一种义齿修复预备体网格模型的颈缘线自动提取方法
【专利摘要】本发明公开了一种义齿修复预备体网格模型的颈缘线自动提取方法，包括：S1、确定颈缘线的迭代起点；S2、对特征区域进行形态学处理，进而迭代提取特征线并建立特征点集合；S3、根据颈缘线的迭代起点以及特征点集合，基于邻域的遍历，迭代提取颈缘线。本方法基于形态学处理及邻域的遍历方式提取颈缘线，可快速准确地提取义齿修复预备体的颈缘线，计算量大大减少，提取精度高，且对牙齿预备体的要求低，可广泛应用于义齿修复预备体的颈缘线提取领域中。
【专利说明】一种义齿修复预备体网格模型的颈缘线自动提取方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及义齿修复的计算机图形构造领域，特别是涉及一种义齿修复预备体网 格模型的颈缘线自动提取方法。
【背景技术】
[0002] 颈缘线的提取在义齿修复中至关重要，目前，国内外对颈缘线提取有许多研宄，提 取方法各种各样。半自动提取方法精度较高，对义齿修复预备体的要求也较低，但是需要操 作人员结合一定的牙齿知识判断颈缘线的位置从而人为地选取一些点，这种方法依赖于人 为选择，对操作人员的要求较高，操作人员的失误将会给提取结果带来不必要的提取误差， 降低提取精度，而且需要投入较多的人力物力，提取成本较高。较为常见的还有基于相关系 数和最小二乘拟合直线的自适应提取算法，但是这种算法需要手动选择起始点，对预备体 的要求也较高，容易受噪点影响。另外，还有基于主成分分析的全自动的颈缘线提取算法， 该算法也是采用数学统计方法确定颈缘线的走向，预备体的形态较差或噪点较多时将会导 致提取失败。总的来说，现有技术中的颈缘线自动提取方法大多依据数学统计方法，例如相 关系数，最小二乘拟合直线和主成分分析等，通过近似算出特征点的分布方向，来确定颈缘 线的迭代方向和颈缘线提取起始点，这些方法计算量大，容易因噪点影响到颈缘线的提取 方向，对预备体的要求也高。
【发明内容】
[0003] 为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种义齿修复预备体网格模型的 颈缘线自动提取方法。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0005] 一种义齿修复预备体网格模型的颈缘线自动提取方法，包括：
[0006] Sl、确定颈缘线的迭代起点；
[0007] S2、对特征区域进行形态学处理，进而迭代提取特征线并建立特征点集合；
[0008] S3、根据颈缘线的迭代起点以及特征点集合，基于邻域的遍历，迭代提取颈缘线。
[0009] 进一步，所述步骤Sl，包括：
[0010] S11、计算预备体底部的所有边缘点的坐标平均值，将位于该坐标平均值的点作为 底部中心点；
[0011] S12、获取预备体底部的任一边缘点作为第一边缘点，然后获取第一边缘点在底部 边缘的顺时针方向下的第二个边缘点作为第二边缘点，进而计算这两个边缘点的叉积；
[0012] S13、将第一边缘点及第二边缘点的位置顺时针顺延一个边缘点的位置，并计算新 的第一边缘点和第二边缘点的叉积，直到第一边缘点顺延回到其初始位置；
[0013] S14、计算所有叉积的平均值，即获得预备体的以底部中心点为起点的中心轴；
[0014] S15、将特征区域的所有特征点投影到中心轴上，然后获得中心轴上的最大投影长 度后，将投影在中心轴上端的长度为最大投影长度的三分之一的投影区间内的特征点删 除；
[0015] S16、统计中心轴上的每个单位投影区间内的特征点的数量，进而获取中心轴上从 上往下方向的第一个数量波峰对应的单位投影区间内的所有特征点；
[0016]S17、计算出步骤S16获得的所有特征点与底部中心点的距离后，将距离最大的点 作为颈缘线的迭代起点。
[0017] 进一步，所述步骤S2,包括：
[0018] S21、对特征区域进行形态学的膨胀处理和腐蚀处理；
[0019] S22、迭代提取特征线，并根据迭代提取结果建立特征点集合；
[0020]S23、删除特征点集合中的非路径点。
[0021] 进一步，所述步骤S21，包括：
[0022] S211、对特征区域执行一次腐蚀处理后再执行一次膨胀处理；
[0023] S212、对特征区域执行一次膨胀处理后再执行一次腐蚀处理。
[0024] 进一步，所述膨胀处理为：查找特征区域中的所有特征点后，将每个特征点的η环 邻域点集都定义成特征点；所述腐蚀处理为：查找特征区域中的每个顶点，并判断该顶点 的η环邻域点集中是否存在非特征点，若是，则将该顶点定义为非特征点；
[0025] 顶点的η环邻域点集是指该顶点以及与该顶点最少可通过不多于η条边连接的所 有顶点的并集，η为不小于1的自然数。
[0026] 进一步，所述步骤S22,包括：
[0027] S221、分别计算特征区域的每个顶点的路径值，并将路径值大于或等于4作为路 径点；
[0028] S222、根据以下规则查找特征区域中的所有中心点：对任一顶点，若其一环邻域点 集的顶点均为特征点，则该顶点为中心点；
[0029] S223、获得所有中心点的圆盘点集的集合后，判断该集合中是否存在既不是路径 点也不是中心点的顶点，若是，则将这些顶点删除后返回执行步骤S221，反之获得特征线， 同时将特征区域中剩下的所有特征点建立特征点集合；
