[发明专利]瓷附熔基底冠网格模型的过渡算法

说明书

所属技术领域

本发明涉及计算机辅助设计领域，特别是计算机辅助由牙体修复体网格模型产生过渡网格曲面。

背景技术

随着科学技术的进步，许多领域所构造和使用的三维模型越来越精细、越来越复杂。对于口腔修复体三维模型尤其如此，修复体上的尖、脊、沟等特征形态决定了修复体的表面形状极其的复杂。基于连续曲面的造型设计已不能很好地表示其表面形状，而利用离散造型技术例如离散网格，则不但可以精确表示其形状还有利于模型的进一步的构造和设计。但随着形状要求和精度要求的不断提高，模型的数据量越来越大。例如达到医用精度的一颗牙齿的修复体模型都有几万个三角面片或者更多，在计算机中对模型进行操作的时间也会随着数据量的增加而增加。在一些软件系统中，对离散网格模型的操作会有一定的时间要求，例如对于医用的口腔修复体CAD软件系统，医生需要在短时间内对患者的牙体模型进行设计。

目前对于离散网格的过渡算法并不是很成熟，最近几年由于离散网格的应用在逐渐加强，陆续提出了一些典型的过渡算法，主要可分为基于滚动球方法和隐式曲面的方法。

Yu-Shen Liu对滚动球算法做了比较深入的研究，将两个待过渡的基网格曲面放在一起，利用一个球沿着相交的轮廓进行滚动一周，可以根据球的中心得到曲线spine curve，同时滚动球与每个基曲面的交线叫做linkage curve。沿着spine curve按照一定的扫掠方式进行扫掠可以得到过渡曲面。这种方法简单易行，但线的构造用到滚动球，所以要求待过渡的其曲面的形状在相接近部分的曲面形状要适合用滚动球过渡，并且会将基曲面相靠近的一部分网格删除或者拓扑改变。因而对于像口腔修复中需要连接内外表面的状况，既由于基曲面边界部分其形状特殊性无法用滚动球设计也由于需要和预备体贴合必需保持内表面边界形态的要求，所以此算法不适合运用到口腔修复中的网格模型过渡。

基于隐式曲面的网格构造方法是近些年来得到快速发展并大量运用到离散网格模型中的一种有效的造型方法。最常用的一种隐式曲面造型技术是通过抽取所生成标量场的等值面来生成最终曲面。隐式曲面有着鲜明的优缺点，用户可以根据隐式曲面方程方便地确定空间点和隐式曲面的相对位置，最明显的优点是其光滑性非常高所以非常适合于过渡及融合等网格操作。但它不易控制，难以直观显示，而且在通过变分插值技术构造隐式曲面的时候，必须要解一个线性方程组。这个方程组的系数矩阵的大小和模型边界的顶点数目有着密切的关系，随着离散模型的三角片数目的增长，模型边界的顶点也随着增多，从而解方程的时间也跟着增长。因此在需要实时显示或操作的软件系统中，例如口腔修复CAD系统中，如果模型的数据量很大，那么采用这种算法产生的延迟会严重影响医生的诊治和患者的治疗。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效的针对牙体三角网格模型的过渡算法，能够对两个模型进行快速地过渡，同时保证过渡网格面的质量；

为实现上述目的，提出一种一种瓷附熔基底冠网格模型的过渡算法，其特征在于包括根据模型边界进行分段、利用弗格森曲线获取骨架线插值点、在骨架线之间构造过渡曲面插值点、边界的投影缝合；

所述根据模型边界进行分段是将模型的上边界按边界边累加的长度进行等距分段，通过计算上边界的的总长度，根据需要分段的数目获得每段的等距长度后，从边界的有序的第一个顶点重新开始计算，在某两个相邻顶点构成的边上插入等距点v1_i，使得从第一个顶点到v1_i之间的累加边长为等距长度的i倍，从而获得上边界的等距点v1₀，v1₁，…，v1_n-1，为了进一步适用下面的算法，还需要对整体模型构造一个近似的中轴线：