專利名稱：齲齒檢查方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及牙科成像方法和裝置，具體來(lái)說(shuō)，涉及采用熒光和光散射對(duì)齲齒進(jìn)行早期檢查的改進(jìn)方法。
背景技術(shù)：
盡管檢查、治療、以及預(yù)防技術(shù)有所改進(jìn)，但齲齒癥狀在較大范圍內(nèi)普遍存在，影響各年齡組的人群。若未得到正確及時(shí)的治療，齲齒可能導(dǎo)致永久的牙齒損害，甚至導(dǎo)致牙齒的喪失。
傳統(tǒng)的齲齒檢查方法包括利用明銳的牙科探查設(shè)備、往往由X射線照相(X射線)成像輔助的視覺(jué)檢查和觸覺(jué)探摸法。利用上述方法的檢查可能總是有些主觀，其正確性隨包括操作者經(jīng)驗(yàn)、受感染部位、感染程度、觀察狀況、X射線設(shè)備和處理的正確性等許多因素而有所
變化。而且與常規(guī)的檢查技術(shù)相關(guān)聯(lián)具有種種危害，其中包括使脆弱
的牙齒受到損害、因觸覺(jué)方法而使感染傳播、以及受到x射線輻照的膝光這類風(fēng)險(xiǎn)。待到齲齒在視覺(jué)和觸覺(jué)檢查之下較為明顯時(shí)，該病癥通常處于發(fā)作階段，需要補(bǔ)牙，未及時(shí)治療的話，可能導(dǎo)致牙齒喪失。為了滿足對(duì)改進(jìn)的齲齒檢查方法的需要，在不采用x射線的改進(jìn)的成像技術(shù)方面業(yè)已有相當(dāng)大的關(guān)注。已經(jīng)得到商用的某一方法使用的是牙齒經(jīng)過(guò)高強(qiáng)度藍(lán)光照射時(shí)所引起的熒光。稱為定量減光熒光分
析(QLF)這種技術(shù)按健全、健康的牙釉質(zhì)在某些波長(zhǎng)的激勵(lì)下所產(chǎn)生的熒光強(qiáng)度高于齲齒感染損害所造成的脫礦釉質(zhì)這種原理運(yùn)作。于
評(píng)估牙齒的齲齒區(qū)域。對(duì)于紅光激勵(lì)則發(fā)現(xiàn)了不同的關(guān)系，齲齒區(qū)域中的細(xì)菌和細(xì)菌副產(chǎn)品所吸收的光譜區(qū)和發(fā)出的熒光光譜區(qū)與健康區(qū)域相比更為明確。
所提出的齲齒光檢查解決方案包括如下方案美國(guó)專利No.4，515，476 (授予Ingmar)披露將用于提供在某些其他波長(zhǎng)產(chǎn)生熒光的激勵(lì)能量的激光器用于齲齒區(qū)域的定位。
美國(guó)專利No.6,231，338 (授予de Josselin de Jong等人)披露利用熒光檢測(cè)識(shí)別齲齒所用的成像裝置。
美國(guó)專利申請(qǐng)公報(bào)加O4/0240716 ( de Josselin de Jong等人)說(shuō)明對(duì)由發(fā)出熒光的組織得到的圖像進(jìn)行改進(jìn)的圖像分析所用的方法。
美國(guó)專利No.4，479，499 (授予Alfano)披露使用橫斷照明以根據(jù)牙齒結(jié)構(gòu)的半透明性質(zhì)檢查齲齒所用的方法。
使用熒光行為的牙科成像所用的商用產(chǎn)品當(dāng)中有來(lái)自荷蘭阿姆斯特丹的檢查4義研究系統(tǒng)公司(Inspektor Research Systems BV)的QLF醫(yī)療系統(tǒng)。使用不同的方法，來(lái)自伊利諾斯州蘇黎世湖的KaVo牙科公司的診斷激光器齲齒檢查輔助設(shè)備通過(guò)在紅光照明下監(jiān)測(cè)細(xì)菌副產(chǎn)品的熒光強(qiáng)度來(lái)檢查齲齒病癥。
美國(guó)專利申請(qǐng)公報(bào)2004/0202356 (Stookey等人)描述對(duì)熒光的頻語(yǔ)變化進(jìn)行數(shù)學(xué)處理來(lái)以改進(jìn)的準(zhǔn)確性檢查不同階段的齲齒。，2356Stookey等人的披露知道利用熒光頻譜測(cè)定進(jìn)行早期檢查的困難，從而說(shuō)明的是用于增強(qiáng)所得到的頻語(yǔ)數(shù)值的方法，其中對(duì)與得到熒光圖像的照相機(jī)的頻語(yǔ)響應(yīng)相適合的頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行變換。
盡管所披露的方法和裝置對(duì)齲齒檢查提供非侵入、非離子化成像方法顯示出很有希望，但仍有改進(jìn)的余地。采用熒光成像的現(xiàn)有技術(shù)其中一個(gè)公認(rèn)的不足涉及圖像對(duì)比度。諸如QLF這類熒光生成技術(shù)提供的圖像可能因健康區(qū)域和感染區(qū)域兩者間相對(duì)較差的對(duì)比度而難以評(píng)估。如，2356 Stookey等人的披露所說(shuō)明的那樣，初期齲齒的頻鐠以及強(qiáng)度變化可能很細(xì)微，因而難以將非疾病的牙齒表面的凹凸不平與初期齲齒相區(qū)分。
總體而言，普遍認(rèn)為各熒光技術(shù)所得到的圖<象對(duì)比度與癥狀的嚴(yán)重程度相對(duì)應(yīng)。采用上述技術(shù)對(duì)齲齒的正確識(shí)別往往需要癥狀處于相對(duì)發(fā)作的階段，遠(yuǎn)非初期或早期齲齒，這是因?yàn)辇x齒牙齒結(jié)構(gòu)和健全牙齒結(jié)構(gòu)兩者間的熒光差異對(duì)于早期階段的齲齒來(lái)說(shuō)很小。這種情況下，采用熒光技術(shù)的檢查準(zhǔn)確度可能相對(duì)于常規(guī)方法顯示不出明顯的
6改進(jìn)。由于這種不足，對(duì)于熒光效應(yīng)的運(yùn)用明顯具有某些實(shí)用限制阻 止對(duì)初期齲齒的正確診斷。因而，齲齒癥狀會(huì)繼續(xù)檢查不出，直到其 更為嚴(yán)重，例如需要補(bǔ)牙為止。
非常早期階段的齲齒檢查對(duì)于預(yù)防性牙科醫(yī)學(xué)來(lái)說(shuō)具有特別的關(guān) 注。如先前所說(shuō)明的那樣，常規(guī)技術(shù)常常無(wú)法檢查出病癥可逆轉(zhuǎn)階段 的齲齒。根據(jù)通常的經(jīng)驗(yàn)，初期的齲齒是尚未實(shí)質(zhì)穿透進(jìn)入到牙釉質(zhì) 的損傷。這種齲齒損傷在其威脅到牙齒的牙質(zhì)部位之前被識(shí)別的情況 下，往往可實(shí)現(xiàn)重新礦化，逆轉(zhuǎn)早期損傷，避免補(bǔ)牙的需要。但相對(duì) 發(fā)作的齲齒其治療的難度大大增加，更為頻繁地需要某些類型的補(bǔ)牙 或其他類型的介入。
為了利用非侵入牙科技術(shù)時(shí)機(jī)的優(yōu)勢(shì)來(lái)預(yù)先遏制齲齒，需要在初
