一種基于線性回歸的牙齒選色推測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及口腔修復(fù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于線性回歸的牙齒選色推測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在口腔修復(fù)領(lǐng)域，一個(gè)良好的修復(fù)體不僅要能夠恢復(fù)缺損牙位部位的功能，同樣 也要求對缺損牙位部位的美觀形態(tài)做到最大程度的恢復(fù)。修復(fù)體的顏色與口內(nèi)余留天然牙 的協(xié)調(diào)一致，是修復(fù)成功的一個(gè)重要評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。美學(xué)修復(fù)是現(xiàn)代口腔醫(yī)學(xué)發(fā)展最快的領(lǐng)域 之一，修復(fù)體的顏色準(zhǔn)確與否是影響美觀形態(tài)的最關(guān)鍵因素。
[0003] 目前，儀器比色和視覺比色是口腔修復(fù)領(lǐng)域常用的兩種比色方法。視覺比色使用 頻率最高，但這種方法具有一定的主觀性，環(huán)境、光照、年齡、視覺疲勞等諸多因素都可能導(dǎo) 致結(jié)果出現(xiàn)偏差。另外，比色板本身在設(shè)計(jì)過程中也存在各種缺陷，例如顏色空間分布混 舌L無法覆蓋天然牙的所有顏色等也是視覺比色無法彌補(bǔ)的；儀器比色可避免醫(yī)師的主觀 因素和比色板設(shè)計(jì)缺陷對比色準(zhǔn)確度的影響，結(jié)果相對客觀、定量。然而不同儀器具有不同 的測量可重復(fù)性及準(zhǔn)確性，對臨床工作的開展帶來了不小的障礙。除此之外，儀器比色時(shí)只 能測量有限面積的牙體組織，不能完全記錄牙齒表面的顏色。
[0004] 造成比色精度不準(zhǔn)確除了儀器設(shè)計(jì)不合理和人、環(huán)境等主觀因素外，還有一個(gè)重 要卻少被人關(guān)注的因素。在進(jìn)行牙列、牙體缺損或者牙體變色的修復(fù)比色時(shí)，無論是使用視 覺比色還是儀器比色，比色大都需要參考被修復(fù)牙的對側(cè)同名牙或鄰牙。對側(cè)同名牙與被 修復(fù)牙的牙色基本一致，被用來當(dāng)參照無可厚非。然而一旦對側(cè)同名牙出現(xiàn)明顯變色或缺 失，則比色過程必須參照鄰牙或?qū)︻M牙，然而不同種類的天然牙具有不同的牙色特性，這就 給比色的準(zhǔn)確性帶來一些問題。
[0005] 由于參照牙與被修復(fù)牙的牙色差別，即便使用儀器比色作為輔助，在這種情況下 也只能憑借臨床醫(yī)師的自身經(jīng)驗(yàn)以及與患者的交流來推估瓷修復(fù)體的顏色，過程耗時(shí)費(fèi) 力，很大程度上取決于醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)、視覺判斷、情緒等因素；可能使瓷修復(fù)體的顏色無法重 現(xiàn)被修復(fù)牙"天然"顏色，造成比色失敗。
[0006] 如果能深入研究恒前牙不同牙位、部位牙冠顏色的具體關(guān)系，進(jìn)而根據(jù)殘存牙體 組織或口內(nèi)余留天然牙牙冠的牙色準(zhǔn)確選擇瓷修復(fù)體的顏色，將會是口腔修復(fù)領(lǐng)域的一大 革新。
[0007] 綜上所述，牙色估計(jì)的準(zhǔn)確度是影響口腔醫(yī)師對口腔修復(fù)結(jié)果滿意度的一個(gè)關(guān)鍵 因素。而比色過程中，結(jié)果的準(zhǔn)確度又受到諸多因素的影響，如果能提出一種避免上述的主 觀因素，又能參照對側(cè)同名牙或鄰牙的牙色特性而做出的估值方法，將能有效解決牙色估 值的誤差問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是針對以上不足之處，提供了一種基于線性回歸的牙齒選色推測方 法，實(shí)現(xiàn)全面、有效的選色評估牙齒的牙色值。
[0009] 本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的方案是一種基于線性回歸的牙齒選色推測方法，包 括以下步驟： 步驟S1 :以測試者的牙色值為對象，確定影響所有測試者每個(gè)牙齒的牙色值的特征向 量，用矩陣x表示影響所有測試者每個(gè)牙齒的牙色值的特征值，矩陣X表示為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于線性回歸的牙齒選色推測方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟S1 :以測試者的牙色值為對象，確定影響所有測試者每個(gè)牙齒的牙色值的特征向 量，用矩陣X表示影響所有測試者每個(gè)牙齒的牙色值的特征值，矩陣X表示為：
其中，，:$>為影響所有測試者的第i顆牙齒的特征向量，m為每個(gè)測試者牙齒的測試數(shù)
,其中，X#表示第i個(gè)牙齒的第kl個(gè)特征值，nl為特征 數(shù)；i、kl、nl均為正整數(shù)； 步驟S2 :確定每個(gè)測試者的線性回歸系數(shù)向量，線性回歸系數(shù)向量的維數(shù)與步驟1中 特征向量的維數(shù)相同；用矩陣0表示每個(gè)測試者的線性回歸系數(shù)，矩陣0為：
