[发明专利]一种基于多模态数据配准的自动化完整牙齿重建方法

说明书

本发明公开了一种基于多模态数据配准的自动化完整牙齿重建方法。方法包括以下步骤：1)将同时期采集的牙冠表面网格模型和CBCT数据进行配准，分别获得配准后的牙冠表面网格模型和CBCT数据；2)对牙冠表面网格模型中每颗牙齿模型进行处理，获得八联通的牙冠边界像素点集；3)根据牙冠边界像素点集，利用图像分割算法对CBCT数据进行图像分割，得到每层牙齿边界像素点集；4)对每层牙齿边界像素点集进行三维重建，得到完整牙齿三维表面网格模型；5)利用配准后的牙冠表面网格模型的网格边界点集对完整牙齿三维表面网格模型进行处理后获得牙冠部分的完整牙齿三维表面网格模型。本发明实现完整牙齿的自动化重建，拥有牙冠部分和完整牙根。

技术领域

本发明涉及了一种完整牙齿重建方法，具体涉及了一种基于多模态数据配准的自动化完整牙齿重建方法。

背景技术

基于CBCT数据的完整牙齿模型重建技术已经相对成熟，大多是在图像分割和三维重建的基础上进行优化，然而单纯使用CBCT数据重建牙齿会出现如下几个问题：

1、牙冠部分因为上下颌咬合关系，导致图像分割时不能精确地将上下颌区分开，经常会出现上下两颗牙齿分不开的情况，也就导致最终重建出的模型完全不对；

2、CBCT的图像分割需要初始层以及初始点集的信息才能进行，通常需要专业人士手工标注，耗时又耗力；

3、CBCT的精度不够，通过Marching Cubes等算法重建出来的网格模型质量较差。

发明内容

本发明所提供一种基于多模态数据配准的自动化完整牙齿重建方法。该方法可以解决上下颌咬合关系导致的重建模型不对的问题，并且使用牙冠表面网格模型可以省略人工标注环节，自动化进行图像分割、重建以及最后的牙冠替换、模型修复、平滑。得到的模型是带有牙冠部分的完整牙齿三维模型。

本发明采用的技术方案是：

方法包含如下步骤：

1)同时期采集牙冠表面网格模型M0和CBCT数据，将一个牙冠表面网格模型M0和CBCT数据进行配准，分别获得配准后的牙冠表面网格模型M0和CBCT数据；

2)对配准后的牙冠表面网格模型M0中每颗牙齿模型进行计算，获得每颗牙齿模型的环形点集，根据环形点集生成八联通的牙冠边界像素点集P_init；

3)以八联通的牙冠边界像素点集P_init作为CBCT数据的图像分割算法的初始点集，利用图像分割算法对CBCT数据的轴向的每一层图像进行图像分割，得到沿CT轴向的每层牙齿边界像素点集；

4)利用移动立方体算法对每层牙齿边界像素点集进行三维重建，得到完整牙齿三维表面网格模型Tmi；

5)利用配准后的牙冠表面网格模型M0的网格边界点集P_border对完整牙齿三维表面网格模型Tmi进行切割，切割后获得完整牙齿三维表面网格模型Tmi的牙冠部分和牙根部分，利用配准后的牙冠表面网格模型M0对牙冠部分进行替换并且和牙根部分缝补，得到牙冠部分的完整牙齿三维表面网格模型Tr。

所述牙冠表面网格模型M0由各颗牙齿模型和相关配置组成，每颗牙齿模型为每一颗牙齿的牙冠模型，不包含牙龈组织模型；牙冠表面网格模型M0的相关配置包括每一颗牙齿的局部坐标系和每一颗牙齿的牙冠模型的边界点集，主要由所有牙齿的牙冠模型的边界点集组成牙冠表面网格模型M0的网格边界点集P_border。

所述步骤1)将一个牙冠表面网格模型M0和CBCT数据进行配准，分别获得配准后的牙冠表面网格模型M0和CBCT数据，具体为：