分割技术是几何处理和计算机图形学的一项重要研究课题,它最开始主要用于二维图像尤其是医学图像的分割。但随着三维扫描技术、图形图像处理技术的发展,分割技术的应用领域不断拓展,从二维图像分割到三维网格模型的分割,图形图像分割逐渐成为计算机辅助正畸治疗的一项必不可少的技术。本文从儿童口腔正畸临床实际需求出发,旨在提出一种自动化程度极高的算法分割三维牙颌模型数据,将牙颌模型精确地分割为每颗牙齿与牙龈两部分,降低人工时间成本,提升治疗效果评估的准确性和精度。分割三维牙颌网格模型的核心是要找到牙齿与牙龈,以及每颗牙齿之间的特征关系,以他们之间的特征关系作为分割的线索。通过三维扫描得到牙颌网格模型数据后,本文采用基于凹陷感知的方法来寻找牙颌模型中牙齿与牙龈间的过渡区域,对该过渡区域采用数学形态学的方法进行优化,分割出整体的牙齿与牙龈,再通过找到每颗牙齿的分界线将整体牙齿分割为单颗牙齿。具体而言,本文的工作主要分为三个部分:1)牙齿与牙龈间的过渡区域定位:采用局部二次曲面拟合的方法来估算三维牙颌模型中每个点的曲率,利用凹陷感知定位到牙齿与牙龈间的过渡区域;2)牙齿与牙龈的分割:将定位到的牙齿与牙龈间的过渡区域封闭,并通过骨架提取的方法将该区域细化成单点宽度的分割线,最后将并查集算法运用到牙颌模型上,分割出牙齿和牙龈;3)牙齿之间的分割:分割得到所有牙齿后,对整体牙齿进行降维细化并拟合得到一条牙弓线,然后利用牙齿分割线识别出每颗牙齿之间的两个尖点并利用牙弓线进行分类匹配,再对整体的三维牙颌模型构建距离场,在该距离场内采用改进的Dijkstra算法找到两个尖点之间的最短路径,利用该最短路径作为牙齿之间的分割线,分割得到单颗牙齿。本文设计并实现的基于本方案的三维牙颌模型分割系统,实现了对牙齿与牙龈,牙齿与牙齿间的分割。系统实验表明,本文提出的三维牙颌模型分割关键技术,实现了对牙齿自动化程度极高的分割提取,提升了疗效评估的效率、准确性和精确性,具有较强的临床适用性,将在儿童早期错颌畸形矫治中发挥积极和重要的作用。