【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于图像处理技术和牙齿模型数字化，涉及一种三维畸形牙颌网格模型分割与优化方法及相关装置。
技术介绍
1、随着数字化技术的发展，计算机辅助诊疗系统已经大量应用于口腔医学领域，三维牙齿模型分割是计算机辅助诊疗系统的关键步骤，在临床正畸诊治中，通常采用三维畸形牙颌网格模型真实反映患者的三维解剖结构，以及牙齿的形态和位置分布，并且通过对三维畸形牙颌网格模型中单颗牙齿进行提取、移动和重新排列来辅助医生设计出高效准确的牙齿矫治方案。
2、目前常见的虚拟正畸系统主要依靠区域生长算法进行牙齿分割，该算法在处理规整牙齿时效果较好，但畸形牙齿的曲率与法向量信息一般处于被破坏的状态，在进行区域生长时通常在牙齿与牙龈交界处出现过分割的问题，必须再次通过手工勾画牙龈线等操作确定牙齿区域进行精分割，这使得牙齿模型分割过程比较复杂，且依赖于人工经验，人力成本大，耗时长，效率低。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种三维畸形牙颌网格模型分割与优化方法及相关装置，本专利技术通过多点标注实现曲率阈值动态变化，同时将网格面积引入边界优化过程中，可以避免齿龈边界由于法向量和曲率的破坏导致的过分割问题，提高整体分割精度，减少后处理中的人工参与度以提高分割效率。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、第一方面，本专利技术提供一种三维畸形牙颌网格模型分割与优化方法，包括以下步骤：
4、根据三维畸形牙颌网格模型选取
5、根据种子点、宽度边界点和深度边界点，利用动态曲率阈值的区域生长算法，获得各牙齿的初始分割区域；
6、使用基于融合特征和面积的边界优化算法对初始分割区域进行边界优化生长，得到各牙齿的优化分割区域；
7、对各牙齿的优化分割区域的粗糙边界进行平滑处理，得到牙齿分割结果。
8、第二方面，本专利技术提供一种三维畸形牙颌网格模型分割与优化系统，包括：
9、种子点、边界点选取模块，用于根据三维畸形牙颌网格模型选取每颗牙齿的种子点、宽度边界点和深度边界点；
10、区域生长模块，用于根据种子点、宽度边界点和深度边界点，利用动态曲率阈值的区域生长算法，获得各牙齿的初始分割区域；
11、边界优化模块，用于使用基于融合特征和面积的边界优化算法对初始分割区域进行边界优化生长，得到各牙齿的优化分割区域；
12、平滑处理模块，用于对各牙齿的优化分割区域的粗糙边界进行平滑处理，得到牙齿分割结果。
13、第三方面，本专利技术提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述方法的步骤。
14、第四方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述方法的步骤。
15、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
16、本专利技术实现了区域生长过程中曲率阈值的动态变化，曲率阈值可随着牙齿的结构进行自适应变化。该方法能够有效的避免畸形牙齿模型中由于牙齿与牙龈交界处的曲率和法向量信息被破坏而导致的过生长问题，同时将面积信息引入边界优化过程，保证在边界优化解决区域生长欠生长问题的过程中不会再次产生新的过生长问题，最后对各牙齿的生长边界进行平滑进而实现精确分割。在整个分割过程中，无需在分割后的模型上通过勾画法等人工后处理操作进行再分割，减少了人工参与度，使得分割过程更加简便，有效地提高了三维畸形牙齿模型的分割精度和效率。
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1.一种三维畸形牙颌网格模型分割与优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的三维畸形牙颌网格模型分割与优化方法，其特征在于，所述三维畸形牙颌网格模型为牙齿的三角网格模型。
3.根据权利要求1所述的三维畸形牙颌网格模型分割与优化方法，其特征在于，根据种子点、宽度边界点和深度边界点，利用动态曲率阈值的区域生长算法，获得各牙齿的初始分割区域，包括：
4.根据权利要求3所述的三维畸形牙颌网格模型分割与优化方法，其特征在于，所述步骤2.1中，任意到初始种子点的距离大于最大界限距离的待分割三角面片为边界终止面片；任意到初始种子点的距离大于最小界限距离并小于最大界限距离的待分割三角面片，曲率阈值随着待分割面片到对应初始种子点的距离的增大而余弦减小，当曲率差值均小于曲率阈值时，将当前三角面片归入当前牙齿的初始分割区域，否则当前三角面片为边界终止面片且不进行步骤2.2；最小界限距离为初始种子点分别到宽度边界点的距离，最大界限距离为初始种子点到深度边界点的距离。
5.根据权利要求1所述的三维畸形牙颌网格模型分割与优化方法，其特征在于
6.根据权利要求5所述的三维畸形牙颌网格模型分割与优化方法，其特征在于，所述融合特征r中包含当前三角面片的平坦性特征、面积以及曲率变化信息，用于提高边界三角面片类型判断的准确性。
7.根据权利要求1所述的三维畸形牙颌网格模型分割与优化方法，其特征在于，所述对各牙齿的优化分割区域的粗糙边界进行平滑处理，得到牙齿分割结果，包括：
8.一种三维畸形牙颌网格模型分割与优化系统，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种三维畸形牙颌网格模型分割与优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的三维畸形牙颌网格模型分割与优化方法，其特征在于，所述三维畸形牙颌网格模型为牙齿的三角网格模型。
3.根据权利要求1所述的三维畸形牙颌网格模型分割与优化方法，其特征在于，根据种子点、宽度边界点和深度边界点，利用动态曲率阈值的区域生长算法，获得各牙齿的初始分割区域，包括：
4.根据权利要求3所述的三维畸形牙颌网格模型分割与优化方法，其特征在于，所述步骤2.1中，任意到初始种子点的距离大于最大界限距离的待分割三角面片为边界终止面片；任意到初始种子点的距离大于最小界限距离并小于最大界限距离的待分割三角面片，曲率阈值随着待分割面片到对应初始种子点的距离的增大而余弦减小，当曲率差值均小于曲率阈值时，将当前三角面片归入当前牙齿的初始分割区域，否则当前三角面片为边界终止面片且不进行步骤2.2；最小界限距离为初始种子点分别到宽度边界点的距离，最大界限距离为初始种子点到深度边界点的距离。
5.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖与禾，刘志华，薛久涛，唐浩，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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