一种用于全口义齿垂直距离测量的智能测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于全口义齿垂直距离测量的智能测量装置，具体涉及医疗用具技术领域，包括激光发射装置、图像采集模块、激光路径模块、数据处理模块、控制模块、警示器和显示屏；本发明专利技术通过设置激光发射装置、图像采集模块、激光路径模块、数据处理模块、控制模块、警示器和显示屏，能够实现患者在咬合时，通过CMOS摄像头对医生在患者颏部皮肤表面标记的记号点的移动轨迹进行实时拍摄，并调用图像采集模块对采集到的图像数据预处理，调用激光路径模块、数据处理模块、控制模块、警示器和显示屏，对患者的咬合垂直距离实现精准测量，并通过显示屏上的实时数据和警示器发出的警示音和亮起的警示灯，提示医生和患者待咬合的距离或是否咬合失败。或是否咬合失败。或是否咬合失败。

【技术实现步骤摘要】
一种用于全口义齿垂直距离测量的智能测量装置


[0001]本专利技术涉及医疗用具
，更具体地说，本专利技术涉及一种用于全口义齿垂直距离测量的智能测量装置。

技术介绍

[0002]对于全口无牙合患者而言，正确恢复其咬合的垂直距离对于全口义齿的固位、稳定以及减缓剩余牙槽嵴的吸收均是十分重要的，而如何准确的测量并记录无牙合患者的垂直距离一直是口腔医学领域中的一个难点。
[0003]对于无牙合患者垂直距离的测定，目前常用的方法有利用息止颌位垂直距离减去息止合间隙的方法、瞳孔至口裂的距离等于垂直距离的方法以及面部外形观察法。但因瞳孔至口裂的距离并非人人均与鼻底至颏底距离相等，而面部外形观察法需要临床医生有一定的工作经验时才较为准确，因此对于经验尚不丰富的年轻医师而言，常需通过垂直距离测量尺先确定患者息止颌位的垂直距离即静息放松状态下鼻底至颏底的距离，再减去2～3mm后，即可得到患者正中咬合时的垂直距离。临床上现有的测量垂直距离的方式是，首先嘱患者端坐，两眼平视前方，不咀嚼、不说话、不吞咽，下颌处于完全放松的休息状态下，在患者的鼻底(即鼻小柱与上唇的交点)和颏下点(即下巴正中的最低点)处的皮肤表面用记号笔做两个标记点，此两点间的距离即为患者息止颌位时的垂直距离，然后在患者口内上下颌牙槽突上分别戴上一个放置有烤软蜡堤的合托，医生手持一个垂直距离测量尺，即一平面的可上下调节的刚性刻度尺，上端抵住患者鼻底的记号点处，下端轻贴于颏下的记号点处，此时嘱患者进行咬合，目测下颌向上移动2～3mm后，即口内烤软的蜡条被咬扁2～3mm后，嘱患者停止咬合，该位置即为患者的正中咬合位，此时患者鼻底至颏底的距离即为该患者的咬合垂直距离。但因鼻底和颏底均为软组织，具有可压性，因此当使用不同力度将测量尺放置在该软组织上时，现有的垂直距离测量尺会有移位，进而导致较大的测量误差。此外，当患者口内放置上下合托后，合托和蜡堤会使患者的口唇部形成一定的凸度，这会使鼻底、口唇以及颏部形成一个弧形，这使得平面型的测量尺不能同时既贴合于鼻底又贴合于颏底组织，这也会带来较大的测量以及读数误差。同时，由于测量尺不能固定于患者面部，需由医生手持，手持测量尺时的抖动以及其他不稳定因素也会增加测量误差，因此临床上现有的垂直距离测量尺不适用于缺乏经验的年轻医师使用。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供一种用于全口义齿垂直距离测量的智能测量装置，通过模块，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：包括激光发射装置、图像采集模块、激光路径模块、数据处理模块、控制模块、警示器和显示屏；
[0006]激光发射装置：通过智能测量设备前方安装的激光发射投影仪，向患者的面部中线位置投射一条激光面中线，并在该激光面中线上，向患者颏部的颏下点处皮肤表面发射
一个激光参考点，同时，医生用记号笔在患者颏下点处皮肤表面标记一个与激光参考点等大且重合的记号点；
[0007]图像采集模块：先通过智能测量设备前方安装的CMOS摄像头，采集患者颏下点处的激光参考点图像数据，然后，医生在口外制作上下颌的合托，合托上放置一个有一定高度的烤软的蜡条，将上下颌的合托放置在患者口内，嘱患者进行正中咬合，通过智能测量设备前方安装的CMOS摄像头，实时采集患者在咬合过程中，其颏下点处皮肤表面记号点的移动图像数据，并对采集到的图像数据预处理，将经过预处理后的图像数据以二维图像的形式通过无线通信传输至激光路径模块中；
[0008]激光路径模块：通过获取所述图像采集模块发送的图像数据，提取图像数据中激光参考点和记号点的位置信息，并跟踪和标记记号点的移动轨迹，将提取到的激光参考点、记号点的位置信息和记号点的移动数据通过无线通信传输至数据处理模块中；