始發(fā)作階段檢查出齲齒。在很多情形下，如，2356 Stookey等人的披露 所知道的那樣，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種檢查水平難以采用諸如QLF這類現(xiàn)有的 熒光成像技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因而，早期齲齒可能繼續(xù)檢查不出，故而可能 在得到陽(yáng)性檢查之前喪失采用低成本的預(yù)防性措施進(jìn)行逆轉(zhuǎn)的時(shí)機(jī)。
因而，可以很清楚，需要對(duì)針對(duì)齲齒、尤其是其相對(duì)早期階段的 檢查提供改進(jìn)的準(zhǔn)確性的齲齒檢查所用的非侵入、非離子化成像方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的一種用于形成牙齒的增強(qiáng)圖像的方法，包括下列步
驟
a) 通過(guò)下列步驟得到牙齒的熒光圖像數(shù)據(jù)
(i) 使入射光朝向該牙齒；
(ii) 檢測(cè)來(lái)自該牙齒的熒光發(fā)光；
(iii) 對(duì)熒光圖像中的每一像素位置存儲(chǔ)熒光圖像數(shù)據(jù)值；
b) 通過(guò)下列步驟得到牙齒的反射圖像數(shù)據(jù)
(i) 〗吏入射光朝向該牙齒；
(ii) 檢測(cè)來(lái)自該牙齒的背散射反射光；
(iii) 對(duì)反射圖像中的每一像素位置存儲(chǔ)反射圖像數(shù)據(jù)值；
c) 通過(guò)下列步驟將熒光圖像數(shù)據(jù)中的每一像素與反射圖像數(shù)據(jù)中
7其相對(duì)應(yīng)像素組合
(i) 對(duì)該反射圖像數(shù)據(jù)值減去補(bǔ)償值以生成經(jīng)過(guò)補(bǔ)償?shù)姆瓷?圖像數(shù)據(jù)值；
(ii) 根據(jù)熒光圖像數(shù)據(jù)值和經(jīng)過(guò)補(bǔ)償?shù)姆瓷鋱D像數(shù)據(jù)值兩者 間的差值計(jì)算增強(qiáng)的圖像數(shù)據(jù)值，
由此根據(jù)所生成的增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)值的像素陣列形成增強(qiáng)的圖像。 本發(fā)明其特征在于，將熒光圖像數(shù)據(jù)和反射圖像數(shù)據(jù)兩者用于牙 科成像。
本發(fā)明其優(yōu)點(diǎn)在于，相對(duì)于現(xiàn)有的熒光成像技術(shù)提供增強(qiáng)，用于 齲齒在其初期階段的檢查。
本發(fā)明的上述和其他目的、特征、以及優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員 來(lái)說(shuō)通過(guò)閱讀下面結(jié)合其中圖示說(shuō)明本發(fā)明示范性實(shí)施例的附圖所給 出的具體說(shuō)明會(huì)變得清楚。


說(shuō)明書盡管圍繞具體給出和明確要求本發(fā)明主體方案的權(quán)利要 求，^目信本發(fā)明會(huì)從下面結(jié)合下列附圖所給出的說(shuō)明變得清楚 圖l為其中一個(gè)實(shí)施例的齲齒檢查用的成像裝置的示意性框圖； 圖2為替代實(shí)施例的齲齒檢查用的成像裝置的示意性框圖； 圖3為替代實(shí)施例的齲齒檢查用的成像裝置的示意性框圖； 圖4A為替代實(shí)施例的齲齒檢查用的成像裝置使用偏振光的示意 性框圖4B為替代實(shí)施例的齲齒檢查用的成像裝置使用偏振分束器提 供偏振光和減小鏡面反射的示意性框圖5為本發(fā)明用于組合牙科圖像數(shù)據(jù)以生成具有反射增強(qiáng)的熒光 圖寸象的處理的示意圖6為示出本發(fā)明與常規(guī)的可視熒光方法逐邊比對(duì)的對(duì)比度改進(jìn) 的合成圖7為示出其中一個(gè)實(shí)施例用于生成增強(qiáng)的閾值圖像的圖像處理 步驟的框圖；圖8為替代實(shí)施例的齲齒檢查用的成像裝置使用多重光源的示意 性框圖9為本發(fā)明比例倍增和非對(duì)稱照明法的比較結(jié)果的平面圖； 圖10示出如其中一個(gè)實(shí)施例所用的無(wú)任何圖像修改的各代碼值
的輸入/輸出像素變換和加上有補(bǔ)償值的像素變換的圖表；
圖ll為本發(fā)明比例倍增和下移法的比較結(jié)果的平面圖；以及 圖12為示出其中一個(gè)實(shí)施例對(duì)牙齒顯示有白光和增強(qiáng)圖像的顯
示例的平面圖。
具體實(shí)施例方式
本說(shuō)明具體針對(duì)的是本發(fā)明裝置的各組成部分或與本發(fā)明的裝置 更為直接合作的部分。要理解，未專門圖示說(shuō)明的各部分可采取本領(lǐng) 域技術(shù)人員公知的種種形式。
如前面背景部分所說(shuō)明的那樣，已經(jīng)知道可利用下面兩種特性響 應(yīng)其中某一種使用熒光來(lái)進(jìn)行齲齒醫(yī)學(xué)檢查其一為藍(lán)色光源的激勵(lì) 使得健康的牙組織按綠色光譜發(fā)出熒光。其二為紅色光源的激勵(lì)可使 得諸如那些顯現(xiàn)齲齒的細(xì)菌這類細(xì)菌副產(chǎn)品按紅色光i普發(fā)出熒光。
為了理解如何在本發(fā)明中使用光，重要的是如通常生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用 所使用的那樣、具體來(lái)說(shuō)如本發(fā)明方法和裝置中所使用的那樣對(duì)術(shù)語(yǔ) "反射"和"背散射"給出更為精準(zhǔn)的定義。按最寬的光學(xué)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)， 反射通常是指鏡面反射和散射形式的反射兩者的總和。(鏡面反射為 激勵(lì)光其中按入射角度相同的角度由牙齒表面反射的那部分。)但許多 生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，如同本發(fā)明牙科應(yīng)用中的情形，反射的鏡面反射部 分并非所關(guān)注的，而是總體來(lái)說(shuō)對(duì)得到樣品的圖像或測(cè)定構(gòu)成損害的 部分。反射其中對(duì)本應(yīng)用來(lái)說(shuō)所關(guān)注的部分只是來(lái)自背散射光。鏡面 反射必須被阻斷，要不然從成像路徑當(dāng)中清除。按照這種意見的區(qū)別， 本應(yīng)用中使用術(shù)語(yǔ)"背散射形式的反射"來(lái)指反射其中所關(guān)注的部分。 "背散射形式的反射"定義為激勵(lì)光其中在較寬角度范圍內(nèi)由所照明 的牙齒結(jié)構(gòu)彈性背散射的那部分。"反射圖像"如同該術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中 所運(yùn)用的情形，指的只是由背散射形式的反射得到的圖像數(shù)據(jù)，因?yàn)?br> 9鏡面反射受到阻斷或保持為最小。按科學(xué)字面來(lái)說(shuō)，背散射形式的反 射也可以稱為背反射，或簡(jiǎn)稱為背散射。背散射形式的反射與激勵(lì)光 處于相同的波長(zhǎng)范圍。
