TWI782269B - 影像數據的預處理裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供影像數據的預處理裝置，包括：預處理部，用於將口腔掃描影像的網格解析度降低至基準解析度；起始線檢測部，用於在經預處理的口腔掃描影像中檢測與牙齦區域的底部相對應的起始線；邊界線檢測部，用於在經預處理的口腔掃描影像中檢測牙齒區域與牙齦區域之間的邊界線；以及區域分離部，利用起始線及邊界線從口腔掃描影像中分離牙齦區域。

Description

影像數據的預處理裝置
本發明涉及影像數據的預處理裝置，更詳細地，涉及在影像配準之前從口腔掃描影像及牙齒電腦斷層掃描（CT）影像中分離及去除作為在配準口腔掃描影像及牙齒電腦斷層掃描影像時的妨礙要素的裝置。
當在電腦視覺領域中以不同時間、測量方式或觀點等拍攝同一對象時，獲取具有不同坐標系的影像，而影像配準表示用於在一坐標系顯示這種互不相同的影像的處理。
尤其，在牙科領域中，會在植牙等的手術之前執行牙齒電腦斷層掃描影像與口腔掃描影像之間的影像配準。在此情況下，可通過經配準的影像來掌握骨組織及神經管位置等，從而可用作用於確定最佳的植牙手術位置的重要資料。
但是，口腔掃描影像包括在配準電腦斷層掃描影像與影像時不必要的區域。尤其，諸如牙齦區域及齒根區域等的不必要區域在影像配準時成為妨礙要素，具有可降低影像配準的時間、準確性及有效性等的問題。
發明所欲解決之問題
為了解決如上所述的現有技術，本發明的目的在於，提供在影像配準之前從口腔掃描影像及電腦斷層掃描影像中分離及去除作為在配準口腔掃描影像及牙齒電腦斷層掃描影像時的妨礙要素的牙齦區域及齒根區域的裝置。
但是，本發明所要解決的問題並不局限於以上所提及的問題，本領域技術人員可從以下記載中清楚地理解未提及的其他問題。
解決問題之技術手段
為了解決如上所述的問題，本發明提供影像數據的預處理裝置，包括：預處理部，用於將口腔掃描影像的網格解析度降低至基準解析度；起始線檢測部，用於在經預處理的口腔掃描影像中檢測與牙齦區域的底部相對應的起始線；邊界線檢測部，用於在經預處理的上述口腔掃描影像中檢測牙齒區域與牙齦區域之間的邊界線；以及區域分離部，利用起始線及邊界線從上述口腔掃描影像中分離牙齦區域。
其中，起始線檢測部計算出與口腔掃描影像的各個網格相鄰的頂點數量，選擇所計算出的頂點數量為基準數量以下的多個頂點，通過連接所選擇的多個頂點來檢測起始線。
並且，起始線檢測部計算出口腔掃描影像的各個網格的曲率，選擇所計算出的曲率為基準曲率以下的多個網格，通過連接包括在所選擇的多個網格的多個頂點來檢測起始線。
並且，邊界線檢測部計算出口腔掃描影像的多個相鄰網格間的曲率，選擇所計算出的曲率為基準曲率以上的多個網格，將所選擇的多個網格所共用的頂點確定為邊界點。
並且，邊界線檢測部計算出口腔掃描影像的多個相鄰網格間的最大曲率及最小曲率，利用所計算出的最大曲率及最小曲率計算出高斯曲率及平均曲率中的至少一種。
並且，邊界線檢測部選擇所計算出的高斯曲率及平均曲率中的至少一種為基準曲率以上的多個網格，將所選擇的多個網格所共用的頂點確定為邊界點。
並且，邊界線檢測部通過依次擴張及縮小多個邊界點來連接相鄰的多個邊界點。
並且，邊界線檢測部將所連接的每個多個邊界點分別以相同的標籤標記。
並且，邊界線檢測部對所標記的各個標籤至少擴張一次，並合併相鄰的多個標籤。
並且，本發明的影像數據的預處理裝置還可包括區域設置部，區域設置部通過合併從起始線連接到邊界線的多個頂點來設置為分離對象區域。
並且，本發明的影像數據的預處理裝置還可包括基準線確定部，基準線確定部將分離對象區域的最週邊線確定為用於從口腔掃描影像中分離牙齦區域的分離基準線。