[0009]数据处理模块：分析所述图像采集模块发送的激光参考点、记号点的位置信息和记号点的移动数据，计算记号点的垂直移动距离，并将计算结果通过无线通信传输至控制模块中；
[0010]控制模块：处理接收到由所述数据处理模块发送的计算结果，通过显示屏对计算结果可视化，提醒医生及患者待咬合距离，并控制警示器工作。
[0011]在一个优选地实施方式中，所述激光发射装置通过激光发射投影仪向患者的面部中线位置投射一条激光面中线后，在该激光面中线上，利用所述激光发射装置中的下激光发射器向患者颏部的颏下点处皮肤表面发射一个激光参考点，同时，在患者颏下点处皮肤表面，医生用记号笔标记一个与激光参考点等大并重合的记号点。
[0012]在一个优选地实施方式中，先通过智能测量设备前方安装的CMOS摄像头，采集患者颏下点处的激光参考点图像数据，然后，医生用记号笔在颏下点的激光参考点处做一个等大且重合的标记点后，在口外制作上下颌的合托，合托上放置一个有一定高度的烤软的蜡条，然后将上下颌的合托放置在患者口内，患者开始咬合，通过所述CMOS摄像头实时采集患者在咬合过程中，其颏下点处皮肤表面记号点的移动图像数据，并对图像数据预处理，其预处理具体步骤如下：
[0013]301、利用Gamma校正调整图像数据的亮度和对比度，得到校正后的图像，其具体公式为：
[0014][0015]其中，I表示图像亮度值，IV表示校正后的亮度值，
gamma
表示校正参数；
[0016]302、利用直方图均衡化对校正后图像的亮度值重新映射，其具体公式为：
[0017][0018]其中，T(p)表示映射后的亮度值，p表示校正后图像的灰度值，p
i
表示归一化后的直方图中灰度级别i对应的概率值，L表示图像的灰度级别；
[0019]303、获取经过直方图均衡化后的图像作为最终输出通过无线通信传输至激光路径模块中。
[0020]在一个优选地实施方式中，所述激光路径模块在获取到经直方图均衡化的图像
后，首先，利用形态学操作增强经直方图均衡化后图像中的患者颏下点处的激光参考点和记号点的特征，其形态学操作包括腐蚀和膨胀，得到增强后的直方图均衡化图像；
[0021]其次，进行重复迭代，设置当前阈值，当前阈值与前一次迭代的阈值之差小于一个预先设定的阈值时，停止迭代，对增强后的直方图均衡化图像进行二值化处理，所述二值化处理根据迭代确定阈值比较图中像素值，将患者颏下点处的激光参考点和记号点部分设置为前景白色，其余部分设置为背景黑色；
[0022]对于二值化处理后的图像，利用广度优先搜索进行连通区域分析，识别和标记出不同的连通区域，广度优先搜索的具体步骤为：
[0023]401、创建一个和输入图像相匹配的标记矩阵；
[0024]402、遍历整个图像，对于每个像素点(i,j)：
[0025]S1、创建一个空队列Q，并将当前像素点加入队列Q；
[0026]S2、创建一个新的连通区域列表，并将当前像素点加入其中；
[0027]S3、将当前像素点标记为已访问；
[0028]S4、循环执行以下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于全口义齿垂直距离测量的智能测量装置，其特征在于：包括激光发射装置、图像采集模块、激光路径模块、数据处理模块、控制模块、警示器(1)和显示屏；激光发射装置：通过智能测量设备前方安装的激光发射投影仪(2)，向患者的面部中线位置投射一条激光面中线，并在该激光面中线上，向患者颏部的颏下点处皮肤表面发射一个激光参考点，同时，医生用记号笔在患者颏下点处皮肤表面标记一个与激光参考点等大且重合的记号点；图像采集模块：先通过智能测量设备前方安装的CMOS摄像头(3)，采集患者颏下点处的激光参考点图像数据，然后，医生在口外制作上下颌的合托，合托上放置一个有一定高度的烤软的蜡条，将上下颌的合托放置在患者口内，嘱患者进行正中咬合，通过智能测量设备前方安装的CMOS摄像头(3)，实时采集患者在咬合过程中，其颏下点处皮肤表面记号点的移动图像数据，并对采集到的图像数据预处理，将经过预处理后的图像数据以二维图像的形式通过无线通信传输至激光路径模块中；激光路径模块：通过获取所述图像采集模块发送的图像数据，提取图像数据中激光参考点和记号点的位置信息，并跟踪和标记记号点的移动轨迹，将提取到的激光参考点、记号点的位置信息和记号点的移动数据通过无线通信传输至数据处理模块中；数据处理模块：分析所述图像采集模块发送的激光参考点、记号点的位置信息和记号点的移动数据，计算记号点的垂直移动距离，并将计算结果通过无线通信传输至控制模块中；控制模块：处理接收到由所述数据处理模块发送的计算结果，通过显示屏对计算结果可视化，提醒医生及患者待咬合的距离，并控制警示器(1)工作。2.