已經(jīng)顯示光散射性質(zhì)在健康的區(qū)域和齲齒的區(qū)域兩者間有所不 同。具體來(lái)說(shuō)，來(lái)自所照明的區(qū)域的光反射可以為對(duì)正常的非齲齒區(qū) 域而言處于不同的測(cè)定水平。反射的這種變換，單獨(dú)來(lái)看，可能不足 以明確地成為按其本身考慮的診斷值，因?yàn)檫@種效應(yīng)雖可檢測(cè)，但很 細(xì)微。舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于更為前期階段的齲齒來(lái)說(shuō)，其背散射形式的反 射與較早期階段相比可能為低有效的指示。
在諸如采用QLF技術(shù)來(lái)得到的常規(guī)熒光測(cè)定中，反射本身為是避 免而非利用的效應(yīng)。通常采用濾光片來(lái)阻斷全部激勵(lì)光到達(dá)檢測(cè)器件。 由于這種原因，激勵(lì)光的背散射形式的反射中的細(xì)^:但可察覺(jué)的變化 幾乎沒(méi)有受到用于齲齒診斷的關(guān)注。
但發(fā)明人發(fā)現(xiàn)可結(jié)合熒光效應(yīng)使用該背散射形式的反射變化以更 為明確和更為正確地甄別齲齒部位。此外，發(fā)明人觀察到，光散射活 動(dòng)的變化雖說(shuō)不論齲齒癥狀存在于何處總可檢測(cè)得到，但初期的齲齒 區(qū)域更為明確。即便是熒光效應(yīng)極不明確，該背散射形式的反射變化 在早期階段的齲齒處也較為分明。
對(duì)初期齲齒，本發(fā)明利用所觀察的背散射行為，并且將該效應(yīng)與 背景部分先前說(shuō)明的熒光效應(yīng)相組合來(lái)提供改進(jìn)的牙科成像能力以檢 查齲齒。下面稱為具有反射增強(qiáng)的熒光成像(FIRE)這種技術(shù)發(fā)明， 不僅有助于相對(duì)于較為早期的方法提高圖像的對(duì)比度，而且使之能夠 在需要更為復(fù)雜的康復(fù)措施之前的較早階段檢查可進(jìn)行預(yù)防性措施以 進(jìn)行重新礦物化、修復(fù)齲齒感染所形成的損傷這種階段的初期齲齒。 較為有利的是，F(xiàn)IRE檢查可以相對(duì)于采用單獨(dú)測(cè)定熒光的現(xiàn)有熒光方 法所顯示的情形鎖定較為早期階段的齲齒感染。
成像裝置
參照?qǐng)D1，其中一個(gè)實(shí)施例示出了采用FIRE方法的齲齒檢查用 的成像裝置10。光源12使藍(lán)光波長(zhǎng)范圍等合適波長(zhǎng)范圍的入射光經(jīng)過(guò) 光學(xué)透鏡14等光束調(diào)節(jié)部件朝向牙齒20。可以在接近面處(如圖所示)或咬合面處(未圖示)對(duì)牙齒20進(jìn)行照明。接著經(jīng)過(guò)透鏡22由單色 攝像機(jī)30檢測(cè)光其中兩部分具有與入射光相同的波長(zhǎng)并具有可測(cè)定 反射的背散射光分量；以及因入射光而受到激勵(lì)的熒光。對(duì)于FIRE 成像來(lái)說(shuō)，鏡面反射造成消極因素，因而不希望。為了使鏡面反射的 檢出減小，攝1I4/L30定位于相對(duì)于光源12合適角度處。這允許在對(duì) 鏡面反射分量沒(méi)有混淆影響的情況下對(duì)背散射光進(jìn)行成像。
在圖l的實(shí)施例中，單色攝像機(jī)30具有彩色濾光片26和28。在 反射成像期間使用彩色濾光片26和28其中一個(gè)，在熒光成像期間則 使用另一個(gè)。處理裝置38得到并處理反射圖像數(shù)據(jù)和熒光圖像數(shù)據(jù)， 并形成FIRE圖像60。FIRE圖像60為可打印或可在顯示器40上顯現(xiàn) 的經(jīng)過(guò)增強(qiáng)的診斷圖像。FIRE圖像60數(shù)據(jù)也可傳輸給存儲(chǔ)設(shè)備或傳 輸給另一位置用于顯示。
參照?qǐng)D2，示出了采用彩色攝像機(jī)32的替代實(shí)施例。按照這種配 置，通常會(huì)不需要輔助濾光片，因?yàn)椴噬珨z像機(jī)32會(huì)能夠從牙齒20 的全彩色圖像的分色(也稱為各色平面)當(dāng)中得到反射圖像和熒光圖 像。
光源12其典型的中心波長(zhǎng)在其中某一個(gè)實(shí)施例中為諸如約405 納米這類藍(lán)光波長(zhǎng)范圍。實(shí)際上，光源12可發(fā)光的波長(zhǎng)范圍處于上部 紫外線范圍至深藍(lán)、大約300納米和500納米兩者間范圍。光源12可 以為激光器或者可采用一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(LED)來(lái)制作。作為 替代，可采用具有基底色濾光片用于使所需波長(zhǎng)光通過(guò)的諸如氙氣燈 這類寬頻帶光源。透鏡14等光學(xué)元件可起到諸如通過(guò)控制照明區(qū)域的 均勻度和大小來(lái)調(diào)節(jié)入射光這種作用。舉例來(lái)說(shuō)，可以在透鏡14之前 或之后使用如圖2中虛線所示的散射體13來(lái)平緩LED光束的熱斑。 照明光的光路可以包括例如諸如光纖或液體光導(dǎo)這類光導(dǎo)或光分布結(jié) 構(gòu)(未圖示)。光強(qiáng)度水平通常根據(jù)所用的各光調(diào)節(jié)檢測(cè)部件為較小的 毫瓦水平，但可或大或小。
參照?qǐng)D3,照明配置可替代性地以法向入射角確定光方向，并經(jīng) 過(guò)分束器34轉(zhuǎn)向。會(huì)接著設(shè)置攝像機(jī)32以得到經(jīng)過(guò)分束器34傳輸?shù)?圖像光。其他照明選項(xiàng)包括以從一側(cè)或多側(cè)的入射角度對(duì)準(zhǔn)牙齒的多重光源。作為替代，照明可以使用諸如圓形陣列中的中心其周圍分布
的環(huán)形LED光源或LED光源配置，以多重角度提供均勻的光。也可 以經(jīng)過(guò)光纖或光纖陣列提供照明。
圖l至圖3中作為透鏡22表示的成像光學(xué)器件可包括任何光學(xué)部 件的合適配置，其可能的配置范圍為單透鏡部件至多元件透鏡。不平 但可能具有平緩輪廓和較高山脊兩者區(qū)域的牙齒表面其清晰成像需要 各成像光學(xué)器件具有足夠的聚焦深度。較好是，對(duì)于優(yōu)化分辨率而言， 成像光學(xué)器件提供的圖像尺寸基本上充滿攝像機(jī)的傳感器元件。遠(yuǎn)心 光學(xué)器件有利于透鏡22提供并非高度依賴光線角度的圖像生成光。
