[发明专利]基于灰度直方图的单牙及其牙髓分割方法

说明书

本发明提出一种基于灰度直方图的单牙及其牙髓分割方法。牙齿的CBCT图像中，不同图层灰度值差异较大，难以通过单一阈值进行三维牙齿、牙髓分割，但在同一图层中，牙齿灰度较周围组织具有显著特征。本发明对每一图层绘制灰度直方图，通过直方图信息，找到其最适合的灰度进行二值分割，获得牙齿边界所形成的闭环区域，并填充闭环区域内的孔洞，即可快速分割牙齿与周围组织。在得到分割完成的单牙后，运用相似方法即可分割出该牙齿的牙髓。以上单颗牙齿CBCT三维图像牙齿及其牙髓分割及建模方法，实现了牙齿与周围组织、牙齿与牙髓的快速分割。

技术领域

本发明属于数字口腔图像分割领域，公开了针对单颗牙齿CBCT三维图像的牙齿与牙髓分割方法。

背景技术

牙齿CBCT的分割在临床的研究具有重要意义：已有文献表明在牙髓治疗前了解患牙的解剖形态有利于治疗效果；牙齿的根管形态错综复杂，通过牙齿牙髓形态的分割重建可用于形态学研究。

目前牙齿CBCT分割的难点

由于牙科CBCT放射剂量小，时间短，导致图像噪声干扰多，牙齿本身的成像不均匀，图像灰度不统一，且牙槽骨与牙根的密度接近使得图像中牙齿界限模糊，较难分辨。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提出一种单颗牙齿CBCT三维图像牙齿及其牙髓分割及建模方法，实现了牙齿与周围组织、牙齿与牙髓的快速分割。

本发明需要保护的技术方案为：

一种单颗牙齿CBCT图像的牙齿牙髓分割方法，包含以下步骤：

第一部分：单个CBCT牙齿图像的分割算法

步骤1.采集单颗牙齿CBCT三维图像序列，作为原始牙齿CT图像，对待处理的单颗牙齿X光片图像进行预处理；

步骤1.1.采集单颗牙齿CBCT三维图像序列,对于该单颗牙齿CBCT三维图像，以牙冠向上、牙根向下为正方向，读入图像序列，该序列内的每一张图层作为分割算法应用截面；

步骤1.2.将步骤1.1中选择的特定方向的二维图像序列灰度值归一化，调整图像灰度到(0,255)区间，得到的二维图像序列灰度图，用于提供给步骤2，便于后续灰度分析；

步骤2.遍历步骤1.2中得到的预处理后的二维图像序列中的每一个图层。

步骤2.1.将步骤1.2中得到的预处理后的每一层图像序列绘制对应图片的灰度直方图，得到相应的灰度直方图；

步骤2.2.对步骤2.1的灰度直方图，选择20次多项式对图像进行函数拟合，拟合得到的函数图像；

所述拟合函数为

x：直方图中每个像素的灰度值

由于牙齿灰度大多集中在(100,200)区间，为提高函数拟合效果，选取该区间进行函数拟合。

步骤2.3，在步骤2.2拟合得到的函数图像中，选取靠近灰度值最大值一侧(x→200)的第一个波谷对应的灰度值，作为计算得到的波谷值(min_global)。

步骤2.4，设置一个阈值偏移量(de_weight)，调整最终分割阈值(final_global)，所述最终分割阈值等于由步骤2.3计算得到的波谷值减去阈值偏移量。

S_number:表示图层在图像序列的位置；

a:该图像序列的图层总数min_global；

所述最终分割阈值计算：

final_global＝min_global-de_weight