專利名稱：一種單顆牙齒包容體的確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開一種基于牙齒表面特征點(diǎn)的包容體模型的確定方法，主要涉及到牙齒 矯正軟件系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
口腔正畸學(xué)作為口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)分支，主要研究牙頌、面、顱三維結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng) 發(fā)育以及各種原因所造成的畸形，如今對(duì)牙頌畸形的矯治正面臨著一場(chǎng)數(shù)字化的革命，尤 其是隨三維數(shù)字化成像與測(cè)量技術(shù)在口腔正畸診斷、設(shè)計(jì)、治療和療效預(yù)測(cè)中越來越廣泛 的應(yīng)用，使得口腔正畸學(xué)越來越朝著計(jì)算機(jī)化的方向發(fā)展，且有很好地發(fā)展前景。在傳統(tǒng)牙齒治療中，治療設(shè)備需要反復(fù)調(diào)整以達(dá)到正確矯正牙齒移動(dòng)軌跡。這種 治療方法通常周期較長(zhǎng)，并且給患者帶來不便。因此，長(zhǎng)期以來，計(jì)算機(jī)應(yīng)用于牙齒科學(xué)，發(fā) 展一種計(jì)算機(jī)輔助模擬矯正系統(tǒng)是一個(gè)重要目標(biāo)。目前，隨著三維測(cè)量技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)CAD (Computer Aided Design)的發(fā) 展，科學(xué)計(jì)算可視化技術(shù)在醫(yī)學(xué)科研、教學(xué)以及臨床診斷中起到了重要的作用。計(jì)算機(jī)技術(shù) 與口腔技術(shù)結(jié)合的日益深入促進(jìn)了 口腔醫(yī)學(xué)發(fā)展，其中數(shù)學(xué)模型的建立又是計(jì)算機(jī)技術(shù)成 功應(yīng)用于口腔醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)和核心。本發(fā)明就是對(duì)牙齒的形態(tài)特征進(jìn)行分析，通過提取牙齒表面特征點(diǎn)，建立牙齒的 局部三維坐標(biāo)系和包容體模型來描述牙齒的空間位姿，為后序的對(duì)牙齒進(jìn)行排列、移動(dòng)以 及碰撞檢測(cè)等工作奠定基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種單顆牙齒包容體模型的確定方法，所述的包容體模型用 于描述單顆牙齒的空間位置和姿態(tài)，從而將對(duì)牙齒的平移和旋轉(zhuǎn)操作轉(zhuǎn)化為對(duì)包容體的操 作。具體而言是，首先通過口腔醫(yī)學(xué)的描述，對(duì)牙體進(jìn)行分類，根據(jù)不同類型牙齒表面特征， 選擇適當(dāng)?shù)奶卣鼽c(diǎn)刻畫牙齒的形態(tài)；通過特征點(diǎn)建立單顆牙齒的局部坐標(biāo)系，根據(jù)三維局 部坐標(biāo)系在三個(gè)坐標(biāo)軸上的最值，利用AABB包容體定義原則基礎(chǔ)上，為每顆牙齒建立一個(gè) 與之一一對(duì)應(yīng)的包容體模型。