CN117253011B - 一种面向数字化正畸的虚拟牙龈网格模型生成方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种面向数字化正畸的虚拟牙龈网格模型生成方法及系统，根据带分割标签的口扫模型，提取牙龈线；根据重采样后的牙龈线和输入的牙齿长轴信息构造单颗牙齿牙龈；根据所有牙齿的单颗牙齿牙龈进行网格布尔并运算，得到整体牙龈。本发明可以根据真实口扫模型及其分割结果，生成虚拟牙龈。对畸形程度较高的牙齿口扫模型也能够生成合理且有真实感的牙龈模型，且生成的网格三角形大小均匀，质量较高。

Description

一种面向数字化正畸的虚拟牙龈网格模型生成方法及系统

技术领域

本发明属于三维图像处理技术领域，涉及一种面向数字化正畸的虚拟牙龈网格模型生成方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

数字化正畸是将患者口腔内的真实情况以数字化数据呈现、分析、并产生正畸流程的过程。一般地，患者在初诊阶段，会拍摄锥形束CT、口腔X光曲面断层片等影像数据，用于观察从外部不易观察的牙根、牙槽骨、软组织的形态或病变情况；此外，患者会被要求制作口腔模型，分为传统的基于咬合倒模的石膏实物模型，和更为现代化的利用口腔扫描设备重建得到的口腔三维模型(以下简称“口扫模型”)。实物石膏模型会通过三维扫描设备数字化为三维模型。由于石膏模型具有制备周期长、易损坏、不易大量保存等缺点，越来越多的口腔医院选择使用更快捷的口腔扫描设备对患者的口腔进行数字化建模。

在数字化正畸过程中，需要对正畸过程进行可视化，其中美观合理的牙龈对可视化效果十分重要。受限于设备精度等外部原因，口扫模型的牙龈部分通常存在较多噪声，网格质量较低。此外，在数字化正畸的过程中，随着牙齿按正畸路径移动，牙龈应做出相应形变，使用口扫网格也不易模拟牙龈随牙齿位移而发生形变的过程。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种面向数字化正畸的虚拟牙龈网格模型生成方法及系统，本发明可以根据真实口扫模型及其分割结果，生成虚拟牙龈。对畸形程度较高的牙齿口扫模型也能够生成合理且有真实感的牙龈模型，且生成的网格三角形大小均匀，质量较高。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

一种面向数字化正畸的虚拟牙龈网格模型生成方法，包括以下步骤：

获取口腔三维模型，对模型预处理，删除低质量网格区域后，进行分割优化；

根据设定的相关参数，根据口腔三维模型的分割优化结果，获取牙齿和牙龈的分界线作为牙龈线，对每颗牙齿的牙龈线重新均匀采样，根据每颗牙齿的牙龈线和牙齿长轴方向信息，确定牙龈底面的中心点并构造牙龈底面轮廓线；

将重新均匀采样后的牙龈线顶点投影到与牙龈底面轮廓线上，确定各个关键点，构造牙窝曲线和牙龈侧面曲线，形成三角网络；

对各颗牙齿的牙龈进行网格布尔并运算，得到整体牙龈网格，并进行光顺和网格细分，计算牙龈形变的顶点权重信息，并进行形变，生成最终的虚拟牙龈网格模型。

作为可选择的实施方式，删除低质量网格区域的具体过程包括：删除口腔三维模型网格中的非流形边，通过建立哈希表，对网格中每条边，将边的两个顶点索引构成的二元组映射到一个邻接三角形数组，遍历网格中所有三角形，并将三角形索引添加到该三角形三条边所对应的邻接三角形数组中，遍历结束后，检查所有边对应的邻接三角形数组，如果一条边被大于两个三角形共享，删除所有包含该边的三角形。删除口腔三维模型网格中的非流形顶点，对网格中每个顶点，建立邻接三角形数组；遍历网格中所有三角形，对网格中每个顶点，搜索共享该顶点的三角形，对于所有共享该顶点的三角形，按照边的邻接关系，通过广度优先搜索的方式查找连通分量。如果该顶点邻接的三角形组成了多于一个连通分量，那么删除与该顶点相邻的三角形。

