一种义齿三角网格模型孔洞的迭代修补方法
【专利摘要】本发明公开了一种义齿三角网格模型孔洞的迭代修补方法，根据义齿三角模型孔洞边界保留的信息，通过孔洞边界上的邻边信息初步增加孔洞新三角片，并通过迭代算法生成新的边界，每迭代一次都对顶点的位置进行优化，增量式地对孔洞进行修补，不仅让孔洞修补面片从中心向外逐步光顺，从而整体光顺性大幅度提高，而且解决了由于在颈缘线和牙窝等地方曲率变化较大造成丢失一些特征信息，造成的义齿修复体产生应力集中的问题。本发明作为一种义齿三角网格模型孔洞的迭代修补方法可广泛应用于义齿修复领域。
【专利说明】-种义齿H角网格模型孔洞的迭代修补方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及义齿修复领域，尤其是一种义齿=角网格模型孔洞的迭代修补方法。
【背景技术】
[0002] 现有=角网格孔洞修复主要是两类方法，一个是根据孔洞边缘的点构建一个拟合 漏洞的隐式曲面，然后把隐式曲面=角化，从而修补漏洞；另一个是先简单生成=角面片修 补漏洞，然后根据孔洞边缘的点的信息，将新增的=角面片的顶点通过迭代逼近到一个更 好的位置。
[0003] 现有技术都能实现孔洞的修补，在曲率变化较少的地方修补效果都很好，但牙齿 的生物特征决定了它在颈缘线和牙窝等地方曲率变化较大，W现在的技术去修补，由于先 整体地在孔洞平面上增加=角片修补，再将=角片投影到隐式曲面上，会丢失一些特征信 息，如凹凸度和凹凸方向等，给W后的牙齿修复过程造成影响，如颈缘线提取等；如果是在 牙尖和牙窝处的孔洞，还会造成生产的义齿修复体产生应力集中的问题。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明的目的是；提供一种能保留更多特征信息、提高整 体光顺性的义齿=角网格模型孔洞修补方法。
[0005] 本发明所采用的技术方案是：一种义齿=角网格模型孔洞的迭代修补方法，包括 有W下步骤：
[0006] A、读取义齿=角网格模型，得到孔洞边界点坐标并根据坐标计算孔洞中屯、点坐 标；
[0007] B、根据孔洞边界点的周边点，使用径向基函数计算得到隐式曲面；
[000引 C、取孔洞边界的一条边作为起始边按顺序遍历孔洞边界，计算经过每条边两端点 的其他边的夹角，取夹角最接近60°的两条边的交点作为顶点，与对应的边组成新的=角 片；
[0009] D、采用梯度下降法对上述S角片的顶点位置进行优化；
[0010] E、对新生成的孔洞重复执行步骤A-D直至孔洞修补完成。
[0011] 进一步，所述步骤A具体为：
[0012] A1、读取义齿S角网格模型；
[0013] A2、从孔洞的边界上取一条边作为起始边，遍历孔洞边界得到孔洞边界点集合；
[0014] A3、对孔洞边界点集合中的所有点坐标取平均值得到孔洞中屯、点的坐标值。
[0015] 进一步，所述步骤B具体为：
[0016] B1、计算求得孔洞边界点的所有四环邻域顶点；
[0017] B2、将所有四环邻域顶点作为插值约束点；
[001引 B3、对于每一个插值约束点，将其法向上的0. 1个单位长度的位置处的点就作为 该顶点对应的附加约束点，利用上述的点构建径向基函数，进而得到隐式曲面。
[0019] 进一步，所述步骤c具体为：
[0020] C1、取孔洞边界的一条边作为起始边按顺序遍历孔洞边界，对于当前遍历的孔洞 边界的边E，其端点分别为Eyi和E心
[0021] C2、获取经过端点Eyi的所有边的集合S1和经过端点E Y2的所有边的集合S2 ;
[0022] C3、遍历上述集合S1和S2 ;每次遍历，从集合S1中取一条边，从集合S2中取一条 边，若两条边相交在孔洞区域内则计算该两条边的夹角；
[0023] C4、取夹角最接近60°的两条边的交点作为新的顶点，与对应的边组成新的=角 片。
[0024] 进一步，所述步骤C还包括有子步骤巧；若上述当前遍历的孔洞边界的边E不为 起始边，则检查新的S角片是否与前一条边对应的新的S角片是否相交；若相交，则W前一 条边对应新的=角片的顶点作为顶点，与当前遍历的孔洞边界的边E组成新的=角片。
[0025] 进一步，所述步骤C还包括有子步骤C6 ;若在顶点的距离阔值内存在其他点，则W 与顶点距离最短的点为新的顶点，利用新的顶点与当前遍历的孔洞边界的边E重新构建S 角片。
