牙齿邻接面的重建方法技术

本申请的一方面提供了一种重建牙齿三维数字模型中相邻牙齿的邻接面的方法，包括：获取牙齿三维数字模型，其包括相邻的第一牙齿和第二牙齿，其中，该第一牙齿和第二牙齿局部连接在一起，两者连接部分的邻接面被掩埋；获取所述第一牙齿和第二牙齿的交点集合；基于所述交点集合拟合得到第一平面；对所述第一牙齿上所述交点附近的区域进行曲率运算，以确定第一控制点集合，该第一控制点集合确定所述第一牙齿的待重建邻接面的边界；以及基于所述第一平面以及所述第一控制点集合，以线性方法构建所述第一牙齿的第一邻接面。

Reconstruction method of tooth adjacent surface

An aspect of the present application provides a method for reconstructing adjacent surfaces of adjacent teeth in a three-dimensional digital model of teeth, including: acquiring a three-dimensional digital model of teeth, including adjacent first and second teeth, wherein the first and second teeth are locally connected and the adjacent surfaces of the connection between the two teeth are buried. Fitting the first plane based on the set of intersection points, calculating the curvature of the area near the intersection point on the first tooth to determine the set of first control points, which determines the boundary of the adjacent surface to be reconstructed on the first tooth. The first adjacent surface of the first tooth is constructed linearly based on the first plane and the first set of control points.

