[發明專利]基于標志球內部多層球面生成點的牙頜空間配準方法

有效

• 申請號: 202110411584.1
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113077502B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 廖勝輝;彭心雨;韓付昌;熊超;鄔任重;唐一民;苑思明;彭椿淋
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33;G06T7/66;G06V10/74
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠;米中業

1.一種基于標志球內部多層球面生成點的牙頜空間配準方法，包括如下步驟：

S1.獲取牙頜CBCT數據和激光掃描數據并進行預處理，從而獲取牙頜上所固定的標志球部分的數據；

S2.針對步驟S1獲取的標志球部分的數據，采用連通域分析計算得到每個標志球的質心，并對質心進行關鍵點匹配；具體為采用如下步驟計算質心并進行匹配：

a.對已經分離的標志球的體數據，進行連通域分析，從而使得每一個標志球部分的體素團成為一個連通域；

b.針對激光掃描數據，獲取每個連通域網格上的頂點坐標；對于CBCT數據，獲取每個連通域中的體素中心點坐標；

c.根據步驟b獲取的數據，計算標志球的質心坐標；

d.采用快速距離排序匹配算法進行質心的關鍵點匹配；具體為采用如下步驟進行質心的關鍵點匹配：

d-1.采用如下算式計算模板點集中的0號點target₀和其他點的距離，并對結果和對應點的索引進行排序，同時要求所有排序方式保持一致：

式中num(target)為模板點集的數量；為模板點集中的0號點和其他點之間的距離數組；為對i＝1到num(target)-1計算出來的結果進行排序；||target₀-target_i||為模板點集中的0號點和i號點之間的距離；

d-2.采用如下算式計算對源點集Source中的所有點到其他點的距離，并進行排序：

式中i取值為i∈[0,num(source)-1]；num(source)為源點集的數量；為源點集中的i號點和其他點之間的距離數組；為對j＝1到num(source)-1計算出來的結果進行排序；||source_i-source_j||為源點集中的i號點和j號點之間的距離；

d-3.在步驟d-2的計算過程中，每計算一次，就采用最小二乘法估計排序后的距離數據與模板點集所對應的距離數組之間的誤差：

式中為源點集中的i號點的距離數組和模板點集中的0號點的距離數組作差后各分量平方和的開根號；

d-4.根據步驟d-3計算得到的誤差，獲得最小誤差對應的源點集中的索引Index；

d-5.采用如下算式，計算步驟d-4得到的索引Index所對應的點，與源點集中其他點之間的距離，并排序：

式中為源點集中的index號點和其他點之間的距離數組；source_index為源點集中的index號點；

d-6.將排序后對應點的索引和步驟d-1中得到的點的索引相互匹配，從而完成對應的質心的關鍵點匹配；

S3.將步驟S2匹配后的質心進行奇異值分解，計算得到旋轉矩陣和平移矩陣并應用于激光掃描牙頜數據，從而完成粗配準變換；

S4.在激光掃描標志球內部，生成若干層呈球面狀分布的點集，并為每一層中通過內部檢測的點集賦予主觀權重；

S5.將步驟S4生成的點集和對應的權重，與標志球CBCT數據中的所有體素中心點所組成的點集，進行加權迭代最近點配準；

S6.將步驟S5進行加權迭代最近點配準過程中得到的旋轉矩陣和平移矩陣，應用到激光掃描牙頜過程，從而完成牙頜空間的細配準。

2.根據權利要求1所述的基于標志球內部多層球面生成點的牙頜空間配準方法，其特征在于步驟S1所述的獲取牙頜CBCT數據和激光掃描數據并進行預處理，從而獲取牙頜上所固定的標志球部分的數據，具體為采用如下步驟獲取數據：

A.獲取牙頜的CBCT數據；

B.采用閾值分割方法，將步驟A得到的CBCT數據中高于設定閾值的數據分離，從而將CBCT數據中的標志球分離；

C.獲取激光掃描數據；

D.將步驟C獲取的激光掃描數據中的標志球進行分離。

3.根據權利要求2所述的基于標志球內部多層球面生成點的牙頜空間配準方法，其特征在于步驟S4所述的為每一層中通過內部檢測的點集賦予主觀權重，具體為為每一層中通過內部檢測的點集賦予基于半徑的主觀權重，并且越靠近質心權重值越高。