CN116704093A - 牙颌模型渲染方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及牙齿正畸技术领域，公开了一种牙颌模型渲染方法、装置、电子设备及存储介质，方法包括：获取数字化牙颌模型；获取与数字化牙颌模型对应的法线贴图和纹理贴图；根据纹理贴图，确定数字化牙颌模型中各待渲染点的颜色；根据法线贴图，确定数字化牙颌模型中各待渲染点在全局坐标系下的法线；对于每个待渲染点，根据全局坐标系下的法线，获取待渲染点的光照效果；在数字化牙颌模型中，为各待渲染点分别添加根据纹理贴图确定的颜色，和根据全局坐标系下的法线获取的光照效果，获取渲染后的数字化牙颌模型。通过利用纹理贴图和法线贴图准确获取渲染信息，使得渲染后的牙颌模型能够在各个角度上尽可能真实、形象和美观的还原口腔牙颌信息。

Description

牙颌模型渲染方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本申请实施例涉及牙齿正畸技术领域，特别涉及一种牙颌模型渲染方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

随着社会的不断发展，牙齿矫正被越来越多的人所采用，牙齿矫正是针对牙齿排列畸形或错颌，利用弓丝、托槽等组成的固定矫治器械，或者可摘式的隐形牙齿矫治器，对牙齿施加三维矫治力和力矩，调整颜面骨骼、牙齿和颌面肌肉三者间的平衡和协调，经过一段时间的矫治后改善面型、排齐牙列以及提高咀嚼效能。

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。

当前常用的方案是利用点光源对牙颌模型进行照射，并根据纹理信息、光照信息和材质信息等完成牙颌模型渲染，该方法对光照位置有严格要求，需要通过复杂的光照作用于牙颌模型上，实施较为麻烦，得到的渲染后的牙颌模型口腔牙颌信息还原的真实、形象和美观程度有限。

发明内容

本申请实施例的主要目的在于提出一种牙颌模型渲染方法、装置、电子设备及存储介质，解决如何提高牙颌模型渲染效率，如何实现更好的牙颌模型渲染效果。

为实现上述目的，本申请实施例提供了一种牙颌模型渲染方法，包括：获取数字化牙颌模型；获取与所述数字化牙颌模型对应的法线贴图和纹理贴图；根据所述纹理贴图，确定所述数字化牙颌模型中各待渲染点的颜色；根据所述法线贴图，确定所述数字化牙颌模型中各待渲染点在全局坐标系下的法线；对于每个待渲染点，根据所述全局坐标系下的法线，获取待渲染点的光照效果；在所述数字化牙颌模型中，为各待渲染点分别添加根据所述纹理贴图确定的颜色，和根据全局坐标系下的法线获取的光照效果，获取渲染后的所述数字化牙颌模型。

进一步地，根据所述纹理贴图，确定所述数字化牙颌模型中各待渲染点的颜色，包括：获取所述数字化牙颌模型中各待渲染点的第一纹理坐标；其中，所述第一纹理坐标表征所述数字化牙颌模型中的各点与所述数字化牙颌模型对应的所述纹理贴图间的映射关系；对于每个待渲染点，根据所述第一纹理坐标对所述纹理贴图进行采样，获取待渲染点的颜色。通过利用表征模型与贴图间映射关系的第一纹理坐标，基于纹理贴图准确获取待渲染点的颜色，保证渲染效果。

进一步地，根据所述法线贴图，确定所述数字化牙颌模型中各待渲染点在全局坐标系下的法线，包括：获取所述数字化牙颌模型中各待渲染点的第二纹理坐标；其中，所述第二纹理坐标表征所述数字化牙颌模型中的各点与所述数字化牙颌模型对应的所述法线贴图间的映射关系；对于每个待渲染点，根据所述第二纹理坐标对所述法线贴图进行采样，获取待渲染点在切线空间的法线；根据所述在切线空间的法线及预先获取的切线空间转换矩阵，获取待渲染点在全局坐标系下的法线。根据法线贴图、第二纹理坐标及预先获取的切线空间转换矩阵，准确获取待渲染点在全局坐标系下的法线，进而准确得到待渲染点的光照效果。

进一步地，根据所述纹理坐标对所述法线贴图进行采样，获取待渲染点在切线空间的法线，包括：根据所述第二纹理坐标和所述法线贴图，获取表征待渲染点在切线空间的法线的颜色数据；对所述颜色数据进行归一化处理，获取待渲染点在切线空间的法线。通过利用表征模型与贴图间映射关系的第二纹理坐标，基于法线贴图准确获取待渲染点的在切线空间的法线，便于后续准确获取光照效果。

进一步地，在所述根据所述在切线空间的法线及预先获取的切线空间转换矩阵，获取待渲染点在全局坐标系下的法线前，还包括：根据所述数字化牙颌模型中各待渲染点的点坐标，获取所述数字化牙颌模型中各网格的面法线；根据所述各网格的面法线，获取各待渲染点的点法线；根据各待渲染点的所述点坐标及所述点法线，获取所述牙颌模型中各待渲染点的切线空间转换矩阵。通过获取待渲染点的点法线和点坐标，准确获取各待渲染点的切线空间转换矩阵。

进一步地，根据所述各网格的面法线，获取各待渲染点的点法线，包括：对各待渲染点进行检测；在待渲染点只属于一个网格的情况下，将待渲染点所属网格的面法线作为待渲染点的点法线；在待渲染点属于两个及其以上的网格的情况下，将待渲染点所属若干网格的面法线的加权平均值作为待渲染点的点法线。通过利用加权求和的方式，准确获取公用待渲染点的点法线。

进一步地，根据各待渲染点的所述点坐标及所述点法线，获取所述牙颌模型中各待渲染点的切线空间转换矩阵，包括：根据各待渲染点的所述点坐标及所述点法线，确定各待渲染点在切线空间的正切；对于每一个待渲染点，根据所述点法线，确定所述切线空间转换矩阵的法线向量；根据所述切线空间的正切在全局坐标系下的投影，确定所述切线空间转换矩阵的正切向量；对所述法线向量与所述正切向量进行叉乘，确定所述切线空间转换矩阵的余切向量。通过使用法线与正切的叉积计算正交坐标系构建切线空间转换矩阵，避免由于法线与正切余切间的误差导致正交坐标系构建失败，进而影响切线空间转换矩阵的获取。

进一步地，获取与所述数字化牙颌模型对应的法线贴图和纹理贴图，包括：获取所述数字化牙颌模型中的牙齿数量；根据所述牙齿数量和预存的法线贴图子图像及纹理贴图子图像，分别拼接出所述纹理贴图和所述法线贴图。通过根据牙齿数量选取并拼接预存的子图像，准确的获取牙颌模型的纹理贴图和法线贴图。

进一步地，根据所述牙齿数量和预存的法线贴图子图像及纹理贴图子图像，分别拼接出所述纹理贴图和所述法线贴图，包括：根据所述数字化牙颌模型上颌中牙齿的第一数量，选取所述第一数量的所述纹理贴图子图像，各子所述纹理贴图图像分别对应一颗牙齿；根据上颌中各牙齿的位置及方向对各牙齿对应的所述纹理贴图子图像进行调整，并根据上颌牙列的排列顺序，拼接调整后的各所述纹理贴图子图像，获取上颌纹理贴图；根据所述数字化牙颌模型下颌中牙齿的第二数量，选取所述第二数量的所述纹理贴图子图像，各所述纹理贴图子图像分别对应一颗牙齿；根据下颌中各牙齿的位置及方向对各牙齿对应的所述纹理贴图子图像进行调整，并根据下颌牙列的排列顺序，拼接调整后的各所述纹理贴图子图像，获取下颌纹理贴图；将所述上颌纹理贴图和所述下颌纹理贴图拼接，获取所述纹理贴图。通过根据牙齿数量进行纹理贴图子图像选取，根据牙齿形态进行纹理贴图子图像调整，并根据牙列顺序进行拼接，保证获取到的纹理贴图与牙颌模型吻合程度，提高后续根据纹理贴图进行渲染的效果。

