[发明专利]一种标准化牙槽骨弓形态的提取方法

权利要求书

1.一种标准化牙槽骨弓形态的提取方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、获取牙3D点云模型；

S2、基于牙3D点云模型进行骨壁提取；

S3、对提取的骨壁进行骨壁分层；

S4、基于骨壁分层进行多项式拟合生成牙槽骨弓形态；

S5、对牙槽骨弓形态进行归一化，得到标准化牙槽骨弓形态；

步骤S2包括如下子步骤：

S21、从牙3D点云模型中提取牙尖点，并将通过牙尖点的最佳拟合平面作为咬合平面；

S22、旋转牙3D点云模型，使XOY平面与咬合平面重合；

S23、用通过牙列的Z值最低点且与XOY平面平行的平面作为切平面来切分牙3D点云模型，切平面以下部分为骨壁；

步骤S3包括如下子步骤：

S311、将骨壁的Z值等间隔分层N层，得到N-1个Z值分割点；

S312、利用过Z值分割点且与XOY平面平行的平面切分骨壁，从而将骨壁分成N层；

或者步骤S3包括如下子步骤：

S321、将步骤S23中切平面以上部分用于骨壁分层中3D膨胀的初始部分；

S322、将牙3D点云模型转换成三角网格，计算三角网格的法向量；

S323、根据法向量限定3D膨胀范围；

S324、对所述初始部分进行多次3D膨胀，如果3D膨胀过程覆盖了3D膨胀范围内一定比例的点，则终止3D膨胀并记录3D膨胀次数D；

S325、根据3D膨胀次数D将骨壁分成N层，每一层骨壁包含的膨胀次数为D/N；

步骤S4包括如下子步骤：

S41、将骨壁分层逐层向XOY平面投影，获得各骨壁分层的投影曲线；

S42、从各骨壁分层的投影曲线中找到最光滑的投影曲线；

S43、找到最光滑的投影曲线对应的3D点集，并对这些3D点集中各点的x值和y值进行多项式拟合，得到牙槽骨弓形态；其中：

x值表示点对应的牙槽骨弓宽度；

y值表示点对应的牙槽骨弓深度。

2.根据权利要求1所述的标准化牙槽骨弓形态的提取方法，其特征在于，步骤S21中，从牙3D点云模型中提取的牙尖点包括第一前磨牙、第二前磨牙和第一恒磨牙的牙尖点。

3.根据权利要求1所述的标准化牙槽骨弓形态的提取方法，其特征在于，步骤S323中，根据法向量限定3D膨胀范围的方法为：

只保留法向量与Z轴夹角超过夹角阈值的点进行3D膨胀。

4.根据权利要求1所述的标准化牙槽骨弓形态的提取方法，其特征在于，步骤S42中，从各骨壁分层的投影曲线中找到最光滑的投影曲线的方法为：

根据投影曲线一阶差分的标准差来评估曲线的光滑程度，标准差越小说明投影曲线越光滑，选择标准差最小的投影曲线即为最光滑的投影曲线。

5.根据权利要求1所述的标准化牙槽骨弓形态的提取方法，其特征在于，步骤S5中，对牙槽骨弓形态进行归一化的方法：

对于牙槽骨弓形态中点对应的牙槽骨弓宽度，采用min-max归一化：

其中：

x表示归一化前牙槽骨弓形态中点对应的牙槽骨弓宽度；

x^′表示归一化后标准化牙槽骨弓形态中点对应的牙槽骨弓宽度；

对于牙槽骨弓形态中点对应的牙槽骨弓深度，按牙槽骨弓深度与牙槽骨弓宽度的比例缩放：

其中：

y表示归一化前牙槽骨弓形态中点对应的牙槽骨弓深度；

y^′表示归一化后标准化牙槽骨弓形态中点对应的牙槽骨弓深度。

6.根据权利要求1所述的标准化牙槽骨弓形态的提取方法，其特征在于，步骤S5中，对牙槽骨弓形态进行归一化的方法：

对于牙槽骨弓形态中点对应的牙槽骨弓深度的归一化公式如下：

其中：

y表示归一化前牙槽骨弓形态中点对应的牙槽骨弓深度；

y^′表示归一化后标准化牙槽骨弓形态中点对应的牙槽骨弓深度；

对于牙槽骨弓形态中点对应的牙槽骨弓宽度的归一化公式如下：

其中：

x表示归一化前牙槽骨弓形态中点对应的牙槽骨弓宽度；

x^′表示归一化后标准化牙槽骨弓形态中点对应的牙槽骨弓宽度。