CN114663637A - 三维牙齿模型倒凹区域填充方法、装置及应用 - Google Patents

Abstract

本申请提出了一种三维牙齿模型倒凹区域填充方法、装置及应用，其中，所述方法能够基于用户指定朝向和顶点法向之间的余弦距离等于0来判断是否边界区域，再通过边界区域进行光线投射，进一步求得交点，再重构倒凹区域，并填充至原模型中，生成目标模型。从而起到填充快速、且用以填充的倒凹区域精细度高的作用。

Description

三维牙齿模型倒凹区域填充方法、装置及应用

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倒凹区域填充方法、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，此外口腔三维扫描仪的普及，使得三维牙齿模型的建立更为方便。基于上述两点原因，三维牙齿模型被广泛应用到口腔医疗及正畸中，并且在口腔医学的各个领域诸如：口腔修复、口腔正畸、口腔内科、口腔外科等都发挥了重要作用。

由于牙齿形态的特殊性，牙冠一般比牙根宽大，会形成上宽下窄的形状，若直接按照三维模型进行矫正器的制作，可能会发生患者带入牙齿后由于卡住而无法顺利取出的情况。因此，在应用三维牙齿模型进行制作前，通常要标注出这些部位凹陷容易导致矫正器佩戴卡住的区域并对其进行填充。传统的填充方法多用人工填充，不仅低效，而且准确度低。

当然，为了解决如何自动填补倒凹区域的问题，现有技术CN108961398A提供一种基于法向量夹角的牙齿倒凹网格模型自动填充算法，该方案求取每单颗牙齿的法向量和标准上方向向量及侧方向向量，并根据法向量和标准上方向向量、侧方向向量的夹角确定倒凹区域，实现倒凹自动填充。虽然方案实现简单，但以夹角确定倒凹区域时精确度低，因此模型重构效果并不好。

基于此，针对三维牙齿模型的倒凹区域填充存在的低效、填充精确度低的问题，目前尚未提出有效解决方案。

发明内容

本申请实施例提供了一种三维牙齿模型倒凹区域填充方法、装置及应用，针对现有的三维牙齿模型，本方案能够基于用户指定朝向和顶点法向之间的余弦距离是否等于0来判断顶点是否边界区域，从而找到位于轮廓线上的顶点集合，再以顶点集合中的点为起点进行光线投射，进一步求得与模型的交点，再获取所有点后进行三角形重建重构倒凹区域，并填充至原模型中，生成目标模型。通过本申请能够起到填充快速、且用以填充的倒凹区域精细度高的作用。

第一方面，本申请实施例提供了一种三维牙齿模型倒凹区域填充方法，所述方法包括：获取由多个三角面片构成的原始牙齿模型；计算所有三角面片的顶点法向；选定原始牙齿模型的投影方向，提取顶点法向与投影方向垂直的顶点作为投射轮廓点；采集以投射轮廓点为起点沿投影方向投射的光线与原始牙齿模型的交点，作为模型边界点；获取与投射轮廓点和模型边界点距离最近的顶点，作为边界顶点；基于投射轮廓点、模型边界点和边界顶点生成倒凹区域三角面片；以倒凹区域三角面片填充原始牙齿模型，得到目标牙齿模型。

在其中一些实施例中，“获取由多个三角面片构成的原始牙齿模型”包括：获取三维牙齿模型，对三维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原始牙齿模型。

在其中一些实施例中，“计算所有三角面片的顶点法向”包括：针对三角面片的每个顶点，累加所有共用该顶点的三角面片的面积向量与对应的面片面积比的乘积；将累加得到的乘积和作为该顶点的顶点法向。

在其中一些实施例中，“提取顶点法向与投影方向垂直的顶点作为投射轮廓点”包括：将每个顶点的顶点法向与投影方向进行点乘，计算得到点积值；提取点积值为0的顶点法向对应的顶点作为投射轮廓点。

