口腔曲面CT图像生物特征提取及匹配方法和设备组成比例

本发明专利技术公开了一种口腔曲面CT图像生物特征提取及匹配方法和设备，图像匹配的方法包括：统一图片格式及大小；选择牙区范围并进行截取；在截取的图片中寻找牙缝，并按照牙缝所在直线和与牙缝所在直线垂直的直线将截取的图片分为N块；对每块图片进行形态学处理，然后根据明度累加序列进行二次定位，根据明度累加序列的空隙位置将牙区无用的骨骼区域去除；将去骨后的图片进行特征提取；根据提取的特征查找与目标图片匹配的对象图片。本发明专利技术将牙齿分为多个块，分别计算两张图片的多块图片的相似度从而得到两张图片的相似度，可以更加精确地利用好整个图片的信息，且在特征提取前进行去骨，使得可以使用的信息占尽可能大的权重，从而提高匹配效率。

Biometric Feature Extraction and Matching Method and Equipment of Oral Surface CT Images

The invention discloses a method and equipment for extracting and matching biological features of oral surface CT images. The methods of image matching include: unifying the image format and size; selecting the range of tooth area and intercepting it; searching for the suture in the intercepted image, and dividing the intercepted image into N pieces according to the line where the suture is located and the line perpendicular to the line where the suture is located; and performing morphology on each picture. Secondly, according to the lightness accumulative sequence, the secondary positioning is carried out, and the useless skeletal areas in the dental region are removed according to the gap position of the lightness accumulative sequence; the image after bone removal is extracted for feature extraction; and the object image matching the target image is searched according to the extracted features. The invention divides teeth into several blocks and calculates the similarity of multiple pictures of two pictures separately to obtain the similarity of two pictures. The information of the whole picture can be used more accurately, and the bone can be removed before feature extraction, so that the information can be used occupies the largest weight as possible, thereby improving the matching efficiency.

