[发明专利]基于拟合优化的自动排牙方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及牙齿矫正技术领域，特别是涉及基于拟合优化的自动排牙方法和装置。

背景技术

拥有一副整齐健康的牙齿，能够令人的笑容更加自信，迎合现代人爱美的生活观念，牙齿矫治技术逐渐受到人们重视。牙齿排列技术是牙齿矫治的关键技术之一，得益于计算机技术的发展，运用计算机可以将三维数字化牙齿的排列过程进行可视化展示，使得医生和患者可以预先了解矫治结果。

传统排牙方法是人机交互式排牙，虽然该方法能够得到理想排牙效果，但过于耗费人力。随着排牙技术发展，自动化排牙逐渐取代人机交互式排牙。现有排牙技术的排牙过程大致为：首先由牙齿特征点得到上下颌咬合平面与牙弓曲线，再依次将待排牙齿移动至牙弓曲线附近，最后调整牙列使其符合正常牙列特征。上述过程的排牙方式过于依赖牙弓曲线，牙弓曲线原是沿牙颌绘制的一条假想的曲线，其形状因人而异，根据错位牙齿的牙弓形态绘制得到的曲线进行排牙，会存在一定误差，从而导致排牙结果准确度低。

发明内容

本发明实施例提供了基于拟合优化的自动排牙方法和装置，可以解决现有技术中存在的问题。

本发明实施例提供了一种基于拟合优化的自动排牙方法，所述方法包括以下步骤：

获取牙齿STL模型，获取牙齿特征点，建立全局坐标系和牙齿局部坐标系；

基于所述全局坐标系和牙齿局部坐标系，采用基于拟合优化的方法计算牙齿的平移量和旋转量；

根据计算得到的平移量和旋转量对每颗牙齿进行移动，更新牙列数据；

依次对上下颌各颗牙齿进行碰撞检测，以选取待调整牙齿；

根据待调整牙齿与远中方向相邻牙齿的间距计算平移向量；

根据平移向量移动待调整牙齿，更新牙列数据；

若调整后的牙列还存在边界问题，则作出整体调整后输出牙列数据；若不存在边界问题，则直接输出牙列数据。

本发明实施例还提供了一种基于拟合优化的自动排牙装置，所述装置包括：

数据准备单元，用于获取牙齿STL模型以及获取牙齿特征点，建立全局坐标系和牙齿局部坐标系；

拟合优化计算单元，用于采用基于拟合优化的方法计算牙齿的平移量和旋转量；

第一移动单元，用于根据计算得到的平移量和旋转量对每颗牙齿进行移动，更新牙列数据；

碰撞检测单元，用于依次对上下颌各颗牙齿进行碰撞检测，以选取待调整牙齿；

迭代计算单元，用于根据待调整牙齿与远中方向相邻牙齿间距计算平移向量；

第二移动单元，用于根据平移向量移动待调整牙齿，更新牙列数据；

判断单元，用于在调整后的牙列还存在边界问题时，作出整体调整后输出牙列数据；若不存在边界问题，则直接输出牙列数据。

本发明实施例中的基于拟合优化的自动排牙方法和装置，首先在获取牙齿STL模型后建立全局坐标系和牙齿局部坐标系，然后采用基于拟合优化的方法计算牙齿平移量和旋转量，接着对上下颌牙齿进行碰撞检测，选取待调整牙齿，计算得到待调整牙齿的平移向量后对待调整牙齿进行平移，最后对存在边界问题的牙列进行整体调整，本发明的方法克服了现有技术存在的问题，排好的牙列符合正常牙列特征，使得排牙效率大大提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的基于拟合优化的自动排牙方法的流程图；

图2为全局坐标系示意图；

图3为前磨牙的牙齿局部坐标系示意图；

图4为上下颌牙齿特征点投影XOY平面的拟合图；

图5为上下颌单侧牙齿特征点投影YOZ平面拟合图；

图6为i轴和X轴的夹角与特征点X轴坐标关系拟合图；

图7为边界问题示意图；

图8为本发明实施例提供的基于拟合优化的自动排牙装置的功能模块图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1，本发明实施例中提供了基于拟合优化的自动排牙方法，该方法包括以下步骤：