在該方法中，牙齒表面的特征點(diǎn)是基于醫(yī)學(xué)和數(shù)學(xué)的角度描 述，高斯曲率可以反映牙齒表面特征點(diǎn)，根據(jù)頂點(diǎn)處的高斯曲率值進(jìn)行特征點(diǎn)提取。其中， 所述局部三維坐標(biāo)系能夠反映單顆牙齒的空間姿態(tài)，由于牙齒的特征和形狀差異，對(duì)于不 同類型的牙齒采用不同的方法建立。更詳細(xì)的說明如下1、一種單顆牙齒包容長(zhǎng)方體模型的確定方法，該方法包括以下步驟步驟一、單顆牙齒表面特征點(diǎn)的提取101、牙齒的分類與特征描述。1011、牙齒的分類口腔修復(fù)學(xué)中根據(jù)牙齒的功能和特征把牙齒分為四類，分別 是切牙、尖牙、前磨牙、磨牙。切牙又分為中切牙和側(cè)切牙，位于口腔前部，上、下、左、右，共8顆，鄰面觀牙冠呈楔形，頸部厚而切緣薄，其主要功能是切斷食物。尖牙俗稱犬齒，位于口角處，上、下、左、右，共4顆，牙冠仍為楔形，切緣上有一突 出的牙尖，主要功能是穿刺和撕裂食物。前磨牙又名雙尖牙，位于尖牙之后、磨牙之前，上、下、左、右，共8顆，牙冠呈立方 形，有一個(gè)咬合面，其上一般有雙尖，下頌第二前磨牙有三尖者，主要功能是協(xié)助尖牙撕裂 食物及協(xié)助磨牙搗碎食物。磨牙位于前磨牙之后，上、下、左、右，個(gè)數(shù)因人而異，有8顆，也有12顆，牙冠大， 呈立方形，有一個(gè)寬大的咬合面，其上一般有4個(gè)牙尖，主要功能是磨碎食物。根據(jù)牙齒與中線、頰面和唇面的關(guān)系，牙冠的各個(gè)面都具有相應(yīng)的名稱。以正中線 為準(zhǔn)，每個(gè)牙冠靠近中線的一面稱為近中面，遠(yuǎn)離中線的一面稱為遠(yuǎn)中面，靠近舌側(cè)的一面 稱為舌面，后牙靠近頰側(cè)的一面稱為頰面，前牙靠近唇側(cè)的一面稱為唇面，上下后牙咬合的 面稱為咬合面，前牙沒有咬合面但有切緣。每個(gè)后牙的牙冠都有五個(gè)面近中面、遠(yuǎn)中面、 頰面、舌面和咬合面。每個(gè)前牙的牙冠都有四個(gè)面近中面、遠(yuǎn)中面、唇面、舌面和一個(gè)條切 緣·1012、牙齒表面特征點(diǎn)的醫(yī)學(xué)描述根據(jù)牙齒分類的特征，口腔醫(yī)學(xué)和牙體解剖學(xué)對(duì)四類牙齒切牙、尖牙、前磨牙和磨 牙的特征有如下定義(1)切牙切牙分為中切牙和側(cè)切牙，由于中切牙和側(cè)切牙形狀大致相同，可以認(rèn)為它們的 特征一致。下面以上中切牙為例描述牙齒的特征。切牙具有四個(gè)面，分別是近中面、遠(yuǎn)中 面、唇面、舌面。在近遠(yuǎn)中方向上有一條切緣，并且在切緣的兩邊分別有近中角點(diǎn)和遠(yuǎn)中角
點(diǎn)ο(2)尖牙尖牙也具有四個(gè)面，分別是近中面、遠(yuǎn)中面、唇面、舌面。尖牙的牙尖頂點(diǎn)比較突 出，并且在近遠(yuǎn)中方向上具有兩個(gè)特征，分別是近中方向角點(diǎn)和遠(yuǎn)中方向角點(diǎn)。(3)前磨牙第一前磨牙和第二前磨牙形狀相似，特征相同。前磨牙同樣具有四個(gè)面，分別是 近中面、遠(yuǎn)中面、頰面、舌面。在其近遠(yuǎn)中方向上分別有近中和遠(yuǎn)中突出角點(diǎn)，并且在咬合面 上具有兩個(gè)突出點(diǎn)，分別是頰尖突出頂點(diǎn)和舌尖突出頂點(diǎn)。(4)磨牙對(duì)于磨牙來說，其形狀比較規(guī)則，磨牙具有五個(gè)面分別是近中面、遠(yuǎn)中面、頰面、 舌面和咬合面。在其咬合面上擁有四個(gè)突出頂點(diǎn)，分別是近中頰尖頂點(diǎn)、遠(yuǎn)中頰尖頂點(diǎn)、近 中舌尖頂點(diǎn)、遠(yuǎn)中舌尖頂點(diǎn)。