CN116977594A - 产生牙龈三维数字模型的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请的一方面提供了一种计算机执行的产生牙龈三维数字模型的方法，其包括：获取患者的牙龈三维数字模型；沿一条闭合的分割线截取所述患者的牙龈三维数字模型靠牙冠一侧的网格；在所述截取的牙龈网格的牙洞线上采样得到第一组采样点，过每一所述采样点做平面，该平面与所述截取的牙龈网格形成一条交线，该交线的第一端点为所述采样点，第二端点位于所述截取的牙龈网格靠远离牙冠方向的边缘线上；将每一所述第二端点沿牙龈高度方向移动至牙龈底面所在平面，得到牙龈底面轮廓线上的一个点，该点与对应的第二端点的连线和与之连接的交线形成一条牙龈侧面轮廓线；以及在每一所述牙龈侧面轮廓线上采样N3个点得到第二组采样点，按顺序连接所述第一组采样点、第二组采样点以及所述牙龈底面轮廓线上的点，得到第一状态牙龈三维数字模型完整的侧面网格。

Description

产生牙龈三维数字模型的方法
技术领域
本申请总体上涉及一种产生牙龈三维数字模型的方法。
背景技术
现在，越来越多的牙科领域场景需要用到牙颌三维数字模型，例如，展示患者牙齿正畸治疗过程中某个状态下的牙颌，或者制作壳状牙科器械(例如，壳状牙齿矫治器和保持器等)。
牙颌三维数字模型包括牙冠部分和牙龈部分。牙冠部分可以通过口内扫描，或扫描印模或患者牙齿的实体模型获得。目前，牙龈部分通常是由计算机程序基于牙冠部分的轮廓生成，然而，其几何形态与患者的真实牙龈不同。一方面，这可能导致利用这样的牙颌三维数字模型制作获得的壳状牙科器械的边缘不够贴合或过度贴合(导致压迫牙龈)一些区域的牙龈，影响壳状牙科器械的佩戴舒适度。另一方面，计算机产生模拟牙龈需要经过复杂的计算和处理。又一方面，由于模拟牙龈与真实牙龈的几何形态不同，与患者口内的真实情况不符，在一些情况下，这不利于正畸治疗方案的设计。
因此，有必要提供一种新的产生牙龈三维数字模型的方法。
发明内容
本申请的一方面提供了一种计算机执行的产生牙龈三维数字模型的方法，其包括：获取患者的牙龈三维数字模型；沿一条闭合的分割线截取所述患者的牙龈三维数字模型靠牙冠一侧的网格；以第一方法在所述截取的牙龈网格的牙洞线上采样得到第一组采样点，过每一所述采样点以第二方法做平面，该平面与所述截取的牙龈网格形成一条交线，该交线的第一端点为所述采样点，第二端点位于所述截取的牙龈网格靠远离牙冠方向的边缘线上；将每一所述第二端点沿牙龈高度方向移动至牙龈底面所在平面，得到牙龈底面轮廓线上的一个点，将该点与对应的第二端点连接，得到一条线段，该线段和与之连接的交线形成一条牙龈侧面的轮廓线；以及在每一所述牙龈侧面的轮廓线上采样N3个点得到第二组采样点，按顺序连接所述第一组采样点、第二组采样点以及所述牙龈底面轮廓线上的点，得到第一状态牙龈三维数字模型完整的侧面网格。
在一些实施方式中，所述分割线是经过WALA嵴点的分割线。
在一些实施方式中，所述第一方法包括：在每一牙冠的所述牙洞线上分割出唇颊侧段和舌侧段，对于两个末端牙冠，将其牙洞线在所述唇颊侧段和舌侧段之间靠末端的一段作为末端段；以及在每一所述唇颊侧段和所述舌侧段上分别采样N1个采样点，以及在每一所述末端段上采样N2个采样点，得到所述第一组采样点。
