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      一種牙頜黑三角的自動檢測和修復(fù)方法

      文檔序號:8283133閱讀:480來源:國知局
      一種牙頜黑三角的自動檢測和修復(fù)方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明涉及無托槽隱形矯治器領(lǐng)域,特別是在制作無托槽隱形矯治器時檢測牙頒黑三角和修復(fù)牙頒黑三角的方法。
      技術(shù)背景
      [0002]隨著計算機圖形技術(shù)以及掃描技術(shù)的快速發(fā)展,無托槽隱形矯治技術(shù)已廣泛應(yīng)用到臨床口腔正畸中。無托槽隱形矯治器是一種計算機輔助設(shè)計和制作的透明彈性材料活動矯正裝置,它是一序列連續(xù)的矯治裝置,通過不斷的小范圍牙移動達到牙齒的矯治目的。
      [0003]制作無托槽隱形矯治器時,要現(xiàn)將患者的牙頒模型進行數(shù)字化處理。模型數(shù)字化主要是指根據(jù)患者的牙頒印模,利用掃描設(shè)備,實現(xiàn)患者牙頒的三維虛擬模型重建。操作技師根據(jù)三維虛擬模型分離出單個的牙齒模型,通過再將目標(biāo)牙齒單獨移動到目標(biāo)位置,完成矯治方案的設(shè)計。
      [0004]對于牙齦萎縮的患者,由于鄰間齦乳頭不能完全覆蓋齦楔狀隙而形成三角形間隙,該三角形間隙俗稱“黑三角”。黑三角往往給數(shù)字化模型的后續(xù)處理帶來困難,尤其是單個牙齒的分離操作無法進行,因此,在進行矯治方案設(shè)計時,必須首先消除牙頒黑三角。
      [0005]傳統(tǒng)黑三角處理方法為人工檢測,即操作技師逐個查看相鄰牙齒的間隙,憑經(jīng)驗確定是否存在黑三角。這種檢測方法的缺點是:效率低下,且容易遺漏;而一旦遺漏,往往需要重啟整個處理流程。
      [0006]人工修復(fù)是利用Geomagic等模型處理軟件,反復(fù)進行數(shù)據(jù)刪除和修補操作。人工修復(fù)的缺點是操作繁瑣,且不直觀,操作者之間的處理結(jié)果也會有較大的差異。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0007]為了克服人工檢測和修復(fù)黑三角存在效率低下,容易遺漏,操作繁瑣的缺點,本發(fā)明提供了一種能夠自動檢測并修復(fù)黑三角,準(zhǔn)確性高,效率高的牙頒黑三角的自動檢測和修復(fù)方法。
      [0008]一種牙頒黑三角的自動檢測和修復(fù)方法,包括以下步驟:
      I )、將患者牙頒進行三維虛擬重建,形成牙頒模型;
      2)、牙頒模型采用空間三角網(wǎng)格M=(G,R)表示,其中G=(V,E,F(xiàn))是由頂點集V={vi}、邊集E={(vi,vj)}、三角形面集F={(vi,vj, vk)}組成的連通圖,且網(wǎng)格模型滿足二維流形性質(zhì);
      3)、應(yīng)用網(wǎng)格平面參數(shù)化方法,將空間三角網(wǎng)格M進行平面參數(shù)化形成平面三角網(wǎng)格P,空間三角網(wǎng)格M與平面三角網(wǎng)格P拓?fù)渖贤瑯?gòu);
      4)、檢測平面三角網(wǎng)格P上的所有相交三角形面集,將相交三角形面集記為T,根據(jù)網(wǎng)格拓?fù)潢P(guān)系,尋找到相交三角形面集T中的所有連通區(qū)域,連通區(qū)域之間相互獨立,每個連通區(qū)域構(gòu)成空間三角網(wǎng)格M的一個黑三角;
      5)、分別將每個黑三角與牙頒模型分離,并將分離后的黑三角區(qū)域刪除,原黑三角在牙頒模型上形成孔洞;
      6)、將牙頒模型的每個孔洞分別進行平滑和修復(fù),得到修復(fù)黑三角后的新牙頒模型。
      [0009]進一步,步驟5)的具體操作方法包括:
      (5.1)、對于檢測得到的每個黑三角,計算組成該黑三角連通區(qū)域的最小二乘平面,該最小二乘平面與空間三角網(wǎng)格M求交獲得若干條交線,這些交線中、封閉的交線即為黑三角的分割線;
      (5.2)、根據(jù)每個黑三角分割線,得到相應(yīng)的待分裂的三角形面集,所有與黑三角分割線相交的三角形組成所述的待分裂的三角形面集;根據(jù)預(yù)定的系統(tǒng)誤差要求,以及網(wǎng)格的拓?fù)潢P(guān)系,將待分裂的三角形面集按照三角形的連接關(guān)系逐步向外拓展,直到待分裂的三角形面集與牙頒模型分開;