进一步地，根据所述牙齿数量和预存的法线贴图子图像及纹理贴图子图像，分别拼接出所述纹理贴图和所述法线贴图，包括：根据所述数字化牙颌模型上颌中牙齿的第三数量，选取所述第三数量的所述法线贴图子图像，各所述法线贴图子图像分别对应一颗牙齿；根据上颌中各牙齿的位置及方向对各牙齿对应的所述法线贴图子图像进行调整，并根据上颌牙列的排列顺序，拼接调整后的各所述法线贴图子图像，获取上颌法线贴图；根据所述数字化牙颌模型下颌中牙齿的第四数量，选取所述第四数量的所述法线贴图子图像，各所述法线贴图子图像分别对应一颗牙齿；根据下颌中各牙齿的位置及方向对各牙齿对应的所述法线贴图子图像进行调整，并根据下颌牙列的排列顺序，拼接调整后的各所述法线贴图子图像，获取下颌法线贴图；将所述上颌法线贴图和所述下颌法线贴图拼接，获取所述法线贴图。通过根据牙齿数量进行法线贴图子图像选取，根据牙齿形态进行法线贴图子图像调整，并根据牙列顺序进行拼接，保证获取到的法线贴图与牙颌模型吻合程度，提高后续根据法线贴图进行渲染的效果。

进一步地，若所述光照效果包括漫反射强度，则所述根据所述在全局坐标系下的法线，获取待渲染点的光照效果，包括：获取待渲染点指向光源的光照单位向量；根据所述光照单位向量和待渲染点在全局坐标系下的法线对应的单位法向量的点积，确定反射光系数；根据所述反射光系数及所述光源的光照强度，确定待渲染点的漫反射强度。通过光照单位向量和单位法线向量的点积准确获取反射光系数，进而准确的得到漫反射强度，提升渲染效果。

进一步地，根据所述反射光系数及所述光源的光照强度，确定待渲染点的漫反射强度，包括：根据以下公式计算漫反射强度Id：

Id＝K×Il×(N·L)

其中，K为材质的反射系数，N为所述单位法向量，L为所述光照单位向量，I为所述光照强度。通过根据公式准确计算漫反射强度。

进一步地，获取数字化牙颌模型后，还包括：根据所述数字化牙颌模型中各待渲染点的点坐标，获取各待渲染点在所述数字化牙颌模型的颌平面上的投影到中心点距离的比例；根据所述投影到中心点距离的比例与预设比例区间的关系，确定各待渲染点的镜面反射光照强度；在所述为各待渲染点分别添加根据所述纹理贴图确定的颜色，和根据全局坐标系下的法线获取的光照效果后，还包括：为各待渲染点添加所述镜面反射光照强度。通过基于待渲染点与颌平面中心点的距离进行镜面反射光照强度确定，准确的进行镜面发射光的添加，保证牙龈线区域高亮。

进一步地，在所述获取与所述数字化牙颌模型对应的法线贴图和纹理贴图后，还包括：根据所述法线贴图，获取所述数字化牙颌模型各待渲染点在渲染前后的深度缓冲值；为目标待渲染点添加阴影效果，其中，所述目标待渲染点为渲染后所述深度缓冲值下降的待渲染点。通过根据法线贴图对待渲染点深度缓冲值变更进行准确获取，并根据深度缓冲值变更为特定待渲染点添加阴影效果，进一步提升渲染效果和渲染后的模型真实性。

为实现上述目的，本申请实施例还提供了一种牙颌模型渲染装置，包括：第一获取模块，用于获取数字化牙颌模型；第二获取模块，用于获取与所述数字化牙颌模型对应的法线贴图和纹理贴图；第一确定模块，用于根据所述纹理贴图，确定所述数字化牙颌模型中各待渲染点的颜色；第二确定模块，用于根据所述法线贴图，确定所述数字化牙颌模型中各待渲染点在全局坐标系下的法线；计算模块，用于对于每个待渲染点，根据所述全局坐标系下的法线，获取待渲染点的光照效果；渲染模块，用于在所述数字化牙颌模型中，为各待渲染点分别添加根据所述纹理贴图确定的颜色，和根据全局坐标系下的法线获取的光照效果，获取渲染后的所述数字化牙颌模型。

为实现上述目的，本申请实施例还提出了一种电子设备，设备包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行如上所述的牙颌模型渲染方法。

为实现上述目的，本申请实施例还提出了计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上所述的牙颌模型渲染方法。

本申请实施例提供的牙颌模型渲染方法，先获取数字化牙颌模型和数字化牙颌模型对应的纹理贴图及法线贴图。然后根据纹理贴图确定各待渲染点的颜色，根据法线贴图确定各待渲染点在全局坐标系下的法线，根据全局坐标系下的法线确定待渲染点的光照效果。最后，在数字化牙颌模型中，为各待渲染点添加根据纹理图确定的颜色和根据全局坐标系下的法线确定光照效果，完成数字化牙颌模型的渲染。通过利用纹理贴图准确获取各待渲染点的颜色，利用法线贴图准确得到各待渲染点在全局坐标系下的光照效果，进而准确的得到各待渲染点在模型渲染过程中的渲染信息，根据得到的渲染信息对数字化牙颌模型进行渲染，使得牙颌模型能够在各个角度上尽可能真实、形象和美观的还原口腔牙颌信息。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定。

图1是本申请第一实施例中的牙颌模型渲染方法的流程图；

图2是本申请第二实施例中的牙颌模型渲染方法的流程图；

图3是本申请第三实施例中的牙颌模型渲染方法的流程图；

图4是本申请第四实施例中的牙颌模型渲染装置的结构示意图；

图5是本申请第五实施例中的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，根据当前方案进行牙颌模型渲染时，需要通过复杂的光照作用于牙颌模型上，实施较为麻烦，得到的渲染后的牙颌模型口腔牙颌信息还原的真实、形象和美观程度有限。对此，本申请的发明人发现，不同角度观察数字化牙颌模型时的漫反射效果不同，而对口腔行业，从各个角度观察都能得到完美的渲染效果很必要。如何准确获取牙颌模型渲染过程中的渲染的颜色和光照效果是一个迫切需要得到解决的技术问题。

为了解决上述的问题，本申请部分实施例提供了一种牙颌模型渲染方法，包括：获取数字化牙颌模型；获取与数字化牙颌模型对应的法线贴图和纹理贴图；根据纹理贴图，确定数字化牙颌模型中各待渲染点的颜色；根据法线贴图，确定数字化牙颌模型中各待渲染点在全局坐标系下的法线；对于每个待渲染点，根据全局坐标系下的法线，获取待渲染点的光照效果；在数字化牙颌模型中，为各待渲染点分别添加根据纹理贴图确定的颜色，和根据全局坐标系下的法线获取的光照效果，获取渲染后的数字化牙颌模型。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本申请各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本申请的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。

下面将结合具体的实施例的对本申请记载的牙颌模型渲染方法的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。

本申请的第一实施例提供了一种牙颌模型渲染方法，牙颌模型渲染的流程可以参考图1，在一些实施例中，牙颌模型渲染方法应用于具有通信、计算和数据存储能力的终端中，如电脑、手机等电子设备，本实施例以应用在电脑为例进行说明，牙颌模型渲染包括以下步骤：

步骤101，获取数字化牙颌模型。

具体地说，电脑在进行牙颌模型渲染的时候，可以通过对患者进行口腔扫描的方式，获取患者的口腔扫描数据，根据患者的口腔扫描数据构建包括牙齿和牙龈在内的数字化牙颌模型，或者以通信的方式在指定的存储地址中读取预先构建完成的包含牙齿和牙龈在内的数字化牙颌模型。

需要说明的是，数字化牙颌模型中除了牙齿和牙龈外，还可以包括患者口腔中其余骨骼或者肌肉的网格化模型，本实施例对数字化牙颌模型中包含的具体模型数量，以及其他模型的获取方式不做限制。

