基于模型的用于隱形正畸的虛擬牙齒的生成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于三維圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于模型的用于隱形正畸的虛 擬牙齒的生成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 牙齒矯治器是一種治療錯(cuò)頌畸形的裝置，可稱正畸矯治器?？僧a(chǎn)生作用力，或是咀 嚼肌口周肌的功能作用力通過(guò)矯治器使畸形的頌骨、錯(cuò)位牙及牙周支持組織發(fā)生變化，以 利于牙頌面正常生長(zhǎng)發(fā)育。矯治器通常是一種富有彈性的金屬絲和托槽，或和塑料基托結(jié) 合的機(jī)械性裝置，戴在口內(nèi)或頌面部。
[0003] 隨著時(shí)代發(fā)展的進(jìn)迀，此種"鐵齒銅牙"的矯治方法已經(jīng)不適用于大部分對(duì)于形象 越來(lái)越在意的現(xiàn)代人，隱形矯治器問(wèn)世了。隱形矯治器對(duì)病患來(lái)說(shuō)，幾乎完全隱形，不影響 美觀;對(duì)牙齦、舌頭和前庭黏膜沒刺傷，刺激小，舒適;可自快速摘取，便于保持口腔衛(wèi)生;可 以預(yù)覽矯治步驟和結(jié)果。對(duì)醫(yī)生來(lái)說(shuō)，滿足病患對(duì)美觀的要求，可預(yù)先了解矯治步驟和結(jié) 果，減少病人復(fù)診和鋼絲加力的次數(shù)時(shí)間，大大減輕了工作強(qiáng)度和工作時(shí)間，可以接待更多 的病人，可以和固定托槽矯治結(jié)合使用。也可和修復(fù)治療聯(lián)合使用，如先矯治，后修復(fù)。定制 的隱形矯治器不用金屬絲拉緊牙齒，也不會(huì)引起口腔內(nèi)的磨損與不適感，與固定矯治相比， 可以減少疼痛感。在治療期間可以摘下矯治器正常進(jìn)食，治療過(guò)程中，可以方便的刷牙和剔 牙，有效地清除牙垢保持口腔衛(wèi)生。
[0004] 本發(fā)明提供一種用于隱形矯治器制作的基于模型的虛擬牙根的生成方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提出一種基于模型的用于隱形正畸的虛擬牙齒的生成方法，利用本發(fā)明的 方法可以根據(jù)真實(shí)牙齒模型分割所得到的牙齒曲面以及牙根長(zhǎng)度在計(jì)算機(jī)中為該牙齒曲 面生成虛擬牙根，從而得到完整的虛擬牙齒。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:基于模型的用于隱形正畸的虛擬 牙齒的生成方法，包括如下步驟：
[0007] (1)將模型分割所得到的牙齒曲面和牙根長(zhǎng)度輸入；
[0008] (2)對(duì)牙齒曲面，取其邊緣線
[0009] (3)對(duì)牙齒曲面邊緣線上的點(diǎn)進(jìn)行采樣，求取所有采樣點(diǎn)的中心點(diǎn)，并根據(jù)牙根長(zhǎng) 度，獲得牙根底端點(diǎn)；
[0010] (4)根據(jù)牙根底端點(diǎn)、牙齒曲面的邊緣線上的采樣點(diǎn)以及該采樣點(diǎn)附近的方向生 成貝塞爾曲線，并對(duì)其進(jìn)行采樣；
[0011] (5)將步驟(4)中采樣所得到的點(diǎn)集生成虛擬牙根，牙齒曲面與牙根組合形成虛擬 牙齒。
[0012] 其中，所述步驟（1)之后，步驟(2)之前還包括步驟（21)對(duì)輸入的牙齒曲面的邊緣 進(jìn)行光順處理。
[0013] 其中，所述步驟(3)之后，步驟(4)之前還包括步驟(31)對(duì)邊緣線上的采樣點(diǎn)向該 采樣點(diǎn)的附近方向延展一小段距離，并以所獲得的新的點(diǎn)集為基礎(chǔ)，生成一條貝塞爾曲線 構(gòu)成新的牙齒曲面的邊緣線，并對(duì)其進(jìn)行采樣，求取所有采樣點(diǎn)的中心點(diǎn)，并根據(jù)牙根長(zhǎng) 度，重新獲得牙根底端點(diǎn)。
