技术摘要：
本发明属于口腔内扫描技术领域，公开了一种口腔软组织生理运动边界的直接三维扫描方法及系统，所述口腔软组织生理运动边界的直接三维扫描系统包括：口腔图像获取模块、口腔图像处理模块、口腔图像分割模块、中央控制模块、非运动区域获取模块、直接三维扫描模块、三维  全部
背景技术：
一般地，在牙科诊所或类似场所，通过获取患者的牙齿的石膏模型的印模过程来 进行牙科治疗。但是，该印模过程可能伴随着多种问题，如印模材料的消耗、交叉感染、已装 配模型破损等。于是，通过射线照射来形成牙齿的二维图形，该方法存在将患者暴露于大量 射线之下、精度较差的缺点。接着，牙齿三维扫描仪被研发而广泛应用。但是，现有的口腔内 扫描方法虽然能对口腔内软组织扫描，但主要问题在于：一是口内三维扫描仪无法获得软 组织功能运动边界；二是现有的口腔内扫描方法制取口腔软组织功能边界印模不准确；三 是制取口腔软组织功能边界印模的效率低，成功率低。因此，亟需一种新的口腔软组织生理 运动边界的直接三维扫描方法，以解决现有技术中存在的问题。 通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为： (1)现有口内三维扫描仪无法获得软组织功能运动边界。 (2)现有的口腔内扫描方法制取口腔软组织功能边界印模不准确。 (3)现有制取口腔软组织功能边界印模的效率低，成功率低。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种口腔软组织生理运动边界的直接三 维扫描方法及系统。 本发明是这样实现的，一种口腔软组织生理运动边界的直接三维扫描方法，所述 口腔软组织生理运动边界的直接三维扫描方法包括以下步骤： 步骤一，扫描前，进行手持式口腔三维扫描装置的初始化工作；通过口腔图像获取 模块利用上位机输入指令，控制箱根据扫描命令解释成相应时序信号，直接控制电机动作。 步骤二，将口腔三维扫描装置的检测柱嵌入到待扫描者口腔内，待扫描者咬紧咬 合垫，上位机根据咬合情况进行口腔三维扫描装置的调整和定位，同时通过交换机和图像 处理模块控制手持式口腔三维扫描装置的摄像头开始拍照。 步骤三，口腔三维扫描装置的各个摄像头根据设定的时间间隔进行间歇性拍照； 各个摄像头将扫描到的图像数据经过图像处理模块处理后，得到原始口腔软组织医学图像 序列。 步骤四，通过激光测距装置环绕检测柱轴线向待扫描口腔内发射360°的光束，所 述光束在所述待扫描口腔内形成光斑。 步骤五，获取所述原始口腔软组织医学图像序列中的第一图像序列，并根据所述 第一图像序列中每一第一图像的光斑信息，获取口腔软组织的尺寸参数。 步骤六，当口腔三维扫描装置运行至预设时间时，扫描装置触动限位开关，控制箱 5 CN 111568376 A 说　明　书 2/8 页 控制电机停止工作，摄像头和激光测距装置暂停工作，三维扫描结束。 步骤七，扫描结束后，将得到的原始口腔软组织医学图像序列和口腔软组织尺寸 参数发送至图像处理模块进行处理后，将所有扫描数据通过交换机发送给控制箱进行处理 汇总，形成口腔软组织三维数据信息，并在上位机的显示器中进行实时显示。 步骤八，通过口腔图像分割模块利用图像分割程序获取步骤三得到的口腔软组织 医学图像序列Ii，并截取像素值的有效区间。 步骤九，使用活动轮廓方法，半自动地对口腔软组织医学图像进行分割，用做生成 式对抗网络训练的数据Ii′。 步骤十，将原始口腔软组织医学图像Ii和活动轮廓方法分割得到的口腔软组织医 学图像Ii′送入对抗式生成网络进行训练学习，得到一个训练模型；同时利用训练模型生成 新的口腔软组织医学图像对应的分割图像。 步骤十一，通过中央控制模块利用控制箱控制所述口腔软组织生理运动边界的直 接三维扫描系统各个模块的正常运行。 