[發明專利]一種牙頜黑三角的自動檢測和修復方法

有效

• 申請號: 201510047765.5
• 申請日: 2015-01-30
• 公開（公告）號: CN104599327B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 陳飛舟
• 申請（專利權）人: 杭州一牙數字口腔有限公司
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06T7/00
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司33100
• 代理人: 黃芳

技術領域

本發明涉及無托槽隱形矯治器領域，特別是在制作無托槽隱形矯治器時檢測牙頜黑三角和修復牙頜黑三角的方法。

技術背景

隨著計算機圖形技術以及掃描技術的快速發展，無托槽隱形矯治技術已廣泛應用到臨床口腔正畸中。無托槽隱形矯治器是一種計算機輔助設計和制作的透明彈性材料活動矯正裝置，它是一序列連續的矯治裝置，通過不斷的小范圍牙移動達到牙齒的矯治目的。

制作無托槽隱形矯治器時，要現將患者的牙頜模型進行數字化處理。模型數字化主要是指根據患者的牙頜印模，利用掃描設備，實現患者牙頜的三維虛擬模型重建。操作技師根據三維虛擬模型分離出單個的牙齒模型，通過再將目標牙齒單獨移動到目標位置，完成矯治方案的設計。

對于牙齦萎縮的患者，由于鄰間齦乳頭不能完全覆蓋齦楔狀隙而形成三角形間隙，該三角形間隙俗稱“黑三角”。黑三角往往給數字化模型的后續處理帶來困難，尤其是單個牙齒的分離操作無法進行，因此，在進行矯治方案設計時，必須首先消除牙頜黑三角。

傳統黑三角處理方法為人工檢測，即操作技師逐個查看相鄰牙齒的間隙，憑經驗確定是否存在黑三角。這種檢測方法的缺點是：效率低下，且容易遺漏；而一旦遺漏，往往需要重啟整個處理流程。

人工修復是利用Geomagic 等模型處理軟件，反復進行數據刪除和修補操作。人工修復的缺點是操作繁瑣，且不直觀，操作者之間的處理結果也會有較大的差異。

發明內容

為了克服人工檢測和修復黑三角存在效率低下，容易遺漏，操作繁瑣的缺點，本發明提供了一種能夠自動檢測并修復黑三角，準確性高，效率高的牙頜黑三角的自動檢測和修復方法。

一種牙頜黑三角的自動檢測和修復方法，包括以下步驟：

1）、將患者牙頜進行三維虛擬重建，形成牙頜模型；

2）、牙頜模型采用空間三角網格M=(G,R) 表示，其中G=(V,E,F) 是由頂點集 V={vi}、邊集E={(vi,vj)}、三角形面集F={(vi,vj,vk)} 組成的連通圖，且網格模型滿足二維流形性質；

3）、應用網格平面參數化方法，將空間三角網格M 進行平面參數化形成平面三角網格P，空間三角網格M 與平面三角網格P 拓撲上同構；

4）、檢測平面三角網格P 上的所有相交三角形面集，將相交三角形面集記為T，根據網格拓撲關系，尋找到相交三角形面集T 中的所有連通區域，連通區域之間相互獨立，每個連通區域構成空間三角網格M 的一個黑三角；

5）、分別將每個黑三角與牙頜模型分離，并將分離后的黑三角區域刪除，原黑三角在牙頜模型上形成孔洞；

6）、將牙頜模型的每個孔洞分別進行平滑和修復，得到修復黑三角后的新牙頜模型。

進一步，步驟5）的具體操作方法包括：

（5.1）、對于檢測得到的每個黑三角，計算組成該黑三角連通區域的最小二乘平面，該最小二乘平面與空間三角網格M 求交獲得若干條交線，這些交線中、封閉的交線即為黑三角的分割線；

（5.2）、根據每個黑三角分割線，得到相應的待分裂的三角形面集，所有與黑三角分割線相交的三角形組成所述的待分裂的三角形面集；根據預定的系統誤差要求，以及網格的拓撲關系，將待分裂的三角形面集按照三角形的連接關系逐步向外拓展，直到待分裂的三角形面集與牙頜模型分開；

（5.3）、刪除空間三角網格M 上擴張得到的區域、形成若干個孔洞。

進一步，步驟6）的具體操作方法包括：

（6.1）、分別對每個孔洞邊界進行平滑；

（6.2）、利用RBF（徑向基函數）算法，完成孔洞修補，完成黑三角修復。

本發明的優點在于：能夠自動檢測識別出牙頜模型上的黑三角，無需人工經驗干

預，具有準確性高，效率高的優點。

附圖說明

圖1 是用空間三角網格表示牙頜模型的示意圖和黑三角部分的放大示意圖。

圖2 是平面參數化后形成的平面三角網格表示的牙頜模型的示意圖和黑三角部

分的放大示意圖。

圖3 是步驟4）檢測得到的一個黑三角的示意圖。

圖4 是步驟5）中獲得的最小二乘平面的示意圖。

圖5 是步驟5）中最小二乘平面與空間三角網格牙頜模型相交形成的黑三角分割

線的示意圖。

圖6是步驟（5.2）待分裂的三角形面集與牙頜模型分開的示意圖。

圖7 是步驟（5.3）刪除空間三角網格M上擴張得到的區域后形成孔洞的示意圖。