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CN108670451B - 牙齿邻接面修补方法、装置、用户终端及存储介质 - Google Patents

牙齿邻接面修补方法、装置、用户终端及存储介质 Download PDF

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CN108670451B
CN108670451B CN201810417280.4A CN201810417280A CN108670451B CN 108670451 B CN108670451 B CN 108670451B CN 201810417280 A CN201810417280 A CN 201810417280A CN 108670451 B CN108670451 B CN 108670451B
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adjacent
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沈斌杰
查凯
姚峻峰
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Shanghai Zhengya Dental Technology Co Ltd
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Shanghai Smartee Denti Technology Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种牙齿邻接面修补方法、装置、用户终端及存储介质。该方法包括步骤：获取切牙后的牙颌三维模型；分别对所述牙颌三维模型中相邻两颗牙齿的邻接面进行初始化修补，得到所述相邻两颗牙齿的初始修补面；分别确定所述相邻两颗牙齿的初始修补面的接触点，并将两个所述接触点重合；将相邻两颗牙齿的初始修补面作为整体修补面，并对整体修补面进行平滑优化处理。上述牙齿邻接面修补方法、装置、用户终端及存储介质，可以避免出现重叠或者碰撞等情况，进而简化牙齿邻接面修补流程，提高修补效率。

Description

牙齿邻接面修补方法、装置、用户终端及存储介质
技术领域
本发明涉及正畸技术领域，特别是涉及一种牙齿邻接面修补方法、装置、用户终端及存储介质。
背景技术
隐形牙套由于其美观、方便等优点越来越受人们的欢迎。隐形牙套的制作前需要获取患者的牙颌三维模型，并对该牙颌三维模型进行切牙等处理，再进行排牙等。其中，由于牙齿之间有接触，从而当牙颌三维模型中的每颗牙齿进行切牙处理后，牙齿的邻接面(指的是该牙齿与相邻的牙齿接触的那个面)会缺失，进而影响后面的排牙等。因此，需要将牙齿的邻接面进行修补。一般地，对牙齿的邻接面进行修补，再进行平滑处理，从而会引起的牙齿在修补后出现重叠或碰撞等情况，再根据重叠或碰撞等情况分别对相邻的牙齿进行缩进，该方式比较复杂，效率低。
发明内容
基于此，有必要针对如何简化牙齿邻接面修补流程并提高修补效率的问题，提供一种牙齿邻接面修补方法、装置、用户终端及存储介质。
一种牙齿邻接面修补方法，包括步骤：
获取切牙后的牙颌三维模型；
分别对所述牙颌三维模型中相邻两颗牙齿的邻接面进行初始化修补，得到所述相邻两颗牙齿的初始修补面；
分别确定所述相邻两颗牙齿的初始修补面的接触点，并将两个所述接触点重合；
将所述相邻两颗牙齿的初始修补面作为整体修补面，并对所述整体修补面进行平滑优化处理。
在其中一个实施例中，分别确定所述相邻两颗牙齿的初始修补面的接触点，并将两个所述接触点重合：
分别计算每个所述初始修补面上的所有点与所述初始修补面的边界的距离，确定所述距离最大值所对应的所述初始修补面上的点为接触点。
在其中一个实施例中，分别确定所述相邻两颗牙齿的初始修补面的接触点，并将两个所述接触点重合：
分别计算每个所述初始修补面的所有点的位置的均值，得到每个所述初始修补面的重心；
分别计算每个所述初始修补面上的所有点与其对应的所述重心之间的距离，确定所述距离最小值所对应的所述初始修补面上的点为接触点。