其中，u為測試者的人數(shù)：
為第j個(gè)測試者的線性回歸系 數(shù)向量,^^3為第j個(gè)測試者的第k2個(gè)線性回歸系數(shù)；其中，，且nl=n2 ; 步驟S3 :用矩陣Y定義每個(gè)測試者的每個(gè)測試牙齒的牙色值，矩陣Y表示為：
其中，（
表示第j個(gè)測試者的第i顆牙齒的牙色值；若測 試者的牙齒的牙色值缺失，則通過建立回歸函數(shù)模型對缺失的牙色值進(jìn)行估算，包括以下 步驟： 步驟S31 :通過一個(gè)m*nl的矩陣R標(biāo)記每個(gè)測試者的每個(gè)牙齒是否缺失，判斷矩陣中 的值，若=1,則表示第j個(gè)測試者的第i顆牙齒的牙色值已測得，則進(jìn)行步驟 S35 ;若= 則表示第j個(gè)測試者的第i顆牙齒的牙色值缺失，則進(jìn)行步驟S32 ; 步驟S32 :根據(jù)協(xié)同過濾算法，得出成本函數(shù)約,表示為：
步驟S33 :采用梯度下降法，獲取使成本函數(shù)@達(dá)到最小的I%和gjy,表示為 和皂； 步驟S34:建立回歸函數(shù)模型為
將步驟S33中得到;^和&的代 入所述回歸函數(shù)模型，獲取第j個(gè)測試者的第i顆牙齒的缺失的牙色值； 步驟S35 :確定第j個(gè)測試者的第i顆牙齒的牙色值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于線性回歸的牙齒選色推測方法，其特征在于： 在所述步驟S1中，初始化矩陣X,通過人為隨機(jī)產(chǎn)生?X&i的值；其中，
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于線性回歸的牙齒選色推測方法，其特征在于：在所 述步驟S2中，初始化矩陣通過人為隨機(jī)產(chǎn)生的值；其中，
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于線性回歸的牙齒選色推測方法，其特征在于， 所述步驟S33還包括以下步驟： 步驟S331 :根據(jù)成本函數(shù)劣分別對和求偏導(dǎo)，得出：
其中又為大于10小于1000的正整數(shù)； 步驟S332 :獲取%1和^M的迭代公式，分別表示為：
步驟S333 :根據(jù)步驟S332中的迭代公式對和進(jìn)行迭代更新，若得到的^^丨和 5^2使得步驟S332中
，則轉(zhuǎn)至步驟S332 ;若得到的和^|2使得步驟 S041中_
則停止迭代，此時(shí)得到的和使成本函數(shù)功達(dá)到最 小。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于線性回歸的牙齒選色推測方法，其特征在于：所述步驟 S1中的nl和步驟S2中n2均為大于1的正整數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于線性回歸的牙齒選色推測方法，其特征在于：在所述步 驟S32 中，（i，j) :r(i，j)=l為r(i，j)=l對應(yīng)的（i，j)的值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于線性回歸的牙齒選色推測方法，其特征在于：在所述步 驟S331和步驟S332中的j:r(i，j)=l表示矩陣r(i，j)中r(i，j)=l時(shí)對應(yīng)的j的值；i: r(i,j)=l表示矩陣r(i,j)中r(i,j)=l時(shí)對應(yīng)的的i的值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于線性回歸的牙齒選色推測方法，其特征在于：在所述步 驟1中m的值為10。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于線性回歸的牙齒選色推測方法，先初始化各個(gè)牙位的特征值x及每位測試者的回歸系數(shù)θ，建立初始成函數(shù)J。利用梯度下降算法進(jìn)行迭代，自動調(diào)整特征值x和回歸系數(shù)θ，通過人為控制迭代次數(shù)，進(jìn)而調(diào)整成函數(shù)的誤差范圍，直到成函數(shù)控制在合理的期望范圍之內(nèi)，最后得到最優(yōu)的特征值x和回歸系數(shù)θ；將最優(yōu)的x和θ代入所建立的回歸函數(shù)模型，獲取第j個(gè)測試者的第i顆牙齒的缺失的牙色值。發(fā)明的有益效果在于：將機(jī)器學(xué)習(xí)理論應(yīng)用于實(shí)際生活問題中，是一種全面、有效的牙齒選色評估方法，具有很強(qiáng)的魯棒性，能較好地運(yùn)用于口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
【IPC分類】G06F19-00
【公開號】CN104573391
【申請?zhí)枴緾N201510040451
【發(fā)明人】于皓, 程輝, 張棟, 林明寶, 張長源
【申請人】福建醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月27日