一种牙龈的构建方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种牙龈的构建方法及系统，一种数字化牙颌模型的建模方法、一种数字化牙颌模型、一种壳状牙齿矫治器的制造方法，一种牙龈的构建设备以及一种计算机存储介质，其构建方法包括：根据获取的数字化牙颌模型的牙龈线构建牙颌坐标系；将数字化牙颌模型投影在所述牙颌坐标系的一设定坐标平面上，得到数字化牙颌模型的平面真实牙龈网格；在牙颌坐标系的一设定坐标平面上构建所述数字化牙颌模型的平面虚拟牙龈投影网格；通过映射算法建立平面虚拟牙龈投影网格的每个顶点映射在平面真实牙龈网格上的位置映射关系；根据所述位置映射关系通过三维转化算法将所述平面虚拟牙龈投影网格上的每个顶点形变至数字化牙颌模型上，构建成目标牙龈。

【技术实现步骤摘要】
一种牙龈的构建方法及系统
本专利技术属于牙齿矫治
，更确切的说涉及壳状牙齿矫治器设计及生产制造技术，尤其涉及一种牙龈的构建方法及系统，一种数字化牙颌模型的建模方法、一种数字化牙颌模型、一种壳状牙齿矫治器的制造方法，一种牙龈的构建设备以及一种计算机存储介质。
技术介绍
牙颌畸形是口腔三大疾病之一，有很高的患病率。多数牙颌畸形是在生长发育过程中，由先天的遗传因素或后天的环境因素引起的畸形现象，牙颌畸形对口腔局部甚至全身带来极大的危害，例如影响颌面的发育、影响口腔健康、影响口腔功能、影响容貌外观等，目前正畸需求者主要通过外科手术或者佩戴矫治器对牙颌畸形进行矫治。目前隐形正畸矫治方案的制定过程中牙龈模型大多虚拟构建的，并没有参考任何正畸需求者口内的扫描牙龈形态，生产出的矫治器不包覆牙龈，这种生产出的矫治器影响矫治效果；例如，针对儿牙的矫治，由于牙齿较小，生产出的矫治器对于牙齿覆盖不足；再者如果对于切割边缘也就是矫治器边缘在牙龈线以下的矫治器部分，按照虚拟牙龈设计矫治器，使正畸需求者在佩戴这种矫治器时会出现不贴合或者是压迫牙龈的现象，影响佩戴的舒适度，同时影响矫治效果。针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了解决技术问题的技术方案。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是克服现有技术缺陷，提供及一种牙龈的构建方法及系统，一种数字化牙颌模型的建模方法、一种数字化牙颌模型、一种壳状牙齿矫治器的制造方法，一种牙龈的构建设备以及一种计算机存储介质，实现了构建正畸需求者口内真实的牙龈形态，提供了佩戴的舒适度。本专利技术提供的技术方案如下：一种牙龈的构建方法，根据获取的数字化牙颌模型的牙龈线构建牙颌坐标系；将数字化牙颌模型投影在所述牙颌坐标系的一设定坐标平面上，得到数字化牙颌模型的平面真实牙龈网格；在牙颌坐标系的一设定坐标平面上构建所述数字化牙颌模型的平面虚拟牙龈投影网格；通过映射拟合算法建立平面虚拟牙龈投影网格的每个顶点映射在平面真实牙龈网格上的位置映射关系；根据所述位置映射关系通过三维转化算法将所述平面虚拟牙龈投影网格上的每个顶点形变至数字化牙颌模型上，构建成目标牙龈。进一步优选的，所述位置映射关系的建立包括：获取所述平面虚拟牙龈投影网格的任一网格顶点映射在所述平面真实牙龈网格的三角面片上的映射位置信息；根据映射位置信息所属的三角面片的各顶点获取在所述平面真实牙龈网格的平面位置信息以及在所述数字化牙颌模型的数字化位置信息；根据所述平面位置信息以及所述数字化位置信息通过三维转化算法计算平面虚拟牙龈投影网格的任一网格顶点在所述数字化牙颌模型上的映射点。进一步优选的，所述数字化位置信息包括：q＝w1*p1+w2*p2+w3*p3；q为平面虚拟牙龈投影网格上的任一网格顶点，p1p2p3为q位于平面真实牙龈网格的三角面片的三个顶点，SΔp1p2p3代表平面三角面片的面积；(w1，w2，w3)三角面片的为重心坐标；三维转化算法计算q在三维空间中的映射位置q′：q′＝w1*p1′+w2*p2′+w3*p3′，p1′p2′p3′为p1p2p3投影之前的面片的三个顶点。