高精度义齿制造专用口扫仪及义齿三维成像方法与流程

本申请涉及医疗器械的领域，尤其是涉及一种高精度义齿制造专用口扫仪及义齿三维成像方法。

背景技术：

传统的硅橡胶印模由于存在患者体验差、制取时间长等缺点，不能满足当前治疗需要。扫描仪可以很好的解决上述问题。正畸医生直接通过口扫仪获取口腔的三维信息，用户和医生可以直观地查看数据，在屏幕上观察模型齿的细节，然后经过计算机加工之后，得到的是包含临床端和技工端做需要的所有口内数据，然后便可以根据该数据制作贴合用户需求的义齿。

针对上述中的相关技术，医生在医院获取了患者的牙模之后，将该模型送到制作义齿的加工厂，工人通过口扫仪扫描该模型以获取该模型的三维数据，然后分析该三维数据以得出制作所需要的数据，发明人认为存在有因制作牙模的材料一般为石膏类、树脂类、低熔合金类和蜡等低价且硬度不高的材料，牙模在搬运的过程中，会存在磕碰的情况，以使得牙模出现磕碰损坏的情况，口扫仪在扫描成像后，磕碰的部位数据出现了缺失，不利于对牙模进行完整的分析。

技术实现要素：

为了解决牙模因磕碰出现数据缺失的问题，本申请提供一种高精度义齿制造专用口扫仪及义齿三维成像方法。

第一方面，本申请提供一种高精度义齿三维成像方法，采用如下的技术方案：

一种高精度义齿三维成像方法，包括步骤：

基于预先制作的牙模获取模型齿图像信息以建立模型齿三维模型；

基于模型齿三维模型获取模型齿断面图像信息；

根据模型齿断面图像信息确认断面中的非平滑部位并将非平滑部位定义为损坏区域；

根据损坏区域的损毁情况对该区域进行三维轮廓补全。

通过采用上述技术方案，牙模是患者通过咬合的方式获取制作的，通过拍照的方式获取牙模中关于模型齿的各部分图像信息，然后通过三维建模软件对所获取的图片建立关于各颗模型齿的三维模型，从三维模型中获取模型齿的断面图像信息，从模型齿的断面图像信息中可以较为直观看到模型齿的轮廓，模型齿在被损坏时，损坏面通常呈不规则的形状，因此，通过确认模型齿断面中的非平滑的部位，便可以确认该模型齿是否出现了损毁并进一步确定了损坏的区域，然后便可以根据所获取的信息对模型齿缺失部位的轮廓进行补全，以便在制作义齿时，可以参考完整的数据制作更加贴合患者需求的义齿。

优选的，所述根据模型齿断面图像信息确认断面中的非平滑部位并将非平滑部位定义为损坏区域步骤，包括：

根据模型齿断面图像信息获取模型齿断面轮廓；

基于模型齿断面轮廓获取轮廓中线条非平滑的部位；

根据线条非平滑的部位确认损坏区域。

通过采用上述技术方案，模型齿受损的部位的断面线条一般都是不平滑的，在获取了模型齿断面图像后，通过判断轮廓中非平滑的线条，并确定线条中不平滑的部位，便可以确定模型齿受损的部位。

优选的，所述基于模型齿断面轮廓获取轮廓中线条非平滑的部位步骤，包括：

在模型齿断面外的区域建立三维坐标系；

获取组成模型齿断面每条线条的坐标以形成坐标信息；

基于所获取的坐标信息将每条线条上相邻坐标进行差值比较；

若相邻坐标差值持续性出现递增和递减交替；

则判定该位置处为损坏区域。

通过采用上述技术方案，在断面所在的平面建立三维坐标系，通过所建立的三维坐标读取模型齿断面每条线上各个点的坐标，通过计算每条线上相邻两个点的坐标之间的差值，如果该线条上的某处是受损部位，那该处的坐标应当是非递增式变化，因此，通过判断所获取的相邻坐标的差值是否为递增、递减交替变化，便可以判断该位置处是否出现了损坏。

优选的，所所述根据损坏区域的损毁情况对该区域进行数据补全步步骤，包括：

获取与受损模型齿对称的完好模型齿尺寸信息；

根据完好模型齿尺寸信息对受损模型齿进行三维轮廓补全。

通过采用上述技术方案，对称模型齿间的尺寸理论上应当是相似的，因此，通过获取对称的无损坏模型齿的尺寸信息和受损模型齿尺寸之间进行对比，便可以获取受损模型齿缺失的尺寸，根据缺失的尺寸补全受损模型齿便可以获得完整的模型齿。

