三维牙齿模型倒凹区域填充方法、装置及应用制造方法及图纸

本申请提出了一种三维牙齿模型倒凹区域填充方法、装置及应用，其中，所述方法能够基于用户指定朝向和顶点法向之间的余弦距离等于0来判断是否边界区域，再通过边界区域进行光线投射，进一步求得交点，再重构倒凹区域，并填充至原模型中，生成目标模型。从而起到填充快速、且用以填充的倒凹区域精细度高的作用。且用以填充的倒凹区域精细度高的作用。且用以填充的倒凹区域精细度高的作用。

【技术实现步骤摘要】
三维牙齿模型倒凹区域填充方法、装置及应用


[0001]本申请涉及计算机应用
，特别是涉及一种三维牙齿模型倒凹区域填充方法、装置及应用。

技术介绍

[0002]计算机辅助的方法在口腔医学有着广泛的应用，其中构建三维数据模型有助于人了解和掌握牙齿外观形态和内部构造，此外口腔三维扫描仪的普及，使得三维牙齿模型的建立更为方便。基于上述两点原因，三维牙齿模型被广泛应用到口腔医疗及正畸中，并且在口腔医学的各个领域诸如：口腔修复、口腔正畸、口腔内科、口腔外科等都发挥了重要作用。
[0003]由于牙齿形态的特殊性，牙冠一般比牙根宽大，会形成上宽下窄的形状，若直接按照三维模型进行矫正器的制作，可能会发生患者带入牙齿后由于卡住而无法顺利取出的情况。因此，在应用三维牙齿模型进行制作前，通常要标注出这些部位凹陷容易导致矫正器佩戴卡住的区域并对其进行填充。传统的填充方法多用人工填充，不仅低效，而且准确度低。
[0004]当然，为了解决如何自动填补倒凹区域的问题，现有技术CN108961398A提供一种基于法向量夹角的牙齿倒凹网格模型自动填充算法，该方案求取每单颗牙齿的法向量和标准上方向向量及侧方向向量，并根据法向量和标准上方向向量、侧方向向量的夹角确定倒凹区域，实现倒凹自动填充。虽然方案实现简单，但以夹角确定倒凹区域时精确度低，因此模型重构效果并不好。
[0005]基于此，针对三维牙齿模型的倒凹区域填充存在的低效、填充精确度低的问题，目前尚未提出有效解决方案。

