[发明专利]一种快速的仅检测颅骨网格外表面与牙齿网格相交面片的方法和系统

说明书

本发明涉及一种快速的仅检测颅骨网格外表面与牙齿网格相交面片的方法和系统，本发明的快速的仅检测颅骨网格外表面与牙齿网格相交面片的方法和系统利用表面网格的特性，来达到仅检测颅骨外表面相交面片的目的。本发明尤其适用于颅骨网格半透明的场景，在该场景下，过滤掉牙齿网格与牙槽部分及其附近面片的相交结果，仅上色显示突出外表面的牙齿产生的相交结果，可大大减少视觉干扰，对于检测排牙质量尤为重要。另外本发明将检测分为初始化数据和相交检测阶段，初始化数据只用计算一次，保存下来后，后续相交检测时无须再次计算，相交检测阶段可只计算正在被移动的牙齿相交结果，速度快，可达到实时显示被移动牙齿相交结果的效果。

技术领域

本发明涉及口腔数字检测技术领域，尤其涉及一种快速的仅检测颅骨网格外表面与牙齿网格相交面片的方法。

背景技术

头骨表面网格在牙齿部位向内凹陷，形成局部双层表面网格结构(牙槽网格)，在磨牙处更是有不规则的多层结构，这使得仅检测牙齿网格与头骨表面的相交成为一项有挑战的任务。

发明内容

本发明要解决的技术问题是设计一种快速的仅检测颅骨网格外表面与牙齿网格相交面片的方法，能够快速剔除多余面片，解决现有的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的快速的仅检测颅骨网格外表面与牙齿网格相交面片的方法，包括如下步骤：

步骤S1：初始化，具体包括：

步骤S11：为每个牙齿网格计算一个质心；后续牙齿被移动后也仍使用这里计算的初始质心，不可重复计算，否则会导致步骤S24中过滤效果差；

步骤S12：计算3-3牙齿质心间距；

步骤S13：为上下颅骨各建立一个快速相交检测数据结构，上下颅骨网格需分开；

步骤S14：为颅骨网格上每一个面片计算法向量和相应三角面片质心；

步骤S15：用步骤S14中的质心和法向量建立一个长度为步骤S12中牙齿质心间距的λ倍的线段；

步骤S16：用步骤S13中建立的相应颅骨的相交检测数据结构与每一个步骤S15中的建立的线段进行相交检测，过滤掉有相交检测结果的面片，最后取最大连通域过滤掉独立的碎片网格；最后为过滤后的上下颅骨网格也各自建立相交检测数据结构；

步骤S2：相交检测，具体包括：

步骤S21：为需检测相交的牙齿网格建立相交检测数据结构，使其与步骤S16中建立的所属颅骨的交检测数据结构进行相交检测；

步骤S22：遍历步骤S21中每个牙齿与颅骨相交面片对中牙齿网格上面片的每个顶点；

步骤S23：为每个步骤S22中的顶点与所属的牙齿网格的步骤S11中计算的质心连接，建立线段；

步骤S24：用步骤S23中生成的线段与步骤S13中建立的相应的未过滤的颅骨的相交检测数据结构进行相交检测，若相交结果数量大于等于2，则说明该线段穿过了牙槽和颅骨双层网格，相应顶点暴露在了颅骨外表面，保留该顶点所属的牙齿网格面片对应的相交面片对中颅骨网格上的面片；牙槽边缘附近的牙齿网格顶点与质心连接生成的线段与步骤S13中的相交检测数据结构对应的原始颅骨网格相交不会穿过双层网格生成两个相交点，因此达成过滤效果，过滤后正常牙齿不再有相交检测结果。

进一步的，相交检测数据结构为OBB tree或AABB Tree。AABB Tree构造更快，但过滤出的可能相交对象较多，检测更慢；相反OBB Tree构造慢，因为需要计算包围盒，但检测更快。因本发明只需构造两次Tree，然后做大量相交检测，因此OBB Tree对本发明来说是更优的选择。

进一步的，步骤S14中颅骨网格包括牙槽部分。