在计算机口腔修复系统中,完整的数字化三维牙齿模型将直接关系到后续的排牙、种植、正畸、以及生物力学分析的结果。基于CT和光学扫描数据的牙齿模型重建系统能够快速、高效的得到数据完整的、精度较高的三维牙齿数字模型。该系统主要分为五个模块:模块一是CT数据的初始重建;模块二是光学牙冠和牙龈的分离;模块三是初始重建后的CT数据与光学牙冠的配准;模块四是两种模型的共同分割;模块五是模型的融合。本文主要负责两种模型的配准和共同分割。为了解决这两种不同分辨率数据图像的配准,本文提出了一种基于CT与光学扫描牙齿模型的高效配准算法。在初始配准时,首先使用正确的比例因子创建一个临时点集,生成空间缩放尺度参数,进行各向同性缩放,设置更为精确的初始旋转矩阵;其次,在最终配准前通过比率采样算法选取具有原始数据的信息保持性的p个数据点(p<<n),然后使用具有7自由度的ICP算法进行精确配准,从而减少数据量的计算,并用K-D tree查找对应的点对来提高运行效率。通过实验表明,文中采用的算法能够解决尺度变换和不同分辨率数据的配准问题,配准结果收敛速度较快,配准误差较小,可以用于无托槽隐形矫治器的辅助设计。针对牙齿的CT数据分割的时间效率低,分割困难等缺点,本文提出了一种牙齿的CT数据和光学牙冠数据进行共分割的方法。首先我们利用两者的组成部分的异同进行光学牙冠的边缘的细化,仅保留牙冠与CT牙模的相同部分,除去不相同的区域,分离出光学牙冠边沿的少量牙龈部分。然后将分离出单个的牙冠模型,并且用来指导CT模型的精确切割。使用CT切片切割光学牙冠,从而在每张CT切片上都映射形成初始轮廓,采用经典的Level set方法进行迭代,分割完整的牙齿模型。最后利用完整的CT牙齿模型再次精确分割光学牙冠,对单个牙齿的缺口处进行缝补,生成完整的光学牙齿模型。实验结果表明,本文提出的算法分割效率高、速度较快。