自从伦琴发现X线以来,人类对人体可视化技术的探索就从来没用停止过脚步。随着技术的进步和发展越来越多的可视化工具出现,相应的对于相配套的医学图像处理技术提出的要求也会越来越高。医学图像分割作为医学影像技术处理的重要一环,在人体可视化技术中是不可或缺的一部分。随着国人生活水平的提高与进步和生活方式的改变,人类摄入大量的糖分、脂肪等,使得身体出现各种各样的问题。据资料显示中国共有超过两亿人的牙齿处于非健康状态,而且每年患病人数仍在增加。牙齿健康已经成为一个不容忽视的全民性问题。锥形束CT(Cone Beam Computed Tomography,CBCT)与口腔X线全景机是牙科中最常用的设备。锥形束CT与传统的多层CT相比在口腔诊断治疗中有着很大的优势,X线辐射剂量低、成像速度快、轴向分辨率高、运行成本低,在口腔科与头颅部检测中发挥着越来越重要的作用。锥形束CT图像包含牙齿的解剖信息,对投影数据重建后得到的三维图像,将单颗牙齿从图像中分割出来,进行定量测量在牙齿正畸手术、义齿种植等方面具有重要的意义。口腔X线全景机得到的全景图能够反映牙齿的相对位置信息、牙根尖处的细节信息。两种图片各有其优势,在口腔诊断治疗中往往需要两种图像的相互配合进行,这就需要病患进行两次X线照射。针对上述问题,本文做了以下工作。1、本文详细介绍了图像分割方法理论,简单介绍了最基本和最常用的图像分割方法。本文所用的分割方法为水平集方法。水平集方法可以分为三类,主要包括基于边缘的水平集方法、基于区域的水平集方法以及混合型水平集方法,本文对于常用的三种类型进行了简要的介绍。对于各种水平集模型分析了其优缺点。对于牙齿图像分割国内外发展现状进行了深入分析。2、牙齿分割中牙根被牙槽骨包围灰度差异小,磨牙在牙根处会分裂成两到三颗牙齿,分割中难以满足拓扑变化,牙齿中会存在牙髓腔,在分割中可能会出现内部轮廓。针对上述问题本文提出了一种基于局部高斯分布拟合的牙齿分割方法。该方法中使用局部高斯分布拟合作为牙齿分割的主要算法,能够精确分割牙齿与牙槽骨,对于磨牙分裂的问题也能得到较好的解决。并且本文提出了牙齿分割的整套分割流程。针对牙根与牙槽骨灰度差异较小的问题,本文利用上层分割结果对当前层构造窄带,通过计算对牙齿进行对比度增强,实验表明能够使得牙齿与牙槽骨之间的灰度差异更明显。针对牙齿分割中会出现内部轮廓的问题,在分割模型中加入边缘指示项,能够很好的避免牙齿内部轮廓的问题。针对水平集正则化的问题,本文对目前主流的正则化方法进行实验对比,通过实验RD正则化方法对本文分割方法最有益,能够防止过分割与牙齿边缘泄露。通过实验本文方法与CV模型、形状-强度先验模型分割方法进行对比。在磨牙分裂、牙根与牙槽骨分割等问题上,本文方法表现更为优秀。3、如何实现从锥形束CT断层图像到口腔全景图的合成,针对该问题本文提出了一种基于牙齿断层图像分割的口腔全景图重建方法。该方法是在上文中提到的牙齿分割的基础上进行的。牙齿分割结束后,选取初始层根据分割的牙齿求出质心点,进而使用三次样条插值拟合出牙弓线。在进行投影时需要去除口腔中非牙齿组织的干扰,所以在投影时设置100像素宽度的投影区域。在进行投影时,本文选用了最大密度投影与平均密度投影。通过实验表明,在牙齿分割基础上的口腔全景图重建能够很好的减少医生的工作量,降低患者的辐射剂量,能够较好的重现出牙齿的细节信息与相对位置关系。