[0026] 进一步，所述步骤C1中，若遍历回到起点，则按顺序将每相邻两个上述新的顶点 W及分别与它们都有边相连的点组成新的S角片。
[0027] 进一步，若存在新的S角片的顶点在某个S角片的一条边上，则根据新的S角片 的顶点将上述=角片划分为两个=角片。
[0028] 进一步，所述步骤E中，若新生成的孔洞的边界长度均少于长度阔值，则直接对新 生成的孔洞进行=角划分，从而完成对孔洞的修补。
[0029] 本发明的有益效果是；本发明方法通过义齿=角模型孔洞边界上的邻边信息初步 增加孔洞新=角片，并通过迭代算法生成新的边界，每迭代一次都对顶点的位置进行优化， 增量式地对孔洞进行修补，不仅让孔洞修补面片从中屯、向外逐步光顺，从而整体光顺性大 幅度提高，而且解决了由于在颈缘线和牙窝等地方曲率变化较大造成丢失一些特征信息， 造成的义齿修复体产生应力集中的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0030] 图1为本发明的主步骤流程图；
[0031] 图2为本发明实施例中孔洞边界点示意图；
[0032] 图3为本发明实施例中孔洞边界点的一环邻域点示意图；
[0033] 图4为本发明实施例中生成新S角片示意图；
[0034] 图5为本发明实施例中新增点是否在洞孔区域的判断示意图a ;
[0035] 图6为本发明实施例中新增点是否在洞孔区域的判断示意图b ;
[0036] 图7为本发明实施例中对出现狭长S角片的处理示意图；
[0037] 图8为本发明实施例中生成新孔洞边界的示意图；
[003引图9为本发明步骤C1中生成S角片的方法；
[0039] 图10为本发明步骤C1中特殊情况下生成S角片的方法；
[0040] 图11为本发明实施例中特殊情况处理示意图；
[0041] 图12为最后步骤中直接对孔洞多边形进行S角划分的示意图。
【具体实施方式】
[0042] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步说明：
[0043] 参照图1，一种义齿S角网格模型孔洞的迭代修补方法，包括有W下步骤：
[0044] A、读取义齿=角网格模型，得到孔洞边界点坐标并根据坐标计算孔洞中屯、点坐 标；
[0045] 所述孔洞是由于零件局部遮挡或测量手段的限制，对牙齿扫描所获得的=角网格 模型中往往存在数据缺失而形成的。
[0046] B、根据孔洞边界点的周边点，使用径向基函数计算得到隐式曲面；
[0047] C、取孔洞边界的一条边作为起始边按顺序遍历孔洞边界，计算经过每条边两端点 的其他边的夹角，取夹角最接近60°的两条边的交点作为顶点，与对应的边组成新的=角 片；
[0048] D、采用梯度下降法对上述S角片的顶点位置进行优化；
[0049] E、对新生成的孔洞重复执行步骤A-D直至孔洞修补完成。
[0化0] 进一步作为优选的实施方式，所述步骤A具体为：
[0化1] A1、读取义齿S角网格模型；
[0化2] A2、从孔洞的边界上取一条边作为起始边，遍历孔洞边界得到孔洞边界点集合，如 图2中被标记的黑点；
[0053] A3、对孔洞边界点集合中的所有点坐标取平均值得到孔洞中屯、点的坐标值。
[0化4] 进一步作为优选的实施方式，所述步骤B具体为：
[0化5] B1、计算求得孔洞边界点的所有四环邻域顶点；
[0056] 四环邻域点表示两点之间可W通过不多于四条边相连，如图3所示，图中在图2 边界点的基础上标注了一环领域点，而四环邻域点集可W通过递归地求四次一环邻域点获 得。
[0057] B2、将所有四环邻域顶点作为插值约束点；
[005引 B3、对于每一个插值约束点，将其法向上的0. 1个单位长度的位置处的点就作为 该顶点对应的附加约束点，利用上述的点构建径向基函数，进而得到隐式曲面。
[0化9] 径向基函数是一个取值仅仅依赖于离原点距离的实值函数，也就是〇(x)= 巫（II X II )，或者还可W是到任意一点C的距离，C点称为中屯、点，也就是〇 (X，C)= 〇 ( II X-C II )。任意一个满足〇 (X) = 〇 ( II X II )特性的函数〇都叫做径向基函数。
[0060] 在隐式曲面的构造过程中：