进一步优选的，所述形变方法包括：Δ2x＝0s.tx|c＝b1x|p＝b2其中：x为待求解的变形后的牙龈网格顶点位置，b1为边界点约束条件，由牙齿牙龈线以及牙颌底部轮廓组成，b2为投影点约束条件，由所有牙龈投影点组成。进一步优选的，根据牙龈线构建的牙颌坐标系包括：对数字化牙颌模型上的牙龈线的顶点坐标进行主成分分析，其中，将满足第一特征值的网格顶点坐标信息作为第一主成分，并设置为X轴，将满足第二特征值的网格顶点坐标信息作为第二主成分，并设置为Y轴，将满足第三特征值的网格顶点坐标信息作为第三主成分，并设置为Z轴；进一步计算牙颌模型的每个网格顶点坐标信息的平均值，将所述平均值对应的坐标点设置为所述牙颌坐标系的原点，构建牙颌坐标系。进一步优选的，所述平面虚拟牙龈投影网格构建包括：将数字化牙颌模型上的每颗牙齿的牙龈线以及牙齿重心投影到牙颌坐标系的设定坐标平面上，并根据牙齿重心投影点构建牙弓曲线，将牙弓曲线向舌侧和唇侧方向延展不同预设宽度距离，形成封闭的所述牙颌底面轮廓；根据投影的牙齿牙龈线信息和牙颌底面轮廓信息，在牙颌平面上构建所述数字化牙颌模型的平面虚拟牙龈投影网格。进一步优选的，包括：在所述牙颌坐标系中获取所述数字化牙颌模型中每颗数字化牙齿的重心信息及所述牙龈线信息；将获取的每颗数字化牙齿的所述重心信息及所述牙龈线信息映射到所述牙颌坐标系中的所述设定坐标平面上；根据映射到所述设定坐标平面上的每颗数字化牙齿的重心信息及所述牙龈线信息，在所述设定坐标平面上构建所述数字化牙颌模型的平面拓扑网格；从所述平面拓扑网格向标注牙龈线的位置信息进行信息增长设置，获取所述数字化牙颌模型对应的所述虚拟牙龈信息。进一步优选的，包括：在所述设定坐标平面上根据所述牙颌底面轮廓、以及投影的所述牙龈线在所述牙颌底面轮廓内建立平面拓扑网格；根据所述平面拓扑网格以及标注牙龈线的位置信息，通过约束算法在所述牙颌坐标系内建立所述牙颌拓扑网格。进一步优选的，构建牙颌拓扑网格包括：获取所述牙颌底面轮廓、以及投影的所述牙龈线上的各边界点；计算各边界点的两条相邻边的夹角值；在各所述夹角值中检索出最小夹角对应的边界点；进一步根据最小夹角对应的边界点与相邻两个边界点之间距离，根据距离的大小更新三角面片的数量，构建完成所述牙颌拓扑网格。一种牙龈的构建系统，可执行上述任一所述的牙龈的构建方法，包括：坐标系构建模块，根据获取的数字化牙颌模型的牙龈线构建牙颌坐标系；真实牙龈网格获取模块，将数字化牙颌模型投影在所述牙颌坐标系的一设定坐标平面上，得到数字化牙颌模型的平面真实牙龈网格；虚拟牙龈网格获取模块，在牙颌坐标系的一设定坐标平面上构建所述数字化牙颌模型的平面虚拟牙龈投影网格；位置映射获取模块，通过映射拟合算法建立平面虚拟牙龈投影网格的每个顶点映射在平面真实牙龈网格上的位置映射关系；真实牙龈构建模块，根据所述位置映射关系通过三维转化算法将所述平面虚拟牙龈投影网格上的每个顶点形变至数字化牙颌模型上，构建成目标牙龈。一种数字化牙颌模型的建模方法，包括：根据上述的牙龈的构建方法构建目标牙龈。一种数字化牙颌模型，包括：根据上述的牙龈的构建方法构建目标牙龈，以构建所述数字化牙颌模型。一种壳状牙齿矫治器的制造方法，包括：根据上述的牙龈的构建方法构建所述数字化牙颌模型的目标牙龈，进一步通过增材制造方式或热压膜的方式制造壳状牙齿矫治器。一种牙龈的构建设备，其特征在于，包括处理器和存储器，存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或所述指令集由所述处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种牙龈的构建方法，其特征在于，包括：/n根据获取的数字化牙颌模型的牙龈线构建牙颌坐标系；/n将数字化牙颌模型投影在所述牙颌坐标系的一设定坐标平面上，得到数字化牙颌模型的平面真实牙龈网格；/n在牙颌坐标系的一设定坐标平面上构建所述数字化牙颌模型的平面虚拟牙龈投影网格；/n通过映射算法建立平面虚拟牙龈投影网格的每个顶点映射在平面真实牙龈网格上的位置映射关系；/n根据所述位置映射关系通过三维转化算法将所述平面虚拟牙龈投影网格上的每个顶点形变至数字化牙颌模型上，构建成目标牙龈。/n