【技术实现步骤摘要】
牙齿邻接面的重建方法
本申请总体上涉及牙齿三维数字模型中相邻牙齿的邻接面的重建方法。
技术介绍
随着计算机科学的不断发展，牙科领域越来越多地借助计算机技术。比如，在牙科正畸领域，在很多情况下需要用到牙列的数字模型。其中的一个例子是基于牙列的数字模型制作壳状牙科器械，如保持器和隐形正畸矫治器。常用的获取患者牙列的数字模型的方法包括：扫描基于患者的咬模(印模)制作的石膏模型而获得；扫描患者的咬模而获得；扫描患者的口腔获得等。由于扫描精度与材料残留等原因，可能使得扫描获得的牙列的数字模型中牙齿之间存在粘连、碰撞。为了利于后续处理，需要重建牙齿粘连、碰撞部分(即邻接面)的形态。目前还缺乏比较完善的牙齿邻接面的重建方法。
技术实现思路
本申请的一方面提供了一种重建牙齿三维数字模型中相邻牙齿的邻接面的方法，包括：获取牙齿三维数字模型，其包括相邻的第一牙齿和第二牙齿，其中，该第一牙齿和第二牙齿局部连接在一起，两者连接部分的邻接面被掩埋；获取所述第一牙齿和第二牙齿的交点集合；基于所述交点集合拟合得到第一平面；对所述第一牙齿上所述交点附近的区域进行曲率运算，以确定第一控制点集合，该第一控制点集合确定所述第一牙齿的待重建邻接面的边界；以及基于所述第一平面以及所述第一控制点集合，以线性方法构建所述第一牙齿的第一邻接面。在一些实施方式中，所述第一邻接面可以被设定为沿所述第一平面的法向朝所述第二牙齿凸起。在一些实施方式中，所述曲率运算可以是基于以下曲率之一：主曲率、高斯曲率、次曲率及平均曲率。在一些实施方式中，所述第一控制点集合可以是基于预定的曲率阈值或曲率变化率阈值而确定。在一些实施方式中，所述曲率阈值和曲率变化率阈值可以是基于所述数字模型的扫描精度确定。在一些实施方式中，所述曲率阈值和曲率变化率阈值可以是基于所述第一牙齿的类型确定。在一些实施方式中，所述曲率阈值和曲率变化率阈值可以是基于所述第一牙齿的形态确定。在一些实施方式中，所述的重建牙齿三维数字模型中相邻牙齿的邻接面的方法还可以包括：在所述第一平面上采样获得节点集合；在所述第一平面上采样获得第一组点，并将其沿所述第一平面的法向朝所述第一牙齿移动，获得第二控制点集合；基于所述第一控制点集合、第二控制点集合以及所述节点集合，建立第一线性方程组，在采用X和Y坐标轴位于所述第一平面的三维坐标系XYZ的情况下，求解所述第一线性方程组得到所述节点集合的第一组Z坐标值；以及基于具有所述第一组Z坐标值的节点集合构建所述第一邻接面。在一些实施方式中，所述第一线性方程组为超定线性方程组。在一些实施方式中，所述第一组点可以在所述交点集合在所述第一平面的投影范围内采样获得。在一些实施方式中，所述节点集合可以在所述第一平面上由所述交点集合在该第一平面上的投影的X、Y坐标值确定的最大范围内采样获得。在一些实施方式中，所述第一组点可以被移动第一预定步长以获得所述第二控制点集合。在一些实施方式中，所述第一预定步长可以是所述第一控制点集合到所述第一平面的最小距离的第一预定数量分之一。在一些实施方式中，所述第一线性方程组可以包括X与Y方向的刚性系数，分别用于控制X和Y方向所述第一牙齿的重建的邻接面保持尽量靠近所述控制点和自身刚性之间的平衡。在一些实施方式中，所述重建牙齿三维数字模型中相邻牙齿的邻接面的方法还可以包括：若所述第一牙齿的邻接面与第二牙齿的邻接面存在碰撞，则把所述第二控制点集合的Z坐标值往所述第一牙齿的方向调整第二预定步长；基于所述第一控制点集合、调整Z坐标值后的第二控制点集合以及所述节点集合，建立第二线性方程组，求解所述第二线性方程组得到所述节点集合的第二组Z坐标值；以及基于具有所述第二组Z坐标值的节点集合构建所述第一牙齿的第二邻接面。在一些实施方式中，所述第二预定步长可以是所述第一控制点集合到所述第一平面的最小距离的第二预定数量分之一。在一些实施方式中，所述重建牙齿三维数字模型中相邻牙齿的邻接面的方法还可以包括：在所述第一平面上，所述交点集合的投影的两个端点以及所述第一控制点集合的投影的两个端点所定义的四边形内采样获得第二组点，并赋予该第二组点Z坐标值，以获得第三控制点集合；以及基于所述第一控制点集合、第二控制点集合、第三控制点集合以及所述节点集合，建立所述第一线性方程组；求解所述第一线性方程组得到所述节点集合的第一组Z坐标值；以及基于具有所述第一组Z坐标值的节点集合构建所述第一邻接面。在一些实施方式中，所述第三控制点集合可以通过将所述第二组点沿所述第一平面的法向朝所述第一牙齿移动第三预定步长而获得。在一些实施方式中，所述第三预定步长可以是所述第一控制点集合到所述第一平面的最小距离的第三预定数量分之一。在一些实施方式中，所述第一平面可以基于所述交点集合以最小二乘法拟合获得。附图说明以下将结合附图及其详细描述对本申请的上述及其他特征作进一步说明。应当理解的是，这些附图仅示出了根据本申请的若干示例性的实施方式，因此不应被视为是对本申请保护范围的限制。除非特别指出，附图不必是成比例的，并且其中类似的标号表示类似的部件。图1为本申请一个实施例中的牙齿邻接面重建方法的示意性流程图；图2A示意性地展示了本申请一个实施例中两颗相交的牙齿；图2B示意性地展示了图2A所示两颗相交的牙齿的交点；图3示意性地展示了本申请一个实施例中交点集合与第一控制点集合在第一平面上的投影的边界；图4示意性地展示了本申请一个实施例中交点集合在第一平面上的投影的边界；图5示意性地展示了图2A所示的两颗牙齿以本申请一个实施例中的方法重建邻接面后的情况；以及图6为本申请一个实施例中牙齿邻接面重建方法的示意性流程图。具体实施方式以下的详细描述中引用了构成本说明书一部分的附图。说明书和附图所提及的示意性实施方式仅仅是出于说明性的目的，并非意图限制本申请的保护范围。在本申请的启示下，本领域技术人员能够理解，可以采用许多其他的实施方式，并且可以对所描述实施方式做出各种改变，而不背离本申请的主旨和保护范围。应当理解的是，在此说明并图示的本申请的各个方面可以按照很多不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，这些不同配置都在本申请的保护范围之内。请参图1，为本申请一个实施例中的牙齿邻接面重建方法100的示意性流程图。在101中，获取牙齿数字模型。在一些实施方式中，可以通过扫描患者口腔、患者牙模或咬模获得牙齿数字模型。由于材料残留和扫描精度等原因，扫描获得的牙齿数字模型可能存在牙齿粘连/碰撞的情况。请参图2A，示意性地展示了本申请一个实施例中牙齿三维数字模型。在该实施例中，采用了三角网格数字模型。但如业界一般技术人员所知，也可以采用任何其他适用形式的数字模型，比如四边形网格数字模型或六边形网格数字模型等。如图2A所示的三维模型，牙齿201和203之间存在粘连，粘连部分的邻接面(相邻部分的表面)被掩埋。在一些情况下，为了后续处理和应用，需要将牙齿201和203进行分割并重建其邻接面。在103中，获取两颗牙齿的交点集合。为了重建粘连牙齿201和203的邻接面，可以先获取该两颗牙齿的交点集合，即该两颗牙齿交线上的点。有多种方法确定两颗牙齿的交点。在一个实施例中，可以取两颗牙之间的最低点作为交点。在又一实施例中，可以基于曲率来确定交点。在又一实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重建牙齿三维数字模型中相邻牙齿的邻接面的方法，包括：获取牙齿三维数字模型，其包括相邻的第一牙齿和第二牙齿，其中，该第一牙齿和第二牙齿局部连接在一起，两者连接部分的邻接面被掩埋；获取所述第一牙齿和第二牙齿的交点集合；基于所述交点集合拟合得到第一平面；对所述第一牙齿上所述交点附近的区域进行曲率运算，以确定第一控制点集合，该第一控制点集合确定所述第一牙齿的待重建邻接面的边界；以及基于所述第一平面以及所述第一控制点集合，以线性方法构建所述第一牙齿的第一邻接面。