      (5.3)、刪除空間三角網(wǎng)格M上擴張得到的區(qū)域、形成若干個孔洞。
      [0010]進一步,步驟6)的具體操作方法包括:
      (6.1)、分別對每個孔洞邊界進行平滑;
      (6.2)、利用RBF (徑向基函數(shù))算法,完成孔洞修補,完成黑三角修復(fù)。
      [0011]本發(fā)明的優(yōu)點在于:能夠自動檢測識別出牙頒模型上的黑三角,無需人工經(jīng)驗干預(yù),具有準(zhǔn)確性高,效率高的優(yōu)點。
      【附圖說明】
      [0012]圖1是用空間三角網(wǎng)格表示牙頒模型的示意圖和黑三角部分的放大示意圖。
      [0013]圖2是平面參數(shù)化后形成的平面三角網(wǎng)格表示的牙頒模型的示意圖和黑三角部分的放大示意圖。
      [0014]圖3是步驟4)檢測得到的一個黑三角的示意圖。
      [0015]圖4是步驟5)中獲得的最小二乘平面的示意圖。
      [0016]圖5是步驟5)中最小二乘平面與空間三角網(wǎng)格牙頒模型相交形成的黑三角分割線的示意圖。
      [0017]圖6是步驟6)中分裂區(qū)域的示意圖。
      [0018]圖7是步驟7)中刪除分裂區(qū)域后的牙頒模型的示意圖。
      [0019]圖8是步驟8)對每個孔洞平滑后的示意圖。
      [0020]圖9是修復(fù)黑三角后的示意圖。
      [0021]圖10是本發(fā)明的流程圖。
      【具體實施方式】
      [0022]如圖10所示,一種牙頒黑三角的自動檢測和修復(fù)方法,包括以下步驟:
      I )、將患者牙頒進行三維虛擬重建,形成牙頒模型;
      2)、牙頒模型采用空間三角網(wǎng)格M=(G,R)表示,其中G=(V,E,F(xiàn))是由頂點集V={vi}、邊集E={(vi,vj)}、三角形面集F={(vi,vj, vk)}組成的連通圖,且網(wǎng)格模型滿足二維流形性質(zhì);如圖1所示。
      [0023]3)、應(yīng)用網(wǎng)格平面參數(shù)化方法,將空間三角網(wǎng)格M進行平面參數(shù)化形成平面三角網(wǎng)格P,空間三角網(wǎng)格M與平面三角網(wǎng)格P拓?fù)渖贤瑯?gòu);如圖2所示。
      [0024]4)、檢測平面三角網(wǎng)格P上的相交三角形面集T,根據(jù)網(wǎng)格拓?fù)潢P(guān)系,將相交三角形面集T分割成多個連通區(qū)域,每個連通區(qū)域構(gòu)成空間三角網(wǎng)格M的一個黑三角。根據(jù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析,如果牙頒存在黑三角,那么平面三角網(wǎng)格P上相應(yīng)區(qū)域的三角形面集必自相交。因此,只需要找出相交的三角形面集即可得到黑三角,如圖3所示。
      [0025]5)、分別將每個黑三角與牙頒模型分離,并將分離后的黑三角區(qū)域刪除,原黑三角在牙頒模型上形成孔洞;
      (5.1)、對于檢測得到的每個黑三角,利用PCA (主成分分析)算法,計算組成該黑三角連通區(qū)域的最小二乘平面,該最小二乘平面與空間三角網(wǎng)格M求交獲得若干條交線,這些交線中、封閉的交線即為黑三角的分割線;如圖4、5所示。
      [0026](5.2)、根據(jù)每個黑三角分割線,得到相應(yīng)的待分裂的三角形面集,根據(jù)預(yù)定的系統(tǒng)誤差要求(一般為0.5mm),以及網(wǎng)格的拓?fù)潢P(guān)系,將待分裂的三角形面集按照三角形的連接關(guān)系逐步向外拓展,直到待分裂的三角形面集與牙頒模型分開,如圖6所示。
      [0027](5.3)、刪除空間三角網(wǎng)格M上擴張得到的區(qū)域,形成若干個孔洞,如圖7所示。
      [0028]6)、將牙頒模型的每個孔洞分別進行平滑和修復(fù),得到修復(fù)黑三角后的新牙頒模型;
      (6.1)、利用Laplace算法,分別對每個孔洞邊界進行平滑,如圖8所示。
      [0029](6.2)、利用RBF (徑向基函數(shù))算法,完成孔洞修補,完成黑三角修復(fù),如圖9所示。
