CN113317890A - 一种牙龈纹理坐标的计算方法及系统 - Google Patents

一种牙龈纹理坐标的计算方法及系统 Download PDF

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CN113317890A CN202110605157.7A CN202110605157A CN113317890A CN 113317890 A CN113317890 A CN 113317890A CN 202110605157 A CN202110605157 A CN 202110605157A CN 113317890 A CN113317890 A CN 113317890A
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Abstract

本发明公开了牙龈纹理坐标的计算方法及系统，牙龈纹理坐标的计算设备及一种计算机存储介质，计算方法包括：将当前数字化牙颌模型中的牙龈网格顶点信息投影到牙颌坐标系的一平面上构建成投影平面牙龈网格图，并在投影平面牙龈网格图识别出牙齿边界线以及牙龈底部轮廓线；在获取的牙龈纹理图上识别出牙齿边界线以及牙龈底部轮廓线；根据预设标注条件分别在牙龈纹理图以及投影平面牙龈网格图的牙齿边界线以及牙龈底部轮廓线上标记出等数量的识别点，通过调整识别点中的控制点使投影平面牙龈网格图与牙龈纹理图点对点重合，将投影平面牙龈网格图形变到牙龈纹理图上；将形变重合后的投影平面牙龈网格图上的顶点信息设置为所述牙龈网格的牙龈纹理坐标。

Description

一种牙龈纹理坐标的计算方法及系统
技术领域
本发明属于牙齿矫治技术领域，更确切的说涉及壳状牙齿矫治器设计及生产制造技术，尤其涉及一种牙龈纹理坐标的计算方法及系统，一种牙龈纹理坐标的计算设备、一种计算机存储介质。
背景技术
数字口腔技术发展迅速，牙颌畸形也逐渐普及。在隐形牙齿矫治时，壳状牙齿矫治器制造方根据数字化三维牙颌模型的参数为矫治器制作方案为基础数据，并进行相应的技术处理，模拟正畸需求者佩戴壳状牙齿矫治器后，牙齿在口腔中发生的位置变化，从而完成矫正。
数字化三维牙颌模型，一可以展示正畸需求者初始口内牙齿状态，二还可以根据矫治方案展示不同矫治阶段的矫治成果，因此，可方便医生评价治疗方案，得到更优的治疗效果。同时，治疗方案也向患者进行展示，以期获得更好的治疗配合。在矫治过程中模拟治疗方案，真实的牙颌三维渲染效果可以帮助口腔医生更好的观测、测量牙齿的特征，也使患者更容易理解和接受。
现有渲染方法提供的技术方案是以比较笼统概念进行公开，具体是否可以实施没有得到验证；同时大多采用单一的着色方式，即整个牙齿具有统一的颜色，渲染的结果具有立体感不强，真实感欠缺等缺点。
本申请针对上述存在技术问题，本发明提供了解决技术问题的技术方案。
发明内容
本发明解决的技术问题是克服现有技术缺陷，提供一种牙龈纹理坐标的计算方法及系统，一种牙龈纹理坐标的计算设备及一种计算机存储介质，实现了牙颌渲染过程中纹理坐标的计算方法，以便实现更好的渲染效果。
本发明提供的技术方案如下：
一种牙龈纹理坐标的计算方法，其特征在于，包括：
构建当前数字化牙颌模型的牙颌坐标系；
将当前数字化牙颌模型中的牙龈网格顶点信息投影到所述牙颌坐标系的一平面上构建成投影平面牙龈网格图，并在投影平面牙龈网格图识别出牙齿边界线以及牙龈底部轮廓线；
在样本数量库中检索出与当前数字化牙颌模型中牙齿数量一致的牙龈纹理图，并在所述牙龈纹理图上识别出牙齿边界线以及牙龈底部轮廓线；
根据预设标注条件分别在所述牙龈纹理图以及投影平面牙龈网格图的牙齿边界线以及牙龈底部轮廓线上标记出等数量的识别点，进一步的将投影平面牙龈网格图的识别点设置为控制点；