在删除非流形区域后，搜索网格的连通分量，并删除最大连通分量以外的连通分量。

作为可选择的实施方式，进行分割优化的具体过程包括在删除低质量区域的模型网格上进行分割，将网格按分割标签分成多个连通分量，对于每个标签，只保留最大的连通分量，对于其他较小连通分量，用该连通分量邻域的标签填充。

作为可选择的实施方式，设定的相关参数包括牙龈高度、宽度和牙窝深度、生成网格的光顺度和生成网格密度。

作为可选择的实施方式，根据口腔三维模型的分割优化结果，获取牙齿和牙龈的分界线作为牙龈线前，将口腔三维模型变换至其底面与z坐标轴垂直，且正面正对y坐标轴上。

作为可选择的实施方式，获取牙齿和牙龈的分界线作为牙龈线的具体过程包括：

将顶点标签转化为三角形面的标签；

提取所有牙龈牙齿边界线，对每个牙齿标签，存储一个半边数组，遍历所有半边并判断半边两侧三角面的标签，当出现本侧是牙龈，对侧是牙齿的情况时，将该半边添加到该牙齿对应的半边数组中；

若边界线是无序的，将边界线首尾相接连成环状。

作为可选择的实施方式，对每颗牙齿的牙龈线重新均匀采样后，如果有缺牙，则根据前后牙齿的位置估计缺失牙齿的位置，得到牙齿位置后并按照预定的宽度参数，并加入一圈构造的牙龈线，以补足空缺位置。

作为可选择的实施方式，确定牙龈底面的中心点并构造牙龈底面轮廓线的具体过程包括根据每颗牙齿的牙龈线和牙齿长轴方向信息，过牙龈线中心点沿牙齿长轴方向做延长线，计算该延长线与牙龈高度所决定的平面的交点，作为牙龈底面的中心点，以底面中心点为中心，在底面上构造一个圆角矩形作为牙龈底面轮廓线，圆角矩形的长度宽度参数由对应牙龈线的尺寸计算得到。

作为可选择的实施方式，确定各个关键点，构造牙窝曲线和牙龈侧面曲线的具体过程包括将重采样后的牙龈线顶点投影到圆角矩形上，得到对应的底面顶点；

根据牙龈线中心点和牙龈线顶点构造牙窝曲线；

根据牙龈线上的点和在牙龈底面上的对应点，构造牙龈侧面曲线。

一种面向数字化正畸的虚拟牙龈网格模型生成系统，包括：

预处理模块，被配置为获取口腔三维模型，对模型预处理，删除低质量区域后，进行分割优化；

牙龈网格生成模块，被配置为根据设定的相关参数，根据口腔三维模型的分割优化结果，获取牙齿和牙龈的分界线作为牙龈线，对每颗牙齿的牙龈线重新均匀采样，根据每颗牙齿的牙龈线和牙齿长轴方向信息，确定牙龈底面的中心点并构造牙龈底面轮廓线；将重新均匀采样后的牙龈线顶点投影到与牙龈底面轮廓线上，确定各个关键点，构造牙窝曲线和牙龈侧面曲线，形成三角网络；对各颗牙齿的牙龈进行网格布尔并运算，得到整体牙龈网格，并进行光顺和网格细分，计算牙龈形变的顶点权重信息；

网格形变模块，被配置为进行形变，生成最终的虚拟牙龈网格模型。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明根据带分割标签的口扫模型，提取牙龈线；根据重采样后的牙龈线和输入的牙齿长轴信息构造单颗牙齿牙龈；根据所有牙齿的单颗牙齿牙龈进行网格布尔并运算，得到整体牙龈。本发明根据真实口扫模型及其分割结果，生成虚拟牙龈。对畸形程度较高的牙齿口扫模型也能够生成合理且有真实感的牙龈模型，且生成的网格三角形大小均匀，质量较高。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本实施例的流程图；