[0014] 本發(fā)明的基于模型的用于隱形正畸的虛擬牙齒的生成方法，可以根據(jù)真實(shí)牙齒模 型分割所得到的牙齒曲面以及牙根長(zhǎng)度在計(jì)算機(jī)中為該牙齒曲面生成虛擬牙根，從而得到 完整的虛擬牙齒。利用本發(fā)明的方法生成的牙齒形態(tài)較為飽滿，三角面片形狀較為規(guī)則，大 小均勻，對(duì)后續(xù)曲面簡(jiǎn)化，變形等操作不會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，雖然目前只能生成單根型牙根， 但是可以滿足矯治軟件的顯示需求。而且所生成的牙根的精細(xì)程度是可控制，可以根據(jù)不 同的需要進(jìn)行細(xì)化或簡(jiǎn)化，以適用于不同硬件條件下的設(shè)備。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1為輸入的待處理的牙齒曲面；
[0016] 圖2為根據(jù)牙根底端點(diǎn)、牙齒曲面的邊緣線上的采樣點(diǎn)以及該采樣點(diǎn)附近的方向 生成貝塞爾曲線的示意圖；
[0017] 圖3為最終生成的虛擬牙齒示意圖；
[0018] 其中：1_牙齒曲面的邊緣線上的采樣點(diǎn);2-牙根底端點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0020] 基于模型的用于隱形正畸的虛擬牙齒的生成方法，包括如下步驟：
[0021] (1)將模型分割所得到的牙齒曲面和牙根長(zhǎng)度輸入；
[0022] (2)對(duì)牙齒曲面，取其邊緣線
[0023] (3)對(duì)牙齒曲面邊緣線上的點(diǎn)進(jìn)行采樣，求取所有采樣點(diǎn)的中心點(diǎn)，并根據(jù)牙根長(zhǎng) 度，獲得牙根底端點(diǎn)；
[0024] (4)根據(jù)牙根底端點(diǎn)、牙齒曲面的邊緣線上的采樣點(diǎn)以及該采樣點(diǎn)附近的方向生 成貝塞爾曲線，并對(duì)其進(jìn)行采樣；
[0025] (5)將步驟(4)中采樣所得到的點(diǎn)集生成虛擬牙根，牙齒曲面與牙根組合形成虛擬 牙齒。
[0026] 其中，所述步驟（1)之后，步驟(2)之前還包括步驟（21)對(duì)輸入的牙齒曲面的邊緣 進(jìn)行光順處理。
[0027] 其中，所述步驟(3)之后，步驟(4)之前還包括步驟(31)對(duì)邊緣線上的采樣點(diǎn)向該 采樣點(diǎn)的附近方向延展一小段距離，并以所獲得的新的點(diǎn)集為基礎(chǔ)，生成一條貝塞爾曲線 構(gòu)成新的牙齒曲面的邊緣線，并對(duì)其進(jìn)行采樣，求取所有采樣點(diǎn)的中心點(diǎn)，并根據(jù)牙根長(zhǎng) 度，重新獲得牙根底端點(diǎn)。
[0028] 本發(fā)明所輸入的牙齒曲面是對(duì)牙齒模型進(jìn)行掃描得到的，牙齒模型通常包括牙齒 和牙齦，因此對(duì)模型掃描后，還要對(duì)牙齦以及單顆牙齒進(jìn)行分割才能得到單顆牙齒曲面。由 于計(jì)算機(jī)不能直接得表達(dá)曲面，因此分割后所得到的牙齒曲面在計(jì)算機(jī)中是由三角形面片 模擬而成的。
[0029]首先將模型分割所得到的牙齒曲面和牙根長(zhǎng)度輸入。此處牙根長(zhǎng)度是指牙齒中心 點(diǎn)到牙根尖點(diǎn)的長(zhǎng)度，是在在本方法中的定義，并不是醫(yī)學(xué)上的定義。
[0030]此時(shí)，可先對(duì)于輸入的牙齒曲面，進(jìn)行光順處理。由于輸入的牙齒曲面是分割后得 到的，邊緣肯定是不光滑的，而且將牙齒曲面輸入計(jì)算機(jī)后，計(jì)算機(jī)是用三角面片的形式對(duì) 曲面進(jìn)行表達(dá)的，因此所述的光順處理指的是將曲面邊緣處與曲面只有一個(gè)連接點(diǎn)的三角 面片去掉。
[0031] 然后，對(duì)牙齒曲面，取其邊緣線，并對(duì)牙齒曲面邊緣線上的點(diǎn)進(jìn)行采樣，求取所有 采樣點(diǎn)的中心點(diǎn)，并根據(jù)牙根長(zhǎng)度，獲得牙根底端點(diǎn)。
[0032] 對(duì)邊緣線上的點(diǎn)進(jìn)行采樣。因?yàn)檠例X曲面是由三角面片模擬而成的，所以得到的 牙齒曲面邊緣線在空間上呈鋸齒狀，不平滑，因此，此時(shí)可對(duì)邊緣線上的采樣點(diǎn)向該采樣點(diǎn) 的附近方向延展一小段距離，大約0.3-0.5mm，并以所獲得的新的點(diǎn)集為基礎(chǔ)，生成一條貝 塞爾曲線構(gòu)成新的牙齒曲面的邊緣線，并對(duì)其進(jìn)行采樣，求取所有采樣點(diǎn)的中心點(diǎn)，并根據(jù) 牙根長(zhǎng)度，重新獲得牙根底端點(diǎn)。
[0033]此處所述的該采樣點(diǎn)的附近方向指的是這樣一個(gè)方向，取該采樣點(diǎn)所在的三角面 片S的法向方向，在該法線方向上取一段線段，設(shè)為向量遂，向量g.與S的交點(diǎn)設(shè)為P0,同時(shí)設(shè) 牙根底端點(diǎn)為P1，連接P0和P1，設(shè)為向量m，則該采樣點(diǎn)附近的方向?yàn)榈姆较颉?如果該采樣點(diǎn)同時(shí)屬于多個(gè)三角面片，可以取該采樣點(diǎn)在各個(gè)三角面片上的附近方向的平 均值為該采樣點(diǎn)附近的方向。
[0034]根據(jù)牙根底端點(diǎn)、牙齒曲面的邊緣線上的采樣點(diǎn)以及該采樣點(diǎn)附近的方向生成貝 塞爾曲線，并對(duì)其進(jìn)行采樣，根據(jù)采樣點(diǎn)集生成虛擬牙根。通常是選取點(diǎn)集中相鄰位置的三 個(gè)點(diǎn)，并將三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行連接生成一個(gè)三角面片，依次類推，從而可生成虛擬牙根，牙齒曲面 與牙根組合形成虛擬牙齒。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于模型的用于隱形正畸的虛擬牙齒的生成方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 將模型分割所得到的牙齒曲面和牙根長(zhǎng)度輸入； (2) 對(duì)牙齒曲面，取其邊緣線 (3) 對(duì)牙齒曲面邊緣線上的點(diǎn)進(jìn)行采樣，求取所有采樣點(diǎn)的中心點(diǎn)，并根據(jù)牙根長(zhǎng)度， 獲得牙根底端點(diǎn)； (4) 根據(jù)牙根底端點(diǎn)、牙齒曲面的邊緣線上的采樣點(diǎn)以及該采樣點(diǎn)附近的方向生成貝 塞爾曲線，并對(duì)其進(jìn)行采樣； (5) 將步驟(4)中采樣所得到的點(diǎn)集生成虛擬牙根，牙齒曲面與牙根組合形成虛擬牙 齒。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模型的用于隱形正畸的虛擬牙齒的生成方法，其特征在 于:所述步驟（1)之后，步驟(2)之前還包括步驟(21)對(duì)輸入的牙齒曲面的邊緣進(jìn)行光順處 理。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于模型的用于隱形正畸的虛擬牙齒的生成方法，其特征在 于:所述步驟(3)之后，步驟(4)之前還包括步驟(31)對(duì)邊緣線上的采樣點(diǎn)向該采樣點(diǎn)的附 近方向延展一小段距離，并以所獲得的新的點(diǎn)集為基礎(chǔ)，生成一條貝塞爾曲線構(gòu)成新的牙 齒曲面的邊緣線，并對(duì)其進(jìn)行采樣，求取所有采樣點(diǎn)的中心點(diǎn)，并根據(jù)牙根長(zhǎng)度，重新獲得 牙根底端點(diǎn)。
【專利摘要】本發(fā)明屬于三維圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于模型的用于隱形正畸的虛擬牙齒的生成方法，可以根據(jù)真實(shí)牙齒模型分割所得到的牙齒曲面以及牙根長(zhǎng)度在計(jì)算機(jī)中為該牙齒曲面生成虛擬牙根，從而得到完整的虛擬牙齒。利用本發(fā)明的方法生成的牙齒形態(tài)較為飽滿，三角面片形狀較為規(guī)則，大小均勻，對(duì)后續(xù)曲面簡(jiǎn)化，變形等操作不會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，雖然目前只能生成單根型牙根，但是可以滿足矯治軟件的顯示需求。而且所生成的牙根的精細(xì)程度是可控制，可以根據(jù)不同的需要進(jìn)行細(xì)化或簡(jiǎn)化，以適用于不同硬件條件下的設(shè)備。
【IPC分類】G06T17/10
【公開號(hào)】CN105513134
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511020076
【發(fā)明人】于昊, 劉繼敏, 王凱
【申請(qǐng)人】青島蘭信醫(yī)學(xué)科技有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年12月30日