优选的，所述根据完好模型齿尺寸信息对受损模型齿进行数据补全步骤，包括：

获取完好模型齿的轮廓；

将完好模型齿的轮廓与受损模型齿的轮廓进行相似度比较；

根据相似度低以确定受损模型齿损坏区域的轮廓；

基于所述受损区域的坐标和损坏区域的轮廓对受损模型齿的三维模型进行三维轮廓补全。

通过采用上述技术方案，通过获取受损模型齿的轮廓和完整模型齿之间的相似度，受损模型齿缺失部位的轮廓已经缺失，因此与完整模型齿之间的相似度较低，因此，根据所获取的受损区域的坐标信息和缺失部位的轮廓对受损模型齿受损部位进行轮廓补全，以建立完整的模型齿轮廓三维模型，以便获取完整的轮廓信息。

第二方面，本申请提供一种高精度义齿制造专用口扫仪，采用如下的技术方案：

一种高精度义齿制造专用口扫仪，口扫仪包括：

三维模型模块，基于预先制作的牙模获取模型齿图像信息以建立模型齿三维模型；

断面模块，基于模型齿三维模型获取模型齿断面图像信息；

损坏区域获取模块，根据模型齿断面图像信息确认断面中的非平滑部位并将非平滑部位定义为损坏区域；

轮廓补全模块，根据损坏区域的损毁情况对该区域进行三维轮廓补全。

通过采用上述技术方案，牙模是患者通过咬合的方式获取制作的，通过拍照的方式获取牙模中关于模型齿的各部分图像信息，三维模型模块对所获取的图片建立关于各颗模型齿的三维模型，断面模块从三维模型中获取模型齿的断面图像信息，从模型齿的断面图像信息中可以较为直观看到模型齿的轮廓，模型齿在被损坏时，损坏面通常呈不规则的形状，因此，损坏区域获取模块通过确认模型齿断面中的非平滑的部位，便可以确认该模型齿是否出现了损毁并进一步确定了损坏的区域，然后轮廓补全模块便可以根据所获取的信息对模型齿缺失部位的轮廓进行补全，以便在制作义齿时，可以参考完整的数据制作更加贴合患者需求的义齿。

优选的，口扫仪还包括：非平滑部位模块，根据模型齿断面图像信息获取模型齿断面轮廓；基于模型齿断面轮廓获取轮廓中线条非平滑的部位；根据线条非平滑的部位确认损坏区域。

通过采用上述技术方案，模型齿受损的部位的断面线条一般都是不平滑的，在获取了模型齿断面图像后，通过判断轮廓中非平滑的线条，并确定线条中不平滑的部位，便可以确定模型齿受损的部位。

优选的，参考尺寸获取模块，获取与受损模型齿对称的完好模型齿尺寸信息；根据完好模型齿尺寸信息对受损模型齿进行三维轮廓补全。

通过采用上述技术方案，对称模型齿间的尺寸理论上应当是相似的，因此，通过获取对称的无损坏模型齿的尺寸信息和受损模型齿尺寸之间进行对比，便可以获取受损模型齿缺失的尺寸，根据缺失的尺寸补全受损模型齿便可以获得完整的模型齿。

第三方面，本申请提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第二方面任一项所述一种高精度义齿三维成像方法的步骤。

第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，存储有能够被处理器加载并执行上述第三方面的计算机程序。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.牙模是患者通过咬合的方式获取制作的，通过拍照的方式获取牙模中关于模型齿的各部分图像信息，然后通过三维建模软件对所获取的图片建立关于各颗模型齿的三维模型，从三维模型中获取模型齿的断面图像信息，从模型齿的断面图像信息中可以较为直观看到模型齿的轮廓，模型齿在被损坏时，损坏面通常呈不规则的形状，因此，通过确认模型齿断面中的非平滑的部位，便可以确认该模型齿是否出现了损毁并进一步确定了损坏的区域，然后便可以根据所获取的信息对模型齿缺失部位的轮廓进行补全，以便在制作义齿时，可以参考完整的数据制作更加贴合患者需求的义齿；

2.对称模型齿间的尺寸理论上应当是相似的，因此，通过获取对称的无损坏模型齿的尺寸信息和受损模型齿尺寸之间进行对比，便可以获取受损模型齿缺失的尺寸，根据缺失的尺寸补全受损模型齿便可以获得完整的模型齿；

3.通过获取受损模型齿的轮廓和完整模型齿之间的相似度，受损模型齿缺失部位的轮廓已经缺失，因此与完整模型齿之间的相似度较低，因此，根据所获取的受损区域的坐标信息和缺失部位的轮廓对受损模型齿受损部位进行轮廓补全，以建立完整的模型齿轮廓三维模型，以便获取完整的轮廓信息。

