一种快速构建虚拟牙龈三角网格的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种快速构建虚拟牙龈三角网格的方法及系统。本发明专利技术具体步骤包括：步骤1、牙冠边缘控制点集合提取，生成上表面；步骤2、牙龈底部控制点集合确认，生成下表面；步骤3、舌侧、颊侧表面曲线拟合，生成侧表面；步骤4、对龈沟、龈乳头细节优化。本发明专利技术是一种不完全依赖扫描数据且快速生成虚拟牙龈的方法。且通过本发明专利技术生成的虚拟牙龈可达到口腔辅助诊断和治疗系统对牙龈美观和速度需求。和治疗系统对牙龈美观和速度需求。和治疗系统对牙龈美观和速度需求。

【技术实现步骤摘要】
一种快速构建虚拟牙龈三角网格的方法及系统


[0001]本专利技术属于数字化三维图形图像处理领域，提供一种快速构建虚拟牙龈三角网格的方法及系统。具体是一种基于牙冠模型的表面特征，寻找对应的颈缘线，构建虚拟牙龈的方法。

技术介绍

[0002]现如今，随着数字口腔技术的快速普及，越来越多的患者选择隐形正畸。在医生设计矫正方案时，通常采用数字治疗辅助系统建立牙冠模型。要想获得精准的牙冠模型，一般有两种方式：1、通过患者咬合硅橡胶后制作石膏模型，再扫描石膏模型获得；2、使用数字化口腔扫描仪直接获取。由于扫描的时候有一定的误差，牙龈本身也存在褶皱，缺失等因素，为了让临床端的医生患者可以更加美观的看到牙冠矫正的过程，因此需要一种不完全依赖扫描数据且快速生成虚拟牙龈的方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供了一种快速构建虚拟牙龈三角网格的方法及系统。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案，具体如下：
[0005]一种快速构建虚拟牙龈三角网格的方法，具体包括如下步骤：
[0006]步骤1、牙冠边缘控制点集合提取，生成上表面；
[0007]步骤2、牙龈底部控制点集合确认，生成下表面；
[0008]步骤3、舌侧、颊侧表面曲线拟合，生成侧表面；
[0009]步骤4、对龈沟、龈乳头细节优化；
[0010]进一步的，步骤1所述的牙冠边缘控制点提取，生成上表面；具体实现如下：
[0011]1.1首先通过半边数据结构获取牙冠的边界点；其次对每颗牙冠所对应的边界点进行逆时针排序；
[0012]1.2对相邻两颗牙冠所对应的边界点进行遍历；假设相邻牙冠最近边界点距离为minDistace，设定阈值为minDistace+0.5mm；遍历过程中当相邻牙冠边界点的距离小于该阈值时，则删除该边界点；
[0013]1.3所有相邻牙冠的牙缝通过插值方法添加牙缝点，保证后续龈沟的生成；
[0014]1.4基于遍历后的边界点，通过加权距离采样从边界点中选取部分控制点，然后结合步骤1.3的牙缝点，构建牙冠边缘控制点集合；
[0015]进一步的，步骤2所述的牙龈底部控制点集合确认，生成下表面；具体实现如下：
[0016]2.1从牙冠边缘控制点集合中，选取每颗牙冠内外侧离牙冠中心点最远距离的控制点作为投影点，并投影到XY平面上；
[0017]2.2对该投影点采用三次B样条曲线拟合，确定牙龈底部的初步形状：
[0018]2.2.1所述的B样条曲线方程为：
[0019][0020]其中，P
i
是控制曲线的第i个特征点，F
i,k
(t)则是k阶B样条基函数；
[0021]2.2.2三次B样条曲线方程中基函数为：
[0022][0023]其中，表示阶乘；
[0024]2.3将拟合后的B样条曲线膨胀，找出与投影点最近的控制点作为牙龈底部边界线的控制点；
[0025]2.4根据找出的控制点生成虚拟牙龈的下表面；
[0026]进一步的，步骤3所述的舌侧颊侧表面曲线拟合，生成侧表面，具体实现如下：
[0027]3.1确定牙龈侧面横向点的层数，对于每一层的横向点，进行设定的不同权重的膨胀和平滑；自上而下逐渐膨胀(相邻两层轮廓在xy平面上的投影点的法向距离保证在1.0)和平滑(由最初的控制点的波浪曲线向牙龈底部U形曲线过渡)。
[0028]3.2针对牙龈侧面众向点所在的每列，使用B样条曲线拟合，使得表面更加光滑；
[0029]进一步的，步骤4所述的对龈沟、龈乳头细节优化，具体通过对龈沟周围的牙缝点及牙缝点的邻接点做Loop细分实现。
[0030]一种快速构建虚拟牙龈三角网格的系统，包括上表面生成模块、下表面生成模块、侧表面生成模块和优化模块；
[0031]所述的上表面生成模块通过提取牙冠边缘控制点集合实现；
