CN114491700B - 三维牙齿模型的显示坐标系计算方法、装置及应用 - Google Patents
三维牙齿模型的显示坐标系计算方法、装置及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114491700B CN114491700B CN202210138242.1A CN202210138242A CN114491700B CN 114491700 B CN114491700 B CN 114491700B CN 202210138242 A CN202210138242 A CN 202210138242A CN 114491700 B CN114491700 B CN 114491700B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- axis
- tooth model
- dimensional tooth
- matrix
- coordinate system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 62
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 56
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 32
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims description 15
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 13
- 238000010606 normalization Methods 0.000 claims description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 238000012937 correction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 210000000887 face Anatomy 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004883 computer application Methods 0.000 description 1
- 238000013499 data model Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 210000000214 mouth Anatomy 0.000 description 1
- 238000012847 principal component analysis method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/10—Geometric CAD
Abstract
本申请提出了一种三维牙齿模型的显示坐标系计算方法、装置及应用，其中，所述方法通过原有牙齿模型的坐标点重新计算显示坐标系，使得基于显示坐标系变换得到的牙齿模型的最大表面积朝向用户，从而起到让用户更清楚观察牙齿表面的显示效果。相比于现有技术，本方案能够自动转换牙齿模型的朝向，相比于手动调整更为高效同时也更精确。转换后的牙齿模型能够方便用户的观察以及对产品的校正。
Description
技术领域
本申请涉及计算机应用技术领域，特别是涉及一种三维牙齿模型的显示坐标系计算方法、装置及应用。
背景技术
计算机辅助的方法在口腔医学有着广泛的应用，其中构建三维数据模型有助于人了解和掌握牙齿外观形态和内部构造，对口腔医学的各个领域诸如：口腔修复、口腔正畸、口腔内科、口腔外科等都发挥重要作用。
在三维牙齿模型编辑和校正产品设计时，将牙齿模型朝向用户能够方便用户的观察或者进一步编辑。而目前的三维牙齿模型无法将模型最大表面朝向用户，因此达不到最优的显示效果。
基于此，本发明通过重构模型的显示坐标系，从而将牙齿模型调整至能露出最大表面积的方向并朝向用户，从而起到更清楚观察牙齿表面的显示效果。
发明内容
本申请实施例提供了一种三维牙齿模型的显示坐标系计算方法、装置及应用，针对现有的三维牙齿模型，能够通过重建坐标系的方式将模型的最大表面积朝向用户，使得模型对牙齿表面的呈现效果更为清楚。
第一方面，本申请实施例提供了一种三维牙齿模型的显示坐标系计算方法，所述方法包括：获取由三角面片构成的三维牙齿模型；计算每个三角面片的面片法向以及面片面积比，累加所有三角面片的面片法向与面片面积比的乘积，对乘积和归一化处理得到三维牙齿模型的z轴；计算所有三角面片的顶点坐标的均值，以均值作为三维牙齿模型的原点；以每个顶点坐标与原点的差值构造矩阵X，将矩阵X变换为矩阵X的对称矩阵C；计算对称矩阵C的最大特征值，及最大特征值对应的特征向量，获取与特征向量和z轴组成的第一平面相垂直的第一向量作为三维牙齿模型的x轴；获取与x轴和z轴组成的第二平面相垂直的第二向量作为三维牙齿模型的y轴；以原点、x轴、y轴、z轴重建显示坐标系，将三维牙齿模型坐标变换到显示坐标系中。