在其中一些实施例中，“基于投射轮廓点、模型边界点和边界顶点生成倒凹区域三角面片”包括：将投射轮廓点、模型边界点和边界顶点中坐标值绝对值和最小的点作为起始点，其他点作为备选点，在备选点中选取与起始点距离最近的选取点，以该选取点与起始点生成起始边，在备选点中选取除该选取点外与起始边最近的临近点，以起始点、选取点、临近点构成一个倒凹区域三角面片。

在其中一些实施例中，“以倒凹区域三角面片填充原始牙齿模型，得到目标牙齿模型”包括：获取倒凹区域三角面片与原始牙齿模型的重叠区域；剔除倒凹区域三角面片中的重叠区域，得到倒凹模型；将倒凹模型合并至原始牙齿模型中，得到目标牙齿模型。

在其中一些实施例中，在“得到目标牙齿模型”之前，所述方法还包括：获取以倒凹区域三角面片填充原始牙齿模型得到的新模型中的所有模型顶点；基于模型顶点计算得到新模型的模型法向；根据预设偏移量将新模型沿模型法向向外部扩展预设偏移量。

在其中一些实施例中，目标牙齿模型应用于制作用于矫正器的实体模型并使用所述实体模型形成矫正器。

第二方面，本申请实施例提供了一种三维牙齿模型倒凹区域填充装置，包括：获取模块，用于获取由多个三角面片构成的原始牙齿模型；法向计算模块，用于计算所有三角面片的顶点法向；轮廓点提取模块，用于选定原始牙齿模型的投影方向，提取顶点法向与投影方向垂直的顶点作为投射轮廓点；边界点提取模块，用于采集以投射轮廓点为起点沿投影方向投射的光线与原始牙齿模型的交点，作为模型边界点；边界顶点提取模块，用于获取与投射轮廓点和模型边界点距离最近的顶点，作为边界顶点；倒凹区域生成模块，用于基于投射轮廓点、模型边界点和边界顶点生成倒凹区域三角面片；模型重建模块，用于以倒凹区域三角面片填充原始牙齿模型，得到目标牙齿模型。

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倒凹区域填充方法。

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倒凹区域填充方法。

本申请实施例的主要贡献和创新点如下：

本方案能够找到投影方向上的轮廓点，并以轮廓点为起点沿投影方向投射光线，从而找到需填补边界点，再找到牙齿模型的边界点，基于此本方案再进行基于轮廓点集合、填补边界点、边界点基于进行三角形重建，得到用以填补倒凹面的倒凹部分三角面片模型。不同于现有技术，以指定朝向和顶点法向之间的余弦距离等于0来判断是否顶点在边界区域的判断结果更为精确。

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倒凹区域填充方法的主要步骤流程图。

图2是以共顶点的多个三角面片法向求出该顶点的法向的示意图。

图3是轮廓点示意图。

图4是模型边界点示意图。

图5是原模型和最终模型的对比图。

图6是牙齿模型倒凹部分示意图。

图7是根据本申请第二实施例的三维牙齿模型倒凹区域填充装置的结构框图。

图8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。

在描述本方案之前，需要对易混淆的词语进行解释：

顶点：本方案所针对的是由三角面片构成的三维牙齿模型，在模型中每个三角面片包括三个顶点，因此三角面片的三个顶点都以“顶点”表示。

投射轮廓点：是原始的三维牙齿模型中所有顶点中选取的顶点法向与投影方向垂直的点，即，投射轮廓点是顶点中的一类点，投射轮廓点的法向量与投影方向垂直。

模型边界点：模型边界点与顶点无直接关系，模型边界点是指将投射轮廓点沿投影方向进行光线投射时，与原始牙齿模型发生相交或者与模型包围盒发生相交得到的交点。

边界顶点：是原始的三维牙齿模型中所有顶点中选取的与投射轮廓点和模型边界点距离最近的点，即，边界顶点是顶点中的另一类点，边界顶点到投射轮廓点和模型边界点形成距离线段的距离最近。

本方案为解决的问题是：如何快速对三维牙齿模型的倒凹部分进行填充，使得生成的目标牙齿模型能够进行矫正器制作。因此本方案能够基于光线投射找到如图6所示的倒凹区域，并填充至原模型中，生成目标模型。

