CN109998706A - 牙齿矫正影像生成装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种牙齿矫正影像生成装置及方法，所述装置包括：控制部，其依据拍摄到的牙齿影像生成用于显示矫正结束后牙弓的齿列曲线，并沿着所述齿列曲线排列所述牙齿的位置而生成矫正结束后的虚拟牙齿影像；以及输入输出部，其通过界面提供所述矫正结束后虚拟牙齿影像。这里，控制部采用与齿列相对应的函数对齿列曲线实施建模。本发明可以使用户最少介入矫正结束后虚拟牙齿矫正影像的生成，从而增强便利性。

Description

牙齿矫正影像生成装置及方法
技术领域
本发明涉及一种牙齿矫正影像生成装置及方法，具体涉及一种依据拍摄到的用户牙齿影像提供矫正结束后虚拟牙齿形状的牙齿矫正影像生成装置及方法。
背景技术
最近，将牙齿移动至所愿位置，从功能和审美方面达到治疗效果的牙齿矫正正在流行。这种牙齿矫正可以预防由于牙齿不齐导致的错位咬合等会诱发的疾病或病症。
牙齿矫正会逐渐移动牙齿的位置而固定牙齿的位置，其弊端在于：医生或患者不能预测矫正结束后的牙齿形状，所以不容易选择牙齿矫正手段或牙齿矫正治疗方案。
另外，先有技术文献韩国公开专利第10-2013-0044932号公开了从牙齿CT影像去除信号障碍，连动牙齿部分的三维扫描数据，提升牙齿部分的影响获得精准度，从而提供牙齿正确形态和咬合信息的牙齿矫正用影像匹配信息生成方法。
因此，为了解决上述弊端，需要开发出一种技术。
另外，上述背景技术是发明人为了导出本发明持有或者在导出本发明的过程中学到的技术信息，不能认为申请本发明之前向普通公众公开的公知技术。
发明内容
技术问题
本发明目的在于，公开一种依据拍摄到的用户牙齿影像提供矫正结束后虚拟牙齿矫正影像的牙齿矫正影像生成装置及方法。
本发明目的在于，公开一种使矫正结束后虚拟牙齿矫正影像的生成动作实现自动化的牙齿矫正影像生成装置及方法。
本发明目的在于，公开一种使用户最少介入矫正结束后虚拟牙齿矫正影像的生成，从而增强便利性的牙齿矫正影像生成装置及方法。
本发明目的在于，公开一种使生成矫正结束后虚拟牙齿矫正影像时需要的时间最短的牙齿矫正影像生成装置及方法。
技术方案
为了实现本发明的上述目的，本发明提供一种牙齿矫正影像生成装置，其包括：控制部，其依据拍摄到的牙齿影像生成用于显示矫正结束后牙弓的齿列曲线，并沿着所述齿列曲线排列所述牙齿的位置而生成矫正结束后的虚拟牙齿影像；以及输入输出部，其通过界面提供所述矫正结束后虚拟牙齿影像，而所述控制部采用与所述齿列相对应的函数制作出所述齿列曲线的模型。
本发明另提供一种通过牙齿矫正影像生成装置实施的牙齿矫正影像生成方法，其包括：依据拍摄到的牙齿影像生成用于显示矫正结束后牙弓的齿列曲线的步骤；沿着所述齿列曲线排列所述牙齿的位置而生成矫正结束后虚拟牙齿影像的步骤；以及通过界面提供所述矫正结束后虚拟牙齿影像的步骤，而所述生成齿列曲线的步骤包括采用与所述齿列相对应的函数制作出所述齿列曲线的模型的步骤。
有益效果
本发明解决技术问题的手段之一，公开了一种依据拍摄到的用户牙齿影像提供矫正结束后虚拟牙齿矫正影像的牙齿矫正影像生成装置及方法。
本发明解决技术问题的手段之一，公开了一种使矫正结束后虚拟牙齿矫正影像的生成动作实现自动化的牙齿矫正影像生成装置及方法。
本发明解决技术问题的手段之一，公开了一种使用户最少介入矫正结束后虚拟牙齿矫正影像的生成，从而增强便利性的牙齿矫正影像生成装置及方法。
并且，本发明解决技术问题的手段之一，公开了一种使生成矫正结束后虚拟牙齿矫正影像时需要的时间最短的牙齿矫正影像生成装置及方法。
本发明的技术效果并不局限在以上效果，未提及的另外效果也将通过以下记载的内容被本发明所属领域技术人员清楚地理解。
附图说明
图1是示出一实施例中牙齿矫正影像生成装置的框图；
图2是示出一实施例中控制部的框图；
图3示出了一实施例中采用曲线中被选择的曲线生成齿列曲线的动作；
图4示出了一实施例中采用对曲线求平均而生成的平均曲线生成齿列曲线的动作；
