：遮光標點的數量為四個，四個遮光標點呈矩形分佈。
如申請專利範圍第1項所述之自定位牙齒電腦斷層掃描方法，其特徵在於：在所述計算每張電腦斷層(CT)二維圖像對應的X-光源位置及角度的步驟前還包括對圖像動態增益補正的預處理步驟。
如申請專利範圍第1項所述之自定位牙齒電腦斷層掃描方法，其特徵在於：所述X-光源旋轉角度為50~160度。
一種自定位牙齒電腦斷層掃描裝置，其所述自定位牙齒電腦斷層掃描裝置係包括：可置於被測牙齒內側的X-光圖像感測器；可置於被測牙齒外側並繞所述牙齒旋轉的X-光源；控制所述X-光源旋轉的轉動控制裝置；設置在所述X-光源的光路上的若干遮光標點；以及與所述X-光圖像感測器連接的處理裝置，該處理裝置包括：標點識別定位裝置，用於計算電腦斷層(CT)二維圖像對應的X-光源位置及角度；以及3D圖形生成裝置，用於利用若干電腦斷層(CT)二維圖像及對應的X-光源位置和角度生成所述牙齒的3D圖像。
如申請專利範圍第6項所述之自定位牙齒電腦斷層掃描裝置，其特徵在於：所述若干遮光標點設置在所述X-光源的殼體上。
如申請專利範圍第7項所述之自定位牙齒電腦斷層掃描裝置，其特徵在於：遮光標點的數量為四個，四個遮光標點呈矩形分佈。
如申請專利範圍第6項所述之自定位牙齒電腦斷層掃描裝置，其特徵在於：所述處理裝置還包括用於對圖像動態增益補正的預處理裝置。
如申請專利範圍第9項所述之自定位牙齒電腦斷層掃描裝置，其所述用於對圖像動態增益補正的預處理裝置係包括：讀取X-光圖像感測器中圖元對應的第一感度函數的模組；讀取X-光源旋轉角度對應的第二感度函數的模組；以及用對應的第一感度函數和第二感度函數對各圖元的亮度值進行補正的模組。