附图说明

图1是本申请一实施例中高精度义齿三维成像方法的一流程图；

图2是本申请一实施例中高精度义齿三维成像方法的一原理图；

图3是本申请一实施例中计算机设备的一示意图。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种高精度义齿三维成像方法。参照图1，高精度义齿三维成像方法包括以下步骤：

s100：基于预先制作的牙模获取模型齿图像信息以建立模型齿三维模型。

在本实施例中，预先制作的牙模是指医生通过患者咬合的方式获取到的模型齿模型；模型齿图像信息是指通过拍摄方式获取的牙模上模型齿的连续帧图像信息。

具体地，对带回的牙模进行全方位的拍照，以获取关于模型齿的图像信息，然后将所获取到的连续帧图像输入到三维建模软件中以建立关于模型齿的三维模型，并将该三维模型上传至存储器中进行存储。

s200：基于模型齿三维模型获取模型齿断面图像信息。

在本实施例中，模型齿断面图像信息是指关于每一颗模型齿的全方位断面。

具体地，通过插值法从三维模型中获取某个截面的数据，然后根据所获取的截面数据便可以得到模型齿的断面图像，并对该图案进行存储。

s300：根据模型齿断面图像信息确认断面中的非平滑部位并将非平滑部位定义为损坏区域。

在本实施例中，非平滑部位是指所获取的模型齿断面图像中某个部分出现了磨砂面或者是非光滑面。

具体地，在获取了模型齿的断面图像信息之后，通过图像分析的方式或者是将模型齿断面图像与预设的断面图像进行对比的方式，以确认断面图像信息中是否出现了非平滑（光滑）面，如果在断面图像中检测到磨砂面或者是非光滑面的话，则判定该磨砂面位置处或者是非光滑面位置处为损坏区域。

进一步，在一实施例中，上述步骤包括根据模型齿断面图像信息获取模型齿断面轮廓；基于模型齿断面轮廓获取轮廓中线条非平滑的部位；根据线条非平滑的部位确认损坏区域。

在本实施例中，模型齿断面轮廓是指模型齿的断面图像中由线条围合成的形状。

具体地，对模型齿断面图像进行数字图像处理，以提取断面中模型齿的轮廓以及轮廓边界线，对所获取的轮廓线进行微积分计算，若函数f(x)在区间(a,b)内具有一阶连续导数,则其图形为一条处处有切线的曲线,且切线随切点的移动而连续转动,则判定该线条为光滑曲线；若果若函数f(x)在区间(a,b)内不具有一阶连续导数，则该部分为非光滑线段，也就代表该段被损坏区域部分。

进一步，在一实施例中，上述步骤包括：在模型齿断面外的区域建立三维坐标系；获取组成模型齿断面每条线条的坐标以形成坐标信息；基于所获取的坐标信息将每条线条上的相邻坐标进行差值比较；若相邻坐标差值持续性出现递增和递减交替；则判定该位置处为损坏区域。

在本实施例中，坐标信息是指组成每条轮廓边界线的点的坐标。

具体地，所获取的模型齿断面图像包含了模型齿断面轮廓和轮廓外围空白的区域部分，以空白部分的左下角作为三维坐标系的原点建立三维坐标，从三维坐标中读取模型齿断面各轮廓边界线的坐标，计算每条轮廓线相邻坐标的差值，若相邻坐标差值持续性出现递增和递减交替或者是间隔性的出现递增和递减交替的情况，则判定该位置处为损坏区域。在其他实施中，还可以通过获取图片中轮廓线是否出现了异型，如锯齿状、不规则连线等以判断是否出现了受损的情况。

s400：根据损坏区域的损毁情况对该区域进行三维轮廓补全。

在本实施例中，三维轮廓补全是指对三维模型齿模型中缺失部分进行轮廓补全。

具体地，在判断出具体的损坏区域后，根据上述所获取的损坏区域的坐标，定位需要修补的位置，然后便可以对损坏的区域进行轮廓补全。

进一步，在一实施例中，上述步骤包括：获取与受损模型齿对称的完好模型齿尺寸信息；根据完好模型齿尺寸信息对受损模型齿进行三维轮廓补全。

在本实施例中，对称的完好模型齿是指尺寸与受损模型齿相差不大的模型齿，例如，受损的模型齿为磨牙，那么所获取的完好的模型齿也同样为磨牙。

具体地，确定了受损模型齿之后，对受损模型齿进行定位，然后查找与受损模型齿对称的模型齿，然后获取该模型齿尺寸信息，该尺寸信息包括模型齿的大小、体积、轮廓，在将受损模型齿的轮廓与完好模型齿的轮廓之间进行相似度对比，计算两颗模型齿各个部位的相似度，并将所获得的相似度与基准值进行比较，低于基准值的即为相似度低的部位，然后圈定相似度低的部位，并获取相似度低的部位的形状轮廓，然后根据所获取轮廓数据对受损模型齿受损的部位进行描线补全。例如，受损模型齿为口腔左侧的第二颗磨牙，受损部位为牙尖断裂，那么就选取右侧第二颗磨牙作为轮廓补全参考模型齿，然后获取右侧第二颗磨牙的牙尖部分的轮廓，依照所获取的轮廓，补全左侧的第二颗磨牙缺失的部分，以使得左侧的第二颗磨牙的轮廓与右侧第二颗磨牙的轮廓一致。

