技术特征：
1.一种基于调和场标量强度优选种子点的牙颌分割方法，其特征在于，包括以下步骤：读入牙颌3d模型，在所述牙颌3d模型中的每个牙齿3d模型上拾取一个特征点；构建每个牙齿3d模型的分割域，每个分割域内包括一个牙齿3d模型；计算所述分割域内所述牙齿3d模型的网格顶点曲率，并在所述分割域内构建调和场，通过所述调和场为所述分割域内的所述网格顶点赋标量值；建立初始筛选条件并获取位于牙齿龈缘线附近的网格顶点，建立最终筛选条件，在所述位于牙齿龈缘线附近的网格顶点中获取聚集至所述牙齿龈缘线上的网格顶点，所述位于牙齿龈缘线附近的网格顶点为初始筛选区域，所述聚集至所述牙齿龈缘线上的网格顶点为最终筛选区域，对所述最终筛选区域进行聚类，获取类区域；对所述初始筛选区域内的网格顶点一环邻域边进行插值；根据所述类区域中的所述网格顶点的一环邻域顶点及插值点的标量值，计算所述类区域中的所述网格顶点的标量强度，并获取最优种子点；基于所述最优种子点提取牙齿龈缘线，根据所述牙齿龈缘线完成所述牙颌3d模型分割。2.根据权利要求1所述的基于调和场标量强度优选种子点的牙颌分割方法，其特征在于，所述构建每个牙齿3d模型的分割域的方法包括：所述特征点与且仅与相邻的另一个所述特征点之间建立向量；经过所述向量的起点且垂直于所述向量建立第一平面，经过所述向量的终点且垂直于所述向量建立第二平面；所述特征点包括第一特征点和第二特征点，所述第一特征点位于所述牙颌模型最左端或最右端的牙齿3d模型上，所述第二特征点包括所述特征点中除所述第一特征点之外的其它特征点，与所述第一特征点相邻的第一平面或第二平面和所述牙颌3d模型端头之间的区域，或者与所述第二特征点相邻的第一平面或第二平面之间的区域为所述牙齿3d模型的分割域。3.根据权利要求1所述的基于调和场标量强度优选种子点的牙颌分割方法，其特征在于，所述构建每个牙齿3d模型的分割域的方法包括：对所述特征点进行环邻域扩张，当扩张邻域与所述特征点相邻的全部所述特征点均接触时停止扩张，扩张邻域为所述特征点对应的所述牙齿3d模型的分割域。4.根据权利要求1至3任一项所述的基于调和场标量强度优选种子点的牙颌分割方法，其特征在于，所述为所述分割域内的所述网格顶点赋标量值的方法包括：利用最小二乘法拟合二次曲面计算所述牙齿3d模型分割域内每个网格顶点的曲率；对分割域内的网格顶点构建调和函数，所述调和函数的表达式为：式中，u
i
是索引为i的网格顶点的标量值，u
j
是索引为j的网格顶点的标量值，n(i)为i点一环邻域点的索引组成的集合，ω
ij
为权重，其表达式为：
式中，为分割域内网格的平均边长，v
i
是索引为i的网格顶点的坐标，v
j
是索引为j的网格顶点的坐标，h
i
是索引为i的网格顶点的平均曲率，h
j
是索引为j的网格顶点的平均曲率，h
t
为曲率阈值，θ为常数；根据所述分割域内每个网格顶点的所述调和函数构建所述调和场的矩阵方程，将所述分割域内的所述特征点的标量值设为1，分割域边界点的标量值设为0作为所述矩阵方程的约束条件；所述矩阵方程的表达式为：lu＝b式中，l为权重矩阵，b为由0和1构成的向量，u包含了每个网格顶点的标量值；通过求解所述矩阵方程获取分割域内每个网格顶点的标量值。5.根据权利要求4所述的基于调和场标量强度优选种子点的牙颌分割方法，其特征在于，所述获取初始筛选区域的方法包括：建立t个集合s，所述t个集合s依次为集合s0、集合s1，..，集合s
t；1
，每个集合s对应一个初始筛选条件，所述初始筛选条件包括所述标量值的筛选区间；每个集合s包括满足其对应的初始筛选条件的多个网格顶点，将集合s1，...，集合s
t；2
中的网格顶点归为初始筛选区域；每个所述集合s对应的初始筛选条件的筛选区间的最小值随所述集合s编列序号递增而增大，且每个所述集合s对应的初始筛选条件的筛选区间的最大值随所述集合s编列序号递增而增大；集合s0和集合s
t；1
对应的筛选区间比集合s1，...，集合s
t；2
对应的筛选区间的长度短；其中，所述筛选区间处于0～1之间。6.根据权利要求5所述的基于调和场标量强度优选种子点的牙颌分割方法，其特征在于，所述获取最终筛选区域和类区域的方法包括：所述最终筛选条件包括：条件1、条件2、条件3和条件4，所述条件1：flag1≤1所述条件2：flag2≤1所述条件3：flag3≥o1所述条件4：flag4≥o2式中，flag1为所述初始筛选区域中的网格顶点的一环邻域点属于集合s0的个数，flag2为所述初始筛选区域中的网格顶点的一环邻域点属于集合s
t；1
的个数，flag3为所述初始筛选区域中的网格顶点的一环邻域点属于集合s1、集合s2，..，集合的个数，flag4为所述初始筛选区域中的网格顶点的一环邻域点属于集合集合..，集合s
t；2
的个数，其中，o1和o2为正整数；获取所述初始筛选区域中符合最终筛选条件的网格顶点，且所述符合最终筛选条件的
