[發明專利]基于點云空間特征的牙咬合分析系統

有效

• 申請號: 201910574810.0
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110276758B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 羅嘉慶;李小兵;潘毅
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;成都牙貝美塑科技有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/30;G06K9/44;G06K9/62
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 林菲菲

本發明公開了基于點云空間特征的牙咬合分析系統，該系統包括數據獲取單元、預處理單元、重疊區域定位單元、點云配準單元和咬合分析單元；其中，所述數據獲取單元用于獲取同一病例不同時期的牙頜點云數據和牙齒點云數據；所述預處理單元基于牙頜點云數據和牙齒點云數據提取得到輔助點云數據；所述重疊區域定位單元根據牙頜點云數據、牙齒點云數據和輔助點云數據確定重疊區域；所述點云配準單元基于重疊區域完成對同一病例不同時期牙頜點云數據進行配準；所述咬合分析單元基于配準后的牙頜點云數據進行牙咬合分析。本發明能夠從最大程度上減小低重疊率和噪聲對匹配效果的影響，大大提高了配準精度。

技術領域

本發明涉及牙頜模型三維數字化技術領域，具體涉及基于點云空間特征的牙咬合分析系統。

背景技術

牙頜模型三維數字化技術，即牙頜點云數據處理，是隨著掃描技術、軟件處理技術逐漸發展起來的用于牙頜三維信息采集和分析的一項技術。正畸醫生通過點云，可以更好地觀測牙齒和口腔內部構造，從不同角度對咬合關系進行評估，還能根據不同指標進行參數測量。點云的引入也為臨床研究提供了更為直觀精確的手段，二維圖像分析轉為三維圖形分析使研究從維度上得到延伸，不僅如此，由于能多角度觀測和分析，研究更為且立體、準確、實際。

治療前后的牙頜點云實際上存在著高噪聲和低重疊率的特點。噪聲產生原因如下：1)牙頜點云本身誤差；2)不同治療時期正畸治療的影響；3)生長發育的變化；牙齒和牙齦的變化明顯。

牙頜點云本身誤差：主要指牙頜點云是由石膏模型激光掃描得到，如果石膏模型本身由于人工失誤和采模型誤差導致，也會使得牙頜點云存在噪聲，此外激光掃描得到的數據是對牙頜表面進行離散取樣后的大量幾何點(稱為點云數據)，從這些不包含任何拓撲信息的點云數據重構出表面完整且精度較高的具有復雜外形的牙頜三角網格，難免出現重構出的表面與實際出現偏差。

不同治療時期正畸治療的影響：主要指比如正畸治療會使得牙齒有移位或者拔牙的現象；對于牙齒擁擠的病人，正畸治療可能會采取擴弓手段，使得治療后整個牙頜的牙弓有較大變化；這些變化從配準角度來看都屬于噪聲。

生長發育的變化：主要指病人自身生長發育會使得治療前后牙頜有比較大變化，這種變化主要在處于青少年時期的病例，這段時間即使不進行正畸治療，他們的牙頜變化不論牙齒和牙齦都會由很大變化，一般都有擴弓的現象，甚至有些病人的牙齒有自然脫落的現象，這些都會對配準帶來噪聲影響。

此外，同一病例但不同時期的石膏模型存在較大差異，不能完全重疊在一起，也就是說牙頜點云數據源具備低重疊率的特點。然而，傳統的利用特征進行對應關系估計的點云配準方法并未考慮數字化牙頜存在高噪聲和低重疊率的特性，傳統的點云配準方法將對齊關系是否正確寄托在了特征能夠具備抗噪聲和很高的魯棒性。但是這種方式只能是做到找到近似正確的對應關系；另外如果特征很難保證抗噪和高魯棒性，那么在迭代選取正確的變換中，就會放大噪聲或未被舍棄的錯誤對應關系對結果的影響，甚至可能導致算法無法收斂或錯誤。即傳統的點云配準的可靠性和精度低。

發明內容

為了解決現有點云配準技術的可靠性和精度低等技術問題，本發明提供了解決上述問題的基于點云空間特征的牙咬合分析系統。

本發明通過下述技術方案實現：

基于點云空間特征的牙咬合分析系統，該系統包括數據獲取單元、預處理單元、重疊區域定位單元、點云配準單元和咬合分析單元；其中，所述預處理單元用于接收同一病例不同時期的牙頜點云數據和牙齒點云數據并基于點云數據提取得到輔助點云數據；所述重疊區域定位單元根據牙頜點云數據、牙齒點云數據和輔助點云數據確定重疊區域；所述點云配準單元基于重疊區域完成對同一病例不同時期牙頜點云數據進行配準；所述咬合分析單元基于配準后的牙頜點云數據進行牙咬合分析。

優選的，所述輔助點云數據包括牙齦點云數據和牙齦線點云數據。