图2为本实施例的牙齿类别及其对应的标签；

图3为本实施例的输入口扫网格；

图4为本实施例的提取的牙龈线；

图5为本实施例的重采样后的牙龈线；

图6为本实施例的生成的牙龈底面轮廓线；

图7为本实施例的生成的牙窝曲线和牙龈侧面曲线；

图8为本实施例的单颗牙齿牙龈线与对应生成的牙龈网格；

图9为本实施例的完整牙龈与带牙齿的效果图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本实施例所有数据的获取都在符合法律法规和用户同意的基础上，对数据的合法应用。

实施例一

本实例提供基于网格的用于数字化正畸平台的虚拟牙龈的生成方法，如图1所示，包括如下步骤：

(1)输入口扫网格，并删除非流形区域。具体地，可分为删除非流形边和删除非流形顶点两步。输入的网格表示为两个数组：顶点位置和三角形顶点索引。

a)删除非流形边的过程为：建立一个哈希表，对网格中每条边，将边的两个顶点索引构成的二元组映射到一个邻接三角形数组。遍历网格中所有三角形，并将三角形索引添加到该三角形三条边所对应的邻接三角形数组中。遍历结束后，检查所有边对应的邻接三角形数组，如果一条边被大于两个三角形共享，那么删除所有包含该边的三角形。

b)删除非流形顶点的过程为：对网格中每个顶点，建立邻接三角形数组。遍历网格中所有三角形，对网格中每个顶点，搜索共享该顶点的三角形，对于所有共享该顶点的三角形，按照边的邻接关系，通过广度优先搜索的方式查找连通分量。如果该顶点邻接的三角形组成了多于一个连通分量，那么删除与该顶点相邻的三角形。在删除非流形区域后，搜索网格的连通分量，并删除最大连通分量以外的连通分量。

(2)分割优化。在对上述网格进行分割后，可能产生一些错误分割结果，造成后续算法执行错误。此步骤对这部分网格进行处理。分割后，每个顶点获得一个标签表示其类别。将网格的顶点按标签划分为多个连通分量。对于同一标签的多个连通分量，只保留顶点数最多的连通分量。对其他小连通分量，用周围的顶点标签填充。具体地，采取如下处理：搜索该连通分量的1-邻域顶点，即离该区域最近的不同标签顶点。对于连通分量内部的每个顶点，找到所有1-邻域顶点中欧氏距离最近的顶点，并将分类标签改为该顶点的分类，如图2所示。

(3)输入上述处理结束的口扫网格，如图3所示，首先将口扫网格变换至与z轴垂直，方便下一步牙龈生成。具体地，计算口扫网格的有向包围盒，以包围盒的位姿作为网格的位姿估计，并做变换使得包围盒底面与z坐标轴垂直，记为T。对输入的牙齿重心和长轴，也用T进行变换。在生成牙龈完成后，再对牙龈网格做变换T^-1，以使最终牙龈与输入口扫网格位置匹配。

(4)对每颗牙齿，提取牙齿与牙龈的边界线。输入的口扫网格以半边数据结构表示，提取边界线即提取一组半边，如图4所示。

a)提取之前，首先需要将顶点标签转化为三角形面的标签。具体地，如果一个三角面三个顶点都是牙龈，则标记这个面为牙龈。当这个面的三个顶点中有至少一个标为牙齿，首先判断是否有两个顶点标为相同的牙齿，如果有，则将三角面标记为这颗牙齿；如果没有，则选择所有牙齿标签中更接近前牙的作为标签。

b)第二步，提取所有牙龈牙齿边界线。对每个牙齿标签，存储一个半边数组，遍历所有半边并判断半边两侧三角面的标签，当出现本侧是牙龈，对侧是牙齿的情况时，就将该半边添加到该牙齿对应的半边数组中。

c)提取结束后，边界线仍是无序的，需要将边界线首尾相接连成环状。在半边数据结构下，很容易快速地索引边的后继。提取的边界线可能不是一条完整连续的边序列，即有一或多条半边不能找到任何标记为边界的半边作为后继。具体地，可能出现边界线断为一段、两段或更多段的情况。对于一段和两段的情况，只需简单地连接各段边界线即可形成正确的环状边界。对于多段的情况，记最终形成的环状边界为B_c，首先选取任意一段边界作为起始加入B_c，对剩下的边界段B_i∈{B₀,…,B_n}，循环以下过程：记从B_c倒数第二顶点指向最后顶点的向量为d_c，记从B_i第一个顶点指向第二个顶点的向量为d_i，两个向量都单位化。对所有B_i对应的d_i，计算α_i＝d_c·d_i。选取最大的α_i对应的B_i插入到B_c末尾，并将B_i从未处理的边界段中删除。直观而言，上述过程考虑从整体边界末尾到下一边界段开头顶点转过的角度，选择转角最小的边界段作为下一条边界段，连接到整体边界上。

