随着越来越多人重视口腔健康,牙齿功能改善和美观治疗存在大量的临床需求,医生对牙齿分割技术的应用要求逐步提高。CBCT的出现为计算机辅助口腔诊疗提供重要的数据信息,但牙齿与邻牙、牙周组织、颌骨接触边界模糊,且牙齿结构发生拓扑变化等问题令分割难度增大,而水平集方法在医学图像分割拓扑结构变化方面表现良好。因此,本文针对临床口腔在牙齿分割效率、准确度和稳定性方面的应用现实问题,结合CBCT图像数据特征和牙齿解剖结构知识,进行牙齿水平集分割算法研究,并完成牙齿三维结构实现。具体研究内容如下:数据预处理。根据CBCT图像数据信息采用分段线性变换、中值滤波进行图像增强、降噪,利用最大密度投影选取牙齿边界区域,便于分割处理;制定牙齿分割实现方案。结合牙齿分割发展历程,基于水平集理论和牙齿解剖结构重点介绍牙齿分割实现方案。针对初始层磨牙提出基于边缘检测因子的快速水平集分割,实验结果验证了运行时间有相对较好的提升。改进的单牙齿混合水平集分割。针对分割牙根拓扑变化不及时和曲线易被邻牙、牙周组织影响导致分割错误边界的情况,本文充分利用CBCT图像序列的层间信息,优化先验信息项和正则项的定义,引入带约束的形状项,构建改进的混合水平集框架。针对牙齿数据进行改进混合水平集牙根方向层间序列迭代分割实验,得到四种指标Dice、VD、MSSD、ASSD平均值分别为89.20%、35.31mm~2、1.43mm、0.20mm,表现较为良好,微弱的提高了牙根分支拓扑变化的及时性,较好的保证了模型演化过程的稳定性。全口腔牙齿分割三维实现。针对邻牙牙冠边界位置模糊地带的存在,提出了混合双水平集互斥模型进行全口腔牙齿分割。初始层单颗牙齿分开再合并快速分割处理,奇偶交替作为全口腔分割初始化,完成层间序列分割和三维优化处理,完成全口腔牙齿三维结构实现并进行结果分析。以上工作通过临床多颗牙齿进行针对性实验,结果表明本文针对性改进的分割模型对于牙齿水平集分割在应用效率、准确度和稳定性方面有相对较好的表现。