基于MS复形的预备体颈缘线自动提取方法技术

本发明专利技术公开了一种基于MS复形的预备体颈缘线自动提取方法，包括：S1、建立MS复形结构；S2、降噪处理；S3、MS复形简化；S4、筛选特征线；S5、将特征线进化成颈缘线。本方法效率高、对噪声不敏感，能自动提取较为准确的颈缘线，可广泛应用于口腔修复领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于MS复形的颈缘线自动提取方法，属于口腔修复领域。
技术介绍
预备体颈缘线提取技术是口腔CAD/CAM修复的关键技术。目前，国外先进的口腔 修复CAD/CAM系统一般都具有颈缘线自动或交互提取功能，其算法大多未知。国内也出现 了一些颈缘线提取算法，但或多或少存在以下缺点：（1)提取精度不高；（2)鲁棒性不好，对 噪声较为敏感；（3)自动化程度不高，需要人工拾取一个初始点或若干特征点。 相对于颈缘线提取技术，逆向工程领域中基于点云或网格模型的特征线提取技术 已有大量研宄，其处理对象包括机械产品、人体、动植物、文物、艺术品、地形地貌等，这在一 定程度上为颈缘线提取技术提供了参考和借鉴。一般特征线可分为随视点变化和不随视点 变化的特征线，其中不随视点变化的特征线又包含模型表面的折缝线、边界线和谷脊线几 类，预备体颈缘线与一般特征线的区别在于：（1)颈缘线可归为脊线，但不包含谷线、边界 线和折缝线；（2)颈缘线是一条闭合的环形特征线。因此，一般的特征线提取方法并不能直 接用于颈缘线提取。 邱彦杰等在《基于Morse-Smale复形的三角网格特征线提取》中提出一种基于 Morse-Smale (MS)复形的特征线提取算法，该算法以移动最小二乘（Moving-Least Square， MLS)曲面法计算顶点的最大、最小主曲率，相应地以曲度（Curvedness)作为指标函数建立 MS复形，经过复形简化和后处理，自动获得了清晰、准确的特征线，并具有计算效率高、对噪 声不敏感的优点。然而，该方法提取的特征线包含谷线和边界线，并不能直接用于颈缘线提 取，而且目前还未发现有基于MS复形的方法用于口腔修复，尤其是颈缘线提取方面。
技术实现思路
为克服上述现有技术问题，本专利技术提出一种基于MS复形的颈缘线自动提取方法， 该方法效率高、对噪声不敏感，能自动提取较为准确的颈缘线。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是： -种基于MS复形的颈缘线自动提取方法，其特征在于，包括： S1、建立MS复形结构； S2、降噪处理； S3、MS复形简化； S4、筛选特征线；S5、将特征线进化成颈缘线。 进一步，所述步骤S1，包括：S11、构建指标函数：以移动最小二乘曲面法计算各顶点平均曲率KH(Pi)，并以 KH(Pi)作为各顶点的指标函数； S12、判别临界点：以S11中所述指标函数为依据判别MS复形的临界点，包括极小 值点、极大值点和鞍点；S13、构建升、降弧：从鞍点为出发，分别沿指标函数梯度方向和反方向搜索，依次 得到升、降弧；对于三角网格的任意顶点Pi，其梯度方向为;^，则其中，qiSp满1-邻域点丨为p满1-邻域点个数。 进一步，所述步骤S4,包括： S41、采用区域生长算法，以升弧为边界对网格模型进行区域划分；S42、通过区域判别去除分支、孤岛和半岛。 进一步，所述步骤S41，包括：S411、将MS复形中的鞍点、极大值点及升弧上的点作为区域生长的边界点；S412、选择未被划分且不属于生长边界点的网格顶点作为种子点，用vseed表示，设 新的子域为R，令R=vS66d;S413、寻找与子域R邻接的点，对于每一个邻接点，判断其是否为生长边界点，若 否，则将该点加入到子域R中；S414、重复S413直至子域R中顶点个数不再增加，即与R邻接的点均为生长边界 点，并根据对应升弧的连接关系构造R的边界链表；S415、重复S412~S414,直至所有顶点均被划分为子域内部点或边界点；S416、根据顶点的区域划分结果将对应的三角片进行划分：若三角片中任意一个 顶点为某一子域的内部点，则该三角片被划分至该子域内；若三个顶点均为边界点，则首先 提取三角形三条边中不位于边界上的边，判断该边所邻接三角片的所属子域，然后将待定 三角片划分至该子域中。 