本申请实施例还公开一种高精度义齿制造专用口扫仪。参照图2，高精度义齿制造专用口扫仪包括：

三维模型模块，基于预先制作的牙模获取模型齿图像信息以建立模型齿三维模型；

断面模块，基于模型齿三维模型获取模型齿断面图像信息；

损坏区域获取模块，根据模型齿断面图像信息确认断面中的非平滑部位并将非平滑部位定义为损坏区域；

轮廓补全模块，根据损坏区域的损毁情况对该区域进行三维轮廓补全。

口扫仪还包括：非平滑部位模块，根据模型齿断面图像信息获取模型齿断面轮廓；基于模型齿断面轮廓获取轮廓中线条非平滑的部位；根据线条非平滑的部位确认损坏区域。

口扫仪还包括：判断模块，在模型齿断面外的区域建立三维坐标系；获取组成模型齿断面每条线条的坐标以形成坐标信息；基于所获取的坐标信息将每条线条上相邻坐标进行差值比较；若相邻坐标差值持续性出现递增和递减交替；则判定该位置处为损坏区域。

口扫仪还包括：参考尺寸获取模块，获取与受损模型齿对称的完好模型齿尺寸信息；根据完好模型齿尺寸信息对受损模型齿进行三维轮廓补全。

口扫仪还包括：相似度比较模块，获取完好模型齿的轮廓；将完好模型齿的轮廓与受损模型齿的轮廓进行相似度比较；根据相似度低以确定受损模型齿损坏区域的轮廓；基于所述受损区域的坐标和损坏区域的轮廓对受损模型齿的三维模型进行三维轮廓补全。

相似度比较模块确定了受损模型齿之后，对受损模型齿进行定位，然后查找与受损模型齿对称的模型齿，然后获取该模型齿尺寸信息，该尺寸信息包括模型齿的大小、体积、轮廓，在将受损模型齿的轮廓与完好模型齿的轮廓之间进行相似度对比，计算两颗模型齿各个部位的相似度，并将所获得的相似度与基准值进行比较，低于基准值的即为相似度低的部位，然后圈定相似度低的部位，并获取相似度低的部位的形状轮廓，然后根据所获取轮廓数据对受损模型齿受损的部位进行描线补全。例如，受损模型齿为口腔左侧的第二颗磨牙，受损部位为牙尖断裂，那么就选取右侧第二颗磨牙作为轮廓补全参考模型齿，然后获取右侧第二颗磨牙的牙尖部分的轮廓，依照所获取的轮廓，补全左侧的第二颗磨牙缺失的部分，以使得左侧的第二颗磨牙的轮廓与右侧第二颗磨牙的轮廓一致。

本申请实施例还公开了一种计算机设备，参见图3，该计算机设备可以是服务器。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储历史可疑行为数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种高精度义齿三维成像方法。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，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，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

s100：基于预先制作的牙模获取模型齿图像信息以建立模型齿三维模型；

s200：基于模型齿三维模型获取模型齿断面图像信息；

s300：根据模型齿断面图像信息确认断面中的非平滑部位并将非平滑部位定义为损坏区域；

s400：根据损坏区域的损毁情况对该区域进行三维轮廓补全。

本申请实施例还公开一种计算机可读存储介质。在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

s100：基于预先制作的牙模获取模型齿图像信息以建立模型齿三维模型；

s200：基于模型齿三维模型获取模型齿断面图像信息；

s300：根据模型齿断面图像信息确认断面中的非平滑部位并将非平滑部位定义为损坏区域；

s400：根据损坏区域的损毁情况对该区域进行三维轮廓补全。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（rom）、可编程rom（prom）、电可编程rom（eprom）、电可擦除可编程rom（eeprom）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（ram）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram（sram）、动态ram（dram）、同步dram（sdram）、双数据率sdram（ddrsdram）、增强型sdram（esdram）、同步链路（synchlink）dram（sldram）、存储器总线（rambus）直接ram（rdram）、直接存储器总线动态ram（drdram）、以及存储器总线动态ram（rdram）等。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。