自动摘要: 一、版本信息版本号：V3.0.0 创建日期：20220820 审核人：杨新二、修订历史 |时间|版本号|修订人|*主要修订内容 ……..

一、版本信息

版本号：V3.0.0
创建日期：2022-08-20
审核人：杨新

二、修订历史

时间	版本号	修订人	主要修订内容
2021-10-08	1.0.0	杨新	初始版本
2022-06-16	2.0.0	杨新	删除与开发文档交融的地方，让需求文档纯粹
2022-08-20	3.0.0	邵巧钰	完善文档结构内容
2023-03-17	3.0.1	杨新	重构并梳理文档
2023-03-20	3.1.1	杨新	添加数据需求
2023-03-20	3.1.2	杨新	添加数据标准

三、背景

1、修复断牙的正常咀嚼功能是一项具有挑战性的任务，主要受制于患者牙齿缺损的位置和大小。
牙嵌体（dental inlay prostheses, DIP）通常利用计算机辅助设计（computer-aided design, CAD）技术，以缺陷牙修复标准模板为基础进行制作。然而，由于需要进行大量的人工咬合调整以恢复正确的咬合功能，

四、产品介绍

4.1 产品名称

嵌体修复

4.2 产品简介

CAD-嵌体修复：使用深度学习的方法自动重建一个有缺陷的牙齿的真实表面

4.3 产品定位

全自动
不需要人工交互
效果良好

4.4 使用场景

服务于单全冠嵌体修复场景

4.5 产品功能构想图

五、用户类型

任何级别的牙科医生

六、项目时间安排

目标	预计时间	结束日期	是否完成
开发	2021-9-1	2021-9-1	- [x]

|
| 测试 | 2021-11-16 | 2021-11-18 | - [x]

|
| 上线 | | | - [ ]

七、需求详细说明

1. 数据现状

1、数据来源于CAD；2、数据原始格式为UM格式；3、嵌体数据有各种缺损的牙模,包括但不限于十字形缺失,弧形缺失,一字形缺失；4~~、嵌体修复数据包含需要修复嵌体的牙模、对应的对颌牙模、人工设计的完整的牙模；~~

2. 竞品分析

	主要信息	关键结论	截图或视频
算法组	运用3d传统算法进行结构解析,然后解剖嵌入	1.不够通用2.存在误差及局部错误	> 王家锁嵌体测试汇报

tips

王家锁嵌体测试汇报

嵌体测试.pptx

3. 需求范围

4. 部署方式

C++部署；
在CPU上可执行；

八、功能详细说明

1. 功能需求

用于自动重建一个有缺陷牙齿的真实表面。应具有几个优点：1）从入门到专业，适用于任何级别的牙科技师；2) 口腔临床牙嵌体修复过程高度自动化，修复时间短；3）设计的嵌体与残齿表面的牙腔轮廓吻合良好，不再需要人工交互。

2.产品流程图

3.功能说明

需求	简要说明	优先级
实现嵌体修复	对凹洞能良好修补	P0
考虑间隙	修复体能考虑左右之间的间隙特征	P1
考虑上下颌	修复体能考虑咬合关系	P2

九、关联业务部门支持

十、补充说明

1、名词解释：

术语 / 缩略词	说明
嵌体	~~嵌体是一种三维修复体，可以嵌入牙体的缺陷位置，重建咬合面的形状，恢复咬合功能~~。由于嵌体是只能修复缺损部位的牙体而不能保护剩余部分的牙体的修复体，所以嵌体只能在牙体虽缺损，但尚有较大体积的健康牙体组织余留时应用。

十一：参考资料

1.1 算法背景

参考论文: Tian_Efficient Computer-aided Design of Dental Inlay Restoration A Deep Adversarial Framework.pdf
翻译来自@朱远翔

Tian_Efficient Computer-aided Design of Dental Inlay Restoration A Deep Adversarial Framework.CN.pdf

论文基于WGAN,并已应用与CAD中.
Depth Image: 牙齿深度图是一个具有距离信息的视觉图像，图像中既包含图像的特征，还包含三维牙模的空间信息.
网络架构: 基于PIx2Pix-CGAN,为了保留咬合特征,使用GroNet预训练模型作为额外损失
使用直方图来衡量咬合间隙

1.1.1 数据需求

嵌体类型：
1. 嵌体：需要修复的嵌体面积比较小；
  1. 问：我们现在已经知道的（单面嵌体、二面嵌体、三面嵌体、四面嵌体）能否被当作分类标准？
  2. 请问@吴小燕写的嵌体说明的文档在哪里，把那个链接与这个文档连接起来，方便跟踪。
2. 高嵌体：需要修复的嵌体面积比较大，深度比较深；
现有数据（南航数据）：