进一步，所述步骤S411中所述MS复形中的鞍点、极大值点及升弧上的点不包括模 型边界点。 进一步，所述步骤S42,包括：S421、去除特征线分支：对特征线上任意一点，若该点的非特征邻点均属于同一区 域，则判定该点位于分支上，将该点并入所属区域中，成为区域内部点；S422、去除孤岛：若区域A被另一区域B完全包围，则判定A为孤岛区域，直接将A 并入B中；S423、去除半岛：若区域A、B相邻且B小于A，则判定B为A的半岛区域，若A、B公 共边界小于B的非公共边界，则将B的非公共边界并入A之外的区域中。 进一步，所述步骤S5先对提取的特征线进行平滑处理，再选择特征线上的点进行 曲线拟合。 进一步，所述步骤S5先选择特征线上的点进行曲线拟合，再对曲线进行光顺处 理。本专利技术的有益效果是：本专利技术基于MS复形的预备体颈缘线自动提取方法，采用移 动最小二乘曲面法计算平均曲率并以之作为指标函数，既降低了噪声对曲率计算结果的影 响，又保证了MS复形只提取脊线而避免提出取谷线；再经过降噪处理，并在以MS复形提取 特征线的基础上筛选特征线，得到一条闭合的环形特征线；最终结合特征线平滑处理和曲 线拟合得到所需的颈缘线；本方法效率高、对噪声不敏感，能自动提取较为准确的颈缘线。【附图说明】 下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。 图1为本专利技术基于MS复形的预备体颈缘线自动提取方法的整体流程图； 图2为本专利技术步骤S1的流程图；图3为本专利技术步骤S4的流程图； 图4为本专利技术步骤S41的流程图； 图5为本专利技术步骤S42的流程图； 图6为本专利技术的一个实施例整体流程图； 图7为本专利技术申旲型边界的不意图；图8为本专利技术去除特征线分支的实施例效果图； 图9为本专利技术去除孤岛的实施例效果图； 图10为本专利技术去除半岛的实施例效果图； 图11为本专利技术最终提取的颈缘线效果图。【具体实施方式】 参照图1，基于MS复形的预备体颈缘线自动提取方法，包括： S1、建立MS复形结构； S2、降噪处理；S3、MS复形简化； S4、筛选特征线；S5、将特征线进化成颈缘线。 参照图2,进一步作为优选的实施方式，所述步骤S1，包括：S11、构建指标函数：以移动最小二乘曲面法计算各顶点平均曲率KH(Pi)，并以 KH(Pi)作为各顶点的指标函数；S12、判别临界点：以S11中所述指标函数为依据判别MS复形的临界点，包括极小 值点、极大值点和鞍点； S13、构建升、降弧：从鞍点为出发，分别沿指标函数梯度方向和反方向搜索，依次 得到升、降弧；对于三角网格的任意顶点Pi，其梯度方向为;则 其中，qiSp满1-邻域点丨为p满1-邻域点个数。 参照图3,进一步作为优选的实施方式，所述步骤S4,包括： S41、采用区域生长算法，以升弧为边界对网格模型进行区域划分； S42、通过区域判别去除分支、孤岛和半岛。 参照图4,进一步作为优选的实施方式，所述步骤S41，包括：S411、将MS复形中的鞍点、极大值点及升弧上的点作为区域生长的边界点； S412、选择未被划分且不属于生长边界点的网格顶点作为种子点，用v_d表示，设 新的子域为R，令R=vS66d; S413、寻找与子域R邻接的点，对于每一个邻接点，判断其是否为生长边界点，若 否，则将该点加入到子域R中； S414、重复S413直至子域R中顶点个数不再增加，即与R邻接的点均为生长边界 点，并根据对应本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于MS复形的预备体颈缘线自动提取方法，其特征在于，包括：S1、建立MS复形结构；S2、降噪处理；S3、MS复形简化；S4、筛选特征线；S5、将特征线进化成颈缘线。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏昕，肖兵，谢小柱，黄飞，邹建军，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44