CN108814742B - 牙颌托盘的设计方法、装置、用户终端及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种牙颌托盘的设计方法、装置、用户终端及存储介质。该方法包括获取具有不同身份信息的病人的牙颌扫描数据；对多个所述牙颌扫描数据建立统一的坐标系；获取所述坐标系下的各个所述牙颌扫描数据的牙颌参数；根据所述牙颌参数，将所述牙颌扫描数据分成N类，并根据每一类所述牙颌扫描数据确定其所对应的牙颌托盘的形状；其中，所述N为2、3、4或5。上述牙颌托盘的设计方法、装置、用户终端及存储介质，通过获取具有不同身份信息的病人的牙颌扫描数据，可以根据这些病人的身份信息来对牙颌扫描数据进行分类，使得牙颌托盘的形状和尺寸更加适合中国人甚至亚洲人，且能提高牙颌托盘的形状和尺寸的精确性，进而增加病人取模的舒适性。

Description

牙颌托盘的设计方法、装置、用户终端及存储介质

技术领域

本发明涉及牙齿技术领域，特别是涉及一种牙颌托盘的设计方法、装置、用户终端机存储介质。

背景技术

隐形牙套由于其美观、方便等优点越来越受人们的欢迎。在制造隐形牙套之前，需要获取病人的牙颌模型。通常的方法是在牙颌托盘上面放置硅橡胶等，再将牙颌托盘放入病人的口腔内，病人进行咬合；接着将牙颌托盘取出，根据咬合情况获取病人的牙颌模型。由于每个病人的牙颌是不一样的，从而所采用的牙颌托盘也不一样。牙颌托盘的尺寸过大会造成病人取模不适，牙颌托盘的尺寸过小会造成取模不完整。因此，牙颌托盘的形状和尺寸的设计是很有必要的。

发明内容

基于此，有必要针对如何提高牙颌托盘的形状和尺寸的精确性的问题，提供一种牙颌托盘的设计方法。

一种牙颌托盘的设计方法，包括步骤：

获取具有不同身份信息的病人的牙颌扫描数据；

对多个所述牙颌扫描数据建立统一的坐标系；

获取所述坐标系下的各个所述牙颌扫描数据的牙颌参数；

根据所述牙颌参数，将所述牙颌扫描数据分成N类，并根据每一类所述牙颌扫描数据确定其所对应的牙颌托盘的形状；其中，所述N为2、3、4或5。

在其中一个实施例中，对多个所述牙颌扫描数据建议统一的坐标系的步骤包括：

对每个所述牙颌扫描数据建立牙颌平面，所述牙颌平面的法向为Z轴；

将每个所述牙颌扫描数据的牙颌数据点投影到所述牙颌平面进行椭圆拟合，确定所述椭圆的短轴为X轴，所述椭圆的长轴为Y轴；

将每个所述牙颌扫描数据所对应坐标系的X轴和Y轴进行重合。

在其中一个实施例中，所述获取所述坐标系下的各个所述牙颌扫描数据的牙颌参数的步骤包括：

将每个所述牙颌扫描数据在所述坐标轴的各个方向做投影；

确定每个所述牙颌扫描数据在所述坐标轴的X方向和Y方向上的最大投影长度，所述X方向上的最大投影长度为所述牙颌扫描数据的长度，所述Y方向上的最大投影长度为所述牙颌扫描数据的宽度。

在其中一个实施例中，确定所述牙颌扫描数据的宽度的最大值和最小值；将所述最小值和最大值之间的区间划分成N个子区间；将宽度在每个所述子区间内的所述牙颌扫描数据归为同一类，从而将所述牙颌扫描数据分成N类。

