[发明专利]一种基于全景图的单牙提取方法

说明书

一种基于全景图的单牙提取方法，其特征在于，包括：步骤1，提取牙槽骨前景图；步骤2，根据步骤1得到的牙槽骨前景图生成牙齿全景图；步骤3，根据步骤2得到的牙齿全景图生成上下颌分离线；步骤4，根据步骤2得到的牙齿全景图生成相邻牙齿分割线；步骤5，使用步骤3得到的上下颌分离线与步骤4得到的相邻牙齿分割线将单牙从三维口腔CT中提取出来；步骤6，对生成的三维单牙CT图像堆进行后处理。基于全景图提取单牙的方法易于实现，鲁棒性强，不局限与口腔张开的患者口腔CT图像，可以提取患者口腔中任意单牙。并且该方法实现了相邻牙齿的自动分割，人工交互尽可能减少。

技术领域

本发明涉及计算机医学图像处理领域。

背景技术

在口腔医疗诊断中，电子计算机断层扫描(computed tomography)影像是常用的医学影像检查技术，可以得到精度很高的口腔部位的断层数据，并且可以从中重构得到与实际结构一致的三维解剖结构。但在实际操作过程中，医生诊断的病例针对具体的某颗牙齿，而不是全部或某些并排的牙，因此将三维单牙CT图像堆从原始三维口腔CT图像堆中提取出来有着十分重要的价值。

Hui Gao在2008年International Conference on ConvergenceHybridInformation Technology会议上发表题为Automatic Tooth Region Separation forDental CT Images的文章，提出一种在三维空间中进行独立牙齿区域分离的方法，该方法假设相邻牙齿都可以利用平面进行分离开来，但是局限性在于拥挤的牙列中可能不存在能将牙齿完全分离的平面。Yang Wang在2015年Biomedizinische Technik BiomedicalEngineering期刊上发表题为Computation of Tooth Axes of Existent and MissingTeeth from 3D CT Images的文章，提出了使用全景图的独立牙齿区域分离方法，该方法由于在全景图生成时使用拉东变换(randon变换)，导致生成的全景图失真较高，后牙相较前牙的像素值普遍较高，前牙轮廓不明显，使得前牙不能很好的分割出来，并且对于确定某些牙齿咬合状态下的病人三维口腔CT图像的上下颌分离线失效，全景图上的相邻牙齿分离线是用户手动确定的，主观性较强，结果不易复现。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于克服现有技术生成的全景图失真较高、全景图相邻牙齿分离线的人工确定以及患者口腔咬合或松弛状态下上下颌自动分离线的失效问题，公开一种新的基于全景图的单牙提取方法。

本发明技术方案：

该方法首先提取牙槽骨的前景图，进行人工交互选取每个牙齿的牙冠点，使用贝塞尔样条对牙弓曲线进行拟合，通过遍历牙槽骨前景图的掩模确定牙齿的生成全景图时矢状面遍历的范围，因为牙齿的像素值在CT图像上普遍较高，使用最大值遍历每层CT图像上的牙弓曲线法向方向，生成全景图。计算穿过每颗牙齿中心的分割线上的两个值最大的波峰值，取中间位置作为上下颌分界点，得到不同牙齿的上下颌分界点后使用贝塞尔样条对上下颌分界线进行拟合。使用通过牙齿中心的分割线对全景图进行分段，对每一段进行20段均分，得到19条分割线，在分割线上使用像素值最小的波谷位置作为相邻牙齿分割点，并计算每条分割线上的像素值的标准差，对标准差使用k-means算法进行三分类，将标准差均值最小的那一类中的分割点从相邻牙齿分割点中取出，避免牙根边界模糊以及牙龈的影响对相邻牙齿分割线造成影响，使用贝塞尔样条对相邻牙齿分割点进行相邻牙齿分割线的拟合。在进行上下颌分割线和相邻牙齿分割线的人工修正后，人工选中希望提取的单牙，计算得到这颗单牙的分割线，得到这颗牙齿的边框，映射到三维口腔CT图像堆中，进行三维单牙CT图像堆的提取。将全景图上的单牙分割线映射到得到的三维单牙CT图像堆的冠面方向中，对分割线内的图像进一步提取，取出相邻牙齿对目标牙齿的干扰，得到提取出的三维单牙CT图像堆。

基于全景图提取单牙的方法易于实现，鲁棒性强，不局限与口腔张开的患者口腔CT图像，可以提取患者口腔中任意单牙。并且该方法实现了相邻牙齿的自动分割，人工交互尽可能减少。