基于分割和輪廓特征的醫(yī)學(xué)牙齒圖像處理算法研究.pdf

1、爆炸、海嘯、空難、車禍等災(zāi)難性事故以及刑事案件的不斷發(fā)生使得個(gè)體身份鑒定技術(shù)的應(yīng)用需求越來越迫切。通常用于識(shí)別的生理特征諸如指紋、虹膜、唇紋、人臉等在上述事件中因自身所有的有機(jī)物質(zhì)的組織特性而無法長(zhǎng)久保存，從而不能發(fā)揮其應(yīng)有的價(jià)值，而精確度極高的DNA檢測(cè)的鑒定成本高，檢測(cè)周期長(zhǎng)，同時(shí)其檢驗(yàn)準(zhǔn)確性也受到所用材料的質(zhì)量和數(shù)量的影響，失去了其在大型災(zāi)難事故身份鑒定的實(shí)用性。牙齒由于自身穩(wěn)定的性質(zhì)以及頜骨的保護(hù)，具有很好的防腐性和抗降解性，而

2、口腔醫(yī)學(xué)的發(fā)展和人們護(hù)牙意識(shí)的提升，積累和保存了大量的牙齒醫(yī)學(xué)圖片，同時(shí)不同個(gè)體之間存在牙齒的差異性，可以滿足作為識(shí)別特征的唯一性，使得牙齒作為災(zāi)難事故中個(gè)體身份鑒定的特征成為可能。
　　個(gè)體身份鑒定技術(shù)就是指利用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)通過判斷識(shí)別人類的生物特征進(jìn)行個(gè)體身份認(rèn)定的技術(shù)。通常所用的生物特征包括兩類:生理特征與行為特征，指紋、虹膜、掌紋等均屬于生理特征，而語音、步態(tài)、簽名等屬于行為特征。用于識(shí)別的特征通常需具備唯一性、可測(cè)

3、量、一定時(shí)期內(nèi)的穩(wěn)定性以及不易假冒和偽造的特點(diǎn)。在基于牙齒形態(tài)的個(gè)體身份鑒定系統(tǒng)中，目標(biāo)牙齒的分割與定位是關(guān)鍵步驟之一，分割目標(biāo)的完整性直接決定了識(shí)別結(jié)果的有效性。特征的提取選擇需選擇具有個(gè)體差異性的方面，其結(jié)果的好壞會(huì)嚴(yán)重影響后續(xù)的分類、相似性度量等操作的效果。
　　本文首先介紹了數(shù)字圖像分割與特征提取技術(shù)的定義、研究意義和國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，然后研究了牙齒醫(yī)學(xué)圖像（咬翼片）的分割與輪廓特征的提取方法。牙齒醫(yī)學(xué)圖像的分割目標(biāo)就是將單

4、顆牙齒所在的區(qū)域從整幅圖像中分割出來。分水嶺算法是屬于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)領(lǐng)域的基于區(qū)域的圖像分割算法，能夠得到封閉邊緣且能夠良好地響應(yīng)微弱邊緣，但是傳統(tǒng)的分水嶺方法存在嚴(yán)重的過分割現(xiàn)象。鑒于牙齒醫(yī)學(xué)圖像存在前景目標(biāo)與背景灰度值差別不大、多目標(biāo)物體且相鄰牙齒之間存在粘連、灰度值分布不均勻、以及噪聲較多的特點(diǎn)，運(yùn)用形態(tài)學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理操作，可以降低或消除目標(biāo)物體之間的粘連性，改善牙齒醫(yī)學(xué)圖片的可讀性。輪廓特征作為圖像最基本的特征之一，是圖像分析

5、不可缺少的一部分。主動(dòng)輪廓模型即Snake模型融合了先驗(yàn)知識(shí)和圖像本身的特征，具有良好的提取特定區(qū)域內(nèi)目標(biāo)的能力。作為Snake算法的改進(jìn)算法，GVF(GradientVectorFlow)-Snake算法即梯度矢量流模型具有更大的捕獲范圍，且能夠檢測(cè)凹陷區(qū)域的輪廓，從而得到重視與廣泛應(yīng)用。在應(yīng)用GVF-Snake算法進(jìn)行牙齒輪廓特征提取時(shí)，針對(duì)初始輪廓的選擇問題，提出了一種與前面形態(tài)學(xué)處理得到的結(jié)果相結(jié)合的初始輪廓設(shè)置方法，無需再人工