1013、牙齒表面特征點(diǎn)的數(shù)學(xué)描述通過口腔醫(yī)學(xué)對(duì)牙齒特征點(diǎn)的描述，牙齒表面 的特征點(diǎn)就是牙齒在牙長(zhǎng)軸、近遠(yuǎn)中方向和頰舌向等的突出點(diǎn)。本發(fā)明采用STL文件作為 數(shù)據(jù)文件，采用離散高斯曲率來反映牙齒個(gè)頂點(diǎn)的彎曲程度，從而描述牙齒表面的特征。對(duì) 牙齒的近遠(yuǎn)中方向、唇舌向以及上下頌方向，采用如下的定義方式分別對(duì)不同類型的牙齒 的特征點(diǎn)進(jìn)行描述。(1)切牙
對(duì)于切牙，選取牙冠表面的三個(gè)點(diǎn)作為中切牙和側(cè)切牙的特征點(diǎn)，分別是切緣近 中角點(diǎn)、切緣遠(yuǎn)中角點(diǎn)和牙冠與牙齦交線上一點(diǎn)。(2)尖牙尖牙上同樣選取了三個(gè)點(diǎn)來確定牙齒的方向。三個(gè)點(diǎn)分別是牙尖頂點(diǎn)、近中方向 突出頂點(diǎn)和遠(yuǎn)中方向突出頂點(diǎn)。(3)前磨牙前磨牙選取了四個(gè)點(diǎn)來確定牙齒的方向。分別是頰尖頂點(diǎn)、舌尖頂點(diǎn)、近中面突出 頂點(diǎn)、遠(yuǎn)中面突出頂點(diǎn)。(4)磨牙對(duì)于磨牙，選取三個(gè)點(diǎn)來確定牙齒的方向。分別是近中方向頰尖頂點(diǎn)、遠(yuǎn)中方向頰 尖頂點(diǎn)、近中方向舌尖頂點(diǎn)或者遠(yuǎn)中方向舌尖頂點(diǎn)。近中舌尖頂點(diǎn)或者遠(yuǎn)中舌尖頂點(diǎn)的選 取時(shí)根據(jù)高斯曲率值的大小來確定。本發(fā)明使用的STL文件是三角面片的復(fù)雜集合，采用離散的高斯曲率來反映頂點(diǎn) 處的彎曲程度，從而描述牙齒的表面特征點(diǎn)。具體采用如下公式來描述牙齒模型三角面片 頂點(diǎn)的曲率值K =j
一 A這個(gè)公式的幾何意義是比較直觀的，2 π減去該點(diǎn)鄰域內(nèi)鄰接三角形對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)的 角度和，再除以相應(yīng)區(qū)域的面積，就是該頂點(diǎn)在三角網(wǎng)格曲面中的高斯曲率值，代表該點(diǎn)在 某領(lǐng)域內(nèi)的彎曲程度。在三角網(wǎng)格中，定義兩端點(diǎn)Pi和Pj的邊e」=Pj-Pi,兩邊ej; eJ+1的夾角為α』=
Z (e」，eJ+1)，兩邊PiPj, PjPJ+1的夾角為λ i,兩邊PiPjtl, PjPj+1的夾角為Y j ·再記邊e」，eJ+1
所圍成的三角形Pi，Pj, pJ+1為Tj,其單位法向量 χ eJ+l 定義兩個(gè)相鄰面片IV1和L的法向量之間的夾角為β j = ROv1, nj)。對(duì)具有公共邊ej的每?jī)蓚€(gè)三角形IV1和Tj作一個(gè)內(nèi)切的小柱面，這樣整個(gè)三角網(wǎng) 格曲面就由一系列小柱面拼成的光滑曲面來近似代替。因此，直接由微分幾何中的定理可 得離散高斯曲率和離散平均曲率的算式。
a jκ =j
_ A\H\=^~f}\ej\\\fiJ\
^ J=I其中，A =，Spi如附圖1所示，其中左圖頂點(diǎn)Pi對(duì)應(yīng)的角度Cij為銳角，右
i
圖頂點(diǎn)Pi對(duì)應(yīng)的角度α j為鈍角。當(dāng)Tj為銳角三角形時(shí)，Spi = PlPj I!2 cot λ^ Il P1Pua |丨2 cot γ^
O
5
