一種義齒三角網格模型孔洞的迭代修補方法
2023-05-03 11:20:06 1
一種義齒三角網格模型孔洞的迭代修補方法
【專利摘要】本發明公開了一種義齒三角網格模型孔洞的迭代修補方法，根據義齒三角模型孔洞邊界保留的信息，通過孔洞邊界上的鄰邊信息初步增加孔洞新三角片，並通過迭代算法生成新的邊界，每迭代一次都對頂點的位置進行優化，增量式地對孔洞進行修補，不僅讓孔洞修補面片從中心向外逐步光順，從而整體光順性大幅度提高，而且解決了由於在頸緣線和牙窩等地方曲率變化較大造成丟失一些特徵信息，造成的義齒修復體產生應力集中的問題。本發明作為一種義齒三角網格模型孔洞的迭代修補方法可廣泛應用於義齒修復領域。
【專利說明】-種義齒H角網格模型孔洞的迭代修補方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及義齒修復領域，尤其是一種義齒=角網格模型孔洞的迭代修補方法。
【背景技術】
[0002] 現有=角網格孔洞修復主要是兩類方法，一個是根據孔洞邊緣的點構建一個擬合 漏洞的隱式曲面，然後把隱式曲面=角化，從而修補漏洞；另一個是先簡單生成=角面片修 補漏洞，然後根據孔洞邊緣的點的信息，將新增的=角面片的頂點通過迭代逼近到一個更 好的位置。
[0003] 現有技術都能實現孔洞的修補，在曲率變化較少的地方修補效果都很好，但牙齒 的生物特徵決定了它在頸緣線和牙窩等地方曲率變化較大，W現在的技術去修補，由於先 整體地在孔洞平面上增加=角片修補，再將=角片投影到隱式曲面上，會丟失一些特徵信 息，如凹凸度和凹凸方向等，給W後的牙齒修復過程造成影響，如頸緣線提取等；如果是在 牙尖和牙窩處的孔洞，還會造成生產的義齒修復體產生應力集中的問題。
【發明內容】
[0004] 為了解決上述技術問題，本發明的目的是；提供一種能保留更多特徵信息、提高整 體光順性的義齒=角網格模型孔洞修補方法。
[0005] 本發明所採用的技術方案是：一種義齒=角網格模型孔洞的迭代修補方法，包括 有W下步驟：
[0006] A、讀取義齒=角網格模型，得到孔洞邊界點坐標並根據坐標計算孔洞中屯、點坐 標；
[0007] B、根據孔洞邊界點的周邊點，使用徑向基函數計算得到隱式曲面；
[000引 C、取孔洞邊界的一條邊作為起始邊按順序遍歷孔洞邊界，計算經過每條邊兩端點 的其他邊的夾角，取夾角最接近60°的兩條邊的交點作為頂點，與對應的邊組成新的=角 片；
[0009] D、採用梯度下降法對上述S角片的頂點位置進行優化；
[0010] E、對新生成的孔洞重複執行步驟A-D直至孔洞修補完成。
[0011] 進一步，所述步驟A具體為：
[0012] A1、讀取義齒S角網格模型；
[0013] A2、從孔洞的邊界上取一條邊作為起始邊，遍歷孔洞邊界得到孔洞邊界點集合；
[0014] A3、對孔洞邊界點集合中的所有點坐標取平均值得到孔洞中屯、點的坐標值。
[0015] 進一步，所述步驟B具體為：
[0016] B1、計算求得孔洞邊界點的所有四環鄰域頂點；
[0017] B2、將所有四環鄰域頂點作為插值約束點；
[001引 B3、對於每一個插值約束點，將其法向上的0. 1個單位長度的位置處的點就作為 該頂點對應的附加約束點，利用上述的點構建徑向基函數，進而得到隱式曲面。
[0019] 進一步，所述步驟c具體為：
[0020] C1、取孔洞邊界的一條邊作為起始邊按順序遍歷孔洞邊界，對於當前遍歷的孔洞 邊界的邊E，其端點分別為Eyi和E心
[0021] C2、獲取經過端點Eyi的所有邊的集合S1和經過端點E Y2的所有邊的集合S2 ;
[0022] C3、遍歷上述集合S1和S2 ;每次遍歷，從集合S1中取一條邊，從集合S2中取一條 邊，若兩條邊相交在孔洞區域內則計算該兩條邊的夾角；
[0023] C4、取夾角最接近60°的兩條邊的交點作為新的頂點，與對應的邊組成新的=角 片。
[0024] 進一步，所述步驟C還包括有子步驟巧；若上述當前遍歷的孔洞邊界的邊E不為 起始邊，則檢查新的S角片是否與前一條邊對應的新的S角片是否相交；若相交，則W前一 條邊對應新的=角片的頂點作為頂點，與當前遍歷的孔洞邊界的邊E組成新的=角片。