【技术实现步骤摘要】
口腔曲面CT图像生物特征提取及匹配方法和设备
本专利技术涉及图像处理领域，尤其涉及一种口腔曲面CT图像生物特征提取及匹配方法和设备。
技术介绍
一些老的医院，由于数据库不兼容，而且采集的数据没有标签，很难找到病人以前在其他医院的数据。可以采用图像匹配的方法对采集的病人图片进行匹配，从而找到病人以前在其他医院的数据。在对口腔曲面CT图像进行匹配时，需要对口腔曲面CT图像进行图像分割，而目前根据图像的亮度对口腔曲面CT图像进行图像分割的方法如图1所示，该方法共包括三个步骤：(1)采集口腔曲面CT的原始图像，通过半自动窗口定位方法截取想要分割的牙区，并将其保存，等待下一步处理。(2)根据对已半自动截取的部分牙区图像进行横向和纵向的亮度提取，分别找到亮度图的波谷，并将其坐标保存下来。(3)将横向和纵向的波谷点映射到原图上，将其连起来即可实现一个牙区的分割。然而该方法只能选择特殊的、完好的口腔曲面CT来做分割，如果牙齿有缺或者骨头内打入牙钉，那么这个方法的结果不尽如人意，且该方法必须选择牙齿间有明显缝隙的图片来处理，如果牙齿比较密集，牙齿与牙齿之间的缝隙不明显，亮度图上就不会有比较明显的波峰波谷，那么在下一步的映射回原图就有可能找不到牙齿中间的缝隙。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，本专利技术提供一种口腔曲面CT图像生物特征提取及匹配方法和设备。本专利技术提供的一种口腔曲面CT图像生物特征提取方法，包括：统一图片格式及大小；选择牙区范围并进行截取；在截取的图片中寻找牙缝，并按照牙缝所在直线和与牙缝所在直线垂直的直线将截取的图片分为N块，N＝1,2,3,...；对每块图片进行形态学处理，然后根据明度累加序列进行二次定位，根据明度累加序列的空隙位置将牙区无用的骨骼区域去除；将去骨后的图片进行特征提取。进一步，自动选择牙区范围或者通过半自动窗口定位方法选择牙区范围，且N＝6。进一步，在对图片进行形态学处理前，还对图片进行二值化处理，且通过根据平均亮度值确定阈值的方法或者大津阈值法选取阈值进行二值化处理；提取的特征包括面积、灰度、周长、长轴、短轴、离心率、七个不变矩、四个方向的灰度共生矩阵特征、方向梯度直方图和加速稳健特征。本专利技术另一方面提供的一种口腔曲面CT图像匹配方法，包括：根据如上所述的口腔曲面CT图像生物特征提取方法对n1张对象图片即已有的数据库图片和n2张目标图片即新采集的待测图片进行特征提取，n1＝1,2,3,...，n2＝1,2,3,...，n2≥n1；根据提取的特征查找与目标图片匹配的对象图片。进一步，查找与目标图片匹配的对象图片的方法包括：将提取的一种或多种特征作为一个向量；通过计算两图片的特征向量之间的欧几里得距离分别计算出每张目标图片的某块图片与所有对象图片的对应块图片的相似度，得到每张目标图片与所有对象图片的相似度，其中相似度最高的对象图片即为匹配结果。进一步，该匹配方法还包括：以目标图片i为索引，根据该目标图片i与对象图片的相似度大小将n1张对象图片按照相似度从大到小的顺序进行排序，找出与该目标图片i实际匹配的对象图片所在位置r(i)，得出该实际匹配的对象图片的排名计算反平均位置排名率利用该反平均位置排名率对匹配结果进行评估，越大则匹配结果越好，其中r(i)＝1,2,...,n1；采用Boost的提升方法往特征向量中增加使匹配结果更好的特征项。本专利技术另一方面提供的一种口腔曲面CT图像生物特征提取设备，包括：格式统一装置，用于统一图片格式及大小；图片截取装置，用于选择牙区范围并进行截取；牙区细化装置，用于在截取的图片中寻找牙缝，并按照牙缝所在直线和与牙缝所在直线垂直的直线将截取的图片分为N块，N＝1,2,3,...；二次定位与去骨装置，用于对每块图片进行形态学处理，然后根据明度累加序列进行二次定位，根据明度累加序列的空隙位置将牙区无用的骨骼区域去除；特征提取装置，用于将去骨后的图片进行特征提取。本专利技术另一方面提供的一种口腔曲面CT图像匹配设备，包括：如上所述的口腔曲面CT图像生物特征提取设备，用于对n1张对象图片即已有的数据库图片和n2张目标图片即新采集的待测图片进行特征提取，n1＝1,2,3,...，n2＝1,2,3,...，n2≥n1；匹配装置，用于根据提取的特征查找与目标图片匹配的对象图片。进一步，还包括：结果评估装置，用于以目标图片i为索引，根据该目标图片i与对象图片的相似度大小将n1张对象图片按照相似度从大到小的顺序进行排序，找出与该目标图片i实际匹配的对象图片所在位置r(i)，得出该实际匹配的对象图片的排名计算反平均位置排名率利用该反平均位置排名率对匹配结果进行评估，越大则匹配结果越好，其中r(i)＝1,2,...,n1；提升装置，用于采用Boost的提升方法往特征向量中增加使匹配结果更好的特征项。本专利技术另一方面提供的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的方法的步骤。本专利技术在口腔CT的图片中依靠亮度曲线来寻找牙缝，进而将牙齿分为多个(如6个)块，分别计算两张图片的多块图片的相似度从而得到两张图片的相似度，可以更加精确地利用好整个图片的信息，且在特征提取前进行去骨，使得可以使用的信息占尽可能大的权重，从而提高匹配效率。且本专利技术提供的对于口腔牙齿特征的提取以及匹配算法，可以为口腔种植牙齿或者生物特征提取提供可靠的技术和理论支持。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1为现有技术的对口腔曲面CT图像进行图像分割的示意图；图2为本专利技术实施例的统一图片格式及大小的示意图；图3为本专利技术实施例的选择牙区范围的示意图；图4为本专利技术实施例的牙区细化示意图；图5为本专利技术实施例的二次定位与去骨的示意图；图6为本专利技术实施例的特征提取的示意图；图7为本专利技术实施例的匹配评估方法示意图；图8为本专利技术实施例的六个形状特征单项匹配结果对比图；图9为本专利技术实施例的七个不变矩单项匹配结果对比图；图10为本专利技术实施例的纹理特征单项匹配结果对比图。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。本专利技术实施例提供的口腔曲面CT图像生物特征提取及匹配方法及设备的具体方案如下：统一图片格式及大小，如图2所示。在本专利技术的具体实施例中，采集了280张原始口腔CT图像，每张图片大小统一为n*500像素(n为长度按比例放大/缩小所得)。选择牙区范围并进行截取，如图3所示，可自动选择牙区范围或者通过半自动窗口定位方法选择牙区范围，对原始口腔CT图像进行截取。根据先验知识，截取范围设置在宽120～420像素，长度的1/7～6/7范围内时，所包含的牙区信息最多。牙区细化，如图4所示，依靠亮度曲线在截取的图片中寻找牙缝，并按照牙缝所在直线和与牙缝所在直线垂直的直线将截取的图片分为N块。可将截取的图片按照牙缝分为六块，第一块大致包括A8、A7、A6、A5、A4，第二块大致包括A3、A2、A1、B1、B2、B3，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种口腔曲面CT图像生物特征提取方法，其特征在于，包括：统一图片格式及大小；选择牙区范围并进行截取；在截取的图片中寻找牙缝，并按照牙缝所在直线和与牙缝所在直线垂直的直线将截取的图片分为N块，N＝1,2,3,...；对每块图片进行形态学处理，然后根据明度累加序列进行二次定位，根据明度累加序列的空隙位置将牙区无用的骨骼区域去除；将去骨后的图片进行特征提取。