可以由單色攝傳水30 (圖1)或者彩色攝#^ 32 (圖2 )來(lái)進(jìn)行 圖像攝取。通常，攝像機(jī)30或32采用CMOS或CCD圖像傳感器。 單色版本通常會(huì)采用適合所關(guān)注波長(zhǎng)的可回縮的光譜濾光器26、 28。 對(duì)于具有藍(lán)光波長(zhǎng)的光源12來(lái)說(shuō)，用于攝取反射圖像數(shù)據(jù)的光譜濾光 器26會(huì)主要傳輸藍(lán)光。用于攝取熒光圖像數(shù)據(jù)的光譜濾光器28則會(huì) 以諸如主要是綠光這類不同的波長(zhǎng)傳輸光。較好是，光譜濾光器26和 28自動(dòng)切換到位來(lái)允許以較接近的順序攝取反射圖像和熒光圖像兩 者。從相同的位置得到兩者圖像來(lái)允許圖像數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確定位。
光鐠濾光器28會(huì)在合適波長(zhǎng)的整個(gè)范圍內(nèi)按采集熒光數(shù)據(jù)的通 帶進(jìn)行優(yōu)化。從牙齒20得到的熒光效應(yīng)在可見光范圍內(nèi)具有相對(duì)較寬 的光譜分布，其中所發(fā)出的光在激勵(lì)所用的光的波長(zhǎng)范圍之外。熒光 發(fā)光通常在大約450納米和650納米兩者間，而峰值通常在綠光區(qū)域， 大體為500納米至600納米左右。因而，為了在其最高能級(jí)的條件下 得到這種熒光圖像，對(duì)于光譜濾光器28來(lái)說(shuō)綠光濾光器通常較好。但 可見光謙的其他范圍也可用于其他實(shí)施例中。
同樣，光譜濾光器26會(huì)在覆蓋所用的光源12的光譜能量其中至 少有意義部分的波長(zhǎng)范圍內(nèi)按采集反射數(shù)據(jù)的通帶進(jìn)行優(yōu)化。由于前 面討論的理由，為了在其最高能級(jí)的條件下得到反射圖像，對(duì)于光譜 濾光器26來(lái)說(shuō)通常采用藍(lán)光濾光器。
適當(dāng)調(diào)整攝<1^控制用于得到每一種類的圖像。舉例來(lái)說(shuō)，攝取 熒光圖像時(shí)，需要對(duì)增益、快門速度、以及光圏進(jìn)行相應(yīng)的曝光調(diào)整，這是因?yàn)樵搱D像不可以很強(qiáng)。用彩色攝*32 (圖2)時(shí)，在攝傳水 圖像傳感器上由彩色濾光陣列進(jìn)行彩色濾光。在藍(lán)色色平面中攝取反 射圖像，同時(shí)在綠色色平面中攝取熒光圖像。也就是說(shuō)，單次曝光同 時(shí)攝取背散射形式的反射圖像和熒光圖像。
處理裝置38通常為計(jì)算機(jī)工作站，但在其最寬泛意義上的應(yīng)用 中，可以為能夠從攝像機(jī)30或32當(dāng)中得到圖像數(shù)據(jù)并對(duì)該數(shù)據(jù)執(zhí)行 圖像處理算法以生成FIRE圖像60數(shù)據(jù)的任何類型的控制邏輯處理部 分或系統(tǒng)。處理裝置38可以為本機(jī)，或者可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口與圖像檢 測(cè)部分連接。
參照?qǐng)D5,其中以示意方式示出了如何按照本發(fā)明形成FIRE圖 像60。得到了牙齒20的兩幅圖像，即綠色的熒光圖像50和藍(lán)色的反 射圖像52。如前面說(shuō)明的那樣，必須強(qiáng)調(diào)的^^射圖像52及其數(shù)據(jù)所 用的反射光來(lái)自背散射形式的反射，而鏡面反射則是受到阻斷或盡可 能保持為低水平的。圖5例中，各個(gè)圖像50、 52、以及60中存在按虛 線輪廓表示的齲齒區(qū)域58,其使得熒光稍微減少，反射稍微增加。該 齲齒區(qū)域58在單獨(dú)取得的熒光圖像50或反射圖像52中可能是無(wú)法察 覺(jué)或幾乎無(wú)法察覺(jué)的。處理裝置38采用如下面所說(shuō)明的圖像50和52 兩者所用的圖像處理算法對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，作為結(jié)果提供FIRE 圖像60。齲齒區(qū)域58和健全的牙齒結(jié)構(gòu)兩者間的對(duì)比度得到提高，從 而齲齒病癥在FIRE圖像60中更為直觀。
圖6示出本發(fā)明與可見白光圖像和常規(guī)的熒光方法逐邊比對(duì)的對(duì) 比度改進(jìn)。對(duì)于很早階段的齲齒來(lái)說(shuō)，齲齒區(qū)域58不論是眼睛直接覺(jué) 察出的那樣還是口腔內(nèi)部攝4I4M聶取的那樣，會(huì)看上去與白光圖像54 中周圍的健康牙齒結(jié)構(gòu)沒(méi)有區(qū)別。按現(xiàn)有的熒光方法攝取的綠色熒光 圖像52中，該齲齒區(qū)域58會(huì)表現(xiàn)為非常微弱、難以注意的陰影。而 本發(fā)明所生成的FIRE圖像60中，該相同齲齒區(qū)域58則表現(xiàn)為較暗、 更容易檢出的斑點(diǎn)。顯然，具有其對(duì)比度增強(qiáng)的FIRE圖像60提供的 診斷數(shù)值更大。
圖像處理
如前面參照?qǐng)D5和圖6所說(shuō)明的那樣，對(duì)圖像數(shù)據(jù)的處理采用反
13射圖像數(shù)據(jù)和熒光圖像數(shù)據(jù)兩者來(lái)生成可用于識(shí)別牙齒的齲齒區(qū)域的 最終圖像。有若干種可替代處理方法用于將反射圖像數(shù)據(jù)和熒光圖像
數(shù)據(jù)組合以形成診斷用的FIRE圖像60。前面引用過(guò)的一同待審查的 美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)11/262,869說(shuō)明的是用于組合熒光數(shù)據(jù)和反射數(shù) 據(jù)的比例倍增法。該比例倍增實(shí)施例中，圖像處理對(duì)每一像素進(jìn)行下 列運(yùn)算
r柳**U (l)
其中m和n為合適的乘數(shù)(正系數(shù))，F(xiàn)value和R^ue分別為由熒光圖 像數(shù)據(jù)和反射圖像數(shù)據(jù)得到的代碼數(shù)值。
齲齒區(qū)域中對(duì)各圖像像素來(lái)說(shuō)背散射形式的反射較高(較亮)，上 述像素與周圍像素相比，產(chǎn)生較高的反射值Rvalue。同時(shí)，齲齒區(qū)域中 對(duì)各圖像像素來(lái)說(shuō)熒光較低(較暗)，上述像素與周圍像素相比，產(chǎn)生 較低的熒光值F油e。對(duì)于齲齒區(qū)域中的像素來(lái)說(shuō)，熒光與反射相比強(qiáng) 度相當(dāng)弱。分別將熒光和反射乘以合適的比例乘數(shù)m和n之后，m > n 的情況下，全部像素經(jīng)過(guò)定標(biāo)的熒光值便超過(guò)或等于相應(yīng)的經(jīng)過(guò)定標(biāo) 的反射值
(挑* F她e)〉成,U (2)