在一些实施方式中，所述的计算机执行的产生牙龈三维数字模型的方法还包括：在每一牙冠的牙洞线上找出与邻牙牙洞线上的点距离小于预定距离阈值的点，称为邻接点，在每一末端牙冠牙洞线上找出第一预定数量的距离邻牙牙洞线上的点最远的点，称为末端点；以及基于所述邻接点和末端点将所述各牙冠的牙洞线分割为所述唇颊侧段、舌侧段以及末端段。
在一些实施方式中，所述第二方法包括：对于每一所述颊侧段和舌侧段，拟合一条三阶贝塞尔曲线，并在该三阶贝塞尔曲线上采样预定数量的点；对于所述颊侧段和舌侧段上的每一采样点，在对应的三阶贝塞尔曲线上找到与之最近的采样点，过所述颊侧段或舌侧段上的采样点做平面，其法向为所述三阶贝塞尔曲线在所述最近点处的切向；对于所述末端段上的每一采样点，过其做平面，其法向为该末端段在该采样点处的切向。
在一些实施方式中，所述的计算机执行的产生牙龈三维数字模型的方法还包括：将所述底面轮廓线上的点分为数量相等的内、外两侧两部分；以及将所述内、外两侧两部分点按顺序连接，产生所述牙龈三维数字模型的底面网格。
在一些实施方式中，所述的计算机执行的产生牙龈三维数字模型的方法还包括：对于每一牙冠的所述牙洞线，将其颊侧段和舌侧段上的N1个采样点按顺序组成N1个点对；在每一所述N1个点对的连线上采样N2个点，得到第三组采样点；以及将所述第一组采样点和所述第三组采样点按顺序连接，得到所述第一状态牙龈三维数字模型的顶部网格。
在一些实施方式中，所述的计算机执行的产生牙龈三维数字模型的方法还包括：获取第二状态牙冠三维数字模型，其中，所述第二状态牙冠三维数字模型的牙齿布局与所述第一状态牙龈三维数字模型所对应的第一状态牙冠三维数字模型不同；在所述第二状态牙冠三维数字模型的牙洞线上以所述第一方法采样得到第四组采样点；以及基于所述第一组和第四组采样点，对所述第一状态牙龈三维数字模型进行形变处理，得到第二状态牙龈三维数字模型，其中，所述第一组和第四组形变控制点数量相等。
在一些实施方式中，所述形变处理是将所述第四组采样点作为所述第一组采样点的新位置，基于此建立形变方程，计算所述第二状态牙龈三维数字模型各顶点的坐标。
在一些实施方式中，所述形变处理是基于以下形变方法之一：TPS形变方法、拉普拉斯形变方法以及刚体形变方法。
在一些实施方式中，所述第一状态是初始状态。
在一些实施方式中，所述的计算机执行的产生牙龈三维数字模型的方法还包括：获取第三状态牙冠三维数字模型；在所述第三状态牙冠三维数字模型的牙洞线上以所述第一方法采样得到第五组采样点；以及基于所述第一组和第五组采样点，对所述第一状态牙龈三维数字模型进行形变处理，得到第三状态牙龈三维数字模型，其中，所述第五组和第一组采样点数量相等，所述第一状态至第三状态依次代表牙齿正畸治疗中逐次的牙齿布局。
本申请的又一方面提供了一种计算机执行的产生牙颌三维数字模型的方法，其包括：将所述的第二状态牙龈三维数字模型和第二状态牙冠三维数字模型进行融合得到第二状态牙颌三维数字模型。
本申请的又一方面提供了一种制作牙颌实体模型的方法，其包括：利用所述的第二状态牙颌三维数字模型控制设备制作第二状态牙颌的实体模型。
在一些实施方式中，所述设备是立体光固化成型设备。
附图说明
以下将结合附图及其详细描述对本申请的上述及其他特征作进一步说明。应当理解的是，这些附图仅示出了根据本申请的若干示例性的实施方式，因此不应被视为是对本申请保护范围的限制。除非特别指出，附图不必是成比例的，并且其中类似的标号表示类似的部件。
图1为本申请一个实施例中的产生牙龈三维数字模型的方法的示意性流程图；