[0025] 進一步，所述步驟C還包括有子步驟C6 ;若在頂點的距離闊值內存在其他點，則W 與頂點距離最短的點為新的頂點，利用新的頂點與當前遍歷的孔洞邊界的邊E重新構建S 角片。
[0026] 進一步，所述步驟C1中，若遍歷回到起點，則按順序將每相鄰兩個上述新的頂點 W及分別與它們都有邊相連的點組成新的S角片。
[0027] 進一步，若存在新的S角片的頂點在某個S角片的一條邊上，則根據新的S角片 的頂點將上述=角片劃分為兩個=角片。
[0028] 進一步，所述步驟E中，若新生成的孔洞的邊界長度均少於長度闊值，則直接對新 生成的孔洞進行=角劃分，從而完成對孔洞的修補。
[0029] 本發明的有益效果是；本發明方法通過義齒=角模型孔洞邊界上的鄰邊信息初步 增加孔洞新=角片，並通過迭代算法生成新的邊界，每迭代一次都對頂點的位置進行優化， 增量式地對孔洞進行修補，不僅讓孔洞修補面片從中屯、向外逐步光順，從而整體光順性大 幅度提高，而且解決了由於在頸緣線和牙窩等地方曲率變化較大造成丟失一些特徵信息， 造成的義齒修復體產生應力集中的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030] 圖1為本發明的主步驟流程圖；
[0031] 圖2為本發明實施例中孔洞邊界點示意圖；
[0032] 圖3為本發明實施例中孔洞邊界點的一環鄰域點示意圖；
[0033] 圖4為本發明實施例中生成新S角片示意圖；
[0034] 圖5為本發明實施例中新增點是否在洞孔區域的判斷示意圖a ;
[0035] 圖6為本發明實施例中新增點是否在洞孔區域的判斷示意圖b ;
[0036] 圖7為本發明實施例中對出現狹長S角片的處理示意圖；
[0037] 圖8為本發明實施例中生成新孔洞邊界的示意圖；
[003引圖9為本發明步驟C1中生成S角片的方法；
[0039] 圖10為本發明步驟C1中特殊情況下生成S角片的方法；
[0040] 圖11為本發明實施例中特殊情況處理示意圖；
[0041] 圖12為最後步驟中直接對孔洞多邊形進行S角劃分的示意圖。
【具體實施方式】
[0042] 下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步說明：
[0043] 參照圖1，一種義齒S角網格模型孔洞的迭代修補方法，包括有W下步驟：
[0044] A、讀取義齒=角網格模型，得到孔洞邊界點坐標並根據坐標計算孔洞中屯、點坐 標；
[0045] 所述孔洞是由於零件局部遮擋或測量手段的限制，對牙齒掃描所獲得的=角網格 模型中往往存在數據缺失而形成的。
[0046] B、根據孔洞邊界點的周邊點，使用徑向基函數計算得到隱式曲面；
[0047] C、取孔洞邊界的一條邊作為起始邊按順序遍歷孔洞邊界，計算經過每條邊兩端點 的其他邊的夾角，取夾角最接近60°的兩條邊的交點作為頂點，與對應的邊組成新的=角 片；
[0048] D、採用梯度下降法對上述S角片的頂點位置進行優化；
[0049] E、對新生成的孔洞重複執行步驟A-D直至孔洞修補完成。
[0化0] 進一步作為優選的實施方式，所述步驟A具體為：
[0化1] A1、讀取義齒S角網格模型；
[0化2] A2、從孔洞的邊界上取一條邊作為起始邊，遍歷孔洞邊界得到孔洞邊界點集合，如 圖2中被標記的黑點；
[0053] A3、對孔洞邊界點集合中的所有點坐標取平均值得到孔洞中屯、點的坐標值。
[0化4] 進一步作為優選的實施方式，所述步驟B具體為：
[0化5] B1、計算求得孔洞邊界點的所有四環鄰域頂點；
[0056] 四環鄰域點表示兩點之間可W通過不多於四條邊相連，如圖3所示，圖中在圖2 邊界點的基礎上標註了一環領域點，而四環鄰域點集可W通過遞歸地求四次一環鄰域點獲 得。
[0057] B2、將所有四環鄰域頂點作為插值約束點；
[005引 B3、對於每一個插值約束點，將其法向上的0. 1個單位長度的位置處的點就作為 該頂點對應的附加約束點，利用上述的點構建徑向基函數，進而得到隱式曲面。
[0化9] 徑向基函數是一個取值僅僅依賴於離原點距離的實值函數，也就是〇(x)= 巫（II X II )，或者還可W是到任意一點C的距離，C點稱為中屯、點，也就是〇 (X，C)= 〇 ( II X-C II )。任意一個滿足〇 (X) = 〇 ( II X II )特性的函數〇都叫做徑向基函數。