在其中一些实施例中，x轴、y轴由以下方式得到：将特征向量与z轴进行叉积运算，得到三维牙齿模型的x轴；将x轴与z轴进行叉积运算，得到三维牙齿模型的y轴。
在其中一些实施例中，将矩阵X变换为矩阵X的对称矩阵C包括：以
构造矩阵
令
构造矩阵X的对称矩阵C，其中
可得C＝
其中，xi为顶点，
为所有顶点均值，N为牙齿模型总面片数目。
在其中一些实施例中，获取原始牙齿模型，对原始牙齿模型的每个面片进行三角化处理，得到由三角面片构成的三维牙齿模型。
在其中一些实施例中，面片法向为每个三角面片的三个顶点法向的平均法向。
在其中一些实施例中，面片面积比为面片面积占所有三角面片总面积的比例。
在其中一些实施例中，最大特征值对应的特征向量为不与z轴平行的向量；或者，若最大特征值对应的特征向量与z轴平行时，取次大特征值对应的特征向量与z轴进行叉积运算。
第二方面，本申请实施例提供了一种三维牙齿模型的显示坐标系计算装置，包括：获取模块，用于获取由三角面片构成的三维牙齿模型；z轴计算模块，用于计算每个三角面片的面片法向以及面片面积比，累加所有三角面片的面片法向与面片面积比的乘积，对乘积和归一化处理得到三维牙齿模型的z轴；原点计算模块，用于计算所有三角面片的顶点坐标的均值，以均值作为三维牙齿模型的原点；x轴计算模块，用于以每个顶点坐标与原点的差值构造矩阵X，将矩阵X变换为矩阵X的对称矩阵C；计算对称矩阵C的最大特征值，及最大特征值对应的特征向量，获取与特征向量和z轴组成的第一平面相垂直的第一向量作为三维牙齿模型的x轴；y轴计算模块，用于获取与x轴和z轴组成的第二平面相垂直的第二向量作为三维牙齿模型的y轴；模型坐标变换模块，用于以原点、x轴、y轴、z轴重建显示坐标系，将三维牙齿模型坐标变换到显示坐标系中。
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第一方面任一项所述的三维牙齿模型的显示坐标系计算方法。
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，所述过程包括根据第一方面任一项所述的三维牙齿模型的显示坐标系计算方法。
本申请实施例的主要贡献和创新点如下：本方案通过原有牙齿模型的坐标点重新计算显示坐标系，使得基于显示坐标系变换得到的牙齿模型的最大表面积朝向用户，从而起到让用户更清楚观察牙齿表面的显示效果。相比于现有技术，本方案能够自动转换牙齿模型的朝向，相比于手动调整更为高效同时也更精确。转换后的牙齿模型能够方便用户的观察以及对产品的校正。
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。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请第一实施例的三维牙齿模型的显示坐标系计算方法的主要步骤流程图。
图2是根据本申请第一实施例的三维牙齿模型的显示坐标系计算方法的三角面片法向量的示意图。
图3是原始读入牙齿模型显示出的图像。
图4是将模型最大表面朝向用户的牙齿模型显示出的图像。
图5是根据本申请第二实施例的三维牙齿模型的显示坐标系计算装置的结构框图。
图6是根据本申请第三实施例的电子装置的硬件结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本说明书一个或多个实施例相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本说明书一个或多个实施例的一些方面相一致的装置和方法的例子。
需要说明的是：在其他实施例中并不一定按照本说明书示出和描述的顺序来执行相应方法的步骤。在一些其他实施例中，其方法所包括的步骤可以比本说明书所描述的更多或更少。此外，本说明书中所描述的单个步骤，在其他实施例中可能被分解为多个步骤进行描述；而本说明书中所描述的多个步骤，在其他实施例中也可能被合并为单个步骤进行描述。
本方案目的是当针对三维牙齿模型编辑或者校正产品设计时，能够将牙齿模型朝向用户，以方便用户观察或者进一步编辑。基于此，本方案通过重建显示坐标系使得基于显示坐标系变换得到的牙齿模型的最大表面积朝向用户，从而起到让用户更清楚观察牙齿表面的显示效果。
本方案针对的是原始读入的牙齿模型，并基于“显示面积最大化”的目的将原始牙齿模型的三维坐标系以及原点重新计算，构建得到新的三维坐标系，并通过牙齿模型的原始坐标与原始坐标系的关系，在新的三维坐标系中显示牙齿模型的变换后坐标，从而得到表面积显示最大的三维牙齿模型。相比于现有技术，本方案能够自动转换牙齿模型的朝向，相比于手动调整更为高效同时也更精确。转换后的牙齿模型能够方便用户的观察以及对产品的校正。
图1是根据本申请第一实施例的三维牙齿模型的显示坐标系计算方法的主要步骤流程图。
