【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種使用圖形學技術的三維虛擬牙齦網格模型的快速構建方法和裝置，通過輸入三維牙齒模型、牙齒標準軸和牙齦線，生成出牙齦的底面曲線和側面曲線的控制點，通過自適應或者人工的方式調整控制點生成位置，快速構建出牙齦面片所需的曲線后對曲線進行采樣，連接曲線上頂點的拓撲生成牙齦，對生成的牙齦進行光順和漏根修復得到最終的虛擬牙齦網格模型。
技術介紹
1、牙齒健康問題一直是人們非常關心的一個問題，牙齒的健康問題不只是美觀，健康的口腔還能預防許多疾病的發生。傳統的正畸方式需要醫生觀察患者的牙齒并給出正畸方案，并在中間過程中不斷根據牙齒矯正程度做出治療上的調整，而患者也只有在正畸結束后才能看到正畸的效果。
技術實現思路
1、本專利技術要克服現有技術的上述缺點，提出了一種三維虛擬牙齦網格模型的快速構建方法和裝置。
2、本專利技術方法的輸入是牙齒的三維模型、牙齒局部坐標軸、牙齒標準軸、牙齦線，輸出是重建的虛擬牙齦網格模型。
3、牙齒局部坐標軸(coordtruth)用于標識當前牙齒姿態(如圖1所示)，局部坐標軸的零點為牙齒的中心點，x軸為牙齒舌側指向唇側的軸，y軸為牙齒當前中心點指向下一牙位牙齒中心點，x軸和y軸標識牙齒的扭轉情況，z軸代表牙體長軸，由牙根指向咬合面中心，z軸標識牙齒的傾倒情況。
4、牙齒標準軸(coordtraget)是正畸過后牙齒整齊排列時牙齒的局部坐標軸，是正畸的目標位，一般采用一套排列整齊的模板牙齒的局部坐標軸作為牙齒標準軸。
<...【技術保護點】
1.一種三維虛擬牙齦網格模型的快速構建方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.如權利要求1所述的一種三維虛擬牙齦網格模型的快速構建方法，其特征在于：步驟2所述的調整每一顆牙的側面曲線參數，具體包括：根據牙齒模型的局部坐標軸來判斷牙齒當前的姿態，對牙齦側面曲線的控制點生成參數唇側側面控制點偏移量(sv1)和舌側側面控制點偏移量(sv2)進行自適應的調整，使用了以下公式來計算側面曲線的參數：
3.如權利要求1所述的一種三維虛擬牙齦網格模型的快速構建方法，其特征在于：步驟3中構建底面曲線，具體包括：將牙齒重心分別沿著牙齒標準軸的x軸的正、反方向移動唇側底面控制點偏移量(bv1)、舌側底面控制點偏移量(bv2)參數個單位向量，然后將z坐標統一置為底面高度的固定值(valuez)，得到唇側底面控制點(bp1)和舌側底面控制點(bp2)；由于唇側和舌側的操作基本上類似，所以接下來以舌側底面曲線來描述整個過程；用每顆牙生成的bp2來擬合三次樣條曲線curve，然后將curve按照t∈[0.0,1.0],step＝0.001離散參數化成1001個點；每一顆牙齒按照舌側牙齦線
4.如權利要求3所述的一種三維虛擬牙齦網格模型的快速構建方法，其特征在于：所述的最小區間間隔值設置為0.005。
5.如權利要求1所述的一種三維虛擬牙齦網格模型的快速構建方法，其特征在于：步驟4生成側面曲線控制點，具體包括：將將唇、舌側牙齦線上的采樣點沿著牙齒標準軸的x軸的正、反方向移動唇側側面控制點偏移量(sv1)、舌側側面控制點偏移量(sv2)個單位向量，再下降valued個高度，得到唇側側面控制點(sp1)和舌側側面控制點(sp2)；因為牙齒在牙齦線上的采樣點呈圓弧形分布，所以偏移過后的控制點也大致呈圓弧形，這樣在牙縫的位置就處于兩個圓弧形的夾縫之間，會有很大程度的凹陷導致整體牙齦側面不平滑，所以就需要對圓弧末端的控制點增加補償值使整個圓弧的曲率半徑變大；為了保證牙齦側面的疏密一致性，對已生成的sp2點集和sp1點集進行重采樣，將相鄰兩牙的側面控制點點集擬合成三次樣條曲線，在曲線上均勻采樣相同個數的點作為控制點的新位置。