【技术特征摘要】
2017.03.14 CN 20171014938661.一种重建牙齿三维数字模型中相邻牙齿的邻接面的方法，包括：获取牙齿三维数字模型，其包括相邻的第一牙齿和第二牙齿，其中，该第一牙齿和第二牙齿局部连接在一起，两者连接部分的邻接面被掩埋；获取所述第一牙齿和第二牙齿的交点集合；基于所述交点集合拟合得到第一平面；对所述第一牙齿上所述交点附近的区域进行曲率运算，以确定第一控制点集合，该第一控制点集合确定所述第一牙齿的待重建邻接面的边界；以及基于所述第一平面以及所述第一控制点集合，以线性方法构建所述第一牙齿的第一邻接面。2.如权利要求1所述的重建牙齿三维数字模型中相邻牙齿的邻接面的方法，其特征在于，所述第一邻接面被设定为沿所述第一平面的法向朝所述第二牙齿凸起。3.如权利要求1所述的重建牙齿三维数字模型中相邻牙齿的邻接面的方法，其特征在于，所述曲率运算是基于以下曲率之一：主曲率、高斯曲率、次曲率及平均曲率。4.如权利要求1所述的重建牙齿三维数字模型中相邻牙齿的邻接面的方法，其特征在于，所述第一控制点集合是基于预定的曲率阈值或曲率变化率阈值而确定。5.如权利要求4所述的重建牙齿三维数字模型中相邻牙齿的邻接面的方法，其特征在于，所述曲率阈值和曲率变化率阈值是基于所述数字模型的扫描精度确定。6.如权利要求4所述的重建牙齿三维数字模型中相邻牙齿的邻接面的方法，其特征在于，所述曲率阈值和曲率变化率阈值是基于所述第一牙齿的类型确定。7.如权利要求4所述的重建牙齿三维数字模型中相邻牙齿的邻接面的方法，其特征在于，所述曲率阈值和曲率变化率阈值是基于所述第一牙齿的形态确定。8.如权利要求1所述的重建牙齿三维数字模型中相邻牙齿的邻接面的方法，它还包括：在所述第一平面上采样获得节点集合；在所述第一平面上采样获得第一组点，并将其沿所述第一平面的法向朝所述第一牙齿移动，获得第二控制点集合；基于所述第一控制点集合、第二控制点集合以及所述节点集合，建立第一线性方程组，在采用X和Y坐标轴位于所述第一平面的三维坐标系XYZ的情况下，求解所述第一线性方程组得到所述节点集合的第一组Z坐标值；以及基于具有所述第一组Z坐标值的节点集合构建所述第一邻接面。9.如权利要求8所述的重建牙齿三维数字模型中相邻牙齿的邻接面的方法，其特征在于，所述第一线性方程组为超定线性方程组。10.如权利要求8所述的重建牙齿三维数字模型中相邻牙齿的邻接面的方法，其特征在于，所述第一组点是在所述交点集合在所述第一平面的投影范围内采样获得。11.如权利要求8所述的重建牙齿三维数字模型中相邻...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯洋，刘晓林，
申请(专利权)人：无锡时代天使医疗器械科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32