为实现该目的，如图1所示，三维牙齿模型的显示坐标系计算方法主要包括如下的步骤S101至步骤S106。
步骤S101、获取由三角面片构成的三维牙齿模型。
步骤S102、计算每个三角面片的面片法向以及面片面积比，累加所有三角面片的面片法向与面片面积比的乘积，对乘积和归一化处理得到三维牙齿模型的z轴。
步骤S103、计算所有三角面片的顶点坐标的均值，以均值作为三维牙齿模型的原点。
步骤S104、以每个顶点坐标与原点的差值构造矩阵X，将矩阵X变换为矩阵X的对称矩阵C；计算对称矩阵C的最大特征值，及最大特征值对应的特征向量，获取与特征向量和z轴组成的第一平面相垂直的第一向量作为三维牙齿模型的x轴。
步骤S105、获取与x轴和z轴组成的第二平面相垂直的第二向量作为三维牙齿模型的y轴。
步骤S106、以原点、x轴、y轴、z轴重建显示坐标系，将三维牙齿模型坐标变换到显示坐标系中。
在步骤S101中，获取到的三维牙齿模型由多个三角面片构成，目的是通过三角面片还原牙齿的立体形状，可以理解的是，若原始牙齿模型不是三角形构成，那么先获取原始牙齿模型，对原始牙齿模型的每个面片进行三角化处理，得到由三角面片构成的三维牙齿模型。
值得说明的是，本方案采用将牙齿立体形状三角面片表示的手段能方便计算牙齿模型的法向量、牙齿面积等以便于后续坐标轴更新。具体地，本方案中先计算每个三角面片的法向量，并求和，得到牙齿模型的法向量，而三角面片的法向量又可以通过求三角形三个顶点法向量得到。根据上述计算步骤本方案能够得到牙齿模型的法向量，并将法向量归一化后作为z轴。
需要说明的是，在本方案中综合考虑了不同面积的三角面片对法向量的影响，即三角形的面积占比越大，对最后结果的影响就越大，那么法向量在最后总方向中所占的比例越高。具体地，每个三角面片都具有一法向方向以及三角形面积，在法向方向前乘以三角形面积的面积比例，面积比例的值越大，则法向方向所占权重越大。本方案通过将法向量乘以面积权重的方式求出立体形状的法向量。
在步骤S102中，归一化是为了得到唯一表示的z轴。例如：向量(0,0,1)，(0,0,2),(0,0,3)…(0,0,n)都表示同一个方向，对向量归一化以后，就唯一表示为(0，0，1)。
在本方案中，面片法向为每个三角面片的三个顶点法向的平均法向。示例性的，如图2所示，某一面片的三个顶点为a、b、c,计算三个顶点的法向量为na，nb，nc，则△abc的平均法向为
S△abc为Si。针对每个三角面片，定义z轴方向：
其中N为牙齿模型总面片数目，Stotal为所有面片面积总和，Norm为向量归一化操作。
在该公式中，Si/Stotal表示第i个三角形的片面面积比，面片面积比为面片面积占所有三角面片总面积的比例。Si/Stotal*ni表示第i个三角形的法向量。
在步骤S103中，对模型中所有顶点xi，计算均值
该均值作为显示坐标系的原点。具体而言，在原始坐标系中，牙齿模型的坐标系是以读入牙齿的stl模型时得到的，一般情况下就是建模或者扫描牙齿时得到的原始坐标系，因此在模型显示时并不能达到较好的显示效果，如图3的坐标是原始读入牙齿模型显示出的图像，该图像中用户难以看清每颗牙齿表面，而重构坐标系后，模型的原点位于所有三角面片的中心且模型正向面对用户，使得模型对牙齿表面的呈现效果更为清楚。
在步骤S104中，针对三维牙齿模型的顶点坐标利用主成分分析方法进行降维，得到特征向量。
具体地，以
构造矩阵
令
构造矩阵X的对称矩阵C，其中
可得
其中，xi为顶点，
为所有顶点均值，N为牙齿模型总面片数目。
在本方案中，构造对称矩阵C并对对称矩阵采用特征值分解，得到特征值及对应的特征向量，取最大特征值对应的特征向量记为v1，v1在集合意义上表示该方向上数据分布最分散，由于求得的v1并不一定与z轴垂直，因此v1仅作为中间值，通过v1进一步计算x轴和y轴，具体方式如下：在v1于z轴不平行的情况下，v1与z轴构成一个平面，若存在一向量与该平面垂直，则说明该向量与构成平面的z轴垂直，即，在本方案中将v1与z轴进行叉积运算，得到三维牙齿模型的x轴；并通过同样的方法以x轴、z轴构成一个平面，并“通过x轴与z轴的叉积与这两个向量组成的平面垂直”将x轴与z轴进行叉积运算，得到三维牙齿模型的y轴。
由上述计算可知，原来的维度是xyz三个维度，变换以后选定最大特征值对应的特征向量作为v1方向，在v1方向上数据变化最大，或者认为在这个方向上数据分的最开。
另外值得一提的是，本方案以v1、z轴的叉积值作为x轴，因此v1与z轴需构成一唯一确定的平面，也就是说v1应与z轴不平行，若求出的v1与z轴平行，则取次大特征值对应的特征向量v2，换言之，最大特征值对应的特征向量为不与z轴平行的向量；或者，若最大特征值对应的特征向量与z轴平行时，取次大特征值对应的特征向量与z轴进行叉积运算。
以下举一示例对本方案提供的三维牙齿模型的显示坐标系计算方法进行说明。假定要对图3的牙齿模型进行坐标系的重新计算，使得模型如图4所示，原点位于所有三角面片的中心且模型正向面对用户。针对图3中牙齿模型每个面片进行三角化处理，每个顶点由坐标表示。