當(dāng)Tj為鈍角三角形時(shí)，Spi =SAPiPjPj+]-SPj-SPj+i
_9] SAPiP)Pj+i =全.PlPj . PlPj^ ■ sinO - a)
1 2S =-\\pjP.+l Il tan/I7
O
1 SPj+x ^-w PiPj Il tan ^通過上述方法，我們可以對(duì)牙齒表面的所有三角面片的頂點(diǎn)計(jì)算離散高斯曲率， 進(jìn)而進(jìn)行特征點(diǎn)提取。1014、牙齒表面特征點(diǎn)選取的實(shí)現(xiàn)(1)在分割牙齒數(shù)字模型的基礎(chǔ)上，依次選取牙齒的不同
一 Σ 6J
型號(hào)，并根據(jù) Κ=_ι__ 并根據(jù)三角面片的類型，分別
A
ι
用 ‘=去{II 簡(jiǎn) Il2 cot/I7 +II/^iII2COtrJ (鈍 角)和
=i|| PiPj Il2 tan γ j (銳角)依次計(jì)算牙齒表面的所有點(diǎn)的高斯曲率值。建立一
]+ 8
個(gè)用來存儲(chǔ)牙齒表面特征點(diǎn)高斯曲率值信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)GaoSi，用m來標(biāo)記該點(diǎn)的高斯曲 率值，用ptlndex來存儲(chǔ)該點(diǎn)的索引信息。(2)重復(fù)步驟一，計(jì)算所有牙齒表面頂點(diǎn)的高斯曲率值，并進(jìn)行排序；(3)采用交互式方法，顯示牙齒的頂點(diǎn)坐標(biāo)和該點(diǎn)的高斯曲率值大小，并將該點(diǎn)繪 制到牙齒的數(shù)字化模型上供用戶選擇，最后保存特征點(diǎn)的類型的高斯曲率值。步驟二、基于牙齒表面特征點(diǎn)建立單顆牙齒的局部三維坐標(biāo)系對(duì)不同的牙齒類 型而言，為了反映牙齒的空間位姿，其局部坐標(biāo)系是不同，從而對(duì)不同的牙齒其坐標(biāo)系的定 義規(guī)則如下201、對(duì)于切牙，其三個(gè)特征點(diǎn)切緣近中角點(diǎn)A、切緣遠(yuǎn)中角點(diǎn)B、牙冠與牙齦交線 上一點(diǎn)作為特征點(diǎn)C。AB兩點(diǎn)所在的直線和切牙的切緣共線，所以我們把AB點(diǎn)所在直線的 方向定義為Z軸方向，即切牙近遠(yuǎn)中方向；通過直線BC和直線AB叉積所在直線的方向定義 為坐標(biāo)系的X軸方向，即切牙唇舌向；最后利用X軸和Z軸的方向向量做叉積確定坐標(biāo)系Y 軸的方向，即切牙的上下頌方向。202、尖牙的牙尖頂點(diǎn)A、近中方向最突出頂點(diǎn)和遠(yuǎn)中方向最突出頂點(diǎn)B和C。BC 兩點(diǎn)所在直線的方向定義為坐標(biāo)系Z軸的方向，即尖牙近遠(yuǎn)中方向；通過直線AB和直線BC 叉積所在直線的方向定義為坐標(biāo)系的X軸方向，即尖牙的唇舌向；最后定義X軸和Z軸的叉 積所在直線的方向?yàn)樽鴺?biāo)系的Y軸方向，即尖牙的上下頌方向。203、前磨牙特征點(diǎn)頰尖點(diǎn)名A、舌尖點(diǎn)B、近中最突出點(diǎn)C、遠(yuǎn)中最突出點(diǎn)D。AB點(diǎn) 所在的直線反應(yīng)了牙齒的頰舌方向，由此定義AB點(diǎn)所在直線的方向?yàn)樽鴺?biāo)系的X軸方向， 即前磨牙的頰舌向；通過直線AB和直線CD叉積所在直線的方向?yàn)樽鴺?biāo)系的Y軸方向，即前磨牙的上下頌方向；最后再定義X軸和Y軸的叉積所在直線方向?yàn)樽鴺?biāo)系的Z軸方向，即前 磨牙的近遠(yuǎn)中方向。