于是每一像素經(jīng)過(guò)定標(biāo)的熒光值減去經(jīng)過(guò)定標(biāo)的背散射形式的反 射值便得到經(jīng)過(guò)處理的圖像，其中齲齒區(qū)域像素和健全區(qū)域像素其強(qiáng) 度值之間的對(duì)比度得到增強(qiáng)，結(jié)果是形成能夠進(jìn)行現(xiàn)成顯示和認(rèn)識(shí)的
對(duì)比度增強(qiáng)。某一實(shí)施例中，反射值Rv由e的比例乘數(shù)n為1。
如前面參照表達(dá)式(1)例子所給出的說(shuō)明那樣對(duì)熒光值和反射值 進(jìn)行初次組合之后，也可以進(jìn)行另外的有益圖像處理。利用成4象領(lǐng)域
中技術(shù)人員所熟悉的圖像處理技術(shù)執(zhí)行的閾值運(yùn)算，或者對(duì)FIRE圖 像60所用的經(jīng)過(guò)組合的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行的某些其他合適的調(diào)整，可以用 于進(jìn)一步增強(qiáng)齲齒區(qū)域和健全牙齒結(jié)構(gòu)兩者間的對(duì)比度。參照?qǐng)D7,其中以框圖形式示出其中一個(gè)實(shí)施例用于生成增強(qiáng)的閾值FIRE圖像64 的圖像處理步驟。熒光圖像50和反射圖像52如前面所說(shuō)明的那樣首 先組合形成FIRE圖像60。接著進(jìn)行一閾值運(yùn)算，所提供的閾值圖像 62更為清楚地限定所關(guān)注區(qū)域即齲齒區(qū)域58。接下來(lái)，閾值圖4象62 與原先的FIRE圖像60相組合來(lái)生成增強(qiáng)的閾值FIRE圖像64。同樣， 閾值檢測(cè)的結(jié)果也可以疊加到白光圖像54 (圖6)上來(lái)給出齲齒感染 部位的明確輪廓。
對(duì)相應(yīng)的系數(shù)m和n的選擇取決于光源的光譜成分和圖傳4聶取系 統(tǒng)的光譜響應(yīng)。舉例來(lái)說(shuō)，在某一個(gè)LED至下一個(gè)的中心波長(zhǎng)和光鐠 帶寬方面具有可調(diào)節(jié)能力。同樣，在不同圖4象攝取系統(tǒng)的彩色濾光器 和圖像傳感器的光語(yǔ)響應(yīng)方面存在可調(diào)節(jié)能力。這種變動(dòng)影響所測(cè)定 的反射值和熒光值的相對(duì)量值。因此，作為初始校準(zhǔn)過(guò)程其中一部分 可能需要對(duì)每一成像裝置10確定不同的m和n值。成像裝置10制造 期間所采用的校準(zhǔn)過(guò)程于是可優(yōu)化m和n值以便在所形成的FIRE圖 像中提供盡可能好的對(duì)比度增強(qiáng)。
其中一個(gè)校準(zhǔn)步驟中，得到的是對(duì)反射成4象所用的光源12的光譜 測(cè)定結(jié)果。接著，對(duì)牙齒所激勵(lì)的熒光發(fā)光進(jìn)行光譜測(cè)定。該數(shù)據(jù)提 供的是在所關(guān)注的每一波長(zhǎng)范圍內(nèi)可資利用的光能其相對(duì)量的輪廓。 于是，攝像機(jī)30 (具有相應(yīng)的濾光片)或32的光譜響應(yīng)相對(duì)于公知的 基準(zhǔn)得到量化。上述數(shù)據(jù)于是用于例如生成特定成像裝置10的處理裝 置為了形成FIRE圖像60所要使用的經(jīng)過(guò)優(yōu)化的乘數(shù)m和n值的集合。
雖然比例倍增法相對(duì)于常規(guī)熒光成像提供改進(jìn)的結(jié)果，但尤其是 對(duì)邊緣界定和總體圖像質(zhì)量而言仍有某些改進(jìn)余地。比例倍增法其中 一個(gè)固有的問(wèn)題是，較弱熒光信號(hào)的倍增使得噪聲本底也有所提升。 這造成較多的噪聲，F(xiàn)IRE圖像中的邊緣界定有某些損耗。
在比例倍增法的替代實(shí)施例中，可采用下面稱為非對(duì)稱照明法的 不同方法。該方法中，作為分開的攝取來(lái)得到熒光和反射，熒光成像 與反射成像相比有更多的光到達(dá)牙齒。熒光成像所用的激勵(lì)光的明顯 增加造成所形成的熒光具有較高的光水平，對(duì)于熒光圖像數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)具 有明顯改進(jìn)的S/N比。通過(guò)使熒光提高達(dá)到足夠高的水平，熒光響應(yīng)可帶來(lái)與反射相比擬的水平或稍微大于反射的水平，允許將直接相減
用于獲得FIRE成像所用的熒光圖像和反射圖像兩者間的差值。要強(qiáng) 調(diào)的是，該方法不涉及熒光信號(hào)的提升，因而沒(méi)有噪聲本底的放大。
實(shí)際上，對(duì)源尤其是較小尺寸、諸如會(huì)用于成像裝置的源所能提 供的光量有種種限定。通過(guò)在反射采集期間也^f吏用減小的照明，可得 到可比較的熒光水平和反射水平，而不需要照明有大幅度的提高用于 熒光采集。
可通過(guò)使得用于激勵(lì)熒光發(fā)光的LED等光源的驅(qū)動(dòng)電流增加獲 得提高的照明。某些實(shí)施例(圖l至圖4B)中，將同一光源12用于 熒光成像和反射成像兩者。其他實(shí)施例中，則有一分開的光源16a用 于激勵(lì)熒光(圖8)。不論是將同一光源12用于反射成像和熒光成像兩 者，還是使用分開的光源16a和16b，每一成像動(dòng)作可需要獨(dú)立的照 明水平，使之需要以不同次數(shù)攝取分開的熒光圖像和反射圖像。某一 實(shí)施例中，按若干分之一秒的間隔攝取上述圖像?？赡芡ㄟ^(guò)根據(jù)正攝 取的圖像來(lái)迅速切換到位，會(huì)需要分開的濾光片。
非對(duì)稱照明成像的結(jié)果相對(duì)于式(1)的比例倍增法顯示出改進(jìn)。 圖9示出由同一牙齒生成的兩例FIRE圖像。左面的是利用比例倍增 法得到的圖像70，圖像結(jié)構(gòu)尤其是邊緣特征明顯較暗。而且，齲齒病 灶86a和86b過(guò)暗，無(wú)法顯示這兩處病灶有所區(qū)別的齲齒發(fā)作階段。 右面的圖像則是利用就該第二實(shí)施例所說(shuō)明的非對(duì)稱照明成像法攝取 的，在動(dòng)態(tài)范圍和對(duì)比度方面有明顯的改善，并具有改進(jìn)的邊緣界定。
熒光圖像和反射圖像組合所用的另 一替代性實(shí)施例采取的是與剛 說(shuō)明的比例倍增法和非對(duì)稱照明成像法有所不同的方法。這種"下移" 或"補(bǔ)償"方法沒(méi)有諸如定標(biāo)法可能造成的圖像數(shù)據(jù)失真的風(fēng)險(xiǎn)，也 不需要驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到較高水平。下移成像法其特征可能在于保持處于 某種亮度范圍的圖像值，并在圖像處理過(guò)程中保持那些圖像值的輸入/ 輸出比。效果上，該方法保持原始數(shù)據(jù)的輸入/輸出關(guān)系和完整的結(jié)構(gòu)。