並且，區域分離部利用分離基準線從口腔掃描影像中分離牙齦區域。
並且，本發明的影像數據的預處理裝置還可包括：基準面提取部，用於從電腦斷層掃描影像中提取基準面；區域設置部，將與基準面隔開規定高度的區域設置為齒根區域；以及影像處理部，以從電腦斷層掃描影像中去除齒根區域的方式處理電腦斷層掃描影像數據。
其中，基準面提取部可將上顎最週邊牙齒的高度或與其隔開規定高度的高度上的平面設置為針對上顎的基準面，並且可將下顎最週邊牙齒的高度或與其隔開規定高度的高度上的平面設置為針對下顎的基準面。
並且，基準面提取部可將位於多個上顎牙齒與多個下顎牙齒之間的空間，且可反映多個上顎牙齒及多個下顎牙齒的高度的三維邊界面作為基準面來提取。
並且，基準面提取部可將與多個上顎牙齒的端部形狀對應的三維邊界面設置為針對上顎的基準面，並且可將與多個下顎牙齒的端部形狀對應的三維邊界面設置為針對下顎的基準面。
對照先前技術之功效
以如上所述的方式構成的本發明具有如下優點：在影像配準之前可容易地分離及去除作為口腔掃描影像與牙齒電腦斷層掃描影像的影像配準時的妨礙要素的牙齦區域及齒根區域，從而可提高後續影像配準的時間、準確性及有效性等。
本發明的上述目的、手段及其效果可通過附圖及相關的以下詳細描述變得更加明確，本發明所屬技術領域的普通技術人員可由此容易地實施本發明的技術思想。並且，在描述本發明的過程中，當判斷為針對與本發明相關的公知技術的詳細描述有可能不必要地混淆本發明的主旨時，將省略其詳細描述。
在本說明書中所使用的術語用於描述實施例，而並非要限制本發明。在本說明書中，除非文字上另有明確規定，否則根據情況，單數形式還包括複數形式。在本說明書中，“包括”、“具備”、“設置”或“具有”等的術語不排除除了所涉及的結構要素之外的一個以上的其他結構要素的存在或追加。
在本說明書中，“或”及“至少一個”等術語可表示一起列出的單詞中的一個或兩個以上的組合。例如，“A或B”及“A及B中的至少一個”可僅包括A或B中的一個，還可包括A和B兩者。
在本說明書中，根據“例如”等的描述可能與諸如所引用的特性、變數或值之類的所揭示的資訊不完全一致，本發明的多種實施例的發明的實施方式不應局限於諸如允許誤差、測量誤差、測量精度的極限及其他通常已知的要素之類的變形等效果。
在本說明書中，在記載為一個結構要素與另一個結構要素“連接”或“聯接”的情況下，應理解為可包括與另一結構要素直接連接或聯接的情況和在兩者中間存在其他結構要素的情況。相反，在表示一個結構要素與另一個結構要素“直接連接”或“直接聯接”的情況下，應理解為在兩者中間不存在其他結構要素。
在本說明書中，在記載為一個結構要素在另一個結構要素的“上面”或與另一個結構要素“接觸”的情況下，應理解為可與另一個結構要素直接接觸或連接，但是也可在兩者中間存在其他結構要素。相反，在記載為一個結構要素直接位於另一個結構要素的“上面”或與另一個結構要素“直接接觸”的情況下，應理解為在兩者中間不存在其他結構要素。用於描述結構要素之間的關係的諸如“～之間”及“直接～之間”等的其他表達也能夠以同樣的方式進行解釋。
在本說明書中，“第一”及“第二”等的術語可用於描述多種結構要素，但是該結構要素並不應該局限於上述術語。並且，上述術語不應被解釋為用於限制各個結構要素的順序，而是可用於區別一個結構要素與另一個結構要素。例如，“第一結構要素”可被命名為“第二結構要素”，類似地，“第二結構要素”也可被命名為“第一結構要素”。
除非另有定義，否則本說明書中所使用的所有術語能夠以可由本發明所屬技術領域的普通技術人員共同理解的含義來使用。並且，除非另外明確定義，否則被通常所使用的詞典所定義的術語不應以理想性或過度的含義來解釋。
以下，將參照附圖詳細描述本發明的較佳的一實施例。