[0061] 1、使用径向基函数构建隐式曲面；给定S维空间的n个散乱点{cl，c2,…，cn}， 每一个点都有一个约束值化1，h2，…，hn}，如果可W构造一个函数f(r)对每一个散乱点 都能满足f(ci) =hi，那么由该些散乱点可W定义一个隐式曲面方程f(ri) =0。通常在 构造一个隐式曲面时，对生成的曲面要求通过的散乱点称为插值约束点，其他的散乱点称 为附加约束点。一般而言，在S维空间进行散乱点插值时常采用的径向基函数形式为4 (r) =r I 3。
[0062] 2、使用径向基函数建立的隐式曲面方程可W被定义为
[0063]
【权利要求】
1. 一种义齿三角网格模型孔洞的迭代修补方法，其特征在于：包括有以下步骤： A、 读取义齿三角网格模型，得到孔洞边界点坐标并根据坐标计算孔洞中心点坐标； B、 根据孔洞边界点的周边点，使用径向基函数计算得到隐式曲面； C、 取孔洞边界的一条边作为起始边按顺序遍历孔洞边界，计算经过每条边两端点的其 他边的夹角，取夹角最接近60°的两条边的交点作为顶点，与对应的边组成新的三角片； D、 采用梯度下降法对上述三角片的顶点位置进行优化； E、 对新生成的孔洞重复执行步骤A-D直至孔洞修补完成。
2. 根据权利要求1所述的一种义齿三角网格模型孔洞的迭代修补方法，其特征在于： 所述步骤A具体为： A1、读取义齿三角网格模型； A2、从孔洞的边界上取一条边作为起始边，遍历孔洞边界得到孔洞边界点集合； A3、对孔洞边界点集合中的所有点坐标取平均值得到孔洞中心点的坐标值。
3. 根据权利要求1所述的一种义齿三角网格模型孔洞的迭代修补方法，其特征在于： 所述步骤B具体为： B1、计算求得孔洞边界点的所有四环邻域顶点； B2、将所有四环邻域顶点作为插值约束点； B3、对于每一个插值约束点，将其法向上的0. 1个单位长度的位置处的点就作为该顶 点对应的附加约束点，利用上述的点构建径向基函数，进而得到隐式曲面。
4. 根据权利要求1所述的一种义齿三角网格模型孔洞的迭代修补方法，其特征在于： 所述步骤C具体为： C1、取孔洞边界的一条边作为起始边按顺序遍历孔洞边界，对于当前遍历的孔洞边界 的边E，其端点分别为Evl和E v2; C2、获取经过端点Evl的所有边的集合S1和经过端点E v2的所有边的集合S2 ; C3、遍历上述集合S1和S2 ;每次遍历，从集合S1中取一条边，从集合S2中取一条边， 若两条边相交在孔洞区域内则计算这两条边的夹角； C4、取夹角最接近60°的两条边的交点作为新的顶点，与对应的边组成新的三角片。
5. 根据权利要求4所述的一种义齿三角网格模型孔洞的迭代修补方法，其特征在于： 所述步骤C还包括有子步骤C5 :若上述当前遍历的孔洞边界的边E不为起始边，则检查新 的三角片是否与前一条边对应的新的三角片是否相交；若相交，则以前一条边对应新的三 角片的顶点作为顶点，与当前遍历的孔洞边界的边E组成新的三角片。
6. 根据权利要求5所述的一种义齿三角网格模型孔洞的迭代修补方法，其特征在于： 所述步骤C还包括有子步骤C6 :若在顶点的距离阈值内存在其他点，则以与顶点距离最短 的点为新的顶点，利用新的顶点与当前遍历的孔洞边界的边E重新构建三角片。
7. 根据权利要求4所述的一种义齿三角网格模型孔洞的迭代修补方法，其特征在于： 所述步骤C1中，若遍历回到起点，则按顺序将每相邻两个上述新的顶点以及分别与它们都 有边相连的点组成新的三角片。
8. 根据权利要求7所述的一种义齿三角网格模型孔洞的迭代修补方法，其特征在于： 若存在新的三角片的顶点在某个三角片的一条边上，则根据新的三角片的顶点将上述三角 片划分为两个三角片。
9.根据权利要求1所述的一种义齿三角网格模型孔洞的迭代修补方法，其特征在于： 所述步骤E中，若新生成的孔洞的边界长度均少于长度阈值，则直接对新生成的孔洞进行 三角划分，从而完成对孔洞的修补。
【文档编号】G06T15/00GK104504663SQ201410834616
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月29日 优先权日:2014年12月29日
【发明者】王煜, 张继伟, 夏鸿建, 马杰, 杜青伦 申请人:佛山市诺威科技有限公司