龋牙情况的实时显像方法
【专利摘要】一种用于显示牙齿实况视频的方法，它识别在从视频流获得的可视图像帧中的牙齿组织区域并处理在牙齿组织中的象素数据，以识别可疑的龋牙病灶。修正与可疑龋牙病灶有关的象素亮度值并形成突出显示的可视图像帧，该突出显示的可视图像帧作为与可疑龋牙病灶有关的修正亮度值和在可视图像帧中的其它象素数值的组合。突出显示的可视图像帧采用视频方式来显示。
【专利说明】龋牙情况的实时显像方法
[0001]本申请是申请日为2009年I月22日、 优先权日:为2008年I月22日、申请号为200910002833.0、发明名称为“龋牙情况的实时显示方法”的发明申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明通常涉及适用于牙齿成像的方法和装置，更具体地说，涉及用于识别和突出显示从病人牙齿所获得的实时视频图像中的龋牙。
【背景技术】
[0003]尽管在检测、医治和预防技术方面都有了很大的改进，但是牙齿的龋牙仍旧是一种严重影响各个年龄人群的普遍情况。如果没有适当和迅速的医治，龋牙就有可能导致永久性的牙损伤甚至于牙缺损。
[0004]龋牙检测的传统方法包括采用尖锐牙齿探测设备的视觉检查和触觉探查，通常都采用X射线成像作为辅助。使用这些方法的检查都显得十分主观，准确性会受到多种因素的影响，包括牙科医生的经验、感染病灶的位置、感染的程度、观察的条件、X射线设备和处理的准确性和灵敏度，以及其它因素。同样，还会存在一些与传统检查技术有关的风险，包括使用触觉方法还存在着可能进一步损伤缺损的牙齿和扩散感染以及暴露于X射线的风险。当在视觉和触觉检查下龋牙十分明显时，则通常表明疾病正处于加深阶段，需要进行龋牙的填充；如果不能及时处理的话，就有可能引起牙齿的缺损。
[0005]为了满足改进龋牙检测方法的需要，重点关注的是不使用X射线的成像技术。特别是，在健全的牙齿和龋牙的区域之间显示不同的光学响应。在光散射性能上的差异可引起被照明牙齿区域的光反射，且这些照明区域是采用正常区域与龋牙区域的不同照明程度来测量的。这一效应有助于识别出早期龋牙的牙齿区域，因为在采用反射成像设备(例如，口腔摄像机)所拍摄的图像中这些区域趋向于比周围健全结构显示出亮度更亮些。
[0006]另一种适用于龋牙检查的光学方法是基于牙齿的荧光性，这种荧光是在采用突出显示度紫外蓝光照明牙齿时所发射出的。这一技术基于的原理是，在某些波长的激发下，健全和健康牙齿的珐琅质会比受到龋牙感染损伤而已去除矿物质的珐琅质产生更亮的以绿色为主的荧光亮度。随后，可以使用矿物质缺失和紫外蓝光激发下的绿色荧光损失之间的强关联关系来识别和评估牙齿的龋牙区域。已经发现了使用红色荧光的不同关系，对于这一光谱区域，龋牙区域中的细菌和衍生细菌的荧光明显不同于健康区域。
[0007]在商业化产品中，使用绿色荧光行为的牙齿成像是产于荷兰阿姆斯特丹的Inspektor Research Systems BV公司的定量光突光(QLF)诊断系统。使用不同解决方案的还有产于伊利诺斯州Lake Zurich的KaVo Dental Corporation公司的诊断用激光t禹牙检查辅助系统，它可以在红光的照明下，通过检测衍生细菌的红色荧光的亮度来检查龋牙的活性。
[0008]在上述引用的相关美国专利申请中，还讨论了另一种用于龋牙检查的光学技术，该技术被称之为具有反射系数增强的荧光成像(FIRE)。在这些专利申请所讨论的FIRE方法中，组合了反射系数和荧光成像的效应，使得被检查的龋牙具有比周围健全牙齿结构要高得多的亮度。
[0009]在现有牙齿成像系统中普遍存在的一个问题涉及在最初筛选牙齿与获得牙齿图像的时间与识别可能龋牙情况或向牙医或医师报告的时间之间的延迟周期。使用现有系统，是以两个单独的步骤来进行牙齿筛选(在这一期间获得图像)和龋牙检查(在这一期间处理和分析图像以便于识别龋牙区域)。实际上，在筛选的适当时点上，首先根据操作者的指令拍摄牙齿的静止图像。随后，在后续步骤中，为获取龋牙情况而处理和分析图像数据，以将表示龋牙信息(例如，外形位置、大小以及严重程度)的处理图像(可能还附上报告)提供给临床医生。该龋牙信息只在牙齿筛选结束之后和只在完成图像处理/分析步骤之后才可用。
