[发明专利]一种基于特征点的义齿修复表面快速变形方法

说明书

技术领域

本发明涉及义齿修复的计算机图形构造领域，特别是涉及一种基于特征点的义齿修复表面快速变形方法。

背景技术

牙齿修复体曲面局部变形是口腔修复CAD/CAM系统的核心技术之一，其功能是针对患者口内特定的约束条件修改修复体的表面，该变形方法的效率直接影响到修复体的精确度。目前主要的变形方法有以下几种：一、基于细分变形空间的局部变形方法，该方法首先构造修复体模型的细分变形空间后，将数据映射到空间中，然后通过细分变形空间间接改变修复体的局部形态，该方法细分空间的界定并不客观，变形范围也难以确定，导致变形效果比较不稳定，而且这种方法计算量也比较大，效率比较低；二、基于B样条曲线插值修复体模型的变形方法，这种方法通过B样条曲线差值修复体模型后，通过改变B样条的控制点实现局部变形，该方法计算量较大，导致实时性较差，不适用于实时性要求较高的系统；三、基于曲线驱动的局部变形方法，这种方法的计算量相对于前两种方法会较低，效率有所提升，但是提升的效率不足以满足良好的交互性要求，该方法对处于凹凸处的变形点的变形向量的计算存在较大偏差，导致整个变形方法精确度较差。总的来说，目前的变形方法中，普遍存在计算量大、效率低以及准确度低的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于特征点的义齿修复表面快速变形方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于特征点的义齿修复表面快速变形方法，包括：

S1、读取待操作的修复体模型，同时输入特征点集合；

S2、将特征点集合中的所有特征点投影到变形曲面，获得每个特征点对应的投影点；

S3、计算每个投影点对应的变形区域中的每个顶点与该投影点之间的拓扑距离，进而筛选获得该投影点对应的所有变形点；

S4、根据密度函数计算变形点的变形向量；

S5、根据计算出的变形向量对变形点进行变形操作。

进一步，所述步骤S2，包括：

S21、读取特征点集合中的第一个特征点；

S22、遍历修复体模型上的所有顶点后，获得与第一个特征点的距离平方值最小的顶点作为第一个特征点的投影点；

S23、依次读取特征点集合中的其它特征点，以第一个特征点的投影点为中心点，依次遍历中心点的N环邻域点，并将这些顶点中与读取的特征点之间的距离平方值最小的顶点作为该特征点的投影点；

其中，N＝1，2，3，…，N₀；N₀为预设的正整数。

进一步，所述步骤S3，包括：

S31、在每个投影点对应的变形区域中，以该投影点为中心，依次遍历该投影点的N环邻域点，并将所遍历的每个顶点的路径信息均存储到FIFO中；

S32、依次从FIFO中读取一个顶点的路径信息后，计算该顶点到其对应的投影点的拓扑距离，并判断该拓扑距离是否小于或等于变形半径，若是，将该顶点作为投影点的变形点，否则，将该顶点剔除；

S33、重复执行步骤S32，直到FIFO读取完毕后，获得该投影点对应的所有变形点；

其中，所述变形半径是指预设的投影点对应的变形区域的半径，N＝1，2，3，…，N₀；N₀为预设的正整数。

进一步，所述FIFO的每个数据单元包括四个参数：起点、终点、投影点与终点的最短路径值以及起点到终点的长度。

进一步，所述步骤S4，包括：

S41、对每个变形点，根据下式计算其密度函数：

F(x)＝(x²-1)²(x∈[0,1])

上式中，F(x)表示变形点的密度函数，x＝L/R，L表示该变形点到其对应的投影点的拓扑距离，R表示变形半径；

S42、根据下式计算变形点的变形向量：

Vec(pt)＝F(x)×{C_new(vt)-C_old(vt)}

上式中，Vec(pt)表示变形点的变形向量，C_new(vt)表示该变形点对应的投影点，C_old(vt)表示该投影点对应的特征点。

进一步，所述步骤S5，其具体为：

根据计算出的变形向量，结合下式对变形点进行变形操作：

pt'＝pt+Vec(pt)

上式中，pt代表变形点，pt'代表对变形点进行变形操作后得到的顶点，Vec(pt)代表变形点的变形向量。