图5示出了一实施例中通过两颌牙齿中被选择的部分牙齿生成齿列曲线的动作；
图6示出了一实施例中为排列牙齿生成的齿列曲线；
图7示出了一实施例中为排列牙齿计算矢量距离；
图8示出了一实施例中排列标准牙齿的位置的动作；
图9示出了一实施例中排列除了标准牙齿之外的另外牙齿的位置的动作；
图10是示出一实施例中生成牙齿矫正影像的动作的顺序图。
符号说明
100：牙齿矫正影像生成装置； 110：输入输出部；
120：通信部； 130：存储部；
140：拍摄部； 150：控制部；
151：齿列曲线生成部； 152：牙齿位置排序部。
具体实施方式
以下，参考附图详细说明各种实施例。以下说明的实施例可以变形为多种各类形态实施。为了更明确地说明实施的特征，不再详细说明以下实施例所属技术领域技术人员公知的内容。并且，附图省略了与实施例说明无关的部分，在整个说明书中，对于类似部分采用了类似的附图符号。
在整个说明书中，某结构与其他结构“连接”时，其不仅包括“直接连接”的情况，还包括“其中间隔着其他结构连接”的情况。并且，某结构“包括”某结构时，如果没有特别的记载，意指并不去除除此之外的其他结构，而是还包括其他结构。
以下，参考附图详细说明实施例。
只是，做出详细说明之前，首先定义以下使用的术语的含义。
图1是示出一实施例中牙齿矫正影像生成装置的框图。
参考图1可知，牙齿矫正影像生成装置100生成牙齿的矫正影像。
如图1所示，牙齿矫正影像生成装置100基于拍摄到用户牙齿的影像，提供矫正结束后虚拟牙齿形状的影像。
牙齿矫正影像生成装置100包括输入输出部110、通信部120、存储部130、拍摄部140和控制部150。
输入输出部110包括接收用户输入信息的输入部以及用于显示动作实施结果或牙齿矫正影像生成装置100状态等信息的输出部。例如，输入输出部110包括用于接收用户输入的操作面板以及显示界面的显示面板。
更具体地讲，输入部包括多种形态的接收用户输入信息的装置，如，键盘、物理按键、触摸屏、摄像头或扩音器等。并且，输出部包括显示面板或扬声器等，但并不受到其限制，输入输出部110可以包括多种支持输入及输出的结构。
通信部120与其他设备或网络实施有线及无线通信。为此，通信部120包括支持多种有线及无线通信方法之一的通信模块。例如，通信模块以芯片组(chipset)形态得到实现功能。
通信部120支持的无线通信可以是Wi-Fi(Wireless Fidelity)、Wi-Fi Direct、蓝牙(Bluetooth)、UWB(Ultra Wide Band)或NFC(Near Field Communication)等。并且，通信部120支持的有线通信可以是USB或HDMI(High Definition Multimedia Interface)等。上述通信只不过是举例说明，可以采用使牙齿矫正影像生成装置100实施通信的各种通信方法。
这些通信部120可以接收拍摄用户牙齿的影像，也可以向其他仪器传输矫正结束后的虚拟牙齿影像。
存储部130可以安装和保存文件、应用程序及程序等各种数据。保存在存储部130的数据通过以下阐述的控制部150被访问和利用，或者被控制部150保存为新数据。并且，存储部130可以保存通过控制部150实施的程序。一实施例中，存储部130保存拍摄到的牙齿影像，还可以保存矫正结束的虚拟牙齿影像。存储部130保存依据拍摄到的用户牙齿影像生成矫正结束的虚拟牙齿影像的程序。
为获取矫正结束的虚拟牙齿影像，拍摄部140拍摄用户的牙齿影像。为此，拍摄部140包括拍摄影像的摄像头和X光摄像机等，还可以包括拍摄牙齿的其他多种拍摄装置。另外，从设置在牙齿矫正影像生成装置100外部的独立型多种拍摄装置获取拍摄影像时，可以不包括拍摄部140。
控制部150控制牙齿矫正影像生成装置100的整体动作，可以包括CPU等处理器。控制部150控制包括在牙齿矫正影像生成装置100的其他结构，以便于实施与通过输入输出部110接收的用户输入相对应的动作。
