[发明专利]牙齿的激光扫描数据和断层扫描数据的匹配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种牙齿的激光扫描数据和断层扫描数据的匹配方法，尤其是涉及一种二维匹配的牙齿的激光扫描数据和断层扫描数据的匹配方法。

背景技术

牙齿种植手术中经常使用种植导板来帮助医生确定在上颌或下颌上钻孔时的位置和角度，种植导板是以患者口内的牙冠和牙龈作为支撑的。目前的种植导板的设计和制造有一种方法是利用CT扫描或CBCT扫描所获得的3维数据直接进行种植导板设计的。但因为医用扫描仪队放射量的限制，CT或CBCT扫描所获得的患者的牙齿和颌骨的3维数据误差一般比较大，利用这样的三维影像数据直接进行种植导板的设计，生产和临床应用，会造成临床的误差比较大，造成手术效果不好或甚至于手术失败。

目前已用的CBCT或CT扫描仪的精度一般在0.1-0.2mm，而精密的激光扫描的精度可以达到0.01mm，是医用CBCT或CT扫描仪精度的10倍以上，目前匹配牙齿激光扫描数据和计算机断层扫描数据是通过从断层扫描中提取牙冠的三维表面，与激光扫描得到的牙冠进行曲面匹配，该方法算法复杂，效率和准确度有待提高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种算法简单，匹配精度高的牙齿的激光扫描数据和断层扫描数据的匹配方法。

其中，本发明一实施方式的牙齿的激光扫描数据和断层扫描数据的匹配方法包括以下步骤：

S1、导入断层扫描数据和激光扫描数据；

S2、将激光扫描数据挪动到断层扫描数据的大概位置处；

S3、建立评估值数组；

S4、比对断层扫描数据和激光扫描数据的二维切面图形，得到若干个位置的差异评估值，将差异评估值填满评估值数组；

S5、评判评估值数组中的匹配误差，如满足预定要求，结束匹配过程，否则转入S6步骤；

S6、根据评估值数组，移动激光扫描数据相对于断层扫描数据的位置，然后转入S4步骤。

作为本发明的进一步改进，所述S4步骤包括：

S41、用与颌平面平行的切平面a，去切激光扫描数据jh，得到二维切面图形ajh，切断层扫描数据dh，得到二维切面图象adh，使用二维图形差异评估算法，得到差异评估值，存储在评估值数组中；

S42、用与颌平面和牙弓曲线都垂直的切平面b去切激光扫描数据jh，得到二维切面图形bjh，切断层扫描数据dh，得到二维切面图形bdh，使用二维图形差异评估算法，得到差异评估值，存储在评估值数组中；

S43、按颌平面法向方向移动切平面a，牙弓曲线方向移动切平面b，重新执行S41、S42步，直到差异评估值填满评估值数。

作为本发明的进一步改进，所述二维图形差异评估算法为：

将得到的ajh线实体进行面填充，得到ajh填充面；

叠加显示ajh填充面和adh二值化面，得到重合部分面；

根据公式差异评估值=（ajh填充面-重合部分面）/ adh二值化面，得到差异评估值。

作为本发明的进一步改进，所述二维图形差异评估算法为：

将adh二值化面和bdh二值化面提取边缘线，分别得到adh边缘线和bdh边缘线；

将adh边缘线和bdh边缘线分别和二维切面图形ajh和二维切面图形bjh匹配；

设置匹配阈值dk，计算ajh二维切面图形线上所有点与其在adh边缘线上对应最近点的距离列表，将列表累加得到误差距离总和m，将大于dk的距离累加，得到不匹配距离总和n;

根据公式差异评估值=不匹配距离总和n/误差距离总和m，得到差异评估值。

作为本发明的进一步改进，所述S6步骤包括：

S61、将评估值数组代入优化迭代算法，计算优化移动矩阵；

S62、根据优化移动矩阵，移动激光扫描数据，并清空评估值数组。

作为本发明的进一步改进，所述优化迭代算法包括：

构造计算误差函数，输入参数为移动矩阵初值，adh二值化面和ajh填充面实体，通过二维实体匹配算法，得到差异评估值列表；

设定匹配误差阈值，同误差计算函数一起带入标准Levenberg-Marquardt优化算法，得到优化后的移动矩阵。

相比于现有技术，本发明省去了从断层数据中逆向提取牙冠表面曲面的过程，将两个三维曲面的匹配降低为若干对平面曲线的匹配，大大提升了算法效率。

附图说明

图1是本发明一实施例的总流程图。

图2本发明一实施例的二维图形差异评估算法的流程图。

图3本发明一实施例的另一二维图形差异评估算法的流程图。