基于群体的表面网格重建制造技术

本发明专利技术提供了重建的表面网格，该重建的表面网格可以基于多个接收的表面网格来生成。每个表面网格可以包括表示对象的顶点和面。所接收的表面网格可以被分配到多个组中的一个，并且每个组内的每个表面网格的感兴趣区域可以对准。可以基于针对每个组的感兴趣的对准区域来生成重建的表面网格。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于群体的表面网格重建
技术介绍
牙科和/或正畸固定装置、个人防护设备(例如，呼吸器、头盔、手套、背心、护目镜等)或其它器具通常被设计用于应用于对象，诸如牙齿、头部、胸部、手部、足部或其它不限于解剖学的对象。在许多情况下，器具的尺寸和/或形状被设计为“一体适用”，或基于对象群体之间的假设差异被分离成各种平均类别，诸如小、中和大尺寸。然而，对象的群体内和群体之间的对象形状的变化可以影响器具和对象的界面处的配合精度，从而在界面处导致机械应力和/或压力点。例如，牙齿的群体内和群体之间(例如，宽度)的牙齿形状的差异可以导致牙科和/或正畸器具与牙齿之间的应用界面处的机械应力，从而可能降低器具与牙齿之间的粘合剂粘结的寿命。作为另一个示例，群体内和群体之间的面部特征的差异可以导致呼吸器或其它面部器具的应用界面处的压力点，从而可能降低器具的人体工程学性能。
技术实现思路
在一个示例中，计算机实现的方法包括接收多个表面网格，每个表面网格包括表示对象的顶点和面。该方法还包括用处理器将多个表面网格中的每个表面网格分配到多个组中的一个，以及从多个表面网格中的每个表面网格提取感兴趣区域。该方法还包括针对多个组中的每个组，用处理器对准包括在组中的每个表面网格的感兴趣区域以生成多个对准的表面网格，以及针对多个组中的每个组，用处理器基于包括在组中的每个对准的表面网格的顶点和面来生成重建网格。在另一个示例中，系统包括至少一个处理器和计算机可读存储器。计算机可读存储器编码有指令，该指令在由至少一个处理器执行时，致使系统接收多个表面网格，每个表面网格包括表示对象的顶点和面。计算机可读存储器还编码有指令，该指令在由至少一个处理器执行时，致使系统将多个表面网格中的每个表面网格分配到多个组中的一个，以及从多个表面网格中的每个表面网格提取感兴趣区域。计算机可读存储器还编码有指令，该指令在由至少一个处理器执行时，致使系统针对多个组中的每个组，对准包括在组中的每个表面网格的感兴趣区域以生成多个对准的表面网格，以及针对多个组中的每个组，基于包括在组中的每个对准的表面网格的顶点和面来生成重建网格。附图说明图1是可以基于多个所接收的表面网格来生成一个或多个重建网格的示例性系统的框图。图2是根据至少一个可测量参数的所接收的表面网格的示例性分组的图表。图3A至图3C是示出感兴趣区域从表面网格示例性提取的表面网格的透视图。图4是包括在一组表面网格中的对准的感兴趣区域的示例性组的点云的顶点的侧视图。图5是来自一组对准的表面网格的示例性重建网格的透视图。图6是示例性颊面管器具的透视图，该颊面管器具包括基于从一组对准的表面网格生成的重建网格的界面区域。图7是示出基于多个所接收的表面网格来生成一个或多个重建网格的示例性操作的流程图。具体实施方式根据本公开的技术，可以基于从多个所接收的表面网格生成的重建网格来设计托架、颊面管、呼吸器、头盔、手套、背心、护目镜、柄部或其它器具。所接收的表面网格中的每个可以包括表示对象的顶点和面。此类对象可以包括例如牙齿、手部、足部、面部、头部、胸部、眼睛或其它对象(不限于解剖结构)，器具可被设计和配合到它们以供应用。所接收的表面网格中的每个可以基于对应于对象的物理特性的表面网格的可测量参数被分配到群体组。可测量的参数可基于感兴趣的对象和/或器具来选择。示例性可测量参数包括但不限于：宽度(例如，牙齿、头部、手指、手部等)、长度(例如，牙齿、头部、手指、手部等)、距离(例如，牙齿尖端到另一个牙齿尖端、一个颊骨到另一个颊骨等)、表面积、初始配准误差、最终配准误差或其它可测量参数。