本發明實施例的影像數據的預處理裝置作為在進行配準之前預先去除在配準口腔掃描影像及電腦斷層掃描影像時成為妨礙要素的電子裝置，可分為預處理口腔掃描影像的結構及預處理電腦斷層掃描影像的結構。首先描述預處理口腔掃描影像的結構，然後描述預處理電腦斷層掃描影像的結構。
圖1為示出本發明實施例的影像數據的預處理裝置的主要結構的方塊圖，圖2為對圖1的控制部中的口腔掃描影像的結構進行預處理的結構的具體方塊圖。
參照圖1，為了分別從口腔掃描影像及電腦斷層掃描影像中分離並去除在配準口腔掃描影像與牙齒電腦斷層掃描影像時妨礙配準的牙齦區域及齒根區域，本發明實施例的影像數據的預處理裝置100可包括通信部110、輸入部120、顯示部130、記憶體140及控制部150。
通信部110執行與影像拍攝裝置（未圖示）及伺服器（未圖示）等外部裝置的通信。可接收與口腔內部有關的影像數據。例如，通信部110可執行第五代移動通信技術（5th generation communication，5G）、前瞻長期演進技術（long term evolution-advanced，LTE-A）、長期演進（long term evolution，LTE）、藍芽、低功耗藍芽（bluetooth low energy，BLE）及近場通信（near field communication，NFC）等的無線通信，並且可執行電纜通信等的有線通信。
在此情況下，影像數據除了口腔掃描影像及電腦斷層掃描影像數據之外，也可包含通過不同的測量方式對手術對象的口腔內部測量的其他影像數據。例如，其他影像數據可包含磁共振（Magnetic Resonance）影像數據等。在此情況下，電腦斷層掃描影像及磁共振影像為顯示至牙齒的內部狀態的三維影像，相反，口腔掃描影像為顯示牙齒的表面狀態的三維影像。
電腦斷層掃描影像為通過利用放射線的電腦斷層掃描拍攝裝置拍攝的圖像。即，電腦斷層掃描影像可基於放射線的透射率顯示口腔內部中的齒冠、齒根及牙槽骨等的內部組織分佈及骨密度資訊。
口腔掃描影像是提供與暴露在外部的牙齒的齒冠部分的形狀及牙齒周邊的牙齦形狀有關的資訊的圖像。在此情況下，口腔掃描影像可通過利用口腔掃描器（oral scanner）等直接掃描手術對象的口腔內部來獲取，或者也可通過對將手術對象的口腔內部以陰刻的方式打樣的印象模型或陽刻印象模型而生成的石膏模型進行掃描來獲取，可將印象模型的掃描圖像翻轉來用作口腔掃描影像。
輸入部120對應預處理裝置100用戶的輸入而生成輸入數據。輸入部120包括至少一種輸入單元。輸入部120可包括鍵盤（key board）、小鍵盤（key pad）、圓頂開關（dome switch）、觸控面板（touch panel）、觸控按鍵（touch key）、滑鼠（mouse）及菜單按鈕（menu button）等。
顯示部130顯示根據預處理裝置100的操作而產生的顯示數據。顯示部130包括液晶顯示器（liquid crystal display，LCD）、發光二極體（light emitting diode，LED）顯示器、有機發光二極體（organic LED，OLED）顯示器、微電子機械系統（micro electro mechanical systems，MEMS）顯示器及電子紙（electronic paper）顯示器。顯示部130可通過與輸入部120結合來實現為觸控螢幕（touch screen）。
存儲部140存儲預處理裝置100的操作程式。存儲部140可存儲抽取演算法、底面檢測演算法、形態運算演算法及分組演算法等用於從口腔掃描（Oral Scan）影像中分離牙齦區域的演算法，並且可存儲用於從電腦斷層掃描影像中分離齒根區域的演算法。並且，存儲部140可存儲從影像拍攝裝置等接收的多個影像數據。