图2为本申请一个实施例中用于产生牙龈三维数字模型的计算机程序的界面所展示的一个例子中的牙颌三维数字模型；
图3示意性地展示了一个例子中的颊侧和舌侧两条交线以及其上的曲率最大点和WALA嵴点；
图4为所述计算机程序的界面所展示的所述患者的牙颌三维数字模型以及颊侧分割线；
图5为所述计算机程序的界面所展示的所述患者的牙颌三维数字模型以及与牙冠T1对应的远中分割线；以及
图6示意性地展示了一个例子中牙弓一侧最末端两颗牙齿的牙洞线的唇颊侧段、舌侧段、与邻牙的邻接段以及末端段。
具体实施方式
以下的详细描述中引用了构成本说明书一部分的附图。说明书和附图所提及的示意性实施方式仅仅出于是说明性之目的，并非意图限制本申请的保护范围。在本申请的启示下，本领域技术人员能够理解，可以采用许多其他实施方式，并且可以对所描述实施方式做出各种改变，而不背离本申请的主旨和保护范围。应当理解的是，在此说明并图示的本申请的各个方面可以按照很多不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，这些不同配置都在本申请的保护范围之内。
本申请的一方面提供了一种产生牙龈三维数字模型的方法，在扫描获得的牙颌三维数字模型上基于WALA嵴点产生一条分割线，截取该分割线靠牙冠一侧的牙龈网格，然后，基于所述截取的网格产生新的牙龈三维数字模型的侧面网格。
以下结合附图对本申请一个实施例中的产生牙龈三维数字模型的方法进行详细说明。
请参图1，为本申请一个实施例中的产生牙龈三维数字模型的方法100的示意性流程图。
在一个实施例中，所述产生牙龈三维数字模型的方法100由计算机执行。相应地，本申请又一方面提供了一种用于产生牙龈三维数字模型计算机系统，其包括存储装置和处理器，其中，所述存储装置存储有一计算机程序，当其被所述处理器执行后，将执行所述产生牙龈三维数字模型的方法100。
在101中，获取患者的牙龈三维数字模型。
在一些实施方式中，可以通过口内扫描，或通过扫描牙齿印模或实体模型获得患者的牙颌三维数字模型(上颌或下颌)。在扫描获得牙颌三维数字模型后，可以对牙龈部分和牙冠部分进行分割，以及对各牙冠进行分割。以下将该分割得到的牙龈部分称为原始牙龈三维数字模型(或原始牙龈网格)，牙冠部分称为第一状态牙冠三维数字模型。
请参图2，为所述计算机程序的界面所展示的一个例子中的牙颌三维数字模型。
佩戴于牙齿上时，壳状牙科器械会覆盖一小部分牙龈，尤其是两颗相邻牙齿间的牙龈。为了使壳状牙科器械适当地贴合牙龈，避免压迫牙龈或与牙龈之间存在较大间隙，要求用于制作壳状牙科器械的牙颌三维数字模型对应的牙龈部分的几何形态与患者的真实牙龈尽量接近。
由于扫描获得的牙颌三维数字模型的牙龈部分靠近边缘处的质量通常不太理想，因此，可以从所述原始牙龈三维数字模型截取制作壳状牙科器械所需的牙龈部分，基于它产生新的牙龈三维数字模型。
在103中，沿基于WALA嵴点的分割线截取所述患者的牙龈三维数字模型靠牙冠的部分。
在一个实施例中，可以将垂直于咬合面的方向作为牙龈的高度方向。为了便于计算，可以如此建立世界坐标系，将咬合面作为X轴和Y轴所在平面，将所述牙冠三维数字模型的几何中心(即所有顶点的均值)作为所述世界坐标系的原点，使Y轴大致平行于牙弓对称轴。在本申请的启示下，可以理解，除了该例子外，还可以用任何其他合适的方式确定牙龈的高度方向以及建立世界坐标系。
WALA嵴点为附着龈与牙槽黏膜交界软组织带上最凸点。在一个实施例中，可以通过以下方法计算WALA嵴点，并基于计算得到的WALA嵴点产生一条分割线。