因此本方案采用设定的投影方向对原始牙齿模型进行投影，并基于“投影方向上的最大轮廓的法向量与投影方向垂直”的原理提取模型中法向向量与该投影方向垂直的顶点作为投射轮廓点，找出轮廓点后本方案再基于投影方向投射去采集交点，再根据交点和投射轮廓点进行三角形重建，从而得到倒凹部分三角面片模型。

本方案技术点在于，能够找到投影方向上的轮廓点，并以轮廓点为起点沿投影方向投射光线，从而找到需填补边界点，再找到牙齿模型的边界点，基于此本方案再进行基于轮廓点集合、填补边界点、边界点基于进行三角形重建，得到用以填补倒凹面的倒凹部分三角面片模型。

图1是根据本申请第一实施例的三维牙齿模型倒凹区域填充方法的主要步骤流程图。

为实现该目的，如图1所示，三维牙齿模型倒凹区域填充方法主要包括如下的步骤101至步骤107。

步骤101、获取由多个三角面片构成的原始牙齿模型。

在步骤101中，获取的原始牙齿模型为三维模型，该三维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。

另外，任一片三角面片的位置、面积、法向量可以由三角面片的三个顶点的坐标计算得到。另外，三角面片的排布形式如图2所示，多个三角面片共享同一顶点和同一边。

步骤102、计算所有三角面片的顶点法向。

具体地，从图2可见，若要求出图中共顶点的顶点法向，则先计算共顶点的三个三角面片的面片法向Ni，再以每个面片法向乘以对应该面片的面片面积比Si/Stotal，并累加乘积值，得到该顶点的顶点法向。即通过公式

计算每个顶点的顶点法向，其中i＝0..m表示以该点为顶点的三角形序号，Ni表示这些三角形的法向，Si表示这些三角形的面积。

示例性地，若想求出图2中的三个三角面片的共顶点的顶点法向，首先计算出分子为S1*N1+S2*N2+S3*N3，分母为S1+S2+S3,再以分子除以分母即可得到X1，X1为共顶点的顶点法向。

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。本方案通过计算法向量乘以面积权重的乘积和的方式求得顶点的法向量。

步骤103、选定原始牙齿模型的投影方向，提取顶点法向与投影方向垂直的顶点作为投射轮廓点。

在本步骤中，投影方向的角度无限制，即投影方向可在0-360内任意设定。沿投影方向发出平行的投影光线，投影光线与牙齿模型中的每个顶点法向都会形成夹角，如图3所示，一共三种情况，顶点法向与投影方向呈锐角，顶点法向与投影方向呈直角，顶点法向与投影方向呈钝角。图3中可以看到，当顶点法向与投影方向呈直角时，该顶点法向对应的顶点是沿着投影方向去看能够看到的轮廓的点。

在一种实施例中，本方案将每个顶点的顶点法向与投影方向进行点乘，计算得到点积值；提取点积值为0的顶点法向对应的顶点作为投射轮廓点。

具体地，本方案采用的点乘操作相对于求余弦距离，向量的点乘公式为t＝N0*X1，N0是投影方向，X1是顶点法向，t是点积值、也是两个向量的余弦距离。再次参照图3，当余弦距离大于0，则θ小于0；当余弦距离等于0，则θ等于0；当余弦距离小于0，则θ大于0。可见，本方案中能够以点积值来判断顶点法向与投影方向的角度，而相比于判断投影方向和顶点法向是否呈直角的方式，直接代数计算点积值能够简化投射轮廓点的获取步骤，从而提高了轮廓点的获取效率。

步骤104、采集以投射轮廓点为起点沿投影方向投射的光线与原始牙齿模型的交点，作为模型边界点。

如图4所示，P0,P1,P2,P3为投射轮廓点，沿投影方向进行投影后在原始牙齿模型上得到交点P'0,P'1,P'2,P'3，其中P0与P'0是相对应的，其他的点对也以此类推,故得到多组点对。

此外，包围盒是指将模型刚好可以包进去的立方体，发出去的光线如果和模型表面相交了，那么就到此为止；如果没有和模型表面相交，那么必定和外面的包围盒相交，不会无穷地射出去。因此在投影方向与模型表面不相交的情况下，以投射轮廓点进行光线投射与三维模型包围盒发生相交的交点作为模型边界点。

