一种基于牙齿模型特征点生成虚拟牙龈的方法与流程

本发明属于计算机数字化三维图形图像处理技术领域，涉及了一种基于牙齿模型特征点生成虚拟牙龈的方法。

背景技术：

随着数字化口腔技术的不断发展，基于三维数字化技术的口腔辅助诊断和治疗系统都依赖于患者牙齿和牙龈三维数字模型的建立。

通过传统的患者咬合硅橡胶然后翻制石膏模型，扫描石膏模型，或者使用数字化口内扫描仪直接获得患者三维数字牙齿模型和牙龈模型，得到的牙齿模型数据精度都较高，但牙龈模型数据本身会有气泡，褶皱，缺失不完整等问题。

本发明提供了一种基于牙齿模型特征点的快速生成虚拟牙龈的方法，不依赖于有问题的扫描牙龈数据。

技术实现要素：

本发明提供了一种基于牙齿模型特征点的虚拟牙龈生成方法，生成虚拟牙龈的方法简便快速，可适应缺失牙的牙龈生成，可用于口腔辅助诊断和治疗系统，也可用于3d打印机的输入数据打印模型。

本发明采用如下技术方案：

(1)输入参数为各单颗牙齿唇侧舌侧牙龈线上各分布的顺序特征点，以及需要生成的牙龈高度。

(2)根据单颗牙齿唇侧特征点，生成单颗牙齿唇侧牙龈线。

(3)根据单颗牙齿唇侧特征点，沿牙根方向生成单颗牙齿唇侧牙龈底部延伸点。

(4)根据单颗牙齿唇侧牙龈底部延伸点，生成单颗牙齿唇侧牙龈底部延伸线。

(5)根据单颗牙齿唇侧牙龈线，单颗牙齿唇侧牙龈底部延伸线，生成单颗牙齿唇侧牙龈面

(6)使用舌侧特征点，重复上述2-5操作生成单颗牙齿舌侧牙龈面。

(7)使用有序全颌牙齿，重复上述2-6操作生成全颌牙齿唇舌侧牙龈面。

(8)在生成全颌牙齿唇舌侧牙龈面过程中，如果单颗牙齿是全颌第一颗或者最后一个牙齿，则根据单颗牙齿特征点和牙龈底部延伸点生成牙齿远中切面。

(9)在生成全颌牙齿唇舌侧牙龈面过程中，如果单颗牙齿左侧有牙齿则根据相邻两颗牙齿的特征点和牙龈底部延伸点生成唇舌侧齿间结合面。

(10)在生成全颌牙齿唇舌侧牙龈面过程中，如果单颗牙齿左侧有牙齿则根据相邻两颗牙齿的特征点和牙龈底部延伸点生成近远中齿间结合面。

本发明的生成方法是根据单颗牙齿模型的特征点，生成牙龈曲线和牙龈底部延伸点，以及牙龈底部延伸线，使用牙龈曲线和牙龈底部延伸线生成牙龈曲面，使用特征点和延伸点生成远中切面，唇舌侧齿间结合面，和近远中齿间结合面，并组合多颗牙齿的多个曲面生成的虚拟牙龈。该方法的有益效果是，虚拟牙龈不受牙齿数量影响，适用于缺牙情况，同时可根据输入特征点数量的多少提高或降低生成牙龈的真实度，或减少特征点以趋于牙龈生成的速度的提高，同时在生成过程中也可控制曲线和曲面插值来按要求控制平滑度，可达到不同口腔辅助诊断和治疗系统对生成牙龈的美观效果要求和速度要求，同时也可控制输入参数牙龈高度，为牙齿模型的3d打印节省材料或者注重打印效果。

附图说明

图1为实施示例导入的上颌牙齿模型图；

图2为实施示例单颗牙齿输入的唇侧顺序5个特征点示意图；

图3为实施示例单颗牙齿生成的唇舌侧牙龈底部基点和延伸点示意图；

图4为实施示例单颗牙齿生成的唇侧牙龈面和舌侧牙龈面示意图；

图5为实施示例生成的全颌虚拟牙龈示意图；

图6为实施示例生成的有缺失牙的全颌虚拟牙龈示意图；

具体实施方式

下面结合具体实施方式和附图对本发明进行近一步描述，以下描述是为了对本发明进一步说明，而非对本发明的发明范围的限制。

本发明的实施具体步骤如下：

导入全颌有序牙齿模型，牙齿顺序为牙位编号17-11，21-27，也是患者的右侧到左侧，颌面垂直向为世界坐标系z轴方向，颌面矢状向为世界坐标系的y轴方向，如图1所示。

各单颗牙齿输入唇侧舌侧牙龈线上各分布的顺序5个特征点，如图1所示，生成牙龈的高度为15毫米。

(1)使用单颗牙齿唇侧特征点，拟合牙齿唇侧牙龈线，实施例中使用的是直线拟合，也可根据需要使用其他拟合方法。

(2)使用单颗牙齿唇侧第一个特征点，沿世界坐标系z轴方向延伸，延伸高度为参数牙龈高度，即延伸点的x，y坐标值等于特征点的x，y坐标值，z坐标值等于特征点的z坐标值加上牙龈高度参数，确定第一个特征点的唇侧牙龈底部延伸点(也称作基点)。

(3)根据唇侧牙龈底部基点确定第五个唇侧特征点对应此基点的z轴延伸点，即延伸点的x，y坐标值等于特征点的x，y坐标值，z坐标值等于唇侧牙龈底部基点的z坐标值，如图3所示。

(4)连接唇侧牙龈底部基点和第五个z轴延伸点生成牙龈底部边缘线。

(5)根据唇侧牙龈线和唇侧牙龈底部边缘线生成牙齿唇侧牙龈面，如图4所示。

(6)重复上述方法生成牙齿舌侧牙龈面，舌侧牙龈面的底部基点的z轴坐标值为唇侧牙龈底部基点的z坐标值，如图4所示。

(7)重复上述步骤1-6操作生成全颌牙齿唇舌侧牙龈面。

(8)如果单颗牙齿为全颌面第一颗牙齿，则根据唇侧第一个特征点，舌侧第一个特征点，唇侧牙龈底部基点和舌侧牙龈底部基点，生成牙齿远中切面。

(9)如果单颗牙齿为全颌面最后一颗牙齿，则根据唇侧最后一个特征点舌侧最后一个特征点，唇侧牙龈底部最后一个延伸点和舌侧牙龈底部最后一个延伸点，生成牙齿远中切面，如图5所示。

(10)重复上述步骤1-9依次生成所有牙齿唇侧牙龈面和舌侧牙龈面以及全颌第一颗牙齿和最后一颗牙齿的远中切面，如图5所示。

(11)如果单颗生成牙龈的牙齿的左侧有牙齿，则根据左侧牙齿的第五个唇侧特征点和第五个唇侧特征点的牙龈底部延伸点，和单颗牙齿的第一个唇侧特征点和第一个唇侧特征点的牙龈底部延伸点生成两颗牙齿之间的唇侧齿间结合面。

(12)使用舌侧特征点和牙龈底部延伸点，同第11步，生成两颗牙齿之间的舌侧齿间结合面，如图5所示。

(13)如果当前生成牙龈的牙齿的左侧有牙齿，则根据左侧牙齿的第五个唇侧特征点和第五个舌侧特征点，和当前牙齿的第一个唇侧特征点和第一个舌侧特征点生成两颗牙齿之间的近远中结合面，如图6所示。

至此虚拟牙龈生成成功，经过反复实施，此方法生成全颌虚拟牙龈在600毫秒以内，具有显著的技术实用性和效果。