(5)对上述提取的牙龈线重新采样，如图5所示。具体方法如下：首先，求牙龈线顶点的坐标轴平行包围盒，并记包围盒的中心为点C。记输入的牙齿长轴为向量d，并任取垂直于d的一对正交向量u,v。采样数量为输入参数，记为k。对i∈[0,k),记取顶点P＝C+ucosα_i+vsinα_i。由三个点{C,C+P,C+d}构造半平面，与牙龈线段组求交。当出现多个交点时，选取z坐标最接近口扫模型牙齿一侧的顶点。最终得到k个重新采样的牙龈线顶点。

(6)发生缺牙的情况时，假设两颗牙齿之间有n颗牙齿缺失，这两颗牙齿的牙龈线中心分别为T_A，T_B，那么第i颗缺失牙齿的位置通过公式计算。得到牙齿位置后并按照预定的宽度参数，加入一圈构造的牙龈线，当作空缺牙齿的牙龈线。

(7)根据(5)中得到的每颗牙齿的牙龈线和输入的牙齿长轴方向信息，过牙龈线中心点沿牙齿长轴方向做延长线，计算该延长线与牙龈高度所决定的平面的交点，作为牙龈底面的中心点。

(8)牙窝曲线由牙龈线中心点，两个辅助控制点，牙龈线采样点四个点构造贝塞尔曲线形成。其中辅助控制点的构造方式如下：记牙龈线中心点C，牙龈线点G，牙齿长轴d，向量v＝G-C。将v分解为垂直于d和平行于d的两部分v_n和v_t。第一个辅助点为：C+0.5*v_t，第二个辅助点为：G-0.5*v_n。

(9)牙龈侧面曲线是由牙龈线点，两个辅助控制点，牙龈底面点四个点构造出的贝塞尔曲线。两个辅助控制点构造方式如下：记牙龈线中心点C，牙龈线点G，G对应的牙龈底面点B，牙齿长轴d，向量v＝G-C。将v分解为垂直于d和平行于d的两部分v_n和v_t。第一个辅助点为将牙龈线点向外延伸一段参数控制的距离：第二个辅助点为并将对应的底面点以相同方式延伸：/>作为两个辅助控制点。以这两个辅助控制点，以及牙龈线点和底面点，构造贝塞尔曲线，作为牙龈侧面曲线，如图7所示。

(10)对每一组牙龈点和底面点，都进行(8)(9)两步构造曲线，在两步中构造的曲线上采样顶点，在靠近牙龈线的区域用较高的采样密度，以提高该区域的细节。采样后，对每条曲线都得到一组顶点，在每两条相邻曲线的采样点之间构造三角网格。此时生成的单颗牙齿牙龈底部存在一个洞，补洞并对补洞区域进行网格光顺即可。具体地，首先将空洞的边界简单三角化，并采用论文《High quality compatible triangulations》中的方法进行重网格化，使得补洞区域的网格密度与周围区域一致。之后采取拉普拉斯平滑的方法平滑补洞区域，使补洞区域与周围区域的过渡平滑。为了下一步网格布尔运算顺利进行，还需要检测并删除自相交区域。

(11)将各牙齿对应的牙龈进行网格布尔并运算，得到整体牙龈网格，如图8所示。

本实施例中，可以采取以下方法：

a)首先用准备进行布尔运算的网格建立一个网格排布(Mesh Arrangements)。网格排布指的是通过一组网格将空间划分为多个单元，包括自相交和网格互相相交形成的空间。

b)计算网格排布中每个单元的缠绕数(Winding Number)。缠绕数指的是，取空间中任意一点，网格中所有三角形对这一点的体积角之和除以四倍的圆周率。例如，一般无自相交无内外翻转的网格缠绕数为1，内外翻转的网格缠绕数为-1，无内外翻转的网格的两个部分发生自相交后自相交的部分缠绕数为2。

c)查找网格排布中缠绕数非0的单元，和缠绕数等于0的单元，将两部分的分界上的三角面加入输出的网格中。

(12)将生成的整体牙龈网格进行网格平滑。

本实施例中可以采用论文《High quality compatible triangulations》中提出的方法，对三角形的角度和面积进行优化，得到更加平滑均匀的网格。

