[發明專利]一種三維牙頜模型渲染方法

在審

• 申請號: 201710801264.0
• 申請日: 2017-09-07
• 公開（公告）號: CN107564090A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 宋雷;湯德衍;王啟超;宣夢潔
• 申請（專利權）人: 杭州美齊科技有限公司
• 主分類號: G06T15/50
• 分類號: G06T15/50
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 林超

1.一種三維牙頜模型渲染方法。其特征在于：

1)輸入三維牙頜模型，三維牙頜模型包括牙齒模型和牙齦模型；

2)構建紋理圖片，并將紋理圖片賦予到三維牙頜模型上，獲得三維牙頜模型在視圖中所顯示的每個像素點的紋理顏色；

3)將三維牙頜模型置于點光源的光照下，對牙齒模型和牙齦模型分別采用不同的片段著色器，綜合紋理信息、光照信息、牙頜材質信息的參數信息對三維牙頜模型在視圖中所顯示的每個像素點的顏色進行計算，獲得最終顯示顏色并渲染；

4)利用眩光處理方法對渲染的背景進行處理，加深渲染效果。

2.根據權利要求1-2所述的一種三維牙頜模型渲染方法，特征在于：

所述步驟2)具體是：

2.1)將輸入的三維牙頜模型展開變換為一個二維平面圖，三維牙頜模型中每個網格點對應到二維平面圖的一個點坐標；

2.2)處理紋理圖片使其和二維平面圖尺寸匹配，再將紋理圖片的顏色賦予到二維平面圖上作為紋理顏色，使得二維平面圖上各個點的顏色與紋理圖片中位于相同位置的像素點顏色相同；

2.3)再將賦予顏色后的二維平面圖變換回三維牙頜模型。

3.根據權利要求1-2所述的一種三維牙頜模型渲染方法，特征在于：

所述的紋理圖片是患者口內照片的局部區域或者自定義構建的漸變圖片。

4.根據權利要求1所述的一種三維牙頜模型渲染方法，特征在于：所述步驟3)具體是包括；選擇光照模型，利用光照模型計算點光源分別照射到三維牙頜模型的牙齒模型和牙齦模型上產生的鏡面反射光顏色和散射光顏色，再把鏡面反射光顏色和散射光顏色與步驟2)的紋理顏色、牙齒模型和牙齦模型各自的底色相疊加形成三維牙頜模型的最終顯示顏色。

5.根據權利要求4所述的一種三維牙頜模型渲染方法，特征在于：所述步驟3)中獲得最終顯示顏色公式如下：

采取以下公式計算牙頜模型在視圖中所顯示的每個像素點的顏色：

color=ambient+Σl(n·l)×(k×diffuse)+specular×(1-k)×rs]]>

其中，ambient為底色和紋理顏色的融合顏色，diffuse為散射光顏色，specular為鏡面反射光顏色，k為散射光所占比例因子，比例因子k位于0到1之間，n和l分別為所需計算顏色的像素點的法向和光照方向，r_s為鏡面反射因子；

上式中的光照方向l按以下公式計算：

l＝lightPos-vertexPos

其中，lightpos是光源的位置，vertexPos是當前要計算顏色的像素點的經過模型和視角變換后的坐標；

上式中的鏡面反射因子r_s按以下公式計算：

rs=F×D×Gπ(n·l)(n·v)]]>

其中，F表示菲涅爾參數的近似因子，D是微面分布因子，G為幾何衰減因子，位于0到1之間，v表示視角方向的向量；

上式鏡面反射因子r_s的計算中，三個因子F、G、D按以下公式計算：

F＝f+(1-f)(1-(h·v))⁵

D=1πm2(n·h)4e((n·h)2-1m2(n·h)2)]]>

G=min(1,2(n·h)(n·v)v·h,2(n·h)(n·l)l·h)]]>

其中，h是指向光源的向量l和指向視點的向量v的和向量的一半，f是在當前入射角情況下的反射率，m是用來模擬物體表面光滑程度的常量因子，位于0-1之間。

6.根據權利要求4所述的一種三維牙頜模型渲染方法，特征在于：所述步驟4)中具體采用以下公式計算：

以三維牙頜模型以外的外圍顯示區域作為背景并均置為黑色，然后采用圖像模糊方法，對三維牙頜模型用模糊步長進行多次模糊處理，并逐次增加模糊步長，得到模糊過后的模糊窗口，最終顯示時將步驟3)獲得的三維牙頜模型覆蓋模糊窗口中的三維牙頜模型進行顯示，得到眩光渲染結果。