步骤十二，针对剩余牙齿牙列或无牙颌牙槽嵴顶与牙槽嵴侧面，通过非运动区域 获取程序根据步骤八得到的口腔软组织医学分割图像获取口腔软组织功能运动过程中不 发生运动的区域。 步骤十三，通过直接三维扫描模块利用上位机根据口腔软组织功能运动过程中不 发生运动的区域获取口腔软组织生理运动边界及三维扫描模型。 步骤十四，通过三维扫描数据获取模块利用数据获取程序根据步骤十三得到的口 腔软组织生理运动边界及三维扫描模型获取口腔软组织生理运动边界的直接三维扫描数 据。 步骤十五，通过数据存储模块利用云服务器存储获取的口腔软组织图像、口腔软 组织分割图像、不发生运动的区域、口腔软组织生理运动边界以及直接三维扫描数据。 步骤十六，通过终端模块利用移动终端接收腔软组织生理运动边界的直接三维扫 描数据，并对三维扫描系统进行远程操控。 步骤十七，通过显示模块利用高清显示屏显示获取的口腔软组织图像、口腔软组 织分割图像、不发生运动的区域、口腔软组织生理运动边界以及直接三维扫描数据。 进一步，步骤一中，所述手持式口腔三维扫描装置包括检测柱、扫描架和上位机； 所述扫描架包括活动安装在检测柱上的支架，均匀安装在支架上的若干个扫描 头，以及安装在支架上的电源模块和交换机，所述支架为环形或多边形，所述扫描头顶部设 有摄像头，摄像头正对支架中心，所述摄像头与图像处理模块相连，图像处理模块通过交换 机与控制箱连接，电源模块为扫描头供电； 所述检测柱上设有丝杆和激光测距装置，丝杆和激光测距装置分别与支架联动连 接，并通过电机驱动，控制箱控制电机转动，进而驱动丝杆和激光测距装置旋转；所述控制 箱与上位机相连。 进一步，所述口腔三维扫描装置包括2个以上检测柱，检测柱内侧设有安装槽，所 述丝杆垂直设置在安装槽内，支架通过连接件与丝杆联动连接，丝杆顶部和底部均设有限 位开关，用于控制扫描架的行程，电机安装在检测柱顶部。 进一步，所述支架与检测柱的连接端进一步设有滑块，所述滑块滑动安装的检测 6 CN 111568376 A 说　明　书 3/8 页 柱上。 进一步，步骤四中，所述通过摄像头、激光测距装置进行口腔扫描作业时，通过驱 动电机驱动检测柱进行单向匀速旋转，然后并确保检测柱上的各检测组均独立对口腔进行 360°扫描作业，并通过控制箱将各检测组间到的参数信息进行汇总修正，然后再与图像信 息进行汇总。 进一步，步骤九中，所述活动轮廓方法包括： 在感兴趣目标附近放置一个初始轮廓线C； 计算该轮廓线的垂直法向量 在法线方向作用于轮廓的内部能量和外部能量的 总和F； 根据偏微分方程 在内部能量和外部能量的作用下变形外部能量吸引 活动轮廓朝物体边缘运动，而内部能量保持活动轮廓的光滑性和拓扑性，当能量达到最小 时，活动轮廓收敛到所要检测的物体边缘。 进一步，步骤九中，所述对抗式生成网络包括： 将活动轮廓方法分割得到的口腔医学图像Ii′作为条件约束y，将y和噪声z一起送 入生成器G生成数据，生成器G要最小化D的损失； 把口腔医学图像Ii和条件约束y作为输入同时送进判别器D，生成跨域向量，并进 一步判断口腔医学图像Ii是真实训练数据的概率，训练模型最大概率地分对真实样本； G和D同时训练，训练中要固定一方，更新另一方的参数，交替迭代，使对方的错误 最大化；最终判别模型的准确率等于50％，整个模型状态达到纳什均衡；最后得到训练好的 模型。 本发明的另一目的在于提供一种应用所述的口腔软组织生理运动边界的直接三 维扫描方法的口腔软组织生理运动边界的直接三维扫描系统，所述口腔软组织生理运动边 界的直接三维扫描系统包括： 口腔图像获取模块、口腔图像处理模块、口腔图像分割模块、中央控制模块、非运 动区域获取模块、直接三维扫描模块、三维扫描数据获取模块、数据存储模块、终端模块、显 示模块。 