【技术特征摘要】
1.一种口腔曲面CT图像生物特征提取方法，其特征在于，包括：统一图片格式及大小；选择牙区范围并进行截取；在截取的图片中寻找牙缝，并按照牙缝所在直线和与牙缝所在直线垂直的直线将截取的图片分为N块，N＝1,2,3,...；对每块图片进行形态学处理，然后根据明度累加序列进行二次定位，根据明度累加序列的空隙位置将牙区无用的骨骼区域去除；将去骨后的图片进行特征提取。2.根据权利要求1所述的一种口腔曲面CT图像生物特征提取方法，其特征在于，自动选择牙区范围或者通过半自动窗口定位方法选择牙区范围，且N＝6。3.根据权利要求1所述的一种口腔曲面CT图像生物特征提取方法，其特征在于，在对图片进行形态学处理前，还对图片进行二值化处理，且通过根据平均亮度值确定阈值的方法或者大津阈值法选取阈值进行二值化处理；提取的特征包括面积、灰度、周长、长轴、短轴、离心率、七个不变矩、四个方向的灰度共生矩阵特征、方向梯度直方图和加速稳健特征。4.一种口腔曲面CT图像匹配方法，其特征在于，包括：根据权利要求1-3任一项所述的口腔曲面CT图像生物特征提取方法对n1张对象图片即已有的数据库图片和n2张目标图片即新采集的待测图片进行特征提取，n1＝1,2,3,...，n2＝1,2,3,...，n2≥n1；根据提取的特征查找与目标图片匹配的对象图片。5.根据权利要求4所述的一种口腔曲面CT图像匹配方法，其特征在于，查找与目标图片匹配的对象图片的方法包括：将提取的一种或多种特征作为一个向量；通过计算两图片的特征向量之间的欧几里得距离分别计算出每张目标图片的某块图片与所有对象图片的对应块图片的相似度，得到每张目标图片与所有对象图片的相似度，其中相似度最高的对象图片即为匹配结果。6.根据权利要求5所述的一种口腔曲面CT图像匹配方法，其特征在于，该匹配方法还包括：以目标图片i为索引，根据该目标图片i与对象图片的相似度大小将n1张对象图片按照相似度从大到小的顺序进行排序，找...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晨，蒋涛，张家伟，徐好，戚子玉，许宁，王丹宁，
申请(专利权)人：四川木牛流马智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51