步骤102，获取与数字化牙颌模型对应的法线贴图和纹理贴图。

具体地说，电脑在获取到需要进行渲染的数字化牙颌模型后，对数字化牙颌模型进行分析检测，并根据分析检测的结果，获取与数字化牙颌模型对应的法线贴图和纹理贴图。具体的获取方式可以是根据数字化牙颌模型中的牙颌模型参数，实时创建与数字化牙颌模型对应的法线贴图和纹理贴图，也可以是直接在指定存储位置中读取预先根据数字化牙颌模型生成的法线贴图和纹理贴图。

在一个例子中，获取与数字化牙颌模型对应的法线贴图和纹理贴图，包括：获取数字化牙颌模型中的牙齿数量；根据牙齿数量和预存的法线贴图子图像及纹理贴图子图像，分别拼接出纹理贴图和法线贴图。

具体而言，在进行纹理贴图和法线贴图生成时，先对数字化牙颌模型进行参数解析，获取数字化牙颌模型中包含的牙齿数量，然后根据获取到的牙齿数量，在预先存储的法线贴图子图像集合和纹理贴图子图像集合中，分别获取与牙齿数量相对应的若干法线贴图子图像和纹理贴图子图像，然后根据数字化牙颌模型中的牙齿数据，分别对获取到的法线贴图子图像和纹理贴图子图像进行拼接，生成与数字化牙颌模型对应的纹理贴图和法线贴图。通过获取数字化牙颌模型的数据，根据牙齿数量选取并拼接预存的若干纹理贴图子图像和法线贴图子图像，准确的获取与数字化牙颌模型对应的纹理贴图和法线贴图，便于后续进行准确的模型渲染。

值得一提的是，本实施例中是将单个牙齿所在区域作为子图像涵盖区域划分的依据，并根据牙齿数量选取子图像平铺生成纹理贴图和法线贴图，具体的应用中，还可以根据实际需要，对子图像涵盖区域的划分依据进行调整，例如，以涵盖面积、涵盖面积在模型中的占比等，本实施例对此不做限制。

进一步地，根据牙齿数量和预存的法线贴图子图像及纹理贴图子图像，分别拼接出纹理贴图和法线贴图，包括：根据数字化牙颌模型上颌中牙齿的第一数量，选取第一数量的纹理贴图子图像，各纹理贴图子图像分别对应一颗牙齿；根据上颌中各牙齿的位置及方向对各牙齿对应的纹理贴图子图像进行调整，并根据上颌牙列的排列顺序，拼接调整后的各纹理贴图子图像，获取上颌纹理贴图；根据数字化牙颌模型下颌中牙齿的第二数量，选取第二数量的纹理贴图子图像，各纹理贴图子图像分别对应一颗牙齿；根据下颌中各牙齿的位置及方向对各牙齿对应的纹理贴图子图像进行调整，并根据下颌牙列的排列顺序，拼接调整后的各纹理贴图子图像，获取下颌纹理贴图；将上颌纹理贴图和下颌纹理贴图拼接，获取纹理贴图。

具体而言，本实施例中进行纹理贴图创建时，需要先确定纹理贴图宽高属性，对数字化牙颌模型进行扫描，获取数字化牙颌模型中上颌牙齿数量和下颌牙齿数量，然后根据牙齿数量更多的一侧牙颌确定宽度属性。根据牙齿数量更多的一侧牙颌包含的牙齿数量及预先存储的纹理贴图子图像的宽度，确定纹理贴图的宽度，例如，将牙齿数量与纹理贴图子图像单位宽度的乘积作为纹理贴图的宽度。然后根据纹理贴图子图像的高度，确定纹理贴图的高度，例如，纹理贴图子图像单位高度的两倍作为纹理贴图的宽度。

然后根据数字化模型中上颌中牙齿的第一数量，在纹理贴图子图像集中，为每个牙齿选取相对应的纹理贴图子图像，得到第一数量的纹理贴图子图像。然后根据上颌中各牙齿的位置及方向，对各牙齿对应的纹理贴图子图像的朝向和摆放角度进行调整，基于上颌牙列的排列顺序，从左到右或者从右到左的逐一拼接各牙齿对应的调整后的纹理贴图子图像，获取数字化牙颌模型上颌对应的上颌纹理贴图。类似的，根据数字化模型中下颌中牙齿的第二数量，在纹理贴图子图像集中，为每个牙齿选取相对应的纹理贴图子图像，得到第二数量的纹理贴图子图像。然后根据下颌中各牙齿的位置及方向，对各牙齿对应的纹理贴图子图像的朝向和摆放角度进行调整。基于下颌牙列的排列顺序，从左到右或者从右到左的逐一拼接各牙齿对应的调整后的纹理贴图子图像，获取数字化牙颌模型下颌对应的下颌纹理贴图。最后对上颌纹理贴图和下颌纹理贴图进行拼接，得到牙颌模型对应的纹理贴图。通过根据包含的牙齿数量进行纹理贴图子图像的选取，根据牙齿形态进行纹理贴图子图像的调整，并根据牙列顺序进行拼接，保证纹理贴图与牙颌模型吻合程度，提高后续根据纹理贴图进行渲染的效果。

进一步地，根据牙齿数量和预存的法线贴图子图像及纹理贴图子图像，分别拼接出纹理贴图和法线贴图，包括：根据数字化牙颌模型上颌中牙齿的第三数量，选取第三数量的法线贴图子图像，各法线贴图子图像分别对应一颗牙齿；根据上颌中各牙齿的位置及方向对各牙齿对应的法线贴图子图像进行调整，并根据上颌牙列的排列顺序，拼接调整后的各法线贴图子图像，获取上颌法线贴图；根据数字化牙颌模型下颌中牙齿的第四数量，选取第四数量的法线贴图子图像，各法线贴图子图像分别对应一颗牙齿；根据下颌中各牙齿的位置及方向对各牙齿对应的法线贴图子图像进行调整，并根据下颌牙列的排列顺序，拼接调整后的各法线贴图子图像，获取下颌法线贴图；将上颌法线贴图和下颌法线贴图拼接，获取法线贴图。

具体而言，本实施例中进行法线贴图创建时，需要先确定法线贴图宽高属性，对数字化牙颌模型进行扫描，获取数字化牙颌模型中上颌牙齿数量和下颌牙齿数量，然后根据牙齿数量更多的一侧牙颌确定宽度属性。根据牙齿数量更多的一侧牙颌包含的牙齿数量及预先存储的法线贴图子图像的宽度，确定法线贴图的宽度，例如，将牙齿数量与法线贴图子图像单位宽度的乘积作为法线贴图的宽度。然后根据法线贴图子图像的高度，确定法线贴图的高度，例如，法线贴图子图像单位高度的两倍作为法线贴图的宽度。

然后根据数字化模型中上颌中牙齿的第三数量，在法线贴图子图像集中，为每个牙齿选取相对应的法线贴图子图像，得到第三数量的法线贴图子图像。然后根据上颌中各牙齿的位置及方向，对各牙齿对应的法线贴图子图像的朝向和摆放角度进行调整，基于上颌牙列的排列顺序，从左到右或者从右到左的逐一拼接各牙齿对应的调整后的法线贴图子图像，获取数字化牙颌模型上颌对应的上颌法线贴图。类似的，根据数字化模型中下颌中牙齿的第四数量，在法线贴图子图像集中，为每个牙齿选取相对应的法线贴图子图像，得到第四数量的法线贴图子图像。然后根据下颌中各牙齿的位置及方向，对各牙齿对应的法线贴图子图像的朝向和摆放角度进行调整。基于下颌牙列的排列顺序，从左到右或者从右到左的逐一拼接各牙齿对应的调整后的法线贴图子图像，获取数字化牙颌模型下颌对应的下颌法线贴图。最后对上颌法线贴图和下颌法线贴图进行拼接，得到牙颌模型对应的法线贴图。通过根据包含的牙齿数量进行法线贴图子图像的选取，根据牙齿形态进行法线贴图子图像的调整，并根据牙列顺序进行拼接，保证法线贴图与牙颌模型吻合程度，提高后续根据法线贴图进行渲染的效果。

