一种基于非人体自然牙色的假牙修复体的检测筛选方法与流程

本发明属于数据分析领域，具体涉及一种基于非人体自然牙色的假牙修复体的检测筛选方法。

背景技术：

1、基于非人体自然牙色的假牙修复体的生产制作不是单纯的生产出坚韧耐磨的义齿，而是生产出可以巧妙贴近人体自然牙色的义齿，这需要对义齿的颜色检测提出更高级的技术要求。在张开口腔后，每个牙齿都有明显被观察到和不明显或难以被观察到的特征点，义齿的颜色需要很巧妙地符合已有的各牙齿的总体感官特征，才能被用户舒适地使用。在一些技术落后的生产线上会不定期地遇上生产的义齿出现颜色惨白的现象，尽管在公开号为cn103237519b 的专利文献中涉及到了假牙的建模和制造，但局限于虚拟建模虚拟牙齿中的至少一个以获得一套建模的虚拟牙齿，没有关于监测义齿生产的颜色的质量；而公开号为cn215833185u的专利文献提供的一种用于假牙坚硬度检测设备仅仅是对假牙的坚韧程度进行检测，还无法满足现今对义齿的颜色检测提出的更高级的技术要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种基于非人体自然牙色的假牙修复体的检测筛选方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

2、本发明提供了一种基于非人体自然牙色的假牙修复体的检测筛选方法，提供用户口腔的扫描数据，口腔的扫描数据包括各牙齿的三维模型，提供义齿的三维模型；所述三维模型的数据类型为点云数据，点云数据中包括三维坐标和像素值；将所述各牙齿的三维模型作为标准数据，将所述义齿的三维模型作为待检数据；根据所述标准数据，对所述待检数据进行修正，得到修正三维数据；利用所述修正三维数据，对义齿进行检测，筛选出不合格产品。

3、为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供一种基于非人体自然牙色的假牙修复体的检测筛选方法，所述方法包括以下步骤：

4、提供用户口腔的扫描数据，口腔的扫描数据包括各牙齿的三维模型；

5、提供义齿的三维模型，所述义齿可为根据提供用户口腔的扫描数据所得的义齿；

6、其中，所述三维模型的数据类型为点云数据，点云数据中包括三维坐标和像素值；

7、将所述各牙齿的三维模型作为标准数据，将所述义齿的三维模型作为待检数据；

8、根据所述标准数据，对所述待检数据进行修正，得到修正三维数据；

9、利用所述修正三维数据，对所述义齿进行检测，筛选出不合格产品。

10、进一步地，通过3d扫描设备和摄像设备获取用户口腔的扫描数据，所述用户口腔的扫描数据为对用户口腔的多个不同的牙齿进行扫描所得，所述各牙齿的三维模型为各牙齿的未被遮掩的非牙龈部分的三维模型。其中，像素值应要经过灰度化、归一化的处理。

11、进一步地，所述义齿的三维模型为义齿的未被遮掩的非牙龈部分的三维模型，所述义齿的三维模型能够通过对义齿进行3d扫描而得。

12、进一步地，所述点云数据中包括的各三维坐标与其对应的牙齿或义齿上的实际位置保持对应关系。

13、进一步地，根据所述标准数据，对所述待检数据进行修正，得到修正三维数据的方法为：

14、分别对所述标准数据中各牙齿的三维模型进行以每个牙齿的三维模型的几何中心点为三维直角坐标系的原点，三维模型是可由若干个带有像素值的三维坐标作为元素构成的，或者以三维模型的最小外接球的球心作为三维直角坐标系的原点，三维模型中对应的已有的各牙齿的三维坐标包括三维直角坐标系中的x轴、y轴和z轴的坐标的数值；

15、分别对所述标准数据中每个牙齿的三维模型进行计算标准修正度，具体为：

16、记所述标准数据中包含牙齿的三维模型的数量为n，其中三维模型的序号为i，有i属于[1,n]，可优选地，n取值应该大于或等于50,分别记其中序号为i的牙齿的三维模型为mov(i)，mov(i)中包含的元素为带有像素值的三维坐标，设mov(i)中元素的数量为m(i)，mov(i)中元素的序号为j(i)，j(i)属于[1,m(i)]，mov(i)中序号为j(i)的元素记为mov(i,j(i))，mov(i,j(i))对应的三维坐标的x轴坐标的数值为m(i,j(i))x、y轴坐标的数值为m(i,j(i))y以及z轴坐标的数值为m(i,j(i))z，mov(i)中序号为j(i)的元素对应的像素值的数值记为m(i,j(i))p，以此计算mov(i,j(i))对应的三维坐标的标准修正度mfix(i,j(i))，标准修正度的计算方法具体为：