【技术特征摘要】
1.一种牙龈的构建方法，其特征在于，包括：
根据获取的数字化牙颌模型的牙龈线构建牙颌坐标系；
将数字化牙颌模型投影在所述牙颌坐标系的一设定坐标平面上，得到数字化牙颌模型的平面真实牙龈网格；
在牙颌坐标系的一设定坐标平面上构建所述数字化牙颌模型的平面虚拟牙龈投影网格；
通过映射算法建立平面虚拟牙龈投影网格的每个顶点映射在平面真实牙龈网格上的位置映射关系；
根据所述位置映射关系通过三维转化算法将所述平面虚拟牙龈投影网格上的每个顶点形变至数字化牙颌模型上，构建成目标牙龈。


2.根据权利要求1所述的牙龈的构建方法，其特征在于，所述位置映射关系的建立包括：
获取所述平面虚拟牙龈投影网格的任一网格顶点映射在所述平面真实牙龈网格的三角面片上的映射位置信息；
根据映射位置信息所属的三角面片的各顶点获取在所述平面真实牙龈网格的平面位置信息以及在所述数字化牙颌模型的数字化位置信息；
根据所述平面位置信息以及所述数字化位置信息通过三维转化算法计算所述平面虚拟牙龈投影网格的任一网格顶点在所述数字化牙颌模型上的映射点。


3.根据权利要求1所述的牙龈的构建方法，其特征在于，所述数字化位置信息包括：
q＝w1*p1+w2*p2+w3*p3；
q为平面虚拟牙龈投影网格上的任一网格顶点，p1p2p3为q位于平面真实牙龈网格的三角面片的三个顶点，SΔp1p2p3代表平面三角面片的面积；(w1，w2，w3)为三角面片的重心坐标；三维转化算法计算q在三维空间中的映射位置q′：q′＝w1*p1′+w2*p2′+w3*p3′，p1′p2′p3′为p1p2p3投影之前的面片的三个顶点。


4.根据权利要求1所述的牙龈的构建方法，其特征在于，所述形变方法包括：
Δ2x＝0
s.t
x|c＝b1
x|p＝b2
其中：x为待求解的变形后的牙龈网格顶点位置，b1为边界点约束条件，由牙齿牙龈线以及牙颌底部轮廓组成，b2为投影点约束条件，由所有牙龈投影点组成。


5.根据权利要求4所述的牙龈的构建方法，其特征在于，根据牙龈线构建的牙颌坐标系包括：
对数字化牙颌模型上的所有牙龈线的顶点坐标进行主成分分析，其中，将满足第一特征值的网格顶点坐标信息作为第一主成分，并设置为X轴，将满足第二特征值的网格顶点坐标信息作为第二主成分，并设置为Y轴，将满足第三特征值的网格顶点坐标信息作为第三主成分，并设置为Z轴；进一步计算牙颌模型的每个网格顶点坐标信息的平均值，将所述平均值对应的坐标点设置为所述牙颌坐标系的原点，构建牙颌坐标系。


6.根据权利要求4所述的牙龈的构建方法，其特征在于，所述平面虚拟牙龈投影网格构建包括：
将数字化牙颌模型上的每颗牙齿的牙龈线以及牙齿重心投影到...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈斌杰，胡丽娟，姚峻峰，
申请(专利权)人：正雅齿科科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31