一種義齒修復(fù)預(yù)備體網(wǎng)格模型的頸緣線自動(dòng)提取方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種義齒修復(fù)預(yù)備體網(wǎng)格模型的頸緣線自動(dòng)提取方法，包括：S1、確定頸緣線的迭代起點(diǎn)；S2、對(duì)特征區(qū)域進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理，進(jìn)而迭代提取特征線并建立特征點(diǎn)集合；S3、根據(jù)頸緣線的迭代起點(diǎn)以及特征點(diǎn)集合，基于鄰域的遍歷，迭代提取頸緣線。本方法基于形態(tài)學(xué)處理及鄰域的遍歷方式提取頸緣線，可快速準(zhǔn)確地提取義齒修復(fù)預(yù)備體的頸緣線，計(jì)算量大大減少，提取精度高，且對(duì)牙齒預(yù)備體的要求低，可廣泛應(yīng)用于義齒修復(fù)預(yù)備體的頸緣線提取領(lǐng)域中。
【專利說(shuō)明】一種義齒修復(fù)預(yù)備體網(wǎng)格模型的頸緣線自動(dòng)提取方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及義齒修復(fù)的計(jì)算機(jī)圖形構(gòu)造領(lǐng)域，特別是涉及一種義齒修復(fù)預(yù)備體網(wǎng) 格模型的頸緣線自動(dòng)提取方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 頸緣線的提取在義齒修復(fù)中至關(guān)重要，目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)頸緣線提取有許多研宄，提 取方法各種各樣。半自動(dòng)提取方法精度較高，對(duì)義齒修復(fù)預(yù)備體的要求也較低，但是需要操 作人員結(jié)合一定的牙齒知識(shí)判斷頸緣線的位置從而人為地選取一些點(diǎn)，這種方法依賴于人 為選擇，對(duì)操作人員的要求較高，操作人員的失誤將會(huì)給提取結(jié)果帶來(lái)不必要的提取誤差， 降低提取精度，而且需要投入較多的人力物力，提取成本較高。較為常見的還有基于相關(guān)系 數(shù)和最小二乘擬合直線的自適應(yīng)提取算法，但是這種算法需要手動(dòng)選擇起始點(diǎn)，對(duì)預(yù)備體 的要求也較高，容易受噪點(diǎn)影響。另外，還有基于主成分分析的全自動(dòng)的頸緣線提取算法， 該算法也是采用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法確定頸緣線的走向，預(yù)備體的形態(tài)較差或噪點(diǎn)較多時(shí)將會(huì)導(dǎo) 致提取失敗。總的來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有技術(shù)中的頸緣線自動(dòng)提取方法大多依據(jù)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法，例如相 關(guān)系數(shù)，最小二乘擬合直線和主成分分析等，通過(guò)近似算出特征點(diǎn)的分布方向，來(lái)確定頸緣 線的迭代方向和頸緣線提取起始點(diǎn)，這些方法計(jì)算量大，容易因噪點(diǎn)影響到頸緣線的提取 方向，對(duì)預(yù)備體的要求也高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種義齒修復(fù)預(yù)備體網(wǎng)格模型的 頸緣線自動(dòng)提取方法。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
[0005] 一種義齒修復(fù)預(yù)備體網(wǎng)格模型的頸緣線自動(dòng)提取方法，包括：
[0006] Sl、確定頸緣線的迭代起點(diǎn)；
[0007] S2、對(duì)特征區(qū)域進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理，進(jìn)而迭代提取特征線并建立特征點(diǎn)集合；