计算面片的平均法向，针对每个三角面片，定义z轴方向：
(N为牙齿模型总面片数目，Stotal为所有面片面积总和，Norm为向量归一化操作)，计算得到z轴方向。
以
构造矩阵
令
构造矩阵X的对称矩阵C，其中
可得
求出矩阵C的最大特征值对应的特征向量v1为。计算v1与z轴的叉积，将叉积作为显示坐标轴的x轴，再将z轴与x轴进行叉积，得到叉积作为坐标轴y轴，由原点，坐标轴x，y，z组成三维牙齿模型的显示坐标系，再将顶点通过坐标变化显示到坐标系中，得到如图4所示的模型。
另外，如图5所示，本方案提供一种三维牙齿模型的显示坐标系计算装置，该装置利用上述三维牙齿模型的显示坐标系计算方法进行牙齿模型的位置和朝向处理，该装置包括：
获取模块501，用于获取由三角面片构成的三维牙齿模型。
z轴计算模块502，用于计算每个三角面片的面片法向以及面片面积比，累加所有三角面片的面片法向与面片面积比的乘积，对乘积和归一化处理得到三维牙齿模型的z轴。
原点计算模块503，用于计算所有三角面片的顶点坐标的均值，以均值作为三维牙齿模型的原点。
x轴计算模块504，用于以每个顶点坐标与原点的差值构造矩阵X，将矩阵X变换为矩阵X的对称矩阵C；计算对称矩阵C的最大特征值，及最大特征值对应的特征向量，获取与特征向量和z轴组成的第一平面相垂直的第一向量作为三维牙齿模型的x轴。
y轴计算模块505，用于获取与x轴和z轴组成的第二平面相垂直的第二向量作为三维牙齿模型的y轴。
模型坐标变换模块506，用于以原点、x轴、y轴、z轴重建显示坐标系，将三维牙齿模型坐标变换到显示坐标系中。
如图6所示，本申请一个实施例的电子装置，包括存储器604和处理器602，该存储器604中存储有计算机程序，该处理器602被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
具体地，上述处理器602可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，简称为ASIC)，或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
其中，存储器604可以包括用于数据或指令的大容量存储器604。举例来说而非限制，存储器604可包括硬盘驱动器(HardDiskDrive，简称为HDD)、软盘驱动器、固态驱动器(SolidStateDrive，简称为SSD)、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(UniversalSerialBus，简称为USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器604可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器604可在数据处理装置的内部或外部。在特定实施例中，存储器604是非易失性(Non-Volatile)存储器。在特定实施例中，存储器604包括只读存储器(Read-OnlyMemory，简称为ROM)和随机存取存储器(RandomAccessMemory，简称为RAM)。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(ProgrammableRead-OnlyMemory，简称为PROM)、可擦除PROM(ErasableProgrammableRead-OnlyMemory，简称为EPROM)、电可擦除PROM(ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory，简称为EEPROM)、电可改写ROM(ElectricallyAlterableRead-OnlyMemory，简称为EAROM)或闪存(FLASH)或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，该RAM可以是静态随机存取存储器(StaticRandom-AccessMemory，简称为SRAM)或动态随机存取存储器(DynamicRandomAccessMemory，简称为DRAM)，其中，DRAM可以是快速页模式动态随机存取存储器604(FastPageModeDynamicRandomAccessMemory，简称为FPMDRAM)、扩展数据输出动态随机存取存储器(ExtendedDateOutDynamicRandomAccessMemory，简称为EDODRAM)、同步动态随机存取内存(SynchronousDynamicRandom-AccessMemory，简称SDRAM)等。
存储器604可以用来存储或者缓存需要处理和/或通信使用的各种数据文件，以及处理器602所执行的可能的计算机程序指令。
处理器602通过读取并执行存储器604中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种三维牙齿模型的显示坐标系计算方法。