本实施例中，控制部150利用拍摄两颌牙齿的影像生成矫正结束的虚拟牙齿影像。为此，控制部150可以接收通过拍摄部140拍摄到牙齿的影像，并通过通信部120接收拍摄牙齿的影像。
控制部150基于牙齿影像生成矫正结束时显示牙弓的齿列曲线。控制部150能以两颌为准生成齿列曲线，即，可以分别生成与上颌相对应的齿列曲线和与下颌相对应的齿列曲线。控制部150生成与两颌牙弓相对应的U字形齿列曲线。控制部150依据齿列曲线，应用与用户牙齿相对应的函数制作模型。
与牙弓相对应的齿列曲线完成建模并获取齿列曲线时，控制部150在齿列曲线上整齐排列牙齿的位置。控制部150整齐排列各个两颌牙齿的位置，以便于显示出矫正结束后的虚拟状态。整齐排列所有牙齿的位置时，控制部150生成整齐排列牙齿的牙齿矫正影像，并将牙齿矫正影像提供给输入输出部110，从而通过界面重放。
以下，参考附图更详细说明这些控制部150的动作。
图2是示出一实施例中控制部的框图。
参考图2可知，控制部150包括齿列曲线生成部151和牙齿位置排序部152。
为了生成牙齿矫正影像，齿列曲线生成部151生成与用户牙弓相对应的齿列曲线。为此，齿列曲线生成部151从拍摄牙齿的影像确认牙齿的位置。齿列曲线生成部151使用牙齿的位置，即，使用与齿列相对应的函数，对齿列曲线实施建模。
齿列曲线生成部151针对齿列曲线进行建模之前，以牙齿齿列拍摄面为准建模而生成齿列曲线。齿列曲线生成部151生成齿列曲线时，可以将其设置在与平行于脸面的方向相对应的X轴上和与垂直于脸面的方向相对应的Z轴上。这里，X轴和Z轴相互垂直交叉。
例如，齿列曲线生成部151针对齿列曲线应用自然常数实施建模。齿列曲线生成部151针对齿列曲线，通过应用自然常数的以下数学公式1实施建模。
【数学公式1】
z＝a*eb*x+c
a是表示z轴方向比例的变量，e表示自然常数，b是表示x轴方向比例的变量，c是表示齿列曲线平行移动的变量。齿列曲线生成部151应用数学公式1决定用于生成齿列曲线的曲线模型，并采用决定的曲线模型适用(fitting)于齿列之中。
齿列曲线生成部151在两颌分别生成分为左侧和右侧的齿列的曲线。此时，齿列曲线生成部151在下颌沿着左右侧分别生成两个曲线，并在上颌沿着左右侧分别生成两个曲线，生成分别与下颌左侧、下颌右侧、上颌左侧和上颌右侧相对应的四个曲线。在4个曲线中，应用数学公式1对齿列曲线生成部151生成的4个曲线实施建模。
齿列曲线生成部151在4个曲线中选择虚拟的最适合矫正结束牙齿形状的曲线。为此，齿列曲线生成部151计算各个4个曲线的协方差(covariance)值，选择协方差值最小的曲线。此时，齿列曲线生成部151在两颌左右两侧分别匹配选择的曲线而生成齿列曲线。
与此不同，齿列曲线生成部151计算4个曲线的平均值。齿列曲线生成部151计算4个曲线的平均值而生成具备平均值的一条平均曲线。齿列曲线生成部151分别平均通过数学公式1建模的曲线的各个a、b、c值，生成建模的平均曲线。此时，齿列曲线生成部151将平均曲线分别与两颌左右两侧匹配而生成齿列曲线。
例如，齿列曲线生成部151针对齿列曲线使用曲线函数实施建模。齿列曲线生成部151将齿列曲线通过采用曲线函数的以下数学公式2实施建模。
【数学公式2】
z＝anxn+an-1xn-1+...+a1x1+a0x0
这里，n是自然数，an是用于在齿列曲线适用梯度的变量，xn表示用于生成齿列曲线的多项式曲线函数。齿列曲线生成部151应用数学公式2决定用于生成齿列曲线的曲线模型，并使用决定的曲线模型适用(fitting)于齿列之中。
例如，齿列曲线生成部151将齿列曲线使用样条插值(spline iterplation)实施建模。齿列曲线生成部151在样条插值中利用三次样条插值(cubic splineinterpolation)生成齿列曲线。
此时，齿列曲线生成部151可以将全部牙齿作为基准，但也可以选择整个牙齿中至少一部分牙齿。例如，齿列曲线生成部151选择主牙(门牙、臼齿、虎牙)等牙齿，并以选择的牙齿为准，采用样条插值生成齿列曲线。