204、對(duì)于磨牙，近中頰尖點(diǎn)A、遠(yuǎn)中頰尖點(diǎn)B、近中舌尖點(diǎn)或者遠(yuǎn)中舌尖點(diǎn)C。AB點(diǎn) 所在直線與牙齒的近遠(yuǎn)中方向平行，所以定義AB所在直線方向?yàn)樽鴺?biāo)系Z軸方向；定義直 線AB和直線BC叉積所在直線的方向?yàn)樽鴺?biāo)系的Y軸方向，即磨牙的上下頌方向；最后再定 義Y軸和Z軸的叉積所在直線方向?yàn)樽鴺?biāo)系的X軸方向，即磨牙的頰舌向。步驟三、基于牙齒表面特征點(diǎn)建立牙齒的包圍長(zhǎng)方體模型本發(fā)明中牙齒包容長(zhǎng) 方體模型的建立方法是利用單顆牙齒模型在其三維直角坐標(biāo)系下的最值，采用AABB包圍 盒確定方法分別建立切牙、前磨牙、磨牙和尖牙四種類型牙齒的包容長(zhǎng)方體模型，此方法所 確定的包容長(zhǎng)方體模型緊密程度較好，并且計(jì)算簡(jiǎn)單，相交測(cè)試的計(jì)算量不大，能夠較好的 滿足碰撞檢測(cè)過程中的實(shí)時(shí)性要求且程序?qū)崿F(xiàn)較容易，還能夠滿足牙齒排列中求解牙齒近 遠(yuǎn)中寬度的計(jì)算要求。牙齒包容長(zhǎng)方體模型的建立有兩個(gè)目標(biāo)。第一、是牙齒路徑規(guī)劃中的碰撞檢測(cè)的 基礎(chǔ)和前提。第二、為牙齒排列中確定單顆牙齒的近遠(yuǎn)中方向的長(zhǎng)度提供必要的數(shù)據(jù)，并且 方便計(jì)算。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、設(shè)計(jì)新穎、合理且實(shí)現(xiàn)方便。2、運(yùn)行時(shí)間短、運(yùn)行速度快且數(shù)據(jù)處理精度高。3、視覺效果好，能夠有效地進(jìn)行特征點(diǎn)的選取。4、數(shù)據(jù)操作具有定量化、標(biāo)準(zhǔn)化的優(yōu)點(diǎn)，并且在牙齒排列的計(jì)算過程中達(dá)到了精 度高、誤差小的目的。5、實(shí)用價(jià)值高，能在牙齒矯正軟件系統(tǒng)中有很重要的應(yīng)用價(jià)值。綜上所述，本發(fā)明設(shè)計(jì)新穎合理、實(shí)現(xiàn)方便且運(yùn)行速度快、數(shù)據(jù)處理精度高、效果 好，能實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類型牙齒的三維坐標(biāo)系的建立且適用范圍廣。


為了對(duì)所做的描述進(jìn)行補(bǔ)充，為了幫助更好的理解本發(fā)明根據(jù)其優(yōu)選實(shí)施例特 征，附上一系列圖，作為所作說明書的整體部分。圖1是Dyn和Hormann方法中Spi面積示意圖。圖2是單顆牙齒包容長(zhǎng)方體模型確定的系統(tǒng)框架。圖3是口腔醫(yī)學(xué)中對(duì)牙體的分類。圖4牙冠各個(gè)面的部位與名稱。圖5是單顆牙齒的表面特征點(diǎn)的采集流程圖。圖6為四種不同類型的全部牙齒的形狀。圖7是單顆牙齒特征點(diǎn)提取示意圖。
