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《四川大学》 2006年
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CT图像序列中牙的半自动分割方法及软件实现

张飞  
【摘要】: 快速准确地建立牙及颌骨的数字化三维几何模型是进行口腔正畸、修复等手术的仿真和生物力学评价的基本前提。为了在三维模型中对每颗牙独立地进行移动、排列和去除等操作,需要在建模时将它们的轮廓准确地分割出来。 现有牙科计算机辅助系统在进行牙及颌骨的数字化三维建模时,一般采用机械接触、激光扫描、摄像、层析等技术在石膏或蜡等材料制作的实物模型上进行数据采集;尽管针对这些数据的牙分割算法已经比较成熟,然而,所得到的数据不能表达牙根的信息,因此,近年来CT图像序列逐渐成为进行牙及颌骨的三维重建的重要数据来源。 在牙及颌骨CT图像序列中,相邻牙之间间隙很小,颌骨与牙的灰度分布没有明显的差异;相邻层之间,对应牙的灰度分布、轮廓形状、牙大小以及牙的位置等性质比较接近,且有一定的变换规律。根据这些特点,一些研究者提出了在CT图像序列进行牙分割的算法;然而这些方法没有考虑到牙的形状、排列特征,因此分割的准确性往往依赖于一些特征参数的设置。 本文基于牙及颌骨CT图像序列特征以及牙的形状、排列特征,提出并实现了对牙进行半自动分割的方法:首先对牙及颌骨CT图像序列进行预处理,去除图像噪声,以满足后续操作的要求;接着选取牙列所有牙的牙颈均出现的一张切片作为参考切片,通过少量的用户交互完成参考切片中所有牙轮廓的提取,并确定各个牙的包围盒;然后以参考切片为起始切片,把已完成分割的牙的包围盒映射到相邻切片(待处理切片),以此作为该切片中相应牙的操作区间,最后用梯度法、区域生长等算法在此区间内进行牙轮廓的提取;由此逐层处理直到自动得到所有切片中每颗牙的轮廓。 与现有的算法相比,本文的算法综合考虑了牙及颌骨CT图像序列的特征以及牙的形状、排列特征,只需少量的人工操作就可完成cT图像序列中所有牙的分割,其分割结果与完全人工分割的结果相比,误差很小,可满足三维建模的需要。本文提出的算法可以用于针对病人个体的口腔正畸、修复等手术的仿真,以及基于个体化有限元分析的生物力学评价等研究和应用中的三维几何建模。
【学位授予单位】:四川大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:R318

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