通过调整所述控制点使所述投影平面牙龈网格图与所述牙龈纹理图点对点重合，将投影平面牙龈网格图形变到所述牙龈纹理图上；
将形变重合后的所述投影平面牙龈网格图上的顶点信息设置为所述牙龈网格的牙龈纹理坐标。
进一步优选的，标记出等数量的识别点包括：分别对投影平面牙龈网格图以及所述牙龈纹理图的单颗牙齿边界线上以及牙龈底部轮廓线上等距离地标记数量相等的识别点，并对各所述识别点按照预设排列顺序进行编号设置，预设排列顺序可以都是顺时针，或者都是逆时针。
进一步优选的，包括：
分别对牙齿边界识别点和牙龈底部轮廓线识别点建立对应关系；
根据预设条件分别选取一所述牙龈网格图上的牙齿边界识别点或牙龈底部轮廓线识别点以及一所述牙龈纹理图上的牙齿边界识别点或牙龈底部轮廓线识别点为建立位置对应关系起始位置点；并以所述起始位置点沿预设排列顺序分别在所述牙龈纹理图以及投影平面牙龈网格图上各位置处标记出对应的等数量的所述识别点。
进一步优选的，包括：
以所述起始位置点为重合起点，按照预设排列顺序根据各位置对应关系将所述平面牙龈网格图映射在所述牙龈纹理图上；
将所述平面牙龈网格图中设置的所述控制点一一与所述牙龈纹理图上的像素点中标记的识别点进行点对点形变映射；
通过调整所述平面牙龈网格图上的所述控制点使所述平面牙龈网格图与所述牙龈纹理图完全重合；
在所述牙颌坐标系上获取重合后的所述平面牙龈网格图的各顶点坐标，并将各顶点坐标设置为所述牙龈纹理图的纹理坐标。
进一步优选的，所述形变方法包括：
Δx＝0
s.t
x|c＝b
其中：x为待求解的变形后的牙龈网格顶点位置，b为约束条件，由牙龈线以及牙颌底部轮廓组成，且值为纹理图片上所标注的位置。
进一步优选的，所述形变方法包括：
所述形变方法包括：
Figure RE-GDA0003170384860000031
Figure RE-GDA0003170384860000032
λ1，λ2，...λn≥0；
Figure RE-GDA0003170384860000033
其中，λi代表x0点周围一环邻域点的数量，xi为x0点周围一环邻域的第i个点；其中，权重的选取方式，均匀权重：
Figure RE-GDA0003170384860000034
或均值权重：
Figure RE-GDA0003170384860000041
ωi--为xi点对x0点的影响坐标权重；αi代表边x0xi和边x0xi+1的夹角。
进一步优选的，起始位置点包括：选取投影平面牙龈网格图的顶点以及所述牙龈纹理图的像素点在牙颌坐标系上在x方向或y方向的极大或极小值。
进一步优选的，构建牙颌坐标系包括：
对数字化牙颌模型上的牙龈网格顶点坐标信息进行特征值分析；
其中，将满足第一特征值的网格顶点坐标信息作为第一主成分，并设置为 X轴，将满足第二特征值的网格顶点坐标信息作为第二主成分，并设置为Y轴，将满足第三特征值的网格顶点坐标信息作为第三主成分，并设置为Z轴；进一步计算牙颌模型的每个网格顶点坐标信息的平均值，将所述平均值对应的坐标点设置为所述牙颌坐标系的原点，构建牙颌坐标系。
进一步优选的，构建牙颌坐标系包括：
获取单个牙齿的牙齿重心位置信息，并将所述牙齿重心位置信息投影至同一投影平面，将所述投影平面设置为牙颌平面；
在所述牙颌平面上选取同一牙颌模型上牙齿编号一一对应的两颗牙齿位置信息；
将选取到的两颗牙齿位置信息进行物理连接构建所述牙齿牙颌坐标系的X 轴；
将在所述牙颌平面内与X轴垂直的方向设置为Y轴，垂直于所述牙颌平面的方向设置为Z轴。
一种牙龈纹理坐标的计算系统，可执行上述的所述牙龈纹理坐标的计算方法，包括：
坐标系构建模块，构建当前数字化牙颌模型的牙颌坐标系；
第一识别模块，将当前数字化牙颌模型中的牙龈网格顶点信息投影到所述牙颌坐标系的一平面上构建成投影平面牙龈网格图，并在投影平面牙龈网格图识别出牙齿边界线以及牙龈底部轮廓线；