[0060] 在隱式曲面的構造過程中：
[0061] 1、使用徑向基函數構建隱式曲面；給定S維空間的n個散亂點{cl，c2,…，cn}， 每一個點都有一個約束值化1，h2，…，hn}，如果可W構造一個函數f(r)對每一個散亂點 都能滿足f(ci) =hi，那麼由該些散亂點可W定義一個隱式曲面方程f(ri) =0。通常在 構造一個隱式曲面時，對生成的曲面要求通過的散亂點稱為插值約束點，其他的散亂點稱 為附加約束點。一般而言，在S維空間進行散亂點插值時常採用的徑向基函數形式為4 (r) =r I 3。
[0062] 2、使用徑向基函數建立的隱式曲面方程可W被定義為
[0063]
【權利要求】
1. 一種義齒三角網格模型孔洞的迭代修補方法，其特徵在於：包括有以下步驟： A、 讀取義齒三角網格模型，得到孔洞邊界點坐標並根據坐標計算孔洞中心點坐標； B、 根據孔洞邊界點的周邊點，使用徑向基函數計算得到隱式曲面； C、 取孔洞邊界的一條邊作為起始邊按順序遍歷孔洞邊界，計算經過每條邊兩端點的其 他邊的夾角，取夾角最接近60°的兩條邊的交點作為頂點，與對應的邊組成新的三角片； D、 採用梯度下降法對上述三角片的頂點位置進行優化； E、 對新生成的孔洞重複執行步驟A-D直至孔洞修補完成。
2. 根據權利要求1所述的一種義齒三角網格模型孔洞的迭代修補方法，其特徵在於： 所述步驟A具體為： A1、讀取義齒三角網格模型； A2、從孔洞的邊界上取一條邊作為起始邊，遍歷孔洞邊界得到孔洞邊界點集合； A3、對孔洞邊界點集合中的所有點坐標取平均值得到孔洞中心點的坐標值。
3. 根據權利要求1所述的一種義齒三角網格模型孔洞的迭代修補方法，其特徵在於： 所述步驟B具體為： B1、計算求得孔洞邊界點的所有四環鄰域頂點； B2、將所有四環鄰域頂點作為插值約束點； B3、對於每一個插值約束點，將其法向上的0. 1個單位長度的位置處的點就作為該頂 點對應的附加約束點，利用上述的點構建徑向基函數，進而得到隱式曲面。
4. 根據權利要求1所述的一種義齒三角網格模型孔洞的迭代修補方法，其特徵在於： 所述步驟C具體為： C1、取孔洞邊界的一條邊作為起始邊按順序遍歷孔洞邊界，對於當前遍歷的孔洞邊界 的邊E，其端點分別為Evl和E v2; C2、獲取經過端點Evl的所有邊的集合S1和經過端點E v2的所有邊的集合S2 ; C3、遍歷上述集合S1和S2 ;每次遍歷，從集合S1中取一條邊，從集合S2中取一條邊， 若兩條邊相交在孔洞區域內則計算這兩條邊的夾角； C4、取夾角最接近60°的兩條邊的交點作為新的頂點，與對應的邊組成新的三角片。
5. 根據權利要求4所述的一種義齒三角網格模型孔洞的迭代修補方法，其特徵在於： 所述步驟C還包括有子步驟C5 :若上述當前遍歷的孔洞邊界的邊E不為起始邊，則檢查新 的三角片是否與前一條邊對應的新的三角片是否相交；若相交，則以前一條邊對應新的三 角片的頂點作為頂點，與當前遍歷的孔洞邊界的邊E組成新的三角片。
6. 根據權利要求5所述的一種義齒三角網格模型孔洞的迭代修補方法，其特徵在於： 所述步驟C還包括有子步驟C6 :若在頂點的距離閾值內存在其他點，則以與頂點距離最短 的點為新的頂點，利用新的頂點與當前遍歷的孔洞邊界的邊E重新構建三角片。
7. 根據權利要求4所述的一種義齒三角網格模型孔洞的迭代修補方法，其特徵在於： 所述步驟C1中，若遍歷回到起點，則按順序將每相鄰兩個上述新的頂點以及分別與它們都 有邊相連的點組成新的三角片。
8. 根據權利要求7所述的一種義齒三角網格模型孔洞的迭代修補方法，其特徵在於： 若存在新的三角片的頂點在某個三角片的一條邊上，則根據新的三角片的頂點將上述三角 片劃分為兩個三角片。
9.根據權利要求1所述的一種義齒三角網格模型孔洞的迭代修補方法，其特徵在於： 所述步驟E中，若新生成的孔洞的邊界長度均少於長度閾值，則直接對新生成的孔洞進行 三角劃分，從而完成對孔洞的修補。
【文檔編號】G06T15/00GK104504663SQ201410834616
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月29日 優先權日:2014年12月29日
【發明者】王煜, 張繼偉, 夏鴻建, 馬傑, 杜青倫 申請人:佛山市諾威科技有限公司