在其中一个实施例中，根据每个所述牙颌扫描数据的宽度，利用K-means算法将所述牙颌扫描数据分成N类。

在其中一个实施例中，所述根据每一类所述牙颌扫描数据确定其所对应的牙颌托盘的形状的步骤包括：

将每类所述牙颌扫描数据的所有数据点集的内外边界进行四次多项式函数拟合，得到拟合结果，并将所述拟合结果作为对应的所述牙颌托盘的内外边界；

计算每类所述牙颌扫描数据在Z轴上的高度的均值，并将所述均值作为对应的牙颌托盘的深度。

在其中一个实施例中，所述身份信息为病人的年龄、性别和/或地域。

一种牙颌托盘的设计装置，所述装置包括：

牙颌扫描数据获取模块，用于获取具有不同身份信息的病人的牙颌扫描数据；

坐标系建立模块，用于对多个所述牙颌扫描数据建立统一的坐标系；

牙颌参数获取模块，用于获取所述坐标系下的各个所述牙颌扫描数据的牙颌参数；

牙颌托盘形状确定模块，用于根据所述牙颌参数，将所述牙颌扫描数据分成N类，并根据每一类所述牙颌扫描数据确定其所对应的牙颌托盘的形状；其中，所述N为2、3、4或5。

一种用户终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

上述牙颌托盘的设计方法、装置、用户终端及存储介质，获取具有不同身份信息的病人的牙颌扫描数据，得到多个牙颌扫描数据，对该多个牙颌扫描数据建立统一的坐标系，获取坐标系下的各个所述牙颌扫描数据的牙颌参数，从而将多个牙颌扫描数据建议统一的坐标系，获取在该坐标系下的各个牙颌扫描数据的牙颌参数，从而使得牙颌扫描数据具有统一的数据格式，再根据该牙颌参数，将牙颌扫描数据分成N类，并根据每一类牙颌扫描数据确定其所对应的牙颌托盘的形状，通过获取具有不同身份信息的病人的牙颌扫描数据，可以根据这些病人的身份信息来对牙颌扫描数据进行分类，使得牙颌托盘的形状和尺寸更加适合中国人甚至亚洲人，且能提高牙颌托盘的形状和尺寸的精确性，进而增加病人取模的舒适性。

附图说明

图1为一实施例的牙颌托盘的设计方法的流程示意图；

图2为一实施例的牙颌扫描数据在牙颌平面上投影的结构示意图；

图3为一实施例的牙颌托盘的设计装置的结构示意图；

图4为一实施例的用户终端的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，图1为一个实施例中的牙颌托盘的设计方法的流程示意图。该方法具体包括以下步骤：

S110，获取具有不同身份信息的病人的牙颌扫描数据。

具体地，通过3D扫描或口内扫描等方式获取不同病人的牙颌扫描数据。其中，牙颌扫描数据可以为牙颌三维模型。在本实施例中，牙颌扫描数据包括上颌扫描数据和下颌扫描数据，也就是说，要同时获取不同病人的上颌扫描数据和下颌扫描数据。在本实施例中，以上颌扫描数据为例来进行说明。身份信息可以为病人的年龄、性别和/或地域。在本实施例中，身份信息可以为病人的性别和年龄。也就是说，通过3D扫描或者口内扫描等方式获取不同性别不同年龄阶段的病人的上颌扫描数据。在本实施例中，10-20岁之间的男女病人各50个，20-30岁之间的男女病人各50个，30-40岁之间的男女病人各50个以及40-50岁之间的病人各50个，从而获得400个病人的牙颌三维模型。需要说明的是，各年龄段的男女病人的数量可以根据实际需要进行确定，在此并不作限定。

S120，对多个牙颌扫描数据建立统一的坐标系。

具体地，为了使得多个牙颌扫描数据具有统一的数据格式，需要将多个颌扫描数据建立到统一的坐标系下。在其中一个实施例中，首先，对每个牙颌扫描数据建立牙颌平面，牙颌平面的法向为Z轴；将每个牙颌扫描数据的牙颌数据点投影到牙颌平面进行椭圆拟合，确定椭圆的短轴为X轴，椭圆的长轴为Y轴；将每个牙颌扫描数据所对应坐标系的X轴和Y轴进行重合。

在一实施例中，如图2所示，一牙颌模型（也就是牙颌扫描数据）具有多个点P。将该牙颌扫描数据建立牙颌平面，该牙颌平面的法向为Z轴。再将每个牙颌扫描数据的牙颌数据点投影到牙颌平面上，进行椭圆拟合，得到椭圆。其中，椭圆的短轴为X轴，椭圆的长轴Y轴。

进一步地，在一个实施例中，任一牙颌扫描数据所对应的坐标系的原点位于该牙颌扫描数据的中心点，也就是说，该坐标系的原点为通过该牙颌扫描数据的数据椭圆拟合得到的椭圆的中心点。此外，坐标系的X轴从该牙颌模型的左侧指向牙颌的右侧，坐标系的Y轴从舌侧方向指向切牙方向，如图2中的箭头所示。坐标系的Z轴从牙根指向牙面的方向。需要说明的是，X轴、Y轴以及Z轴的方向也可以根据实际需要进行确定，在此并不做限定。

在本实施例中，将S110中的得到的400个病人的上颌扫描数据的数据点分别做椭圆拟合，得到每个病人的上颌扫描数据所对应的坐标系，也就是说，采用相同的拟合方式，得到400个不同的坐标系。再将这400个坐标系的中心点、X轴以及Y轴进行重合，从而将这400个上颌扫描数据建立到统一的坐标系下。

