CN106504234A - 一种交互式分割全颌牙齿三角网格模型的方法 - Google Patents

一种交互式分割全颌牙齿三角网格模型的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106504234A
CN106504234A CN201610907688.0A CN201610907688A CN106504234A CN 106504234 A CN106504234 A CN 106504234A CN 201610907688 A CN201610907688 A CN 201610907688A CN 106504234 A CN106504234 A CN 106504234A
Authority
CN
China
Prior art keywords
triangular plate
region
curvature
curved surface
rule
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610907688.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106504234B (zh
Inventor
于宏宝
刘继敏
王凯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qingdao Lanxin Medical Technology Co Ltd
Original Assignee
Qingdao Lanxin Medical Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qingdao Lanxin Medical Technology Co Ltd filed Critical Qingdao Lanxin Medical Technology Co Ltd
Priority to CN201610907688.0A priority Critical patent/CN106504234B/zh
Publication of CN106504234A publication Critical patent/CN106504234A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106504234B publication Critical patent/CN106504234B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0012—Biomedical image inspection
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30004—Biomedical image processing
    • G06T2207/30036—Dental; Teeth

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Dental Tools And Instruments Or Auxiliary Dental Instruments (AREA)

Abstract

本发明涉及三维图像处理技术领域，尤其涉及一种交互式分割全颌牙齿三角网格模型的方法，结合模型数据多种特征值来选取牙齿牙龈的分割线，且本发明遵从模块化的思想，对分解结果并不进行任何平滑或者细分处理，能够最大程度保证分割的模型与实际牙齿相符合，并辅以人工的引导，能够提高分割方法的准确性和分割效率。