第二识别模块，在样本数量库中检索出与当前数字化牙颌模型中牙齿数量一致的牙龈纹理图，并在所述牙龈纹理图上识别出牙齿边界线以及牙龈底部轮廓线；
控制点设置模块，根据预设标注条件分别在所述牙龈纹理图以及投影平面牙龈网格图的牙齿边界线以及牙龈底部轮廓线上标记出等数量的识别点，进一步的将投影平面牙龈网格图的识别点设置为控制点；
图形形变模块，通过调整所述控制点使所述投影平面牙龈网格图与所述牙龈纹理图点对点重合，将投影平面牙龈网格图形变到所述牙龈纹理图上；
纹理坐标获取模块，将形变重合后的所述投影平面牙龈网格图上的顶点信息设置为所述牙龈纹理图的牙龈纹理坐标。
一种牙龈纹理坐标的计算设备，包括处理器和存储器，存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或所述指令集由所述处理器加载并执行以实现上述任一项所述的牙龈纹理坐标的计算方法。
一种计算机存储介质，包括计算机指令，当所述计算机指令在牙颌模型中了牙龈纹理坐标的计算设备上运行时，使得所述牙龈纹理坐标的计算设备执行上述任一项所述的牙龈纹理坐标的计算方法。
通过本发明提供的一种牙龈纹理坐标的计算方法及系统，一种牙龈纹理坐标的计算设备、一种计算机存储介质，能够带来以下至少一种有益效果：
本发明中解决了通过变形的方式将平面牙龈网格与纹理图片相重叠，变形过程中控制的边界条件使每个牙齿的边界线以及牙龈底圈的轮廓线，通过控制这些控制点将平面牙龈网格变形，并且使得变形之后与纹理图片重叠，变形之后的平面牙龈网格顶点的牙颌坐标系上形成牙龈网格纹理坐标；
通过本申请中提供的网格纹理坐标可以实现快速渲染，更加立体的效果，以便为医生提供更加直观的治疗评价参数，使正畸需求者得到高效的矫治。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1为本发明提供的牙龈纹理坐标的计算方法实施例的流程图；
图2为本发明提供的牙龈纹理坐标的计算方法实施例的另一流程图；
图3为本发明提供的牙龈纹理图；
图4为本发明提供的投影平面牙龈网格图；
图5为本发明提供的牙龈纹理坐标的计算的坐标变换图；
图6为本发明提供的牙龈纹理坐标的计算系统实施例结构图；
图7为本发明提供的牙龈纹理坐标的计算设备实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
数字化三维牙颌模型，一可以展示正畸需求者初始口内牙齿状态，二还可以根据矫治方案展示不同矫治阶段的矫治成果，因此，可方便医生评价治疗方案，得到最优的治疗效果。同时，治疗方案也向患者进行展示，已期获得更好的治疗配合。在矫治过程中模拟治疗方案，真实的牙颌三维渲染效果可以帮助口腔医生更好的观测、测量牙齿的特征，也使患者更容易理解和接受。
现有渲染方法提供的技术方案是以比较笼统概念进行公开，具体是否可以实施没有得到验证；同时大多采用单一的着色方式，即整个牙齿具有统一的颜色，渲染的结果具有立体感不强，真实感欠缺等缺点。
本发明提供了解决技术问题的技术方案牙龈纹理坐标计算的实施方式，具体参见以下：
参见图1-7所示，图1为本发明提供了一种牙龈纹理坐标的计算方法的实施例的流程图，包括：
步骤S100构建当前数字化牙颌模型的牙颌坐标系；
在本申请计算牙龈纹理坐标是基于牙颌坐标系进行的，因此本申请的实施例中提供了2种构建牙颌坐标系的方案；
第一方案为：对数字化牙颌模型上的牙龈网格顶点坐标信息进行特征值分析；其中，将满足第一特征值的网格顶点坐标信息作为第一主成分，并设置为 X轴，将满足第二特征值的网格顶点坐标信息作为第二主成分，并设置为Y轴，将满足第三特征值的网格顶点坐标信息作为第三主成分，并设置为Z轴；进一步计算牙颌模型的每个网格顶点坐标信息的平均值，将所述平均值对应的坐标点设置为所述牙颌坐标系的原点，构建牙颌坐标系。