      [0030]本發(fā)明的優(yōu)點在于:能夠自動檢測識別出牙頒模型上的黑三角,無需人工經(jīng)驗干預(yù),具有準(zhǔn)確性高,效率高的優(yōu)點。
      [0031]本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉,本發(fā)明的保護范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實施例所陳述的具體形式,本發(fā)明的保護范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
      【主權(quán)項】
      1.一種牙頒黑三角的自動檢測和修復(fù)方法,包括以下步驟: I)、將患者牙頒進行三維虛擬重建,形成牙頒模型; 2)、牙頒模型采用空間三角網(wǎng)格M=(G,R)表示,其中G=(V,E,F(xiàn))是由頂點集V={vi}、邊集E={(vi,vj)}、三角形面集F={(vi,vj, vk)}組成的連通圖,且網(wǎng)格模型滿足二維流形性質(zhì); 3)、應(yīng)用網(wǎng)格平面參數(shù)化方法,將空間三角網(wǎng)格M進行平面參數(shù)化形成平面三角網(wǎng)格P,空間三角網(wǎng)格M與平面三角網(wǎng)格P拓?fù)渖贤瑯?gòu); 4)、檢測平面三角網(wǎng)格P上的所有相交三角形面集,將相交三角形面集記為T,根據(jù)網(wǎng)格拓?fù)潢P(guān)系,尋找到相交三角形面集T中的所有連通區(qū)域,連通區(qū)域之間相互獨立,每個連通區(qū)域構(gòu)成空間三角網(wǎng)格M的一個黑三角; 5)、分別將每個黑三角與牙頒模型分離,并將分離后的黑三角區(qū)域刪除,原黑三角在牙頒模型上形成孔洞; 6)、將牙頒模型的每個孔洞分別進行平滑和修復(fù),得到修復(fù)黑三角后的新牙頒模型。
      2.如權(quán)利要求1所述的牙頒黑三角的自動檢測和修復(fù)方法,其特征在于:步驟5)的具體操作方法包括: (5.1)、對于檢測得到的每個黑三角,計算組成該黑三角連通區(qū)域的最小二乘平面,該最小二乘平面與空間三角網(wǎng)格M求交獲得若干條交線,這些交線中、封閉的交線即為黑三角的分割線; (5.2)、根據(jù)每個黑三角分割線,得到相應(yīng)的待分裂的三角形面集,所有與黑三角分割線相交的三角形組成所述的待分裂的三角形面集;根據(jù)預(yù)定的系統(tǒng)誤差要求,以及網(wǎng)格的拓?fù)潢P(guān)系,將待分裂的三角形面集按照三角形的連接關(guān)系逐步向外拓展,直到待分裂的三角形面集與牙頒模型分開; (5.3)、刪除空間三角網(wǎng)格M上擴張得到的區(qū)域、形成若干個孔洞。
      3.如權(quán)利要求2所述的牙頒黑三角的自動檢測和修復(fù)方法,其特征在于:步驟6)的具體操作方法包括: (6.1)、分別對每個孔洞邊界進行平滑; (6.2)、利用RBF (徑向基函數(shù))算法,完成孔洞修補,完成黑三角修復(fù)。
      【專利摘要】一種牙頜黑三角的自動檢測和修復(fù)方法包括將患者牙頜進行三維虛擬重建,形成牙頜模型;牙頜模型采用空間三角網(wǎng)格M表示;將空間三角網(wǎng)格M進行平面參數(shù)化形成平面三角網(wǎng)格P;檢測平面三角網(wǎng)格P上的所有相交三角形面集,將相交三角形面集記為T,尋找到相交三角形面集T中的所有連通區(qū)域,連通區(qū)域之間相互獨立,每個連通區(qū)域構(gòu)成空間三角網(wǎng)格M的一個黑三角;分別將每個黑三角與牙頜模型分離,并將分離后的黑三角區(qū)域刪除,原黑三角在牙頜模型上形成孔洞;將牙頜模型的每個孔洞分別進行平滑和修復(fù),得到修復(fù)黑三角后的新牙頜模型。本發(fā)明的優(yōu)點在于:能夠自動檢測識別出牙頜模型上的黑三角,無需人工經(jīng)驗干預(yù),具有準(zhǔn)確性高,效率高的優(yōu)點。
      【IPC分類】G06T17-30, G06T7-00
      【公開號】CN104599327
      【申請?zhí)枴緾N201510047765
      【發(fā)明人】陳飛舟
      【申請人】杭州一牙數(shù)字口腔有限公司
      【公開日】2015年5月6日
      【申請日】2015年1月30日
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