下移成像法如下工作
l.分別以合適的照明水平得到牙齒的反射圖像數(shù)據(jù)和熒光圖像數(shù)據(jù)。2.對(duì)兩圖像數(shù)據(jù)值的組合過(guò)程中，從反射圖像數(shù)據(jù)當(dāng)中減去補(bǔ)償 (或者換言之，對(duì)其加上一負(fù)補(bǔ)償)，其中該補(bǔ)償接近圖^Jt據(jù)分布兩 者間的強(qiáng)度差。
總之，下移成像法用下式得到每一圖像值
u畫n"e《鄉(xiāng) (3)
例如
uu。) (4)
執(zhí)行式(3)的隱函數(shù)為限幅(clipping)運(yùn)算，其中減法運(yùn)算的 任何負(fù)值結(jié)果均設(shè)定為零。因而式(3)可以更為明確地給出為
C7,》"Fva, e)-C7&/^v", e-oj^")// (5)
這里，F(xiàn)v紐可從綠色通道得到，R油e可從同一彩色攝像的藍(lán)色 通道得到?；蛘撸現(xiàn)v由e和Rv掛可如前面說(shuō)明的替代性實(shí)施例從兩次 分開的攝像得到。
圖lO的圖表示范性地示出下移成像法對(duì)反射值Rv由e起到何種作 用。該補(bǔ)償?shù)脑黾釉诜瓷鋽?shù)據(jù)值的有效范圍內(nèi)有效造成偏移。水平軸 (橫向座標(biāo))表示輸入數(shù)據(jù)代碼值。垂直軸(縱向座標(biāo))表示輸出數(shù) 據(jù)代碼值。如左面圖表所示的那樣，在沒(méi)有任何圖像修改的情況下， 輸入/輸出變換74具有斜率1,以相同代碼值將每一輸入變換為輸出。
右面圖表在較暗區(qū)域內(nèi)對(duì)輸入/輸出變換74應(yīng)用負(fù)值補(bǔ)償78，造成輸 入數(shù)據(jù)有未用部分76。各輸出值在輸入/輸出變換74其中使用的部分 內(nèi)受到衰減;但保持相同的總體關(guān)系(具有相同的斜率1);對(duì)于反射數(shù) 據(jù)來(lái)說(shuō)僅是總體強(qiáng)度水平有所降低。
下移成像法相對(duì)于用于將熒光圖像數(shù)據(jù)和反射圖像數(shù)據(jù)相組合的 比例倍增法顯示出明確的改進(jìn)。圖ll示出使用相同照明水平由相同牙
17齒生成的兩例FIRE圖像。左面是使用比例倍增法得到的圖像70。使 用對(duì)第三實(shí)施例說(shuō)明的具有補(bǔ)償?shù)南乱瞥上穹ㄋ峁┑挠颐娴膱D像80 在動(dòng)態(tài)范圍和對(duì)比度方面顯示出明顯的改進(jìn)和改善的邊緣界定。利用 下移成像法，齲齒病灶86a及86b和周圍的健全結(jié)構(gòu)間的對(duì)比度量(即 強(qiáng)度差)可通過(guò)調(diào)整所用的補(bǔ)償值來(lái)調(diào)整。
一定注意到，所說(shuō)明的用于將熒光數(shù)據(jù)和反射數(shù)據(jù)組合的三個(gè)不 同實(shí)施例其部分本身可組合來(lái)獲得FIRE圖像。舉例來(lái)說(shuō)，可對(duì)各種 設(shè)定調(diào)整至光源12或16a/16b的驅(qū)動(dòng)電流來(lái)獲得具有規(guī)定范圍的熒光 圖像和反射圖像。接著，可使用總體調(diào)整式，與某些下移量相組合利 用某種比例倍增法調(diào)整上述值
^i*Fva/"e)-(>i*/ v<l, e-6{/^") (6)
要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明中所獲得的圖像對(duì)比度增強(qiáng)，因?yàn)槠洳捎玫?M射數(shù)據(jù)和熒光數(shù)據(jù)兩者，因而優(yōu)于僅使用熒光圖像數(shù)據(jù)的常規(guī)方 法。以往，僅得到熒光數(shù)據(jù)的情況下，采用圖^Jt理以優(yōu)化數(shù)據(jù)，諸 如根據(jù)攝像機(jī)或攝像機(jī)濾光器的光語(yǔ)響應(yīng)等合適的特性進(jìn)行熒光數(shù)據(jù) 變換。舉例來(lái)說(shuō)，上面引用的，2356 Stookey等人披露的方法進(jìn)行這種 優(yōu)化，根據(jù)攝像機(jī)響應(yīng)進(jìn)行熒光圖像數(shù)據(jù)變換。但上述常規(guī)方法對(duì)背 散射形式的反射數(shù)據(jù)所得到的另外的圖像信息高估了其附加的優(yōu)勢(shì)。
富有啟發(fā)性的是，觀察到不論是使用比例倍增法、非對(duì)稱照明成 像法，還是使用剛說(shuō)明的下移法，都需要各像素的空間相關(guān)用于組合 熒光值和反射值。也就是說(shuō)，相對(duì)于牙齒表面，熒光圖像數(shù)據(jù)的每一 像素在反射圖像數(shù)據(jù)中具有相對(duì)應(yīng)的像素。因而，較好是以同一位置 的成像頭并在兩次攝像之間幾乎沒(méi)有甚至毫無(wú)時(shí)間間隔來(lái)攝取熒光圖 像和反射圖像兩者。
替代性實(shí)施例
本發(fā)明的方法允許若干替代性實(shí)施例。舉例來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)使用 偏振元件來(lái)改善反射圖像和熒光圖像其中某一種或兩者的對(duì)比度。業(yè) 已注意到，具有高度結(jié)構(gòu)成分的牙釉質(zhì)對(duì)入射光的偏振較為敏感。例如《生物醫(yī)學(xué)光器件學(xué)報(bào)》2002年十月；7(4);第618-627頁(yè)中的"利用 偏振敏感的光學(xué)相干層析X射線攝影法的齲齒病灶及病灶癥狀成像" (Fried等人)中，已經(jīng)使用偏振光來(lái)提高牙科成像技術(shù)的靈敏度。 也可較為有利地采用偏振控制作為減小鏡面反射的手段。鏡面反 射往往保留入射光的偏振狀態(tài)。舉例來(lái)說(shuō)，入射光為S偏振的情況下， 經(jīng)過(guò)鏡面反射的光也同樣為S偏振。而背散射則往往使得入射光去偏 振或其偏振隨機(jī)。入射光為S偏振的情況下，背散射形式的光具有S 和P偏振分量。使用偏振器和分析器，可采用這種偏振處理的差異來(lái) 有助于從反射圖像當(dāng)中消除不要的鏡面反射，以便僅得到背散射形式 的反射。
參照?qǐng)D4A，示出了成像裝置10其在照明光光路中采用偏振器42 的實(shí)施例。偏振器42通過(guò)的是線偏振的入射光?？梢栽趤?lái)自牙齒20 的圖像生成光的光路中提供一分析器44作為用以減小鏡面反射分量的 手段。利用這種偏振器42/分析器44組合作為偏振元件，攝像機(jī)30或 32檢測(cè)的反射光主要是背散射光，即反射其中希望與本發(fā)明的熒光圖 像數(shù)據(jù)相組合的那部分。來(lái)自諸如激光器這種光源12的照明光為現(xiàn)成 的線偏振的情況下，不需要偏振器42;于是分析器44會(huì)按照其與照明 光的偏振方向相正交的偏振軸方向取向用于消除鏡面反射。