本申请提供的第二方案为：获取单个牙齿的牙齿重心位置信息，并将所述牙齿重心位置信息投影至同一投影平面，将所述投影平面设置为牙颌平面；在所述牙颌平面上选取同一牙颌模型上牙齿编号一一对应的两颗牙齿位置信息；将选取到的两颗牙齿位置信息进行物理连接构建所述牙齿牙颌坐标系的X轴；将在所述牙颌平面内与X轴垂直的方向设置为Y轴，垂直于所述牙颌平面的方向设置为Z轴。
步骤S200将当前数字化牙颌模型中的牙龈网格顶点信息投影到所述牙颌坐标系的一平面上构建成投影平面牙龈网格图，并在投影平面牙龈网格图识别出牙齿边界线以及牙龈底部轮廓线；
通过口扫装置获取的口内图像则为本申请的数字化牙颌模型，该数字化牙颌模型是以三维网格呈现的，因此本实施例中将该数字化牙颌模型的牙龈网格投影到牙颌坐标系的XY平面上，不限于XY平面，也可以为牙颌坐标系的ZY 平面或XZ平面；在进行投影映射过程中以牙龈网格顶点信息向选定的牙颌坐标系的其中一平面进行映射，形成平面牙龈网格图，进一步的在投影平面牙龈网格图标注牙上标注出牙齿的边界线以及牙龈底部轮廓线，参见图3中A’为投影平面牙龈网格图牙龈底部轮廓线，B’投影平面牙龈网格图牙齿边界线所示。
步骤S300在样本数量库中检索出与当前数字化牙颌模型中牙齿数量一致的牙龈纹理图，并在牙龈纹理图上识别出牙齿边界线以及牙龈底部轮廓线；
由于本申请应用于牙齿隐形正畸领域，每个正畸患者的矫治方案以及对应的矫治器属于个性化定制，为此，本申请中获取到的每个患者的口内图像信息以及牙齿的状态也不同，有些可能是牙位缺失，有些牙位拥挤以及牙弓的大小也不同；本申请结合正畸患者的年龄、口内牙齿状态等构建了样本数据库，对患者真实的口内图像进行分类处理，针对设定的不同分类模型，提供对应标准参考图像并以该标准参考图像构建牙齿的渲染图；目前现有构建牙齿的渲染图只是从概念进行公开纰漏，具体如何进行渲染的并没有公开，因此本申请提出了在渲染过程中的如何建立纹理图与平面牙龈网格图之间的坐标关系。具体的，例如，当前正畸患者通过口扫装置扫描口内信息得到图像信息即为本申请的数字化牙颌模型，数字化牙颌模型在空间坐标上显示的为网格图，本申请通过获取当前患者数字化牙颌模型，该数字化牙颌模型是需要进行正畸的，为了向用户展现出的矫治后的数字化牙颌模型，使其更加真实，本申请中通过在上述提及的样本数据库检索出与当前患者牙齿数量一致的标准图片，并将本申请的当前正畸患者的牙颌模型渲染成与从样本数据库中的标准图片一致的牙龈图片，以此满足渲染的需求，本申请是为进行牙颌模型渲染方案做准备。首先当从样本数量库中检索出与当前数字化牙颌模型中牙齿数量一致的牙龈纹理图，检索出以后对牙龈纹理图上识别出牙齿边界线以及牙龈底部轮廓线，参见图4中A为牙龈纹理图牙龈底部轮廓线，B牙龈纹理图牙齿边界线。牙龈纹理图片：把牙龈图片按照特定的方式映射到牙龈模型表面上，使得牙龈模型看上去更加真实。牙龈纹理坐标：牙龈图片和牙龈模型之间的映射关系，定义在牙龈模型上，代表牙龈模型上的该点区域对应的图片区域。
步骤S400根据预设标注条件分别在所述牙龈纹理图以及投影平面牙龈网格图的牙齿边界线以及牙龈底部轮廓线上标记出等数量的识别点，进一步的将投影平面牙龈网格图的识别点设置为控制点；
进行标记的标注方式为：标记出等数量的识别点包括：分别对投影平面牙龈网格图以及所述牙龈纹理图的单颗牙齿边界线上以及牙龈底部轮廓线上等距离地标记数量相等的识别点，并对各所述识别点按照预设排列顺序进行编号设置，预设排列顺序可以都是顺时针，或者都是逆时针。牙龈纹理图片和平面牙龈网格上的牙齿边界线的顶点数量和牙龈底部轮廓线的顶点数量相等并且一一对应，为将平面牙龈网格图形的各顶点映射到牙龈纹理图片上，并形成一一对应关系，本申请中是调整平面牙龈网格图形上设定相应顶点，将标记的识别点设置为为控制点，通过控制点进行形变处理。
