CN117119994A - 用于定制牙齿修复体的颜色管理过程 - Google Patents

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Abstract

一种用于生成牙齿修复体的彩色3D模型的计算机实现的方法。该方法接收牙齿的颜色信息、颜色分布图和形状。该颜色信息被分配给该颜色分布图。然后将该颜色信息和该颜色分布图与该形状组合以生成数字彩色3D模型。所得到的3D模型包括用于该修复体的不同颜色材料的体积以提供颜色过渡区,该颜色过渡区可以从该3D模型3D打印以制成相应的修复体。

Description

用于定制牙齿修复体的颜色管理过程
背景技术
再加工牙齿修复体的主要原因之一是色调和美学不适合患者情况。牙齿修复体的色调匹配和美学还意味着美学修复体往往比例如陶瓷熔合金属(PFM)修复体或整体式修复体更昂贵。因此,需要一种数字工作流或软件来生产患者个性化和颜色定制的牙齿修复体。
发明内容
一种用于生成牙齿修复体的彩色3D模型的计算机实现的方法,该方法包括:接收牙齿的颜色信息、颜色分布图和形状。该颜色信息被分配给该颜色分布图。该颜色信息和该颜色分布图与该形状组合,并且基于与该形状组合的所分配的颜色信息和该颜色分布图生成彩色3D模型。
另一种用于生成牙齿修复体的彩色3D模型的计算机实现的方法,该方法包括从牙齿的数字表示提取颜色分布图并且选择该颜色分布图的边界。将该颜色分布图的边界与该数字表示组合并且与该牙齿的数字3D模型进行匹配。该数字3D模型的外表面被减小以适应该颜色分布图的片段,并且该数字3D模型的外表面被转换为数字3D体积模型。
这些方法的结果可以是具有用于修复体的不同颜色材料的体积的3D模型,并且其可以用于经由3D印刷或诸如铣削的其他过程来制作修复体。
附图说明
图1是用于设计定制的牙齿修复体的系统的框图。
图2是用于设计定制的牙齿修复体的过程的示意图。
图3示出了前庭饰面。
图4示出了对牙齿修复体的颜色分布图进行色调分离。
图5示出了用假色替换灰度值以进行色调分离。
图6示出了颜色片段的边界的选择以及将它们导出到可缩放矢量图形文件中。
图7示出了将颜色分布图作为纹理施用于牙齿上。
图8示出了将可缩放矢量图形文件附加到牙齿修复体的场景。
图9示出了可缩放向量图形样条线与3D几何形状的匹配。
图10示出了外表面的缩小。
图11示出了切割具有挤出的可缩放矢量图形路径的外表面。
图12示出了所得到的3D模型,该模型具有用于不同颜色材料的体积以提供颜色过渡区。
具体实施方式
用于生成颜色定制修复体的过程需要可用于生成修复体的格式的颜色和形状信息。本文描述的过程可以从不同的测量源生成这样的数据,并且以自动或半自动的方式生成这样的颜色定制文件。因此,该过程可用于陶瓷和复合材料或其他材料的颜色处理的全色定制数字工作流。该过程组合颜色、颜色分布图和形状以生成用于全定制的牙齿修复体(例如牙冠、牙饰、牙桥或其他修复体)的三维(3D)模型。3D模型可包括可用于增材制造(3D打印)特定材料的片段。3D模型还可用于经由诸如铣削的其他过程或组合/混合过程(例如,定制分层块的3D打印和期望修复体的铣削)来制作定制修复体。进一步的过程可以包括模制、陶瓷的模制和压制、玻璃陶瓷的分层、以及利用研磨的铣削。
图1是用于设计定制的牙齿修复体的系统的框图。该系统包括接收输入16的处理器10,如下所述,以制造定制的牙齿修复体并提供颜色定制输出18。系统还可包括电子显示装置14(诸如液晶显示(LCD)装置)以及用于接收用户命令或其他信息的输入装置12。系统可以用例如台式计算机、笔记本计算机或平板计算机来实现。
图2是用于使用全数字颜色工作流设计定制牙齿修复体的过程的示意图。包括在以下进一步描述的步骤的该过程可以在软件或固件中实现,例如用于由处理器(诸如处理器10)执行。该过程还可以通过使用在软件控制下操作的处理器来自动化。
该数据处理基于不同的输入测量数据,诸如以下:具有色调分离的照片20;比色板22;具有颜色的颜色分布图24;来自物理(石膏)模型或口内扫描的形状26;以及具有颜色和形状的颜色分布图28。该处理如下将所收集的信息编译成包含几何形状和颜色信息的3D模型:使用比色板或色调分离将颜色分配给颜色分布图(步骤30);将颜色和颜色分布图分配给形状(步骤32);计算数字彩色三维(3D)模型(步骤34);以及任选地可视化和模拟(步骤36)。结果是包含数字彩色3D模型的颜色定制输出38文件或数据结构,并且这种文件或数据结构的结构可以取决于个性化的类型和生产过程。一个示例是前庭饰面——对于牙科技术人员来说是一种常见类型的手动生成美观修复体的过程。