值得一提的是，预存的纹理贴图子图像集和法线贴图子图像集中可以仅包含单个方向的牙齿对应的纹理贴图子图像和法线贴图子图像。例如，纹理贴图子图像集包含的是与上颌牙齿对应的纹理贴图子图像，那么在生成下颌纹理贴图的过程中，选取出各牙齿对应的纹理贴图子图像后，对选取的各纹理贴图人子图像进行中心旋转180度的处理，将选取的纹理贴图子图像的镜像图像作为下颌各牙齿对应的纹理贴图子图像。反之，若存储的为下颌牙齿对应的纹理贴图子图像，则进行上颌纹理贴图生成的过程中，需要对选取的纹理贴图子图像进行类似的镜像处理。通过镜像处理的方式，保证了生成的纹理贴图和法线贴图与实际情况吻合程度的同时，降低了需要存储的纹理贴图子图像及法线贴图子图像的数量，降低了数据存储量，减轻数据库的存储压力。

另外，为了简化纹理贴图和法线贴图的获取，上下颌贴图获取过程中，两侧的子图像可以选择固定的子图像，然后在进行纹理贴图子图像或者法线贴图子图像选取时，选取上下颌牙齿数量减2个的纹理贴图子图像或法线贴图子图像，结合固定的纹理贴图子图像或者法线贴图子图像进行拼接。通过设置固定子图像的方式，保证纹理贴图和法线贴图准确性的同时，进一步降低纹理贴图和法线贴图生成的复杂程度。

步骤103，根据纹理贴图，确定数字化牙颌模型中各待渲染点的颜色。

具体而言，电脑在获取到数字化牙颌模型及与数字化牙颌模型对应的纹理贴图和法线贴图后，根据用户指令或者预设的渲染方式，基于纹理贴图进行纹理采样，获取数字化牙颌模型中各待渲染点的颜色。

在一个例子中，根据纹理贴图，确定数字化牙颌模型中各待渲染点的颜色，包括：获取数字化牙颌模型中各待渲染点的第一纹理坐标；其中，第一纹理坐标表征数字化牙颌模型中的各点与数字化牙颌模型对应的纹理贴图间的映射关系；对于每个待渲染点，根据第一纹理坐标对纹理贴图进行采样，获取待渲染点的颜色。

具体而言，在确定各渲染点的颜色时，对数字化牙颌模型进行参数分析，获取数字化牙颌模型中包含的各待渲染点的第一纹理坐标，第一纹理坐标用于表征预先计算出的数字化牙颌模型中各点与数字化牙颌模型对应的纹理贴图之间的映射关系，例如，数字化牙颌模型中的点在数字化牙颌模型的纹理贴图对应的区域，或者待渲染点的高度采样值与纹理贴图中颜色的对应关系。基于各待渲染点的第一纹理坐标，对纹理贴图进行纹理采样，获取各待渲染点在纹理贴图中对应区域的颜色，然后根据纹理贴图和实际颜色之间的转换关系，对获取到的颜色进行归一化处理，获取各待渲染点的真实颜色。通过利用表征模型与纹理贴图间映射关系的第一纹理坐标，基于纹理贴图准确获取待渲染点的真实颜色，保证模型的最终渲染效果。

例如，进行模型渲染时，以数字化牙颌模型中各网格的顶点作为待渲染点进行渲染，则对数字化牙颌模型中包含的网格顶点的第一纹理坐标进行检测，获取各顶点的第一纹理坐标。然后基于获取到的第一纹理坐标，对数字化牙颌模型的纹理贴图进行纹理采样，获取处于不同高度的各顶点在纹理贴图的对应区域的颜色，并对获取到的颜色进行归一化处理，得到各顶点的真实颜色。值得一提的是，待渲染点不仅仅可以是数字化牙颌模型中网格的顶点，还可以是数字化牙颌模型中的各像素点，也可以是在各网格中选取的若干指定点。在待渲染点不是网格顶点的情况下，根据基于各网格顶点的顶点坐标差值，计算出处于各个网格内的各待渲染点的点坐标及相应的第一纹理坐标，然后再根据纹理贴图进行待渲染点颜色的获取。本实施例对待渲染点的具体选取不做限制。

步骤104，根据法线贴图，确定数字化牙颌模型中各待渲染点在全局坐标系下的法线。

具体地说，在模型渲染过程中，为了保证渲染后的模型在不同观察角度都具有较好的观察效果，需要基于各待渲染点在全局坐标系下的法线获取各待渲染点的光照效果。因此，在渲染过程中，先根据获取到的数字化牙颌模型对应的法线贴图，基于用户指令或者预设的渲染方式，对法线贴图进行采样，根据采样结果获取待渲染点在全局坐标系下的法线。

在一个例子中，确定数字化牙颌模型中各待渲染点在全局坐标系下的法线，包括：获取数字化牙颌模型中各待渲染点的第二纹理坐标；其中，第二纹理坐标表征数字化牙颌模型中的各点与数字化牙颌模型对应的法线贴图间的映射关系；对于每个待渲染点，根据第二纹理坐标对法线贴图进行采样，获取待渲染点在切线空间的法线；根据在切线空间的法线及预先获取的切线空间转换矩阵，获取待渲染点在全局坐标系下的法线。

具体而言，先对数字化牙颌模型进行参数分析，获取数字化牙颌模型中包含的各待渲染点的第二纹理坐标，第二纹理坐标用于表征预先计算出的数字化牙颌模型中各点与数字化牙颌模型对应的法线贴图之间的映射关系。例如，数字化牙颌模型中的点在数字化牙颌模型的法线贴图对应的区域，或者待渲染点的高度采样值与法线贴图中颜色的对应关系。基于第二纹理坐标和法线贴图，对法线贴图进行采样，根据采样结果获取待渲染点在切线空间的法线。然后结合预先获取的各渲染点对应的切线空间转换矩阵，将各待渲染点在切线空间的法线转换到全局坐标系下，即，利用对应的切线空间转换矩阵和在切线空间下的法线，计算出各待渲染点在全局坐标系下的法线。通过根据第二纹理坐标、法线贴图和预先获取的切线空间转换矩阵，准确获取待渲染点在全局坐标系下的法线，进而准确得到待渲染点的光照效果。

进一步地，根据第二纹理坐标对法线贴图进行采样，获取待渲染点在切线空间的法线，包括：根据第二纹理坐标和法线贴图，获取表征待渲染点在切线空间的法线的颜色数据；对颜色数据进行归一化处理，获取待渲染点在切线空间的法线。具体而言，根据第二纹理坐标对法线贴图进行采样后，得到的是表征待渲染点在切线空间的法线的颜色数据，为了得到待渲染点在切线空间的法线，需要根据颜色数据与法线之间的映射关系，对颜色数据进行归一化处理，获取待渲染点在切线空间的法线。通过利用表征模型中的点与法线贴图间映射关系的第二纹理坐标，基于法线贴图准确获取待渲染点的在切线空间的法线，便于后续准确获取光照效果。

在另一个例子中，在根据在切线空间的法线及预先获取的切线空间转换矩阵，获取待渲染点在全局坐标系下的法线前，还包括：根据数字化牙颌模型中各待渲染点的点坐标，获取数字化牙颌模型中各网格的面法线；根据各网格的面法线，获取各待渲染点的点法线；根据各待渲染点的点坐标及点法线，获取牙颌模型中各待渲染点的切线空间转换矩阵。