圖4B中所示的替代性實(shí)施例采用偏振分束器18 (有時(shí)稱為偏振 光分束器)作為偏振元件。該配置中，偏振分束器18較為有利地對(duì)圖 像生成光用的偏振器和分析器兩者實(shí)現(xiàn)其功能，從而提供更為緊湊的 技術(shù)方案。對(duì)照明光和圖像生成光光路的尋跡示出偏振分束器18如何 實(shí)現(xiàn)該功能。如圖4B中虛線箭頭所示，偏振分束器18按P偏振透射， 而按S偏振反射，將該光導(dǎo)向牙齒20。牙齒20結(jié)構(gòu)的背散射使該光 去偏振。偏振光分束器18以同樣方式處理背散射光，按P偏振透射， 而按S偏振反射。于是可由攝像機(jī)30 (如參照?qǐng)D1所說(shuō)明的那樣具有 合適的濾光器)或彩色攝像機(jī)32檢測(cè)所生成的P偏振光。因?yàn)殓R面反 射光為S偏振，因而偏振分束器18從抵達(dá)攝像機(jī)30、 32的光當(dāng)中有 效地消除該鏡面反射分量。
偏振的照明對(duì)圖像對(duì)比度形成進(jìn)一步的改善，但如圖4A和圖4B的說(shuō)明可知是以光量水平為代價(jià)的。因此，按此方法使用偏振光時(shí)，
可能需要采用較高強(qiáng)度的光源12。同樣有益的是使用在所關(guān)注波長(zhǎng)范 圍具有較高透射的偏振元件。
具有特定優(yōu)勢(shì)用于本應(yīng)用的一種偏振器42為線柵偏振器，諸如可 由猶他州 Orem 的 Moxtek Inc.提供的美國(guó)專利 U.S.Pat.No.:6，122，103(Perkins等人)說(shuō)明的那些偏振器。線柵偏振器顯 示有較好的角度和彩色響應(yīng)，在藍(lán)光光鐠范圍具有相對(duì)較好的透射。 圖4A配置中的偏振器42和分析器44其中之一或兩者可以為線柵偏振 器。線柵偏振分束器同樣可資利用，可用于圖4B配置。
本發(fā)明方法利用牙齒組織對(duì)足夠強(qiáng)度的入射光的響應(yīng)方式，使用 熒光和光反射的組合來(lái)以提高的正確度和清晰度顯現(xiàn)牙齒的齲齒區(qū) 域。按此方式，本發(fā)明提供針對(duì)現(xiàn)有的非侵入的齲齒熒光檢查技術(shù)的 改進(jìn)。如上面給出的背景部分所說(shuō)明的那樣，僅使用熒光所獲得的圖 像會(huì)因較低的對(duì)比度而無(wú)法示出齲齒。本發(fā)明方法提供的是具有提高 的對(duì)比度的圖像，因此對(duì)于用于識(shí)別齲齒的診斷醫(yī)師來(lái)說(shuō)具有更多的 潛在益處。
另外，不同于單獨(dú)采用熒光的先前方法，本發(fā)明方法也提供在非 常早期的初期階段檢查齲齒可使用的各圖像。因非常早期的齲齒病灶 的可察覺(jué)背散射效應(yīng)而成為可能的所增加的能力，使得熒光技術(shù)的用 處擴(kuò)展，并有助于在其可逆轉(zhuǎn)階段進(jìn)行齲齒檢查，因而會(huì)不需要補(bǔ)牙 等恢復(fù)性策略。
具體參照其某些優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)說(shuō)明，但會(huì)理解本 領(lǐng)域技術(shù)人員可在不背離本發(fā)明范圍的情況下在如上所述本發(fā)明范圍 內(nèi)和如所附權(quán)利要求所限定的那樣進(jìn)行種種變形和修改。
舉例來(lái)說(shuō)，可按照采用攝#4^或其他類型的圖像傳感器的不同實(shí) 施例使用各種類型的光源12。
雖可使用單個(gè)光源12用于熒光激勵(lì)，但可有益于將多重入射光源 12的光應(yīng)用于獲得多重圖像。參照?qǐng)D8的替代性實(shí)施例，光源12可以 為其中包括用于提供激勵(lì)熒光發(fā)光用的合適能級(jí)和波長(zhǎng)的光的某一光 源16a和用于按不同次數(shù)提供照明的另一光源16b的更為復(fù)雜的組件。
20附加的光源16b可提供最適合背散射形式反射成像的波長(zhǎng)和能級(jí)的
光?；蛘?，可提供白光照明等多色照明用于攝取在以FIRE圖像逐邊 顯示時(shí)可有助于識(shí)別諸如污漬或次鈣化這種可能會(huì)混淆齲齒檢查的特
征的白光圖像或多色圖像。
在某一實(shí)施例中，白光圖像同樣提供利用熒光數(shù)據(jù)用于生成FIRE 圖像的背散射形式的反射數(shù)據(jù)。為了從背光圖像得到反射圖像，使用 合適的濾光器使反射光光鐠的選定部分透射，阻斷反射光的其他部分。 作為替代，對(duì)于彩色傳感器或攝像機(jī)32來(lái)說(shuō)，反射數(shù)據(jù)從白光圖像的 某一色通道(通常并非紅色通道)當(dāng)中得到反射數(shù)據(jù)。盡管光諉的藍(lán) 光部分可能最適合用于反射圖像數(shù)據(jù)，但采用綠光光譜范圍有好處， 尤其是因?yàn)楣庾V的綠光部分往往傳感器或彩色攝像機(jī)的光譜響應(yīng)往往 具有優(yōu)勢(shì)。
在某一實(shí)施例中，如圖12所示，F(xiàn)IRE圖像64和白光圖像54在 顯示設(shè)備監(jiān)視器82上逐邊顯示。FIRE圖像64通常為灰階圖像。作為 替代，F(xiàn)IRE圖像64可以以綠色著色傾斜。業(yè)已發(fā)現(xiàn)這樣有助于操作 該成像裝置的牙醫(yī)或技師，因?yàn)槠湓贔IRE圖像64中暗示熒光內(nèi)容。
因而，所提供的是利用背散射形式的反射和熒光的組合效應(yīng)在早 期和后期階段進(jìn)行齲齒檢查的裝置和方法。部件清單
10成像裝置
12光源
13擴(kuò)散體
14透鏡
16a光源
16b光源
18偏振分束器
20牙齒
22透鏡
26濾光片
28濾光片
30攝像機(jī)
32攝脅
34分束器
38處理裝置
40顯示器
42偏振器
44分析器
50熒光圖像
52反射圖像
54白光圖像
58齲齒區(qū)域
60FIRE圖像
62閾值圖像
64增強(qiáng)閾值FIRE圖像
70圖像
72圖像
74輸入/輸出變換76 無(wú)用部分78 補(bǔ)償80 圖像82 顯示設(shè)備監(jiān)視器86a 齲齒病灶86b 齲齒病灶
權(quán)利要求