牙齿位置排序部152利用齿列曲线生成部151生成的齿列曲线排列即将矫正的牙齿的位置。为此，牙齿位置排序部152以齿列曲线为准，决定矫正结束的虚拟的牙齿位置，排列矫正牙齿的位置。
牙齿位置排序部152以牙齿中基准牙齿为准，例如，以门牙之间中点作为Z轴基准决定矫正位置。因此，在上颌和下颌，分别使两个门牙之间的中点位于Z轴上。
牙齿位置排序部152在牙齿长度方向，即，在以牙齿成长方向为准的Y轴上，将至少一个点位设置在相互邻接的各个牙齿上。牙齿位置排序部152计算分别设置在各个邻接牙齿的点位之间的矢量距离。此时，牙齿位置排序部152将Y轴分成两个以上区域计算矢量距离，还可以计算分类区域内点位之间的矢量距离。通过该过程，牙齿位置排序部152随着在分类区域内计算矢量距离，缩短用于决定矫正结束的虚拟的牙齿位置的计算时间。另外，X轴、Y轴和Z轴相互之间可以垂直交叉。
决定作为基准的基准牙齿(例如，门牙)后，牙齿位置排序部152从邻接基准牙齿的牙齿开始依次计算矢量距离而决定牙齿的位置。牙齿位置排序部152可以在齿列曲线上以矢量距离为准排列牙齿的位置，以防其重叠。
例如，牙齿位置排序部152对于两颌中位于右侧(上颌右侧或下颌右侧)的牙齿，矢量距离的z组分是正数、矢量距离的x组分是正数(+)时，将矢量距离确定为负数(-)，矢量距离的z组分是负数(-)、矢量距离的x组分是(-)时，将矢量距离确定为正数(+)。
并且，牙齿位置排序部152对于两颌中位于左侧(上颌左侧或下颌左侧)的牙齿，矢量距离的z组分是正数(+)、矢量距离的x组分是负数(-)时，将矢量距离确定为负数(-)，矢量距离的z组分是负数(-)、矢量距离的x组分是正数(+)时，将矢量距离确定为正数(+)。
通过上述过程，牙齿位置排序部152从邻接基准牙齿开始依次计算矢量距离。例如，门牙是基准牙齿时，牙齿位置排序部152对于邻接前面的牙齿，以Z轴为准，在齿列曲线上移动基准牙齿，直到在X轴上以0为基准具有0以上或0以下值。此时，将X轴的中心(与Z轴交叉的位置)设定为0时，牙齿位置排序部152将基准牙齿位于X轴的中心之后，将基准牙齿向X组分具有正数(+)值的方向(右侧牙齿)或向X组分具有负数(-)值的方向(左侧牙齿)移动而决定位置。
然后，牙齿位置排序部152对除了基准牙齿(例如，1号牙齿)之外的其余牙齿(例如，2、3、4、5、6及7号牙齿)，以位于前面并邻接的牙齿为准，依次移动至矢量距离的X组分和Z组分均具有负数值为止而决定位置。
齿列曲线上所有牙齿的位置决定下来后，牙齿位置排序部152生成矫正结束的虚拟牙齿影像。牙齿位置排序部152向输入输出部110提供虚拟牙齿影像，显示在显示器屏幕等，或者通过打印机等打印装置进行印刷。
如上所述，建议实施例中牙齿矫正影像生成装置100依据拍摄用户牙齿的影像提供矫正结束的虚拟牙齿矫正影像。并且，牙齿矫正影像生成装置100不经过用户的介入自动生成矫正结束的虚拟牙齿矫正影像，也不需要用户操作，所以提升了生成牙齿矫正影像的便利性。通过上述过程，牙齿矫正影像生成装置100使生成牙齿矫正影像需要的时间达到最短。
图3示出了一实施例中采用曲线中被选择的曲线生成齿列曲线的动作。
图3示出了包括在拍摄到的牙齿影像的下颌210牙齿和上颌220牙齿。此时，牙齿矫正影像生成装置100基于拍摄到的牙齿影像生成多个曲线。
牙齿矫正影像生成装置100利用数学公式1，依据下颌的右侧牙齿生成第1曲线(C1)，依据下颌的左侧牙齿生成第2曲线(C2)。并且，牙齿矫正影像生成装置100依据上颌的右侧牙齿生成第3曲线(C3)，依据上颌的左侧牙齿生成第4曲线(C4)。
牙齿矫正影像生成装置100在四条曲线(C1～C4)中选择可以生成最接近矫正结束的虚拟牙齿的齿列曲线的一条曲线。例如，牙齿矫正影像生成装置100可以选择协方差(covariance)值最小的曲线，协方差值最小的曲线可以是第1曲线(C1)。