[0030] 所述圆盘点集是指与一中心点直接连接的所有顶点的集合。
[0031] 进一步，所述步骤S3,包括：
[0032] S31、遍历迭代起点的邻域，直到查找到第一个位于特征点集合的点后，将该点作 为起始点，开始提取颈缘线；
[0033] S32、判断该点是否分叉点，若否，则迭代地提取该点所在特征线上的下一点，反 之，分别计算各分叉线与前一段颈缘线的点集在分叉点的切平面的投影点集之间的相关系 数，然后选择相关系数最大的分叉线，继续迭代提取下一点；
[0034] S33、判断获得的点是否为步骤S31中的起始点，若是，则将迭代提取的所有点构 成颈缘线并结束，否则，返回执行步骤S32。
[0035] 进一步，所述步骤S32中所述相关系数为：
[0036]
【权利要求】
1. 一种义齿修复预备体网格模型的颈缘线自动提取方法，其特征在于，包括： 51、 确定颈缘线的迭代起点； 52、 对特征区域进行形态学处理，进而迭代提取特征线并建立特征点集合； 53、 根据颈缘线的迭代起点以及特征点集合，基于邻域的遍历，迭代提取颈缘线。
2. 根据权利要求1所述的一种义齿修复预备体网格模型的颈缘线自动提取方法，其特 征在于，所述步骤S1，包括： 511、 计算预备体底部的所有边缘点的坐标平均值，将位于该坐标平均值的点作为底部 中心点； 512、 获取预备体底部的任一边缘点作为第一边缘点，然后获取第一边缘点在底部边缘 的顺时针方向下的第二个边缘点作为第二边缘点，进而计算这两个边缘点的叉积； 513、 将第一边缘点及第二边缘点的位置顺时针顺延一个边缘点的位置，并计算新的第 一边缘点和第二边缘点的叉积，直到第一边缘点顺延回到其初始位置； 514、 计算所有叉积的平均值，即获得预备体的以底部中心点为起点的中心轴； 515、 将特征区域的所有特征点投影到中心轴上，然后获得中心轴上的最大投影长度 后，将投影在中心轴上端的长度为最大投影长度的三分之一的投影区间内的特征点删除； 516、 统计中心轴上的每个单位投影区间内的特征点的数量，进而获取中心轴上从上往 下方向的第一个数量波峰对应的单位投影区间内的所有特征点； 517、 计算出步骤S16获得的所有特征点与底部中心点的距离后，将距离最大的点作为 颈缘线的迭代起点。
3. 根据权利要求1所述的一种义齿修复预备体网格模型的颈缘线自动提取方法，其特 征在于，所述步骤S2,包括： 521、 对特征区域进行形态学的膨胀处理和腐蚀处理； 522、 迭代提取特征线，并根据迭代提取结果建立特征点集合； 523、 删除特征点集合中的非路径点。
4. 根据权利要求3所述的一种义齿修复预备体网格模型的颈缘线自动提取方法，其特 征在于，所述步骤S21，包括： 5211、 对特征区域执行一次腐蚀处理后再执行一次膨胀处理； 5212、 对特征区域执行一次膨胀处理后再执行一次腐蚀处理。
5. 根据权利要求4所述的一种义齿修复预备体网格模型的颈缘线自动提取方法，其特 征在于，所述膨胀处理为：查找特征区域中的所有特征点后，将每个特征点的n环邻域点集 都定义成特征点；所述腐蚀处理为：查找特征区域中的每个顶点，并判断该顶点的n环邻域 点集中是否存在非特征点，若是，则将该顶点定义为非特征点； 顶点的n环邻域点集是指该顶点以及与该顶点最少可通过不多于n条边连接的所有顶 点的并集，n为不小于1的自然数。
6. 根据权利要求3所述的一种义齿修复预备体网格模型的颈缘线自动提取方法，其特 征在于，所述步骤S22,包括： 5221、 分别计算特征区域的每个顶点的路径值，并将路径值大于或等于4作为路径点； 5222、 根据以下规则查找特征区域中的所有中心点：对任一顶点，若其一环邻域点集的 顶点均为特征点，则该顶点为中心点； S223、获得所有中心点的圆盘点集的集合后，判断该集合中是否存在既不是路径点也 不是中心点的顶点，若是，则将这些顶点删除后返回执行步骤S221，反之获得特征线，同时 将特征区域中剩下的所有特征点建立特征点集合； 所述圆盘点集是指与一中心点直接连接的所有顶点的集合。
7. 根据权利要求1所述的一种义齿修复预备体网格模型的颈缘线自动提取方法，其特 征在于，所述步骤S3,包括： 531、 遍历迭代起点的邻域，直到查找到第一个位于特征点集合的点后，将该点作为起 始点，开始提取颈缘线； 532、 判断该点是否分叉点，若否，则迭代地提取该点所在特征线上的下一点，反之，分 别计算各分叉线与前一段颈缘线的点集在分叉点的切平面的投影点集之间的相关系数，然 后选择相关系数最大的分叉线，继续迭代提取下一点； 533、 判断获得的点是否为步骤S31中的起始点，若是，则将迭代提取的所有点构成颈 缘线并结束，否则，返回执行步骤S32。
8. 根据权利要求7所述的一种义齿修复预备体网格模型的颈缘线自动提取方法，其特 征在于，所述步骤S32中所述相关系数为：
上式中，！表示相关系数，Xi，yi分别表示前一段颈缘线的点在分叉点的切平面的投影 点的横坐标和纵坐标，n表示投影点的总数。
【文档编号】G06F17/50GK104504697SQ201410789444
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月17日 优先权日:2014年12月17日
【发明者】王煜, 张继伟, 夏鸿建, 马杰 申请人:佛山市诺威科技有限公司