目录结构：Dental_Inlay_Data—–Four-Surface—–Down—–Prep—–Up—–带人名的数据—–Onlay—–Single-Surface—–Three-Surface—–Two-Surface

注：目前使用的数据是南航作者提供的公共数据集，数据集目前存在的问题如下：
1. 有个别数据编号不是一一对应的，即在待修复嵌体的数据集中存在，在人工设计的下颌中不存在;
2. 有部分数据带修复嵌体和人工设计的嵌体模型不重叠;
3. 有个别数据Down和Prep 在空间中位置无法对齐
4. 带人名的数据，人名表示患者：
  1. 尾缀1.ply表示患者的上颌，
  2. 尾缀2.ply表示人工设计好嵌体的下颌，
  3. 尾缀5.ply表示待修复嵌体的牙模；
  4. 尾缀有“L”表示是该患者的原始牙模，未经处理，在我们训练过程总不予采用
5. 空间存在噪声，使得生成的包围盒与实际情况不符，详情参考表1
  1. 问题数据列表（271, 291, 332, 351, 536）
  2. 271号数据，输入数据生成的深度图是正确的，目标数据生成的深度图是错误的
数据制作：
1. 第一版嵌体训练模型所用的数据均选自南航提供的数据集；
  1. 选用南航数据集中所有的Down和Prep中可用的数据
  2. 选用带人名数据中尾缀为2.ply和5.ply的数据
  3. 使用toothmarker工具@邹童玺(xixidd)制作深度图，参数设置：H=9, gamma=1.92
2. 嵌体的3D模型咬合侧朝向相机视角（已有的数据模型是Z轴向上，符合需求，注意：测试数据可能不是Z轴向上，需要特别处理）
  1. 嵌体深度图（基于正交（平行）投影）
  2. 需要嵌体待修复的三颗牙（远近中）的深度图和嵌体被技师修复的三颗牙（远近中）的深度图
3. 数据增强方式：
  1. 实际操作中采用的数据增强方式：
    - 旋转（90、270度）只能做这两个角度旋转吗？其他小角度旋转是否可行？
    - 翻转（90，180，270度）
    - 转置

位移影响	有
旋转影响	有
变形影响	有

1.1.2 数据标准

训练集：
1. 修复面积比较小的嵌体或修复面积比较大比较深的高嵌体
2. 嵌体深度图（基于正交（平行）投影）
3. 嵌体的3D模型咬合侧朝向相机视角
4. 需要嵌体待修复的三颗牙（远近中）的深度图和嵌体被技师修复的三颗牙（远近中）的深度图
5. 沿颈缘线切割的牙齿
6. 清晰的牙沟牙脊
7. 36号牙或46号牙
8. 现有训练集400多张
测试集：
1. 沿颈缘线切割的牙齿
2. 需要嵌体待修复的三颗牙（远近中）的深度图
3. 36号牙或46号牙
4. 现有测试集11张

1.1.3 制作建议：

使用toothmarker工具@邹童玺(xixidd)制作深度图，参数设置：H=9, gamma=1.92
南航数据中所有的Down和Prep中可用的数据和部分带人名数据中尾缀为2.ply和5.ply的数据

1.2 功能需求

1、嵌体修复需要考虑左右牙的间隙2、嵌体修复要考虑上下牙颌的咬合关系

序号	模块	功能	功能详细说明
1	数据产生	产生模型需求数据	1、小于1w的数据模型2、间隙计算标准(邻牙,上下牙)3. 模型对应的间隙准确值
2	模型处理	对数据生成处理	对输入数据进行修复体生成处理
3	优化模型结果	对特征不明显的局部进行修正	通过传统算法优化模型处理结果

1.3 工作安排

核心成员	部门	项目角色和负责事项
@曹龙飞	CAD	数据数据转换- 模型颌面必须在同一坐标系下- 输出结果为正交深度图
@张新霞	AI	数据获取(已从论文作者获取部分数据)
@张新霞	AI	主要负责人- 负责衡量数据标准- 检验模型框架- 训练模型- 对结果进行二次优化- 完成部署

1.4 后续优化

任务	负责人	问题描述	解决方案	状态
考虑上下咬合关系	@张新霞	- 对嵌体生成考虑上下咬合特征	1.尝试过直接使用直方图特征差做判断2.在训练个矫正模型,进行模型矫正~~2.训练矫正模型，进行模型矫正~~3.根据定值进行生成	进行中
对深度图生成方法进行探究		- 是否有更理想的方法- 是否能保留倒角区域的方法	1.使用open3d尝试生成2.对相机进行多角度生成	未启动
其他应用以及文献发表		- 是否能把这种方法推广到其他牙科生成上- 是否可以发表一份论文		未启动

落叶无痕

CAD嵌体修复需求V3