17、坐标值相加后乘以像素值等不同物理量之间的计算要消除单位无量纲化处理；

18、首先，计算mov(i)中的标准修正分母sum(i)mov，标准修正分母用于更好地统计三维模型总体的标准的概率分布情况：

19、；

20、然后，

21、；

22、其中，exp为以自然常数e为底的指数函数；

23、标准修正度可用于对牙齿的数值特征的在正常情况下的标准的概率分布进行建模作为检测的标杆，可以方便后续的检测；

24、再根据所述待检数据计算待检修正度，具体为：

25、记所述待检数据的三维模型为tov，设tov中元素的数量为t，tov中元素的序号为d，d属于[1,t]，tov中序号为d的元素记为tov(d)，tov(d)对应的三维坐标的x轴坐标的数值为tov(d)x、y轴坐标的数值为tov(d)y以及z轴坐标的数值为tov(d)z，tov(d)中序号为d的元素对应的像素值的数值记为tov(d)p，以此计算tov(d)对应的三维坐标的待检修正度tfix(d)，待检修正度的计算方法具体为：

26、首先，在对不同物理量的数值进行无量纲化处理后，计算待检修正分母sumtov，待检修正分母可用于统计三维模型的待检测部分的概率分布情况：

27、；

28、然后，

29、；

30、用肉眼或者机械工具的对比对于义齿的细微处是难有作用的，而待检修正度可用于对预期的装上去的义齿进行概率分布的建模，用来跟检测的标杆进行快速高效的比对，更有效检测出存在偏离的情况；

31、将计算得到的标准修正度和待检修正度的数据分别收集起来，将所述标准数据中n个牙齿的三维模型在三维直角坐标系上进行对齐，计算各标准修正点及其重合标准修正度，得到修正三维数据；

32、进一步地，其中，将所述标准数据中n个牙齿的三维模型在三维直角坐标系上进行对齐，计算各标准修正点及其重合标准修正度，得到修正三维数据的方法具体为：

33、在所述标准数据中，由于所述标准数据中有n个牙齿的三维模型的待检修正度的数据，将所述标准数据中n个牙齿的三维模型在三维直角坐标系上进行对齐，即n个牙齿的三维模型在三维直角坐标系的原点一起重叠对齐，并且n个牙齿的三维模型在三维直角坐标系上x轴、y轴和z轴的正方向都统一方向地重叠放在一起，使得n个牙齿的三维模型对齐并重合，可优选地，可以按照牙齿的矢状面（sagittal plane）、冠状面 (coronal plane)和横断面 (transverse plane)的方向作为三维直角坐标系的x轴、y轴和z轴的正方向，这样的好处是会让所述n个牙齿的三维模型在三维直角坐标系上位置更加统一且产生大部分的对应部位的重叠，计算每一个三维坐标被牙齿的三维模型重叠了的次数，统计其中各三维坐标被重叠的次数，并计算各三维坐标被重叠的次数的算数平均值作为重合次数，将被牙齿的三维模型重叠了的各三维坐标中被重叠的次数不小于所述重合次数的三维坐标，将所述被重叠的次数不小于所述重合次数的三维坐标皆进行保存作为标准修正点，由于各标准修正点是有被多个牙齿的三维模型所重叠的，所以对应地也有多个标准修正度的数值，此时，将标准修正点对应的多个标准修正度的数值取算术平均值作为该标准修正点的重合标准修正度，将各标准修正点及其重合标准修正度进行保存，保存作为修正三维数据；