圖8為對(duì)四類牙齒進(jìn)行特征點(diǎn)提取的效果圖。 圖9是磨牙局部三維坐標(biāo)系建立示意圖。圖10是牙齒AABB包容長(zhǎng)方體模型示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1、口腔醫(yī)學(xué)中對(duì)牙體的分類口腔修復(fù)學(xué)中根據(jù)牙齒的功能和特征把牙齒分為四類，分別是切牙、尖牙、前磨 牙、磨牙，如附圖3所示。切牙又分為中切牙和側(cè)切牙，位于口腔前部，上、下、左、右，共8顆，鄰面觀牙冠呈 楔形，頸部厚而切緣薄，其主要功能是切斷食物。尖牙俗稱犬齒，位于口角處，上、下、左、右，共4顆，牙冠仍為楔形，切緣上有一突 出的牙尖，主要功能是穿刺和撕裂食物。前磨牙又名雙尖牙，位于尖牙之后、磨牙之前，上、下、左、右，共8顆，牙冠呈立方 形，有一個(gè)咬合面，其上一般有雙尖，下頌第二前磨牙有三尖者，主要功能是協(xié)助尖牙撕裂 食物及協(xié)助磨牙搗碎食物。磨牙位于前磨牙之后，上、下、左、右，個(gè)數(shù)因人而異，有8顆，也有12顆，牙冠大， 呈立方形，有一個(gè)寬大的咬合面，其上一般有4個(gè)牙尖，主要功能是磨碎食物。根據(jù)牙齒與中線、頰面和唇面的關(guān)系，牙冠的各個(gè)面都具有相應(yīng)的名稱。以正中線 為準(zhǔn)，每個(gè)牙冠靠近中線的一面稱為近中面，遠(yuǎn)離中線的一面稱為遠(yuǎn)中面，靠近舌側(cè)的一面 稱為舌面，后牙靠近頰側(cè)的一面稱為頰面，前牙靠近唇側(cè)的一面稱為唇面，上下后牙咬合的 面稱為咬合面，前牙沒有咬合面但有切緣。每個(gè)后牙的牙冠都有五個(gè)面近中面、遠(yuǎn)中面、頰 面、舌面和咬合面。每個(gè)前牙的牙冠都有四個(gè)面近中面、遠(yuǎn)中面、唇面、舌面和一個(gè)條緣。 關(guān)于牙冠的各個(gè)面的部位和名稱如附圖4所示。實(shí)施例2、單顆牙齒的表面特征點(diǎn)的采集和牙齒表面特征點(diǎn)的提取采集牙齒表面的特征點(diǎn)，其過程如下(1)在分割牙齒數(shù)字模型的基礎(chǔ)上，依次選取牙齒的不同型號(hào)，并依次計(jì)算牙齒表 面的所有點(diǎn)的高斯曲率值。建立一個(gè)用來存儲(chǔ)牙齒表面特征點(diǎn)高斯曲率值信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) GaoSi，用m來標(biāo)記該點(diǎn)的高斯曲率值，用ptlndex來存儲(chǔ)該點(diǎn)的索引信息。(2)重復(fù)步驟(1)，計(jì)算所有牙齒表面頂點(diǎn)的高斯曲率值，并對(duì)所有高斯曲率值進(jìn) 行排序；(3)采用交互式方法，顯示牙齒的頂點(diǎn)坐標(biāo)和該點(diǎn)的高斯曲率值大小，并將該點(diǎn)繪 制到牙齒的數(shù)字化模型上供用戶選擇，最后保存特征點(diǎn)。牙齒表面特征點(diǎn)的提取，其過程如 下(1)根據(jù)對(duì)牙齒的分類，首先給出四種不同類型的牙齒。如圖6所示為四種不同類 型的全部牙齒的形狀，可以看出牙齒的左右兩部分的形狀是大致相同的。(2)通過對(duì)單顆牙齒表面特征點(diǎn)的提取，考慮到上下牙頌形狀相似，特征相同，考 慮到同名牙齒的特征相同，根據(jù)1013中對(duì)牙齒特征點(diǎn)的定義和描述，如表1至4給出了右 第一前磨牙、右第三磨牙、右尖牙和右中切牙的排序后的高斯曲率值，鑒于單顆牙齒表面頂 點(diǎn)過多，此處只列出了每類牙齒的部分頂點(diǎn)的高斯曲率值。表1 右第一前磨牙頂點(diǎn)高斯曲率值(排序后)
權(quán)利要求
一種建立單顆牙齒包容長(zhǎng)方體模型的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟(A)在分割牙齒數(shù)字模型的基礎(chǔ)上，采集單顆牙齒表面特征點(diǎn)；(B)以選取的特征點(diǎn)為基礎(chǔ)，為不同類型的牙齒建立相應(yīng)的局部三維坐標(biāo)系；(C)利用所述單顆牙齒三維直角坐標(biāo)系為基礎(chǔ)，建立牙齒的包容體模型。
