[发明专利]下颌三维运动捕捉及可视化系统及方法

权利要求书

1.一种下颌三维运动捕捉及可视化系统，其特征在于，包括：采用三维CT模型设计并打印的下颌运动追踪装置、至少两个红外摄像头和用于分析摄像记录数据的电脑主机；

所述下颌运动追踪装置包括：后端固定装置、中间连接杆和前端三个不共面的标记杆；所述标记杆的一端共同连接在所述中间连接杆上，另一端分别设有一标记物；

所述后端固定装置根据下牙列牙齿外形特征并采用所述三维CT模型进行设计和打印，通过贴合牙齿外形，以将所述下颌运动追踪装置固定在测试者的下颌切牙部位；所述标记物露出口外并随着下颌一起运动，以反映下颌的运动轨迹；

所述红外摄像头用于记录所述标记物的运动轨迹，并将所述标记物的运动轨迹数据传送给所述电脑主机；

所述电脑主机用于对所述标记物的运动轨迹数据进行分析处理，将所述标记物的运动轨迹数据与所述三维CT模型建立的标准数据进行配准，还原测试者下颌整体运动情况，标定所述标记物并计算所述标记物的运动轨迹，以判断下颌运动和上下牙列咬合是否正常。

2.如权利要求1所述的下颌三维运动捕捉及可视化系统，其特征在于，所述中间连接杆与所述后端固定装置的连接点位于下切牙颈部；所述中间连接杆对应上切牙的部位呈凹形，以对应避让上切牙的咬合；且所述中间连接杆沿口裂水平延伸出口外，以避免对嘴唇的牵拉。

3.如权利要求1所述的下颌三维运动捕捉及可视化系统，其特征在于，所述后端固定装置利用所述三维CT模型并根据下牙列外形特征设计，并采用塑料或树脂进行三维打印制作而成，或者，采用合金材料铸造而成。

4.如权利要求1所述的下颌三维运动捕捉及可视化系统，其特征在于，所述标记物的表面覆盖有荧光材料，且所述两个红外摄像头带有红外发射装置；或者，所述标记物为一发光装置；所述标记物随着下颌一起运动，以反映下颌运动轨迹。

5.如权利要求1～4任一项所述的下颌三维运动捕捉及可视化系统，其特征在于，所述两个红外摄像头通过可调整高度和角度的支架固定在测试者面部周围，并从不同位置拍摄所述标记物的运动轨迹；通过所述电脑主机中的运动捕捉软件和坐标重建算法得到所述标记物的三维运动轨迹数据。

6.一种下颌三维运动捕捉及可视化方法，其特征在于，利用如权利要求1～5任一项所述的下颌三维运动捕捉及可视化系统进行实现，所述方法包括：

A：将所述下颌运动追踪装置采用所述三维CT模型打印出来后，将所述的后端固定装置固定在测试者下颌切牙部位，将所述前端三个不共面的标记杆及其相应的标记物露出口外并随着下颌一起运动；

B：通过至少两个红外摄像头记录所述中间标记杆前端的标记物的运动轨迹，将运动轨迹数据传送给所述电脑主机进行分析处理；

C：将所述标记物的运动轨迹数据与所述三维CT模型建立的标准数据进行配准，还原测试者下颌整体运动情况，标定所述标记物并计算所述标记物的运动轨迹，以判断下颌运动和上下牙列咬合是否正常。

7.如权利要求6所述的下颌三维运动捕捉及可视化方法，其特征在于，所述标记物表面覆盖有荧光材料且所述两个红外摄像头带有红外发射装置；或者所述标记物为一发光装置；所述步骤A之后还包括：

A1：对所述红外摄像头各项参数进行校正，调整所述红外摄像头对准接收所述标记物所反射的红外光或所述标记物自身发出的光线，增强所述摄像头记录所述下颌运动追踪装置的标记物的运动轨迹准确度。

8.如权利要求7所述的下颌三维运动捕捉及可视化方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：

当进行颌位及牙合稳定性测试时，从测试者闭口的静止姿势位开始记录，张口至最大位置，然后闭口下颌前伸至上切牙对下切牙回到闭口的静止姿势位，所述电脑主机同步显示所述下颌运动追踪装置的标记物的运动轨迹及其位移值；重复该运动至少2次，所述红外摄像头将捕捉数据传给所述电脑主机进行分析处理；

当进行开闭口轨迹的运动速率及平滑度测试时，从测试者牙尖交错位开始记录，先自然开闭口1次，继而大而快地开闭口1次；所述红外摄像头将捕捉数据传给所述电脑主机分析处理，所述电脑主机同步显示出2次运动的轨迹及速率；

当进行下颌边缘运动轨迹测试时，测试者依次完成最大开闭口运动，最大前伸运动，最大左、右侧方运动，要求每项运动都以闭口的静止姿势位为起点及终点，所述红外摄像头将捕捉数据传给所述电脑主机分析处理，所述电脑主机同步记录显示下颌边缘运动轨迹。