可选地，上述电子装置还可以包括传输设备606以及输入输出设备608，其中，该传输设备606和上述处理器602连接，该输入输出设备608和上述处理器602连接。
传输设备606可以用来经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括电子装置的通信供应商提供的有线或无线网络。在一个实例中，传输设备包括一个网络适配器(Network Interface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备606可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
输入输出设备608用于输入或输出信息。在本实施例中，输入的信息可以是原始牙齿模型等，输出的信息可以是重建显示坐标系后的牙齿模型等。
可选地，在本实施例中，上述处理器602可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：
S101、获取由三角面片构成的三维牙齿模型。
S102、计算每个三角面片的面片法向以及面片面积比，累加所有三角面片的面片法向与面片面积比的乘积，对乘积和归一化处理得到三维牙齿模型的z轴。
S103、计算所有三角面片的顶点坐标的均值，以均值作为三维牙齿模型的原点。
S104、以每个顶点坐标与原点的差值构造矩阵X，将矩阵X变换为矩阵X的对称矩阵C；计算对称矩阵C的最大特征值，及最大特征值对应的特征向量，获取与特征向量和z轴组成的第一平面相垂直的第一向量作为三维牙齿模型的x轴。
S105、获取与x轴和z轴组成的第二平面相垂直的第二向量作为三维牙齿模型的y轴。
S106、以原点、x轴、y轴、z轴重建显示坐标系，将三维牙齿模型坐标变换到显示坐标系中。
需要说明的是，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
通常，各种实施例可以以硬件或专用电路、软件、逻辑或其任何组合来实现。本发明的一些方面可以以硬件来实现，而其他方面可以以可以由控制器、微处理器或其他计算设备执行的固件或软件来实现，但是本发明不限于此。尽管本发明的各个方面可以被示出和描述为框图、流程图或使用一些其他图形表示，但是应当理解，作为非限制性示例，本文中描述的这些框、装置、系统、技术或方法可以以硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备或其某种组合来实现。
本发明的实施例可以由计算机软件来实现，该计算机软件由移动设备的数据处理器诸如在处理器实体中可执行，或者由硬件来实现，或者由软件和硬件的组合来实现。包括软件例程、小程序和/或宏的计算机软件或程序(也称为程序产品)可以存储在任何装置可读数据存储介质中，并且它们包括用于执行特定任务的程序指令。计算机程序产品可以包括当程序运行时被配置为执行实施例的一个或多个计算机可执行组件。一个或多个计算机可执行组件可以是至少一个软件代码或其一部分。另外，在这一点上，应当注意，如图中的逻辑流程的任何框可以表示程序步骤、或者互连的逻辑电路、框和功能、或者程序步骤和逻辑电路、框和功能的组合。软件可以存储在诸如存储器芯片或在处理器内实现的存储块等物理介质、诸如硬盘或软盘等磁性介质、以及诸如例如DVD及其数据变体、CD等光学介质上。物理介质是非瞬态介质。
本领域的技术人员应该明白，以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种三维牙齿模型的显示坐标系计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取由三角面片构成的三维牙齿模型；
计算每个三角面片的面片法向以及面片面积比，累加所有三角面片的面片法向与面片面积比的乘积，对乘积和归一化处理得到三维牙齿模型的z轴；
计算所有三角面片的顶点坐标的均值，以均值作为三维牙齿模型的原点；
以每个顶点坐标与原点的差值构造矩阵X，将矩阵X变换为矩阵X的对称矩阵C；
计算对称矩阵C的最大特征值，及最大特征值对应的特征向量，最大特征值对应的特征向量为不与z轴平行的向量，或者，若最大特征值对应的特征向量与z轴平行时，取次大特征值对应的特征向量，获取与特征向量和z轴组成的第一平面相垂直的第一向量作为三维牙齿模型的x轴；
获取与x轴和z轴组成的第二平面相垂直的第二向量作为三维牙齿模型的y轴；
以原点、x轴、y轴、z轴重建显示坐标系，将三维牙齿模型坐标变换到显示坐标系中。
2.根据权利要求1所述的三维牙齿模型的显示坐标系计算方法，其特征在于，x轴、y轴由以下方式得到：
将特征向量与z轴进行叉积运算，得到三维牙齿模型的x轴；
将x轴与z轴进行叉积运算，得到三维牙齿模型的y轴。
3.根据权利要求1所述的三维牙齿模型的显示坐标系计算方法，其特征在于，将矩阵X变换为矩阵X的对称矩阵C包括：
以
构造矩阵
令
构造矩阵X的对称矩阵C，其中
可得