首先，针对所述第一状态牙冠三维数字模型的每一牙冠计算其几何中心，然后，基于这些几何中心拟合一条beta曲线，作为牙弓曲线。在该牙弓曲线上均匀采样M个点(例如，100个采样点)，得到采样点集S1。
对于每一牙冠Ti，在点集S1中找到与其几何中心最近的点Ai。过点Ai做切割平面Ci，其法向为所述牙弓曲线在点Ai处的切线向量。
对于牙冠Ti，计算原始牙龈三维模型与Ci的颊侧和舌侧两条交线。
对于每一交线，设其上Z坐标值最小的点(即该交线靠牙冠的端点)为交线起点，得到该交线上距离该起点Z轴坐标2-4mm的子曲线。
对于颊侧交线，先计算子曲线上曲率最大(为正)的点，然后，在颊侧交线上找到Z坐标比该曲率最大点大1mm的点，将所述原始牙龈网格离该点最近的顶点作为颊侧WALA嵴点bi。
对于舌侧交线，先计算子曲线上曲率最小(为负)的点，然后，在舌侧交线上找到Z坐标比该曲率最小点大1mm的点，将所述原始牙龈网格离该点最近的顶点作为舌侧WALA嵴点li。
在本申请的启示下，可以理解，除了以上方法之外，还可以采用其他合适的方法计算WALA嵴点。
请参图3，示意性地展示了一个例子中的颊侧和舌侧两条交线以及其上的曲率最大点和WALA嵴点。
按序以最短路径连接颊侧WALA嵴点，得到颊侧分割线。相应地，按序以最短路径连接舌侧WALA嵴点，得到舌侧分割线。其中，最短路径是由网格的边相连形成。
请参图4，为所述计算机程序的界面所展示的所述患者的牙颌三维数字模型以及颊侧分割线。
在获得颊侧分割线和舌侧分割线之后，还需要产生远中分割线，以将两者相连。
在一个实施例中，可以将牙齿按顺时针方向排序，即左侧最后一颗后牙为T1，左侧倒数第二颗后牙为T2……右侧倒数第二颗后牙为TN-1，右侧最后一颗后牙为TN。
以牙冠T1为例，在一个实施例中，可以计算切割平面C1的远中部分牙龈上的所有顶点至T1的牙洞线的最短距离，保留最短距离小于5mm的顶点所在面片。对于保留下来的面片的边缘线的两个端点分别计算到所述舌侧分割线和颊侧分割线的对应端点的最短路径，并沿该最短路径将该边缘线与所述舌侧分割线和颊侧分割线进行连接，所述边缘线和连接线构成牙龈的远中分割线。
对于牙冠TN，采用相同的方法获得对应的远中分割线。牙洞线是牙冠与牙龈交接处的边缘轮廓线。
在一个实施例中，还可以对完整的分割线进行拉普拉斯平滑，以获得平滑的分割线。
请参图5，为所述计算机程序的界面所展示的所述患者的牙颌三维数字模型以及与牙冠T1对应的远中分割线。
以两侧的远中分割线连接颊侧和舌侧分割线就得到了完整的牙龈分割线，将所述原始牙龈三维数字模型靠所述分割线远离牙冠一侧的网格删除，剩余的网格即需要保留的牙龈网格。
在105中，基于所述截取的牙龈网格产生第一状态牙龈三维数字模型。
首先，可以在所述牙洞线上采样预定数量的点得到采样点集S2，并经过每一这些采样点作平面，得到这些平面与所述截取的牙龈网格的交线。
在一个实施例中，对于每一牙冠，可以基于其与邻牙的位置关系，在其牙洞线上分割出唇颊侧段和舌侧段。
在一个实施例中，可以先定义一个距离阈值。对于两侧均有邻牙的牙冠，在其牙洞线上找到与邻牙距离小于所述距离阈值的点，基于此，将牙洞线分割为四段，分别为唇颊侧段、舌侧段以及分别靠两侧邻牙的两个邻接段。对于两个末端的牙冠，在其牙洞线上找到与邻牙距离小于所述距离阈值的点，以及预定数量(可以根据具体情况和需求定，例如，8-12个点)的与邻牙距离最大的点，基于此，将牙洞线分割为四段，分别为唇颊侧段、舌侧段、与邻牙的邻接段以及末端段。
