牙種植導航中圖像的修複方法

2023-06-20 07:02:46

專利名稱：牙種植導航中圖像的修複方法
技術領域：
本發明涉及醫學圖像處理領域，特別涉及一種牙種植導航中圖像的修複方法。
背景技術：
1895年11月8日，倫琴在研究中無意地發現了 「X」射線，並用它為他夫人拍了人 類歷史上第一張醫學圖像，倫琴本人也因這一重大貢獻獲得了首個諾貝爾物理學獎。一個 多世紀以來，醫學圖像經歷了革命性的發展。計算機「X」光斷層掃描成像CT，核磁共振成像 MRI以及其它成像模式為組織器官非侵入映射提供了有效的方式。這可以使得科學家和外 科醫生真正與組織結構進行交互並且可以獲得生命活動的信息。今天，醫學成像的角色已 經不僅僅局限於簡單的可視化和對組織結構的觀察，而且能夠實現對病人的診斷，高端的 外科手術規劃以及模擬等。隨著醫療水平的不斷發展，人們可以獲得更好的醫療護理。伴隨著CT、MRI、PET等 醫學成像的應用，掃描圖像的質量變得越來越重要。當掃描圖像由於金屬放射線或遠程醫 療傳輸中發生像素缺失時，無法正確進行判斷。圖像修復技術是一項古老的藝術，開始出現於歐洲文藝復興時期。當時，人們為了 恢復美術作品中丟失或被損壞部分並同時保持作品的整體效果，對中世紀的美術品進行修 復，這樣的工作就叫做「retouching」(潤飾)或者「inpainting」(潤飾或修描)。人們手工 用畫筆修補油畫時，一般都是先從破損區域的最外部開始修復，儘量將離破損區域最近的 內容延伸到內部，使整幅畫顯得自然協調。從這裡得到啟發，數學家利用計算機模仿人們手 工修補圖畫的過程，開發數字圖像修復技術。H. Igehy 禾口 LPereira (Homan Igehyj Lucas Pereira. Image Replacement through Texture Synthesis. Proc. Of IEEE International Conference on Image Processing (ICIPi 97), Page (s) : 186-189，1997)介紹了紋理合成的概念。L. LiangCLin Liang, Ce Liuj Ying-Qing Xuj Baining Guoj Heung-Yeung Shum. Real-Time Texture Synthesis by Patch-Based Sampling. ACM Transactions on Graphics, Vol. 20，No. 3， July 2001)進一步改進了實時的性能。這個方法不僅通過調整參數就適合不同大小的破損 區域，同時要求保持原圖像的結構，因為她對保持原圖像信息的完整性非常重要。儘管在圖 像處理和圖形學研究鄰域這種方法被廣泛地用來修復圖片，照片以及繪畫品。但目前為止 還沒有見到醫學領域應用的相關報導。區域增長算法是一種有效的圖形分割方法，其基本思想就是從一個待分割物體內 的種子區域(比較典型的一個和多個點)開始，評估與這個區域相鄰的點，判斷是否是待分 割物體的一部分，如果是，則把這個點加入到種子區域中，繼續執行對相鄰點的評估與判 斷。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是要提供一種應用於牙種植導航系統中，在牙齒CT掃描圖像被用於手術計劃和導航路徑產生前，對破損區域的圖像進行修復的方法。為了解決以上的技術問題，本發明提供了一種牙種植導航中圖像的修複方法，該 修複方法包括以下的步驟
⑴輸入待修復的圖像，並作去噪處理； ⑵對圖像中的破損區域分割標定產生掩碼；
由於破損區域是空白的，使用區域增長分割算法分割破損區域出來，並進行相應地標 定，同時根據標定產生相應的掩碼；
⑶從輸入樣本紋理塊Iin中尋找邊界區域與輸出紋理塊I。ut匹配的紋理塊Ii,若找到匹 配的紋理塊Ii,轉第⑷步；若未找到匹配的紋理塊Ii,則尋找邊界區域最接近I。ut的紋理塊， 轉第⑷步；
⑷將尋找到的紋理塊Ii粘貼到破損區域的左下角； ω在匹配紋理塊連接處進行融合處理；
05)按搜索方法尋找下一紋理塊，重複第⑶、⑷和(5)步驟，將尋找到的紋理塊按粘貼方法 依次粘貼到破損區域，直至破損區域被全部覆蓋；
上述的搜索方法，是指尋找候選紋理塊的方向從底部到頂部，在每一行中從左到右的 順序；
上述的粘貼方法，是指將尋找到的紋理塊Ii在底部第一行按從左到右的水平匹配方 式粘貼滿該行，然後第二行按垂直匹配方式粘貼滿，第三行採用水平匹配方式粘貼，依次類 推，兩種匹配方式交替粘貼； ⑵完成修復，輸出圖像。本發明的優越功效在於
1)修復的圖像質量高，線條光滑和連續；
2)在牙齒CT掃描圖像被用於手術計劃和導航路徑產生前，對破損區域的圖像進行修 復，能獲得更好的醫療護理。