(13)计算牙龈网格形变所需信息。对牙龈网格上的每个顶点v，执行以下过程：对每颗牙齿，计算顶点v到牙齿i长轴的距离d_i，按照公式计算顶点对每颗牙齿的权重。只保留权重最大的三颗牙齿(记为iA,iB,iC，并将权重归一化：按照逐顶点的顺序，将所有权重和对应牙齿标签输出。

(14)在前端的网格形变阶段，只需将每个顶点按照对应的3颗牙齿的变换矩阵加权进行变换即可。例如顶点v的对应牙齿为iA,iB,iC号牙齿，权重为w_iA,w_iB,w_iC，三颗牙齿的变换矩阵为T_iA,T_iB,T_iC,那么形变后的顶点位置为v′＝(w_iAT_iA+w_iBT_iB+w_iCT_iC)v。最终结果如图9所示。

实施例二

本实施例提供基于网格的用于数字化正畸平台的虚拟牙龈生成系统：

基于网格的用于数字化正畸平台的虚拟牙龈生成系统，包括：输入口扫网格预处理模块，虚拟牙龈生成模块，牙龈形变模块。

此处需要说明的是，上述输入口扫网格预处理模块对应于实施例一中的步骤(1)至(2)，上述虚拟牙龈生成模块对应于实施例一中的步骤(3)至(13)，上述牙龈形变模块对应于实施例一中的步骤(14)。上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例一所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为系统的一部分可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。

实施例三

本实施例还提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器、一个或多个存储器、以及一个或多个计算机程序；其中，处理器与存储器连接，上述一个或多个计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，该处理器执行该存储器存储的一个或多个计算机程序，以使电子设备执行上述实施例一所述的方法。

实施例四

本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例一所述的方法。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种面向数字化正畸的虚拟牙龈网格模型生成方法，其特征是，包括以下步骤：

获取口腔三维模型，对模型预处理，删除低质量区域后，进行分割优化；

根据口腔三维模型的分割优化结果，获取牙齿和牙龈的分界线，以所述分界线作为牙龈线；对每颗牙齿的牙龈线重新均匀采样，根据每颗牙齿的牙龈线和牙齿长轴方向信息，确定牙龈底面的中心点并构造牙龈底面轮廓线；

将重新均匀采样后的牙龈线顶点投影到与牙龈底面轮廓线上，确定各个关键点，构造牙窝曲线和牙龈侧面曲线，形成三角网络；

对各颗牙齿的牙龈进行网格布尔并运算，得到整体牙龈网格，并进行光顺和网格细分，计算牙龈形变的顶点权重信息，并进行形变，生成最终的虚拟牙龈网格模型；

所述获取牙齿和牙龈的分界线的具体过程包括：

将顶点标签转化为三角形面的标签；

提取所有牙龈牙齿边界线，对每个牙齿标签，存储一个半边数组，遍历所有半边并判断半边两侧三角面的标签，当出现本侧是牙龈，对侧是牙齿的情况时，将该半边添加到该牙齿对应的半边数组中；

若边界线是无序的，将边界线首尾相接连成环状。

2.如权利要求1所述的一种面向数字化正畸的虚拟牙龈网格模型生成方法，其特征是，删除低质量区域的具体过程包括：删除口腔三维模型网格中的非流形区域，通过建立哈希表，对网格中每条边，将边的两个顶点索引构成的二元组映射到一个邻接三角形数组，遍历网格中所有三角形，并将三角形索引添加到该三角形三条边所对应的邻接三角形数组中，遍历结束后，检查所有边对应的邻接三角形数组，如果一条边被大于两个三角形共享，删除所有包含该边的三角形；