Description

一种交互式分割全颌牙齿三角网格模型的方法
技术领域
本发明涉及三维图像处理技术领域，尤其涉及一种交互式分割全颌牙齿三角网格模型的方法。
背景技术
近年来，数字口腔技术发展迅速，牙齿隐形正畸也逐渐普及。而数字治疗辅助系统要完成的工作就是建立牙齿模型，为矫治方案的设计提供数据支持。要建立精准的牙齿模型，首先需要通过光学方法扫描石膏模型获得牙颌三维数据，再利用数字几何处理技术分离牙齿牙龈数据，并对牙齿缺失部分进行修复，建立可移动的牙齿模型，供医生确定矫治方案。
但由于牙齿的形状和排列因人而异，所以要精确地分离牙齿有一定的困难。现有的分割算法，在识别牙龈线等方面，仅仅依靠平均曲率以及曲率方差，并不能够完全识别正确。通过对许多模型进行统计，发现牙齿牙龈分割线处三角形面积以及曲率具有比较明显的规律性，即相邻三角形面积相似，最长边最短边比例且明显小于牙齿其他等处的三角形面积与最长边最短边的比例，且分割线处大部分是曲率变化巨大的曲面，因此本发明提出一种采用多种特征值对牙齿牙龈进行分割的方法。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种交互式分割全颌牙齿三角网格模型的方法，该方法通过设定模型中牙齿牙龈分割线附近三角片大小、边长比例以及曲面变化率，辅以人工修正分割线的方法进行牙齿的分割。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种交互式分割全颌牙齿三角网格模型的方法，包括如下步骤：
(1)人工确定牙齿牙龈分割线上的一个三角片作为所求分割线的起点，标记该三角片为x，然后人工选取牙齿牙龈分界线上的任意片段，计算该片段内所有三角片的面积的平均值s以及最长边与最短边的比值的平均值maxL/minL；
(2)设定s为面积的阈值，对模型中所有三角片进行遍历，筛选出面积值小于等于s的三角片并标记；
(3)人工查看步骤(2)中标记区域，如果标记区域覆盖了70％的牙齿牙龈分割线则进行步骤(4)，否则则修改面积的阈值，转至步骤(2)重新标记；
(4)计算标记区域内的三角片的曲面曲率，得到一个曲面曲率区间A(a，b)，其中A的范围要求标记区域内至少有95％的三角片的曲面曲率落在该区间范围内；
(5)人工对标记区域中的三角片进行选择，选中位于牙齿牙龈分割线上的三角片，然后将这些三角片从标记区域中删除，重新计算曲面曲率区间A(a，b)，其中A的范围要求标记区域内至少有95％的三角片的曲面曲率落在该区间范围内，然后将A添加到一个曲面曲率区间集合set中；
(6)对标记部分的三角片向为标记部分的三角片进行广度搜索，搜索方法是：
(61)对于标记的三角片，如果其相邻的三角片中存在未标记的三角片，则计算该未标记的三角片的曲面曲率值，将曲面曲率值落在集合set中的三角片进行标记；
(62)对于新标记的三角片再进行步骤(61)，直到没有新的三角片再被标记；
(7)如果标记区域中的三角片不能够连接成一条不间断的环形区域，则人工在未标记的牙齿牙龈分割线上选取一块区域，标记该区域，计算该区域内三角片的曲面曲率区间B(c，d)并将B添加到集合set中，转至步骤(6)，只对新标记的三角片进行广度搜索；如果标记区域中的三角片能够连接成一条不间断的环形区域则进行步骤(8)；
(8)将步骤(7)中标记区域中的三角片，从所求分割起点x开始进行深度搜索，对每个进行深度搜索的三角片进行新标记，选择当前正进行深度搜索的三角片相邻的三角片中最长边与最短边的比值最接近maxL/minL比值的三角片，如果该三角片仅与有新标记的三角片中当前正进行深度搜索的三角片相邻，那么将该三角片作为下一个进行深度搜索的三角片进行深度搜索，不存在满足条件的三角片，则清除当前进行深度搜索的三角片的新标记，如果当前进行深度搜索的三角片的相邻三角片有一个恰好是起点x，则停止搜索；
(9)步骤(8)中得到新标记的区域即为所求分割线，按照所求分割线将模型分割成若干牙齿以及牙龈。
本发明的交互式分割全颌牙齿三角网格模型的方法，结合模型数据多种特征值来选取牙齿牙龈的分割线，且本发明遵从模块化的思想，对分解结果并不进行任何平滑或者细分处理，能够最大程度保证分割的模型与实际牙齿相符合，并辅以人工的引导，能够提高分割方法的准确性和分割效率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的方法做进一步的详细说明：
分割全颌牙齿模型，需要确定一条分割线，这条线可以是三角片边的集合，也可以是三角片面的集合，本方法采用的是三角片面的集合。
一种交互式分割全颌牙齿三角网格模型的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)人工确定牙齿牙龈分割线上的一个三角片作为所求分割线的起点，标记该三角片为x，然后人工选取牙齿牙龈分界线上的任意片段，计算该片段内所有三角片的面积的平均值s以及最长边与最短边的比值的平均值maxL/minL；此处人工标定所求分割线的起点以及人工选定牙齿牙龈分界线上的任意片段，在算法的开始首先根据统计的结论，即分割线上相邻三角形面积相似，最长边及最短边的比例小于牙齿其他地方最长边最短边的比例计算出人工标定的牙齿牙龈分割线上三角片的面积的平均值，以及最长边最短边的比例的平均值作为以下步骤的阈值，能提高本方法的正确性并且能提高计算效率。
(2)设定s为面积的阈值，对模型中所有三角片进行遍历，筛选出面积值小于等于s的三角片并标记；
(3)人工查看步骤(2)中标记区域，如果标记区域覆盖了70％的牙齿牙龈分割线则进行步骤(4)，否则则修改面积的阈值，转至步骤(2)重新标记；用面积阈值对模型中的三角片进行筛选，虽然人工标定的三角片是准确的，但是整体来说可能不具有代表性，因此要反复修正阈值，使得标记区域能够较多的覆盖真正的牙齿牙龈分割线。
(4)计算标记区域内的三角片的曲面曲率，得到一个曲面曲率区间A(a，b)，其中A的范围要求标记区域内至少有95％的三角片的曲面曲率落在该区间范围内；采用面积的特征进行筛选过后再采用曲面曲率进行筛选，以提高准确率。
(5)人工对标记区域中的三角片进行选择，选中位于牙齿牙龈分割线上的三角片，然后将这些三角片从标记区域中删除，重新计算曲面曲率区间A(a，b)，其中A的范围要求标记区域内至少有95％的三角片的曲面曲率落在该区间范围内，然后将A添加到一个曲面曲率区间集合set中；
(6)对标记部分的三角片向为标记部分的三角片进行广度搜索，搜索方法是：
(61)对于标记的三角片，如果其相邻的三角片中存在未标记的三角片，则计算该未标记的三角片的曲面曲率值，将曲面曲率值落在集合set中的三角片进行标记；该步骤中相邻的三角片是指与所标记的三角片有一条公共边到的相邻三角片。
(62)对于新标记的三角片再进行步骤(61)，直到没有新的三角片再被标记；
虽然用面积值作为特征值进行筛选，能够选出大部分的位于牙齿牙龈分割线上的三角片，但是单一的特征值会漏选一部分位于牙齿牙龈分割线上的三角片，因此再选用曲面曲率对一些符合条件的特征值进行添加，能够进一步提高算法的准确率。
(7)如果标记区域中的三角片不能够连接成一条不间断的环形区域，则人工在未标记的牙齿牙龈分割线上选取一块区域，标记该区域，计算该区域内三角片的曲面曲率区间B(c，d)并将B添加到集合set中，转至步骤(6)，只对新标记的三角片进行广度搜索；如果标记区域中的三角片能够连接成一条不间断的环形区域则进行步骤(8)；人工辅助，提高了整个算法的准确率。
(8)将步骤(7)中标记区域中的三角片，从所求分割起点x开始进行深度搜索，对每个进行深度搜索的三角片进行新标记，选择当前正进行深度搜索的三角片相邻的三角片中最长边与最短边的比值最接近maxL/minL比值的三角片，如果该三角片仅与有新标记的三角片中当前正进行深度搜索的三角片相邻，那么将该三角片作为下一个进行深度搜索的三角片进行深度搜索，不存在满足条件的三角片，则清除当前进行深度搜索的三角片的新标记，如果当前进行深度搜索的三角片的相邻三角片有一个恰好是起点x，则停止搜索；该步骤中相邻的三角片是指与所标记的三角片有公共顶点的相邻的三角片；该步骤借助最长边与最短边的比值作为特征值进行了深度搜索，提高了准确率与计算效率。
(9)步骤(8)中得到新标记的区域即为所求分割线，按照所求分割线将模型分割成若干牙齿以及牙龈。
本发明的分割结果一定程度上依赖人工判断，因此可以保证较高的分割的准确性；且本发明遵从模块化的思想，对分解结果并不进行任何平滑或者细分处理，能够通过最大程度保证分割的模型与实际牙齿相符合；通过使用离散曲面曲率计算以及其他的三角形特征而不是采用单纯在模型上画分界线来选择牙龈线，能够提高人工分割效率。