控制部150從影像拍攝裝置及伺服器等的外部裝置接收口腔掃描影像及電腦斷層掃描影像，從口腔掃描影像中分離並去除牙齦區域，從電腦斷層掃描影像中分離並去除齒根區域。
像這樣，本發明實施例的影像數據的預處理裝置100可通過從口腔掃描影像中準確地分離並去除牙齦區域後與牙齒電腦斷層掃描影像進行配準，從而可提高配準速度及準確性。
為此，如圖2所示，控制部150可包括預處理部151、起始線檢測部152、邊界線檢測部153、區域設置部154、基準線確定部155及區域分離部156。
圖3為示出本發明實施例的口腔掃描影像的預處理之前及之後的圖。
預處理部151執行將口腔掃描影像的網格（Mesh）解析度降低至基準解析度（例如，網格數量為4萬個）的作用。例如，預處理部151可通過用於減少數據維度的抽取演算法來減少網格數量。
如圖3的（a）部分所示，通常，由影像拍攝裝置拍攝的口腔掃描影像的網格資訊的分佈不均勻，且網格數量較多，例如為4萬個至80萬個，因此存在處理網格資訊需要消耗很長時間的問題。
但是，如圖3的（b）部分所示，若本發明實施例的預處理部151利用抽取演算法將網格數量減少至4萬個，則網格資訊的分佈變得均勻，且可提高網格資訊的處理速度。但是，在過度減少網格數量的情況下，大部分特徵會消失，因此，較佳地，減少至適當的數量。
圖4為示出在本發明實施例的口腔掃描影像中檢測到的起始線的圖。
起始線檢測部152在由預處理部151預處理的口腔掃描影像中檢測作為與牙齦區域的底部相對應的多個頂點的集合的起始線。例如，起始線檢測部152可通過底面檢測演算法檢測起始線。
以下，對起始線檢測部152檢測起始線的方法進行描述，但是，當然可通過擴張其來檢測起始面。
另一方面，根據拍攝影像的影像拍攝裝置，口腔掃描影像分為手持（Hand）型及桌上（Desk）型。其中，如圖4的（a）部分所示，手持型為口腔掃描影像的底部被穿孔的形態，相反，如圖4的（b）部分所示，桌上型為口腔掃描影像的底部被堵塞，且底部呈平坦的形態。因此，根據口腔掃描影像的種類，檢測起始線的方法各異。
具體地，在手持型口腔掃描影像的情況下，由於底部呈被穿孔的形態，因此與對應於底部的多個網格相鄰的頂點數量相對少。基於此，起始線檢測部152先計算與口腔掃描影像的各個網格相鄰的頂點數量，並選擇所計算出的頂點數量為基準數量（例如，3個）以下的多個頂點。其次，通過連接所選擇的多個頂點來檢測起始線。
與此不同地，在桌上型口腔掃描影像的情況下，由於底面平坦，因此曲率較小的多個網格對應於底部的可能性高。基於此，起始線檢測部152先計算口腔掃描影像的各個網格的曲率，並選擇所計算出的曲率為基準曲率以下的多個網格。其次，通過連接包括在所選擇的多個網格的多個頂點來檢測起始線。
邊界線檢測部153在由預處理部151預處理的口腔掃描影像中檢測牙齒區域與牙齦區域之間的邊界線。
圖5為用於說明對本發明實施例的口腔掃描影像的多個相鄰網格間的曲率進行計算的方法的圖，圖6為在口腔掃描影像中示出多個邊界點的圖。
邊界線檢測部153計算出口腔掃描影像的多個相鄰網格間的曲率，選擇所計算出的曲率為基準曲率以上的多個網格，將所選擇的上述多個網格所共用的頂點確定為邊界點。
具體地，參照圖5及圖6，邊界線檢測部153計算出口腔掃描影像的多個相鄰網格間的最大曲率及最小曲率，利用所計算出的最大曲率及最小曲率計算出高斯曲率及平均曲率中的至少一種。而且，選擇所計算出的高斯曲率及平均曲率中的至少一種為基準曲率以上的多個網格，將所選擇的多個網格所共用的頂點確定為邊界點。
其中，可確認利用高斯曲率及平均曲率提取的邊界點（參照圖6的（b）部分）比利用高斯曲率提取的邊界點（參照圖6的（a）部分）更明顯，較佳地，從互補方面出發，較佳地，利用高斯曲率及平均曲率兩者確定邊界點。