步骤105、获取与投射轮廓点和模型边界点距离最近的顶点，作为边界顶点。

在步骤105中，以投射轮廓点和模型边界点的点对距离去查找顶点中的边界顶点，具体地，在前述步骤中已获取到牙齿模型的外轮廓的点，以及需要填充的模型边界点，因此在该步骤中，查询与点对距离最近的点作为对应的边界顶点，即，若存在N对点对，则对应获取N个边界顶点。

步骤106、基于投射轮廓点、模型边界点和边界顶点生成倒凹区域三角面片。

具体地，将投射轮廓点、模型边界点和边界顶点中坐标值绝对值和最小的点作为起始点，其他点作为备选点，在备选点中选取与起始点距离最近的选取点，以该选取点与起始点生成起始边，在备选点中选取除该选取点外与起始边最近的临近点，以起始点、选取点、临近点构成一个倒凹区域三角面片。

示例性的，在本方案中以K邻域中最近的点作为选取点，具体地，搜索所有点数据中坐标值绝对值和最小点作为起始点，这里的做法是搜索所有的点，找到点Pi满足|Pi.x|+|Pi.y|+|Pi.z|最小(Pi.x,Pi.y,Pi.z分别是Pi点的x，y，z坐标)。接下来从这点开始，搜索其K邻域中最近的点，两点构成起始边，寻找两点的K邻域中最近点，三点构成三角形。重复该步骤，直至所有点都连接完成。

在该步骤中，坐标值绝对值和是指|Pi.x|+|Pi.y|+|Pi.z|。选取该值最小值对应的顶点作为起始点的目的是根据三角形的构成算法，坐标值绝对值和最小，表明该顶点在牙齿模型的坐标系中最接近原点。

步骤107、以倒凹区域三角面片填充原始牙齿模型，得到目标牙齿模型。

在步骤106中，倒凹区域三角面片与原始牙齿模型存在两种情况，第一种情况是不重叠，即重叠区域面积为0，第二种情况是存在重叠，即重叠区域面积大于0。需要说明的是，正是因为存在重叠的可能性，本方案是以倒凹区域三角面片来填充原始牙齿模型的，具体地，“填充”是指获取倒凹区域三角面片与原始牙齿模型的重叠区域；剔除倒凹区域三角面片中的重叠区域，得到倒凹模型；将倒凹模型合并至原始牙齿模型中，得到目标牙齿模型。

在本方案中，可以将倒凹区域三角面片与原始牙齿模型进行布尔合并操作，得到目标牙齿模型。

另外，在“得到目标牙齿模型”之前，所述方法还包括：获取以倒凹区域三角面片填充原始牙齿模型得到的新模型中的所有模型顶点；基于模型顶点计算得到新模型的模型法向；根据预设偏移量将新模型沿模型法向向外部扩展预设偏移量。在本步骤中，扩展是使牙齿模型整体变大，目的是做出一个牙套模型，牙套模型比牙齿本身要略大一些，用以患者在佩戴时能够顺利的带入。

参照图5，图5是原模型和最终模型的对比图，可看到元模型中需要填补上倒凹模型A，

综上，在本方案中对原始牙齿模型以选定投影方向发出多束平行的投射光线，投射方向与每个顶点法向量的夹角的情况如图2所示，夹角可以是锐角、直角或者钝角，而当直角的时候顶点是最大轮廓上的点。故本方案将所有轮廓上的点取出、放入轮廓点集合P{P0,P1,P2,P3...}中。然后本方案遍历轮廓点集合P中的所有投射轮廓点，分别以投射轮廓点发射出和投影方向一致的光线，光线与原始牙齿模型产生交点，将交点取出放入交点集合P’{P’1,P’2,P’3...}中。接着构造集合P和集合P’中的点对(Pi,P’i)，并计算每一点对的距离，得到点对距离，从原始牙齿模型的所有顶点中查询与每个点对距离最近的顶点，作为边界顶点，放入边界顶点集合C{C0,C1,C2,C3...}中。在集合P、P’、C中以每临近的三个点构造三角形，最终得到需扩展的倒凹区域三角面片。