其中，xi为顶点，
为所有顶点均值，N为牙齿模型总面片数目。
4.根据权利要求1所述的三维牙齿模型的显示坐标系计算方法，其特征在于，获取原始牙齿模型，对原始牙齿模型的每个面片进行三角化处理，得到由三角面片构成的三维牙齿模型。
5.根据权利要求1所述的三维牙齿模型的显示坐标系计算方法，其特征在于，面片法向为每个三角面片的三个顶点法向的平均法向。
6.根据权利要求1所述的三维牙齿模型的显示坐标系计算方法，其特征在于，面片面积比为面片面积占所有三角面片总面积的比例。
7.一种三维牙齿模型的显示坐标系计算装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取由三角面片构成的三维牙齿模型；
z轴计算模块，用于计算每个三角面片的面片法向以及面片面积比，累加所有三角面片的面片法向与面片面积比的乘积，对乘积和归一化处理得到三维牙齿模型的z轴；
原点计算模块，用于计算所有三角面片的顶点坐标的均值，以均值作为三维牙齿模型的原点；
x轴计算模块，用于以每个顶点坐标与原点的差值构造矩阵X，将矩阵X变换为矩阵X的对称矩阵C；计算对称矩阵C的最大特征值，及最大特征值对应的特征向量，最大特征值对应的特征向量为不与z轴平行的向量，或者，若最大特征值对应的特征向量与z轴平行时，取次大特征值对应的特征向量，获取与特征向量和z轴组成的第一平面相垂直的第一向量作为三维牙齿模型的x轴；
y轴计算模块，用于获取与x轴和z轴组成的第二平面相垂直的第二向量作为三维牙齿模型的y轴；
模型坐标变换模块，用于以原点、x轴、y轴、z轴重建显示坐标系，将三维牙齿模型坐标变换到显示坐标系中。
8.一种电子装置，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至6任一项所述的三维牙齿模型的显示坐标系计算方法。
9.一种可读存储介质，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至6任一项所述的三维牙齿模型的显示坐标系计算方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210138242.1A CN114491700B (zh) | 2022-02-15 | 2022-02-15 | 三维牙齿模型的显示坐标系计算方法、装置及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210138242.1A CN114491700B (zh) | 2022-02-15 | 2022-02-15 | 三维牙齿模型的显示坐标系计算方法、装置及应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114491700A CN114491700A (zh) | 2022-05-13 |
| CN114491700B true CN114491700B (zh) | 2022-10-11 |
Family
ID=81481351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210138242.1A Active CN114491700B (zh) | 2022-02-15 | 2022-02-15 | 三维牙齿模型的显示坐标系计算方法、装置及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114491700B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117409176A (zh) * | 2023-12-15 | 2024-01-16 | 深圳云甲科技有限公司 | 椅旁cad/cam系统的料块定位方法及相关设备 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1578646A (zh) * | 2001-10-31 | 2005-02-09 | 画像诊断株式会社 | 医疗用模拟装置及在其装置中的三维图像的显示控制方法 |
| CN106295170A (zh) * | 2016-08-08 | 2017-01-04 | 西安科技大学 | 基于牙冠与牙根特征的牙齿建模方法 |
| CN106504331A (zh) * | 2016-09-27 | 2017-03-15 | 西安科技大学 | 基于三维模型检索的牙齿建模方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7027642B2 (en) * | 2000-04-28 | 2006-04-11 | Orametrix, Inc. | Methods for registration of three-dimensional frames to create three-dimensional virtual models of objects |