为生成齿列曲线，牙齿矫正影像生成装置100可以选择第1曲线(C1)。牙齿矫正影像生成装置100可以使与第1曲线(C1)相同的第1曲线(C1')分别对应于两颌的左侧及右侧牙齿而生成齿列曲线。
图4示出了一实施例中采用对曲线求平均而生成的平均曲线生成齿列曲线的动作。
参考图4可知，牙齿矫正影像生成装置100以下颌310和上颌320的牙齿为准生成多条曲线，有关生成多条曲线(C1～C4)的说明，请参考图3。
牙齿矫正影像生成装置100可以对曲线(C1～C4)求平均而生成第5曲线(C5)。例如，牙齿矫正影像生成装置100应用数学公式1计算生成的曲线(C1～C4)的变量、a、b、c各个平均值，将计算的值代入到数学公式1而生成第5曲线(C5)。
牙齿矫正影像生成装置100可以使第5曲线(C5)分别与两颌的左侧及右侧牙齿相对应而生成齿列曲线。
图5示出了一实施例中通过两颌牙齿中被选择的部分牙齿生成齿列曲线的动作。
参考图5可知，牙齿矫正影像生成装置100以下颌400牙齿为准选择部分牙齿。这里，被选择的牙齿是1、4、7号牙齿，其可以是依据牙齿生成齿列曲线410的主牙。这里，以图5所示下颌400为准说明部分牙齿的选择动作，但也可以不以下颌400牙齿为准，而是以上颌(未图示)牙齿为准选择部分牙齿。
牙齿矫正影像生成装置100可以在上颌和下颌分别选择主牙。此时，牙齿矫正影像生成装置100可以在上颌和下颌分别选择相互咬合而对应的相同牙齿，但也可以在上颌和下颌分别选择不相互对应的不同牙齿。如此，牙齿矫正影像生成装置100通过选择主牙，在上颌和下颌分别生成齿列曲线。
例如，牙齿矫正影像生成装置100可以选择6颗牙，以被选择的牙齿为准生成齿列曲线410。为此，牙齿矫正影像生成装置100以显示被选择牙齿的位置信息或显示被选择牙齿的点位为基准实施样条插值而生成齿列曲线410。
图6示出了一实施例中为排列牙齿生成的齿列曲线。
参考图6可知，牙齿矫正影像生成装置100可以利用图3至图5生成与两颌相对应的齿列曲线510、520。
牙齿矫正影像生成装置100以两颌为基准，在X轴和Z轴上生成齿列曲线510、520。并且，牙齿矫正影像生成装置100可以考虑上颌和下颌的关系，将对应于上颌的齿列曲线520设定成比对应于下颌的齿列曲线510大出给定的百分比。
例如，可以应用包括在数学公式1的“b”值调整对应于上颌的齿列曲线520的宽度。假设对应于下颌的齿列曲线510的X轴中宽度是b时，可以将对应于上颌的齿列曲线520的X轴中宽度设定为rb(r*b，这里，r是加权值)。
牙齿矫正影像生成装置100可以考虑牙齿的咬合调整相应于上颌的齿列曲线520，但根据需要，可以以对应于上颌的齿列曲线520为准调整对应于下颌的齿列曲线510的宽度。
牙齿矫正影像生成装置100可以将两颌中一条齿列曲线应用于重新生成另一条齿列曲线或者补正另一条齿列曲线。
图7示出了一实施例中为排列牙齿计算矢量距离。
参考图7可知，牙齿矫正影像生成装置100计算第1牙齿601和第2牙齿602之间的矢量距离。例如，第1牙齿601可以是位于第2牙齿602前面的牙齿，可以以预先所在牙齿为准事先决定第1牙齿601的位置。但是，第1牙齿601是门牙时，以Z轴为准决定位置。
为计算矢量距离，牙齿矫正影像生成装置100可以在第1牙齿601设定点位(P1～P3)，在第2牙齿602设定点位(P4～P7)。
并且，为计算矢量距离，牙齿矫正影像生成装置100以沿着牙齿长度方向的Y轴为准分割成两个以上区域。例如，牙齿矫正影像生成装置100从牙齿601、602角度，依据第1线体(L1)和第2线体(L2)分割出第1区域610，依据第2线体(L2)和第3线体(L3)分割出第2区域620。
随之，牙齿矫正影像生成装置100在被分割的第1区域(610)和第2区域620分别计算矢量距离。例如，在第1区域610，牙齿矫正影像生成装置100计算第1点位(P1)和第4点位(P4)的矢量距离以及第2点位(P2)和第4点位(P4)的矢量距离。并且，在第2区域620，牙齿矫正影像生成装置100计算第3点位(P3)和第5点位(P5)的矢量距离、第3点位(P3)和第6点位(P6)的矢量距离以及第3点位(P3)和第7点位(P7)的矢量距离。用箭头示出了点位之间矢量距离的计算。