请参图6，示意性地展示了一个例子中牙弓一侧最末端两颗牙齿的牙洞线的唇颊侧段、舌侧段、与邻牙的邻接段以及末端段。
在一个实施例中，可以如此计算一个牙冠的牙洞线上与邻牙距离小于所述距离阈值的点，针对当前牙冠的牙洞线上的每一个点，计算邻牙牙洞线上与之最近的点，若两者之间的距离小于所述距离阈值，则将当前牙冠的牙洞线上的该点作为与邻牙距离小于所述距离阈值的点。
在一个实施例中，所述距离阈值可以根据具体情况和需求给定，例如，在0.5mm至牙冠近远中长度的1/3的范围内进行取值，例如，1mm。
接着，可以在牙洞线上的各段采样预定数量的点得到采样点集S2，例如，可以在每一唇颊侧段和舌侧段上采样N1个点，在每一末端段上采样N2个点。在一个实施例中，所述采样可以是均匀采样。
在一个实施例中，对于每一被采样的颊侧段和舌侧段，以其两个端点以及在曲线凸起方向一侧之外取的两个点作为控制点，拟合一条三阶贝塞尔曲线，并在该三阶贝塞尔曲线上采样预定数量的点(例如，200个)。
对于每一颊侧段和舌侧段上的采样点，在对应的三阶贝塞尔曲线上找到与之最近的采样点，然后，过所述颊侧段或舌侧段上的采样点做平面，其法向为对应的三阶贝塞尔曲线在所述最近采样点处的切向。
对于每一被采样的末端段，过其上的每一采样点做平面，其法向为该末端段在该采样点处的切向。
经过所述采样点集S2中的采样点所做的每一平面与所述截取的牙龈网格形成一条交线。将该交线远离牙冠一端的端点沿Z轴移动到牙龈底面得到牙龈三维数字模型底面边缘轮廓线上的一个点。在一个实施例中，可以预先定义牙龈底面所在平面。在一个实施例中，牙龈底面所在平面可以与XY平面平行。
如此，对于所述采样点集S2中的每一采样点，均得到牙龈三维数字模型底面边缘轮廓线上的一个对应点，这些点构成点集S3，它与所述采样点集S2形成一一对应的点对。连接每一所述点对，得到相应数量的线段。每一所述线段与对应的交线相连，形成自牙洞线上的对应采样点至牙龈底面轮廓线上对应点的一条牙龈侧面高度方向轮廓线。
接着，在每一牙龈侧面纵向轮廓线上采样N3个采样点，得到采样点集S4。然后，将点集S2、S3及S4按顺序连接，形成第一状态牙龈三维数字模型的完整的侧面网格。
可以理解，可以根据对牙龈三维数字模型的网格精度要求来确定N1、N2及N3。
由于所述交线是位于所述截取的牙龈网格上，因此，新建立的牙龈三维数字模型的侧面网格的对应部分保留了所述截取的牙龈网格的几何形态。
可选地，可以为第一状态牙龈三维数字模型建立顶部网格。在一个实施例中，对于每一牙冠，可以在其牙洞线两侧的邻接段/末端段上分别采样N2个点。接着，将其牙洞线唇颊侧段和舌侧段的N1个点一一对应相连，并在每一连线上采样N2个点。最后，将所述邻接段/末端段、唇颊侧段、舌侧段以及连线上的采样点按顺序连接，形成牙龈三维数字模型的顶部网格。
接下来，可以为第一状态牙龈三维数字模型建立底部网格。在一个实施例中，可以将所述底面轮廓线上的点分成数量相等的牙弓内侧和外侧两部分，然后，将这些点按顺序连接，形成牙龈三维数字模型的底部网格。
将所述侧面网格、顶部网格以及底部网格进行拼接即可获得封闭的第一状态牙龈三维数字模型。
所产生的第一状态牙龈三维数字模型的牙洞线与所述第一状态牙冠三维数字模型一致。
在利用壳状牙齿矫治器进行牙齿正畸治疗的场景中，患者逐次佩戴一系列逐次的壳状牙齿矫治器，以将牙齿从原始布局逐渐地重新定位到第一中间布局、第二中间布局……最后中间布局直至目标布局。