步骤S500通过调整所述控制点使所述投影平面牙龈网格图与所述牙龈纹理图点对点重合，将投影平面牙龈网格图形变到所述牙龈纹理图上；
根据上述实施例的控制点分别对投影平面牙龈网格图与所述牙龈纹理图的牙齿边界识别点和牙龈底部轮廓线识别点建立对应关系；
根据预设条件分别选取一所述牙龈网格图上的牙齿边界识别点或牙龈底部轮廓线识别点以及一所述牙龈纹理图上的牙齿边界识别点或牙龈底部轮廓线识别点为建立位置对应关系起始位置点；其中，起始位置点包括：选取投影平面牙龈网格图的顶点以及所述牙龈纹理图的像素点在牙颌坐标系上在x方向或y方向的极大或极小值。
并以所述起始位置点沿预设排列顺序分别在所述牙龈纹理图以及投影平面牙龈网格图上各位置处标记出对应的等数量的所述识别点。
参见图2所示结合图4和图5，步骤S600将形变重合后的所述投影平面牙龈网格图上的顶点信息设置为所述牙龈纹理图的牙龈纹理坐标。
步骤S610以所述起始位置点为重合起点，按照预设排列顺序根据各位置对应关系将所述平面牙龈网格图映射在所述牙龈纹理图上；
步骤S620将所述平面牙龈网格图中设置的所述控制点一一与所述牙龈纹理图上的像素点中标记的识别点进行点对点形变映射；
步骤S630通过调整所述平面牙龈网格图上的所述控制点使所述平面牙龈网格图与所述牙龈纹理图完全重合；
步骤S640在所述牙颌坐标系上获取重合后的所述平面牙龈网格图的各顶点坐标，并将各顶点坐标设置为所述牙龈纹理图的纹理坐标。
参见图3和图4所示，牙龈纹理图上A为牙龈纹理图牙龈底部轮廓线，B 牙龈纹理图牙齿边界线；投影平面牙龈网格图中A’为投影平面牙龈网格图牙龈底部轮廓线，B’投影平面牙龈网格图牙齿边界线；在标记过程中按照An对An’； Bn对Bn’进行，并一一匹配。
具体的，各个点进行映射是通过图形的形变处理进行的，具体的形变方式为以下：
第一种形变方法包括：
Δx＝0
s.t
x|c＝b
其中：x为待求解的变形后的牙龈网格顶点位置，b为约束条件，由牙龈线以及牙颌底部轮廓组成，且值为纹理图片上所标注的位置。
第二种所述形变方法包括：
Figure RE-GDA0003170384860000111
Figure RE-GDA0003170384860000112
λ1，λ2，...λn≥0；
Figure RE-GDA0003170384860000113
其中，λi代表x0点周围一环邻域点的数量，xi为x0点周围一环邻域的第i个点；其中，权重的选取方式，均匀权重：
Figure RE-GDA0003170384860000114
或均值权重：
Figure RE-GDA0003170384860000115
ωi--为xi点对x0点的影响坐标权重；αi代表边x0xi和边x0xi+1的夹角；参见图5所示。
在本申请中是将通过扫描仪等方式扫描的实体牙颌模型图，将其转化为数字化牙颌模型，映射在牙颌模型坐标系上，通过变形的方式将平面牙龈网格与纹理图片相重叠，变形过程中控制的边界条件是每个牙齿的边界线以及牙龈底圈的轮廓线，通过控制这些控制点将平面牙龈网格变形，并且使得变形之后与纹理图片重叠，变形之后的平面牙龈网格顶点的xy的坐标即为牙龈网格纹理坐标。计算牙龈模型的纹理坐标，可以使得在牙龈渲染时增加贴图技术，使得渲染结果更加真实立体。
参见图6所示；本发明还提供了一种牙龈纹理坐标的计算系统，可执行上述的牙龈纹理坐标的计算方法的实施例，包括：
坐标系构建模块100，构建当前数字化牙颌模型的牙颌坐标系；
第一识别模块200，将当前数字化牙颌模型中的牙龈网格顶点信息投影到所述牙颌坐标系的一平面上构建成投影平面牙龈网格图，并在投影平面牙龈网格图识别出牙齿边界线以及牙龈底部轮廓线；
