牙龈变形的仿真方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种牙龈变形的仿真方法及装置，涉及口腔技术领域，能够解决现有牙龈变形仿真方法效率低、不真实的问题。本发明专利技术的方法主要包括：确定牙龈边界点、所述牙龈边界点所对应的牙齿以及参与牙龈网格变形的不动点，所述牙龈边界点是牙齿网格与所述牙龈网格交界的边界点；将所述牙龈边界点构成的边界线与所述不动点构成的边界线之间的点作为变形点，并确定每个变形点所对应的牙齿；当牙齿发生转移时，利用发生转移的牙齿的转移矩阵和径向基函数插值法更新所述发生转移的牙齿所对应的牙龈边界点、变形点的位置，以更新所述牙龈网格。本发明专利技术主要适用于对牙龈软组织变形进行自动仿真的场景。

【技术实现步骤摘要】
牙龈变形的仿真方法及装置
本专利技术涉及口腔
，特别是涉及一种牙龈变形的仿真方法及装置。
技术介绍
在虚拟正畸中，通常通过口内扫描获得患者的三维牙颌网格模型，三维牙颌网格模型分为牙冠区域和牙龈区域，通常牙龈区域是一个联通的流型网格。当对畸形牙齿进行矫正时，随着牙齿被矫正到达目的位置，牙龈也随着牙齿的转移进行移动并引起状态改变。目前仿真牙龈变形的方法主要包括物理方法和非物理方法。其中，物理方法主要考虑了牙龈软组织的应力应变关系、非均匀性、各向异性、粘弹性等生物力学的特性，并利用这些生物力学的特性来仿真牙龈的变形；非物理方法主要通过分割的牙冠牙龈边界构建约束曲面，并采用最小化能量来实现曲面的连续变形。然而，目前的物理方法依赖于对力的定义，不仅牙冠边界点处网格变形过度、远离边界点处的网格变化不明显，还因力的定义不同而导致变形结果不同，即变形标准不统一；目前的非物理方法会改变牙龈网格的拓扑结构。此外，这两种方法还都存在计算量大，仿真效率低的问题。因此，如何高效、真实地仿真牙龈的变形是亟待解决的。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供的牙龈变形的仿真方法及装置，其目的在于解决现有牙龈变形仿真方法效率低、不真实的问题。为了解决上述问题，本专利技术主要提供如下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种牙龈变形的仿真方法，所述方法包括：确定牙龈边界点、所述牙龈边界点所对应的牙齿以及参与牙龈网格变形的不动点，所述牙龈边界点是牙齿网格与所述牙龈网格交界的边界点；将所述牙龈边界点构成的边界线与所述不动点构成的边界线之间的点作为变形点，并确定每个变形点所对应的牙齿；当牙齿发生转移时，利用发生转移的牙齿的转移矩阵和径向基函数插值法更新所述发生转移的牙齿所对应的牙龈边界点、变形点的位置，以更新所述牙龈网格。第二方面，本专利技术提供了一种牙龈变形的仿真装置，所述装置包括：第一确定单元，用于确定牙龈边界点、所述牙龈边界点所对应的牙齿以及参与牙龈网格变形的不动点，所述牙龈边界点是牙齿网格与所述牙龈网格交界的边界点；第二确定单元，用于将所述牙龈边界点构成的边界线与所述不动点构成的边界线之间的点作为变形点，并确定每个变形点所对应的牙齿；更新单元，用于当牙齿发生转移时，利用发生转移的牙齿的转移矩阵和径向基函数插值法更新所述发生转移的牙齿所对应的牙龈边界点、变形点的位置，以更新所述牙龈网格。第三方面，本专利技术提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行如第一方面所述的牙龈变形的仿真方法。第四方面，本专利技术提供了一种牙龈变形的仿真装置，所述装置包括存储介质和处理器；所述处理器，适于实现各指令；所述存储介质，适于存储多条指令；所述指令适于由所述处理器加载并执行如第一方面所述的牙龈变形的仿真方法。借由上述技术方案，本专利技术提供的技术方案至少具有下列优点：本专利技术提供的牙龈变形的仿真方法及装置，能够先确定牙龈边界点、该牙龈边界点对应的牙齿以及参与牙龈网格变形的不动点，然后将所述牙龈边界点构成的边界线与所述不动点构成的边界线之间的点作为变形点，并确定每个变形点所对应的牙齿，最后当牙齿发生转移时，可以直接利用发生转移的牙齿的转移矩阵和径向基函数插值法更新发生转移的牙齿所对应的牙龈边界点、变形点的位置，而不动点的位置不发生改变。由此可知，本专利技术基于牙龈本身变形的过程，确定出参与牙龈变形的三种特征点，即牙龈边界点、不动点和变形点，并根据这三种特征点本身的变形特征，随着牙齿的转移而移动，不仅不会导致变形过度、变形不明显，还不会改变牙龈网格的拓扑结构，从而更真实地模拟了牙龈的变形。并且当牙齿再次发生转移时，只需根据这三种特征点的当前位置，并利用发生转移的牙齿的转移矩阵和径向基函数插值法进行运算，就可以更新特征点的位置，从而模拟了牙龈的再次变形，相对现有技术中的物理方法和非物理方法而言，本专利技术每次变形的计算量相对较小，变形仿真效率较高。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1示出了现有技术中提供的一种径向基函数插值法引起网格变形的示例图；图2示出了本专利技术实施例提供的一种牙龈变形的仿真方法的流程图；图3示出了本专利技术实施例提供的另一种牙龈变形的仿真方法的流程图；图4示出了本专利技术实施例提供的一种牙龈变形的仿真装置的组成框图；图5示出了本专利技术实施例提供的另一种牙龈变形的仿真装置的组成框图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施例。虽然附图中显示了本申请的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。