以下，將參照圖5描述從口腔掃描影像中提取邊界點的方法。
在邊界線檢測部153中，在多個相鄰網格所共用的頂點上繪製包含其法向量（normal vector）且與網格曲面交叉的平面之後，以法向量為基準旋轉其平面並繼續使其與網格曲面交叉。在此情況下，可在網格曲面上獲得以其頂點為中心的很多曲線，可利用上述多個曲線與頂點的切平面（tangent plane）之間的角來分別計算出曲率。而且，在這些曲率中，可將最大值定義為最大曲率並將最小值定義為最小曲率。另一方面，可將包含在所計算出的多個曲率中具有在相應頂點中最大的最大曲率及最小的最小曲率的兩個曲線的平面定義為主曲率平面（plane of principal curvatures）。
其中，高斯曲率以最大曲率及最小曲率的乘積來定義，平均曲率以最大曲率及最小曲率的平均值來定義。
選擇以這種方式計算出的高斯曲率及平均曲率中的至少一種為基準曲率以上的多個網格，並將所選擇的多個網格所共用的頂點確定為邊界點。
圖7為用於說明在本發明實施例的口腔掃描影像中連接邊界點的方法的圖。
如圖7所示，邊界線檢測部153通過利用形態運算演算法依次擴張（Dilation）及縮小（Erosion）多個邊界點來連接多個相鄰的邊界點。
其中，形態運算演算法作為用於擴張及縮小區域的演算法，通常用作用於連接或切斷接近的多個點。
像這樣，若對多個邊界點進行擴張之後經過縮小過程，則由於在保持現有邊界點成分的厚度的同時僅連接多個相鄰邊界點之間，因此，可以進一步提高牙齒及牙齦區域之間的邊界性。
圖8為示出將所連接的每個邊界點以相同的標籤標記的口腔掃描影像的圖，圖9為示出針對各個標籤擴張區域的口腔掃描影像的圖，圖10為示出對區域被擴張的標籤進行合併的口腔掃描影像的圖。
參照圖8，邊界線檢測部153將所連接的每個邊界點分別以相同的標籤標記。在圖8中，每個標籤以不同的顏色來顯示。
參照圖9及圖10，邊界線檢測部153對所標記的各個標籤至少擴張一次，並合併相鄰的多個標籤。其中，直到合併所有標籤為止可重複擴張。由此，邊界線可標記為一個合併標籤。
圖11為用於說明在本發明實施例的口腔掃描影像中設置分離對象區域的方法的圖，圖12為示出顯示有分離基準線的口腔掃描影像的圖，圖13為示出以分離基準線為基礎分離牙齒及牙齦區域的口腔掃描影像的圖。
參照圖11，區域設置部154以在先檢測的起始線及邊界線為基礎設置作為分離對象區域的牙齦區域。即，區域設置部154通過依次合併從起始線連接到邊界線的多個頂點來設置分離對象區域。
參照圖12，基準線確定部155將分離對象區域的最週邊線確定為用於從口腔掃描影像中分離牙齦區域的分離基準線。
參照圖13，區域分離部156利用分離基準線從口腔掃描影像中分離牙齦區域。
像這樣，本發明實施例的影像數據的預處理裝置100通過從口腔掃描影像中較迅速準確地分離並去除牙齦區域來與牙齒電腦斷層掃描影像進行配準，從而可提高配準速度及準確性。
以下，將對由控制部150控制操作的本發明實施例的電腦斷層掃描影像數據的預處理方法進行描述。
圖14為對圖1的控制部中的預處理電腦斷層掃描影像的結構的具體方塊圖。
參照圖14，本發明實施例的控制部150可包括基準面提取部157、區域設置部158及影像處理部159，以對電腦斷層掃描影像數據進行預處理。
基準面提取部157從電腦斷層掃描影像提取基準面RP。
基準面RP為用於設置作為牙齒的根區域的齒根區域RA的基準的面，其可以為具有平面RP1或彎曲狀的三維邊界面RP2。並且，可提取一個基準面RP，以共同適用於上顎及下顎，或者可提取兩個以上，以分別適用於上顎及下顎。
區域設置部158將與基準面RP隔開規定高度的區域設置為電腦斷層掃描影像的齒根區域RA。