| KR100382905B1 (ko) * | 2000-10-07 | 2003-05-09 | 주식회사 케이씨아이 | 치아 컴퓨터 모델링용 삼차원 스캐너 시스템 |
| US7080979B2 (en) * | 2001-04-13 | 2006-07-25 | Orametrix, Inc. | Method and workstation for generating virtual tooth models from three-dimensional tooth data |
| KR100955201B1 (ko) * | 2008-02-25 | 2010-04-29 | 주식회사 마크애니 | 3 차원 메쉬 모델의 워터마킹 방법 및 그 장치 |
| CN108986123A (zh) * | 2017-06-01 | 2018-12-11 | 无锡时代天使医疗器械科技有限公司 | 牙颌三维数字模型的分割方法 |
| CN111685899A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-09-22 | 上海银马科技有限公司 | 基于口内图像和三维模型的牙齿正畸治疗监测方法 |
-
2022
- 2022-02-15 CN CN202210138242.1A patent/CN114491700B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1578646A (zh) * | 2001-10-31 | 2005-02-09 | 画像诊断株式会社 | 医疗用模拟装置及在其装置中的三维图像的显示控制方法 |
| CN106295170A (zh) * | 2016-08-08 | 2017-01-04 | 西安科技大学 | 基于牙冠与牙根特征的牙齿建模方法 |
| CN106504331A (zh) * | 2016-09-27 | 2017-03-15 | 西安科技大学 | 基于三维模型检索的牙齿建模方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "正畸牙模数据预处理技术研究与实现";裴如兵;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士） 信息科技辑》;20111215;全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114491700A (zh) | 2022-05-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lin et al. | A mesh reconstruction algorithm driven by an intrinsic property of a point cloud | |
| KR101520647B1 (ko) | ３차원 메쉬 모델의 메쉬 데이터의 압축 및 복원 방법 및시스템 | |
| US9626797B2 (en) | Generating a consensus mesh from an input set of meshes | |
| US7215810B2 (en) | Method for creating single 3D surface model from a point cloud | |
| JP4783586B2 (ja) | スペクトル分析を用いたメッシュパラメータ化による伸縮について | |
| US20090058853A1 (en) | Method for meshing a curved surface | |
| CN114491700B (zh) | 三维牙齿模型的显示坐标系计算方法、装置及应用 | |
| US20230283979A1 (en) | Information processing device, information processing method, and information processing program | |
| US11887254B2 (en) | Methods for correcting and encrypting space coordinates of three-dimensional model | |
| JP3265879B2 (ja) | ３次元直交格子データの生成装置 | |
| JP2016170529A (ja) | 調髪シミュレーションシステム、調髪シミュレーション方法、調髪シミュレーションプログラム、および調髪シミュレーションプログラムを記録した記録媒体 | |
| KR20130057327A (ko) | 스테레오 매칭 시스템의 전처리 장치 | |