在其中一个实施例中，对所述初始修补面进行平滑处理的步骤包括：将所述相邻两颗牙齿的初始修补面作为整体修补面，并对所述整体修补面进行平滑优化处理的步骤包括：调整所述相邻两颗牙齿初始修补面上的点，使得平滑优化后的修补面的法向变化量最小。
在其中一个实施例中，调整所述相邻两颗牙齿的初始修补面的优化目标函数为：
Figure BDA0001649710590000021
其中，vi为所述相邻两颗牙齿的初始修补面作为整体修补面上点的位置；n为所述整体修补面上点的数量；vl和vr分别为两个所述接触点的位置；▽为梯度算子。
在其中一个实施例中，将所述相邻两颗牙齿的初始修补面作为整体修补面，并对所述整体修补面进行平滑优化处理的步骤包括：调整所述相邻两颗牙齿初始修补面上的点，使得平滑优化后的修补面的曲率变化量最小。
在其中一个实施例中，所述相邻两颗牙齿的优化后的修补面的曲率变化量最小的优化目标函数为：
Figure BDA0001649710590000022
其中，vi为所述相邻两颗牙齿的初始修补面作为整体修补面上点的位置；n为所述整体修补面上点的数量；vl和vr分别为两个所述接触点的位置；△为拉普拉斯算子。
一种牙齿类型的识别装置，包括：
获取模型模块，用于获取切牙后的牙颌三维模型；
获取初始修补面模块，用于分别对所述牙颌三维模型中相邻两颗牙齿的邻接面进行初始化修补，得到所述相邻两颗牙齿的初始修补面；
确定接触点模块，用于分别确定所述相邻两颗牙齿的初始修补面的接触点，并将两个所述接触点重合；
平滑处理模块，用于将所述相邻两颗牙齿的初始修补面作为整体修补面，并对所述整体修补面进行平滑优化处理。
一种用户终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
上述牙齿邻接面修补方法、装置、用户终端及存储介质，获取切牙后的牙颌三维模型；对牙颌三维模型中相邻两颗牙齿的邻接面进行初始化修补，分别得到相邻两颗牙齿的初始修补面；再分别确定相邻两颗牙齿的初始修补面的接触点，并将两个接触点重合；将相邻两颗牙齿的初始修补面作为整体修补面，并对整体修补面进行平滑优化处理；通过将相邻两颗牙齿的初始修补面作为一个整体考虑，确定两个初始修补面的接触点，并将两个接触点重合，再进行平滑优化处理，从而可以避免出现重叠或者碰撞等情况，进而简化牙齿邻接面修补流程，提高修补效率。
附图说明
图1为一实施例的牙齿邻接面修补方法的流程示意图；
图2为一实施例的牙齿邻接面修补装置的结构示意图；
图3为一实施例的用户终端的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，图1为一实施例中的牙齿邻接面修补方法的流程示意图。该方法具体包括以下步骤：
S110：获取切牙后的牙颌三维模型。
具体地，对重建生成的三维模型进行初步光滑处理，再对其进行分割，将该牙颌三维模型的每颗牙齿分割出来，得到切牙后的牙颌三维模型。此时，切牙后的牙颌三维模型中的每颗的牙齿的邻接面为空缺的，这是因为相邻的牙齿之间有接触，从而对每颗牙齿进行切割的时候，其与相邻的牙齿接触的部分会出现空缺。
其中，该牙颌三维模型为上牙颌三维模型或者下牙颌三维模型。在本实施例中，以上牙颌三维模型为例来说明。需要说明的是，下牙颌三维模型中的牙齿的邻接面也采用相同的方式进行修补。
S120：分别对牙颌三维模型中相邻两颗牙齿的邻接面进行初始化修补，得到相邻两颗牙齿的初始修补面。
具体地，对步骤S110中的牙颌三维模型中相邻的牙齿的邻接面进行初始化修补，分别得到相邻的两颗牙齿的初始修补面。也就是说，对于牙颌三维模型中的任意牙齿T1和牙齿T2，且牙齿T1和牙齿T2相邻，将牙齿T1朝向牙齿T2的邻接面进行初始化修补，以及将T2朝向牙齿T1的邻接面进行初始化修补，从而得到相邻的牙齿T1和牙齿T2所对应的初始修补面C1和初始修补面C2。
在其中一个实施例中，采用最小角度法对相邻两颗牙齿的邻接面进行网格修补，得到初始修补面。换而言之，采用最小角度法，分别对牙齿T1朝向牙齿T2的邻接面以及T2朝向牙齿T1的邻接面进行网格修补，得到对应的初始修补面C1和初始修补面C2。
其中，以采用最小角度法对牙齿T1朝向牙齿T2的邻接面进行网格修补，得到初始修补面C1为例，包括步骤：
(1)根据牙齿T1朝向牙齿T2的邻接面的边界点信息，确定边界并计算该边界的边长度的平均值l。