网格顶点为最终筛选区域，采用fcm聚类算法将所述最终筛选区域分为m个区域，计算每一个区域中所述网格顶点的曲率平均值，其中，所述m个区域中所述曲率平均值大于或等于h
f
的区域为类区域，h
f
为类区域阈值。7.根据权利要求6所述的基于调和场标量强度优选种子点的牙颌分割方法，其特征在于，所述获得插值点的方法包括：对所述初始筛选区域的网格顶点对应的一环邻域边插值以获取多个插值点，并根据插值点对应的两个所述网格顶点获取所述插值点的坐标、曲率和标量值，并将插值点按标量值分别添加至t个集合s中，并形成t个集合s’，所述t个集合s’依次为集合s
′0、集合s
′1，..，集合s
′
t；1
。8.根据权利要求7所述的基于调和场标量强度优选种子点的牙颌分割方法，其特征在于，所述计算所述类区域中的所述网格顶点的标量强度，并获取最优种子点的方法包括：根据所述网格顶点的一环邻域内的网格顶点和插值点获取其标量强度，采用如下公式计算：式中，b
i
是索引为i的网格顶点的标量强度，是索引为i的网格顶点的一环邻域边的平均长度，为分割域内所有边的平均长度，n(i)
′
是索引为i的网格顶点的一环邻域内网格顶点和插值点的索引组成的集合，n
i
是索引为i的网格顶点的一环邻域内网格顶点和插值点的个数，为一常数，β
j
是索引为i的网格顶点一环邻域内索引为j的网格顶点或插值点的标量权重，其取值规则为：若索引为i的网格顶点一环邻域内索引为j的网格顶点或插值点属于集合s
′0、集合s
′1，..，集合s
′
t；1
中的某一集合，则β
j
为标量权重集合中的对应值；所述标量权重集合的长度为t，所述标量权重集合中的数值呈先单调递增后单调递减的趋势。计算多个类区域中的任一个所述类区域中所有网格顶点的标量强度，选取标量强度最大的网格顶点为所述类区域中的最优种子点；计算多个类区域中除已获取最优种子点的所述类区域的其它类区域中所有的网格顶点的标量强度，计算所述其它类区域中的每个类区域中所述网格顶点的标量强度，并依照标量强度值从大到小依次选取f个网格顶点；f个网格顶点按标量强度从大到小依次计算与已获取的所有最优种子点的距离；当所述f个网格顶点中的一个网格顶点与已获取的所有最优种子点的距离均大于r，所述f个网格顶点中的一个网格顶点为对应的类区域中的最优种子点，剩余网格顶点不再计算与最优种子点的距离；当所述f个网格顶点与已获取的所有最优种子点的距离均不大于r，则对应的类区域中无最优种子点，r为距离阈值。9.根据权利要求8所述的基于调和场标量强度优选种子点的牙颌分割方法，其特征在于，所述通过所述最优种子点提取牙齿龈缘线的方法包括：确定第一段龈缘线的起点和终点，多个所述最优种子点中相邻最近的两个最优种子点
分别作为第一段龈缘线的起点和终点；确定除所述第一段龈缘线和最后一段龈缘线的其余龈缘线的起点和终点；确定所述最后一段龈缘线的起点和终点，所述最后一段龈缘线的起点为上一段龈缘线的终点，所述最后一段龈缘线的终点为所述第一段龈缘线的起点；基于启发式特征线提取算法，所述分割域内的所述网格顶点和所述插值点为可行路径点，并在所述启发式特征线提取算法中引入标量强度代价函数f
b
,f
b
表示当前搜索中心点的候选路径点标量强度的相对大小，所述标量强度代价函数f
b
的表达式为：式中，b
max
、b
min
表示当前搜索中心点的候选路径点中最大、最小的标量强度值，b
j
表示当前候选路径点的标量强度；最后根据启发式特征线提取算法提取出每一段牙齿龈缘线，进而得到完整牙齿龈缘线并完成牙颌分割。10.根据权利要求9所述的基于调和场标量强度优选种子点的牙颌分割方法，其特征在于，所述确定除所述第一段龈缘线和所述最后一段龈缘线的其余龈缘线的起点和终点的方法包括：当前龈缘线的起点为上一段龈缘线的终点；所述当前龈缘线的终点为集合e中与所述当前龈缘线的起点距离最短的点；所述集合e中存储满足如下条件的点p：条件5：点p为还没有作为龈缘线起点或终点的最优种子点；条件6：点p满足如下公式：式中，p1为上一段龈缘线的起点，p2为上一段龈缘线的终点，p3为当前龈缘线的起点。
技术总结
本发明属于数字口腔技术领域，尤其涉及一种基于调和场标量强度优选种子点的牙颌分割方法，可以在牙颌3D模型上快捷准确的寻找龈缘线。其步骤包括：在牙颌3D模型中的每个牙齿3D模型上拾取特征点。构建每个牙齿3D模型的分割域，并在分割域内构建调和场，通过调和场为网格顶点赋标量值。根据网格顶点的标量值进行筛选，得到初始筛选区域和最终筛选区域，对最终筛选区域进行聚类，获取类区域。对初始筛选区域的网格顶点一环邻域边进行插值，并根据标量值，将插值点分别添加至对应集合中。根据类区域中的网格顶点的一环邻域顶点及插值点的标量值，计算类区域中网格顶点的标量强度，并获取最优种子点。基于最优种子点提取牙齿龈缘线并完成牙颌分割。并完成牙颌分割。并完成牙颌分割。
技术研发人员：蔡冬梅 王少雄 牛力 张波 赵鹏飞 刘博
受保护的技术使用者：北京联袂义齿技术有限公司
技术研发日：2022.12.03
技术公布日：2023/3/7