| US7369972B2 (en) | System, method, and program product for re-parameterizing three dimensional models represented as Catmull-Clark subdivision surfaces | |
| KR20130057328A (ko) | 스테레오 매칭 시스템의 전처리 장치 | |
| CN114596427A (zh) | 三维牙齿模型的剪裁面计算方法、装置及应用 | |
| CN113421292A (zh) | 一种三维建模细节增强方法及装置 | |
| JP4018334B2 (ja) | 人体モデル作成装置およびその方法ならびに人体モデル作成プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 | |
| CN116229005B (zh) | 三维巷道模型的测地线确定方法和装置 | |
| JP5565671B2 (ja) | 画像変形方法、画像処理装置、及びコンピュータプログラム | |
| US20220222887A1 (en) | System and method for rendering clothing on a two-dimensional image | |
| CN111667581B (zh) | 3d模型的处理方法、装置、设备及存储介质 | |
| CN116071529A (zh) | 三维模型处理方法及装置 | |
| CN114886597A (zh) | 一种基于髁突轴向的三维牙齿模型距离可视化方法 | |
| JPH09305746A (ja) | 地形データ補間装置 | |
| Shalkhauser et al. | Spatial Link Coverage Projections for the Glenn Research Center Communication Analysis Suite (GCAS) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Calculation method, device, and application of display coordinate system for three-dimensional tooth models Effective date of registration: 20230505 Granted publication date: 20221011 Pledgee: Zhejiang Mintai Commercial Bank Co.,Ltd. Hangzhou Binjiang small and micro enterprise franchise sub branch Pledgor: HANGZHOU YAZHI MEDICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023330000844 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Granted publication date: 20221011 Pledgee: Zhejiang Mintai Commercial Bank Co.,Ltd. Hangzhou Binjiang small and micro enterprise franchise sub branch Pledgor: HANGZHOU YAZHI MEDICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023330000844 |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240319 Address after: 310000 room 1911, 19 / F, Huachuang building, No. 511, Jianye Road, Changhe street, Binjiang District, Hangzhou City, Zhejiang Province Patentee after: Hangzhou Fengya Medical Technology Co.,Ltd. Country or region after: Zhong Guo Address before: 310000 Room 501, 5 / F, Huachuang building, 511 Jianye Road, Binjiang District, Hangzhou City, Zhejiang Province Patentee before: HANGZHOU YAZHI MEDICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Country or region before: Zhong Guo |