具体地，在牙齿T1朝向牙齿T2的邻接面的边界上确定两个点A和B，点A和点B位于该邻接面的两个相对的边上，从而得到线段AB以及点A和点B之间的一段曲线，该段曲线即为边界。点A和点B之间的一段曲线包括多段线，从而计算多段线的长度的平均值l。需要说明的是，点A和点B可以根据经验确定，也可以根据牙齿的特性确定。
(2)计算边界上每个边界点的两条相邻边的夹角大小。
(3)确定具有最小夹角的边界点，并计算该边界点的两个相邻边界点的距离s，若s小于2l，则连接该边界点的两个相邻边界点，形成一个三角形，即完成一次修补；若s大于等于2l，则在该边界点的两个相邻边界点的连接线上确定一个点D，从而最小夹角所对应的边界点以及其相邻的两个边界点以及点D之间构成两个三角形；若s大于等于3l，则在该边界点的两个相邻边界点的连接线上确定两个点O1和O2，从而最小夹角所对应的边界点以及其相邻的两个边界点以及点O1和O2之间构成三个三角形，以此类推。
(4)更新边界点信息。
具体地，步骤(3)中的得到的两个相邻边界点的连线以及剩余的曲线构成新的边界的边界点信息。其中，剩余的曲线指的是线段AB以及点A和点B之间的一段曲线构成的平面去除步骤(3)中的三角形之外的图形的边界除去线段AB之外的曲线。
(5)判断牙齿T1朝向牙齿T2的邻接面是否修补完整，若未完整，返回步骤(2)；反之，则结束。
在本实施例中，采用最小角度法对上牙颌三维模型中的牙齿T1朝向牙齿T2的邻接面以及牙齿T2朝向牙齿T2的邻接面进行网格修补，得到牙齿T1的邻接面的初始修补面C1以及牙齿T2的邻接面的初始修补面C2。
S130：分别确定相邻两颗牙齿的初始修补面的接触点，并将两个接触点重合。
具体地，分别确定步骤S120中得到的初始修补面C1的接触点P以及初始修补面C2的接触点Q，并将接触点P以及接触点Q进行重合，从而将初始修补面C1和初始修补面C2作为一个整体。
在其中一个实施例中，分别确定相邻两颗牙齿的初始修补面的接触点，并将两个接触点重合的步骤包括：分别计算每个初始修补面上的所有点与初始修补面的边界的距离，确定距离最大值所对应的初始修补面上的点为接触点，并将两个接触点进行重合。
具体地，计算初始修补面C1的任一点与初始修补面C1的边界的距离，并将这些距离中的最小值作为距离比较值，从而可以得到初始修补面C1中所有点的距离比较值，比较这些距离比较值，确定距离比较值最大时所对应的初始修补面C1上的点为接触点P。采用相同的方式，可以得到初始修补面C2的接触点Q。再将接触点P以及接触点Q进行重合。
在其中一个实施例中，分别确定相邻两颗牙齿的初始修补面的接触点，并将两个接触点重合的步骤包括：
分别计算每个初始修补面的所有点的位置的均值，得到每个初始修补面的重心；
分别计算每个初始修补面上的所有点与其对应的重心之间的距离，确定距离最小值时所对应的初始修补面上的点为接触点。
具体地，计算初始修补面C1的所有点的位置的均值，得到该初始修补面C1的重心O1，并计算初始修补面C2的所有点的位置的均值，得到该初始修补面C2的重心O2。再计算初始修补面C1的所有点与重心O1之间的距离，确定与重心O1之间距离最小的点为接触点P，并计算初始修补面C2的所有点与重心O2之间的距离，确定与重心O2之间距离最小的点为接触点Q。最后，将接触点P以及接触点Q进行重合。
S140：将相邻两颗牙齿的初始修补面作为整体修补面，并对整体修补面进行平滑优化处理。
具体地，将步骤S130中得到初始修补面C1和初始修补面C2进行平滑处理，从而使得初始修补面与其对应的牙齿的原始面平滑过度。由于初始修补面C1和初始修补面C2点接触，从而可以将初始修补面C1和初始修补面C2作为一个整体修补面，再对其进行平滑处理。
在其中一个实施例中，调整相邻两颗牙齿初始修补面上的点，使得平滑优化后的修补面的法向变化量最小。具体地，计算初始修补面C1和初始修补面C2的法向量变化量，当该法向量变化量最小时，完成对初始修补面C1和初始修补面C2的平滑处理。需要说明的是，也可以通过曲率变化等对初始修补面进行平滑处理，在此并不作限定。
进一步地，在其中一个实施例中，调整相邻两颗牙齿的初始修补面的优化目标函数为：
Figure BDA0001649710590000071
其中，vi为所述相邻两颗牙齿的初始修补面作为整体修补面上点的位置；n为所述整体修补面上点的数量；vl和vr分别为两个所述接触点的位置；▽为梯度算子。当目标函数的值最小时及对应的修补面的法向量最小。