第二识别模块300，在样本数量库中检索出与当前数字化牙颌模型中牙齿数量一致的牙龈纹理图，并在所述牙龈纹理图上识别出牙齿边界线以及牙龈底部轮廓线；
控制点设置模块400，根据预设标注条件分别在所述牙龈纹理图以及投影平面牙龈网格图的牙齿边界线以及牙龈底部轮廓线上标记出等数量的识别点，进一步的将投影平面牙龈网格图的识别点设置为控制点；
图形形变模块500，通过调整所述控制点使所述投影平面牙龈网格图与所述牙龈纹理图点对点重合，将投影平面牙龈网格图形变到所述牙龈纹理图上；
纹理坐标获取模块600，将形变重合后的所述投影平面牙龈网格图上的顶点信息设置为所述牙龈纹理图的牙龈纹理坐标。
具体的实施方式参见上述牙龈纹理坐标的计算方法实施例的实施方式，在此不再赘述，同可参见图1-图7。
本申请还提供一种牙龈纹理坐标的计算设备，包括处理器和存储器，存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或所述指令集由所述处理器加载并执行上述任一项所述的牙龈纹理坐标的计算方法的实施例。
本申请还提供一种计算机存储介质，包括计算机指令，当所述计算机指令在牙龈纹理坐标的计算设备上运行时，使得所述牙龈纹理坐标的计算设备执行上述所述的牙龈纹理坐标的计算方法。
其结构框图如图7所示，该牙龈纹理坐标的计算设备000可以是平板电脑、笔记本电脑或台式电脑。牙龈纹理坐标的计算设备000还可能被称为便携式终端、膝上型终端、台式终端等其他名称。
牙龈纹理坐标的计算设备000内置有处理器010和存储器020，其中，存储器020上存储有计算机程序，处理器010运行存储器020中的计算机程序时实现牙龈纹理坐标的计算方法。
处理器010可以包括一个或多个处理核心，比如4个核心处理器、8个核心处理器等。处理器010可以采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、 FPGA(Field—Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器010也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。
在一些实施例中，处理器010可以在集成有GPU(Graphics Processing Unit，图像处理器)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器010还可以包括AI(Artificial Intelligence，人工智能)处理器，该AI 处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
存储器020包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器020还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。在一些实施例中，存储器020中的非暂态的计算机可读存储介质用于存储至少一个指令、至少一段程序、代码集或指令集，该至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集用于被处理器010所执行以实现本发明实施例中提供的牙龈纹理坐标的计算方法。
在一些实施例中，牙龈纹理坐标的计算设备000还包括有：外围设备接口设备050和外围设备。处理器010、存储器020和外围设备接口设备050之间通过总线或信号线相连。外围设备可以通过总线、信号线或电路板与外围设备接口设备050相连。
