一种基于分层扩张的牙科三维模型扩张方法、装置及应用与流程

本申请涉及牙科医疗领域，特别是涉及一种基于分层扩张的牙科三维模型扩张方法、装置及应用。

背景技术：

1、实现牙科三维模型扩张在牙科医疗领域有重要应用价值，可用于诊断、治疗规划和制作牙颌垫等，然而，在进行复杂牙科三维模型的扩张时，常常会出现模型自相交的问题，尤其是在产生尖锐区域时，导致扩张效果不够理想。

2、模型自相交指两个或两个以上的线或点相交在一起，目前，处理三维空间中复杂三维模型自相交问题的方法主要通常基于复杂的数学计算和算法，处理过程复杂且耗时，此外，由于计算复杂度的限制，处理大规模三维模型的效率也较低。

3、综上所述，亟需一种可以在避免自相交的情况下对三维模型进行高效扩张的方法。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种基于分层扩张的牙科三维模型扩张方法、装置及应用，通过将牙科三维模型切割为多个二维平面模型，通过对每一二维平面模型进行扩张来达到对牙科三维模型进行扩张的目的，进而降低计算复杂度的同时提高处理效率。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种基于分层扩张的牙科三维模型扩张方法，所述方法包括：

3、获取三维牙齿模型的三维数据，根据所述三维数据获取三维牙齿模型的最大投影面；

4、构建等距且平行于所述最大投影面的第一数量的切割平面，使用每一切割平面对所述三维牙齿模型进行切割得到第二数量的二维平面模型，并获取每一切割平面在二维平面模型上的切割曲线得到二维平面曲线；

5、获取每一二维平面曲线的法向量在最大投影面上的投影向量，设置扩张参数，基于扩张参数对每一二维平面曲线中的每一个点沿对应的投影向量方向进行扩张得到扩张二维平面曲线；

6、对每一扩张二维平面曲线进行自相交检测获取每一扩张二维平面曲线的交点，基于每一扩张二维平面曲线的交点构建与每一扩张二维平面曲线对应的裁剪多边形，使用裁剪多边形对对应的扩张二维平面曲线进行多边形裁剪得到裁剪二维平面曲线；

7、基于所有的裁剪二维平面曲线对对应的二维平面模型进行重构得到重构二维平面模型，基于重构二维平面模型得到扩张后的三维牙齿模型。

8、第二方面，本申请实施例提供了一种基于分层扩张的牙科三维模型扩张装置，包括：

9、获取模块：获取三维牙齿模型的三维数据，根据所述三维数据获取三维牙齿模型的最大投影面；

10、构建模块：构建等距且平行于所述最大投影面的第一数量的切割平面，使用每一切割平面对所述三维牙齿模型进行切割得到第二数量的二维平面模型，并获取每一切割平面在二维平面模型上的切割曲线得到二维平面曲线；

11、扩张模块：获取每一二维平面曲线的法向量在最大投影面上的投影向量，设置扩张参数，基于扩张参数对每一二维平面曲线中的每一个点沿对应的投影向量方向进行扩张得到扩张二维平面曲线；

12、裁剪模块：对每一扩张二维平面曲线进行自相交检测获取每一扩张二维平面曲线的交点，基于每一扩张二维平面曲线的交点构建与每一扩张二维平面曲线对应的裁剪多边形，使用裁剪多边形对对应的扩张二维平面曲线进行多边形裁剪得到裁剪二维平面曲线；

13、重构模块：基于所有的裁剪二维平面曲线对对应的二维平面模型进行重构得到重构二维平面模型，基于重构二维平面模型得到扩张后的三维牙齿模型。

14、第三方面，本申请实施例提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行一种基于分层扩张的牙科三维模型扩张方法。

15、第四方面，本申请实施例提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序包括用于控制过程以执行过程的程序代码，所述过程包括一种基于分层扩张的牙科三维模型扩张方法。

