[發(fā)明專利]一種基于調(diào)和場(chǎng)的牙頜三維模型自動(dòng)分割全部牙冠的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510032895.1
• 申請(qǐng)日: 2015-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN104715475B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖勝輝;劉石堅(jiān);羅雄;梁毅雄;鄒北驥;黃俊輝;陳再良;王磊;向遙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/11
• 分類號(hào): G06T7/11
• 代理公司: 長(zhǎng)沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司43113
• 代理人: 馬強(qiáng),王娟

1.一種基于調(diào)和場(chǎng)的牙頜三維模型自動(dòng)分割全部牙冠的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)讀入并可視化顯示牙頜三維網(wǎng)格模型；

2)對(duì)所述牙頜三維網(wǎng)格模型中牙頜上牙齒的解剖學(xué)特征點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)和分類，并識(shí)別咬合平面；

3)切除牙頜三維網(wǎng)格模型底部代表非牙冠部分的無(wú)用數(shù)據(jù)：使用空間特定平面切割牙頜三維網(wǎng)格模型，去除牙頜三維網(wǎng)格模型底部代表非牙冠部分的無(wú)用數(shù)據(jù)，得到包含牙冠部分的牙頜模型；所述空間特定平面確定過程如下：所述空間特定平面初始時(shí)候位于所述咬合平面上，然后以每次1mm的距離沿咬合平面法向移動(dòng)，向牙頜三維網(wǎng)格模型底部推移，直至該空間特定平面與牙頜三維網(wǎng)格模型不相交；在此過程中，不同空間特定平面與牙頜三維網(wǎng)格模型相交會(huì)得到不同的曲線，為第i次相交情況計(jì)算一個(gè)能量函數(shù)其中n為相交曲線上點(diǎn)的數(shù)目，c_min,k、c_min,avg分別對(duì)應(yīng)第k個(gè)點(diǎn)的最小主曲率和所有n個(gè)點(diǎn)的最小主曲率的平均值，并對(duì){φ_i|1≤i≤N}進(jìn)行歸一化處理，使得{φ_i|1≤i≤N}的值域在[0,1]區(qū)間內(nèi)，其中N代表可能存在的相交平面數(shù)目；在平移的過程中，當(dāng)空間特定平面與牙頜三維網(wǎng)格模型僅相交為一條曲線，且φ_i的值小于0.5并停止遞減時(shí)對(duì)應(yīng)的平面即為所需的理想的切割平面，即得到所需的切割牙頜三維網(wǎng)格模型的空間特定平面；1≤k≤n；

4)為上述步驟3)得到的牙頜模型指定牙頜三維網(wǎng)格模型調(diào)和場(chǎng)的約束條件；

5)根據(jù)約束條件計(jì)算調(diào)和場(chǎng)，獲取牙冠分割邊界線；

6)依照獲取的牙冠分割邊界線進(jìn)行網(wǎng)格切割，得到牙冠模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于調(diào)和場(chǎng)的牙頜三維模型自動(dòng)分割全部牙冠的方法，其特征在于，所述步驟2)中，利用所述牙頜三維網(wǎng)格模型上頂點(diǎn)的曲率信息及分水嶺方法獲取牙頜上牙齒的解剖學(xué)特征點(diǎn)，利用圖匹配的方法對(duì)所述解剖學(xué)特征點(diǎn)進(jìn)行分類，利用所述解剖學(xué)特征點(diǎn)及主成分分析法確定咬合平面。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于調(diào)和場(chǎng)的牙頜三維模型自動(dòng)分割全部牙冠的方法，其特征在于，所述步驟4)中，約束條件包括對(duì)步驟2)中所述的解剖學(xué)特征點(diǎn)和步驟3)中所述的切割平面與牙頜三維網(wǎng)格模型相交曲線上的所有點(diǎn)進(jìn)行約束；所述約束條件確定方法如下：同一牙冠上的所有解剖學(xué)特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)的約束值相同，都為0或者1；相鄰牙冠上的解剖學(xué)特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)的約束值不同，交替地取值為0或者1；步驟3)中所述的切割平面與牙頜三維網(wǎng)格模型相交曲線上的所有點(diǎn)對(duì)應(yīng)的約束值均為0.5。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于調(diào)和場(chǎng)的牙頜三維模型自動(dòng)分割全部牙冠的方法，其特征在于，所述步驟5)中，調(diào)和場(chǎng)的計(jì)算過程為：設(shè)牙頜模型中有m個(gè)節(jié)點(diǎn)，n個(gè)約束點(diǎn)，所述約束點(diǎn)是指解剖學(xué)特征點(diǎn)和步驟3)中所述的切割平面與牙頜三維網(wǎng)格模型相交曲線上的所有點(diǎn)，求解AΦ＝b，得到的解即為牙頜模型各個(gè)頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的調(diào)和場(chǎng)值；其中，L_sj是m×m階的拉普拉斯矩陣，E為牙頜模型中邊的集合，k為與s鄰接的點(diǎn)； v_s為牙頜模型s點(diǎn)處的坐標(biāo)值，代表牙頜模型平均邊長(zhǎng)，Θ為常量；C中的元素c_r,p＝1，其余為0，0≤p≤m-1，p為第r個(gè)約束點(diǎn)在牙頜模型中的序號(hào)，r＝0,1,…n-1；w＝1000；其中b_i的取值∈{0,0.5,1}，b_i的取值對(duì)應(yīng)于第r個(gè)約束點(diǎn)的取值。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于調(diào)和場(chǎng)的牙頜三維模型自動(dòng)分割全部牙冠的方法，其特征在于，所述步驟5)中，獲取牙冠分割邊界線的過程為：從所述調(diào)和場(chǎng)中抽取若干條等值線作為候選邊界線集合，選取候選邊界線集合中評(píng)分最高的一條等值線作為牙冠分割邊界線。