(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211150936.3 (22)申请日 2022.09.21 (71)申请人 杭州电子科技大 学上虞科学与工程 研究院有限公司 地址 312399 浙江省绍兴 市上虞区曹娥街 道五星西路外五甲村上虞产教融合创 新园1期复兴西路7 7号 (72)发明人 陆剑锋　赵唯皓　宋楚华　黄湘烨　 李蔡进　 (74)专利代理 机构 杭州汇和信专利代理有限公 司 33475 专利代理师 董超 (51)Int.Cl. G06T 17/00(2006.01) G06F 30/10(2020.01)G06F 30/20(2020.01) A61C 9/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于样条插值函数的三维曲面挤压造 型模型方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于样条插值函数的三 维曲面挤压造型模型方法， 包括如下具体步骤， 步骤1)： 确定原始曲面的边界顶点， 在边界顶点 间插入新增顶 点， 形成新的光滑处理后的顶点列 表SPN； 步骤2)： 构建新增顶点的拓扑连接关系； 步骤3)： 遍历顶点列表SPN中每个顶点， 并确定每 个顶点的生长方向； 步骤4)： 顶点列表SPN中的每 个顶点均按照各自的生长方向进行平移， 获得新 的平移曲面； 步骤5)： 在原始曲面与平移曲面之 间生成侧面， 从而得到三维模型。 本发明在构建 三维模型时， 原始平面上的点均是按照各自确定 的生长方向进行平移的， 平移后获得的平移曲面 不会与原始曲面发生干涉， 因此解决传统技术中 由于生长方向单一而造成曲面干涉的问题。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 115482333 A 2022.12.16 CN 115482333 A 1.一种基于样条插值函数的三维曲面挤压造型模型方法， 其特征在于， 包括如下具体 步骤， 步骤1)： 确定原始曲面的边界顶点， 在边界顶点间插入新增顶点， 形成新的光滑处理后 的顶点列表S PN； 步骤2)： 构建新增顶点的拓扑 连接关系； 步骤3)： 遍历顶点列表S PN中每个顶点， 并确定每 个顶点的生长方向； 步骤4)： 顶点列表SPN中的每个顶点均按照各自的生长方向进行平移， 生成新的平移 点， 通过平 移点获得新的平 移曲面； 步骤5)： 在原 始曲面与平 移曲面之间生成侧面， 从而得到三维模型。 2.根据权利要求1所述的一种基于样条插值函数的三维曲面挤压造型模型方法， 其特 征在于， 步骤1)的具体方法如下： S1:遍历原始曲面上所有三角形面片， 对三角形面片中的每条边进行判断； 如果该边没 有和其他三角形面片共享， 则该边 为边界边， 并将该边加入边界集 合SE中； S2:对边界集合SE中每条边进行处理， 取出每条边的两个顶点， 去除重复顶点后排序， 并存入列表SP中； S3:从列表SP中依次取出四个连续的顶点(Pi‑1,Pi,Pi+1,Pi+2)， 直至取完所有的顶点， 通 过插值函数在顶点Pi‑Pi+1之间插入新增顶点， 得到顶点列表SPN， 插入新增顶点后满 足曲线 的光滑度要求。 3.根据权利要求2所述的一种基于样条插值函数的三维曲面挤压造型模型方法， 其特 征在于， 插值公式如下： 其中， 0<t<1,0≤u≤1,t控制曲线扭曲程度， u为插值 参数。 4.根据权利要求3所述的一种基于样条插值函数的三维曲面挤压造型模型方法， 其特 征在于， 插值 参数u取0.5 。 5.根据权利要求1所述的一种基于样条插值函数的三维曲面挤压造型模型方法， 其特 征在于， 步骤2)的具体方法如下： 在原边(PiPi+1)上增加与新增顶点相对应的对应顶点， 在 顶点Pi、 顶点Pi+1、 新增顶点、 对应顶点这些点之间增加连接边， 从而构建新增顶点的拓扑连 接关系。 6.根据权利要求1所述的一种基于样条插值函数的三维曲面挤压造型模型方法， 其特 征在于， 步骤 3)中， 确定顶点生长方向的具体方法如下： 针对顶点Pi， 找出顶点Pi的三角形邻 域T1…Tl， 计算各个三角形邻域的法向ni,通过各个三角形邻域的法向ni获得顶点Pi的生长 方向npi。 7.根据权利要求6所述的一种基于样条插值函数的三维曲面挤压造型模型方法， 其特 征在于， 顶点Pi的生长方向npi的计算公式如下： 权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115482333 A 2一种基于样条插值函数的三维曲面挤压造型模型方 法 技术领域 [0001]本发明涉及计算机应用技术领域， 特别涉及一种基于样条插值函数的三维曲面挤 压造型模型 方法。 背景技术 [0002]在口腔医学领域中， 需要借助计算机辅助设计的手段构建人体口腔和牙齿的三维 数据模型， 并依据构建好的三维数据模型制作实体模型， 从而了解和掌握牙齿外观形态和 人体口腔内部构造， 便于后续的诊断治疗， 这种手段被广泛应用在口腔修复、 口腔正畸、 口 腔内科、 口腔外科等领域中。 [0003]在通过软件进行三维模型构建时， 通过二维曲面挤压成三维体模型是一种常用的 操作方法， 具体方法如附图1所示： 首先将原始的曲面A沿着一个固定的生长方向平移并形 成曲面B， 再将曲面A和B之间通过侧面包围， 完成三维模型构建。 [0004]现有的这种三维模型构建方法存在以下不足之处： [0005]1.如附图2所示， 由于曲面A是沿着单一的生长方向进行平移复制， 平移复制后的 曲面B容易与原始的曲面A发生干涉的情况， 由于曲面B与曲面A发生了干涉， 因而无法完成 三维模型的构建。 [0006]2.传统的方式生成的三维模型的边界处存在不光滑的现象， 由于实体是直接根据 计算机构建的三 维模型进行制造的， 这样不利于产品的后续加工， 且影响用户使用体验， 需 要继续在三 维造型软件中对构建好的三 维模型的边界处进 行进一步修改， 才能使满足用户 的要求。 发明内容 [0007]本发明的目的是解决现有技术中的不足之处， 提供一种基于样条插值函数的三维 曲面挤压造型模型 方法。 [0008]本发明的目的是通过如下技术方案实现的： 一种基于样条插值函数的三维曲面挤 压造型模型 方法， 包括如下 具体步骤， [0009]步骤1)： 确定原始曲面的边界顶点， 在边界顶点间插入新增顶点， 形成新的光滑处 理后的顶点列表S PN； [0010]步骤2)： 构建新增顶点的拓扑 连接关系； [0011]步骤3)： 遍历顶点列表S PN中每个顶点， 并确定每 个顶点的生长方向； [0012]步骤4)： 顶点列表SP N中的每个顶点均按照各自的生长方向进行平移， 生成新的平 移点， 通过平 移点获得新的平 移曲面； [0013]步骤5)： 在原 始曲面与平 移曲面之间生成侧面， 从而得到三维模型。 [0014]作为优选， 步骤1)的具体方法如下： [0015]S1:遍历原始曲面上所有三角形面片， 对三角形面片中的每条边进行判断； 如果该 边没有和其 他三角形面片共享， 则该边 为边界边， 并将该边加入边界集 合SE中；说　明　书 1/4 页 3 CN 115482333 A 3