TWM621798U - 使用深度學習的假牙設計之模擬系統 - Google Patents

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TWM621798U
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黃湧智
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黃湧智
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Abstract

本創作一種使用深度學習的假牙設計之模擬系統，包含：一輸入單元、一深度學習運算單元、一美觀假牙設計單元及一增強現實顯示單元，該輸入單元用於生成患者的3D面部數據，該深度學習運算單元用於提供按形態分類的牙齒模型，該美觀假牙設計單元用於根據微笑線的組成和分析元素來設計假牙，該增強現實顯示單元用以進行術後預測模擬，藉以讓患者可確切地知道哪種治療適合，方便患者選擇治療方式。

Description

使用深度學習的假牙設計之模擬系統
本創作係有關於一種假牙設計之模擬系統，尤指一種使用深度學習的假牙設計之模擬系統。
牙齒在人的日常生活中除了基本的咀嚼功能之外，牙齒的整齊與否對於個人的生活、給人的印象以及自信心等等皆會產生影響，每一個人都想擁有美麗的笑容，無論在社交或工作場合，健康燦爛的笑靨都會帶給人多一點自信，多一些親切感。
一般牙齒的患者若有缺牙情形，會採用植牙技術等治療，而現今的缺牙治療係由牙技師根據患者的牙齒外觀型態在石膏模上刻出齒模，再將齒模置入一機械式咬合器模擬患者的咬合動作，觀察齒模在咬合過程中牙齒之間的碰撞及結合情形，再依據經驗判斷出可能有接合問題的牙齒部位，利用手動方式修整齒模。
另外一種的假牙製作方式是先利用電腦斷層掃瞄(Computed T omography，CT)取得患者的整體口腔，以得到患者的一數位齒模，接著將掃描出來的數位齒模匯入電腦中的一虛擬咬合器疊合後，透過該虛擬咬合器模擬出該數位齒模的咬合狀況，接著根據牙齒之間咬合時的干涉情形將干涉區域進行調整，以做出較符合患者實際口腔型態的假牙。
惟，前述兩種作法均有其缺點，透過人工方式雕刻出來的齒 模，不但製作過程費工費時，且僅透過該機械式咬合器模擬該齒模的咬合狀況，往往與患者實際的咬合狀況有所差異，且每位患者的咬合狀況不盡相同，該機械式的咬合器無法模擬出每位患者的個別咬合狀況，使假牙的最佳咬合狀態與患者實際的咬合狀態有所落差，患者在使用假牙時會遇到咬合不正等問題，造成使用上的不便，必須再修改該齒模，進而造成製作的工時加長。而利用全口掃描方式製作出來的數位齒模，其咬合情形也僅透過該虛擬咬合器進行簡單的咬合模擬動作，同樣無法兼顧不同患者實際口腔的咬合情形，讓患者實際使用假牙時，同樣會產生咬合不正等不適情形。並且對於大多數想要進行美觀假牙治療的患者來說有太多的治療選擇，現有技術無法提供治療後的模擬，以至於很難讓患者確切地知道哪種治療適合，而常使得患者對治療方式猶豫不決。
本創作人有鑑於上述現有技術所存在的問題，是以乃思及創作的意念，經多方探討與試作樣品試驗，及多次修正改良後，遂推出本創作。
本創作提供一種使用深度學習的假牙設計之模擬系統，包含：一輸入單元，用於生成患者的3D面部數據；一深度學習運算單元，與該輸入單元連結，用於提供按形態分類的牙齒模型；一美觀假牙設計單元，與該深度學習運算單元連結，用於根據微笑線的組成和分析元素來設計假牙；及一增強現實顯示單元，與該美觀假牙設計單元連結，用於增強現實中通過3D相機輸入的患者面部圖像上，來實現設計的3D牙齒模型，以進行術後預測模擬。
本創作使用深度學習的假牙設計之模擬系統之主要目的，在於其使用深度學習架構和概率模型輕鬆快速地進行面部檢測和假牙設計，無論患者是想選擇層壓(laminate)、貼面(veneer)、直接粘合或其他治療方案，均可實行術後預測模擬，讓患者確切地知道哪種治療適合，方便患者選擇治療方式。
100:使用深度學習的假牙設計之模擬系統
110:輸入單元
111:3D面部
120:深度學習運算單元
121:牙齒模型
122:面部特徵點