S130，获取坐标系下的各个牙颌扫描数据的牙颌参数。

具体地，牙颌参数可以为牙颌扫描模型的宽度和/或长度等。在一实施例中，将每个牙颌扫描数据在S120中得到的坐标轴的各个方向做投影，也就是说，将每个牙颌扫描数据分别在该坐标轴的X轴、Y轴以及Z轴做投影。接着，确定每个牙颌扫描数据在坐标轴的X方向和Y方向上的最大投影长度，并且定义X方向上的最大投影长度为牙颌扫描数据的长度，Y方向上的最大投影长度为牙颌扫描数据的宽度。在本实施例中，每个牙颌扫描数据在Y轴上的最大投影长度，也就是该牙颌扫描数据的宽度作为牙颌参数。需要说明的是，也可以以牙颌扫描数据的长度作为牙颌参数。

在本实施例中，将S110中得到的400个病人的上颌扫描数据分别在S120中建立的坐标轴进行投影，得到每个上颌扫描数据在Y轴上的最大投影，从而得到400个相对应的上颌扫描数据的宽度。

S140，根据牙颌参数，将牙颌扫描数据分成N类，并根据每一类牙颌扫描数据确定其所对应的牙颌托盘的形状。

其中，N可以为2、3、4或5。N的取值可以根据医生的需求进行确定。在本实施例中，N为3。也就是说，根据S130中得到的牙颌参数，将牙颌扫描数据分成3类。再根据每一类牙颌扫描数据确定其对应的牙颌托盘的形状，该牙颌托盘用于取模。通过获取具有不同身份信息的病人的牙颌扫描数据，可以根据这些病人的身份信息来对牙颌扫描数据进行分类，使得牙颌托盘的形状和尺寸更加适合中国人甚至亚洲人，且能提高牙颌托盘的形状和尺寸的精确性，进而增加病人取模的舒适性。

在一个实施例中，根据牙颌参数，将牙颌扫描数据分成N类的步骤包括：确定所有牙颌扫描数据的宽度中的最大值和最小值，并将最小值和最大值之间的区间划分成3个子区间。再将宽度在每个子区间内的牙颌扫描数据归为一类，从而将所有牙颌扫描数据分成3类。其中，子区间的跨度可以相同或者不同。具体地，在本实施例中，确定S130中得到400个相对应的上颌扫描数据的宽度的最大值d_max和最小值d_min，接着将最大值d_max减去最小值d_min，得到差值，再将该差值划分三个等份，从而根据该等份，将d_max和最小值d_min之间的区间划分成三个具有相同跨度的子区间。最后，将400个病人的上颌扫描数据的宽度分别跟各个子区间进行比对，将宽度落在相同子区间内的上颌扫描数据分在同一类，从而将400个病人的上颌扫描数据分成三类，即第一类上颌扫描数据、第二类上颌扫描数据以及第三类上颌扫描数据。在另一实施例中，根据每个上颌扫描数据的宽度，利用K-means算法将上颌扫描数据分成N类。

在一个实施例中，根据每一类所牙颌扫描数据确定其所对应的牙颌托盘的形状的步骤包括：

将每类牙颌扫描数据的所有数据点集的内外边界进行四次多项式函数拟合，得到拟合结果，并将拟合结果作为对应的所述牙颌托盘的内外边界；计算每类牙颌扫描数据在Z轴上的高度的均值，并将均值作为对应的牙颌托盘的深度。具体地，将每类的牙颌扫描数据按S120中建议的坐标系放置，然后将同一类中的所有牙颌扫描数据的数据点集的内外边界分别进行四次多项式函数拟合，将拟合结果作为该类牙颌扫描数据所对应的牙颌托盘的内外边界。再将同类牙颌扫描数据在Z轴上的高度的均值作为该类牙颌托盘的深度。

在本实施例中，以第一类上颌扫描数据为例进行说明，将第一类上颌扫描数据中的所有上颌扫描数据放置在统一坐标系内，采集第一类中的每个上颌扫描数据的所有数据点集，从而确定每个上颌扫描数据的内外边界，再将这些内外边界进行四次多项式函数拟合，得到拟合结果，该拟合结果即为第一类上颌扫描数据所对应的牙颌托盘的内外边界。最后，计算第一类上颌扫描数据在Z轴上的高度的均值，并将该均值作为该牙颌托盘的深度。需要说明的是，第二类上颌扫描数据和第三类上颌扫描数据分别对应的牙颌托盘可以采用上述相同的方式得到，在此不再赘述。

