一种牙套切割线自动生成方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种牙套切割线自动生成方法及应用，涉及柔性加工技术领域；该方法包括：获取牙颌模型，分别计算所述牙颌模型中相邻两颗牙齿模型之间在沿牙龈曲面上的牙缝区域，将各牙齿模型以及相邻两颗牙齿模型之间的所述牙缝区域融合，得到全牙模型；从牙颌模型中剔除所述全牙模型，生成单孔洞的牙龈模型；识别所述牙龈模型上的边界线，基于邻域关系顺序连接形成闭环的初始切割线；对所述初始切割线进行平顺和过渡处理，并将处理后的初始切割线投影到牙颌模型上，得到最终的牙套切割线；本发明专利技术无需任何人工选点，能够全自动的计算高精度和高平顺性的牙套切割线，适用于牙齿矫正过程中牙套的全自动批量切割。

【技术实现步骤摘要】
一种牙套切割线自动生成方法及应用
本专利技术属于柔性加工
，更具体地，涉及一种牙套切割线自动生成方法及应用。
技术介绍
近年来，随着三维测量、计算机图形学技术的不断发展，基于数字化建模的隐形矫治技术成为牙齿正畸矫正中的一项流行技术。佩戴隐形牙套进行牙齿矫正具有美观、清洁性好、便于摘取等优点，而隐形牙套的制作主要经过3D扫描数字建模、渐变矫正CAD建模、制造牙模和牙套毛坯、渐变矫正牙套切割加工等流程。在牙套切割加工时，需要首先从数字化的三维牙颌模型上确定牙套的切割线，这关系到后续牙套分割加工的精度和完整性，并直接影响到用户的佩戴体验和最终的矫治效果。目前的隐形牙套的制作过程中多采用人工切割的方法，人工切割依赖工人经验，切割结果不可重用，并且切割线的准确定和稳定性差。因此，目前研究中出现了采用自动化设备，如五轴机床或工业机器人等代替人工进行牙套切割的方法。牙套切割线的计算作为牙套切割加工的重要步骤，目前大多采用手动交互的方法识别切割线；例如：申请号CN201410505449.3的专利技术专利公开了一种无托槽隐性矫治器的切割方法，通过人工手动点选每颗牙齿和牙冠上的点来连接生成切割线，该方法操作复杂，耗费人力。申请号CN201910848531.9的专利技术专利公开了一种隐形牙套的牙齿-牙龈快速分割算法，通过分层连接的方法分割出牙齿和牙龈，但该分割方法受限于扫描方向，并且分割结果平顺性差。此外，现有技术中还出现采用基于曲率实现牙齿和牙龈的分离的方法，如申请号CN201510522490.6的专利技术专利公开了一种自动分割全颌牙齿三角网格模型的方法，其采用平均曲率和均方差曲率提取特征点和特征区域，并根据特征区域实现牙齿、牙龈和杂质的分割；但这种基于曲率的方法容易造成误识别，还需要人工交互进行修补，无法实现真正意义上的牙套切割线自动化生成。
技术实现思路
针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种牙套切割线自动生成方法及应用，其目的在于解决目前的切割线识别方法存在的需要人工交互，以及切割线平顺性差、影响加工精度等问题。为实现上述目的，按照本专利技术的第一个方面，提供了一种牙套切割线自动生成方法，包括：获取牙颌模型，分别计算所述牙颌模型中相邻两颗牙齿模型之间在沿牙龈曲面上的牙缝区域，将各牙齿模型以及相邻两颗牙齿模型之间的所述牙缝区域融合，得到全牙模型；从牙颌模型中剔除所述全牙模型，生成单孔洞的牙龈模型；识别所述牙龈模型上的边界线，基于邻域关系顺序连接形成闭环的初始切割线；对所述初始切割线进行平顺和过渡处理，并将处理后的初始切割线投影到牙颌模型上，得到最终的牙套切割线。优选的，上述牙套切割线自动生成方法，对所述初始切割线进行过渡处理具体为：确定相邻两颗牙齿模型之间的公共最近点，所述公共最近点为相邻两颗牙齿模型之间的最短路径的中点；在初始切割线上查找与所述公共最近点距离最短的过渡点，分别在所述过渡点两侧的初始切割线上确定过渡起点和过渡终点；分别在所述过渡起点、过渡终点沿初始切割线的切向方向上确定各自对应的控制点；根据过渡起点、过渡终点和控制点对位于相邻两颗牙齿模型之间的初始切割线进行B样条过渡，得到过渡处理后的初始切割线。优选的，上述牙套切割线自动生成方法，所述分别在所述过渡点两侧的初始切割线上确定过渡起点和过渡终点具体为：分别从所述过渡点两侧的初始切割线上搜索相邻两颗牙齿模型的最低点，所述最低点为距离牙齿模型的咬合面最远的点；根据预设的过渡参数分别在过渡点与每颗牙齿模型的最低点之间的初始切割线上确定过渡起点和过渡终点；所述过渡参数用于定义过渡点、过渡起点/过渡终点之间的距离与过渡点、最低点之间的距离的比值。优选的，上述牙套切割线自动生成方法，所述分别在所述过渡起点、过渡终点沿初始切割线的切向方向上确定各自对应的控制点具体为：根据预设的控制参数分别在过渡起点、过渡终点沿初始切割线的切向方向上确定过渡起点和过渡终点；所述控制参数用于定义过渡点、控制点之间的距离与过渡点、过渡起点/过渡终点之间的距离的比值。优选的，上述牙套切割线自动生成方法，对所述初始切割线进行平顺处理具体为：对所述初始切割线进行滤波去噪，并采用B样条曲线拟合对去噪后的初始切割线进行平顺处理。优选的，上述牙套切割线自动生成方法，所述从牙颌模型中剔除所述全牙模型，生成单孔洞的牙龈模型具体为：从牙颌模型中删除与所述全牙模型的距离小于预设的距离误差阈值的网格，得到只有牙龈部分的单孔洞牙龈模型；其中，该距离误差阈值可作为偏置参数来生成实际加工时的牙套切割线。优选的，上述牙套切割线自动生成方法，所述识别所述牙龈模型上的边界线，基于邻域关系顺序连接形成闭环的初始切割线具体为：通过模型网格的邻域关系搜索确定边界线并顺序连接，若一条边界线包含多条邻域边界，则选择夹角最小的一条邻域边界进行连接。按照本专利技术的第二个方面，还提供了一种电子设备，其包括至少一个处理单元、以及至少一个存储单元，其中，所述存储单元存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理单元执行时，使得所述处理单元执行上述任一项所述牙套切割线自动生成方法的步骤。按照本专利技术的第二个方面，还提供了一种计算机可读介质，其存储有可由电子设备执行的计算机程序，当所述计算机程序在电子设备上运行时，使得所述电子设备执行上述任一项所述牙套切割线自动生成方法的步骤。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：(1)本专利技术将各牙齿模型以及相邻两颗牙齿模型之间的牙缝区域进行融合，从牙颌模型中剔除融合得到的全牙模型，生成单孔洞的牙龈模型；然后通过边界提取和连接生成闭合的初始切割线，将该初始切割线投影到牙颌模型上，实现了牙套切割线的自动生成；该方法无需任何人工选点，能够全自动的计算高精度和高平顺性的牙套切割线，适用于牙齿矫正过程中牙套的全自动批量切割。(2)本专利技术对初始切割线进行全局平顺和牙齿间过渡处理，确保切割线轨迹平顺、牙齿之间平滑过渡，能够提高牙套切割后用户佩戴的舒适性。(3)本专利技术通过设置偏置参数自动实现切割工具的半径补偿，有利于高精度的五轴机床或工业机器人切割加工，切割线位于模型表面，精度高。附图说明图1是本专利技术实施例提供的牙套切割线自动生成方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例提供的三维牙颌模型的示意图；图3是本专利技术实施例提供的单孔洞的牙龈模型示意图；图4是本专利技术实施例提供的对初始切割线进行过渡处理的流程示意图；图5是本专利技术实施例提供的牙齿模型间过渡处理的示意图；图6是本专利技术实施例提供的投影到牙颌模型上的牙套切割线的示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种牙套切割线自动生成方法，其特征在于，包括：/n获取牙颌模型，分别计算所述牙颌模型中相邻两颗牙齿模型之间在沿牙龈曲面上的牙缝区域，将各牙齿模型以及相邻两颗牙齿模型之间的所述牙缝区域融合，得到全牙模型；/n从牙颌模型中剔除所述全牙模型，生成单孔洞的牙龈模型；/n识别所述牙龈模型上的边界线，基于邻域关系顺序连接形成闭环的初始切割线；/n对所述初始切割线进行平顺和过渡处理，并将处理后的初始切割线投影到牙颌模型上，得到最终的牙套切割线。/n