具体而言，进行待渲染点在全局坐标系下的法线计算前，需要获取各待渲染点对应的切线空间转换矩阵。获取切线空间转换矩阵时，可以获取各待渲染点的点坐标，并根据各待渲染点的点坐标，计算出数字化牙颌模型中各网格的面法线，然后根据待渲染点所属的网格和各网格的面法线，确定各待渲染点的点法线。在获取到点法线和点坐标后，根据同一网格内各待渲染点的点坐标和点法线，计算出各网格的切线空间，基于计算出的切线空间和待渲染点的点坐标，得到网格内各待渲染点的切线空间转换矩阵。通过获取待渲染点的点法线和点坐标，准确获取各待渲染点的切线空间转换矩阵。

例如，待渲染点为数字化牙颌模型中各网格的顶点，则先将数字化牙颌模型中的3D文件转换为结构化网格文件，并且仅保留网格顶点数据和索引。然后根据预设的精度，例如0.00001，对顶点进行曲中，计算出牙齿最终位世界坐标系矩阵和牙龈最终位世界坐标系矩阵，分别乘上数字化牙颌模型顶点坐标，得到数字化牙颌模型中各网格顶点的顶点坐标。

然后根据各网格包含顶点的顶点坐标，对各网格进行切线空间计算。数字化牙颌模型中待渲染点的纹理坐标就定义于切线空间。普通二维纹理坐标包含U、V两项，其中U坐标增长的方向，为切线空间中的tangent(正切)轴，V坐标增加的方向为切线空间中的bitangent(副切线)轴。数字化牙颌模型中不同的网格都有对应的切线空间，其tangent轴和bitangent轴分别位于网格所在平面上，结合网格对应的面法线，我们称tangant轴(T)、bitangent轴(B)及法线轴(N)所组成的坐标系为网格的切线空间(TBN)。

在获取数字化牙颌模型中各顶点的顶点坐标后，相当于已知网格中构成三角形的任意三个顶点的位置坐标：V0,V1,V2,以及对应的纹理坐标：(u0,v0,),(u1,v1),(u2,v2)。定义三角形的两条边为E0＝V1–V0，E1＝V2–V0，对应的纹理坐标差值：(t1,b1)＝(u1–u0,v1–v0)，(t2,b2)＝(u2–u0,v2–v0)。我们有如下关系式：E0＝t1T+b1B，E1＝t2T+b2B。结合三角形三个顶点的顶点坐标，可以计算出各顶点在网格对应切线空间中的正切，结合网格的面法线，可以获取各顶点的顶点坐标、点法线及在切线空间的正切。根据点法线和正切，构建正交矩阵计算出各顶点的切线空间转换矩阵。

值得一提的是，待渲染点不仅可以是数字化牙颌模型中网格的顶点，还可以是数字化牙颌模型中的各像素点，也可以是在各网格中选取的若干指定点。在待渲染点不是网格顶点的情况下，根据基于各网格顶点的顶点坐标差值，计算出处于各个网格内的各待渲染点的点坐标、点法线及在切线空间的正切，然后再对待渲染点的切线空间转换矩阵进行计算，本实施例对待渲染点的具体选取不做限制。

进一步地，根据各网格的面法线，获取各待渲染点的点法线，包括：对各待渲染点进行检测；在待渲染点只属于一个网格的情况下，将待渲染点所属网格的面法线作为待渲染点的点法线；在待渲染点属于两个及其以上的网格的情况下，将待渲染点所属若干网格的面法线的加权平均值作为待渲染点的点法线。

具体而言，在确定待渲染点的点法线时，需要对待渲染点是否为多个网格的公共点进行检测，在待渲染点仅属于一个网格的情况下，直接将待渲染点所在网格的面法线作为待渲染点的点法线。在待渲染点属于两个及其以上的网格的情况下，根据待渲染点所属的各个网格的面法线，对待渲染点的点法线进行综合计算。例如，对待渲染点所属各网格的面法线的加权平均值作为待渲染点的点法线，其中，各面法线的权重可以预设的固定权重，也可以是根据各网格面积确定的权重，还可以将各网格的权重设置为同一权重、或者直接求对各网格的面法线求和后做平均值，本实施例对具体采用的加权求和方式不做限制。通过根据得到各网格的面法线，结合加权求和的方式，准确获取各个待渲染点的点法线。

进一步地，根据各待渲染点的点坐标及点法线，获取牙颌模型中各待渲染点的切线空间转换矩阵，包括：根据各待渲染点的点坐标及点法线，确定各待渲染点在切线空间的正切；对于每一个待渲染点，根据点法线，确定切线空间转换矩阵的法线向量；根据切线空间的正切在全局坐标系下的投影，确定切线空间转换矩阵的正切向量；对法线向量与正切向量进行叉乘，确定切线空间转换矩阵的余切向量。

具体而言，在进行切线空间转换矩阵计算的过程中，考虑到三角形顶点差值的问题，各待渲染点的法线和正切余切之间可能存在误差，进而不能构成正交坐标系。因此，在获取到各待渲染点的点坐标和点法线后，根据点坐标和点法线，计算出各待渲染点在切线空间的正切，然后对待渲染点的点法线进行归一化处理，将点法线的单位方向向量作为待渲染点切线空间转换矩阵中的法线向量；获取待渲染点在切线空间的正切在全局坐标系下的投影，将投影对应的单位方向向量作为切线空间转换矩阵的正切向量；在对法线向量和正切向量进行叉乘，将叉乘结果的单位方向向量作为切线空间转换矩阵的余切向量，从而获取待渲染点的切线空间转换矩阵。通过使用法线与正切的叉积计算正交坐标系构建矩阵，避免由于法线与正切余切间的误差导致正交坐标系构建失败，进而影响切线空间转换矩阵的获取。

步骤105，对于每个待渲染点，根据全局坐标系下的法线，获取待渲染点的光照效果。

具体地说，在获取到各待渲染点在全局坐标系下的法线后，电脑会根据得到的全局坐标系下的法线，结合观察过程中需要添加的环境光、点光源的位置、光源强度、数字化牙颌模型中各待渲染点的材质等参数，获取待渲染点的光照效果。

在一个例子中，若光照效果包括漫反射强度，则根据在全局坐标系下的法线，获取待渲染点的光照效果，包括：获取待渲染点指向光源的光照单位向量；根据光照单位向量和待渲染点在全局坐标系下的法线对应的单位法向量的点积，确定反射光系数；根据反射光系数及光源的光照强度，确定待渲染点的漫反射强度。

具体而言，在光照效果包含漫反射强度的情况下，计算光照效果时，先根据观察过程中点光源的位置，获取待渲染点指向光源的光照单位向量，然后根据光照单位向量和待渲染点在全局坐标系下的法线的单位法向量的点积，获取入射光在待渲染点法线上的投影，结合待渲染点的材质对应的反射系数，得到待渲染点上发生漫反射过程时的反射光系数。再根据采用的光源的光照强度，确定待渲染点在光源照射下的漫反射强度。通过以观察者为中心，利用聚光灯的方式进行光照效果的计算，保证计算出的光照效果尽可能贴合人眼实际观察效果。

进一步地，根据所述反射光系数及所述光源的光照强度，确定待渲染点的漫反射强度，包括：根据以下公式计算漫反射强度Id：

Id＝K×Il×(N·L)

其中，K为材质的反射系数，N为单位法向量，L为光照单位向量，I为光照强度。通过指定的公式准确的计算出各待渲染点在光源照射下的漫反射强度，保证光照效果及数字化牙颌模型渲染效果获取的准确性。

步骤106，在数字化牙颌模型中，为各待渲染点分别添加根据纹理贴图确定的颜色，和根据全局坐标系下的法线获取的光照效果，获取渲染后的数字化牙颌模型。

具体地说，在根据纹理贴图确定各待渲染点的颜色，根据法线贴图获取各待渲染点的光照效果后，通过片元着色器对数字化牙颌模型中各待渲染点进行着色和光照效果添加，完成数字化牙颌模型的渲染，并输出选然后的数字化牙颌模型。