在一个实施例中，如图3所示，提供了一种牙颌托盘的设计装置，该装置包括：

牙颌扫描数据获取模块310，用于获取具有不同身份信息的病人的牙颌扫描数据；

坐标系建立模块320，用于对多个牙颌扫描数据建立统一的坐标系；

牙颌参数获取模块330，用于获取坐标系下的各个牙颌扫描数据的牙颌参数；

牙颌托盘形状确定模块340，用于根据牙颌参数，将牙颌扫描数据分成N类，并根据每一类牙颌扫描数据确定其所对应的牙颌托盘的形状；其中，N为2、3、4或5。

在一个实施例中，坐标系建立模块320包括：

拟合模块，用于对每个牙颌扫描数据的牙颌数据点进行椭圆拟合，确定椭圆的短轴为X轴，椭圆的长轴为Y轴，与X轴垂直且与Y轴垂直的方向为Z轴所在的方向；

重合模块，用于将每个牙颌扫描数据所对应的椭圆的圆心、X轴以及Y轴进行重合。

在一个实施例中，牙颌参数获取模块330包括：

投影模块，用于将每个牙颌扫描数据在坐标轴的各个方向做投影；

投影长度确定模块，用于确定每个牙颌扫描数据在坐标轴的X方向和Y方向上的最大投影长度，X方向上的最大投影长度为牙颌扫描数据的长度，Y方向上的最大投影长度为牙颌扫描数据的宽度。

在一个实施例中，牙颌托盘形状确定模块340包括：

子区间确定模块，用于确定牙颌扫描数据的宽度的最大值和最小值；将最小值和最大值之间的区间划分成N个子区间；

分类模块，用于将宽度在每个子区间内的牙颌扫描数据归为同一类，从而将牙颌扫描数据分成N类；

边界拟合模块，用于将每类牙颌扫描数据的所有数据点集的内外边界进行四次多项式函数拟合，得到拟合结果，并将该拟合结果作为对应的所述牙颌托盘的内外边界；

牙颌托盘深度确定模块；用于计算每类牙颌扫描数据在Z轴上的高度的均值，并将该均值作为对应的牙颌托盘的深度。

请参阅图4，图4为一实施例中的用户终端的结构示意图，该用户终端可以是常规服务器或者其他任意用户终端，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中该存储器可以包括非易失性存储介质以及内存储器，该计算机程序可以存储在该非易失性存储介质中，处理器执行程序时实现以下步骤：获取具有不同身份信息的病人的牙颌扫描数据；对多个牙颌扫描数据建立统一的坐标系；获取坐标系下的各个牙颌扫描数据的牙颌参数；根据牙颌参数，将牙颌扫描数据分成N类，并根据每一类牙颌扫描数据确定其所对应的牙颌托盘的形状；其中，所述N为2、3、4或5。在其中一个实施例中，处理器执行程序时还可以实现以下步骤：对每个牙颌扫描数据的牙颌数据点进行椭圆拟合，确定椭圆的短轴为X轴，椭圆的长轴为Y轴，与X轴垂直且与Y轴垂直的方向为Z轴所在的方向；将每个牙颌扫描数据所对应的椭圆的圆心、X轴以及Y轴进行重合。

在其中一个实施例中，处理器执行程序时还可以实现以下步骤：将每个牙颌扫描数据在坐标轴的各个方向做投影；确定每个牙颌扫描数据在坐标轴的X方向和Y方向上的最大投影长度，X方向上的最大投影长度为牙颌扫描数据的长度，Y方向上的最大投影长度为牙颌扫描数据的宽度。

在其中一个实施例中，处理器执行程序时还可以实现以下步骤：将每类牙颌扫描数据的所有数据点集的内外边界进行四次多项式函数拟合，得到拟合结果，并将拟合结果作为对应的牙颌托盘的内外边界；计算每类牙颌扫描数据在Z轴上的高度的均值，并将该均值作为对应的牙颌托盘的深度。

上述对于终端的限定可以参见上文中对于牙颌托盘设计方法的具体限定，在此不再赘述。

请继续参阅图4，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，如图4中所示的非易失性存储介质，其中，该程序被处理器执行时实现以下步骤：获取具有不同身份信息的病人的牙颌扫描数据；对多个牙颌扫描数据建立统一的坐标系；获取坐标系下的各个牙颌扫描数据的牙颌参数；根据牙颌参数，将牙颌扫描数据分成N类，并根据每一类牙颌扫描数据确定其所对应的牙颌托盘的形状；其中，所述N为2、3、4或5。在其中一个实施例中，处理器执行程序时还可以实现以下步骤：对每个牙颌扫描数据的牙颌数据点进行椭圆拟合，确定椭圆的短轴为X轴，椭圆的长轴为Y轴，与X轴垂直且与Y轴垂直的方向为Z轴所在的方向；将每个牙颌扫描数据所对应的椭圆的圆心、X轴以及Y轴进行重合。