图3示出了前庭饰面。部分4是在前庭侧上具有不同颜色部分(1,2,3)的前庭减小的顶盖。着色层之间的过渡区的特征在于从一个着色层倾斜的层厚度和从第二着色层材料减小的层厚度。这对观察者来说是层之间的平滑过渡。还可以或可替代地使用用于更高美学个性化的其他分层技术。
得到的修复体牙齿的实际外观取决于颜色分布图和实际颜色。为了在修复体牙齿的每个片段上获得自然的外观和正确的颜色,过程或工作流程必须考虑颜色取决于牙齿残根的颜色、层内的颜色以及层的厚度和它们的半透明特性。基于每个颜色片段的期望颜色的信息,可以估计每层的厚度和该层的所需颜色。例如,期望的A1颜色由顶盖颜色ND2、0.4mm的层厚度和LT A1饰面材料的组合产生。在这种情况下,将使用0.4mm的层厚度以在适当的颜色片段上获得A1颜色。可以用相同的方法处理其它颜色片段。颜色过渡区可用于防止由饰面(例如,外表面)材料之间的非垂直切割引起的颜色突变。根据颜色过渡区的尺寸,可以确定或设定相应的切割角。
为了从所收集的数据生成前庭饰面结构的数字3D模型,可以使用以下过程,该过程可以使用经由处理器10的软件处理来自动化。
步骤1.图4示出了对颜色分布图进行色调分离和提取用于牙齿修复体的牙齿40的颜色分布图。特别地,该过程对牙齿的数字照片(照片)或其他数字表示进行色调分离以提取牙齿的颜色分布图,如例如美国专利号10245126中所述。结果(图像42)提供牙齿40的颜色分布图,其中颜色分布图是牙齿的颜色的位置信息。
步骤2(任选).图5示出了用假色对灰度值进行可选替换以进行色调分离。在该可选情况下,色调分离过程使用数字照片来提取颜色信息并且可选地分配假色(例如,由不同类型的交叉影线表示的蓝色、绿色、黄色),使得牙齿的灰度颜色差异在视觉上更加明显。
步骤3.图6示出了在数字色调分离的牙齿(在图4和图5中示出)或牙齿的其他色调分离的数字表示中的颜色片段(图像44)的边界的选择,并且在可缩放矢量图形(SVG)文件46或其他类型的数据结构中导出它们。可以通过检测颜色分布图中的颜色之间的过渡、灰度值的位置或假色来确定边界。
步骤4(任选).图7示出将颜色分布图(图像48)作为纹理(图像50)施用于图4和图5所示的数字色调分离的牙齿上。纹理是可选的,并且提供数字3D形状与颜色分布图的组合。
步骤5.图8示出将SVG文件附加到用于牙齿修复体的场景,特别是将SVG文件与数字色调分离的牙齿中的颜色片段的边界组合。
步骤6.图9示出了SVG文件样条线与牙齿的数字3D几何形状或形状数据的匹配。可以从扫描牙齿的物理模型或从牙齿的口内扫描获得3D形状数据以生成牙齿的对应数字3D模型。如图6中所示获得SVG样条线,并且如图9中所示,将来自牙齿的色调分离的照片或数字表示的样条线与牙齿的数字3D模型中的对应位置匹配。
步骤7.图10示出了从图9所示的数字3D模型的外表面的缩小,并且执行该缩小以适应颜色片段。将外表面减小期望的或必要的量以适应表示用于修复体的不同材料的颜色片段,例如减小以适应如上所述的A1颜色的0.4mm的层厚度。
步骤8.图11示出了用挤出的SVG路径切割数字3D模型(图9中示出)的外表面,以将数字表面模型(图像52)转换为数字体积3D模型(图像54)。特别地,SVG路径通过数字3D表面模型被挤出以创建体积和所得的数字3D体积模型。SVG路径可以例如在与数字3D模型的表面非正交的方向上被挤出。然后,数字3D模型的体积可用于例如3D打印相应的修复体。3D模型的体积也可以是最佳拟合的来源,以找到零件在复杂阴影铣削坯料中的最佳位置。特别地,一种方法是使用所设计的颜色结构,以经由最佳拟合算法找到在复杂分层铣削坯料内的最接近的可能位置,以铣削出用于美学牙齿修复体的最佳可能颜色拟合。
图12示出了所得到的数字彩色3D模型,其具有用于不同颜色材料的体积以提供颜色过渡区,例如用于三种不同颜色的三个体积(图像56)、用于一种颜色的一个体积(图像58)以及用于两种不同颜色的两个体积(图像60)。颜色的体积由图像中的不同交叉影线表示。该数字3D模型可用于3D打印相应的修复体。
表1总结了制造用于定制颜色牙齿修复体的数字3D模型的该过程。这些步骤可以在用于由处理器执行的软件中实现,以自动地执行从输入生成数字3D模型的步骤。该过程可以可选地包括用户输入,例如用户经由输入装置12输入信息并且经由显示装置14查看任何数字表示或数字3D模型。