在删除非流形区域后，搜索网格的连通分量，并删除最大连通分量以外的连通分量。

3.如权利要求1或2所述的一种面向数字化正畸的虚拟牙龈网格模型生成方法，其特征是，删除低质量区域的具体过程包括：删除口腔三维模型网格中的非流形顶点，对网格中每个顶点，建立邻接三角形数组；遍历网格中所有三角形，对网格中每个顶点，搜索共享该顶点的三角形，对于所有共享该顶点的三角形，按照边的邻接关系，通过广度优先搜索的方式查找连通分量；如果该顶点邻接的三角形组成了多于一个连通分量，那么删除与该顶点相邻的三角形。

4.如权利要求1所述的一种面向数字化正畸的虚拟牙龈网格模型生成方法，其特征是，进行分割优化的具体过程包括在删除低质量区域的模型网格上进行分割，将网格按分割标签分成多个连通分量，对于每个标签，只保留最大的连通分量，对于其他较小连通分量，用该连通分量邻域的标签填充。

5.如权利要求1所述的一种面向数字化正畸的虚拟牙龈网格模型生成方法，其特征是，根据口腔三维模型的分割优化结果，获取牙齿和牙龈的分界线作为牙龈线前，将口腔三维模型变换至其底面与z坐标轴垂直，且正面正对y坐标轴上。

6.如权利要求1所述的一种面向数字化正畸的虚拟牙龈网格模型生成方法，其特征是，对每颗牙齿的牙龈线重新均匀采样后，如果有缺牙，则根据前后牙齿的位置估计缺失牙齿的位置，得到牙齿位置后并按照预定的宽度参数，并加入一圈构造的牙龈线，以补足空缺位置。

7.如权利要求1所述的一种面向数字化正畸的虚拟牙龈网格模型生成方法，其特征是，确定牙龈底面的中心点并构造牙龈底面轮廓线的具体过程包括根据每颗牙齿的牙龈线和牙齿长轴方向信息，过牙龈线中心点沿牙齿长轴方向做延长线，计算该延长线与牙龈高度所决定的平面的交点，作为牙龈底面的中心点，以底面中心点为中心，在底面上构造一个圆角矩形作为牙龈底面轮廓线，圆角矩形的长度宽度参数由对应牙龈线的尺寸计算得到。

8.如权利要求1所述的一种面向数字化正畸的虚拟牙龈网格模型生成方法，其特征是，确定各个关键点，构造牙窝曲线和牙龈侧面曲线的具体过程包括将重采样后的牙龈线顶点投影到圆角矩形上，得到对应的底面顶点；

根据牙龈线中心点和牙龈线顶点构造牙窝曲线；

根据牙龈线上的点和在牙龈底面上的对应点，构造牙龈侧面曲线。

9.一种面向数字化正畸的虚拟牙龈网格模型生成系统，其特征是，包括：

预处理模块，被配置为获取口腔三维模型，对模型预处理，删除低质量区域后，进行分割优化；

牙龈网格生成模块，被配置为根据口腔三维模型的分割优化结果，获取牙齿和牙龈的分界线，以所述分界线作为牙龈线，对每颗牙齿的牙龈线重新均匀采样，根据每颗牙齿的牙龈线和牙齿长轴方向信息，确定牙龈底面的中心点并构造牙龈底面轮廓线；将重新均匀采样后的牙龈线顶点投影到与牙龈底面轮廓线上，确定各个关键点，构造牙窝曲线和牙龈侧面曲线，形成三角网络；对各颗牙齿的牙龈进行网格布尔并运算，得到整体牙龈网格，并进行光顺和网格细分，计算牙龈形变的顶点权重信息；

网格形变模块，被配置为进行形变，生成最终的虚拟牙龈网格模型；

所述获取牙齿和牙龈的分界线具体过程包括：

将顶点标签转化为三角形面的标签；

提取所有牙龈牙齿边界线，对每个牙齿标签，存储一个半边数组，遍历所有半边并判断半边两侧三角面的标签，当出现本侧是牙龈，对侧是牙齿的情况时，将该半边添加到该牙齿对应的半边数组中；

若边界线是无序的，将边界线首尾相接连成环状。