123:口腔區域
130:美觀假牙設計單元
131:唇線
132:微笑弧
133:微笑對稱
134:咬合面
135:牙齒組件
136:牙齦組件
140:增強現實顯示單元
141:術後預測模擬面部影像
142:術後預測模擬牙齒圖像
第一圖係本創作之結構方塊圖。
第二圖係本創作生成患者3D面部數據示意圖。
第三圖係本創作按形態分類的牙齒模型示意圖。
第四圖係本創作提取面部特徵點和口腔區域之示意圖。
第五圖係本創作顯示牙齒美學假牙設計單元之配置圖。
第六圖係本創作術後預測模擬之面部影像示意圖。
第七圖係本創作術後預測模擬之牙齒圖像示意圖。
以下茲配合本創作較佳實施例之圖式進一步說明如下，以期能使熟悉本創作相關技術之人士，得依本說明書之陳述據以實施。
首先，請配合參閱第一圖至第七圖所示，本創作使用深度學習的假牙設計之模擬系統100，包含：一輸入單元110、一深度學習運算單元120、一美觀假牙設計單元130及一增強現實顯示單元140。
該輸入單元110用於將患者的3D面部111掃描生成3D面部數據。
該深度學習運算單元120與該輸入單元110連結，用於提供按形態分類的牙齒模型121，該深度學習運算單元120係使用深度學習技術提取面部特徵點122和口腔區域123，該面部特徵點122和口腔區域123提取單元係使用深度神經網路(DNN)技術，牙齒區域分割和索引過程使用Mask R-CNN(卷積神經網絡)技術，牙齒模型選擇單元使用Faster R-CNN(卷積神經網絡)技術，此外，該深度學習運算單元120在使用深度學習技術進行牙齒區域分割和索引處理以及使用深度學習技術進行牙齒區域分割和索引處理之後，選擇合適的牙齒模型121(牙齒模型列表)。
該美觀假牙設計單元130與該深度學習運算單元120連結，用於根據微笑線的組成和分析元素來設計假牙，詳而言之，該美觀假牙設計單元130通過微笑線配置和分析元素(如唇線131、微笑弧132、微笑對稱133、咬合面134、牙齒組件135、牙齦成分組件136)重建深度學習運算單元120選擇的牙齒模型121，將其疊加在3D面部數據上，並將重建的3D牙科模型添加到增強現實中。
該增強現實顯示單元140與該美觀假牙設計單元130連結，用於增強現實中通過3D相機輸入的患者面部圖像上，來實現設計的3D牙齒模型，以進行術後預測模擬，產生術後預測模擬面部影像141及術後預測模擬牙齒圖像142，實時提供給患者觀看。
由上述具體實施例之結構，可得到下述之效益：本創作使用深度學習的假牙設計之模擬系統，其使用深度學習架構和概率模型輕鬆快速地進行面部檢測和假牙設計，並利用增強現實創建您的微笑如何照顧牙科治療的數位圖像，無論患者是想選擇層壓(lami nate)、貼面(veneer)、直接粘合或其他治療方案，均可實行術後預測模擬，顯示牙齒治療後的外觀，讓患者確切地知道哪種治療適合，以方便患者選擇治療方式。
100:使用深度學習的假牙設計之模擬系統
110:輸入單元
120:深度學習運算單元
130:美觀假牙設計單元
140:增強現實顯示單元

Claims (3)

  1. 一種使用深度學習的假牙設計之模擬系統，包含：一輸入單元，用於生成患者的3D面部數據；一深度學習運算單元，與該輸入單元連結，用於提供按形態分類的牙齒模型；一美觀假牙設計單元，與該深度學習運算單元連結，用於根據微笑線的組成和分析元素來設計假牙；及一增強現實顯示單元，與該美觀假牙設計單元連結，用於增強現實中通過3D相機輸入的患者面部圖像上，來實現設計的3D牙齒模型，以進行術後預測模擬。
  2. 如請求項1所述之使用深度學習的假牙設計之模擬系統，其中該深度學習運算單元使用深度學習技術提取面部特徵點和口腔區域，該面部特徵點和口腔區域提取單元使用深度神經網路(DNN)技術。
  3. 如請求項1所述之使用深度學習的假牙設計之模擬系統，其中該增強現實顯示單元於該術後預測模擬時，產生術後預測模擬面部影像及術後預測模擬牙齒圖像。
TW110209627U 2021-08-16 2021-08-16 使用深度學習的假牙設計之模擬系統 TWM621798U (zh)

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