具体到本实施例中，外围设备可以包括口内扫描仪030和3D打印设备040。处理器010通过口内扫描仪030获取患者口内的数字化牙颌模型，处理器010在执行计算机程序的过程中通过程序命令获取口内扫描仪030采集的数字化牙颌模型，再通过执行牙龈纹理坐标的计算实施例方法，以获取牙龈纹理坐标，实现牙龈的渲染，以进一步使其牙颌模型从更加真实，实现获客以及更好展示矫治方案，进一步的实现矫治方案的制定，根据制定的矫治方案设计壳状牙齿矫治器，将设计好的数字化壳状牙齿矫治器模型对应的数据信息传输至3D打印设备040，通过3D打印设备040直接打印制备壳状牙齿矫治器。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以为非易失性计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质也可以为易失性计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质中存储有指令，当该指令在计算机上运行时，使得计算机执行上述提供的牙龈纹理坐标的计算方法及系统。
牙龈纹理坐标的计算系统中的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-only memory， ROM)、随机存取存储器(Random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种牙龈纹理坐标的计算方法，其特征在于，包括：
构建当前数字化牙颌模型的牙颌坐标系；
将当前数字化牙颌模型中的牙龈网格顶点信息投影到所述牙颌坐标系的一平面上构建成投影平面牙龈网格图，并在投影平面牙龈网格图识别出牙齿边界线以及牙龈底部轮廓线；
在样本数量库中检索出与当前数字化牙颌模型中牙齿数量一致的牙龈纹理图，并在所述牙龈纹理图上识别出牙齿边界线以及牙龈底部轮廓线；
根据预设标注条件分别在所述牙龈纹理图以及投影平面牙龈网格图的牙齿边界线以及牙龈底部轮廓线上标记出等数量的识别点，进一步的将投影平面牙龈网格图的识别点设置为控制点；
通过调整所述控制点使所述投影平面牙龈网格图与所述牙龈纹理图点对点重合，并将投影平面牙龈网格图形变到所述牙龈纹理图上；
将形变重合后的所述投影平面牙龈网格图上的顶点信息设置为所述牙龈纹理图的牙龈纹理坐标。
2.根据权利要求1所述的牙龈纹理坐标的计算方法，其特征在于，标记出等数量的识别点包括：分别对投影平面牙龈网格图以及所述牙龈纹理图的单颗牙齿边界线以及牙龈底部轮廓线等距离地标记数量相等的识别点，并对各所述识别点按照预设排列顺序进行编号设置；其中，预设排列顺序包括为顺时针，或者逆时针。
3.根据权利要求2所述的牙龈纹理坐标的计算方法，其特征在于，包括：
分别对投影平面牙龈网格图以及所述牙龈纹理图的牙齿边界识别点和牙龈底部轮廓线识别点建立对应关系；
根据预设条件分别选取一所述牙龈网格图上的牙齿边界识别点或牙龈底部轮廓线识别点，以及一所述牙龈纹理图上的牙齿边界识别点或牙龈底部轮廓线识别点为建立位置对应关系起始位置点；
并以所述起始位置点沿预设排列顺序分别在所述牙龈纹理图以及投影平面牙龈网格图上各位置处标记出对应的等数量的所述识别点。
4.根据权利要求3所述的牙龈纹理坐标的计算方法，其特征在于，包括：
以所述起始位置点为重合起点，按照预设排列顺序根据各位置对应关系将所述平面牙龈网格图映射在所述牙龈纹理图上；
将所述平面牙龈网格图中设置的所述控制点一一与所述牙龈纹理图上的像素点中标记的识别点进行点对点形变映射；
通过调整所述平面牙龈网格图上的所述控制点使所述平面牙龈网格图与所述牙龈纹理图完全重合；
在所述牙颌坐标系上获取重合后的所述平面牙龈网格图的各顶点坐标，并将各顶点坐标设置为所述牙龈网格的纹理坐标。
5.根据权利要求4所述的牙龈纹理坐标的计算方法，其特征在于，所述形变方法包括：
Δx＝0
s.t
x|c＝b