齒根區域RA作為不包括在諸如口腔掃描影像等的其他影像的電腦斷層掃描影像的不必要區域，在電腦斷層掃描影像與口腔掃描影像之間的影像配準中成為妨礙要素，從而可能降低影像配準的時間及有效性等。由此，可在步驟S202中設置這種齒根區域RA位於電腦斷層掃描影像中的哪個部分。但是，在精密設置齒根區域RA的情況下，由於用於其設置操作的負荷（load）可能增加，因此，較佳地，可根據上述或下述方法粗略地設置齒根區域RA。
影像處理部159以從電腦斷層掃描影像中去除由區域設置部158設置的齒根區域RA的方式處理電腦斷層掃描影像數據。即，可從電腦斷層掃描影像數據中去除與齒根區域RA相對應的數據。
電腦斷層掃描影像數據的預處理結果，去除齒根區域RA的電腦斷層掃描影像可用作基於多種演算法與其他影像進行的影像配準。並且，在完成基於這種多種演算法的影像配準之後，可通過在該電腦斷層掃描影像中追加已去除的齒根區域RA來導出執行完整影像配準的電腦斷層掃描影像及其他影像。
以下，將對基於基準面RP的種類的基準面提取部157及區域設置部158的更詳細的操作進行描述。但是，雖然僅示出針對下顎的基準面RP及預處理例示，但是本發明並不局限於此，對於上顎也可適用與下顎相同的方法。
圖15及圖16為用於說明在適用平坦的基準面RP1的情況下的預處理方法的例示圖。
參照圖15及圖16，基準面RP可以為平面RP1。在此情況下，可針對上顎及下顎設置互不相同的兩個基準面RP1。
為此，基準面提取部157可將在下顎最週邊牙齒ET1、ET2（例如，臼齒或智齒等）的高度EH1、EH2或與其高度EH1、EH2隔開規定高度的高度上的平面設置為針對下顎的基準面RP1。即，針對下顎的基準面RP1可以為經過2個下顎最週邊牙齒ET1、ET2的一端部的高度EH1、EH2的平面，或經過與其高度EH1、EH2隔開規定高度的高度的平面。
同樣，基準面提取部157可將在上顎最週邊牙齒的高度或與其隔開規定高度的高度上的平面設置為針對上顎的基準面RP1。
之後，參照圖16，區域設置部158將與針對下顎的基準面RP1向下部方向隔開規定高度RH1的區域（方格圖案區域）設置為針對電腦斷層掃描影像的下顎的齒根區域RA1。
同樣，區域設置部158將與針對上顎的基準面RP1向上部方向隔開規定高度的區域設置為針對電腦斷層掃描影像的上顎的齒根區域RA1。
但是，由區域設置部158設置的針對下顎的基準面RP1的隔開距離RH1可與針對上顎的基準面RP1的隔開距離互不相同。這是因為多個上顎牙齒與多個下顎牙齒所具有的平均高度可以互不相同。
圖17及圖18為用於說明在適用具有三維邊界面的基準面RP2的情況下的預處理方法的例示圖。
參照圖17及圖18，基準面RP可以為三維邊界面RP2。在此情況下，可針對上顎及下顎設置同一個基準面RP2，也可設置互不相同的兩個基準面RP2。
首先，將描述針對上顎及下顎設置同一個三維邊界面的基準面RP2的情況。
即，基準面提取部157可將在電腦斷層掃描影像中位於多個上顎牙齒與多個下顎牙齒之間的空間（以下，稱為“之間空間”），且反映多個上顎牙齒的各個高度及多個下顎牙齒的各個高度的三維邊界面設置為電腦斷層掃描影像的基準面RP2。在此情況下，之間空間形成在對應於多個上顎牙齒的端部的形狀的三維邊界面（以下，稱為“上部三維邊界面”）與對應於多個下顎牙齒的端部的形狀的三維邊界面（以下，稱為“下部三維邊界面”）之間。
由此，基準面提取部157可將由上部三維邊界面、下部三維邊界面或上部三維邊界面與下部三維邊界面的多個高度平均值組成的三維邊界面設置為基準面RP2。
