[發(fā)明專利]曲面網(wǎng)格的自動(dòng)修剪

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980081372.2
• 申請(qǐng)日: 2019-12-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113168731A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬蒂亞斯·德薩梅爾;德克·阿貝盧斯;彼得·范利普特;沃特·默勒曼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 麥迪西姆有限公司
• 主分類號(hào): G06T17/20
• 分類號(hào): G06T17/20
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 陳慧

本發(fā)明提供一種用于自動(dòng)修剪三維(3D)開(kāi)曲面網(wǎng)格模型的邊界區(qū)的方法，所述3D開(kāi)曲面網(wǎng)格模型包括由邊界頂點(diǎn)和邊緣劃定的內(nèi)網(wǎng)格區(qū)。在特定實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種用于自動(dòng)修剪表示口內(nèi)區(qū)的開(kāi)曲面網(wǎng)格的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于自動(dòng)修剪三維(3D)開(kāi)曲面網(wǎng)格模型的邊界區(qū)的方法，該3D開(kāi)曲面網(wǎng)格模型包括由邊界頂點(diǎn)和邊緣劃定的內(nèi)網(wǎng)格區(qū)。在特定實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種用于自動(dòng)修剪表示口內(nèi)區(qū)的開(kāi)曲面網(wǎng)格的方法。

背景技術(shù)

在許多不同的應(yīng)用(包括工程應(yīng)用、娛樂(lè)應(yīng)用、執(zhí)法應(yīng)用和醫(yī)療應(yīng)用)中，使用現(xiàn)實(shí)世界對(duì)象的3D模型正變得司空見(jiàn)慣。這些3D模型通常由使用3D掃描裝置所收集的數(shù)據(jù)構(gòu)造。使用了不同類型的3D掃描裝置，并且這些3D掃描裝置可根據(jù)用于捕獲3D數(shù)據(jù)的技術(shù)進(jìn)行分類。每種技術(shù)都有其自身的局限性和優(yōu)勢(shì)。光學(xué)3D掃描裝置受到其視場(chǎng)的限制，僅收集可置于掃描裝置視場(chǎng)內(nèi)的對(duì)象曲面的3D數(shù)據(jù)。此外，獲取對(duì)象或其部分的3D模型通常需要捕獲來(lái)自許多不同方向的多個(gè)掃描，以在對(duì)象的不同側(cè)上收集數(shù)據(jù)。這些掃描相對(duì)于彼此登記并合并為單個(gè)數(shù)據(jù)集。3D掃描裝置通常將3D曲面數(shù)據(jù)登記為點(diǎn)云，該點(diǎn)云根據(jù)3D數(shù)據(jù)的進(jìn)一步使用而轉(zhuǎn)換為模型，諸如結(jié)構(gòu)化點(diǎn)云、多邊形網(wǎng)格模型、NURBS曲面模型或基于可編輯特征的CAD模型。多邊形曲面網(wǎng)格模型包括定義多面體面形狀的頂點(diǎn)、邊緣和面的集合。

當(dāng)僅掃描對(duì)象的一部分時(shí)，或者由于不需要整個(gè)對(duì)象的3D模型，或者由于對(duì)象的某些部分不能充分地置于3D掃描設(shè)備的視場(chǎng)內(nèi)，獲得包括由邊界頂點(diǎn)和邊緣劃定的內(nèi)網(wǎng)格區(qū)的開(kāi)曲面網(wǎng)格模型。例如，由于邊界區(qū)內(nèi)的不完全掃描，這種開(kāi)曲面網(wǎng)格的邊界通常是不規(guī)則的或鋸齒狀的。