牙齿矫正影像生成装置100在被分割的区域内计算矢量距离，所以不计算位于不同区域的点位之间的矢量距离。因此，牙齿矫正影像生成装置100缩短排列牙齿时矢量距离计算时间，快速生成牙齿矫正影像。
以Y轴为准分割的区域个数越多，牙齿矫正影像生成装置100会减少矢量距离计算的运算个数，进一步缩短牙齿矫正影像的生成时间。
图8示出了一实施例中排列标准牙齿的位置的动作。
参考图8可知，牙齿矫正影像生成装置100将作为基准的第1牙齿(例如，基准牙齿(右侧门牙710、左侧门牙720)排列在齿列曲线701上，以Z轴为准排列第1牙齿710、720。
牙齿矫正影像生成装置100以Z轴为准分别排列第1基准牙齿(右侧)710和第2基准牙齿(左侧)720。
首先，牙齿矫正影像生成装置100排列第1基准牙齿710位置的动作说明如下：(a)中，牙齿矫正影像生成装置100将第1基准牙齿710位于齿列曲线701上，将第1基准牙齿710的中心位于X轴上坐标为0的位置；(b)中，牙齿矫正影像生成装置100向作为正数(+)方向的第1方向711移动第1基准牙齿710的位置；(c)中，第1基准牙齿710的表面上点位中，X组分最小的点位(位于第1线体712上)等于或大于0时，牙齿矫正影像生成装置100停止移动。牙齿矫正影像生成装置100将第1基准牙齿710的位置确定在第1基准牙齿710停止的位置。
牙齿矫正影像生成装置100排列第2基准牙齿720的位置的动作说明如下：(d)中，牙齿矫正影像生成装置100将第2基准牙齿720位于齿列曲线701上，将第2基准牙齿720的中心位于X轴上坐位为0的位置；(e)中，牙齿矫正影像生成装置100向作为负数(-)方向的第2方向721移动第2基准牙齿720的位置；(c)中，第2基准牙齿720的表面上点位中，X组分最大的点位(位于第2线体722上)等于或小于0时，牙齿矫正影像生成装置100停止移动。牙齿矫正影像生成装置100将第2基准牙齿720的位置确定在第2基准牙齿720停止的位置。
图9示出了一实施例中排列除了标准牙齿之外的另外牙齿的位置的动作。
参考图9可知，牙齿矫正影像生成装置100应用矢量距离，为生成牙齿矫正影像排列牙齿的位置。
其次，牙齿矫正影像生成装置100计算第1牙齿810和邻接第1牙齿810的第2牙齿820之间的矢量距离。牙齿矫正影像生成装置100基于计算的矢量距离，以Z轴为准，沿着齿列曲线701，以X轴中心为准，向正数(+)方向821移动该牙齿而决定位置，以防第1牙齿710和第2牙齿720重叠。例如，牙齿矫正影像生成装置100向正数(+)方向移动第2牙齿720，直到具有负数(-)值的矢量距离成为0为止。即，牙齿矫正影像生成装置100移动第2牙齿720，直到不存在负数矢量距离为止。
牙齿矫正影像生成装置100根据需要，向正数(+)方向821和相反的负数(-)方向移动第2牙齿720而决定位置。
图10是示出一实施例中生成牙齿矫正影像的动作的顺序图。
参考图10可知，牙齿矫正影像生成装置100依据拍摄到的牙齿影像生成可以显示牙弓的齿列曲线(S910)。这里，齿列曲线包括分别对应于上颌和下颌的两条U字型齿列曲线。
例如，牙齿矫正影像生成装置100生成齿列曲线方法如下：第一，牙齿矫正影像生成装置100分别针对两颌的左侧牙齿和右侧牙齿生成四条曲线，选择四条曲线中之一曲线或者针对四条曲线求平均而生成齿列曲线。此时，牙齿矫正影像生成装置100可以为生成曲线应用数学公式1中记载的函数。
第二，牙齿矫正影像生成装置100应用数学公式2中记载的曲线函数生成齿列曲线。
第三，牙齿矫正影像生成装置100在两颌牙齿中选择至少部分牙齿，并以被选择的牙齿为准，实施样条插值生成齿列曲线。为此，牙齿矫正影像生成装置100可以筛选对牙弓的生成重要的主牙。
并且，牙齿矫正影像生成装置100考虑两颌牙齿之间的咬合，比起对应于下颌的齿列曲线，以给定百分比放大对应于上颌的齿列曲线的宽度。
