[发明专利]一种基于ICP算法与点云剔除算法的牙齿配准方法

说明书

本发明提供了一种基于ICP算法与点云剔除算法的牙齿配准方法，属于医学图像分析处理技术领域。包括以下步骤：补牙前对口腔牙列进行CBCT扫描，获取牙齿表面的三维点云数据；识别龋齿的虫洞区域，利用区域生长算法将牙洞表面点云从扫描得到的牙齿点云中分离，然后利用点云孔洞修补技术对表面孔洞进行修补，进而拟合为完整的牙齿点云数据；进行补牙手术完成补牙操作；补牙操作完成后再次进行CBCT扫描，得到补牙后的三维点云数据；采用ICP算法与点云剔除算法对补牙后的三维点云数据与拟合的完整的牙齿点云进行配准，并识别出待去除的补牙材料量。本发明提高了数据配准的精度，解决了待去除的材料量难以把握的困难。

技术领域

本发明属于点云配准技术在医学图像分析处理技术领域的应用，涉及一种基于ICP算法与点云剔除算法的牙齿配准方法。

背景技术

近年来，口腔健康越来越受到人们的关注。上下颌牙齿的咬合接触关系是诸多下颌运动控制因素中的关键因素，不仅对口颌系统肌群有规范作用和引导作用，还对下颌运动轨迹产生影响。各种发生在上下颌牙咬合关系的畸形均可能通过引发咬合干扰而导致下颌运动功能受损，进而引发颞下颌关节功能紊乱，甚至发生器质性病变。窝洞充填术是龋齿治疗的常用临床技术，是用手术方法去除龋坏组织，制备一定的洞型，再选用适宜的充填材料（目前最主流为光固化树脂）修复缺损，恢复牙体的形态和功能。为良好地恢复患者长期形成的稳定上下颌咬合关系，术者通常会在充填术中用过量的材料进行窝洞充填，充填材料固化后再进行调磨，以去除多余材料。调磨术牙后，若患者发现仍然无法正常咬物，有了咬合高点（咬合时高于咬合面的点）的现象，这种现象叫牙齿早接触。如不能及时消除咬合高点，咬合疼痛可引起口颌系统肌群功能紊乱，进而造成下颌运动功能受损，甚至引发颞下颌关节气质病变。传统的调磨只能根据咬合纸在上下牙咬合过程中残留在术牙牙面的印迹作为调磨早接触点的参考，十分粗略，而且受口腔内潮湿环境、术者主观判断及技术水平等条件影响，往往不能实现非常精准的调磨。为临床患者，尤其是颞下颌关节功能紊乱或器质性病变患者的预后带来不确定性。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是克服实际补牙完成后人工操作不好把握切除多余材料量多少，不能实现非常精准的调磨。本发明的目的在于提供一种通过口腔牙齿三维点云配准识别应修磨去除的多余补牙材料的方法，其有效地解决了牙科医生人工操作不好把握材料量的难处，提高了调磨精度和龋齿补牙手术的效率，实用性强。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

提供一种基于ICP算法与点云剔除算法的牙齿配准方法，本方法首先对龋齿进行扫描，获取牙齿表面的三维点云数据，其次利用区域生长算法将牙洞表面点云从扫描得到的牙齿点云中分离，然后利用点云孔洞修补技术，将牙齿表面孔洞进行修补得到完整的牙齿点云数据，利用该数据与补牙手术的牙齿点云进行配准，得到二者坐标系之间的旋转变换矩阵，统一坐标系，最后识别术后的补牙多余材料，为之后的自适应去除多余材料奠定基础。

一种基于点云配准的修磨补牙材料的方法，包括如下具体步骤：

1)识别龋齿龋洞区域，对扫描得到的有牙洞的牙齿表面点云数据（点云数据包含孔洞表面）进行预处理，采用区域生长算法，将孔洞表面点云与牙齿表面点云分离，保留牙齿表面点云，获得具有孔洞边界的牙齿表面点云。

2）修补拟合为完整的牙齿点云，将具有孔洞边界的牙齿点云识别孔洞边界，再进行孔洞修补。获得完整的牙齿表面点云数据。