技术实现思路

[0006]本申请实施例提供了一种三维牙齿模型倒凹区域填充方法、装置及应用，针对现有的三维牙齿模型，本方案能够基于用户指定朝向和顶点法向之间的余弦距离是否等于0来判断顶点是否边界区域，从而找到位于轮廓线上的顶点集合，再以顶点集合中的点为起点进行光线投射，进一步求得与模型的交点，再获取所有点后进行三角形重建重构倒凹区域，并填充至原模型中，生成目标模型。通过本申请能够起到填充快速、且用以填充的倒凹区域精细度高的作用。
[0007]第一方面，本申请实施例提供了一种三维牙齿模型倒凹区域填充方法，所述方法包括：获取由多个三角面片构成的原始牙齿模型；计算所有三角面片的顶点法向；选定原始牙齿模型的投影方向，提取顶点法向与投影方向垂直的顶点作为投射轮廓点；采集以投射轮廓点为起点沿投影方向投射的光线与原始牙齿模型的交点，作为模型边界点；获取与投射轮廓点和模型边界点距离最近的顶点，作为边界顶点；基于投射轮廓点、模型边界点和边界顶点生成倒凹区域三角面片；以倒凹区域三角面片填充原始牙齿模型，得到目标牙齿模型。
[0008]在其中一些实施例中，“获取由多个三角面片构成的原始牙齿模型”包括：获取三
维牙齿模型，对三维牙齿模型的每个面片进行三角化处理，得到由三角面片构成的原始牙齿模型。
[0009]在其中一些实施例中，“计算所有三角面片的顶点法向”包括：针对三角面片的每个顶点，累加所有共用该顶点的三角面片的面积向量与对应的面片面积比的乘积；将累加得到的乘积和作为该顶点的顶点法向。
[0010]在其中一些实施例中，“提取顶点法向与投影方向垂直的顶点作为投射轮廓点”包括：将每个顶点的顶点法向与投影方向进行点乘，计算得到点积值；提取点积值为0的顶点法向对应的顶点作为投射轮廓点。
[0011]在其中一些实施例中，“基于投射轮廓点、模型边界点和边界顶点生成倒凹区域三角面片”包括：将投射轮廓点、模型边界点和边界顶点中坐标值绝对值和最小的点作为起始点，其他点作为备选点，在备选点中选取与起始点距离最近的选取点，以该选取点与起始点生成起始边，在备选点中选取除该选取点外与起始边最近的临近点，以起始点、选取点、临近点构成一个倒凹区域三角面片。
[0012]在其中一些实施例中，“以倒凹区域三角面片填充原始牙齿模型，得到目标牙齿模型”包括：获取倒凹区域三角面片与原始牙齿模型的重叠区域；剔除倒凹区域三角面片中的重叠区域，得到倒凹模型；将倒凹模型合并至原始牙齿模型中，得到目标牙齿模型。
[0013]在其中一些实施例中，在“得到目标牙齿模型”之前，所述方法还包括：获取以倒凹区域三角面片填充原始牙齿模型得到的新模型中的所有模型顶点；基于模型顶点计算得到新模型的模型法向；根据预设偏移量将新模型沿模型法向向外部扩展预设偏移量。
[0014]在其中一些实施例中，目标牙齿模型应用于制作用于矫正器的实体模型并使用所述实体模型形成矫正器。
[0015]第二方面，本申请实施例提供了一种三维牙齿模型倒凹区域填充装置，包括：获取模块，用于获取由多个三角面片构成的原始牙齿模型；法向计算模块，用于计算所有三角面片的顶点法向；轮廓点提取模块，用于选定原始牙齿模型的投影方向，提取顶点法向与投影方向垂直的顶点作为投射轮廓点；边界点提取模块，用于采集以投射轮廓点为起点沿投影方向投射的光线与原始牙齿模型的交点，作为模型边界点；边界顶点提取模块，用于获取与投射轮廓点和模型边界点距离最近的顶点，作为边界顶点；倒凹区域生成模块，用于基于投射轮廓点、模型边界点和边界顶点生成倒凹区域三角面片；模型重建模块，用于以倒凹区域三角面片填充原始牙齿模型，得到目标牙齿模型。
[0016]第三方面，本申请实施例提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行第一方面任一项所述的三维牙齿模型倒凹区域填充方法。
[0017]第四方面，本申请实施例提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序包括用于控制过程以执行过程的程序代码，所述过程包括根据第一方面任一项所述的三维牙齿模型倒凹区域填充方法。
[0018]本申请实施例的主要贡献和创新点如下：
[0019]本方案能够找到投影方向上的轮廓点，并以轮廓点为起点沿投影方向投射光线，从而找到需填补边界点，再找到牙齿模型的边界点，基于此本方案再进行基于轮廓点集合、填补边界点、边界点基于进行三角形重建，得到用以填补倒凹面的倒凹部分三角面片模型。
不同于现有技术，以指定朝向和顶点法向之间的余弦距离等于0来判断是否顶点在边界区域的判断结果更为精确。
[0020]本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
[0021]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0022]图1是根据本申请第一实施例的三维牙齿模型倒凹区域填充方法的主要步骤流程图。
[0023]图2是以共顶点的多个三角面片法向求出该顶点的法向的示意图。
[0024]图3是轮廓点示意图。
[0025]图4是模型边界点示意图。
[0026]图5是原模型和最终模型的对比图。
[0027]图6是牙齿模型倒凹部分示意图。
[0028]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维牙齿模型倒凹区域填充方法，其特征在于，包括以下步骤：获取由多个三角面片构成的原始牙齿模型；计算所有三角面片的顶点法向；选定原始牙齿模型的投影方向，提取顶点法向与投影方向垂直的顶点作为投射轮廓点；采集以投射轮廓点为起点沿投影方向投射的光线与原始牙齿模型的交点，作为模型边界点；获取与投射轮廓点和模型边界点距离最近的顶点，作为边界顶点；基于投射轮廓点、模型边界点和边界顶点生成倒凹区域三角面片；以倒凹区域三角面片填充原始牙齿模型，得到目标牙齿模型。2.根据权利要求1所述的三维牙齿模型倒凹区域填充方法，其特征在于，“获取由多个三角面片构成的原始牙齿模型”包括：获取三维牙齿模型，对三维牙齿模型的每个面片进行三角化处理，得到由三角面片构成的原始牙齿模型。3.根据权利要求1所述的三维牙齿模型倒凹区域填充方法，其特征在于，“计算所有三角面片的顶点法向”包括：针对三角面片的每个顶点，累加所有共用该顶点的三角面片的面积向量与对应的面片面积比的乘积；将累加得到的乘积和作为该顶点的顶点法向。4.根据权利要求1所述的三维牙齿模型倒凹区域填充方法，其特征在于，“提取顶点法向与投影方向垂直的顶点作为投射轮廓点”包括：将每个顶点的顶点法向与投影方向进行点乘，计算得到点积值；提取点积值为0的顶点法向对应的顶点作为投射轮廓点。5.根据权利要求1所述的三维牙齿模型倒凹区域填充方法，其特征在于，“基于投射轮廓点、模型边界点和边界顶点生成倒凹区域三角面片”包括：将投射轮廓点、模型边界点和边界顶点中坐标值绝对值和最小的点作为起始点，其他点作为备选点，在备选点中选取与起始点距离最近的选取点，以该选取点与起始点生成起始边，在备选点中选取除该选取点外与起始边最近的临近点，以起始点、选取点、临近点构成一个倒凹区域三...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡林凯，
申请(专利权)人：杭州雅智医疗技术有限公司，
类型：发明
国别省市：