值得一提的是，在数字化牙颌模型的渲染过程中，在获取到各待渲染点的点坐标、点法线、数字化牙颌模型的法线贴图和纹理贴图后，可以创建一个3D渲染程序，为模型渲染相关的参数，例如，待渲染点的点坐标、点法线、纹理坐标、纹理贴图、法线贴图、牙颌模型中不同部分的材质参数和光照系数等数据，建立索引并拷贝至显存，然后通过将创建的3D渲染程序和相关索引输入到片元着色器中，通过片元着色器进行待渲染点颜色、切线空间转换矩阵和光照效果等参数的计算。并根据参数计算的结果进行顶点装配、光栅化、深度检测、裁剪剔除以及对数字化牙颌模型进行渲染等步骤，并输出渲染后的数字化牙颌模型。

另外，由于光线的条数相较于数字化牙颌模型中法线的数量来说，远不及法线数量多，因此，在进行渲染的时候，为了计算的方便和减小计算量，也可以逆向的应用各待渲染点的切线空间转换矩阵，将光线转换到切线空间中进行光照效果的计算，本实施例对具体的计算方式不做限制。

本实施例中，通过利用纹理贴图准确获取各待渲染点的颜色，利用法线贴图准确得到各待渲染点在全局坐标系下的光照效果，进而准确的得到各待渲染点在模型渲染过程中的渲染信息，根据得到的渲染信息对数字化牙颌模型进行渲染，使得牙颌模型能够在各个角度上尽可能真实、形象和美观的还原口腔牙颌信息。

本申请第二实施例提供了一种牙颌模型渲染方法，在确定牙颌模型渲染效果的时候，考虑到实际情况和观察的效果，对牙龈线边缘进行透光处理，使得牙龈线区域更加明亮，提高渲染效果与实际情况和需要的匹配程度。

本实施例中牙颌模型渲染方法的流程可以参考图2，包括以下步骤：

步骤201，获取数字化牙颌模型及数字化牙颌模型对应的法线贴图和纹理贴图。

步骤202，根据纹理贴图，确定数字化牙颌模型中各待渲染点的颜色。

步骤203，根据法线贴图，确定数字化牙颌模型中各待渲染点在全局坐标系下的法线；对于每个待渲染点，根据全局坐标系下的法线，获取待渲染点的光照效果。

步骤204，在数字化牙颌模型中，为各待渲染点分别添加根据纹理贴图确定的颜色，和根据全局坐标系下的法线获取的光照效果。

本实施例中的步骤201至步骤204和第一实施例中的步骤101至步骤106大致相似，可以参考第一实施例中的步骤101至步骤106，为了避免重复在这里就不做一一赘述。

步骤205，为各待渲染点添加镜面反射光照强度，获取渲染后的数字化牙颌模型。

具体地说，在为各待渲染点添加颜色和光照效果后，为了进一步优化渲染效果，使得渲染后的数字化牙颌模型更加贴合实际情况，需要对牙颌模型中的牙龈线区域进行光照补偿，因此，根据数字化牙颌模型的参数解析结果，确定各待渲染点的镜面反射光照强度，并为各待渲染点添加镜面反射光照强度后，再输出渲染后的数字化牙颌模型。

在一个例子中，获取数字化牙颌模型后，还包括：根据数字化牙颌模型中各待渲染点的点坐标，获取各待渲染点在数字化牙颌模型的颌平面上的投影到中心点距离的比例；根据投影到中心点距离的比例与预设比例区间的关系，确定各待渲染点的镜面反射光照强度；在为各待渲染点分别添加根据纹理贴图确定的颜色，和根据全局坐标系下的法线获取的光照效果后，还包括：为各待渲染点添加镜面反射光照强度。

具体而言，在获取到数字化牙颌模型后，对数字化牙颌模型进行模型分析，获取牙颌模型的颌平面，然后获取各待渲染点的点坐标，根据各待渲染点的点坐标获取各待渲染点到颌平面上距离的最大值和最小值，并根据距离最大值和距离最小值计算出各待渲染点在颌平面上的投影到中心点距离的比例。然后根据预先镜面反射强度设置的比例区间，获取各待渲染点需要添加的镜面反射光照强度，并通过片元着色器为完成颜色和光照效果添加的待渲染点添加根据各待渲染点在颌平面上的投影到中心点距离的比例确定出的镜面反射光照强度，完成模型的渲染。

例如，待渲染点为数字化牙颌模型中各网格的顶点，则根据对数字化牙颌模型的数据解析结果，获取各顶点的顶点坐标，并根据顶点坐标获取各顶点距离颌平面中心点的投影距离。然后任选两个顶点的投影距离作为投影距离最大值和投影距离最小值，遍历各顶点的投影距离，遍历过程中如果当前顶点的投影距离大于投影距离最大值，则更新投影距离最大值，将当前顶点的投影距离作为新的投影距离最大值；当前顶点的投影距离小于投影距离最小值，则更新投影距离最小值，将当前顶点的投影距离作为新的投影距离最小值，所有顶点的投影距离遍历一遍结束后找出投影距离最大值和投影距离最小值。然后二次遍历各顶点的投影距离，并用当前顶点的投影距离减去投影距离最小值的差，与投影距离最大值和投影距离最小值之差的比值，作为投影到中心点距离的比例，并对各顶点的比例进行归一化后添加到各顶点上。投影到中心点距离的比例用于表征顶点在数字化牙颌模型空间中的高度值坐标，标记顶点属于牙冠、牙根、牙龈线或者牙龈底座。在进行镜面反射光照强度补偿的时候，获取顶点投影到中心点距离的比例，并根据预设的比例区间，为顶点添加对应的镜面反射光照强度。

值得一提的是，本实施例以数字化牙颌模型中网格的顶点作为待渲染点进行说明，但是待渲染点不仅可以是数字化牙颌模型中网格的顶点，还可以是数字化牙颌模型中的各像素点，也可以是在各网格中选取的若干指定点。在待渲染点不是网格顶点的情况下，根据基于各网格顶点的顶点坐标差值，计算出处于各个网格内的各待渲染点的点坐标，然后再对待渲染点的在颌平面投影距离中心点的比例进行计算，本实施例对待渲染点的具体选取不做限制。

本实施例中，在进行牙颌模型渲染的时候，基于待渲染点与颌平面中心点的距离对待渲染点进行镜面反射光照强度的补偿，通过准确的镜面反射光照强度补偿，保证牙龈线区域高亮，使得渲染后的数字化牙颌模型更加形象、真实。

本申请第三实施例提供了一种牙颌模型渲染方法，在完成光照效果和颜色的添加后，根据法线贴图为各待渲染点进行阴影效果的添加，进一步提升渲染后的牙颌模型的真实程度。

本实施例的牙颌模型渲染方法的流程图可以参考图3，包括以下步骤：

步骤301，获取数字化牙颌模型及数字化牙颌模型对应的法线贴图和纹理贴图。

步骤302，根据纹理贴图，确定数字化牙颌模型中各待渲染点的颜色。

步骤303，根据法线贴图，确定数字化牙颌模型中各待渲染点在全局坐标系下的法线；对于每个待渲染点，根据全局坐标系下的法线，获取待渲染点的光照效果。

步骤304，在数字化牙颌模型中，为各待渲染点分别添加根据纹理贴图确定的颜色，和根据全局坐标系下的法线获取的光照效果。

本实施例中的步骤301至步骤304和第二实施例中的步骤101至步骤106大致相似，可以参考第一实施例中的步骤101至步骤106，为了避免重复在这里就不做一一赘述。

步骤305，为目标待渲染点添加阴影效果，获取渲染后的数字化牙颌模型。

具体地说，在实际的观察过程中，无论从何角度进行观察，对于数字化牙颌模型而言，会存在一定的遮挡，因此，在进行渲染的时候，还需要考虑观察过程中视线方向上的遮挡关系，在进行渲染的过程中，基于光源位置获取光照方向，结合全局坐标系对应的视线方向计算出旋转矩阵后，确定并为各待渲染点添加阴影效果，获取渲染后的数字化牙颌模型。

