[發(fā)明專利]一種基于DBSCAN聚類的義齒頸緣線自動(dòng)提取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610629338.2
• 申請(qǐng)日: 2016-08-01
• 公開（公告）號(hào): CN107679536B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王煜;肖兵;魏昕;夏鴻建;馬杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 佛山市諾威科技有限公司
• 主分類號(hào): G06K9/46
• 分類號(hào): G06K9/46;G06K9/62
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

本發(fā)明公開了一種基于DBSCAN聚類的義齒頸緣線自動(dòng)提取方法，包括：對(duì)待提取對(duì)象進(jìn)行特征提取，得到待提取對(duì)象的特征區(qū)域；對(duì)待提取對(duì)象的特征區(qū)域采用DBSCAN聚類法自動(dòng)識(shí)別出頸緣特征區(qū)域；采用改進(jìn)的形態(tài)學(xué)方法對(duì)頸緣特征區(qū)域進(jìn)行處理，得到頸緣線，所述改進(jìn)的形態(tài)學(xué)方法使斷開的頸緣特征區(qū)域連通，并使頸緣特征區(qū)域中的開環(huán)特征線閉合。本發(fā)明通過DBSCAN聚類自動(dòng)識(shí)別出頸緣特征區(qū)域，能排除頂部特征區(qū)域和其他噪聲的干擾；采用改進(jìn)的形態(tài)學(xué)方法處理頸緣特征區(qū)域，得出頸緣線能保證本方法可靠地提取出合理的頸緣線；整個(gè)提取過程不需交互操作，智能化程度高，魯棒性好。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于口腔修復(fù)領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及口腔修復(fù)領(lǐng)域，尤其是一種基于DBSCAN聚類的義齒頸緣線自動(dòng)提取方法。

背景技術(shù)

CAD/CAM技術(shù)在口腔修復(fù)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，使得口腔修復(fù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了由手工操作向自動(dòng)化和智能化方向的跨越。預(yù)備體頸緣線的提取是口腔CAD/CAM修復(fù)工藝邊緣密合的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而修復(fù)冠的邊緣密合性將對(duì)患者的牙齦健康有重要影響（在義齒修復(fù)CAD/CAM系統(tǒng)中，頸緣特征線的提取是冠修復(fù)體設(shè)計(jì)的首要處理任務(wù)，其提取質(zhì)量直接影響修復(fù)體的建模精度和最終修復(fù)效果）。

戴寧等人在名為“牙齒預(yù)備體頸緣線自適應(yīng)提取算法的研究與實(shí)現(xiàn)”的論文中提出了利用點(diǎn)的曲率作為頸緣線的特征，通過構(gòu)造局部特征引導(dǎo)線采用自適應(yīng)搜索的方法完成對(duì)頸緣線的提取。該算法雖然能在一定程度上應(yīng)對(duì)特征線分支的情況，但其依賴于所選擇的初始點(diǎn)，且其構(gòu)造的局部引導(dǎo)線會(huì)受附近的非頸緣線上的但符合要求的特征點(diǎn)影響，導(dǎo)致個(gè)別牙齒無法正確地完成頸緣線的提取，不夠可靠。

張長(zhǎng)東等人在名為“基于啟發(fā)式搜索策略的牙齒生物特征線提取技術(shù)”的論文提出了利用極值系數(shù)作為特征點(diǎn)的選取標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合最小代價(jià)的啟發(fā)式搜索完成頸緣線的提取；馬銀玲等人在名為“口腔固定義齒數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)研究”的論文中以平均曲率作為頸緣線特征點(diǎn)的度量，輔以距離函數(shù)作為方向引導(dǎo)，通過改進(jìn)的蟻群算法也實(shí)現(xiàn)了頸緣線的提取。但是這兩種算法也是交互式的，需要用戶進(jìn)行初始點(diǎn)的設(shè)置，智能化程度低且缺乏有效的噪聲消除方法。尤其是當(dāng)頸緣局部特征不明顯導(dǎo)致提取的特征區(qū)域不封閉時(shí)，上述兩種算法均不能得到合理的頸緣線。

綜上所述，目前的頸緣線提取方法，大多存在以下缺點(diǎn)：（1）智能化程度不高，需要人工拾取一個(gè)或多個(gè)特征點(diǎn)；（2）魯棒性不好，對(duì)噪聲比較敏感或難以應(yīng)對(duì)頸緣局部特征不明顯的情形。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于：提供一種智能化程度高和魯棒性好的，基于DBSCAN聚類的義齒頸緣線自動(dòng)提取方法。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種基于DBSCAN聚類的義齒頸緣線自動(dòng)提取方法，包括以下步驟：

S1、對(duì)待提取對(duì)象進(jìn)行特征提取，得到待提取對(duì)象的特征區(qū)域，所述待提取對(duì)象包括但不限于預(yù)備體三角網(wǎng)格模型和由預(yù)備體掃描得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后生成的三角網(wǎng)格模型；

S2、對(duì)待提取對(duì)象的特征區(qū)域采用DBSCAN聚類法自動(dòng)識(shí)別出頸緣特征區(qū)域；

S3、采用改進(jìn)的形態(tài)學(xué)方法對(duì)頸緣特征區(qū)域進(jìn)行處理，得到頸緣線，所述改進(jìn)的形態(tài)學(xué)方法使斷開的頸緣特征區(qū)域連通，并使頸緣特征區(qū)域中的開環(huán)特征線閉合。

進(jìn)一步，所述步驟S1包括：

S11、讀取待提取對(duì)象；

S12、設(shè)置曲率區(qū)間和曲率閾值，然后計(jì)算待提取對(duì)象中三角網(wǎng)格頂點(diǎn)的平均曲率，并將平均曲率大于曲率閾值的點(diǎn)標(biāo)記為特征點(diǎn)，最終得到由所有特征點(diǎn)構(gòu)成的特征區(qū)域。

進(jìn)一步，所述步驟S2包括：

S21、預(yù)設(shè)聚類參數(shù)組合列表（r，minPts），其中，r為聚類的半徑，minPts為設(shè)定的鄰域密度閾值；