制作这一系列逐次的壳状牙齿矫治器，首先要获取一系列逐次的牙冠三维数字模型，分别表示一系列逐次的牙齿布局。然后，分别为这些牙冠三维数字模型的每一个产生一个与之匹配的牙龈三维数字模型。接着，将相匹配的牙冠三维数字模型和牙龈三维数字模型合成为牙颌三维数字模型。然后，利用这些牙颌三维数字模型控制设备制作阳模。最后，以热压膜成型工艺在这些阳模上压膜形成一系列逐次的壳状牙齿矫治器。
另外，在实施治疗之前，牙科专业人员可能会向患者展示牙齿正畸治疗的效果，其中一个方式是以动画的方式展示牙颌从初始状态到第一中间状态、第二中间状态……最后中间状态直至目标状态的变化，那么，就需要相应地为牙齿的初始布局到第一中间布局、第二中间布局……最后中间布局直至目标布局的牙冠三维数字模型分别产生对应的牙龈三维数字模型，以获得这些牙颌三维数字模型。
因此，存在为不同状态牙冠三维数字模型产生对应状态牙龈三维数字模型的需求。
在107中，基于所述第一状态牙龈三维数字模型和第二状态牙冠三维数字模型，产生第二状态牙龈三维数字模型。
在一个实施例中，对于一系列逐次状态的牙龈三维数字模型，可以基于第一状态牙龈数字模型直接产生该一系列逐次状态的牙龈三维数字模型中的任何一个。所述第一状态是初始状态，所述第二状态可以是所述一系列逐次的状态中除所述第一状态之外的任一状态。
在又一实施例中，还可以基于前一状态牙龈三维数字模型产生当前状态牙龈三维数字模型。在该实施例中，在一系列逐次的状态中，所述第一状态是所述第二状态的前一状态。
在一个实施例中，可以基于第二状态牙冠三维数字模型的牙洞线，对所述第一状态牙龈三维数字模型的侧面网格进行形变处理，以得到第二状态牙龈三维数字模型的侧面网格。
由以上可知，所述第一状态牙龈三维数字模型和第一状态牙冠三维数字模型对应各牙齿的牙洞线的唇颊侧段、舌侧段以及对应末端牙齿的牙洞线的末端段上已通过采样得到预定数量的采样点。若将所述第一状态牙龈三维数字模型上的采样点以及所述第二状态牙冠三维数字模型上的相同采样点作为控制点，对所述第一状态牙龈三维数字模型进行形变处理，在一些情况下，尤其是当牙齿绕长轴扭转较多时，容易发生网格扭结或穿模。这种形变处理的方式是基于牙龈边缘与牙齿相对位置不变的假设，然而，本申请的发明人发现，虽然牙龈随牙齿的移动而发生变形，但在牙齿移动过程中，牙龈的边缘与牙齿的相对位置可能发生变化，例如，当牙齿扭转时。
因此，本申请的发明人设计了一种新的形变方法，通过在所述第二状态牙冠三维数字模型的牙洞线上重新采样控制点，将重新采样获得的控制点作为所述第一状态牙龈三维数字模型上的对应控制点的新位置，对所述第一状态牙龈三维数字模型进行形变处理，得到第二状态牙龈三维数字模型，这样获得的第二状态牙龈三维数字模型更接近真实情况。
在一个实施例中，可以沿用105中在所述第一状态牙冠三维数字模型的牙洞线以及所述底面轮廓线上采样获得的采样点作为所述第一状态牙龈三维数字模型的控制点，那么，可以采用相同的方法在所述第二状态牙冠三维数字模型的牙洞线上采样得到相应的控制点。
在又一实施例中，也可以相同的方法，分别在所述第一状态牙龈三维数字模型的牙洞线上以及所述第二状态牙冠三维数字模型的牙洞线上重新采样得到相应的控制点。
可以理解，与所述第一状态牙冠三维数字模型相比，所述第二状态牙冠三维数字模型的至少一颗牙冠的位置发生了变化，两者对应该牙冠的控制点在该牙冠的牙洞线上的位置可能不同。