牙齿矫正影像生成装置100依据齿列曲线排列牙齿的位置，生成矫正结束的虚拟牙齿矫正影像(S920)。牙齿矫正影像生成装置100以牙齿的长度方向为准，在各个被分割的区域分别计算矢量距离。此时，牙齿矫正影像生成装置100以设定于邻接的各个牙齿的点位为准计算矢量距离。
牙齿矫正影像生成装置100区分按照矢量距离的组分计算的矢量距离是正数(+)还是负数(-)，将牙齿排列在齿列曲线上，以防牙齿相互重叠。
牙齿矫正影像生成装置100提供生成的牙齿矫正影像(S930)。牙齿矫正影像生成装置100通过显示器屏幕等提供牙齿矫正影像，将矫正结束的虚拟牙齿形状提供给用户。
本实施例使用的“～部”术语意指软件或者FPGA(fieldprogrammable gatearray)或ASIC等硬件构成单元，“～部”实施某种作用，但“～部”并不受到软件或硬件的限制。“～部”可以位于可编址存储介质，也可以重放一种或其以上处理器。因此，一例中，“～部”包括：软件构成要素、面向对象的软件构成要素、类构成要素及任务构成要素等构成要素；流程、函数、处理、程序、子路径、程序专有编码的段表、驱动器、固件、微码、电路、数据、数据库、数据结构、表格、阵列及变量。
构成要素和“～部”内提供的功能可以与更小数字单位的构成要素及“～部”结合，或者从附加构成要素和“～部”分离。
与此同时，构成要素和“～部”可以重放设备或安保多媒体卡内1个或其以上CPU。
并且，本发明一实施例中牙齿矫正影像提供方法可以通过包括由计算机实施的指令的计算机程序(或者计算机程序产品)得到实现。计算机程序包括通过处理器处理的可编程机器指令，并通过高级程序设计语言(High-level Programming Language)、面向对象编程语言(Object-oriented Programming Language)、汇编语言或机器语言等实现。并且，计算机程序可以记录在有形计算机可读记录介质(如，存储器、硬盘、磁性/光学介质或SSD(Solid-State Drive)等)里。
因此，本发明一实施例中牙齿矫正影像提供方法通过计算装置运行上述计算机程序来实现。计算装置包括处理器、存储器、保存装置、接入存储器及高速增强端口的高速接口、接入低速总线和保存装置的低速接口中至少一部分。所述各构成分别利用多种总线相互接入，并可以采用搭载于通用主机接线板或者其他妥当方式进行安装。
这里，处理器可以在计算装置内处理指令，该指令像接入到高速接口的显示器一样，可以是为了显示出向外置输入及输出装置提供GUI(Graphic User Interface)的图形信息而保存在存储器或保存装置的指令。另一实施例中，同时利用多个处理器及/(或)多个总线与适量多个存储器及存储器形态。并且，处理器可以通过由芯片组成的芯片组得到运行，而该芯片组由包括独立的多个模拟及(或)数字处理器的芯片组成。
并且，存储器在计算装置内保存信息。一例中，存储器可以由易失性存储器单元或其集合组成。另一例中，存储器可以由非易失性存储器单元或其集合组成。并且，存储器可以是不同形态的计算机可读介质，如磁盘或光盘。
并且，保存装置为计算装置提供大容量保存空间。保存装置可以是计算机可读介质或者包括该介质的结构，例如，可以包括SAN(Storage Area Network)内装置或其他结构，也可以是磁盘驱动器、硬盘装置、光盘装置或磁带装置、闪存卡、与其类似的其他半导体存储器装置或装置数组。
记载上述实施例的目的只是为了举例说明，上述实施例所属技术领域的技术人员应当可以理解，不更改上述实施例具有的技术思想或必备技术特征的前提下，应该可以很容易地更改为其他具体形态。因此，我们应当理解，上述实施例只是用来整体上说明本发明，并不用来限制本发明。例如，应该以单一型说明的各构成单元可以离散运行，同样视作离散的构成单元也可以采用结合形态运行。