在一个例子中，在获取与数字化牙颌模型对应的法线贴图和纹理贴图后，还包括：根据法线贴图，获取数字化牙颌模型各待渲染点在渲染前后的深度缓冲值；为目标待渲染点添加阴影效果，其中，目标待渲染点为渲染后深度缓冲值下降的待渲染点。

具体而言，可以通过片元着色器根据获取到的数字化牙颌模型的法线贴图以及计算出的旋转矩阵，对渲染前后各待渲染点的深度缓冲值进行计算，然后对各待渲染点渲染前后的深度缓冲值进行比较，将渲染后深度缓冲值下降的待渲染点作为目标待渲染点，并为目标待渲染点添加上阴影效果，开启反走样完成模型渲染。通过利用法线贴图计算深度缓冲值为模型添加阴影，进一步提高渲染后的模型的真实性。

本实施例中，通过利用法线贴图计算出各待渲染点渲染前后的深度缓冲值，基于深度缓冲值的变化为数字化牙颌模型中的部分待渲染点添加阴影效果，使得渲染后的数字化牙颌模型更加符合真实观察效果。

此外，应当理解的是，上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本申请第四实施例涉及一种牙颌模型渲染装置，参考图4，包括：

第一获取模块401，用于获取数字化牙颌模型。

第二获取模块402，用于获取与数字化牙颌模型对应的法线贴图和纹理贴图。

第一确定模块403，用于根据纹理贴图，确定数字化牙颌模型中各待渲染点的颜色。

第二获取模块404，用于根据法线贴图，确定数字化牙颌模型中各待渲染点在全局坐标系下的法线。

计算模块405，用于对于每个待渲染点，根据所述全局坐标系下的法线，获取待渲染点的光照效果。

渲染模块406，用于在数字化牙颌模型中，为各待渲染点分别添加根据纹理贴图确定的颜色，和根据全局坐标系下的法线获取的光照效果，获取渲染后的数字化牙颌模型。

第二获取模块402，具体用于根据数字化牙颌模型上颌中牙齿的第一数量，选取第一数量的纹理贴图子图像，各纹理贴图子图像分别对应一颗牙齿；根据上颌中各牙齿的位置及方向对各牙齿对应的纹理贴图子图像进行调整，并根据上颌牙列的排列顺序，拼接调整后的各纹理贴图子图像，获取上颌纹理贴图；根据数字化牙颌模型下颌中牙齿的第二数量，选取第二数量的纹理贴图子图像，各纹理贴图子图像分别对应一颗牙齿；根据下颌中各牙齿的位置及方向对各牙齿对应的纹理贴图子图像进行调整，并根据下颌牙列的排列顺序，拼接调整后的各纹理贴图子图像，获取下颌纹理贴图；将上颌纹理贴图和下颌纹理贴图拼接，获取纹理贴图。

第二获取模块402，具体用于根据数字化牙颌模型上颌中牙齿的第三数量，选取第三数量的法线贴图子图像，各法线贴图子图像分别对应一颗牙齿；根据上颌中各牙齿的位置及方向对各牙齿对应的法线贴图子图像进行调整，并根据上颌牙列的排列顺序，拼接调整后的各法线贴图子图像，获取上颌法线贴图；根据数字化牙颌模型下颌中牙齿的第四数量，选取第四数量的法线贴图子图像，各法线贴图子图像分别对应一颗牙齿；根据下颌中各牙齿的位置及方向对各牙齿对应的法线贴图子图像进行调整，并根据下颌牙列的排列顺序，拼接调整后的各法线贴图子图像，获取下颌法线贴图；将上颌法线贴图和下颌法线贴图拼接，获取法线贴图。

第一确定模块403，具体用于获取数字化牙颌模型中各待渲染点的第一纹理坐标；其中，第一纹理坐标表征数字化牙颌模型中的各点与数字化牙颌模型对应的纹理贴图间的映射关系；对于每个待渲染点，根据第一纹理坐标对纹理贴图进行采样，获取待渲染点的颜色。

第二确定模块404，具体用于获取数字化牙颌模型中各待渲染点的第二纹理坐标；其中，第二纹理坐标表征数字化牙颌模型中的各点与数字化牙颌模型对应的法线贴图间的映射关系；对于每个待渲染点，根据第二纹理坐标对法线贴图进行采样，获取待渲染点在切线空间的法线；根据在切线空间的法线及预先获取的切线空间转换矩阵，获取待渲染点在全局坐标系下的法线。

第二确定模块404，还用于根据数字化牙颌模型中各待渲染点的点坐标，获取数字化牙颌模型中各网格的面法线；根据各网格的面法线，获取各待渲染点的点法线；根据各待渲染点的点坐标及点法线，获取牙颌模型中各待渲染点的切线空间转换矩阵。

计算模块405，具体用于若光照效果包括漫反射强度，则根据在全局坐标系下的法线，获取待渲染点的光照效果，包括：获取待渲染点指向光源的光照单位向量；根据光照单位向量和待渲染点在全局坐标系下的法线对应的单位法向量的点积，确定反射光系数；根据反射光系数及光源的光照强度，确定待渲染点的漫反射强度。

渲染模块406，还用于根据数字化牙颌模型中各待渲染点的点坐标，获取各待渲染点在数字化牙颌模型的颌平面上的投影到中心点距离的比例；根据投影到中心点距离的比例与预设比例区间的关系，确定各待渲染点的镜面反射光照强度；在为各待渲染点分别添加根据纹理贴图确定的颜色，和根据全局坐标系下的法线获取的光照效果后，还包括：为各待渲染点添加镜面反射光照强度。

渲染模块406，还用于在获取与数字化牙颌模型对应的法线贴图和纹理贴图后，还包括：根据法线贴图，获取数字化牙颌模型各待渲染点在渲染前后的深度缓冲值；为目标待渲染点添加阴影效果，其中，目标待渲染点为渲染后深度缓冲值下降的待渲染点。

不难发现，本实施例为与方法实施例相对应的装置实施例，本实施例可与方法实施例互相配合实施。方法实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在方法实施例中。

值得一提的是，本实施例中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施例中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施例中不存在其它的单元。

本申请第五实施例提供了一种电子设备，参考图5，包括：至少一个处理器501；以及，与至少一个处理器501通信连接的存储器502；其中，存储器502存储有可被至少一个处理器501执行的指令，指令被至少一个处理器501执行，以使至少一个处理器501能够执行上述任一方法实施例所描述的牙颌模型渲染方法。

其中，存储器502和处理器501采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器501和存储器502的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器501处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传输给处理器501。

处理器501负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器502可以被用于存储处理器501在执行操作时所使用的数据。

本申请第六实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例。

即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述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(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施例是实现本申请的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。

Claims (17)

