[發明專利]一種三維牙列分割與標注方法

有效

• 申請號: 202010054129.6
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN113139908B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 裴玉茹;孫迪雅;許天民;查紅彬
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/40;G06T7/11;G06T17/00;G16H30/40;G16H50/20;G06V10/82;G06V10/774;G06N3/04
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 黃鳳茹

本發明公布了一種三維牙列分割與標注方法，通過對牙冠形狀分布和牙冠邊界曲率的約束以改善牙冠邊界分割混淆的問題；同時利用局部頂點之間的表觀相似關系進一步消除錯誤分割區域。分割牙冠及其邊界可用于進一步增強網絡模型的特征提取與頂點分類性能。對于三維牙列網格模型其中N為三維牙列模型頂點個數，有效提取三維牙列網格模型的特征，并對三維牙列網格模型進行分割和標注，得到該網格模型上每個頂點的類別標簽其中K為類別標簽的數量；即得到單顆牙齒的準確分割并標注牙位。

技術領域

本發明涉及口腔臨床醫學圖像處理和計算機視覺技術領域，具體涉及一種三維牙列網格模型牙冠分割與標注方法。

背景技術

計算機輔助的口腔醫學近年來發展迅速。三維牙列網格模型能夠直觀、清晰地展示患者的牙列排布與牙齒形狀，在臨床正畸治療中應用廣泛，是醫生進行診斷并制定正畸方案的重要依據。對三維牙列模型的精確分割和標注是計算機輔助正畸治療的關鍵步驟。而牙齒畸形引起的牙列形態改變給三維牙列模型的精確分割和標注帶來了挑戰。

自動牙齒分割和標注是計算機輔助的口腔醫學圖像處理中的一個具有挑戰性的問題。現有的基于幾何的方法有基于曲率閾值的方法和活動輪廓跟蹤法。然而，基于曲率閾值的方法僅僅得到了關于牙齒邊界粗略的初步估計，尤其是舌側的牙齒-牙齦邊界處曲率變化不明顯的地方分割結果存在噪聲。而基于活動輪廓的方法需要提前定義的先驗。基于投影的方法將三維牙齒分割問題轉化為二維圖像的邊界檢測問題，但是擁擠、阻生所造成的不整齊牙列，在二維圖像上并沒有清晰的齒間邊界。幾何特征是分割與標注的關鍵，手工定義的自由形特征和調和場變換可被用于牙齒分割。近期，基于深度學習的方法常被用于進行幾何特征學習和分類。文獻1(Charles R Qi,Hao Su,Kaichun Mo,and Leonidas JGuibas,“Pointnet:Deep learning on point sets for 3d classification andsegmentation,”in Proceedings of the IEEE Conference on Computer Vision andPattern Recognition,2017,pp.652–660)和文獻2(Sukun Tian,Ning Dai,Bei Zhang,Fulai Yuan,Qing Yu,and Xiaosheng Cheng,“Automatic classification andsegmentation of teeth on 3d dental model using hierarchical deep learningnetworks,”IEEE Access,2019)分別記載的基于卷積網絡的PointNet和O-CNN被用于對離散三角形和點云進行特征增強與分類。現有方法通常將牙齒分割分為兩個步驟，包括牙齒和牙齦的分割與牙齒之間的分割，并需要進一步的后處理對分割結果進行優化。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種三維牙列分割與標注方法，基于三維牙列網格模型進行自動分割與標注，可以有效實現對三維牙列網格模型的自動分割與標注。