[发明专利]基于MS复形的预备体颈缘线自动提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于MS复形的颈缘线自动提取方法，属于口腔修复领域。

背景技术

预备体颈缘线提取技术是口腔CAD/CAM修复的关键技术。目前，国外先进的口腔修复CAD/CAM系统一般都具有颈缘线自动或交互提取功能，其算法大多未知。国内也出现了一些颈缘线提取算法，但或多或少存在以下缺点：(1)提取精度不高；(2)鲁棒性不好，对噪声较为敏感；(3)自动化程度不高，需要人工拾取一个初始点或若干特征点。

相对于颈缘线提取技术，逆向工程领域中基于点云或网格模型的特征线提取技术已有大量研究，其处理对象包括机械产品、人体、动植物、文物、艺术品、地形地貌等，这在一定程度上为颈缘线提取技术提供了参考和借鉴。一般特征线可分为随视点变化和不随视点变化的特征线，其中不随视点变化的特征线又包含模型表面的折缝线、边界线和谷脊线几类，预备体颈缘线与一般特征线的区别在于：(1)颈缘线可归为脊线，但不包含谷线、边界线和折缝线；(2)颈缘线是一条闭合的环形特征线。因此，一般的特征线提取方法并不能直接用于颈缘线提取。

邱彦杰等在《基于Morse-Smale复形的三角网格特征线提取》中提出一种基于Morse-Smale(MS)复形的特征线提取算法，该算法以移动最小二乘(Moving-Least Square，MLS)曲面法计算顶点的最大、最小主曲率，相应地以曲度(Curvedness)作为指标函数建立MS复形，经过复形简化和后处理，自动获得了清晰、准确的特征线，并具有计算效率高、对噪声不敏感的优点。然而，该方法提取的特征线包含谷线和边界线，并不能直接用于颈缘线提取，而且目前还未发现有基于MS复形的方法用于口腔修复，尤其是颈缘线提取方面。

发明内容

为克服上述现有技术问题，本发明提出一种基于MS复形的颈缘线自动提取方法，该方法效率高、对噪声不敏感，能自动提取较为准确的颈缘线。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于MS复形的颈缘线自动提取方法，其特征在于，包括：

S1、建立MS复形结构；

S2、降噪处理；

S3、MS复形简化；

S4、筛选特征线；

S5、将特征线进化成颈缘线。

进一步，所述步骤S1，包括：

S11、构建指标函数：以移动最小二乘曲面法计算各顶点平均曲率K_H(p_i)，并以K_H(p_i)作为各顶点的指标函数；

S12、判别临界点：以S11中所述指标函数为依据判别MS复形的临界点，包括极小值点、极大值点和鞍点；

S13、构建升、降弧：从鞍点为出发，分别沿指标函数梯度方向和反方向搜索，依次得到升、降弧；对于三角网格的任意顶点p_i，其梯度方向为则

q:=maxKH(pi)-KH(qi)||pi-qi||,(j=1,2,...,mi)]]>

其中，q_i为p_i的1-邻域点；m_i为p_i的1-邻域点个数。