本发明属于口腔医疗技术领域，更具体地说，尤其涉及一种利用形态学数据引导分割牙齿的方法。
背景技术：
cbct扫描和牙科激光扫描是口腔医疗中常见的数据来源。在口腔医学中，正畸科、牙周科、种植科等科室在一些患者治疗过程中，会进行cbct数据的获取，分析其牙齿及牙周的分布情况。国内外有很多学者在牙齿个体身份鉴定方面进行了研究，为了更精确的鉴别重大灾难中死者的身份，国外学术界引入了自动牙齿鉴别系统的概念和意义。牙齿鉴别系统也需要对牙齿数目，牙齿分布，不同牙位的特征等有详细的分析。因此，牙齿分割及重建的方法显得尤为重要。
目前在图像分割的研究中，主要分为三大方法：一是以计算机为主体的自动分割方法，该方法主要通过采用growcut算法、snake算法、混合水平集算法、活动轮廓模型、图割算法、遗传算法、纹理分析等算法由计算机完成目标分割；二是人机交互式的分割方法，这种方法运用图像的分割方法和人际交互的操作，实现对目标位置的分割；三是利用ct图像的灰度值手动分割图像，由于医学图像的特殊性，这种方法在口腔医学的特殊疾病研究中广泛应用，手动分割需要操作者对待分割的解剖位置熟练掌握，也非常耗时。
因此，我们提出一种利用形态学数据引导分割牙齿的方法。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，为了能对图像中的牙齿进行自动化分割，操作简单，能对每颗牙齿进行分割，实现牙齿及牙周等组织的自动识别，更好地满足口腔医学的临床需求，促进了口腔医学的发展，实现利用数字化技术实现口腔疾病的自动诊断，为开发专门用于正畸自动化排牙、自动诊断牙周恢复等奠定技术基础，而提出的一种利用形态学数据引导分割牙齿的方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种利用形态学数据引导分割牙齿的方法，包括如下步骤：
s1、数据获取，利用cbct获取患者的三维体数据，记为数据a，获取牙齿的三维表面数据，记为数据b；
s2、对数据a进行体绘制，通过阈值过滤方法，先过滤一部分牙周、牙龈、血管和骨骼的组织，处理后的数据记为ao；
s3、数据b中的牙龈边缘线提取，采用最小化能力函数方式估计切割平面，将牙龈部分切除，缩小特征估计范围，再利用切割平面估计所产生的种子点进行区域增长，并以抽取的形态学骨架作为停止位置，去除所有的牙龈区域，数据存储为数据bo；
s4、将数据ao与数据bo模型配准；
s5、ao中牙齿属性的体素分割，以数据bo为边界，引导ao数据进行分割，利用水平集方法对ao数据进行处理，在ao中沿着牙冠和牙根两个方向进行轮廓自动传播，完成ao中每一张ct图像的牙齿轮廓分割，分割后的数据存储为数据c；
s6、数据c的数据验证，识别数据c中的所有数据是否是牙齿属性的数据，将不属于牙齿属性的部分删除；
s7、数据c的三维重建，重建后的数据存为数据d；
s8、牙齿按照牙位对数据d分割。
优选的，所述s1中数据a的数据格式为dicom格式。
优选的，所述s1中利用口内扫描仪和牙颌模型扫描仪中的任意一种获取牙齿的三维表面数据。
优选的，所述s3中数据bo的数据格式为stl格式。
优选的，所述s4中基于icp算法将数据ao与数据bo模型配准。
优选的，所述s5中分割后的数据存储为roi格式数据。
优选的，所述s6通过人工识别和机器自动识别方法中的任意一种识别数据c中的所有数据是否是牙齿属性的数据。
优选的，所述s6中将不属于牙齿属性的部分通过手动删除和自动删除中的任意一种方式删除。
本发明的技术效果和优点：
本发明提供的一种利用形态学数据引导分割牙齿的方法，先将两种数据进行配准，然后依据牙颌模型数据指导牙齿自动分割，能对图像中的牙齿进行自动化分割，操作简单，能对每颗牙齿进行分割，实现牙齿及牙周等组织的自动识别，更好地满足口腔医学的临床需求，促进了口腔医学的发展，实现利用数字化技术实现口腔疾病的自动诊断，为开发专门用于正畸自动化排牙、自动诊断牙周恢复等奠定技术基础。
附图说明
图1为本发明的一种利用形态学数据引导分割牙齿的方法的流程示意图；
图2为本发明的一种利用形态学数据引导分割牙齿的方法的三维牙颌模型扫描数据示意图；
图3为本发明的一种利用形态学数据引导分割牙齿的方法的牙颌模型的牙龈边缘线提曲示意图；
图4为本发明的一种利用形态学数据引导分割牙齿的方法的去除牙龈后的牙齿区域示意图；
图5为本发明的一种利用形态学数据引导分割牙齿的方法的三维牙冠模型和cbct体素模型配准结果示意图；
图6为本发明的一种利用形态学数据引导分割牙齿的方法的牙与牙相邻区域示意图；
