[發(fā)明專利]基于口腔掃描點云的牙齒貼面模型生成與厚度測量方法

在審

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• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN112862974A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 錢堃;張懿;張力雙;李錦坤;李端;侯博韜
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06T7/30;G16H30/40
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 周蔚然

1.基于口腔掃描點云的牙齒貼面模型生成與厚度測量方法，其特征在于：包括：

步驟1，通過便攜式口腔掃描儀得到患者口腔的術(shù)前牙列掃描模型，再由口腔醫(yī)師將該模型在要治療的一顆或多顆牙上修改出目標牙，得出其目標牙列模型，然后將術(shù)前牙列掃描模型與修改后的目標牙列模型轉(zhuǎn)為點云；

步驟2，將兩者轉(zhuǎn)換為點云后，根據(jù)兩者不變部分進行點云配準，將目標牙疊加在對應(yīng)的牙齒位置上；

步驟3，通過點云間的相差運算，對兩個點云做差，再通過封底最終得到該牙的增量部分；

步驟4，利用表面重建算法對該牙的增量部分進行重建，并對其表面進行孔洞填補，獲得表面光滑的貼面三維數(shù)字化模型；

步驟5，對貼面對應(yīng)的點云進行厚度測量，提醒醫(yī)師修正貼面設(shè)計；采用AABB法計算點云的3D包圍盒，獲得貼面的主方向；找到正交于主方向的投影面，從上到下將貼面一層一層地投影到這個投影面，通過每層投影后得到的二維輪廓來計算貼面厚度，將貼面表面的點渲染出色階，每個點的顏色對應(yīng)該點處的厚度歸一化值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于口腔掃描點云的牙齒貼面模型生成與厚度測量方法，其特征在于，步驟2所述的配準算法是采用由粗到精的兩步配準算法：

粗配準采用Super4PCS算法估算初始配準矩陣，縮小待配準點云間的錯位，

精確配準采用ICP算法微調(diào)配準矩陣，使得兩個點云的對齊誤差最小。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于口腔掃描點云的牙齒貼面模型生成與厚度測量方法，其特征在于，步驟3中含有目標牙的牙列點云和術(shù)前牙列掃描點云之間的相差運算，僅能得到由兩個原點云表面所圍合而成的非封閉點云，還需要對該點云進行封底才能得到對應(yīng)貼面的增量部分。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于口腔掃描點云的牙齒貼面模型生成與厚度測量方法，其特征在于，步驟4中所述的貼面增量重建是利用貪婪三角算法重建算法，對閉合后的貼面建立其三角網(wǎng)格即為重建得到的曲面模型。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于口腔掃描點云的牙齒貼面模型生成與厚度測量方法，其特征在于，步驟5中所述的通過每層投影后得到的二維輪廓來計算貼面厚度，包括兩種計算依據(jù)：一是水平距離法，即找到水平線，計算水平線與貼面二維投影輪廓左右邊界相交的交點，計算兩點之間距離；二是對貼面二維投影輪廓形狀進行細化得到骨架，然后再骨架上遍歷采樣點，在每個采樣點上計算切線，計算切線與貼面二維投影輪廓左右邊界相交的交點之間的距離。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于口腔掃描點云的牙齒貼面模型生成與厚度測量方法，其特征在于，步驟5中所述的提醒醫(yī)師修正貼面設(shè)計，是設(shè)定貼面厚度閾值，對超過過厚閾值或者超過過薄閾值的點云渲染特定顏色，從而達到提醒的作用。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于口腔掃描點云的牙齒貼面模型生成與厚度測量方法，其特征在于，所述的含有目標牙的牙列點云，既包含修改后的牙齒點云又包含無需改動的其它牙齒點云。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于口腔掃描點云的牙齒貼面模型生成與厚度測量方法，其特征在于，所述術(shù)前牙列掃描模型和目標牙模型的數(shù)據(jù)格式為STL文件，所述術(shù)前牙列掃描點云和目標牙點云的數(shù)據(jù)格式為OBJ文件。