Claims (1)

1.一种交互式分割全颌牙齿三角网格模型的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)人工确定牙齿牙龈分割线上的一个三角片作为所求分割线的起点，标记该三角片为x，然后人工选取牙齿牙龈分界线上的任意片段，计算该片段内所有三角片的面积的平均值s以及最长边与最短边的比值的平均值maxL/minL；
(2)设定s为面积的阈值，对模型中所有三角片进行遍历，筛选出面积值小于等于s的三角片并标记；
(3)人工查看步骤(2)中标记区域，如果标记区域覆盖了70％的牙齿牙龈分割线则进行步骤(4)，否则则修改面积的阈值，转至步骤(2)重新标记；
(4)计算标记区域内的三角片的曲面曲率，得到一个曲面曲率区间A(a，b)，其中A的范围要求标记区域内至少有95％的三角片的曲面曲率落在该区间范围内；
(5)人工对标记区域中的三角片进行选择，选中位于牙齿牙龈分割线上的三角片，然后将这些三角片从标记区域中删除，重新计算曲面曲率区间A(a，b)，其中A的范围要求标记区域内至少有95％的三角片的曲面曲率落在该区间范围内，然后将A添加到一个曲面曲率区间集合set中；
(6)对标记部分的三角片向为标记部分的三角片进行广度搜索，搜索方法是：(61)对于标记的三角片，如果其相邻的三角片中存在未标记的三角片，则计算该未标记的三角片的曲面曲率值，将曲面曲率值落在集合set中的三角片进行标记；(62)对于新标记的三角片再进行步骤(61)，直到没有新的三角片再被标记；
(7)如果标记区域中的三角片不能够连接成一条不间断的环形区域，则人工在未标记的牙齿牙龈分割线上选取一块区域，标记该区域，计算该区域内三角片的曲面曲率区间B(c，d)并将B添加到集合set中，转至步骤(6)，只对新标记的三角片进行广度搜索；如果标记区域中的三角片能够连接成一条不间断的环形区域则进行步骤(8)；
(8)将步骤(7)中标记区域中的三角片，从所求分割起点x开始进行深度搜索，对每个进行深度搜索的三角片进行新标记，选择当前正进行深度搜索的三角片相邻的三角片中最长边与最短边的比值最接近maxL/minL比值的三角片，如果该三角片仅与有新标记的三角片中当前正进行深度搜索的三角片相邻，那么将该三角片作为下一个进行深度搜索的三角片进行深度搜索，不存在满足条件的三角片，则清除当前进行深度搜索的三角片的新标记，如果当前进行深度搜索的三角片的相邻三角片有一个恰好是起点x，则停止搜索；
(9)步骤(8)中得到新标记的区域即为所求分割线，按照所求分割线将模型分割成若干牙齿以及牙龈。
CN201610907688.0A 2016-10-19 2016-10-19 一种交互式分割全颌牙齿三角网格模型的方法 Active CN106504234B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610907688.0A CN106504234B (zh) 2016-10-19 2016-10-19 一种交互式分割全颌牙齿三角网格模型的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610907688.0A CN106504234B (zh) 2016-10-19 2016-10-19 一种交互式分割全颌牙齿三角网格模型的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106504234A true CN106504234A (zh) 2017-03-15
CN106504234B CN106504234B (zh) 2019-03-19