径向基函数是自变量为距离的函数，其距离可以是欧式距离或者其它。在网格变形中，不同的应用场景可以定义不同的边界点的移动，这种算法是与网格边无关的算法，只需要计算点的位移状况即可，因此完全不改变网格的拓扑结构。径向基函数插值即利用若干径向基函数求解新的数值。如果一个点云模型的数据中有部分点是带有约束的，即事先知道或者可以预测点的运动，那么点云中其余点或者任意指定点的运动即可通过约束点的运动的径向基函数插值来进行模拟。如图1是通过径向基函数插值方法引起的网格变形的示意图。由于牙龈网格的变形与径向基函数的算法很贴近，因此可以利用径向基函数来实现牙龈网格的变形。具体实现方式如下：本专利技术实施例提供了一种牙龈变形的仿真方法，如图2所示，所述方法主要包括：101、确定牙龈边界点、所述牙龈边界点所对应的牙齿以及参与牙龈网格变形的不动点。其中，所述牙龈边界点是牙齿网格与所述牙龈网格交界的边界点所述牙龈网格的边界点。在利用径向基函数模拟牙龈网格变形时，需要先确定约束点，然后利用径向基函数插值法来计算其他点的(即被约束点)移动位置。牙龈边界点距离牙齿最近，故而牙龈边界点是直接跟随所属牙齿进行移动，其移动程度与牙齿的移动程度相同，并且能够约束其他点随其发生不同程度的移动；随着牙龈网格上的点距离牙齿越来越远，该点受牙齿转移的影响就越来越小，直至达到一个临界区域不受牙齿转移的影响，但距离牙齿最近，且能够约束其他点的变形状态。因此牙龈网格变形中的约束点包括牙龈边界点和参与牙龈网格变形的不动点。由于一套牙齿中有多颗牙齿，每颗牙齿往往只会影响其周围的牙龈边界点进行移动，所以在获得牙龈边界点后，还需要确定每个牙龈边界点所对应的牙齿。需要补充的是，不参与牙龈网格变形的不动点不参与后续运算，这样可以大大减少网格点的计算。102、将所述牙龈边界点构成的边界线与所述不动点构成的边界线之间的点作为变形点，并确定每个变形点所对应的牙齿。在确定牙龈边界点和不动点后，还需要找出受牙龈边界点和不动点约束的其他非约束点，即位于所述牙龈边界点构成的边界线与所述不动点构成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种牙龈变形的仿真方法，其特征在于，所述方法包括：确定牙龈边界点、所述牙龈边界点所对应的牙齿以及参与牙龈网格变形的不动点，所述牙龈边界点是牙齿网格与所述牙龈网格交界的边界点；将所述牙龈边界点构成的边界线与所述不动点构成的边界线之间的点作为变形点，并确定每个变形点所对应的牙齿；当牙齿发生转移时，利用发生转移的牙齿的转移矩阵和径向基函数插值法更新所述发生转移的牙齿所对应的牙龈边界点、变形点的位置，以更新所述牙龈网格。

【技术特征摘要】
1.一种牙龈变形的仿真方法，其特征在于，所述方法包括：确定牙龈边界点、所述牙龈边界点所对应的牙齿以及参与牙龈网格变形的不动点，所述牙龈边界点是牙齿网格与所述牙龈网格交界的边界点；将所述牙龈边界点构成的边界线与所述不动点构成的边界线之间的点作为变形点，并确定每个变形点所对应的牙齿；当牙齿发生转移时，利用发生转移的牙齿的转移矩阵和径向基函数插值法更新所述发生转移的牙齿所对应的牙龈边界点、变形点的位置，以更新所述牙龈网格。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定牙龈边界点、所述牙龈边界点所对应的牙齿包括：获取每颗牙齿的牙齿边界点与所述牙龈网格的牙龈边界点；确定每颗牙齿的质心点；针对每个牙龈边界点，分别计算所述牙龈边界点与各个质心点的距离，并取最小距离和次小距离所对应的牙齿为所述牙龈边界点所对应的候选牙齿；分别计算候选牙齿的各个牙齿边界点到对应的牙龈边界点的距离，并将最小距离所对应的候选牙齿确定为所述牙龈边界点对应的牙齿。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定参与牙龈网格变形的不动点包括：由上下颌中特定牙齿的质心点拟合成上颌目标平面和下颌目标平面；沿着所述上颌目标平面的法线向上方向，将所述上颌目标平面移动特定距离，沿着所述下颌目标平面的法线向下方向，将所述下颌目标平面移动特定距离，使得移动后的目标平面与所述牙龈网格相切得到两条切割线；对每条切割线上的点进行排序，并按照点的顺序进行采样，以使得采取的点中相邻两点之间的距离大于预设阈值，并将采样得到的点确定为不动点。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述特定牙齿包括切牙和第一磨牙；和/或，所述预设阈值为10mm。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定每个变形点所对应的牙齿包括：确定每颗牙齿的质心点；将与所述变形点距离最近的质心点所属的牙齿，确定为所述变形点所对应的牙齿。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，当牙齿发生转移时，利用发生转移的牙齿的转移矩阵和径向基函数插值法更新所述发生转移的牙齿所对应的牙龈边界点、变形点的位置，以更新所述牙龈网格包括：当牙齿发生转移时，根据发生转移的牙齿的转移矩阵和所述发生转移的牙齿对应的牙龈边界点移动前的位置，确定所述发生转移的牙齿对应的牙龈边界点移动后的位置；根据所述牙龈边界点移动前的位置和移动后的位置，计算所述牙龈边界点的位移；根...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈莉，金林荣，
申请(专利权)人：北京正齐口腔医疗技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11