Claims (21)

1.一种用于生成牙齿修复体的彩色3D模型的计算机实现的方法,所述方法包括以下由处理器执行的步骤:
接收牙齿的颜色信息、颜色分布图和形状;
将所述颜色信息分配给所述颜色分布图;
将所分配的颜色信息和所述颜色分布图与所述形状组合;以及
基于与所述形状组合的所分配的颜色信息和所述颜色分布图生成数字彩色3D模型。
2.根据权利要求1所述的方法,其中接收步骤包括对所述牙齿的照片进行色调分离以提取所述颜色分布图。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,所述色调分离还包括用假色替换所述颜色分布图的灰度值。
4.根据权利要求1所述的方法,其中所述分配步骤包括在所述颜色分布图中选择所述颜色信息的片段的边界,并且用所述片段的样条线导出所述边界。
5.根据权利要求4所述的方法,还包括将所述样条线附加到所述颜色分布图。
6.根据权利要求5所述的方法,其中所述组合步骤包括使所述样条线与所述形状匹配。
7.根据权利要求4所述的方法,其中所述组合步骤包括减小所述形状的表面以适应所述颜色信息的所述片段。
8.根据权利要求7所述的方法,其中所述生成步骤包括将所述形状的表面转换为对应的体积模型。
9.根据权利要求8所述的方法,其中所述转换步骤包括通过所述形状的表面挤出所述样条线。
10.一种用于生成牙齿修复体的彩色3D模型的系统,包括处理器,所述处理器被配置用于:
接收牙齿的颜色信息、颜色分布图和形状;
将所述颜色信息分配给所述颜色分布图;
将所述颜色信息和所述颜色分布图与所述形状组合;以及
基于与所述形状组合的所分配的颜色信息和所述颜色分布图来生成数字彩色3D模型。
11.根据权利要求10所述的系统,其中所述处理器还被配置用于对所述牙齿的照片进行色调分离以提取所述颜色分布图。
12.根据权利要求11所述的系统,其中所述处理器还被配置用于用假色来替换所述颜色分布图的灰度值。
13.根据权利要求10所述的系统,其中所述处理器还被配置用于在所述颜色分布图中选择所述颜色信息的片段的边界,并且用所述片段的样条线导出所述边界。
14.根据权利要求13所述的系统,其中所述处理器还被配置用于将所述样条线附加到所述颜色分布图。
15.根据权利要求14所述的系统,其中所述处理器还被配置用于使所述样条线与所述形状匹配。
16.根据权利要求13所述的系统,其中所述处理器还被配置用于减小所述形状的表面以适应所述颜色信息的所述片段。
17.根据权利要求16所述的系统,其中所述处理器还被配置用于将所述形状的表面转换为对应的体积模型。
18.根据权利要求17所述的系统,其中所述处理器还被配置用于通过所述形状的表面挤出所述样条线。
19.根据权利要求18所述的系统,其中,所述处理器还被配置用于沿与所述形状的表面非正交的方向挤出所述样条线。
20.一种用于生成牙齿修复体的彩色3D模型的计算机实现的方法,所述方法包括以下由处理器执行的步骤:
从牙齿的数字表示中提取颜色分布图;
在所述数字表示中选择所述颜色分布图的边界;
将所述颜色分布图的边界与所述数字表示组合;
将所述颜色分布图的边界与所述牙齿的数字3D模型匹配;
减小所述数字3D模型的外表面以适应所述颜色分布图的片段;以及
将所述数字3D模型的外表面转换为数字3D体积模型。
21.根据权利要求20所述的方法,其中所述提取步骤还包括用假色替换所述颜色分布图的灰度值。
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