图7为本发明的一种利用形态学数据引导分割牙齿的方法的牙位示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图1-7所示的一种利用形态学数据引导分割牙齿的方法，包括如下步骤：
s1、数据获取，利用cbct获取患者的三维体数据，记为数据a，数据格式为dicom格式，利用口内扫描仪和牙颌模型扫描仪中的任意一种获取牙齿的三维表面数据，记为数据b；
s2、对数据a进行体绘制，通过阈值过滤方法，先过滤一部分牙周、牙龈、血管和骨骼的组织，处理后的数据记为ao；
s3、数据b中的牙龈边缘线提取，采用最小化能力函数方式估计切割平面，将牙龈部分切除，缩小特征估计范围，再利用切割平面估计所产生的种子点进行区域增长，并以抽取的形态学骨架作为停止位置，去除所有的牙龈区域，数据存储为数据bo，数据格式为stl格式；
s4、基于icp算法将数据ao与数据bo模型配准，icp算法是基于最小二乘法的最优配准方法；
s5、ao中牙齿属性的体素分割，以数据bo为边界，引导ao数据进行分割，利用水平集方法对ao数据进行处理，在ao中沿着牙冠和牙根两个方向进行轮廓自动传播，完成ao中每一张ct图像的牙齿轮廓分割，分割后的数据存储为数据c，存储为roi格式数据；
s6、数据c的数据验证，通过人工识别和机器自动识别方法中的任意一种识别数据c中的所有数据是否是牙齿属性的数据，将不属于牙齿属性的部分通过手动删除和自动删除中的任意一种方式删除；
s7、数据c的三维重建，重建后的数据存为数据d；
s8、牙齿按照牙位对数据d分割，口腔内不同牙齿与牙齿间有部分相邻，分割牙齿的关键在于选择合适的切割线将不同的网格区域分开，由于网格生成的质量有限，可能存在曲率不连续或网格空洞等问题，因此采用形态学方法对数据进行处理，提高了网格生成的质量。
综上所述：本发明提供的一种利用形态学数据引导分割牙齿的方法，先将两种数据进行配准，然后依据牙颌模型数据指导牙齿自动分割，能对图像中的牙齿进行自动化分割，操作简单，能对每颗牙齿进行分割，实现牙齿及牙周等组织的自动识别，更好地满足口腔医学的临床需求，促进了口腔医学的发展，实现利用数字化技术实现口腔疾病的自动诊断，为开发专门用于正畸自动化排牙、自动诊断牙周恢复等奠定技术基础。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种利用形态学数据引导分割牙齿的方法，其特征在于，包括如下步骤：
s1、数据获取，利用cbct获取患者的三维体数据，记为数据a，获取牙齿的三维表面数据，记为数据b；
s2、对数据a进行体绘制，通过阈值过滤方法，先过滤一部分牙周、牙龈、血管和骨骼的组织，处理后的数据记为ao；
s3、数据b中的牙龈边缘线提取，采用最小化能力函数方式估计切割平面，将牙龈部分切除，缩小特征估计范围，再利用切割平面估计所产生的种子点进行区域增长，并以抽取的形态学骨架作为停止位置，去除所有的牙龈区域，数据存储为数据bo；
s4、将数据ao与数据bo模型配准；
s5、ao中牙齿属性的体素分割，以数据bo为边界，引导ao数据进行分割，利用水平集方法对ao数据进行处理，在ao中沿着牙冠和牙根两个方向进行轮廓自动传播，完成ao中每一张ct图像的牙齿轮廓分割，分割后的数据存储为数据c；
s6、数据c的数据验证，识别数据c中的所有数据是否是牙齿属性的数据，将不属于牙齿属性的部分删除；
s7、数据c的三维重建，重建后的数据存为数据d；
s8、牙齿按照牙位对数据d分割。
2.根据权利要求1所述的一种利用形态学数据引导分割牙齿的方法，其特征在于：所述s1中数据a的数据格式为dicom格式。
3.根据权利要求1所述的一种利用形态学数据引导分割牙齿的方法，其特征在于：所述s1中利用口内扫描仪和牙颌模型扫描仪中的任意一种获取牙齿的三维表面数据。
4.根据权利要求1所述的一种利用形态学数据引导分割牙齿的方法，其特征在于：所述s3中数据bo的数据格式为stl格式。
5.根据权利要求1所述的一种利用形态学数据引导分割牙齿的方法，其特征在于：所述s4中基于icp算法将数据ao与数据bo模型配准。
6.根据权利要求1所述的一种利用形态学数据引导分割牙齿的方法，其特征在于：所述s5中分割后的数据存储为roi格式数据。
7.根据权利要求1所述的一种利用形态学数据引导分割牙齿的方法，其特征在于：所述s6通过人工识别和机器自动识别方法中的任意一种识别数据c中的所有数据是否是牙齿属性的数据。
8.根据权利要求1所述的一种利用形态学数据引导分割牙齿的方法，其特征在于：所述s6中将不属于牙齿属性的部分通过手动删除和自动删除中的任意一种方式删除。
技术总结