可以提取每个表面网格的感兴趣区域，并且可以对准每个群体组内的表面网格。感兴趣区域可为整体的表面网格，或可为表面网格的样本子集。作为示例，对象的表面网格可表示臼齿。感兴趣区域可为整个臼齿或臼齿的一部分。作为另一个示例，如果表面网格表示嘴部、鼻部和下巴周围的面部特征的图像，则感兴趣区域可仅为嘴部、下巴或鼻部、它们的任何组合、它们的任何较小的样本，或完整的图像。在组装重建的表面网格时，初始配准误差(即，最初的表面网格与重建的表面网格之间的差值)可用作可测量参数，以进一步改善配合的精度和对准。初始配准误差可被定义为表面网格与随机选择或基于可测量参数选择的基准网格的比较结果。可以重新网格化每个组内的对准的表面网格(例如，使用泊松表面重建)以生成表示每个组内的对象的重建网格。其它适用的重建技术包括但不限于：行进立方体、网格投影、表面元素平滑化、贪婪投影三角剖分、凸壳或凹壳。器具，诸如被构造成应用于臼齿的面向脸颊的表面(即，颊面)的颊面管可以针对每个群体组基于重建网格来设计，从而提高器具与每个群体组内的对象之间的配合的精度。图1是示例性系统10的框图，该示例性系统10可以基于多个所接收的表面网格12A至12N(在本文被共同称为“表面网格12”)来生成一个或多个重建网格。如图1所示，系统10包括计算设备14，该计算设备14可以经由一个或多个有线或无线通信或二者来接收表面网格12。计算设备14包括一个或多个处理器16、一个或多个通信设备18、一个或多个输入设备20、一个或多个输出设备22和一个或多个存储设备24。部件16、18、20、22和24中的每一者可以诸如通过一个或多个通信信道26(物理地、通信地和/或操作地)互连以用于部件间通信。例如，(一个或多个)通信信道26可以包括系统总线、网络连接、进程间通信数据结构或用于通信数据的任何其它方法。如图1所示，存储设备24可以包括分组模块28、感兴趣区域(ROI)提取模块30、对准模块32和网格重建模块34。如图1的示例中所示，表面网格12可以是表示牙齿的三维(3D)网格。对象的表面网格的捕获在本领域中是已知的。可使用光学扫描系统，诸如来自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3MCompany，St.Paul，MN)的真实定义扫描仪，以提供3D几何表面网格。表面网格12可以表示牙齿或单个牙齿的整个跨度。然而，虽然本文所述的示例是关于牙齿的3D网格描述的，但是本公开的方面不限于此。例如，表面网格12可以是二维(2D)或3D网格，表示任何对象，其中器具可以被设计用于应用于该对象，诸如面部特征、头部、胸部、臂部、手部、足部或不限于解剖结构的其它对象。在图1的示例中，表面网格12为多边形网格(例如三角形网格)，该多边形网格各自包括表示与表面网格12中的相应一个相关联的牙齿的顶点、边缘和面。表面网格12中的每个的顶点可以是表示牙齿表面上的点的坐标系(例如，欧几里得坐标系)内的2D或3D坐标。表面网格12中的每个的顶点的集合可以被认为是表示未连接顶点的集合的点云。表面网格12中的每个的边缘是顶点之间的经编码的连接，该边缘的闭合组被认为是表面网格12中的相应一个的面。表面网格12中的每个的面(和/或与每个面相关联的顶点)可以与正交于由多边形面限定的平面的表面法线相关联(例如，编码)。作为一个示例，表面网格12中的任何一个或多个可以是三角形网格，使得表面网格的每个面由三个顶点之间的一组闭合的三个边缘限定，从而导致可以被表示为一组小三角形平面贴片的表面。表面网格12可以从光学扫描(例如，口腔内扫描)，牙齿压痕扫描(例如，激光扫描)或二者获得和/或确定。