1.一种虚拟牙龈三角网格构建和形变算法,其特征在于包括以下步骤:
1)先构建虚拟牙龈三角网格:
1.1)导入各颗牙齿模型,并建立牙齿模型的局部坐标系;
1.2)获取每颗牙齿模型对应的控制点,利用所有控制点获得牙龈边界线;
1.3)根据牙龈边界线生成虚拟牙龈三角网格;
2)对虚拟牙龈三角网格形变:在移动牙齿模型上的点或是调整牙齿模型的参数后,采用上述步骤实时更新生成新的虚拟牙龈三角网格。
2.根据权利要求1所述的一种虚拟牙龈三角网格构建和形变算法,其特征在于:所述的牙齿模型为切割完毕且其边缘已平滑修复的三角网格模型。
3.根据权利要求1所述的一种虚拟牙龈三角网格构建和形变算法,其特征在于:所述步骤1.1)牙齿模型的局部坐标系是指以牙齿模型的几何中心为坐标原点所建立的XYZ三维坐标系,X轴方向平行于牙颌面并由舌侧指向唇颊侧,Z轴方向垂直于牙颌面并从牙根指向牙冠,Y轴方向分别与X轴方向、Z轴方向相垂直,Y轴方向平行于牙颌面并沿牙弓线的切向。
4.根据权利要求1所述的一种虚拟牙龈三角网格构建和形变算法,其特征在于:
所述步骤1.2)中的控制点是指位于每颗牙齿模型的边缘上有序排列的点,针对每颗牙齿模型,控制点采用以下方式获得:
Step1:找到牙齿模型的边界点并对边界点进行排序;
Step2:抠除牙缝点,根据牙缝点将牙齿模型上剩余的边界点分为内边界点和外边界点,牙缝点是相邻两颗牙齿模型之间牙缝两侧附近的边界点;
Step3:从每颗牙齿模型的内边界点和外边界点中分别均匀地选择五个边界点作为控制点,得到内控制点和外控制点。
5.根据权利要求4所述的一种虚拟牙龈三角网格构建和形变算法,其特征在于:所述步骤Step2中的牙缝点采用以下方式获得:一颗牙齿模型上的任意边界点为v1,相邻的另一颗牙齿模型上的任意边界点为v2,对于两颗相邻牙齿模型上的所有边界点,只要任意两边界点之间的欧式距离满足||v1-v2||<=Dmin+0.5则均视为牙缝点,Dmin为两颗相邻牙齿模型之间的最短距离。
6.根据权利要求1所述的一种虚拟牙龈三角网格构建和形变算法,其特征在于:所述步骤1.2)中的牙龈边界线包括两条上部边界线和两条底部边界线,按照顺序依次连接控制点得到牙龈与牙齿相邻的分别位于内、外的两条上部边界线,将所有控制点投影到牙龈底部平面后进行曲线拟合得到分别位于内、外的两条底部边界线,牙龈底部平面位于牙颌面下方并与全局坐标系XY水平面平行。
7.根据权利要求5所述的一种虚拟牙龈三角网格构建和形变算法,其特征在于:
所述底部边界线采用以下方式获得:
Step1:对于内外控制点,采用以下方式从控制点在牙龈底部全局坐标系的XY平面上的投影点中选择确定拟合控制点,获得内拟合控制点和外拟合控制点:
先在除了最边缘两颗磨牙的牙齿模型以外的其他牙齿模型平均取五颗牙齿模型,加上最边缘两颗磨牙的牙齿模型,共有七颗牙齿模型;
接着在每颗牙齿模型中先选取中间的一个控制点,并投影获得的投影点作为拟合控制点v2~v6;
然后在最边缘两颗磨牙的牙齿模型中选取中间的两个控制点,并投影获得的投影点作为拟合控制点v1和v7;
最后在最边缘两颗磨牙之外再多取两个拟合控制点v0、v8,这两个拟合控制点v0、v8与之前七个拟合控制点v1、v2、v3、v4、v5、v6和v7之间的距离位置满足以下关系:
v0=v1+(v1-v2)
v8=v7+(v7-v6)
Step2:利用内、外拟合控制点拟合生成三次B-样条曲线,获得内、外三次B-样条曲线;
Step3:调整拟合控制点的位置进而调整三次B-样条曲线的形态,使得内、外三次B-样条曲线之间法向间距均匀;
Step4:将所有控制点在牙龈底部平面上的投影点在沿曲线的法向投影到三次B-样条曲线上获得各个投影曲线点,连接投影曲线点得到位于内、外的底部边界线。
8.根据权利要求1所述的一种虚拟牙龈三角网格构建和形变算法,其特征在于:所述步骤1.3)虚拟牙龈三角网格具体分为牙龈顶部、牙龈底部、牙龈内外侧面的三部分,三部分分别采用以下方式构建,然后合并形成虚拟牙龈:
牙龈顶部:使用直线将颊侧的每个外控制点与其对应的舌侧的内控制点依次连接起来,再在直线的中间细分插值多个点,该多个点作为牙龈顶部曲面的构造顶点,将构造顶点按照拓扑关系进行连接得到牙龈顶部的三角网格平面;
牙龈底部:以三角网格方式在分别位于内、外的底部边界线上的投影曲线点之间进行拓扑连接,得到牙龈底部的三角网格平面;
牙龈侧部:通过预设侧面曲线将上部边界线上的每一控制点与其在底部边界线上对应的投影曲线点进行连接,再在预设侧面曲线上进行细分插值多个点,作为牙龈侧部曲面的构造顶点,将构造顶点按照拓扑关系进行连接得到牙龈侧部的三角网格平面。