口腔图像获取模块，与中央控制模块连接，用于通过手持式口腔三维扫描装置获 取口腔软组织医学图像； 口腔图像处理模块，与中央控制模块连接，用于通过数据处理程序对获取的口腔 软组织图像进行预处理； 口腔图像分割模块，与中央控制模块连接，用于通过图像分割程序对已获取的口 腔软组织图像进行分割，并获取口腔软组织分割图像； 中央控制模块，与口腔图像获取模块、口腔图像处理模块、口腔图像分割模块、非 运动区域获取模块、直接三维扫描模块、三维扫描数据获取模块、数据存储模块、终端模块、 显示模块连接，用于通过控制箱控制所述口腔软组织生理运动边界的直接三维扫描系统各 个模块的正常运行； 非运动区域获取模块，与中央控制模块连接，用于通过非运动区域获取程序根据 7 CN 111568376 A 说　明　书 4/8 页 口腔软组织分割图像获取口腔软组织功能运动过程中不发生运动的区域； 直接三维扫描模块，与中央控制模块连接，用于通过上位机根据口腔软组织功能 运动过程中不发生运动的区域获取口腔软组织生理运动边界及三维扫描模型； 三维扫描数据获取模块，与中央控制模块连接，用于通过数据获取程序根据口腔 软组织生理运动边界及三维扫描模型获取口腔软组织生理运动边界的直接三维扫描数据； 数据存储模块，与中央控制模块连接，用于通过云服务器存储获取的口腔软组织 图像、口腔软组织分割图像、不发生运动的区域、口腔软组织生理运动边界以及直接三维扫 描数据； 终端模块，与中央控制模块连接，用于通过移动终端接收腔软组织生理运动边界 的直接三维扫描数据，并对三维扫描系统进行远程操控； 显示模块，与中央控制模块连接，用于通过高清显示屏显示获取的口腔软组织图 像、口腔软组织分割图像、不发生运动的区域、口腔软组织生理运动边界以及直接三维扫描 数据。 本发明的另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包 括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施所述的口腔软组织 生理运动边界的直接三维扫描方法。 本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令 在计算机上运行时，使得计算机执行所述的口腔软组织生理运动边界的直接三维扫描方 法。 结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的口 腔软组织生理运动边界的直接三维扫描系统扫描速度快，5秒可以完成一次半身扫描，20秒 可完成一次全身扫描；精度高，扫描架采用上下两层，数十个摄像头同时进行图像采集，并 由上位机合成模型，合成后的三维模型精度可达到1mm；操作简单，只需要在上位机中设置 好相关扫描指令，扫描架会自动完成扫描，并将相应的扫描数据实时发送给上位机，进行三 维模型合成。 本发明利用活动轮廓方法半自动对作为训练集的口腔医学图像进行标注分割，半 自动方法提高了做标注分割的准确性和时效性；使用对抗式生成网络自动生成口腔医学图 像的分割结果，避免了传统生理图像分割方法极易出现局部性、边界断续、扩展性差等问 题，使健康口腔生理结构的完整有效表达在分割精度、效率、稳定性、鲁棒性等关键性指标 上得到均衡。 附图说明 图1是本发明实施例提供的口腔软组织生理运动边界的直接三维扫描方法流程 图。 图2是本发明实施例提供的口腔软组织生理运动边界的直接三维扫描系统结构示 意图； 图中：1、口腔图像获取模块；2、口腔图像处理模块；3、口腔图像分割模块；4、中央 控制模块；5、非运动区域获取模块；6、直接三维扫描模块；7、三维扫描数据获取模块；8、数 据存储模块；9、终端模块；10、显示模块。 8 CN 111568376 A 说　明　书 5/8 页 图3是本发明实施例提供的通过手持式口腔三维扫描装置获取口腔软组织图像的 方法流程图。 图4是本发明实施例提供的对已获取的口腔软组织图像进行分割，并获取口腔软 组织分割图像的方法流程图。 图5是本发明实施例提供的对抗式生成网络的生成方法流程图。