一般来讲，表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计算机实现的方法，所述方法包括：接收多个表面网格，每个表面网格包括表示对象的顶点和面；用处理器将所述多个表面网格中的每个表面网格分配到多个组中的一个；用所述处理器从所述多个表面网格中的每个表面网格提取感兴趣区域；针对所述多个组中的每个组，用所述处理器对准包括在所述组中的每个表面网格的感兴趣区域以生成多个对准的表面网格；以及针对所述多个组中的每个组，用所述处理器基于包括在所述组中的每个对准的表面网格的所述顶点和面来生成重建网格。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.11 US 62/293,8841.一种计算机实现的方法，所述方法包括：接收多个表面网格，每个表面网格包括表示对象的顶点和面；用处理器将所述多个表面网格中的每个表面网格分配到多个组中的一个；用所述处理器从所述多个表面网格中的每个表面网格提取感兴趣区域；针对所述多个组中的每个组，用所述处理器对准包括在所述组中的每个表面网格的感兴趣区域以生成多个对准的表面网格；以及针对所述多个组中的每个组，用所述处理器基于包括在所述组中的每个对准的表面网格的所述顶点和面来生成重建网格。2.根据权利要求1所述的方法，其中用所述处理器将所述多个表面网格中的每个表面网格分配到所述多个组中的一个是基于每个表面网格的一个或多个可测量参数来执行的。3.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括：用所述处理器基于所述多个表面网格中的所述一个或多个可测量参数的分布来确定所述多个组。4.根据权利要求3所述的方法，其中用所述处理器基于所述多个表面网格中的所述一个或多个可测量参数的所述分布来确定所述多个组是使用聚类算法来执行的，所述聚类算法基于表面网格之间的所述一个或多个可测量参数的差值来识别所述多个组。5.根据权利要求1所述的方法，其中从所述多个表面网格中的每个表面网格提取所述感兴趣区域包括：用所述处理器将每个表面网格与预定的坐标系对准；以及用所述处理器基于所述预定的坐标系中的所述表面网格的特性来从每个表面网格提取所述感兴趣区域。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个表面网格中的每个表面网格与坐标系相关联；并且其中针对所述多个组中的每个组，用所述处理器对准包括在所述组中的每个表面网格以生成所述多个对准的表面网格包括，针对所述多个组中的每个组，将与包括在所述组中的每个表面网格相关联的所述坐标系对准到与包括在所述组中的选择的表面网格相关联的所述坐标系。7.根据权利要求6所述的方法，其中与所述多个表面网格中的每个表面网格相关联的所述坐标系为三轴坐标系；并且其中针对所述多个组中的每个组，用所述处理器将与包括在所述组中的每个表面网格相关联的所述坐标系对准到与包括在所述组中的所选择的表面网格相关联的所述坐标系包括：首先，针对所述多个组中的每个组，用所述处理器对准与包括在所述组中的每个表面网格相关联的所述三轴坐标系的第一轴；以及接下来，针对所述多个组中的每个组，使用迭代最近点算法，用所述处理器对准与包括在所述组中的每个表面网格相关联的所述三轴坐标系的第二轴和第三轴。8.一种系统，所述系统包括：至少一个处理器；和计算机可读存储器，所述计算机可读存储器编码有指令，所述指令在由所述至少一个处理器执行时，使得所述系统：接收多个表面网格，每个表面网格包括表示对象的顶点和面；将所述多个表面网格中的每个表面网格分配到多个组中的一个；从所述多个表面网格中的每个表面网格提取感兴趣区域；针对所述多个组中的每...

【专利技术属性】
技术研发人员：古拉普拉萨德·索马苏达拉曼，罗伯特·W·香农，埃文·J·里布尼克，拉维尚卡尔·西瓦林加姆，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US