简单地说，所述形变处理是将所述第二状态牙冠三维数字模型的牙洞线上的控制点作为所述第一状态牙龈三维数字模型的牙洞线上的对应控制点的新位置，保持所述第一状态牙龈三维数字模型的底面轮廓线上的控制点不动，基于此建立形变方程，计算所述第二状态牙龈三维数字模型各顶点的坐标。
所述形变处理可以采用任何适用的针对网格模型的形变方法，包括但不限于TPS(Thin-Plate Splines)形变方法、拉普拉斯形变方法、刚体形变方法等。
在一个实施例中，可以通过布尔运算将同一状态的牙冠三维数字模型和牙龈三维数字模型进行融合，以得到对应状态的牙颌三维数字模型。
在一些应用场景下，可以利用牙颌三维数字模型控制设备(立体光固化成型设备)制作牙颌实体模型。
尽管在此公开了本申请的多个方面和实施例，但在本申请的启发下，本申请的其他方面和实施例对于本领域技术人员而言也是显而易见的。在此公开的各个方面和实施例仅用于说明目的，而非限制目的。本申请的保护范围和主旨仅通过后附的权利要求书来确定。
同样，各个图表可以示出所公开的方法和系统的示例性架构或其他配置，其有助于理解可包含在所公开的方法和系统中的特征和功能。要求保护的内容并不限于所示的示例性架构或配置，而所希望的特征可以用各种替代架构和配置来实现。除此之外，对于流程图、功能性描述和方法权利要求，这里所给出的方框顺序不应限于以同样的顺序实施以执行所述功能的各种实施例，除非在上下文中明确指出。
除非另外明确指出，本文中所使用的术语和短语及其变体均应解释为开放式的，而不是限制性的。在一些实例中，诸如“一个或多个”、“至少”、“但不限于”这样的扩展性词汇和短语或者其他类似用语的出现不应理解为在可能没有这种扩展性用语的示例中意图或者需要表示缩窄的情况。

Claims (15)

1.一种计算机执行的产生牙龈三维数字模型的方法，其包括：
获取患者的牙龈三维数字模型；
沿一条闭合的分割线截取所述患者的牙龈三维数字模型靠牙冠一侧的网格；
以第一方法在所述截取的牙龈网格的牙洞线上采样得到第一组采样点，过每一所述采样点以第二方法做平面，该平面与所述截取的牙龈网格形成一条交线，该交线的第一端点为所述采样点，第二端点位于所述截取的牙龈网格靠远离牙冠方向的边缘线上；
将每一所述第二端点沿牙龈高度方向移动至牙龈底面所在平面，得到牙龈底面轮廓线上的一个点，该点与对应的第二端点的连线和与之连接的交线形成一条牙龈侧面轮廓线；以及
在每一所述牙龈侧面轮廓线上采样N3个点得到第二组采样点，按顺序连接所述第一组采样点、第二组采样点以及所述牙龈底面轮廓线上的点，得到第一状态牙龈三维数字模型完整的侧面网格。
2.如权利要求1所述的计算机执行的产生牙龈三维数字模型的方法，其特征在于，所述分割线是经过WALA嵴点的分割线。
3.如权利要求1所述的计算机执行的产生牙龈三维数字模型的方法，其特征在于，所述第一方法包括：
在每一牙冠的所述牙洞线上分割出唇颊侧段和舌侧段，对于两个末端牙冠，将其牙洞线在所述唇颊侧段和舌侧段之间靠末端的一段作为末端段；以及
在每一所述唇颊侧段和所述舌侧段上分别采样N1个采样点，以及在每一所述末端段上采样N2个采样点，得到所述第一组采样点。
4.如权利要求3所述的计算机执行的产生牙龈三维数字模型的方法，其特征在于，它还包括：
在每一牙冠的牙洞线上找出与邻牙牙洞线上的点距离小于预定距离阈值的点，称为邻接点，在每一末端牙冠牙洞线上找出第一预定数量的距离邻牙牙洞线上的点最远的点，称为末端点；以及