1. 一種用于形成牙齒的增強(qiáng)圖像的方法，包括下列步驟a)通過(guò)下列步驟得到牙齒的熒光圖像數(shù)據(jù)(i)使入射光朝向該牙齒；(ii)檢測(cè)來(lái)自該牙齒的熒光發(fā)光；(iii)對(duì)熒光圖像中的每一像素位置存儲(chǔ)熒光圖像數(shù)據(jù)值；b)通過(guò)下列步驟得到牙齒的反射圖像數(shù)據(jù)(i)使入射光朝向該牙齒；(ii)檢測(cè)來(lái)自該牙齒的背散射反射光；(iii)對(duì)反射圖像中的每一像素位置存儲(chǔ)反射圖像數(shù)據(jù)值；c)通過(guò)下列步驟將熒光圖像數(shù)據(jù)中的每一像素與反射圖像數(shù)據(jù)中其相對(duì)應(yīng)像素組合(i)對(duì)該反射圖像數(shù)據(jù)值減去補(bǔ)償值以生成經(jīng)過(guò)補(bǔ)償?shù)姆瓷鋱D像數(shù)據(jù)值；(ii)根據(jù)熒光圖像數(shù)據(jù)值和經(jīng)過(guò)補(bǔ)償?shù)姆瓷鋱D像數(shù)據(jù)值兩者間的差值計(jì)算增強(qiáng)的圖像數(shù)據(jù)值，由此根據(jù)所生成的增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)值的像素陣列形成增強(qiáng)的圖像。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括顯示牙齒 的增強(qiáng)圖像的步驟。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，入射光包括的波長(zhǎng)在 約300納米和500納米之間。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，得到熒光圖像數(shù)據(jù)的 步驟包括使用綠色濾光片的步驟。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，得到反射圖像數(shù)據(jù)的 步驟包括使用藍(lán)色濾光片的步驟。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，得到反射圖像數(shù)據(jù)的 步驟包括使用攝#4^。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，攝像機(jī)為彩色攝像機(jī)。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，從單色、全色圖像攝取的不同色平面得到熒光圖像數(shù)據(jù)和反射圖像數(shù)據(jù)。
9. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，從分開的圖像4聶取中 得到熒光圖像數(shù)據(jù)和反射圖像數(shù)據(jù)。
10. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，增強(qiáng)圖像的顯示具 有非灰色色調(diào)。
11. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，增強(qiáng)圖像的顯示具 有綠色色調(diào)。
12. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，顯示牙組織的增強(qiáng) 圖像的步驟包括同時(shí)顯示用多色光源得到的牙齒的圖像。
13. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使入射光朝向牙齒 的步驟包括使選自激光器、LED、以及燈所組成的組合當(dāng)中的光源激 勵(lì)的步驟。
14. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，得到反射圖像的步 驟包括^^多色入射光朝向牙齒。
15. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，從白光圖像的色平 面得到反射圖像數(shù)據(jù)。
16. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，單色光源提供第一 和第二入射光。
17. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，不同光源提供第一 和第二入射光。
18. —種用于形成牙組織的增強(qiáng)圖像的方法，包括下列步驟a) 通過(guò)下列步驟得到牙齒的熒光圖4象數(shù)據(jù)(i) 使第一入射光朝向該牙齒；(ii) 檢測(cè)來(lái)自該牙齒的熒光發(fā)光；(iii) 對(duì)熒光圖像中的每一像素位置存儲(chǔ)熒光圖像數(shù)據(jù)值；b) 通過(guò)下列步驟得到牙齒的反射圖像數(shù)據(jù)(i) 使第二入射光朝向該牙齒；(ii) 檢測(cè)來(lái)自該牙齒的反射光；(iii) 對(duì)反射圖像中的每一像素位置存儲(chǔ)反射圖像數(shù)據(jù)值； 其中第一入射光的照度超過(guò)第二入射光的照度；以及C )將熒光圖像數(shù)據(jù)中的每一像素與反射圖像數(shù)據(jù)中其相對(duì)應(yīng)像素 組合，以根據(jù)熒光圖像數(shù)據(jù)值和反射圖像數(shù)據(jù)值兩者間的差值計(jì)算增 強(qiáng)的圖像數(shù)據(jù)值，由此根據(jù)所生成的增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)值的像素陣列形成 增強(qiáng)的圖像。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，第二入射光來(lái)自多 色光源。
20. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，第一入射光包括的 波長(zhǎng)在約300納米和500納米之間。
全文摘要
一種用于形成牙組織的增強(qiáng)圖像的齲齒檢查方法，得到牙齒(20)的熒光(50)圖像數(shù)據(jù)和反射(52)圖像數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)該反射圖像數(shù)據(jù)值減去補(bǔ)償值以生成經(jīng)過(guò)補(bǔ)償?shù)姆瓷鋱D像數(shù)據(jù)值，接著根據(jù)熒光圖像數(shù)據(jù)值和經(jīng)過(guò)補(bǔ)償?shù)姆瓷鋱D像數(shù)據(jù)值兩者間的差值計(jì)算增強(qiáng)的圖像數(shù)據(jù)值，由此根據(jù)所生成的增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)值的像素陣列形成增強(qiáng)的圖像(64)，將熒光圖像數(shù)據(jù)中的每一像素與反射圖像數(shù)據(jù)中其相對(duì)應(yīng)像素組合。
文檔編號(hào)A61B5/00GK101505655SQ200780031212
公開日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2007年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月31日
發(fā)明者R·梁, V·C·王 申請(qǐng)人:卡爾斯特里姆保健公司