【技术特征摘要】
1.一种牙套切割线自动生成方法，其特征在于，包括：
获取牙颌模型，分别计算所述牙颌模型中相邻两颗牙齿模型之间在沿牙龈曲面上的牙缝区域，将各牙齿模型以及相邻两颗牙齿模型之间的所述牙缝区域融合，得到全牙模型；
从牙颌模型中剔除所述全牙模型，生成单孔洞的牙龈模型；
识别所述牙龈模型上的边界线，基于邻域关系顺序连接形成闭环的初始切割线；
对所述初始切割线进行平顺和过渡处理，并将处理后的初始切割线投影到牙颌模型上，得到最终的牙套切割线。


2.如权利要求1所述的牙套切割线自动生成方法，其特征在于，对所述初始切割线进行过渡处理具体为：
确定相邻两颗牙齿模型之间的公共最近点，所述公共最近点为相邻两颗牙齿模型之间的最短路径的中点；
在初始切割线上查找与所述公共最近点距离最短的过渡点，分别在所述过渡点两侧的初始切割线上确定过渡起点和过渡终点；
分别在所述过渡起点、过渡终点沿初始切割线的切向方向上确定各自对应的控制点；
根据过渡起点、过渡终点和控制点对位于相邻两颗牙齿模型之间的初始切割线进行B样条过渡，得到过渡处理后的初始切割线。


3.如权利要求2所述的牙套切割线自动生成方法，其特征在于，所述分别在所述过渡点两侧的初始切割线上确定过渡起点和过渡终点具体为：
分别从所述过渡点两侧的初始切割线上搜索相邻两颗牙齿模型的最低点，所述最低点为距离牙齿模型的咬合面最远的点；
根据预设的过渡参数分别在过渡点与每颗牙齿模型的最低点之间的初始切割线上确定过渡起点和过渡终点；所述过渡参数用于定义过渡点、过渡起点/过渡终点之间的距离与过渡点、最低点之间的距离的比值。


4.如权利要求2所述的牙套切割线自动生成方法，其特征在于，所述分...

【专利技术属性】
技术研发人员：何姗姗，杨帆，颜昌亚，汪九洲，李振瀚，
申请(专利权)人：苏州瀚华智造智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32