16、本发明的主要贡献和创新点如下：

17、本申请实施例将三维空间的自相交问题巧妙地转换为二维平面上的自相交问题，通过获取三维牙齿模型的最大投影面来确定切割平面，并利用切割平面对三维牙齿模型进行切割得到多个二维平面模型，通过对每一二维平面模型进行扩张的方式实现复杂牙科三维模型的扩张，本方案通过处理二维平面模型在扩张时的自相交问题，再通过将扩张后的二维平面模型进行优化合并的方式来完成三维牙齿模型的拓张，这样可以使得在处理三维牙齿模型的扩张问题时降低了计算的复杂度，提高了处理效率。

18、本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

技术特征：

1.一种基于分层扩张的牙科三维模型扩张方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于分层扩张的牙科三维模型扩张方法，其特征在于，根据所述三维数据将所述三维牙齿模型转换为由三角面片组成的表面网格，计算所述三维牙齿模型中的每一三角面片的面积并获取三角面片面积最大的平面作为最大投影面。

3.根据权利要求1所述的一种基于分层扩张的牙科三维模型扩张方法，其特征在于，在“基于扩张参数对每一二维平面曲线中的每一个点沿对应的投影向量方向进行扩张得到扩张二维平面曲线”步骤中，将所述投影向量单位化得到单位向量，使用单位向量点乘扩张参数得到扩张大小，使用每一点的坐标值加上对应的扩张大小得到扩张结果，整合扩张结果得到扩张二维平面曲线。

4.根据权利要求1所述的一种基于分层扩张的牙科三维模型扩张方法，其特征在于，在“基于每一扩张二维平面曲线的交点构建与每一扩张二维平面曲线对应的裁剪多边形”步骤中，所述裁剪多边形中包含对应扩张二维平面曲线中的所有交点。

5.根据权利要求1所述的一种基于分层扩张的牙科三维模型扩张方法，其特征在于，在“使用裁剪多边形对对应的扩张二维平面曲线进行多边形裁剪得到裁剪二维平面曲线”步骤中，使用裁剪多边形对所述扩张二维平面曲线进行裁剪得到多个不相交的多边形片段，基于所述裁剪多边形使用多边形裁剪算法得到不交叉多边形集合，使用所述交叉多边形集合构成裁剪二维平面曲线。

6.根据权利要求1所述的一种基于分层扩张的牙科三维模型扩张方法，其特征在于，在“基于重构二维平面模型得到扩张后的三维牙齿模型”步骤中，获取重构二维平面模型在二维平面中的拓扑关系，基于拓扑关系计算所述重构二维平面模型在三维空间中的位置和形状得到三维重构架构，连接三维重构架构中的相邻曲线的顶点得到扩张后的三维牙齿模型。

7.根据权利要求1所述的一种基于分层扩张的牙科三维模型扩张方法，其特征在于，检测扩张后的三维牙齿模型中是否存在与所述最大投影面平行的面片，若存在则使用所述扩张参数对与最大投影面平行的面片进行扩张。

8.一种基于分层扩张的牙科三维模型扩张装置，其特征在于，包括：

9.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行权利要求1-7任一所述的一种基于分层扩张的牙科三维模型扩张方法。

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序包括用于控制过程以执行过程的程序代码，所述过程包括根据权利要求1-7任一所述的一种基于分层扩张的牙科三维模型扩张方法。

技术总结
本申请提出了一种基于分层扩张的牙科三维模型扩张方法、装置及应用，包括以下步骤：获取三维牙齿模型的数据并计算其最大投影面；创建多个与最大投影面平行的切割平面，用于将三维模型切割为二维平面模型；从每个切割平面提取切割曲线，并获取其在最大投影面上的投影向量；加入扩张参数，沿投影方向进行扩张得到扩张二维平面曲线；检测扩展后的曲线的自相交，构建裁剪多边形以裁剪曲线；综合所有裁剪结果，重构二维模型，最终得到扩张后的三维牙齿模型。本方案可以将牙科三维模型切割为多个二维平面模型，通过对二维平面模型扩张并消除自相交部分后得到扩张后的三维牙齿模型。

技术研发人员：蔡林凯
受保护的技术使用者：杭州雅智医疗技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16