[發(fā)明專利]一種提取牙齒三維點云模型牙弓曲線的方法及系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112562084A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設計）人: 包雷;李娟;秦睿;代光勝;林昱澄
• 申請（專利權(quán)）人: 成都玻爾茲曼智貝科技有限公司
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20
• 代理公司: 北京天奇智新知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 許馳

1.一種提取牙齒三維點云模型牙弓曲線的方法，其特征在于：所述方法包括：

通過基于圖的動態(tài)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡將輸入的無序三維點云數(shù)據(jù)中各個點抽象為圖的頂點，利用邊的向量將頂點與其鄰域內(nèi)的點相連，通過池化處理集成鄰域信息后輸出關(guān)鍵解剖標志點點結(jié)果；

提取離散的下頜牙齒關(guān)鍵解剖標記點并根據(jù)擬合平面方程Ax+By+Cz+D＝0確定咬合平面；

以每顆牙齒的頰側(cè)切端兩個關(guān)鍵點到曲線的歐式距離作為最下化函數(shù)，并不斷調(diào)節(jié)曲線的各個參數(shù)，生成符合牙齒排列情況的牙弓曲線。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提取牙齒三維點云模型牙弓曲線的方法，其特征在于：所述通過基于圖的動態(tài)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡將輸入的無序三維點云數(shù)據(jù)中各個點抽象為圖的頂點，通過池化處理集成鄰域信息后輸出關(guān)鍵解剖標志點點結(jié)果包括：

提取STL頂點數(shù)據(jù)、頂點法向量和三角面特征，使用Delaunay函數(shù)計算Delaunay三角剖分連接矩，繪制網(wǎng)格轉(zhuǎn)換為無向圖G＝(V，E)，并提取無向圖邊數(shù)據(jù)(E)；

拼接頂點數(shù)據(jù)(x，y，z)、頂點法向量(α，β，γ)作為數(shù)據(jù)特征值并進行歸一化處理；

對已標記數(shù)據(jù)進行隨機旋轉(zhuǎn)擴增并歸一化，將數(shù)據(jù)標簽、特征值、邊、頂點、三角面和法向量集合得到COO format數(shù)據(jù)集；

輸入所有頂點數(shù)據(jù)(x，y，z)、頂點法向量(α，β，γ)作為數(shù)據(jù)特征值，并進行三次鄰居聚合，在每次鄰居聚合后通過最大池化和平均池化對輸出進行拼接處理，再將三組拼接處理后的值相加后依次輸入到三個線性層進行處理，最后輸出關(guān)鍵解剖標志點點結(jié)果。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種提取牙齒三維點云模型牙弓曲線的方法，其特征在于：所述方法還包括牙齒三維點云數(shù)據(jù)采集步驟：所述牙齒三維點云數(shù)據(jù)采集步驟包括通過口內(nèi)掃描或者CBCT高精度重建點云得到牙齒的三維點云數(shù)據(jù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種提取牙齒三維點云模型牙弓曲線的方法，其特征在于：所述方法還包括排牙步驟；所述排牙步驟包括根據(jù)所述牙弓曲線按照Andrews 6要素進行排牙。

5.一種提取牙齒三維點云模型牙弓曲線系統(tǒng)，其特征在于：它包括：關(guān)鍵解剖標志點自動定位與牙齒分割模塊、咬合平面確定模塊和牙弓曲線擬合模塊；

所述關(guān)鍵解剖標志點自動定位與牙齒分割模塊用于通過基于圖的動態(tài)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡將輸入的無序三維點云數(shù)據(jù)中各個點抽象為圖的頂點，利用邊的向量將頂點與其鄰域內(nèi)的點相連，通過池化處理集成鄰域信息后輸出關(guān)鍵解剖標志點點結(jié)果；

所述咬合平面確定模塊用于提取離散的下頜牙齒關(guān)鍵解剖標記點并根據(jù)擬合平面方程Ax+By+Cz+D＝0確定咬合平面；

所述牙弓曲線擬合模塊用于以每顆牙齒的頰側(cè)切端兩個關(guān)鍵點到曲線的歐式距離作為最下化函數(shù)，并不斷調(diào)節(jié)曲線的各個參數(shù)，生成符合牙齒排列情況的牙弓曲線。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種提取牙齒三維點云模型牙弓曲線系統(tǒng)，其特征在于：所述關(guān)鍵解剖標志點自動定位與牙齒分割模塊包括數(shù)據(jù)提取與轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)歸一化處理單元、組裝數(shù)據(jù)集單元和聚合拼接單元；

所述數(shù)據(jù)提取與轉(zhuǎn)換單元用于提取STL頂點數(shù)據(jù)、頂點法向量和三角面特征，使用Delaunay函數(shù)計算Delaunay三角剖分連接矩，繪制網(wǎng)格轉(zhuǎn)換為無向圖G＝(V，E)，并提取無向圖邊數(shù)據(jù)(E)；

所述數(shù)據(jù)歸一化處理單元用于拼接頂點數(shù)據(jù)(x，y，z)、頂點法向量(α，β，γ)作為數(shù)據(jù)特征值并進行歸一化處理；

所述組裝數(shù)據(jù)集單元用于對已標記數(shù)據(jù)進行隨機旋轉(zhuǎn)擴增并歸一化，將數(shù)據(jù)標簽、特征值、邊、頂點、三角面和法向量集合得到COO format數(shù)據(jù)集；

所述聚合拼接單元用于輸入所有頂點數(shù)據(jù)(x，y，z)、頂點法向量(α，β，γ)作為數(shù)據(jù)特征值，并進行三次鄰居聚合，在每次鄰居聚合后通過最大池化和平均池化對輸出進行拼接處理，再將三組拼接處理后的值相加后依次輸入到三個線性層進行處理，最后輸出關(guān)鍵解剖標志點點結(jié)果。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種提取牙齒三維點云模型牙弓曲線系統(tǒng)，其特征在于：還包括數(shù)據(jù)采集模塊和排牙模塊；所述數(shù)據(jù)采集模塊用于通過口內(nèi)掃描或者CBCT高精度重建點云得到牙齒的三維點云數(shù)據(jù)；所述排牙模塊用于根據(jù)牙弓曲線按照andrews 6要素進行排牙。