[0032]所述的下表面生成模块通过确认牙龈底部控制点集合实现；
[0033]所述的侧表面生成模块通过拟合舌侧、颊侧表面曲线实现；
[0034]所述的优化模块用于对龈沟、龈乳头细节进行优化。
[0035]本专利技术有益效果如下：
[0036]本专利技术是一种不完全依赖扫描数据且快速生成虚拟牙龈的方法。且通过本专利技术生成的虚拟牙龈可达到口腔辅助诊断和治疗系统对牙龈美观和速度需求。
附图说明
[0037]图1为本专利技术生成的牙龈示意图；
[0038]图2为本专利技术生成的牙龈边界点的示意图；
[0039]图3为本专利技术生成的生成虚拟牙龈的上表面示意图；
[0040]图4为本专利技术通过三次B样条曲线拟合后确定的牙龈底部的示意图；
[0041]图5为本专利技术生成的成虚拟牙龈的下表面示意图；
[0042]图6为本专利技术牙龈侧面横向点和纵向点曲线拟合的示意图；
[0043]图7为本专利技术经过Loop细分后的示意图；
[0044]图8为本专利技术Loop细分格式的细分掩膜示意图。
具体实施方式
[0045]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。
[0046]如图1
‑
7所示，一种快速构建虚拟牙龈三角网格的方法，具体包括如下步骤：
[0047]步骤1、牙冠边缘控制点集合提取，生成上表面；
[0048]步骤2、牙龈底部控制点集合确认，生成下表面；
[0049]步骤3、舌侧、颊侧表面曲线拟合，生成侧表面；
[0050]步骤4、对龈沟、龈乳头细节优化。
[0051]实验结果表明，该方法生成的虚拟牙龈可达到口腔辅助诊断和治疗系统对牙龈美观和速度需求(图1所示)。
[0052]所述的步骤1牙冠边缘控制点提取，生成上表面；具体实现如下：
[0053]1.1首先通过半边数据结构获取牙冠的边界点；其次对每颗牙冠所对应的边界点进行逆时针排序；
[0054]1.2对相邻两颗牙冠所对应的边界点进行遍历；假设相邻牙冠最近边界点距离为minDistace，设定阈值为minDistace+0.5mm；遍历过程中当相邻牙冠边界点的距离小于该阈值时，则删除该边界点(图2所示)；
[0055]1.3所有相邻牙冠的牙缝通过插值方法添加牙缝点，保证后续龈沟的生成；
[0056]1.4基于遍历后的边界点，通过加权距离采样从边界点中选取部分控制点，然后结合步骤1.3的牙缝点，构建牙冠边缘控制点集合；
[0057]控制点选取有多种方法：平均个数采样、平均距离采样、加权距离采样等；这里选取了加权距离采样，生成虚拟牙龈的上表面(图3所示)；
[0058]所述的步骤2牙龈底部控制点集合确认，生成下表面；具体实现如下：
[0059]2.1从牙冠边缘控制点集合中，选取每颗牙冠内外侧(即舌侧和颊侧)离牙冠中心点最远距离的控制点作为投影点，并投影到XY平面上；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速构建虚拟牙龈三角网格的方法，其特征在于步骤包括：步骤1、牙冠边缘控制点集合提取，生成上表面；步骤2、牙龈底部控制点集合确认，生成下表面；步骤3、舌侧、颊侧表面曲线拟合，生成侧表面；步骤4、对龈沟、龈乳头细节优化。2.根据权利要求1所述的一种快速构建虚拟牙龈三角网格的方法，其特征在于步骤1所述的牙冠边缘控制点提取，生成上表面；具体实现如下：1.1首先通过半边数据结构获取牙冠的边界点；其次对每颗牙冠所对应的边界点进行逆时针排序；1.2对相邻两颗牙冠所对应的边界点进行遍历；假设相邻牙冠最近边界点距离为minDistace，设定阈值为minDistace+0.5mm；遍历过程中当相邻牙冠边界点的距离小于该阈值时，则删除该边界点；1.3所有相邻牙冠的牙缝通过插值方法添加牙缝点，保证后续龈沟的生成；1.4基于遍历后的边界点，通过加权距离采样从边界点中选取部分控制点，然后结合步骤1.3的牙缝点，构建牙冠边缘控制点集合。3.根据权利要求1所述的一种快速构建虚拟牙龈三角网格的方法，其特征在于步骤2所述的牙龈底部控制点集合确认，生成下表面；具体实现如下：2.1从牙冠边缘控制点集合中，选取每颗牙冠内外侧离牙冠中心点最远距离的控制点作为投影点，并投影到XY平面上；2.2对该投影点采用三次B样条曲线拟合，确定牙龈底部的初步形状：2.2.1所述的B样条曲线方...

【专利技术属性】
技术研发人员：周超，韦虎，
申请(专利权)人：杭州隐捷适生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：