基于所述邻接点和末端点将所述各牙冠的牙洞线分割为所述唇颊侧段、舌侧段以及末端段。
5.如权利要求3所述的计算机执行的产生牙龈三维数字模型的方法，其特征在于，所述第二方法包括：
对于每一所述颊侧段和舌侧段，拟合一条三阶贝塞尔曲线，并在该三阶贝塞尔曲线上采样预定数量的点；
对于所述颊侧段和舌侧段上的每一采样点，在对应的三阶贝塞尔曲线上找到与之最近的采样点，过所述颊侧段或舌侧段上的采样点做平面，其法向为所述三阶贝塞尔曲线在所述最近点处的切向；
对于所述末端段上的每一采样点，过其做平面，其法向为该末端段在该采样点处的切向。
6.如权利要求1所述的计算机执行的产生牙龈三维数字模型的方法，其特征在于，它还包括：
将所述底面轮廓线上的点分为数量相等的内、外两侧两部分；以及
将所述内、外两侧两部分点按顺序连接，产生所述牙龈三维数字模型的底面网格。
7.如权利要求3所述的计算机执行的产生牙龈三维数字模型的方法，其特征在于，它还包括：
对于每一牙冠的所述牙洞线，将其颊侧段和舌侧段上的N1个采样点按顺序组成N1个点对；
在每一所述N1个点对的连线上采样N2个点，得到第三组采样点；以及
将所述第一组采样点和所述第三组采样点按顺序连接，得到所述第一状态牙龈三维数字模型的顶部网格。
8.如权利要求1所述的计算机执行的产生牙龈三维数字模型的方法，其特征在于，它还包括：
获取第二状态牙冠三维数字模型，其中，所述第二状态牙冠三维数字模型的牙齿布局与所述第一状态牙龈三维数字模型所对应的第一状态牙冠三维数字模型不同；
在所述第二状态牙冠三维数字模型的牙洞线上以所述第一方法采样得到第四组采样点；以及
基于所述第一组和第四组采样点，对所述第一状态牙龈三维数字模型进行形变处理，得到第二状态牙龈三维数字模型，其中，所述第一组和第四组形变控制点数量相等。
9.如权利要求8所述的计算机执行的产生牙颌三维数字模型的方法，其特征在于，所述形变处理是将所述第四组采样点作为所述第一组采样点的新位置，基于此建立形变方程，计算所述第二状态牙龈三维数字模型各顶点的坐标。
10.如权利要求9所述的计算机执行的产生牙龈三维数字模型的方法，其特征在于，所述形变处理是基于以下形变方法之一：TPS形变方法、拉普拉斯形变方法以及刚体形变方法。
11.如权利要求8所述的计算机执行的产生牙龈三维数字模型的方法，其特征在于，所述第一状态是初始状态。
12.如权利要求11所述的计算机执行的产生牙龈三维数字模型的方法，其特征在于，它还包括：
获取第三状态牙冠三维数字模型；
在所述第三状态牙冠三维数字模型的牙洞线上以所述第一方法采样得到第五组采样点；以及
基于所述第一组和第五组采样点，对所述第一状态牙龈三维数字模型进行形变处理，得到第三状态牙龈三维数字模型，其中，所述第五组和第一组采样点数量相等，所述第一状态至第三状态依次代表牙齿正畸治疗中逐次的牙齿布局。
13.一种计算机执行的产生牙颌三维数字模型的方法，其包括：将如权利要求8所述的第二状态牙龈三维数字模型和第二状态牙冠三维数字模型进行融合得到第二状态牙颌三维数字模型。
14.一种制作牙颌实体模型的方法，其包括：利用如权利13所述的第二状态牙颌三维数字模型控制设备制作第二状态牙颌的实体模型。
15.如权利要求14所述的制作牙颌实体模型的方法，其特征在于，所述设备是立体光固化成型设备。
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