2.如權(quán)利要求1中的方法，其特征在于，所述的包容體模型用于描述單顆牙齒的空間 位置和姿態(tài)，從而可以將對(duì)單科牙齒的平移和旋轉(zhuǎn)操作轉(zhuǎn)化為對(duì)相應(yīng)包容體的操作。
3.如權(quán)利要求1中的方法，其特征在于，所述的包容體形態(tài)為長(zhǎng)方體。
4.如權(quán)利要求1中的方法，其特征在于，所述的步驟(A)中，首先對(duì)牙體進(jìn)行分類，在分 類的基礎(chǔ)上采集牙齒的表面特征點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求4中的方法，其特征在于，所述的牙體分類包括尖牙、切牙、磨牙和前磨 牙四類。
6.如權(quán)利要求4中的方法，其特征在于，所述牙齒表面特征點(diǎn)的采集基于口腔醫(yī)學(xué)和 數(shù)學(xué)的角度進(jìn)行。
7.如權(quán)利要求6中的方法，其特征在于，所述牙齒表面特征點(diǎn)的采集利用離散高斯曲 率值來定義并進(jìn)行計(jì)算，并基于所述牙齒表面特征點(diǎn)的計(jì)算值對(duì)不同種類牙齒的特征點(diǎn)進(jìn) 行采集。
8.如權(quán)利要求1中的方法，其特征在于，所述的步驟(B)中，所述局部三維坐標(biāo)系基于 單顆牙齒的表面特征點(diǎn)建立的。
9.如權(quán)利要求1中的方法，其特征在于，所述的步驟(B)中，所述局部三維坐標(biāo)系對(duì)于 不同類型的牙齒可以采用不同的方法建立。
10.如權(quán)利要求8-9中的方法，其特征在于，所述局部三維坐標(biāo)系反映單顆牙齒的空間 姿態(tài)。
11.如權(quán)利要求1中的方法，其特征在于，步驟(C)中，所述的包容體模型采用AABB包 圍盒方法，以局部三維坐標(biāo)軸在三個(gè)坐標(biāo)軸上的最大最小值來確定包容體的大小。
12.如權(quán)利要求1-11中的方法制造的單顆牙齒的包容體模型，其特征在于所述的包容 體為長(zhǎng)方體，其是虛擬牙齒矯正中進(jìn)行牙齒平排列和路徑規(guī)劃的基礎(chǔ)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單顆牙齒包容體模型的確定方法，尤其是涉及通過牙齒表面特征點(diǎn)和局部三維坐標(biāo)系確定包容體模型的方法。該方法主要包括以下步驟一、提取牙齒數(shù)字化模型表面的特征點(diǎn)計(jì)算單顆牙齒的表面不重復(fù)頂點(diǎn)的高斯曲率值，根據(jù)高斯曲率值提取牙齒表面的特征點(diǎn)并保存；二、基于特征點(diǎn)建立單顆牙齒的局部三維坐標(biāo)系；三、在特征點(diǎn)和局部三維坐標(biāo)基礎(chǔ)上，建立單顆牙齒的包容體。本發(fā)明設(shè)計(jì)新穎合理、實(shí)現(xiàn)方便且運(yùn)行速度快、數(shù)據(jù)處理精度高，實(shí)現(xiàn)效果好，能實(shí)現(xiàn)對(duì)牙齒的特征點(diǎn)的提取而且方便對(duì)牙齒的操作，在牙齒矯正系統(tǒng)中得到應(yīng)用。
文檔編號(hào)G06F19/00GK101944156SQ201010245629
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月3日
發(fā)明者孫瑜, 李占利, 李康軍, 陳有蘭 申請(qǐng)人:西安科技大學(xué)