開(kāi)曲面網(wǎng)格模型的特定示例是口內(nèi)腔的曲面表示，包括使用3D口內(nèi)掃描儀(IOS)獲得的牙弓的表示。作為牙弓模擬印模的替代方案，此類口內(nèi)掃描儀的使用越來(lái)越受歡迎，因?yàn)樗鼈兊氖褂帽蛔C明是省時(shí)的，并且對(duì)患者造成的不便也更少。此外，通過(guò)口內(nèi)掃描儀獲得的患者牙列的曲面模型可立即用于治療規(guī)劃，例如通過(guò)將該曲面模型與同一患者的頜面部區(qū)域的CBCT掃描合并來(lái)進(jìn)行治療規(guī)劃。相比之下，模擬印模需要送到實(shí)驗(yàn)室，在那里準(zhǔn)備進(jìn)行3D掃描。然而，口內(nèi)曲面網(wǎng)格模型(通常是由口內(nèi)掃描產(chǎn)生的三角形網(wǎng)格模型)的邊界區(qū)通常包括不包含相關(guān)信息或不正確信息且需要移除的區(qū)。這些虛假掃描區(qū)稱為皮瓣區(qū)，其可為人工數(shù)據(jù)或可表示患者唇、頰、舌或磨牙后區(qū)域的一部分。此外，口內(nèi)掃描曲面網(wǎng)格的邊界通常是鋸齒狀的，這在視覺(jué)上不令人滿意，并且可能使口內(nèi)曲面模型的進(jìn)一步處理復(fù)雜化。圖1示出了具有鋸齒狀邊界和大皮瓣區(qū)的口內(nèi)掃描模型。為了去除這些皮瓣區(qū)并在某種程度上使邊界光滑，當(dāng)前可用的口內(nèi)掃描軟件應(yīng)用通過(guò)在所述模型上指示用于修剪的截止線，向用戶提供手動(dòng)修剪口內(nèi)曲面模型的邊界區(qū)的可能性。這非常耗時(shí)，而且手動(dòng)修剪不允許曲面網(wǎng)格邊界獲得令人滿意的光滑。因此，需要自動(dòng)修剪包括口內(nèi)曲面模型在內(nèi)的開(kāi)曲面網(wǎng)格的外部區(qū)，從而去除皮瓣區(qū)并保證邊界光滑，而無(wú)需修改或向網(wǎng)格模型添加人工曲面區(qū)域。

Bose在2009年描述了一種用于檢測(cè)嵌入三維體積中的開(kāi)曲面的水平集方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了滿足或至少部分滿足上述目標(biāo)，在獨(dú)立權(quán)利要求中定義了根據(jù)本發(fā)明的方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序。在從屬權(quán)利要求中定義了特定實(shí)施方案。

在一個(gè)實(shí)施方案中，由計(jì)算機(jī)或由一組計(jì)算機(jī)實(shí)施(即，執(zhí)行)一種方法，該方法包括接收開(kāi)曲面網(wǎng)格，該開(kāi)曲面網(wǎng)格可作為來(lái)自3D掃描系統(tǒng)的數(shù)據(jù)或作為包含開(kāi)曲面網(wǎng)格數(shù)據(jù)的電子文件被接收。該方法還包括確定所述修剪后要保持的開(kāi)曲面網(wǎng)格區(qū)，以及通過(guò)從所述網(wǎng)格中移除所述要保持的區(qū)之外的一個(gè)或多個(gè)區(qū)來(lái)最終修剪開(kāi)曲面網(wǎng)格。確定所述要保持的區(qū)可包括以下步驟：

-計(jì)算所述開(kāi)曲面網(wǎng)格上多個(gè)位置的函數(shù)值，其中所述函數(shù)值在所述網(wǎng)格上，優(yōu)選地相對(duì)指示局部曲面網(wǎng)格特性的度量逐漸變化，以及

-識(shí)別修剪后要保持的開(kāi)曲面網(wǎng)格區(qū)，其中所述區(qū)將函數(shù)值在所選擇范圍內(nèi)的網(wǎng)格位置分組。

更優(yōu)選地，確定所述要保持的區(qū)包括以下步驟：