[发明专利]一种基于形态学的三维牙齿模型自动分割方法

说明书

本发明公开了一种基于形态学的三维牙齿模型自动分割方法，包括：S1、提取三维牙齿模型的牙列特征线；S2、识别特征线的分支点并对特征线进行分段，获得多段分段特征线；S3、基于形态学方法识别三维牙齿模型的齿间融合区域并删除；S4、采用孔洞搭桥修补的方法进行牙齿形状恢复；S5、提取齿间融合区域中的特征线，并与齿间融合区域之外的特征线一起作为牙齿分割线；S6、根据牙齿分割线对三维牙齿模型进行分割，分离出单颗牙齿。本发明可从三维牙齿模型中自动分割出具有侧面形状的单颗牙齿而且不需人工的干预，具有自动化程度高、分割效果好的优点，而且算法较为简单，分割效率高，可广泛应用于义齿修复行业中。

技术领域

本发明涉及义齿修复领域，特别是涉及一种基于形态学的三维牙齿模型自动分割方法。

背景技术

牙齿分割是义齿数字化修复中的重要技术，在义齿修复CAD系统中，为了测量牙齿参数、模拟牙齿的移动以及重新排列牙齿，都需要预先分离出单颗牙齿。然而，由于牙齿扫描精度及牙齿模型的三维重建精度等因素影响，数字化牙列模型一般不具有清晰的牙缝，再加上不同人的牙齿形状各异，使得自动的牙齿分割较为困难。目前也出现了多种对牙齿模型进行分割的方法，例如以下几种：一、根据深度图像信息提取牙齿模型间的分割边界的方法，该方法对于理想的三维牙颌模型能得到较好的分割效果，但是在处理具有严重畸形和齿间干涉的模型时会出现较大的分割偏差；二、在每颗牙齿上进行手动标记，然后基于分水岭算法的分割方法进行交互式分割，这种方法由于分水岭算法对噪声较为敏感，且对弱边界容易产生过度分割的现象，因此对于龈缘以及牙缝等形态复杂的特征区域，其分割精度较低；三、利用三角网格的微分特性，以及孔洞填充与骨架线提取等技术获取单颗牙齿龈缘轮廓，但是该过程需要大量的计算量和人工干预；四、基于形态学的方法提取特征区域骨架线并对牙齿进行分割，取得良好的效果，但其算法交互较多，分割线的光顺度也有待提高，另外没有考虑牙齿形状恢复的问题，导致分割后的牙齿形状不完整。总的来说，目前虽然出现了各种各样的牙齿模型分割方法，但是目前这些分割方法主要是注重于牙列特征线的提取，在未进行牙齿形状恢复的情况下进行牙齿分割，分割后的单颗牙齿一般缺少侧面形状，或者，虽然这些方法可以实现牙齿形状恢复，但是其恢复过程需要手工框选或者手工对恢复的形状进行调整，无法实现自动化分割处理。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种基于形态学的三维牙齿模型自动分割方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于形态学的三维牙齿模型自动分割方法，包括：

S1、提取三维牙齿模型的牙列特征线；

S2、识别特征线的分支点并对特征线进行分段，获得多段分段特征线；

S3、基于形态学方法识别三维牙齿模型的齿间融合区域并删除；

S4、采用孔洞搭桥修补的方法进行牙齿形状恢复；

S5、提取齿间融合区域中的特征线，并与齿间融合区域之外的特征线一起作为牙齿分割线；

S6、根据牙齿分割线对三维牙齿模型进行分割，分离出单颗牙齿。

进一步，所述步骤S1，其具体为：

采用基于形态学的特征线提取方法，提取三维牙齿模型的牙列特征线。

进一步，所述步骤S2，包括：

S21、对特征线上的特征点进行遍历，统计每个特征点的1-邻域特征点的数量，进而将数量大于2的特征点加入分支点集合中；

S22、对分支点集合中的特征点进行遍历分析，判断该集合中是否存在三个以上互为1-邻域特征点的特征点，若存在，则只保留其中一个在分支点集合中；

S23、根据分支点集合中的分支点将牙列特征线分为多段分段特征线。