[发明专利]一种牙颌模型分割方法及装置

权利要求书

1.一种牙颌模型分割方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤S110：建立具有表面颜色信息和几何特征信息的数字化牙颌模型；

步骤S120：利用谱聚类方法并结合数字化牙颌模型的表面颜色信息和几何特征信息对牙颌模型进行牙齿与牙龈的分割。

2.根据权利要求1所述的牙颌模型分割方法，其特征是，所述步骤S110中，采用口内扫描仪在人体口腔内获取口内数据，并基于口内数据建立数字化牙颌模型。

3.根据权利要求1所述的牙颌模型分割方法，其特征是，所述步骤S110中，所述数字化牙颌模型为采用三角网格的数字模型，每个三角网格称为一个三角面片。

4.根据权利要求3所述的牙颌模型分割方法，其特征是，所述步骤S120进一步包括如下步骤：

步骤S122：根据牙颌三角网格模型中相邻三角面片之间的距离计算相似矩阵，其中由相邻三角面片之间的颜色函数和角度函数综合得到相邻三角面片之间的距离；

步骤S124：根据相似矩阵计算归一化的拉普拉斯矩阵；

步骤S126：计算归一化的拉普拉斯矩阵的最小和次小的特征值所对应的两个特征向量；

步骤S128：利用k-平均聚类方法或最大类间方差法将所述两个特征向量中的元素分成两类，也就是将牙颌三角网络模型中的三角面片分成两类，一类表示牙齿，另一类表示牙龈。

5.根据权利要求4所述的牙颌模型分割方法，其特征是，所述步骤S122中，牙颌三角网格模型中相邻三角面片i、j之间的距离Dist(i,j)的计算公式如下；

其中，Col_Dist(i,j)是相邻三角面片i、j之间的颜色函数，Ang_Dist(α_ij)是相邻三角面片i、j之间的角度函数，avg函数表示求取平均数；

Col_Dist(i,j)＝Col(i)－Col(j)；其中Col(i)表示三角面片i的颜色；

Ang_Dist(α_ij)＝η(1-cosα_ij)；其中α_ij为相邻三角面片i、j之间的二面角；η表示相邻三角面片i、j之间的凹凸状态。

6.根据权利要求5所述的牙颌模型分割方法，其特征是，所述步骤S122中，相似矩阵W是一个n×n的矩阵，其中n表示牙颌模型的三角片数量；相似矩阵W中的每个元素的计算公式如下；

其中，

7.根据权利要求6所述的牙颌模型分割方法，其特征是，所述步骤S124中，归一化的拉普拉斯矩阵采用对称归一化的拉普拉斯矩阵L_sym；

L_sym＝D^-1/2LD^-1/2＝I–D^-1/2WD^-1/2；

其中，D为对角矩阵，其对角线上的元素为d₁，d₂，…，d_n；

I为单位矩阵，其对角线上的元素均为1。

8.根据权利要求6所述的牙颌模型分割方法，其特征是，所述步骤S124中，归一化的拉普拉斯矩阵采用随机游走归一化的拉普拉斯矩阵L_rw；

L_rw＝D^-1L＝I–D^-1W；

其中，D为对角矩阵，其对角线上的元素为d₁，d₂，…，d_n；

I为单位矩阵，其对角线上的元素均为1。

9.根据权利要求7或8所述的牙颌模型分割方法，其特征是，所述步骤S126中，每个特征向量对应于一个特征属性；所述两个特征向量分别代表不同的特征属性；每个特征向量包含的元素个数与所述牙颌三角网格模型中的顶点数量相同，每个元素代表一个顶点的一个特征属性。