[0008] S3、根據(jù)頸緣線的迭代起點(diǎn)以及特征點(diǎn)集合，基于鄰域的遍歷，迭代提取頸緣線。
[0009] 進(jìn)一步，所述步驟Sl，包括：
[0010] S11、計(jì)算預(yù)備體底部的所有邊緣點(diǎn)的坐標(biāo)平均值，將位于該坐標(biāo)平均值的點(diǎn)作為 底部中心點(diǎn)；
[0011] S12、獲取預(yù)備體底部的任一邊緣點(diǎn)作為第一邊緣點(diǎn)，然后獲取第一邊緣點(diǎn)在底部 邊緣的順時(shí)針?lè)较蛳碌牡诙€(gè)邊緣點(diǎn)作為第二邊緣點(diǎn)，進(jìn)而計(jì)算這兩個(gè)邊緣點(diǎn)的叉積；
[0012] S13、將第一邊緣點(diǎn)及第二邊緣點(diǎn)的位置順時(shí)針順延一個(gè)邊緣點(diǎn)的位置，并計(jì)算新 的第一邊緣點(diǎn)和第二邊緣點(diǎn)的叉積，直到第一邊緣點(diǎn)順延回到其初始位置；
[0013] S14、計(jì)算所有叉積的平均值，即獲得預(yù)備體的以底部中心點(diǎn)為起點(diǎn)的中心軸；
[0014] S15、將特征區(qū)域的所有特征點(diǎn)投影到中心軸上，然后獲得中心軸上的最大投影長(zhǎng) 度后，將投影在中心軸上端的長(zhǎng)度為最大投影長(zhǎng)度的三分之一的投影區(qū)間內(nèi)的特征點(diǎn)刪 除；
[0015] S16、統(tǒng)計(jì)中心軸上的每個(gè)單位投影區(qū)間內(nèi)的特征點(diǎn)的數(shù)量，進(jìn)而獲取中心軸上從 上往下方向的第一個(gè)數(shù)量波峰對(duì)應(yīng)的單位投影區(qū)間內(nèi)的所有特征點(diǎn)；
[0016]S17、計(jì)算出步驟S16獲得的所有特征點(diǎn)與底部中心點(diǎn)的距離后，將距離最大的點(diǎn) 作為頸緣線的迭代起點(diǎn)。
[0017] 進(jìn)一步，所述步驟S2,包括：
[0018] S21、對(duì)特征區(qū)域進(jìn)行形態(tài)學(xué)的膨脹處理和腐蝕處理；
[0019] S22、迭代提取特征線，并根據(jù)迭代提取結(jié)果建立特征點(diǎn)集合；
[0020]S23、刪除特征點(diǎn)集合中的非路徑點(diǎn)。
[0021] 進(jìn)一步，所述步驟S21，包括：
[0022] S211、對(duì)特征區(qū)域執(zhí)行一次腐蝕處理后再執(zhí)行一次膨脹處理；
[0023] S212、對(duì)特征區(qū)域執(zhí)行一次膨脹處理后再執(zhí)行一次腐蝕處理。
[0024] 進(jìn)一步，所述膨脹處理為：查找特征區(qū)域中的所有特征點(diǎn)后，將每個(gè)特征點(diǎn)的η環(huán) 鄰域點(diǎn)集都定義成特征點(diǎn)；所述腐蝕處理為：查找特征區(qū)域中的每個(gè)頂點(diǎn)，并判斷該頂點(diǎn) 的η環(huán)鄰域點(diǎn)集中是否存在非特征點(diǎn)，若是，則將該頂點(diǎn)定義為非特征點(diǎn)；
[0025] 頂點(diǎn)的η環(huán)鄰域點(diǎn)集是指該頂點(diǎn)以及與該頂點(diǎn)最少可通過(guò)不多于η條邊連接的所 有頂點(diǎn)的并集，η為不小于1的自然數(shù)。
[0026] 進(jìn)一步，所述步驟S22,包括：
[0027] S221、分別計(jì)算特征區(qū)域的每個(gè)頂點(diǎn)的路徑值，并將路徑值大于或等于4作為路 徑點(diǎn)；
[0028] S222、根據(jù)以下規(guī)則查找特征區(qū)域中的所有中心點(diǎn)：對(duì)任一頂點(diǎn)，若其一環(huán)鄰域點(diǎn) 集的頂點(diǎn)均為特征點(diǎn)，則該頂點(diǎn)為中心點(diǎn)；
[0029] S223、獲得所有中心點(diǎn)的圓盤點(diǎn)集的集合后，判斷該集合中是否存在既不是路徑 點(diǎn)也不是中心點(diǎn)的頂點(diǎn)，若是，則將這些頂點(diǎn)刪除后返回執(zhí)行步驟S221，反之獲得特征線， 同時(shí)將特征區(qū)域中剩下的所有特征點(diǎn)建立特征點(diǎn)集合；
[0030] 所述圓盤點(diǎn)集是指與一中心點(diǎn)直接連接的所有頂點(diǎn)的集合。
