CN101604456A - 计算机辅助牙齿正畸中的牙齿移动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种计算机辅助牙齿正畸中的牙齿移动器，达到最方便，最快的移动和旋转牙齿，移动精确且方向感强。本发明包括以下操作步骤：1)程序初始化；2)初始化牙齿移动器；3)读入牙齿3D模型；4)选择需要移动牙齿，牙齿移动器显示，被选择的牙齿出现在牙齿移动器各方向移动箭头交点处；5)等待用户操作；6)改变牙齿显示窗口观察视角，牙齿移动器跟随改变观察视角；鼠标点击牙齿移动器中平移或旋转方向箭头，牙齿显示窗口中被选择牙齿按指定方向移动，或按指定旋转轴和指定旋转方向旋转；鼠标点击牙齿移动器中更换旋转轴图标，牙齿移动器中旋转轴表示图标改变成相应旋转轴颜色，新旋转轴指定。

Description

计算机辅助牙齿正畸中的牙齿移动器

一、技术领域：

本发明涉及一种计算机辅助牙齿正畸方法，尤其是涉及一种计算机辅助牙齿正畸中的牙齿移动器，其应用于牙齿正畸领域的计算机辅助设计和模拟。

二、背景技术：

计算机技术在正畸领域的应用已越来越广泛，其中一个应用是利用计算机技术来模拟和设计正畸的治疗方案。在模拟和设计治疗方案的时候需要移动和旋转牙齿。本专利旨在发明一种独特的，方便可行的技术，已达到最方便，最快的移动和旋转牙齿。在所有的移动中，现有的此类移动器分为两种：通过本地标架控制和通过按钮控制，通过本地标架控制是在要移动的3D牙齿模型上显示该牙齿本地坐标系标架，标架中心为牙齿中心，及在该标架上的边界盒，鼠标触碰标架指示轴，牙齿向该方向移动，鼠标拖动边界盒的面，牙齿向拖动方向绕标架中心旋转，旋转时标架跟着旋转，由于移动是靠鼠标控制的，所以鼠标的抖动会造成移动的误差。通过按钮控制是在控制对话框中放置移动、旋转按钮，控制选中牙的移动，通过按钮控制移动的方向感很差，常常造成移动错误。

三、发明内容：

本发明为了解决上述背景技术中的不足之处，提供一种计算机辅助牙齿正畸中的牙齿移动器，达到最方便，最快的移动和旋转牙齿，移动精确且方向感强。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种计算机辅助牙齿正畸中的牙齿移动器，其特征在于：包括以下操作步骤：

1)程序初始化；

2)初始化牙齿移动器；

3)读入牙齿3D模型；

4)选择需要移动牙齿，牙齿移动器显示，被选择的牙齿出现在牙齿移动器各方向移动箭头交点处；

5)等待用户操作；

6)改变牙齿显示窗口观察视角，牙齿移动器跟随改变观察视角；鼠标点击牙齿移动器中平移或旋转方向箭头，牙齿显示窗口中被选择牙齿按指定方向移动，或按指定旋转轴和指定旋转方向旋转；鼠标点击牙齿移动器中更换旋转轴图标，牙齿移动器中旋转轴表示图标改变成相应旋转轴颜色，新旋转轴指定。

7)是否结束选中牙齿移动操作，是则结束移动操作，否则还要移动该牙齿，返回步骤5)。

与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：

本发明能够明确显示当前移动的是那颗牙齿，平移时点击的方向就是牙齿要平移的方向，使用颜色标识出旋转轴，移动的幅度可以随意的调节。

四、附图说明：

图1至图6为牙齿移动器整体外观及操作图。

图7为本发明的程序流程图。

五、具体实施方式：

1)建立牙齿类：

如图1，牙齿类中曲面三角形网用于构造牙齿的形状显示，牙齿移动矩阵用于确定牙齿显示的位置，牙齿移动方向数组中包含了牙齿移动的3个方向，分别为近远中、唇舌、冠长轴方向。

建立牙齿数组，形式为CTooth[32]，用来存储一口牙中所有的牙齿。

2)建立移动操作类：

如图2，类中包含当前选中的牙齿信息，要移动的速度，旋转的速度，要移动的方向，旋转所绕的轴和方向(逆、顺时针)。

3)设置选中牙齿的移动信息：

选中当前要移动的牙齿，设置移动操作类中牙齿移动的速度，旋转的速度，要移动的方向，和旋转所绕的轴。这些值会被保存到2)中的移动操作类中，其设置的方法如图3所示。

4)移动牙齿：

点击图3中箭头，即触发如图4的牙齿平移过程，移动效果矩阵 $M=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ 1x& 1y& 1z& 1\end{array}\right],$ 其中[1x 1y 1z]等于牙齿移动速度乘以牙齿移动方向。

将平移效果作用于牙齿指把牙齿移动矩阵更新为其与M矩阵的乘积。

更新牙齿的位置的过程如图5所示。

5)旋转牙齿：

点击图3中旋转轴图标，会指示绕哪个轴旋转，红色是近远中，绿色是唇舌，黄色是冠长轴。当点击旋转箭头，就会执行如图6的旋转过程。

将旋转矩阵作用于牙齿的过程为，构造将牙齿移动到初始位的矩阵M1，然后根据轴构造旋转矩阵M2，接着构造牙齿从初始位置移回当前位置的矩阵M3，再下来构造总矩阵M＝M3*M2*M1。将牙齿移动矩阵更新为其与M矩阵的乘积。

按照如图5的过程更新牙齿位置。

实施例：

移动要求为：需要将牙齿从初始位置(0，0，0，0，0，0)移动到(10，12，4，30，45，7)，前3位表示分别沿近远中，唇舌向，冠长轴的平移距离，后3个表示分别绕这3个方向的旋转角度。旋转的顺序为先绕近远中，然后唇舌向，最后冠长轴。

操作步骤为

1、按照图3，将牙齿移动速度调节为5

2、点击近远中方向箭头2次，则执行图4过程2次，牙齿位置变为(10，0，0，0，0，0)

3、同理沿唇舌向，冠长轴方向移动后，牙齿位置变为(10，12，4，0，0，0)

4、点击图3中选转轴图标，直到变为红色(代表近远中轴)，点击顺时针旋转箭头(顺时针为正，逆时针为负)，调节旋转速度为5，点击6次，则执行如图6的过程6次，则牙齿位置变为(10，12，4，30，0，0)。

5、同理按照先唇舌向后冠长轴的顺序，牙齿位置变为(10，12，4，30，45，7)。

Claims (1)

1、一种计算机辅助牙齿正畸中的牙齿移动器，其特征在于：包括以下操作步骤：

1)程序初始化；

2)初始化牙齿移动器；

3)读入牙齿3D模型；

4)选择需要移动牙齿，牙齿移动器显示，被选择的牙齿出现在牙齿移动器各方向移动箭头交点处；

5)等待用户操作；

6)改变牙齿显示窗口观察视角，牙齿移动器跟随改变观察视角；鼠标点击牙齿移动器中平移或旋转方向箭头，牙齿显示窗口中被选择牙齿按指定方向移动，或按指定旋转轴和指定旋转方向旋转；鼠标点击牙齿移动器中更换旋转轴图标，牙齿移动器中旋转轴表示图标改变成相应旋转轴颜色，新旋转轴指定。

7)是否结束选中牙齿移动操作，是则结束移动操作，否则还要移动该牙齿，返回步骤5)。

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