之後，參照圖18，區域設置部158將與基準面RP2向下部方向隔開規定高度RH2的區域（方格圖案區域）設置為針對電腦斷層掃描影像的下顎的齒根區域RA2。同樣，區域設置部158可將與基準面RP2向上部方向隔開規定高度的區域設置為針對電腦斷層掃描影像的上顎的齒根區域RA2。
但是，由區域設置部158設置的用於設置針對下顎的齒根區域RA的基準面RP2的隔開距離RH2與用於設置針對上顎的齒根區域RA2的基準面RP2的隔開距離可互不相同。這是因為多個上顎牙齒及多個下顎牙齒所具有的平均高度可以互不相同。
接著，將描述針對上顎及下顎設置互不相同的兩個三維邊界面的基準面RP2的情況。
即，基準面提取部157可將下部三維邊界面設置為針對下顎的基準面RA2，可將上部三維邊界面設置為針對上顎的基準面。
之後，參照圖18，區域設置部158將與針對下顎的基準面RP2向下部方向隔開規定高度RH2的區域（方格圖案區域）設置為針對電腦斷層掃描影像的下顎的齒根區域RA2。同樣，區域設置部158可將與針對上顎的基準面RP2向上部方向隔開規定高度的區域設置為針對電腦斷層掃描影像的上顎的齒根區域RA2。
但是，由區域設置部158設置的用於設置針對下顎的齒根區域RA2的基準面RP2的隔開距離RH2與用於設置針對上顎的齒根區域RA2的基準面RP2的隔開距離可以互不相同。這是因為多個上顎牙齒及多個下顎牙齒所具有的平均高度可以互不相同。
本發明實施例的影像數據的預處理裝置100可作為單獨的裝置來製造或包括在影像配準裝置中。
在本發明實施例的影像數據的預處理裝置100的操作之後，影像配準裝置可對去除牙齦區域的口腔掃描影像與去除齒根區域RA的電腦斷層掃描影像進行配準。由此，可提高配準速度及配準的準確性。
在本發明的詳細描述中描述了具體的實施例，但是可在不脫離本發明的範圍內進行各種變形。因此，本發明的範圍並不局限於所描述的實施例，而應由後述的申請專利範圍及申請專利範圍的等同技術方案而定。
100:預處理裝置 110:通信部 120:輸入部 130:顯示部 140:存儲部 150:控制部 151:預處理部 152:起始線檢測部 153:邊界線檢測部 154、158:區域設置部 155:基準線確定部 156:區域分離部 157:基準面提取部 159:影像處理部 RP1、RP2:基準面 ET1、ET2:下顎最週邊牙齒 EH1、EH2:高度 RH1、RH2:規定高度 RA1、RA2:齒根區域
圖1為示出本發明實施例的影像數據的預處理裝置的主要結構的方塊圖。 圖2為對圖1的控制部中的口腔掃描影像進行預處理的結構的具體方塊圖。 圖3為示出本發明實施例的口腔掃描影像的預處理之前及之後的圖。 圖4為示出在本發明實施例的口腔掃描影像中檢測到的起始線的圖。 圖5為用於說明對本發明實施例的口腔掃描影像的多個相鄰網格間的曲率進行計算的方法的圖。 圖6為在口腔掃描影像中示出多個邊界點的圖。 圖7為用於說明在本發明實施例的口腔掃描影像中連接邊界點的方法的圖。 圖8為示出將所連接的每個邊界點以相同的標籤標記的口腔掃描影像的圖。 圖9為示出針對各個標籤擴張區域的口腔掃描影像的圖。 圖10為示出對區域被擴張的標籤進行合併的口腔掃描影像的圖。 圖11為用於說明在本發明實施例的口腔掃描影像中設置分離對象區域的方法的圖。 圖12為示出顯示有分離基準線的口腔掃描影像的圖。 圖13為示出以分離基準線為基礎分離牙齒及牙齦區域的口腔掃描影像的圖。 圖14為對圖1的控制部中的預處理電腦斷層掃描影像的結構的具體方塊圖。 圖15及圖16為用於說明在適用平坦的基準面RP1的情況下的預處理方法的例示圖。 圖17及圖18為用於說明在適用具有三維邊界面的基準面RP2的情況下的預處理方法的例示圖。
150:控制部
151:預處理部
152:起始線檢測部
153:邊界線檢測部
154:區域設置部
155:基準線確定部
156:區域分離部