示例性地，搜索所有点数据中坐标值绝对值和最小点作为起始点，搜索其K邻域中最近的点，两点构成起始边，寻找两点的K邻域中最近点，三点构成三角形；寻找三角形的顶点K邻域，重复扩展，直至所有点连接完成。

在本方案中基于光线投射获取轮廓点，不同于现有技术，以指定朝向和顶点法向之间的余弦距离＝0来判断是否顶点在边界区域的判断结果更为精确。

具体地，现有技术CN108961398A中采用三角形法向和标准上方向/侧方向之间的夹角是否满足预设阈值来限制倒凹区域，由于该技术中底部阈值和侧部阈值是通过人为设定的，本身就不具备准确性；且每个人的牙齿模型都有区别，因此阈值的设定并不能保证适用于所有牙齿模型，故基于阈值去确定的侧面区域和下部区域也就存在误差，那么基于下部区域和侧面区域的交集求出的倒凹区域就显得没那么准确。而本方案不采用阈值来确定倒凹区域，而是通过光线投影找到边缘点，因此本方案对边缘点的查找更为准确。

在一种实施例中，目标牙齿模型应用于制作用于矫正器的实体模型并使用所述实体模型形成矫正器。

具体地，为了方便佩戴，如果倒凹部分不准确，太小了则最后的模型过小可能会戴的太紧导致用户不舒服；如果太大了则有可能模型过大导致松动不够紧密。采用本方案的目标牙齿模型制作的矫正器预留了倒凹区域，因此将该矫正器放入患者牙齿后，仍能够顺利取出，由于倒凹区域已被填充，因此矫正器里牙冠和牙根的宽度大致相等，更便于佩戴。

另外，如图7所示，本方案提供一种三维牙齿模型倒凹区域填充装置，该装置利用上述三维牙齿模型倒凹区域填充方法对原始牙齿模型的倒凹部分进行填充，该装置包括：

获取模块701，用于获取由多个三角面片构成的原始牙齿模型。

法向计算模块702，用于计算所有三角面片的顶点法向。

轮廓点提取模块703，用于选定原始牙齿模型的投影方向，提取顶点法向与投影方向垂直的顶点作为投射轮廓点。

边界点提取模块704，用于采集以投射轮廓点为起点沿投影方向投射的光线与三维牙齿模型的交点，作为模型边界点。

边界顶点提取模块705，用于获取与投射轮廓点和模型边界点距离最近的顶点，作为边界顶点。

倒凹区域生成模块706，用于基于投射轮廓点、模型边界点和边界顶点生成倒凹区域三角面片。

模型重建模块707，用于以倒凹区域三角面片填充原始牙齿模型，得到目标牙齿模型。

如图8所示，本申请一个实施例的电子装置，包括存储器804和处理器802，该存储器804中存储有计算机程序，该处理器802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802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804可以包括用于数据或指令的大容量存储器804。举例来说而非限制，存储器804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804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804可在数据处理装置的内部或外部。在特定实施例中，存储器804是非易失性(Non-Volatile)存储器。在特定实施例中，存储器804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804(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804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802所执行的可能的计算机程序指令。

处理器802通过读取并执行存储器804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倒凹区域填充方法。

可选地，上述电子装置还可以包括传输设备806以及输入输出设备808，其中，该传输设备806和上述处理器802连接，该输入输出设备808和上述处理器802连接。

传输设备806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806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808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，输出的信息可以填充倒凹部分后的牙齿平面等。

可选地，在本实施例中，上述处理器802可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：

S101、获取由多个三角面片构成的原始牙齿模型。

S102、计算所有三角面片的顶点法向。

S103、选定原始牙齿模型的投影方向，提取顶点法向与投影方向垂直的顶点作为投射轮廓点。

S104、采集以投射轮廓点为起点沿投影方向投射的光线与原始牙齿模型的交点，作为模型边界点。

S105、获取与投射轮廓点和模型边界点距离最近的顶点，作为边界顶点。

S106、基于投射轮廓点、模型边界点和边界顶点生成倒凹区域三角面片。

S107、以倒凹区域三角面片填充原始牙齿模型，得到目标牙齿模型。

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 (10)