圖1為本發明的工作流程圖； 圖2為需要被修復的破損圖像； 圖3為破損區域的掩碼；
圖4為小區域首先被修復的示意圖； 圖5為修復後的圖像。
具體實施例方式請參閱附圖所示，對本發明作進一步的描述。如圖1所示，本發明提供了一種牙種植導航中圖像的修複方法，該修複方法包括 以下的步驟
⑴輸入待修復的圖像，並作去噪處理，如圖2所示； ⑵對圖像中的破損區域分割標定產生掩碼，如圖3所示；
由於破損區域是空白的，使用區域增長分割算法分割破損區域出來，並進行相應地標定，同時根據標定產生相應的掩碼；
⑶從輸入樣本紋理塊Iin中尋找邊界區域與輸出紋理塊I。ut匹配的紋理塊Ii,若找到匹 配的紋理塊Ii,轉第⑷步；若未找到匹配的紋理塊Ii,則尋找邊界區域最接近I。ut的紋理塊， 轉第⑷步；
⑷將尋找到的紋理塊Ii粘貼到破損區域的左下角；
ω在匹配紋理塊連接處進行融合處理；為了改善紋理塊之間的過渡，在每次粘貼新的 紋理塊後，需要執行融合處理，使圖像看起來光滑和連續，如圖4所示；
05)按搜索方法尋找下一紋理塊，重複第⑶、⑷和ω步驟，將尋找到的紋理塊按粘貼方法 依次粘貼到破損區域，直至破損區域被全部覆蓋；
上述的搜索方法，是指尋找候選紋理塊的方向從底部到頂部，在每一行中從左到右的 順序；
上述的粘貼方法，是指將尋找到的紋理塊Ii在底部第一行按從左到右的水平匹配方 式粘貼滿該行，然後第二行按垂直匹配方式粘貼滿，第三行採用水平匹配方式粘貼，依次類 推，兩種匹配方式交替粘貼；
⑵完成修復，輸出圖像，如圖5所示。
本發明根據破損圖像標定產生的掩碼，使用輸入樣本紋理中的紋理塊作為構造 合成紋理的單元塊。定義紋理塊的邊界區域為沿著邊界的一個寬條帶。如果兩個紋理 塊在他們重疊的區域匹配，判定這兩個紋理塊匹配，同時將重疊區域光滑化處理。假定
丨和A兩個相同大小和形狀的紋理塊，就說^和^匹配，如果d (I1 , I2 X #成立，其中
d表示兩個紋理塊在像素意義上的距離，即接近程度。#是一個預先計算好的的常量。選 擇下面的公式作為測量兩個邊界區域接近程度的度量
權利要求
1.一種牙種植導航中圖像的修複方法，該修複方法包括以下的步驟⑴輸入待修復的圖像，並作去噪處理；⑵對圖像中的破損區域分割標定產生掩碼；⑶從輸入樣本紋理塊Iin中尋找邊界區域與輸出紋理塊I。ut匹配的紋理塊Ii,若找到匹 配的紋理塊Ii,轉第⑷步；若未找到匹配的紋理塊Ii,則尋找邊界區域最接近I。ut的紋理塊， 轉第⑷步；⑷將尋找到的紋理塊Ii粘貼到破損區域的左下角；ω在匹配紋理塊連接處進行融合處理；(6)重複第⑶、⑷和ω步驟尋找下一紋理塊，將尋找到的紋理塊Ii按粘貼方法依次粘貼 到破損區域，直至破損區域被全部覆蓋；⑵完成修復，輸出圖像。
2.根據權利要求1所述的牙種植導航中圖像的修複方法，其特徵在於所述的搜索方 法，是指尋找候選紋理塊的方向從底部到頂部，在每一行中從左到右的順序。
3.根據權利要求1所述的牙種植導航中圖像的修複方法，其特徵在於所述步驟(6)中 的粘貼方法，是指將尋找到的紋理塊Ii在底部第一行按從左到右的水平匹配方式粘貼滿該 行，然後第二行按垂直匹配方式粘貼滿，第三行採用水平匹配方式粘貼，依次類推，兩種匹 配方式交替粘貼，直至完成修復工作。
4.根據權利要求1所述的牙種植導航中圖像的修複方法，其特徵在於所述步驟⑶，是 使用輸入樣本紋理中的紋理塊作為構造合成紋理的單元塊，定義紋理塊的邊界區域為沿 著 邊界的一個寬條帶；如果兩個紋理塊在他們重疊的區域匹配，判定這兩個紋理塊匹配，同時 將重疊區域光滑化處理；假定A和4兩個相同大小和形狀的紋理塊，就說J1和Ja匹配，如果d ( I1，I2 )<沒成立，其中d表示兩個紋理塊在像素意義上的距離，即接近程度，θ是一個預先計算好的的常量；選擇下面的公式作為測量 兩個邊界區域接近程度的度量
全文摘要
本發明公開了一種牙種植導航中圖像的修複方法，其步驟⑴生成破損區域的掩碼；⑵尋找匹配的紋理塊並且將其粘貼到原圖像中；⑶在紋理塊連接處進行光滑處理。本發明的優點是修復的圖像質量高，線條光滑和連續；在牙齒CT掃描圖像被用於手術計劃和導航路徑產生前，對破損區域的圖像進行修復，能獲得更好的醫療護理。
文檔編號A61B6/03GK102136137SQ20111007384
公開日2011年7月27日 申請日期2011年3月25日 優先權日2011年3月25日
發明者朱國華, 陳雲, 顧力栩 申請人:蘇州迪凱爾醫療科技有限公司