[0010]当龋牙信息在筛选之后的后续时刻变成为有效信息时，牙科医生时常需要重新再检查下成像的牙齿，以便于对所报告的问题区域有更多观察。因此，这种延迟就很不方便，并且会延长检查部分的时期。希望设备有助于能向检查人员提供更为迅捷的反馈，从而能在筛选时就能更仔细地进行识别和检查。然而，由于诸如检测困难、许多现有检查方法需要大量的计算以及各个牙齿所需的成像数据量等等因素，常规的系统难以使这一优点得到有效的体现。
[0011]尽管有一些进展，但现有的牙科成像系统实时检查仍然存在一个公认的问题是，如果不经过大量的图像处理，或者如果缺乏熟悉了解专用设备的高度熟练的牙科医生，则牙齿图像内的龋牙还是难以识别。诸如QLF系统的早先讨论的系统可以显示实时荧光图像，但这些设备所显示的图像一般仅仅只对富有丰富经验的牙科医生有价值，这些富有经验的牙科医生经过训练才能够以牙齿荧光来解释所显示的图像，以识别出龋牙区域。一般来说，从牙齿图像来检查龋牙，无论是使用白光还是使用荧光成像，都需要牙科医生具备相当高水平的专门技术。采用计算机辅助成像分析的自动检查设备能够消除对专门技术的需要。然而，因为目前的自动检查算法通常都包括十分费时的图像处理，所以都还难以适用于龋牙的实时识别技术。
[0012]因此，希望能够改进图像处理方法，从而能够从牙齿图像中快速识别出龋牙，以便提供龋牙情况信息提示的直接反馈。这种方法还允许采用实时方法进行自动检查，这种方法甚至于对初学者或者相对没有训练过的使用者来说都是十分有用的。
【发明内容】
[0013]本发明的一个目的是解决牙齿成像的筛选和诊断流程的改进需要。针对这一目的，本发明提供了一种适用显示牙齿实况视频的方法，它包括:
a)在从视频流获得的可视图像帧中识别牙齿组织区域；
b)处理在牙齿组织区域中的象素数据，以识别可疑的龋牙病灶；
c)修正与可疑龋牙病灶对应的象素的亮度值；
d)形成突出显示的可视图像帧，作为对应可疑龋牙病灶的修正亮度值与在可视图像帧中的其它象素数值的组合；和
e)以视频方式显示突出显示的可视图像帧。
[0014]本发明的特征在于提供了一种适用于龋牙检查的图像处理方法，该方法比现有已知的方法要明显快得多，使得可疑的龋牙区域无需费时费力的图像处理操作就可被识别出。
[0015]本发明的优点是它能够提供牙齿龋牙可能病灶的实时识别，且这种识别是与牙齿筛选同时进行的。
[0016]本发明的另一优点是提供龋牙病灶的清晰视觉指示，这对于初学者或相对缺乏训练的使用者来说都是十分有用的。
[0017]本发明的上述和其它方面、目的、特征和优点可以从以下较佳实施例的详细描述和所附的权利要求书的阅读以及参考附图中得到更加清晰的理解和评价。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]虽然说明书所附的权利要求书特别指明和明确主张了本发明的主题，但是通过下列结合附图的描述将会更好地理解本发明，其中:
图1是根据一实施例的用于牙齿成像的设备示意图；
图2A显示了在常规的口腔成像系统中牙齿筛选操作时的视频图像处理和显示路径；图2B显示了在根据本发明的口腔成像系统中牙齿筛选操作时的视频图像处理和显示路径；
图3是根据一实施例的用于实现快速自动检查龋牙(RADOC)处理的一系列步骤的逻辑流程图；
图4是根据一实施例的使用反射系数图像帧来实现RADOC处理的方框图；
图5是用于在口腔图像中选择`牙齿区域的分离技术的逻辑流程图；
图6是根据另一实施例的使用反射系数图像帧来实现RADOC处理的逻辑流程图；
图7是根据一实施例的使用荧光图像帧来实现RADOC处理的逻辑流程图；
图8是根据另一实施例的使用荧光图像帧来实现RADOC处理的逻辑流程图；和，
图9是用于RADOC处理的逻辑流程图，它能够从荧光图像帧中识别龋牙并突出显示反射系数图像帧中的龋牙区域。
【具体实施方式】
[0019]参考共同申请的待审批美国专利申请:(a) Wong等人于2005年10月31日申请、美国专利申请号N0.11/262，869、美国专利申请
【发明者】V.C.王, G.M.斯皮内利, P.D.伯恩斯, P.O.麦克劳林, J.-M.英格尔斯 申请人:卡尔斯特里姆保健公司