在其中一个实施例中，对相邻两颗牙齿的初始修补面作为整体进行平滑优化处理的步骤包括：调整相邻两颗牙齿初始修补面上的点，使得平滑优化后的修补面的曲率变化量最小。
进一步地，在其中一个实施例中，相邻两颗牙齿的优化后的修补面的曲率变化量最小的优化目标函数为：
Figure BDA0001649710590000072
其中，vi为所述相邻两颗牙齿的初始修补面作为整体修补面上点的位置；n为所述整体修补面上点的数量；vl和vr分别为两个所述接触点的位置；△为拉普拉斯算子。
上述牙齿邻接面修补方法，获取切牙后的牙颌三维模型；对牙颌三维模型中相邻两颗牙齿的邻接面进行初始化修补，分别得到相邻两颗牙齿的初始修补面；再分别确定相邻两颗牙齿的初始修补面的接触点，并将两个接触点重合；将相邻两颗牙齿的初始修补面作为整体修补面，并对整体修补面进行平滑优化处理；通过将相邻两颗牙齿的初始修补面作为一个整体考虑，确定两个初始修补面的接触点，并将两个接触点重合，再进行平滑优化处理，从而可以避免出现重叠或者碰撞等情况，进而简化牙齿邻接面修补流程，提高修补效率。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种牙齿邻接面修补装置，该装置包括：
获取模型模块210，用于获取切牙后的牙颌三维模型；
获取初始修补面模块220，用于分别对牙颌三维模型中相邻两颗牙齿的邻接面进行初始化修补，得到相邻两颗牙齿的初始修补面；
确定接触点模块230，用于分别确定相邻两颗牙齿的初始修补面的接触点，并将两个接触点重合；
平滑处理模块240，用于将相邻两颗牙齿的初始修补面作为整体修补面，并对整体修补面进行平滑优化处理。
在其中一个实施例中，确定接触点模块230包括：
计算模块，用于分别计算每个初始修补面上的所有点与初始修补面的边界的距离，确定距离最大值所对应的初始修补面上的点为接触点；
重合模块，用于将两个接触点进行重合。
在其中一个实施例中，确定接触点模块230包括：
计算重心模块，用于分别计算每个初始修补面的所有点的位置的均值，得到每个初始修补面的重心；
计算距离模块，用于分别计算每个初始修补面上的所有点与其对应的重心之间的距离，确定距离中最小时所对应的初始修补面上的点为接触点；
重合模块，用于将两个接触点进行重合。
请参阅图3，图3为一实施例中的用户终端的结构示意图，该用户终端可以是常规服务器或者其他任意用户终端，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中该存储器可以包括非易失性存储介质以及内存储器，该计算机程序可以存储在该非易失性存储介质中，处理器执行程序时实现以下步骤：获取切牙后的牙颌三维模型；分别对牙颌三维模型中相邻两颗牙齿的邻接面进行初始化修补，得到相邻两颗牙齿的初始修补面；分别确定相邻两颗牙齿的初始修补面的接触点，并将两个接触点重合；将相邻两颗牙齿的初始修补面作为整体修补面，并对整体修补面进行平滑优化处理。
在其中一个实施例中，处理器执行程序时还可以实现以下步骤：分别计算每个初始修补面上的所有点与初始修补面的边界的距离，确定距离最大值所对应的初始修补面上的点为接触点，并将两个接触点进行重合。
在其中一个实施例中，处理器执行程序时还可以实现以下步骤：分别计算每个初始修补面的所有点的位置的均值，得到每个初始修补面的重心；分别计算每个初始修补面上的所有点与其对应的重心之间的距离，确定距离中最小时所对应的初始修补面上的点为接触点。
在其中一个实施例中，处理器执行程序时还可以实现以下步骤：采用最小角度法对相邻两颗牙齿的邻接面进行网格修补，得到初始修补面。
上述对于终端的限定可以参见上文中对于牙齿邻接面修补方法的具体限定，在此不再赘述。
请继续参阅图3，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，如图3中所示的非易失性存储介质，其中，该程序被处理器执行时实现以下步骤：获取切牙后的牙颌三维模型；分别对牙颌三维模型中相邻两颗牙齿的邻接面进行初始化修补，得到相邻两颗牙齿的初始修补面；分别确定相邻两颗牙齿的初始修补面的接触点，并将两个接触点重合；将相邻两颗牙齿的初始修补面作为整体修补面，并对整体修补面进行平滑优化处理。