[0031] 進(jìn)一步，所述步驟S3,包括：
[0032] S31、遍歷迭代起點(diǎn)的鄰域，直到查找到第一個(gè)位于特征點(diǎn)集合的點(diǎn)后，將該點(diǎn)作 為起始點(diǎn)，開始提取頸緣線；
[0033] S32、判斷該點(diǎn)是否分叉點(diǎn)，若否，則迭代地提取該點(diǎn)所在特征線上的下一點(diǎn)，反 之，分別計(jì)算各分叉線與前一段頸緣線的點(diǎn)集在分叉點(diǎn)的切平面的投影點(diǎn)集之間的相關(guān)系 數(shù)，然后選擇相關(guān)系數(shù)最大的分叉線，繼續(xù)迭代提取下一點(diǎn)；
[0034] S33、判斷獲得的點(diǎn)是否為步驟S31中的起始點(diǎn)，若是，則將迭代提取的所有點(diǎn)構(gòu) 成頸緣線并結(jié)束，否則，返回執(zhí)行步驟S32。
[0035] 進(jìn)一步，所述步驟S32中所述相關(guān)系數(shù)為：
[0036]

【權(quán)利要求】
1. 一種義齒修復(fù)預(yù)備體網(wǎng)格模型的頸緣線自動(dòng)提取方法，其特征在于，包括： 51、 確定頸緣線的迭代起點(diǎn)； 52、 對(duì)特征區(qū)域進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理，進(jìn)而迭代提取特征線并建立特征點(diǎn)集合； 53、 根據(jù)頸緣線的迭代起點(diǎn)以及特征點(diǎn)集合，基于鄰域的遍歷，迭代提取頸緣線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種義齒修復(fù)預(yù)備體網(wǎng)格模型的頸緣線自動(dòng)提取方法，其特 征在于，所述步驟S1，包括： 511、 計(jì)算預(yù)備體底部的所有邊緣點(diǎn)的坐標(biāo)平均值，將位于該坐標(biāo)平均值的點(diǎn)作為底部 中心點(diǎn)； 512、 獲取預(yù)備體底部的任一邊緣點(diǎn)作為第一邊緣點(diǎn)，然后獲取第一邊緣點(diǎn)在底部邊緣 的順時(shí)針?lè)较蛳碌牡诙€(gè)邊緣點(diǎn)作為第二邊緣點(diǎn)，進(jìn)而計(jì)算這兩個(gè)邊緣點(diǎn)的叉積； 513、 將第一邊緣點(diǎn)及第二邊緣點(diǎn)的位置順時(shí)針順延一個(gè)邊緣點(diǎn)的位置，并計(jì)算新的第 一邊緣點(diǎn)和第二邊緣點(diǎn)的叉積，直到第一邊緣點(diǎn)順延回到其初始位置； 514、 計(jì)算所有叉積的平均值，即獲得預(yù)備體的以底部中心點(diǎn)為起點(diǎn)的中心軸； 515、 將特征區(qū)域的所有特征點(diǎn)投影到中心軸上，然后獲得中心軸上的最大投影長(zhǎng)度 后，將投影在中心軸上端的長(zhǎng)度為最大投影長(zhǎng)度的三分之一的投影區(qū)間內(nèi)的特征點(diǎn)刪除； 516、 統(tǒng)計(jì)中心軸上的每個(gè)單位投影區(qū)間內(nèi)的特征點(diǎn)的數(shù)量，進(jìn)而獲取中心軸上從上往 下方向的第一個(gè)數(shù)量波峰對(duì)應(yīng)的單位投影區(qū)間內(nèi)的所有特征點(diǎn)； 517、 計(jì)算出步驟S16獲得的所有特征點(diǎn)與底部中心點(diǎn)的距離后，將距離最大的點(diǎn)作為 頸緣線的迭代起點(diǎn)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種義齒修復(fù)預(yù)備體網(wǎng)格模型的頸緣線自動(dòng)提取方法，其特 征在于，所述步驟S2,包括： 521、 對(duì)特征區(qū)域進(jìn)行形態(tài)學(xué)的膨脹處理和腐蝕處理； 522、 迭代提取特征線，并根據(jù)迭代提取結(jié)果建立特征點(diǎn)集合； 523、 刪除特征點(diǎn)集合中的非路徑點(diǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種義齒修復(fù)預(yù)備體網(wǎng)格模型的頸緣線自動(dòng)提取方法，其特 征在于，所述步驟S21，包括： 5211、 對(duì)特征區(qū)域執(zhí)行一次腐蝕處理后再執(zhí)行一次膨脹處理； 5212、 對(duì)特征區(qū)域執(zhí)行一次膨脹處理后再執(zhí)行一次腐蝕處理。