[發明專利]一種針對CT與光學掃描牙齒模型的高效配準方法

在審

• 申請號: 201810340764.3
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108765474A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 柯永振;時文敬;楊帥
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33;G06T17/00
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 郭韞

本發明提供了一種針對CT與光學掃描牙齒模型的高效配準方法，屬于計算機口腔修復領域。該方法包括：(1)數據準備：通過對口腔的CT數據進行三維可視化處理獲得CT重建牙齒圖像；通過對牙冠和牙齦部分的光學掃描數據進行可視化處理獲得光學掃描牙冠圖像；將CT重建牙齒圖像、光學掃描牙冠圖像放入統一的世界坐標系下；(2)初始配準：通過手動選取特征點對CT重建牙齒圖像、光學掃描牙冠圖像進行處理獲得初始配準模型；(3)精確配準：通過自動選取特征點對所述初始配準模型進行處理獲得精確配準模型。本發明解決了尺度變換和不同分辨率數據的配準問題，并且配準結果收斂速度快、配準誤差小。

技術領域

本發明屬于計算機口腔修復領域，具體涉及一種針對CT與光學掃描牙齒模型的高效配準方法，用以形成數據完整的、精度高的三維牙齒模型。

背景技術

在計算機口腔種植修復系統中，在無托槽隱形矯治器的輔助設計中，最重要的就是獲取由CT的牙根數據和光學掃描的牙冠數據所組成的數據完整的、精度較高的三維數字化牙齒模型，因為模型的精度和完整性直接關系到后續的排牙、種植、正畸、以及生物力學分析的結果(可參考文獻“Wu T，Zhang L B.Three dimention tooth reconstructionusing level set active contour model[J].Journal of Image and Graphics，2016，21(8):1078-1087”)。口腔領域常用的三維成像技術包括激光掃描(物理牙模激光掃描或口內激光掃描)和口腔計算機斷層掃描(computed tomography，CT)(可參考文獻“ZHANGDongxia,GAN Yangzhou,XIONG Jing,ect.Three-dimensional tooth modelreconstruction based on fusion of dental computed tomography images andlaser-scanned images.Journal of Biomedical Engineering,2017,34(1):2-14”)。激光掃描圖像主要包含患者牙冠的三維信息，其具有較高的分辨率，所重構的模型精度較高，但是不能獲得牙齒的牙根信息；口腔CT圖像重建的牙齒模型雖然包含了完整的牙齒三維信息，但由于CBCT掃描的精度低和切片厚度以及金屬偽影的影響，導致牙冠的表面精度不足，所以只有將兩者融合才能獲得數據完整的、精度較高的三維數字模型。而兩種三維數據模型的配準是生成完整模型的關鍵步驟。

配準是將不同來源的同一物體的測量得到的三維模型進行坐標系的調整，使兩個模型中屬于同一結構的部分在同一坐標系下的位置也一致。在牙齒模型重建過程中，想要實現牙齒的完整的較精確的融合，兩種牙齒圖像的配準步驟是必不可少的。配準精度越高，冠、根位置精度就越高，才能夠指導兩種數據的共同精確分割，且冠、根三維融合效果也會越好，因此，光學掃描牙列模型與CT牙列模型在牙冠部分的配準重合度，一定程度上決定了冠、根融合的最終效果(可參考文獻“Z Yijao，L yi，S Yuchun，etc.Three-dimensionaldata fusion method for tooth crown and root based on curvature continuityalgorithm[J].journal of PEKING Uinversity(Health sciences),2017,49(4):719-723”)。在配準過程中，出現了兩個主要的困難問題：一個是特征點選擇，另一個是不同分辨率的不同模態圖像的合并(可參考文獻“Mei X,Li Z,Xu S,et al.Registration of theCone Beam CT and blue-ray scanned dental model based on the improved ICPalgorithm[J].International Journal of Biomedical Imaging,2014:348740-348740”。)。