[发明专利]一种对术前鼻-牙槽突矫治器数字模型的特征点自动提取方法

说明书

本发明公开了一种对术前鼻‑牙槽突矫治器数字模型的特征点自动提取方法，包括：S1、获取口腔印模型文件并对其进行预处理；S2、对预处理后的口腔印模型进行坐标系变换；S3、对坐标系变换后的口腔印模型进行分割处理；S4、对两侧牙槽骨的数字模型进行二维平面的投影，对投影后的两侧牙槽骨图像进行图像拟合，得到拟合图；S5、根据拟合图对健侧和患侧牙槽骨做侧平面投影，根据侧平面投影分割出脊线，根据脊线的走势提取得到特征点坐标。本发明通过将三维数字模型数据降维处理，使用图像拟合、特征识别技术对特征点进行提取；此方法可以对术前唇腭裂矫正模型设计提供指导，降低手术风险，提高矫治成功率，拥有良好的商业前景和价值。

技术领域

本发明涉及医学图像处理领域，尤其涉及一种对术前鼻-牙槽突矫治器数字模型的特征点自动提取方法。

背景技术

术前鼻-牙槽突矫治器(PNAM)数字模型是在婴幼儿时期对唇腭裂患者的矫治模型，有助于降低唇腭裂手术的难度，提高手术的效果，减少手术的次数。PNAM模型使用后缀为.stl的三维文件存储的，其中包含有限个三角形面片。

PNAM数字模型的特征点是指为了评价PNAM数字模型矫治效果标记的特征点，分别为双侧牙槽嵴最后点T和T’，健侧颊系带C，患侧颊系带C’和唇系带I。矫治的最后阶段应当让特征点呈对称关系。

现有的对数字模型的处理方法为用工程软件在三维模型上手动标点，严重依赖于医生的经验水平，自动化程度低，准确性差，不能实现自动提取。为了提高特征点的标记准确性，实现特征点的坐标自动提取，遂提出此特征点提取方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种对术前鼻-牙槽突矫治器数字模型的特征点自动提取方法，用于对PNAM矫治器的矫治效果进行客观性评价。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种对术前鼻-牙槽突矫治器数字模型的特征点自动提取方法，该方法包括以下步骤：

S1、获取口腔印模型文件并对其进行预处理，口腔模型为包含多个三角形面片的数字模型；

S2、对预处理后的口腔印模型进行坐标系变换，消除底平面的偏移角度；

S3、对坐标系变换后的口腔印模型进行分割处理，去掉多余的部分，仅保留待处理的健侧和患侧牙槽骨部分的数字模型；

S4、对两侧牙槽骨的数字模型进行二维平面的投影，对投影后的两侧牙槽骨图像进行图像拟合，得到拟合图；

S5、根据拟合图对健侧和患侧牙槽骨做侧平面投影，根据侧平面投影分割出脊线，根据脊线的走势提取得到特征点坐标。

进一步地，本发明的步骤S1中对口腔印模型进行预处理的方法为：

获取口腔印模型的.stl文件，该文件中存储的是三角形面片数据，利用有限元使用有限个三角平面来逼近三维的数字模型；利用数学软件MATLAB对口腔印模型进行解析，分离出三角形面片各顶点坐标，并利用patch函数绘制在软件中。

进一步地，本发明的步骤S2中进行坐标系变换的方法为：

计算底平面偏移角度，取底平面任意两个y坐标相同的点p1(x1，y0，z1)，p2(x2，y0，z2)，计算xoz方向的偏角θ1＝arctan((z2-z1)/(x2-x1))；遍历口腔印模型上所有的三角形顶点p(x，y，z0)，修改点的z坐标让p点的z坐标为z0-(x-x1)*tanθ1，转换之后的点坐标为p3(x，y，z3)；