Family

ID=58294719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610907688.0A Active CN106504234B (zh) 2016-10-19 2016-10-19 一种交互式分割全颌牙齿三角网格模型的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106504234B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114677399A (zh) * 2022-03-30 2022-06-28 西安交通大学 一种三维牙模的牙齿-牙龈分割线快速提取算法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040086160A1 (en) * 2001-02-21 2004-05-06 Sirona Dental Systems Gmbh Tooth identification digital X-ray images and assignment of information to digital X-ray images
CN104036487A (zh) * 2014-04-01 2014-09-10 上海时代天使医疗器械有限公司 一种交互式标识分割牙齿的方法
CN104361578A (zh) * 2014-10-20 2015-02-18 北京大学 一种多尺度精度控制下的层次化网格分割方法
CN105046750A (zh) * 2015-08-24 2015-11-11 杭州美齐科技有限公司 一种自动分割全颌牙齿三角网格模型的方法
CN105678747A (zh) * 2015-12-30 2016-06-15 青岛兰信医学科技有限公司 一种基于主曲率的牙齿网格模型自动分割方法
CN105741287A (zh) * 2016-01-29 2016-07-06 北京正齐口腔医疗技术有限公司 牙齿三维网格数据的分割方法及装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040086160A1 (en) * 2001-02-21 2004-05-06 Sirona Dental Systems Gmbh Tooth identification digital X-ray images and assignment of information to digital X-ray images
CN104036487A (zh) * 2014-04-01 2014-09-10 上海时代天使医疗器械有限公司 一种交互式标识分割牙齿的方法
CN104361578A (zh) * 2014-10-20 2015-02-18 北京大学 一种多尺度精度控制下的层次化网格分割方法
CN105046750A (zh) * 2015-08-24 2015-11-11 杭州美齐科技有限公司 一种自动分割全颌牙齿三角网格模型的方法
CN105678747A (zh) * 2015-12-30 2016-06-15 青岛兰信医学科技有限公司 一种基于主曲率的牙齿网格模型自动分割方法
CN105741287A (zh) * 2016-01-29 2016-07-06 北京正齐口腔医疗技术有限公司 牙齿三维网格数据的分割方法及装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114677399A (zh) * 2022-03-30 2022-06-28 西安交通大学 一种三维牙模的牙齿-牙龈分割线快速提取算法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106504234B (zh) 2019-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105046750B (zh) 一种自动分割全颌牙齿三角网格模型的方法
CN106228549B (zh) 一种基于路径规划的三角网格牙齿分割方法
CN108986111B (zh) 一种用于计算机辅助隐形正畸的三维牙颌模型分割方法
KR101858902B1 (ko) 컴포넌트를 활용한 점군 데이터의 객체 위치정보 추출 시스템
US10726551B2 (en) Method for reconstructing joined part surfaces of two adjacent teeth of a 3D digital model of teeth
ATE535209T1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von zahnersatz
CN107702663B (zh) 一种基于具有标志点的旋转平台的点云配准方法
CN102779231B (zh) 基于邻近的坐标转换参数计算方法
CN106295056B (zh) 一种复式断面河道河漫滩和主槽的自动识别方法
CN111991106B (zh) 一种牙套切割线自动生成方法及应用
CN107053678B (zh) 一种面向3d打印的曲面填充路径轨迹生成方法
CN104517316B (zh) 一种三维物体建模方法及终端设备
CN110827233B (zh) 一种牙齿三维点云数据表面窝沟区域的提取方法
CN108364356A (zh) 一种牙齿三维网格模型的自动分割方法
CN109191566A (zh) 基于tin的三维梯田建模方法
CN110334406B (zh) 一种考虑风速特大值的极值风速重现期确定方法和装置
CN109086495A (zh) Bim出精装施工图的方法
CN107301673A (zh) 一种利用标准模型库构造牙齿的局部坐标系的算法
CN114504397B (zh) 一种可摘局部义齿智能设计方法
CN106504234A (zh) 一种交互式分割全颌牙齿三角网格模型的方法
CN103577636B (zh) 一种基于曲率特征的叶片曲面统一离散方法
CN107145126A (zh) 考虑误差区域性分布的数控加工刀轨分区映射方法
CN110378917B (zh) 基于峰值聚类的牙齿分割方法
CN104851100B (zh) 可变光源下的双目视图立体匹配方法
CN105956285B (zh) 一种面向变型设计的线性尺寸标注调整方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: 266000 room 120-61, A building, 43 Zhengzhou Road, Shibei District, Qingdao, Shandong (centralized office area)

Applicant after: Qingdao Da Vinci Technology Co., Ltd.

Address before: 266000 room 120-61, A building, 43 Zhengzhou Road, Shibei District, Qingdao, Shandong (centralized office area)

Applicant before: QINGDAO LANXIN MEDICAL TECHNOLOGY CO., LTD.

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant