一种基于义齿简单冠修复网格模型的颈缘线提取方法技术

本发明专利技术公开了一种基于义齿简单冠修复网格模型的颈缘线提取方法，包括：对牙齿模型进行扫描，并生成相应的三角网格模型与点云模型；采用基于曲率变化率系数分析法对整体牙齿模型进行分析，并通过局部二次函数拟合曲面的方法求出曲率计算点的曲率和曲率变化率系数；分别对三角网格模型的奇异三角形与正则三角形进行特征点筛选，进而根据筛选的特征点生成特征线；获取牙齿中轴线，并通过牙齿中轴线自动设置颈缘线的初始点，然后采用平均方向自动迭代法从特征线中筛选出目标颈缘线；对目标颈缘线进行拟合和光顺，从而完成颈缘线的提取。本发明专利技术具有提取精度高、可靠、智能化程度高和噪声小的优点，可广泛应用于口腔修复领域。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，包括：对牙齿模型进行扫描，并生成相应的三角网格模型与点云模型；采用基于曲率变化率系数分析法对整体牙齿模型进行分析，并通过局部二次函数拟合曲面的方法求出曲率计算点的曲率和曲率变化率系数；分别对三角网格模型的奇异三角形与正则三角形进行特征点筛选，进而根据筛选的特征点生成特征线；获取牙齿中轴线，并通过牙齿中轴线自动设置颈缘线的初始点，然后采用平均方向自动迭代法从特征线中筛选出目标颈缘线；对目标颈缘线进行拟合和光顺，从而完成颈缘线的提取。本专利技术具有提取精度高、可靠、智能化程度高和噪声小的优点，可广泛应用于口腔修复领域。【专利说明】
本专利技术涉及口腔修复领域，尤其是一种基于义齿简单冠修复网格模型的颈缘线提 取方法。
技术介绍
CAD/CAM技术在口腔修复中的应用取得了飞速的发展，相比于传统的手工修复方 式，口腔CAD/CAM技术不仅极大地提高了修复效率，而且具备更加优良的修复质量。牙齿生 物特征线包括单冠预备体的颈缘线和嵌体预备体模型的洞缘线。牙齿预备体生物特征线的 提取是数字化口腔修复体造型设计的关键环节，生物特征线的提取质量直接影响修复体的 建模精度，关系到患者佩戴修复体的舒适度，对于牙龈健康也有重要影响。 随着计算机的迅速发展，国外已经涌现大批的口腔修复CAD/CAM系统设备，国内 也出现了多种颈缘线提取算法。戴宁等人在《牙齿预备体颈缘线自适应提取算法的研究与 实现》（ResearchandImplementationforAutomaticExtractionofPreparationLine onTriangulatedSurfacesofPreparationTooth)论文中提出利用点的曲率作为颈缘线 的特征，通过构造局部特征引导线利用自适应搜索的方法完成对颈缘线的提取。但是该算 法只是利用曲率作为特征点的唯一标准，会造成颈缘线的提取精度降低。而且构造局部的 引导线会被附近的非颈缘线但是符合特征的点所引导，会导致个别牙齿无法正确地完成颈 缘线提取，不够可靠。张长东等人则在《基于启发式搜索策略的牙齿生物特征线提取技术》 论文提出了利用极值系数作为特征点的选取标准，结合最小代价的启发式搜索完成颈缘线 的提取。但是该算法使用的是交互式的颈缘线提取，需要用户进行初始点的设置，智能化程 度低且缺乏有效的噪声消除方法。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是：提出一种提取精度高、可靠、智能化程 度高和噪声小的，基于义齿简单冠修复网格模型的颈缘线提取方法。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是： -种基于义齿简单冠修复网格模型的颈缘线提取方法，包括： S1、对牙齿模型进行扫描，并生成相应的三角网格模型与点云模型； S2、采用基于曲率变化率系数分析法对整体牙齿模型进行分析，并通过局部二次 函数拟合曲面的方法求出曲率计算点的曲率和曲率变化率系数； S3、分别对三角网格模型的奇异三角形与正则三角形进行特征点筛选，进而根据 筛选的特征点生成特征线； S4、获取牙齿中轴线，并通过牙齿中轴线自动设置颈缘线的初始点，然后采用平均 方向自动迭代法从特征线中筛选出目标颈缘线； S5、对目标颈缘线进行拟合和光顺，从而完成颈缘线的提取。 进一步，所述步骤S2,其包括： S21、以三角网格模型内的任一点作为当前点，计算当前点的法向，所述当前点的 法向的计算公式为： 【权利要求】1. ，其特征在于：包括： 51、 对牙齿模型进行扫描，并生成相应的三角网格模型与点云模型； 52、 采用基于曲率变化率系数分析法对整体牙齿模型进行分析，并通过局部二次函数 拟合曲面的方法求出曲率计算点的曲率和曲率变化率系数； 53、 分别对三角网格模型的奇异三角形与正则三角形进行特征点筛选，进而根据筛选 的特征点生成特征线； 54、 获取牙齿中轴线，并通过牙齿中轴线自动设置颈缘线的初始点，然后采用平均方向 自动迭代法从特征线中筛选出目标颈缘线； 55、 对目标颈缘线进行拟合和光顺，从而完成颈缘线的提取。2. 根据权利要求1所述的，其特 征在于：所述步骤S2,其包括： 521、 以三角网格模型内的任一点作为当前点，计算当前点的法向，所述当前点的法向 的计算公式为：其中，Ni代表点的第i个邻域三角片的单位法矢，Ai代表第i个三角片的面积，n,表示 第i个三角片的法矢，mesh表示整个三角网格结构； 522、 以当前点为原点,法矢np为z轴,建立一个局部坐标系； 523、 计算当前点的所有邻域顶点在建立的局部坐标系中的坐标; 524、 根据变换后的顶点坐标采用最小二乘拟合法得到二次曲面； 525、 计算二次曲面的第一基本量和第二基本量，进而估算当前点在二次曲面内的曲 率； 526、 计算当前点的曲率变化率系数，所述曲率变化率系数的计算公式为：边上顶点，Aki(T)为顶点所在三角网格的变化率； 527、 以三角网格模型邻域内的另一点作为当前点，计算当前点的法向，然后返回步骤 S22,直至计算出三角网格模型内的所有点的曲率变化率系数。3. 根据权利要求1所述的，其特 征在于：所述步骤S3,其包括： S31、在正则三角形中筛选特征线上的点，所述筛选出的点满足以下条件：主曲率之和； S32、通过遍历和标记法在奇异三角形中筛选特征线上的点。4. 根据权利要求3所述的，其特 征在于：所述步骤S32,其包括： 5321、 选定一个奇异三角形，然后遍历旁边的三角形，若邻边三角形为正则三角形，则 标记同时存在于正则三角形的特征线和奇异三角形上的端点，遍历三条边并标记邻面为正 则三角形的边，至少标记一条边； 5322、 根据被标记边的条数执行相应的操作：若被标记边的条数为2,则连接2条边对 应的点，并用连接所构成的图形代替奇异三角形；若被标记边的条数为3,则在奇异三角形 的中心添加一个点，并将该点连接到奇异三角形的其他三个端点；若被标记边的条数为1， 则不做任何操作。5. 根据权利要求1所述的，其特 征在于：所述步骤S4,其包括： 541、 获取牙齿中轴线； 542、 通过牙齿中轴线自动设置颈缘线的初始点； 543、 采用平均方向自动迭代法从特征线中筛选出目标颈缘线。6. 根据权利要求5所述的，其特 征在于：所述步骤S41，其包括： 5411、 计算牙齿模型底边的边界点的平均坐标，并以计算出的平均坐标作为牙齿边界 面的中心点； 5412、 根据整个牙齿模型的点，计算整个牙齿模型的中心点； S415、以连接牙齿边界面的中心点和牙齿边界面的中心点所构成的直线作为牙齿中轴 线。7. 根据权利要求5所述的，其特 征在于：所述步骤S42,其包括： 5421、 根据牙齿固有的特点，在中轴线上设定一个阈值范围，然后根据该阈值范围将牙 齿中轴线上端和下端的噪声点去除； 5422、 采用投影法把牙齿模型上的特征点投影到牙齿中轴线上，并记录牙齿中轴线中 对应坐标投影点的数量； S423、以牙齿中轴线中对应坐标投影点数量最多的点作为颈缘线的初始点。8. 根据权利要求5所述的，其特 征在于：所述步骤S43,其包括： 5431、 根据预设的阈值对特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于义齿简单冠修复网格模型的颈缘线提取方法，其特征在于：包括：S1、对牙齿模型进行扫描，并生成相应的三角网格模型与点云模型；S2、采用基于曲率变化率系数分析法对整体牙齿模型进行分析，并通过局部二次函数拟合曲面的方法求出曲率计算点的曲率和曲率变化率系数；S3、分别对三角网格模型的奇异三角形与正则三角形进行特征点筛选，进而根据筛选的特征点生成特征线；S4、获取牙齿中轴线，并通过牙齿中轴线自动设置颈缘线的初始点，然后采用平均方向自动迭代法从特征线中筛选出目标颈缘线；S5、对目标颈缘线进行拟合和光顺，从而完成颈缘线的提取。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王煜，张继伟，夏鸿建，马杰，
申请(专利权)人：佛山市诺威科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44