[发明专利]基于改进的质点弹簧模型的牙龈软组织形变仿真方法

权利要求书

1.一种基于改进的质点弹簧模型的牙龈软组织形变仿真方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、构建改进的质点弹簧模型：所述改进的质点弹簧模型包括代表形变弹簧的最小阈值的矩形框、分别位于矩形框两侧代表弹簧两端的质点的两个端点和连接在两个端点上代表形变弹簧的最大阈值的连接线；最小阈值保证软组织在受力形变时不至于过度挤压；最大阈值保证软组织在受力形变时不至于过度拉伸；如果弹簧形变长度小于设定的最小阈值，就将两质点间的距离调整为本次形变前的长度；如果弹簧形变长度超过设定的最大阈值，也将两质点间的距离调整为本次形变前的长度；

步骤二、基于改进的质点弹簧模型对牙龈软组织形变进行仿真，具体过程为：

步骤201、遍历改进的质点弹簧模型的所有质点，计算每个质点所在面片的面积之和，并计算每个质点各自的质量；

步骤202、遍历每个质点的所有相邻质点，计算形变弹簧两质点间在单步形变后的距离，当距离小于初始距离的70%或大于初始距离的130%时，修正该距离为初始距离，并作为下一次单步形变的初始距离；

步骤203、通过步骤202中计算得到的距离计算该质点所受到的弹簧力；

步骤204、计算该质点所受到的阻尼力，进而计算该质点所受周围相邻质点的合力并解微分方程，从而得到该质点在单步形变后所在位置；

步骤205、在设定的最大形变次数之内，通过迭代计算两次单步形变位置之差，当形变位置之差逼近零时，则变形结束，系统达到稳定状态；否则继续迭代变形；

步骤206、当单步形变次数超过设定的最大形变次数时，结束变形；

步骤三、通过计算光滑度之和来度量形变后牙齿周围三角形面片的光滑度，具体过程为：

步骤301、遍历所有自由点；

步骤302、遍历该自由点一环邻域内的三角形面片，求得相邻三角形面片对的法向量夹角α；

步骤303、计算该自由点周围夹角α的平均值；

步骤304、累加自由点个数个角度值的平均值，用该和值来度量三角形面片的光滑度，称为光滑度之和，从而判断哪种模型的形变效果更好。