在其中一个实施例中，处理器执行程序时还可以实现以下步骤：分别计算每个初始修补面上的所有点与初始修补面的边界的距离，确定距离最大值所对应的初始修补面上的点为接触点，并将两个接触点进行重合。
在其中一个实施例中，处理器执行程序时还可以实现以下步骤：分别计算每个初始修补面的所有点的位置的均值，得到每个初始修补面的重心；分别计算每个初始修补面上的所有点与其对应的重心之间的距离，确定距离中最小时所对应的初始修补面上的点为接触点。
在其中一个实施例中，处理器执行程序时还可以实现以下步骤：采用最小角度法对相邻两颗牙齿的邻接面进行网格修补，得到初始修补面。
上述对于计算机可读存储介质的限定可以参见上文中对于牙齿邻接面修补方法的具体限定，在此不再赘述。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种牙齿邻接面修补方法，其特征在于，包括步骤：
获取切牙后的牙颌三维模型；
分别对所述牙颌三维模型中相邻两颗牙齿的邻接面进行初始化修补，得到所述相邻两颗牙齿的初始修补面；
分别确定所述相邻两颗牙齿的初始修补面的接触点，并将两个所述接触点重合；
将所述相邻两颗牙齿的初始修补面作为整体修补面，并对所述整体修补面进行平滑优化处理。
2.根据权利要求1所述的牙齿邻接面修补方法，其特征在于，分别确定所述相邻两颗牙齿的初始修补面的接触点，并将两个所述接触点重合的步骤包括：
分别计算每个所述初始修补面上的所有点与所述初始修补面的边界的距离，确定所述距离最大值所对应的所述初始修补面上的点为接触点。
3.根据权利要求1所述的牙齿邻接面修补方法，其特征在于，分别确定所述相邻两颗牙齿的初始修补面的接触点，并将两个所述接触点重合的步骤包括：
分别计算每个所述初始修补面的所有点的位置的均值，得到每个所述初始修补面的重心；
分别计算每个所述初始修补面上的所有点与其对应的所述重心之间的距离，确定所述距离最小值所对应的所述初始修补面上的点为接触点。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的牙齿邻接面修补方法，其特征在于，将所述相邻两颗牙齿的初始修补面作为整体修补面，并对所述整体修补面进行平滑优化处理的步骤包括：调整所述相邻两颗牙齿初始修补面上的点，使得平滑优化后的修补面的法向变化量最小。
5.根据权利要求4所述的牙齿邻接面修补方法，其特征在于，调整所述相邻两颗牙齿的初始修补面的优化目标函数为：
Figure FDA0001649710580000011
其中，vi为所述相邻两颗牙齿的初始修补面作为整体修补面上点的位置；n为所述整体修补面上点的数量；vl和vr分别为两个所述接触点的位置；▽为梯度算子。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的牙齿邻接面修补方法，其特征在于，将所述相邻两颗牙齿的初始修补面作为整体修补面，并对所述整体修补面进行平滑优化处理的步骤包括：调整所述相邻两颗牙齿初始修补面上的点，使得平滑优化后的修补面的曲率变化量最小。
7.根据权利要求6所述的牙齿邻接面修补方法，其特征在于，所述相邻两颗牙齿的优化后的修补面的曲率变化量最小的优化目标函数为：
Figure FDA0001649710580000021
其中，vi为所述相邻两颗牙齿的初始修补面作为整体修补面上点的位置；n为所述整体修补面上点的数量；vl和vr分别为两个所述接触点的位置；△为拉普拉斯算子。
8.一种牙齿邻接面修补装置，其特征在于，包括：
获取模型模块，用于获取切牙后的牙颌三维模型；
获取初始修补面模块，用于分别对所述牙颌三维模型中相邻两颗牙齿的邻接面进行初始化修补，得到所述相邻两颗牙齿的初始修补面；
确定接触点模块，用于分别确定所述相邻两颗牙齿的初始修补面的接触点，并将两个所述接触点重合；
平滑处理模块，用于将所述相邻两颗牙齿的初始修补面作为整体修补面，并对所述整体修补面进行平滑优化处理。
9.一种用户终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至7任意一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1至7任意一项所述方法的步骤。
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