根据权利要求1所述的一种用于全口义齿垂直距离测量的智能测量装置，其特征在于：所述激光发射装置通过激光发射投影仪(2)向患者的面部中线位置投射一条激光面中线后，在该激光面中线上，利用所述激光发射装置中的下激光发射器(201)向患者颏部的颏下点处皮肤表面发射一个激光参考点，同时，在患者颏下点处皮肤表面，医生用记号笔标记一个与激光参考点等大并重合的记号点。3.根据权利要求2所述的一种用于全口义齿垂直距离测量的智能测量装置，其特征在于：先通过智能测量设备前方安装的CMOS摄像头(3)，采集患者颏下点处的激光参考点图像数据，然后，医生用记号笔在颏下点的激光参考点处做一个等大且重合的标记点后，在口外制作上下颌的合托，合托上放置一个有一定高度的烤软的蜡条，然后将上下颌的合托放置在患者口内，患者开始咬合，通过所述CMOS摄像头(3)实时采集患者在咬合过程中，其颏下点处皮肤表面记号点的移动图像数据，并对图像数据预处理，其预处理具体步骤如下：301、利用Gamma校正调整图像数据的亮度和对比度，得到校正后的图像，其具体公式为：其中，I表示图像亮度值，IV表示校正后的亮度值，gamma表示校正参数；302、利用直方图均衡化对校正后图像的亮度值重新映射，其具体公式为：
其中，T(p)表示映射后的亮度值，p表示校正后图像的灰度值，p
i
表示归一化后的直方图中灰度级别i对应的概率值，L表示图像的灰度级别；303、获取经过直方图均衡化后的图像作为最终输出通过无线通信传输至激光路径模块中。4.根据权利要求3所述的一种用于全口义齿垂直距离测量的智能测量装置，其特征在于：所述激光路径模块在获取到经直方图均衡化的图像后，首先，利用形态学操作增强经直方图均衡化后图像中患者颏下点处的激光参考点和记号点的特征，其形态学操作包括腐蚀和膨胀，得到增强后的直方图均衡化图像；其次，进行重复迭代，设置当前阈值，当前阈值与前一次迭代的阈值之差小于一个预先设定的阈值时，停止迭代，对增强后的直方图均衡化图像进行二值化处理，所述二值化处理根据迭代确定阈值比较图中像素值，将患者颏下点处的激光参考点和记号点部分设置为前景白色，其余部分设置为背景黑色；对于二值化处理后的图像，利用广度优先搜索进行连通区域分析，识别和标记出不同的连通区域，广度优先搜索的具体步骤为：401、创建一个和输入图像相匹配的标记矩阵；402、遍历整个图像，对于每个像素点(i,j)：S1、创建一个空队列Q，并将当前像素点加入队列Q；S2、创建一个新的连通区域列表，并将当前像素点加入其中；S3、将当前像素点标记为已访问；S4、循环执行以下步骤，直到队列Q为空：步骤1、从队列Q中取出一个像素点(x,y)；步骤2、遍历(x,y)的八个相邻像素点(x+d
x
,y+d
y
)，其中(d
x
,d
y
)为(
‑
1,
‑
1),(
‑
1,0),(
‑
1,1),(0,
‑
1),(0,1),(1,
‑
1),(1,0),(1,1)；步骤3、相邻像素点(p,q)未被访问过且是目标像素，则将其加入队列Q，并将其加入连通区域列表；步骤4、标记相邻像素点(p,q)为已访问；S5、将当前连通区域列表保存；403、最终，得到所有的连通区域列表，每个连通区域包含一组相邻的像素点；404、对于每个连通区域，计算其重心位置作为患者颏下点处的激光参考点和记号点的位置信息，重心位置的计算公式具体如下：位置信息，重心位置的计算公式具体如下：其中，x
i
和y
i
分别表示连通区域中每个像素点的x坐标和y坐标，n表示连通区域中的像素点数量；
405、重复上述步骤404，对所有的连通区域进行计算，得到每个连通区域的重心位置作为患者颏下点处的激光参考点和记号点的位置信息；406、在连续的图像帧中，通过所述激光路径模块中的激光跟踪子单元和激光标记子单元，利用卡尔曼滤波器跟踪和标记记号点的移动轨迹，将第一帧图像中检测到的患者颏下点处的激光参考点沿Y轴方向再向上移动2mm标记为初始点y0，患者口内被放入上下颌合托后，将图像中的记号点标记为起点A1，后续图像帧中记号点标记为A
i
，坐标表示为A
i
(x
i
,y
i
)。5.根据权利要求4所述的一种用于全口义齿垂直距离测量的智能测量装置，其特征在于：所述数据处理模块获取到所述激光路径模块标记的记号点不同位置信息后，计算记号点垂直方向的移动距离，具体计算公式步骤为：501、计算记号点垂直方向的移动距离，分三种情况：S1、患者在咬合过程中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐丽洁，张自强，周振勇，康天宇，王宪宗，李志刚，李雄峰，杨龙，
申请(专利权)人：北京工业大学北京航天光通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：