6.如權利要求1所述的一種三維虛擬牙齦網格模型的快速構建方法，其特征在于：步驟5生成初始的虛擬牙齦網格，具體包括：輸入根據現有的牙齦控制點，使用Catmull-Rom曲線生成牙齦曲線，在曲線上采樣一定數目的采樣點作為牙齦網格的頂點，按照一定的規則連接拓撲，在實際應用中使用了以下方式連接拓撲：對于底面網格和頂面網格，采用分治的方式連接拓撲；底面曲線和牙齦線都是按照一定順序排列的且分為了舌側和唇側兩段，假設Cback、Cfront是舌側曲線和和唇側曲線曲線采樣的點集；將兩個點集中個數較多的點集設置為Cbig，較小的點集設置為Csmall；當Cbig和Csmall的個數都為n時，Cbib和Csmall兩兩相連成n-1個矩形再拆分成2n-2個三角形網格；當Cbig和Csmall不相等時，取Cbig中間的兩個點和Csmall中間的一個點連接成三角形,Cbig變為了Cbig1和Cbig2，Csmall變為了Csmall1和Csmall2，按照上述算法分治計算Cbig1和Csmall1，Gbig2和Csmall2；得到牙齦上表面和牙齦底面的拓撲；對于側面網格，每一條側面曲線都和相鄰的側面曲線進行拓撲連接；對初始的牙齦網格做Laplacian光順，對于網格中的每個頂點，根據局部信息計算出Laplacian坐標，并將頂點朝Laplacian坐標的位置移動；具體公式如下：
7.如權利要求1所述的一種三維虛擬牙齦網格模型的快速構建方法，其特征在于：步驟6所述的牙根外露的修復，具體包括：漏根修復對牙齒模型和牙齦側面網格做碰撞檢測，確保牙齦網格頂點都在牙齒模型的外部；每個牙齦側面網格頂點去找和自身距離最近的牙齒模型上的頂點，利用了KD-tree的數據結構來加速找最近點的過程，對于牙齦頂點p1找到最近牙齒頂點p2，牙齒頂點p2的頂點法向為n，pn為p2指向p1的向量；當pn和n的向量點乘大于0時，可以判斷p1在牙齒外部，不做任何操作；當pn和n的向量點乘...
【技術特征摘要】
1.一種三維虛擬牙齦網格模型的快速構建方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.如權利要求1所述的一種三維虛擬牙齦網格模型的快速構建方法，其特征在于：步驟2所述的調整每一顆牙的側面曲線參數，具體包括：根據牙齒模型的局部坐標軸來判斷牙齒當前的姿態，對牙齦側面曲線的控制點生成參數唇側側面控制點偏移量(sv1)和舌側側面控制點偏移量(sv2)進行自適應的調整，使用了以下公式來計算側面曲線的參數：
3.如權利要求1所述的一種三維虛擬牙齦網格模型的快速構建方法，其特征在于：步驟3中構建底面曲線，具體包括：將牙齒重心分別沿著牙齒標準軸的x軸的正、反方向移動唇側底面控制點偏移量(bv1)、舌側底面控制點偏移量(bv2)參數個單位向量，然后將z坐標統一置為底面高度的固定值(valuez)，得到唇側底面控制點(bp1)和舌側底面控制點(bp2)；由于唇側和舌側的操作基本上類似，所以接下來以舌側底面曲線來描述整個過程；用每顆牙生成的bp2來擬合三次樣條曲線curve，然后將curve按照t∈[0.0,1.0],step＝0.001離散參數化成1001個點；每一顆牙齒按照舌側牙齦線的兩個端點去找curve上歐式距離最近的離散參數點，獲得對應的t參數區間，每一顆牙齒對應的t參數區間需要滿足互不重疊且不存在距離過近(共點)的情況；遍歷每顆牙齒的t參數區間，如果有重疊情況，就和鄰牙交換端點的參數值來解除重疊；如果有距離過近(共點)的情況，使兩個端點的參數值分別增加和減少到最小區間間隔值的一半；在分配好對應的參數區間后，在該顆牙齒對應的參數區間內平均采樣和舌側牙齦線采樣點個數同樣多的參數點，利用這些參數點在底面曲線上計算出對應的離散點。
4.如權利要求3所述的一種三維虛擬牙齦網格模型的快速構建方法，其特征在于：所述的最小區間間隔值設置為0.005。
5.如權利要求1所述的一種三維虛擬牙齦網格模型的快速構建方法，其特征在于：步驟4生成側面曲線控制點，具體包括：將將唇、舌側牙齦線上的采樣點沿著牙齒標準軸的x軸的正、反方向移動唇側側面控制點偏移量(sv1)、舌側側面控制點偏移量(sv2)個單位向量，再下降valued個高度，得到唇側側面控制點(sp1)和舌側側面控制點(sp2)；因為牙齒在牙齦線上的采樣點呈圓弧形分布，所以偏移過后的控制點也大致呈圓弧形，這樣在牙縫的位置就處于兩個圓弧形的夾縫之間，會有很大程度的凹陷導致整體牙齦側面不平滑，所以就需要對圓弧末端的控制點增加補償值使整個圓弧的曲率半徑變大；為了保證牙齦側面的疏密一致性，對已生成的sp2點集和sp1點集進行重采樣，將相鄰兩牙的側面控制點點集擬合成三次樣條曲線，在曲線上均勻采樣相同個數的點作為控...
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。