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種義齒修復(fù)預(yù)備體網(wǎng)格模型的頸緣線自動(dòng)提取方法，其特 征在于，所述膨脹處理為：查找特征區(qū)域中的所有特征點(diǎn)后，將每個(gè)特征點(diǎn)的n環(huán)鄰域點(diǎn)集 都定義成特征點(diǎn)；所述腐蝕處理為：查找特征區(qū)域中的每個(gè)頂點(diǎn)，并判斷該頂點(diǎn)的n環(huán)鄰域 點(diǎn)集中是否存在非特征點(diǎn)，若是，則將該頂點(diǎn)定義為非特征點(diǎn)； 頂點(diǎn)的n環(huán)鄰域點(diǎn)集是指該頂點(diǎn)以及與該頂點(diǎn)最少可通過(guò)不多于n條邊連接的所有頂 點(diǎn)的并集，n為不小于1的自然數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種義齒修復(fù)預(yù)備體網(wǎng)格模型的頸緣線自動(dòng)提取方法，其特 征在于，所述步驟S22,包括： 5221、 分別計(jì)算特征區(qū)域的每個(gè)頂點(diǎn)的路徑值，并將路徑值大于或等于4作為路徑點(diǎn)； 5222、 根據(jù)以下規(guī)則查找特征區(qū)域中的所有中心點(diǎn)：對(duì)任一頂點(diǎn)，若其一環(huán)鄰域點(diǎn)集的 頂點(diǎn)均為特征點(diǎn)，則該頂點(diǎn)為中心點(diǎn)； S223、獲得所有中心點(diǎn)的圓盤點(diǎn)集的集合后，判斷該集合中是否存在既不是路徑點(diǎn)也 不是中心點(diǎn)的頂點(diǎn)，若是，則將這些頂點(diǎn)刪除后返回執(zhí)行步驟S221，反之獲得特征線，同時(shí) 將特征區(qū)域中剩下的所有特征點(diǎn)建立特征點(diǎn)集合； 所述圓盤點(diǎn)集是指與一中心點(diǎn)直接連接的所有頂點(diǎn)的集合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種義齒修復(fù)預(yù)備體網(wǎng)格模型的頸緣線自動(dòng)提取方法，其特 征在于，所述步驟S3,包括： 531、 遍歷迭代起點(diǎn)的鄰域，直到查找到第一個(gè)位于特征點(diǎn)集合的點(diǎn)后，將該點(diǎn)作為起 始點(diǎn)，開始提取頸緣線； 532、 判斷該點(diǎn)是否分叉點(diǎn)，若否，則迭代地提取該點(diǎn)所在特征線上的下一點(diǎn)，反之，分 別計(jì)算各分叉線與前一段頸緣線的點(diǎn)集在分叉點(diǎn)的切平面的投影點(diǎn)集之間的相關(guān)系數(shù)，然 后選擇相關(guān)系數(shù)最大的分叉線，繼續(xù)迭代提取下一點(diǎn)； 533、 判斷獲得的點(diǎn)是否為步驟S31中的起始點(diǎn)，若是，則將迭代提取的所有點(diǎn)構(gòu)成頸 緣線并結(jié)束，否則，返回執(zhí)行步驟S32。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種義齒修復(fù)預(yù)備體網(wǎng)格模型的頸緣線自動(dòng)提取方法，其特 征在于，所述步驟S32中所述相關(guān)系數(shù)為：
上式中，！表示相關(guān)系數(shù)，Xi，yi分別表示前一段頸緣線的點(diǎn)在分叉點(diǎn)的切平面的投影 點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，n表示投影點(diǎn)的總數(shù)。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104504697SQ201410789444
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月17日
【發(fā)明者】王煜, 張繼偉, 夏鴻建, 馬杰 申請(qǐng)人:佛山市諾威科技有限公司