Claims (13)

  1. 一種用於影像配準的影像數據的預處理裝置，其中，包括：起始線檢測部，用於在口腔掃描影像中檢測與牙齦區域的底部相對應的起始線；邊界線檢測部，用於在該口腔掃描影像中檢測牙齒區域與該牙齦區域之間的邊界線；區域設置部，用於合併從該起始線到該邊界線的所連接的多個頂點來設置為分離對象區域；以及區域分離部，利用該分離對象區域從該口腔掃描影像中分離該牙齦區域，該起始線檢測部計算出與該口腔掃描影像的各個網格相鄰的頂點數量，選擇所計算出的所述頂點數量為基準數量以下的多個頂點，通過連接所選擇的所述多個頂點來檢測該起始線；或該起始線檢測部計算出該口腔掃描影像的各個網格的曲率，選擇所計算出的所述曲率為基準曲率以下的多個網格，通過連接包括在所選擇的所述多個網格的多個頂點來檢測該起始線。
  2. 如請求項1所述之用於影像配準的影像數據的預處理裝置，其中，該邊界線檢測部計算出該口腔掃描影像的多個相鄰網格間的曲率，選擇所計算出的所述曲率為基準曲率以上的多個網格，將所選擇的所述多個網格所共用的頂點確定為邊界點。
  3. 如請求項1所述之用於影像配準的影像數據的預處理裝置，其中，該邊界線檢測部計算出該口腔掃描影像的多個相鄰網格間的最大曲率及 最小曲率，利用所計算出的上述最大曲率及最小曲率計算出高斯曲率及平均曲率中的至少一種。
  4. 如請求項3所述之用於影像配準的影像數據的預處理裝置，其中，該邊界線檢測部選擇所計算出的該高斯曲率及該平均曲率中的至少一種為基準曲率以上的多個網格，將所選擇的所述多個網格所共用的頂點確定為邊界點。
  5. 如請求項2或4所述之用於影像配準的影像數據的預處理裝置，其中，該邊界線檢測部通過依次擴張及縮小所述多個邊界點來連接相鄰的所述多個邊界點。
  6. 如請求項5所述之用於影像配準的影像數據的預處理裝置，其中，該邊界線檢測部將所連接的每個所述多個邊界點分別以相同的標籤標記。
  7. 如請求項6所述之用於影像配準的影像數據的預處理裝置，其中，該邊界線檢測部對所標記的所述各個標籤至少擴張一次，並合併相鄰的所述多個標籤。
  8. 如請求項1所述之用於影像配準的影像數據的預處理裝置，其中，還包括基準線確定部，該基準線確定部將該分離對象區域的最週邊線確定為用於從該口腔掃描影像中分離該牙齦區域的分離基準線。
  9. 如請求項8所述之用於影像配準的影像數據的預處理裝置，其中，該區域分離部利用該分離基準線從該口腔掃描影像中分離該牙齦區域。
  10. 如請求項1所述之用於影像配準的影像數據的預處理裝置，其中，還包括：基準面提取部，用於從電腦斷層掃描影像中提取基準面；區域設置部，將與該基準面隔開規定高度的區域設置為齒根區域；以及 影像處理部，以從該電腦斷層掃描影像中去除該齒根區域的方式處理電腦斷層掃描影像數據。
  11. 如請求項10所述之用於影像配準的影像數據的預處理裝置，其中，該基準面提取部將上顎最週邊牙齒的高度或與其隔開規定高度的高度上的平面設置為針對該上顎的基準面，並將下顎最週邊牙齒的高度或與其隔開規定高度的高度上的平面設置為針對該下顎的基準面。
  12. 如請求項10所述之用於影像配準的影像數據的預處理裝置，其中，該基準面提取部將位於多個上顎牙齒與多個下顎牙齒之間的空間，並反映多個上顎牙齒及多個下顎牙齒的高度的三維邊界面作為基準面來提取。
  13. 如請求項10所述之用於影像配準的影像數據的預處理裝置，其中，該基準面提取部將與多個上顎牙齒的端部形狀對應的三維邊界面設置為針對該上顎的基準面，並將與多個下顎牙齒的端部形狀對應的三維邊界面設置為針對該下顎的基準面。
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