1.一种牙颌模型渲染方法，其特征在于，包括：

获取数字化牙颌模型；

获取与所述数字化牙颌模型对应的法线贴图和纹理贴图；

根据所述纹理贴图，确定所述数字化牙颌模型中各待渲染点的颜色；

根据所述法线贴图，确定所述数字化牙颌模型中各待渲染点在全局坐标系下的法线；

对于每个待渲染点，根据所述全局坐标系下的法线，获取待渲染点的光照效果；

在所述数字化牙颌模型中，为各待渲染点分别添加根据所述纹理贴图确定的颜色，和根据全局坐标系下的法线获取的光照效果，获取渲染后的所述数字化牙颌模型。

2.根据权利要求1所述的牙颌模型渲染方法，其特征在于，所述根据所述纹理贴图，确定所述数字化牙颌模型中各待渲染点的颜色，包括：

获取所述数字化牙颌模型中各待渲染点的第一纹理坐标；其中，所述第一纹理坐标表征所述数字化牙颌模型中的各点与所述数字化牙颌模型对应的所述纹理贴图间的映射关系；

对于每个待渲染点，根据所述第一纹理坐标对所述纹理贴图进行采样，获取待渲染点的颜色。

3.根据权利要求1所述的牙颌模型渲染方法，其特征在于，所述根据所述法线贴图，确定所述数字化牙颌模型中各待渲染点在全局坐标系下的法线，包括：

获取所述数字化牙颌模型中各待渲染点的第二纹理坐标；其中，所述第二纹理坐标表征所述数字化牙颌模型中的各点与所述数字化牙颌模型对应的所述法线贴图间的映射关系；

对于每个待渲染点，根据所述第二纹理坐标对所述法线贴图进行采样，获取待渲染点在切线空间的法线；

根据所述在切线空间的法线及预先获取的切线空间转换矩阵，获取待渲染点在全局坐标系下的法线。

4.根据权利要求3所述的牙颌模型渲染方法，其特征在于，所述根据所述第二纹理坐标对所述法线贴图进行采样，获取待渲染点在切线空间的法线，包括：

根据所述第二纹理坐标和所述法线贴图，获取表征待渲染点在切线空间的法线的颜色数据；

对所述颜色数据进行归一化处理，获取待渲染点在切线空间的法线。

5.根据权利要求3所述的牙颌模型渲染方法，其特征在于，在所述根据所述在切线空间的法线及预先获取的切线空间转换矩阵，获取待渲染点在全局坐标系下的法线前，还包括：

根据所述数字化牙颌模型中各待渲染点的点坐标，获取所述数字化牙颌模型中各网格的面法线；

根据所述各网格的面法线，获取各待渲染点的点法线；

根据各待渲染点的所述点坐标及所述点法线，获取所述牙颌模型中各待渲染点的切线空间转换矩阵。

6.根据权利要求5所述的牙颌模型渲染方法，其特征在于，所述根据所述各网格的面法线，获取各待渲染点的点法线，包括：

对各待渲染点进行检测；

在待渲染点只属于一个网格的情况下，将待渲染点所属网格的面法线作为待渲染点的点法线；

在待渲染点属于两个及其以上的网格的情况下，将待渲染点所属若干网格的面法线的加权平均值作为待渲染点的点法线。

7.根据权利要求5所述的牙颌模型渲染方法，其特征在于，所述根据各待渲染点的所述点坐标及所述点法线，获取所述牙颌模型中各待渲染点的切线空间转换矩阵，包括：

根据各待渲染点的所述点坐标及所述点法线，确定各待渲染点在切线空间的正切；

对于每一个待渲染点，根据所述点法线，确定所述切线空间转换矩阵的法线向量；

根据所述切线空间的正切在全局坐标系下的投影，确定所述切线空间转换矩阵的正切向量；

对所述法线向量与所述正切向量进行叉乘，确定所述切线空间转换矩阵的余切向量。

8.根据权利要求1所述的牙颌模型渲染方法，其特征在于，所述获取与所述数字化牙颌模型对应的法线贴图和纹理贴图，包括：

获取所述数字化牙颌模型中的牙齿数量；

根据所述牙齿数量和预存的法线贴图子图像及纹理贴图子图像，分别拼接出所述纹理贴图和所述法线贴图。

9.根据权利要求8所述的牙颌模型渲染方法，其特征在于，所述根据所述牙齿数量和预存的法线贴图子图像及纹理贴图子图像，分别拼接出所述纹理贴图和所述法线贴图，包括：

根据所述数字化牙颌模型上颌中牙齿的第一数量，选取所述第一数量的所述纹理贴图子图像，各所述纹理贴图子图像分别对应一颗牙齿；

根据上颌中各牙齿的位置及方向对各牙齿对应的所述纹理贴图子图像进行调整，并根据上颌牙列的排列顺序，拼接调整后的各所述纹理贴图子图像，获取上颌纹理贴图；

根据所述数字化牙颌模型下颌中牙齿的第二数量，选取所述第二数量的所述纹理贴图子图像，各所述纹理贴图子图像分别对应一颗牙齿；

根据下颌中各牙齿的位置及方向对各牙齿对应的所述纹理贴图子图像进行调整，并根据下颌牙列的排列顺序，拼接调整后的各所述纹理贴图子图像，获取下颌纹理贴图；

将所述上颌纹理贴图和所述下颌纹理贴图拼接，获取所述纹理贴图。

10.根据权利要求8所述的牙颌模型渲染方法，其特征在于，所述根据所述牙齿数量和预存的法线贴图子图像及纹理贴图子图像，分别拼接出所述纹理贴图和所述法线贴图，包括：

根据所述数字化牙颌模型上颌中牙齿的第三数量，选取所述第三数量的所述法线贴图子图像，各所述法线贴图子图像分别对应一颗牙齿；

根据上颌中各牙齿的位置及方向对各牙齿对应的所述法线贴图子图像进行调整，并根据上颌牙列的排列顺序，拼接调整后的各所述法线贴图子图像，获取上颌法线贴图；

根据所述数字化牙颌模型下颌中牙齿的第四数量，选取所述第四数量的所述法线贴图子图像，各所述法线贴图子图像分别对应一颗牙齿；

根据下颌中各牙齿的位置及方向对各牙齿对应的所述法线贴图子图像进行调整，并根据下颌牙列的排列顺序，拼接调整后的各所述法线贴图子图像，获取下颌法线贴图；

将所述上颌法线贴图和所述下颌法线贴图拼接，获取所述法线贴图。

11.根据权利要求1所述的牙颌模型渲染方法，其特征在于，若所述光照效果包括漫反射强度，则所述根据所述在全局坐标系下的法线，获取待渲染点的光照效果，包括：

获取待渲染点指向光源的光照单位向量；

根据所述光照单位向量和待渲染点在全局坐标系下的法线对应的单位法向量的点积，确定反射光系数；

根据所述反射光系数及所述光源的光照强度，确定待渲染点的漫反射强度。

12.根据权利要求11所述的牙颌模型渲染方法，其特征在于，所述根据所述反射光系数及所述光源的光照强度，确定待渲染点的漫反射强度，包括：根据以下公式计算漫反射强度Id：

Id＝K×Il×(N·L)

其中，K为材质的反射系数，N为所述单位法向量，L为所述光照单位向量，I为所述光照强度。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的牙颌模型渲染方法，其特征在于，所述获取数字化牙颌模型后，还包括：

根据所述数字化牙颌模型中各待渲染点的点坐标，获取各待渲染点在所述数字化牙颌模型的颌平面上的投影到中心点距离的比例；

根据所述投影到中心点距离的比例与预设比例区间的关系，确定各待渲染点的镜面反射光照强度；

在所述为各待渲染点分别添加根据所述纹理贴图确定的颜色，和根据全局坐标系下的法线获取的光照效果后，还包括：

为各待渲染点添加所述镜面反射光照强度。

14.根据权利要求1至12中任一项所述的牙颌模型渲染方法，其特征在于，在所述获取与所述数字化牙颌模型对应的法线贴图和纹理贴图后，还包括：

根据所述法线贴图，获取所述数字化牙颌模型各待渲染点在渲染前后的深度缓冲值；

为目标待渲染点添加阴影效果，其中，所述目标待渲染点为渲染后所述深度缓冲值下降的待渲染点。

15.一种牙颌模型渲染装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取数字化牙颌模型；

第二获取模块，用于获取与所述数字化牙颌模型对应的法线贴图和纹理贴图；

第一确定模块，用于根据所述纹理贴图，确定所述数字化牙颌模型中各待渲染点的颜色；

第二确定模块，用于根据所述法线贴图，确定所述数字化牙颌模型中各待渲染点在全局坐标系下的法线；

计算模块，用于对于每个待渲染点，根据所述全局坐标系下的法线，获取待渲染点的光照效果；

渲染模块，用于在所述数字化牙颌模型中，为各待渲染点分别添加根据所述纹理贴图确定的颜色，和根据全局坐标系下的法线获取的光照效果，获取渲染后的所述数字化牙颌模型。

16.一种电子设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至14中任意一项所述的牙颌模型渲染方法。

17.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至14中任一项所述的牙颌模型渲染方法。