在其中一个实施例中，处理器执行程序时还可以实现以下步骤：将每个牙颌扫描数据在坐标轴的各个方向做投影；确定每个牙颌扫描数据在坐标轴的X方向和Y方向上的最大投影长度，X方向上的最大投影长度为牙颌扫描数据的长度，Y方向上的最大投影长度为牙颌扫描数据的宽度。

在其中一个实施例中，处理器执行程序时还可以实现以下步骤：将每类牙颌扫描数据的所有数据点集的内外边界进行四次多项式函数拟合，得到拟合结果，并将拟合结果作为对应的牙颌托盘的内外边界；计算每类牙颌扫描数据在Z轴上的高度的均值，并将该均值作为对应的牙颌托盘的深度。

上述对于计算机可读存储介质的限定可以参见上文中对于牙颌托盘设计方法的具体限定，在此不再赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种牙颌托盘的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取具有不同身份信息的病人的牙颌扫描数据；

对多个所述牙颌扫描数据建立统一的坐标系；

获取所述坐标系下的各个所述牙颌扫描数据的牙颌参数；

根据所述牙颌参数，将所述牙颌扫描数据分成N类，并根据每一类所述牙颌扫描数据确定其所对应的牙颌托盘的形状；其中，所述N为2、3、4或5；

其中，对多个所述牙颌扫描数据建立统一的坐标系的步骤包括：

对每个所述牙颌扫描数据建立牙颌平面，所述牙颌平面的法向为Z轴；

将每个所述牙颌扫描数据的牙颌数据点投影到所述牙颌平面进行椭圆拟合，确定所述椭圆的短轴为X轴，所述椭圆的长轴为Y轴；

将每个所述牙颌扫描数据所对应坐标系的X轴和Y轴进行重合。

2.根据权利要求1所述的牙颌托盘的设计方法，其特征在于，所述获取所述坐标系下的各个所述牙颌扫描数据的牙颌参数的步骤包括：

将每个所述牙颌扫描数据在所述坐标轴的各个方向做投影；

确定每个所述牙颌扫描数据在所述坐标轴的X方向和Y方向上的最大投影长度，所述X方向上的最大投影长度为所述牙颌扫描数据的长度，所述Y方向上的最大投影长度为所述牙颌扫描数据的宽度。

3.根据权利要求1所述的牙颌托盘的设计方法，其特征在于，确定所述牙颌扫描数据的宽度的最大值和最小值；将所述最小值和最大值之间的区间划分成N个子区间；将宽度在每个所述子区间内的所述牙颌扫描数据归为同一类，从而将所述牙颌扫描数据分成N类。

4.根据权利要求3所述的牙颌托盘的设计方法，其特征在于，根据每个所述牙颌扫描数据的宽度，利用K-means算法将所述牙颌扫描数据分成N类。

5.根据权利要求2所述的牙颌托盘的设计方法，其特征在于，所述根据每一类所述牙颌扫描数据确定其所对应的牙颌托盘的形状的步骤包括：

将每类所述牙颌扫描数据的所有数据点集的内外边界进行四次多项式函数拟合，得到拟合结果，并将所述拟合结果作为对应的所述牙颌托盘的内外边界；

计算每类所述牙颌扫描数据在Z轴上的高度的均值，并将所述均值作为对应的牙颌托盘的深度。

6.根据权利要求1所述的牙颌托盘的设计方法，其特征在于，所述身份信息为病人的年龄、性别和/或地域。

7.一种牙颌托盘的设计装置，可实现权利要求1至6中任意一项所述的牙颌托盘的设计方法，其特征在于，所述装置包括：

牙颌扫描数据获取模块，用于获取具有不同身份信息的病人的牙颌扫描数据；

坐标系建立模块，用于对多个所述牙颌扫描数据建立统一的坐标系；

牙颌参数获取模块，用于获取所述坐标系下的各个所述牙颌扫描数据的牙颌参数；

牙颌托盘形状确定模块，用于根据所述牙颌参数，将所述牙颌扫描数据分成N类，并根据每一类所述牙颌扫描数据确定其所对应的牙颌托盘的形状；其中，所述N为2、3、4或5。

8.一种用户终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至6任意一项所述方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1至6任意一项所述方法的步骤。

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