1.一种三维牙齿模型倒凹区域填充方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取由多个三角面片构成的原始牙齿模型；

计算所有三角面片的顶点法向；

选定原始牙齿模型的投影方向，提取顶点法向与投影方向垂直的顶点作为投射轮廓点；

采集以投射轮廓点为起点沿投影方向投射的光线与原始牙齿模型的交点，作为模型边界点；

获取与投射轮廓点和模型边界点距离最近的顶点，作为边界顶点；

基于投射轮廓点、模型边界点和边界顶点生成倒凹区域三角面片；

以倒凹区域三角面片填充原始牙齿模型，得到目标牙齿模型。

2.根据权利要求1所述的三维牙齿模型倒凹区域填充方法，其特征在于，“获取由多个三角面片构成的原始牙齿模型”包括：

获取三维牙齿模型，对三维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原始牙齿模型。

3.根据权利要求1所述的三维牙齿模型倒凹区域填充方法，其特征在于，“计算所有三角面片的顶点法向”包括：

针对三角面片的每个顶点，累加所有共用该顶点的三角面片的面积向量与对应的面片面积比的乘积；将累加得到的乘积和作为该顶点的顶点法向。

4.根据权利要求1所述的三维牙齿模型倒凹区域填充方法，其特征在于，“提取顶点法向与投影方向垂直的顶点作为投射轮廓点”包括：

将每个顶点的顶点法向与投影方向进行点乘，计算得到点积值；

提取点积值为0的顶点法向对应的顶点作为投射轮廓点。

5.根据权利要求1所述的三维牙齿模型倒凹区域填充方法，其特征在于，“基于投射轮廓点、模型边界点和边界顶点生成倒凹区域三角面片”包括：

将投射轮廓点、模型边界点和边界顶点中坐标值绝对值和最小的点作为起始点，其他点作为备选点，在备选点中选取与起始点距离最近的选取点，以该选取点与起始点生成起始边，在备选点中选取除该选取点外与起始边最近的临近点，以起始点、选取点、临近点构成一个倒凹区域三角面片。

6.根据权利要求1所述的三维牙齿模型倒凹区域填充方法，其特征在于，“以倒凹区域三角面片填充原始牙齿模型，得到目标牙齿模型”包括：

获取倒凹区域三角面片与原始牙齿模型的重叠区域；

剔除倒凹区域三角面片中的重叠区域，得到倒凹模型；

将倒凹模型合并至原始牙齿模型中，得到目标牙齿模型。

7.根据权利要求1所述的三维牙齿模型倒凹区域填充方法，其特征在于，在“得到目标牙齿模型”之前，所述方法还包括：

获取以倒凹区域三角面片填充原始牙齿模型得到的新模型中的所有模型顶点；

基于模型顶点计算得到新模型的模型法向；

根据预设偏移量将新模型沿模型法向向外部扩展预设偏移量。

8.根据权利要求1或7所述的三维牙齿模型倒凹区域填充方法，其特征在于，目标牙齿模型应用于制作用于矫正器的实体模型并使用所述实体模型形成矫正器。

9.一种三维牙齿模型倒凹区域填充装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取由多个三角面片构成的原始牙齿模型；

法向计算模块，用于计算所有三角面片的顶点法向；

轮廓点提取模块，用于选定原始牙齿模型的投影方向，提取顶点法向与投影方向垂直的顶点作为投射轮廓点；

边界点提取模块，用于采集以投射轮廓点为起点沿投影方向投射的光线与原始牙齿模型的交点，作为模型边界点；

边界顶点提取模块，用于获取与投射轮廓点和模型边界点距离最近的顶点，作为边界顶点；

倒凹区域生成模块，用于基于投射轮廓点、模型边界点和边界顶点生成倒凹区域三角面片；

模型重建模块，用于以倒凹区域三角面片填充原始牙齿模型，得到目标牙齿模型。

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至8任一项所述的三维牙齿模型倒凹区域填充方法。

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