[发明专利]一种牙齿预备体修复模型特征线提取方法

权利要求书

1.一种牙齿预备体修复模型特征线提取方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、在预备体的特征区域拾取关键特征点，然后根据综合约束控制函数采用启发式搜索算法搜索出关键特征点间的所有最优候选节点，最后顺序连接所有最优候选节点，以构成关键特征点间的初始特征路径，所述综合约束控制函数以距离、方向和特征作为综合约束条件；

S2、对关键特征点间的初始特征路径进行编辑，以修正初始特征路径的偏差；

S3、采用改进的特征路径光顺算法对编辑后的初始特征路径进行形态优化，得到牙齿预备体修复模型的特征线，所述改进的特征路径光顺算法直接根据预备体网格的空间拓扑形态在三维空间内完成初始特征路径的形态优化；

所述步骤S3包括：

S31、遍历编辑后的初始特征路径path{V₁,V₂,…,V_h}中的所有节点，计算path中每一个节点V_i对应的关联点集Connect(V_i-1,V_i,V_i+1)，并构造V_i到前一节点V_i-1的方向向量Dir₁以及V_i到后一节点V_i+1的方向向量Dir₂，其中，h为path的节点总数；

S32、计算Dir₁与Dir₂间的夹角Angle(V_i)大小；

S33、根据夹角Angle(V_i)大小判断是否需要在节点V_i-1和V_i+1之间构建新的局部路径进行局部路径的光顺，若是，则在节点V_i-1和V_i+1之间构建新的局部路径；反之，则不在节点V_i-1和V_i+1之间构建新的局部路径；

所述“根据夹角Angle(V_i)大小判断是否需要在节点V_i-1和V_i+1之间构建新的局部路径进行局部路径的光顺，若是，则在节点V_i-1和V_i+1之间构建新的局部路径”这一步骤具体包括：

根据夹角Angle(V_i)大小计算节点V_i的光顺权值P(V_i)，并将节点V_i的光顺权值P(V_i)存入光顺权值集合W中；

取出权值集合W中的最大值w_max，得到其对应的节点V_i及关联点集Connect(V_i-1,V_i,V_i+1)，接下来需要将w_max对应的节点V_i移动到合适的位置以完成局部路径的光顺，V_i新位置的寻找方法如下：

若节点V_i属于网格顶点，则遍历节点V_i的一环邻域点集合E_i{X₁,X₂,…,X_q}中的每一点，计算向量V_iX_i与向量V_i-1X_i间的夹角和向量V_iX_i与向量V_i+1X_i间的夹角这两个夹角之和θ_i，然后判断θ_i是否小于π，若是，则得到节点V_i相交边V_iX_i的集合C_i，然后构建经过节点V_i-1和V_i+1并平行于给定的平面法矢的平面Pane，接着，计算平面Pane与集合C_i中相交边的交点，最后，根据计算的交点构建新的局部路径：若平面Pane与集合C_i中的部分相交边有交点，则计算集合C_i中与Pane无交点的相交边非节点端点以及节点端点V_i到平面Pane的距离大小，将距离平面Pane最近的端点作为这些相交边与Pane的交点，并将节点V_i-1和V_i+1与集合C_i中所有相交边与Pane的交点依次连接起来作为新的局部路径；若平面Pane与集合C_i中的全部相交边均有交点，则将节点V_i-1和V_i+1与集合C_i中所有相交边与Pane的交点依次连接起来作为新的局部路径；反之，则直接将节点V_i-1和V_i+1连接起来作为新的局部路径，其中，q为E_i的点的总数，X_i为V_i对应的的一环邻域点，集合C_i内的元素按照θ_i从小到大进行排序，给定的平面法矢的值为相交边所在三角片法矢的加权平均；

若节点V_i属于网格边上的点，以节点V_i所在的边作为相交边，构建经过节点V_i-1和V_i+1并平行于给定的平面法矢的平面Pane，然后计算平面Pane与相交边的交点，若平面Pane与相交边的交点不存在，则计算节点端点V_i以及节点V_i所在边的两个端点到平面P的距离大小，将距离平面最近的端点作为交点，所述给定的平面法矢的值为相交边所在三角片法矢的加权平均；接着，将节点V_i从特征路径Path中删除，并在当前位置将交点顺序加入到特征路径Path中，最后，对与节点V_i相关的节点及其权值信息进行相应的更新：首先从权值集合W中删除节点V_i的关联点集Connect(V_i-1,V_i,V_i+1)中各节点的光顺权值，然后更新节点V_i的关联点集中两相邻节点V_i-1和V_i+1对应的关联点集及光顺权值，最后将更新后的关联点集Connect(V_i-1,V_i,V_i+1)对应的光顺权值存入权值集合W中，其中，更新后的关联点集Connect(V_i-1,V_i,V_i+1)对应的光顺权值计算公式为：

其中，delete为删除操作，updadte为更新操作，V_i+2为V_i+1的后一节点。