34、值得注意的是，由于张开口腔后每个牙齿都有明显被观察到和不明显或难以被观察到的特征点，在义齿的生产过程中，如生产过程中义齿地颜色出现异常，例如颜色突兀、不对称或者惨白色等问题，那这些特征点便会很明显地将上述问题表现出来，所以修正三维数据作为特征点及其颜色表现情况地集中体现，通过联合计算了三维坐标数值与其对应地像素值，并在此基础上通过统计其中各三维坐标被重叠的次数并计算各三维坐标被重叠的次数的算数平均值作为重合次数计算得到重合标准修正度，可以快速地将机器大规模生产中义齿出现地颜色异常问题及早地发现，修正三维数据是对义齿大规模生产颜色问题及早发现及早处理避免后续继续浪费原材料进行无用功生产的有用的问题检测切入点。

35、其中，对于单位不同的物理量之间的数值上的计算，为了统一不同物理量在数值上的相关性，需要进行无量纲化处理。

36、进一步地，利用所述修正三维数据，对所述义齿进行检测，筛选出不合格的义齿的方法为：

37、记所述修正三维数据为mfset，所述修正三维数据中含有标准修正点的数量为p，所述修正三维数据中标准修正点的序号为q，q∈[1,p]，所述修正三维数据中序号为q的标准修正点为mf(q)，mf(q)的重合标准修正度的数值记为mfix(q)；

38、根据各标准修正点mf(q)的三维坐标，通过三维坐标的数值计算相互间的欧氏距离数值，在所述待检数据的三维模型中，分别选取与各标准修正点mf(q)的欧氏距离数值最小的一个点作为所述mf(q)的对应待检点，mf(q)与其对应待检点之间的欧氏距离数值记为eu(q)，记mf(q)的对应待检点的待检修正度数值为mf(q)tfix；

39、由此，对所述义齿进行检测，计算其待检对应度ρ，无量纲化处理后，待检对应度的计算公式可为：

40、；

41、可优选地，若ρ数值大于0，则可标记所述义齿为不及格，通过将不合格的义齿的标记作为数据发送到客户端、数据库或者显示器，从而可以在生产流水线上需要将所述不合格的义齿筛选出去；

42、其中，像素值在被灰度化、归一化后，例如在0-255或者0与1之间时，数值越大则当ρ数值大于0时，此时大概率exp(mf(q)tfix)与exp(mfix(q))的比值是很大，表示义齿的颜色越来越接近于白色，这很大概率会出现业界所说“惨白”的颜色异常现象，通过计算其待检对应度ρ，可以快速且在大面积的义齿工业生产中检测出颜色有异常的义齿，有效减少了流水线生产的进一步材料损失；在一些生产实践项目中，也存在训练人工智能来检测义齿的颜色异常现象，但是训练人工智能模型的大规模参数优化过程对于硬件的要求高、其训练时间也是极长，不如本发明所述方法可以省时便捷地运行于桌上型计算机、笔记本电脑、掌上电脑及云端数据中心等常见的计算设备中，没有训练人工智能模型的高门槛算力要求，更适应于大规模并行化的流水线快速检测，大大提高了义齿生产的产品质量。

43、本发明还提供了一种基于非人体自然牙色的假牙修复体的检测筛选系统，所述一种基于非人体自然牙色的假牙修复体的检测筛选系统包括：处理器、存储器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，还包括三维扫描设备、摄像机和自动控制设备等，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述一种基于非人体自然牙色的假牙修复体的检测筛选方法中的步骤，所述一种基于非人体自然牙色的假牙修复体的检测筛选系统可以运行于桌上型计算机、笔记本电脑、掌上电脑及云端数据中心等计算设备中，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器、服务器集群，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：

44、第一扫描单元，用于提供用户口腔的扫描数据，口腔的扫描数据包括各牙齿的三维模型；

45、第二扫描单元，用于提供义齿的三维模型；

46、修正单元，用于根据所述标准数据，对所述待检数据进行修正，得到修正三维数据；

47、检测单元，用于利用所述修正三维数据，对义齿进行检测，筛选出不合格产品。

48、本发明的有益效果为：本发明提供了一种基于非人体自然牙色的假牙修复体的检测筛选方法，提供用户口腔的扫描数据，口腔的扫描数据包括各牙齿的三维模型，提供义齿的三维模型；所述三维模型的数据类型为点云数据，点云数据中包括三维坐标和像素值；将所述各牙齿的三维模型作为标准数据，将所述义齿的三维模型作为待检数据；根据所述标准数据，对所述待检数据进行修正，得到修正三维数据；利用所述修正三维数据，对义齿进行检测，筛选出不合格产品，大大提高了义齿生产的产品质量。