其中：x为待求解的变形后的牙龈网格顶点位置，b为约束条件，由牙龈线以及牙颌底部轮廓组成，且值为纹理图片上所标注的位置。
6.根据权利要求4所述的牙龈纹理坐标的计算方法，其特征在于，所述形变方法包括：
Figure FDA0003093851990000021
Figure FDA0003093851990000022
其中，λi代表x0点周围一环邻域点的数量，xi为x0点周围一环邻域的第i个点；其中，权重的选取方式，均匀权重：
Figure FDA0003093851990000023
或均值权重：
Figure FDA0003093851990000031
ωi--为xi点对x0点的影响坐标权重；αi代表边x0 xi和边x0 xi+1的夹角。
7.根据权利要求1-6任一项所述的牙龈纹理坐标的计算方法，其特征在于，所述起始位置点包括：选取投影平面牙龈网格图的顶点以及所述牙龈纹理图的像素点在牙颌坐标系上在x方向或y方向的极大或极小值。
8.根据权利要求1所述的牙龈纹理坐标的计算方法，其特征在于，构建牙颌坐标系包括：
对数字化牙颌模型上的牙龈网格顶点坐标信息进行特征值分析；
其中，将满足第一特征值的网格顶点坐标信息作为第一主成分，并设置为X轴，将满足第二特征值的网格顶点坐标信息作为第二主成分，并设置为Y轴，将满足第三特征值的网格顶点坐标信息作为第三主成分，并设置为Z轴；进一步计算牙颌模型的每个网格顶点坐标信息的平均值，将所述平均值对应的坐标点设置为所述牙颌坐标系的原点，构建牙颌坐标系。
9.根据权利要求1所述的牙龈纹理坐标的计算方法，其特征在于，构建牙颌坐标系包括：
获取单个牙齿的牙齿重心位置信息，并将所述牙齿重心位置信息投影至同一投影平面，将所述投影平面设置为牙颌平面；
在所述牙颌平面上选取同一牙颌模型上牙齿编号一一对应的两颗牙齿位置信息；
将选取到的两颗牙齿位置信息进行物理连接构建所述牙齿牙颌坐标系的X轴；
将在所述牙颌平面内与X轴垂直的方向设置为Y轴，垂直于所述牙颌平面的方向设置为Z轴。
10.一种牙龈纹理坐标的计算系统，可执行权利要求1-9任一所述的牙龈纹理坐标的计算方法，其特征在于，包括：
坐标系构建模块，构建当前数字化牙颌模型的牙颌坐标系；
第一识别模块，将当前数字化牙颌模型中的牙龈网格顶点信息投影到所述牙颌坐标系的一平面上构建成投影平面牙龈网格图，并在投影平面牙龈网格图识别出牙齿边界线以及牙龈底部轮廓线；
第二识别模块，在样本数量库中检索出与当前数字化牙颌模型中牙齿数量一致的牙龈纹理图，并在所述牙龈纹理图上识别出牙齿边界线以及牙龈底部轮廓线；
控制点设置模块，根据预设标注条件分别在所述牙龈纹理图以及投影平面牙龈网格图的牙齿边界线以及牙龈底部轮廓线上标记出等数量的识别点，进一步的将投影平面牙龈网格图的识别点设置为控制点；
图形形变模块，通过调整所述控制点使所述投影平面牙龈网格图与所述牙龈纹理图点对点重合，将投影平面牙龈网格图形变到所述牙龈纹理图上；
纹理坐标获取模块，将形变重合后的所述投影平面牙龈网格图上的顶点信息设置为所述牙龈网格的牙龈纹理坐标。
11.一种牙龈纹理坐标的计算设备，其特征在于，包括处理器和存储器，存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或所述指令集由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1至9中任一项所述的牙龈纹理坐标的计算方法。
12.一种计算机存储介质，其特征在于，包括计算机指令，当所述计算机指令在牙颌模型中了牙龈纹理坐标的计算设备上运行时，使得所述牙龈纹理坐标的计算设备执行权利要求1至9任一项所述的牙龈纹理坐标的计算方法。
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