[发明专利]一种单颗牙齿包容体的确定方法

说明书

技术领域

本发明公开一种基于牙齿表面特征点的包容体模型的确定方法，主要涉及到牙齿矫正软件系统。 

背景技术

口腔正畸学作为口腔医学领域的一个分支，主要研究牙颌、面、颅三维结构的生长发育以及各种原因所造成的畸形，如今对牙颌畸形的矫治正面临着一场数字化的革命，尤其是随三维数字化成像与测量技术在口腔正畸诊断、设计、治疗和疗效预测中越来越广泛的应用，使得口腔正畸学越来越朝着计算机化的方向发展，且有很好地发展前景。 

在传统牙齿治疗中，治疗设备需要反复调整以达到正确矫正牙齿移动轨迹。这种治疗方法通常周期较长，并且给患者带来不便。因此，长期以来，计算机应用于牙齿科学，发展一种计算机辅助模拟矫正系统是一个重要目标。 

目前，随着三维测量技术和计算机辅助技术CAD(Computer Aided Design)的发展，科学计算可视化技术在医学科研、教学以及临床诊断中起到了重要的作用。计算机技术与口腔技术结合的日益深入促进了口腔医学发展，其中数学模型的建立又是计算机技术成功应用于口腔医学的基础和核心。 

本发明就是对牙齿的形态特征进行分析，通过提取牙齿表面特征点，建立牙齿的局部三维坐标系和包容体模型来描述牙齿的空间位姿，为后序的对牙齿进行排列、移动以及碰撞检测等工作奠定基础。 

发明内容

本发明的目的是提出一种单颗牙齿包容体模型的确定方法，所述的包容体模型用于描述单颗牙齿的空间位置和姿态，从而将对牙齿的平移和旋转操作转化为对包容体的操作。具体而言是，首先通过口腔医学的描述，对牙体进行分类，根据不同类型牙齿表面特征，选择适当的特征点刻画牙齿的形态；通过特征点建立单颗牙齿的局部坐标系，根据三维局部坐标系在三个坐标轴上的最值，利用AABB包容体定义原则基础上，为每颗牙齿建立一个与之一一对应的包容体模型。在该方法中，牙齿表面的特征点是基于医学和数学的角度描述，高斯曲率可以反映牙齿表面特征点，根据顶点处的高斯曲率值进行特征点提取。其中，所述局部三维坐标系能够反映单颗牙齿的空间姿态，由于牙齿的特征和形状差异，对于不同类型的牙齿采用不同的方法建立。更详细的说明如下： 

1、一种单颗牙齿包容长方体模型的确定方法，该方法包括以下步骤： 

步骤一、单颗牙齿表面特征点的提取 

101、牙齿的分类与特征描述。 

1011、牙齿的分类：口腔修复学中根据牙齿的功能和特征把牙齿分为四类，分别是：切牙、尖牙、前磨牙、磨牙。 

切牙又分为中切牙和侧切牙，位于口腔前部，上、下、左、右，共8颗，邻面观牙冠呈楔形，颈部厚而切缘薄，其主要功能是切断食物。 

尖牙俗称犬齿，位于口角处，上、下、左、右，共4颗，牙冠仍为楔形，切缘上有一突出的牙尖，主要功能是穿刺和撕裂食物。 

前磨牙又名双尖牙，位于尖牙之后、磨牙之前，上、下、左、右，共8颗，牙冠呈立方形，有一个咬合面，其上一般有双尖，下颌第二前磨牙有三尖者，主要功能是协助尖牙撕裂食物及协助磨牙捣碎食物。 

磨牙：位于前磨牙之后，上、下、左、右，个数因人而异，有8颗，也有12颗，牙冠大，呈立方形，有一个宽大的咬合面，其上一般有4个牙尖，主要功能是磨碎食物。 

根据牙齿与中线、颊面和唇面的关系，牙冠的各个面都具有相应的名称。以正中线为准，每个牙冠靠近中线的一面称为近中面，远离中线的一面称为远中面，靠近舌侧的一面称为舌面，后牙靠近颊侧的一面称为颊面，前牙靠近唇侧的一面称为唇面，上下后牙咬合的面称为咬合面，前牙没有咬合面但有切缘。每个后牙的牙冠都有五个面：近中面、远中面、颊面、舌面和咬合面。每个前牙的牙冠都有四个面：近中面、远中面、唇面、舌面和一个条切缘. 

1012、牙齿表面特征点的医学描述 

根据牙齿分类的特征，口腔医学和牙体解剖学对四类牙齿切牙、尖牙、前磨牙和磨牙的特征有如下定义： 

(1)切牙 

切牙分为中切牙和侧切牙，由于中切牙和侧切牙形状大致相同，可以 认为它们的特征一致。下面以上中切牙为例描述牙齿的特征。切牙具有四个面，分别是：近中面、远中面、唇面、舌面。在近远中方向上有一条切缘，并且在切缘的两边分别有近中角点和远中角点。 

(2)尖牙 

尖牙也具有四个面，分别是：近中面、远中面、唇面、舌面。尖牙的牙尖顶点比较突出，并且在近远中方向上具有两个特征，分别是近中方向角点和远中方向角点。 

(3)前磨牙