通过本说明书请求保护的范围并不依据所述详细说明书得以确定，而是通过后述权利要求书得到体现。权利要求书的含义及范围乃至通过其等同概念导出的所有变更或变形形态均涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (25)

1.一种牙齿矫正影像生成装置，其特征在于，包括：
控制部，其依据拍摄到的牙齿影像生成用于显示矫正结束后牙弓的齿列曲线，并沿着所述齿列曲线排列所述牙齿的位置而生成矫正结束后的虚拟牙齿影像；以及
输入输出部，其通过界面提供所述矫正结束后虚拟牙齿影像，
所述控制部采用与所述齿列相对应的函数制作出所述齿列曲线的模型。
2.根据权利要去1所述的牙齿矫正影像生成装置，其特征在于，
所述控制部以对应于两颌的U字型线体形态生成所述齿列曲线，将所述齿列曲线设置在与平行于脸面的方向相对应的X轴上和与垂直于所述脸面的方向相对应的Z轴上。
3.根据权利要求2所述的牙齿矫正影像生成装置，其特征在于，
所述控制部通过应用自然常数的以下数学公式对所述齿列曲线实施建模，数学公式为z＝a*eb*x+c；
a是显示所述Z轴比例的变量，e表示自然常数，b是显示所述X轴比例的变量，c是表示所述齿列曲线平行移动的变量。
4.根据权利要求3所述的牙齿矫正影像生成装置，其特征在于，
所述控制部以所述牙齿为准，应用所述数学公式生成分别对应于下颌左侧、下颌右侧、上颌左侧及上颌右侧牙弓的曲线；
在所述曲线中，选择协方差值最小的曲线，使用选择的曲线生成所述齿列曲线。
5.根据权利要求3所述的牙齿矫正影像生成装置，其特征在于，
所述控制部以所述牙齿为准，应用所述数学公式生成分别对应于下颌左侧、下颌右侧、上颌左侧及上颌右侧牙弓的曲线，并且应用对所述曲线求平均值计算的所述平均曲线而生成所述齿列曲线。
6.根据权利要求2所述的牙齿矫正影像生成装置，其特征在于，
所述控制部针对对应于所述牙齿下颌的齿列曲线适用给定加权值，在所述X轴上放大对应于上颌的齿列曲线的宽度。
7.根据权利要求2所述的牙齿矫正影像生成装置，其特征在于，
所述控制部通过应用曲线函数的以下数学公式对所述齿列曲线实施建模，数学公式为z＝anxn+an-1xn-1+…+a1x1+a0x0；
这里，n是自然数，an是用于在齿列曲线适用梯度的变量，xn表示用于生成齿列曲线的多项式曲线函数。
8.根据权利要求2所述的牙齿矫正影像生成装置，其特征在于，
所述控制部选择形成所述牙弓的至少部分牙齿，并基于被选择牙齿的位置实施样条插值而生成所述齿列曲线。
9.根据权利要求2所述的牙齿矫正影像生成装置，其特征在于，
所述控制部在以所述Y轴为准分割的至少2个以上区域内，分别计算设置在以牙齿长度方向为准的Y轴上相互邻接的各个牙齿的点位之间的矢量距离。
10.根据权利要求9所述的牙齿矫正影像生成装置，其特征在于，
所述控制部对于两颌中右侧牙齿，所述矢量距离的z组分为正数(+)、所述矢量距离的x组分为正数(+)时，将所述矢量距离确定为负数(-)，所述矢量距离的z组分为负数(-)、所述矢量距离的x组分为负数(-)时，将所述矢量距离确定为正数(+)；
对于所述两颌左侧的牙齿，所述矢量距离的z组分为正数(+)、所述矢量距离的x组分为负数(-)时，将所述矢量距离确定为负数(-)，所述矢量距离的z组分为负数(-)、所述矢量距离的x组分为正数(+)时，将所述矢量距离确定为正数(+)。
11.根据权利要求10所述的牙齿矫正影像生成装置，其特征在于，
所述控制部以所述Z轴为准排列所述两颌牙齿中相当于门牙的基准牙齿之间的中心位置，移动基准牙齿而决定位置，以使在所述基准牙齿中位于右侧的基准牙齿的表面上，X轴组分最小的点位等于或大于0，或者在所述基准牙齿中位于左侧的基准牙齿的表面上，X轴组分最大的点位等于或小于0。
12.根据权利要求11所述的牙齿矫正影像生成装置，其特征在于，
所述控制部以位于前面并邻接的牙齿为基准将除了所述基准牙齿之外的其余牙齿移动至具有负数值的矢量距离成为0为止，从而决定位置。
13.一种牙齿矫正影像生成方法，其特征在于：
通过牙齿矫正影像生成装置实施的牙齿矫正影像生成方法中，包括：
生成依据拍摄牙齿的影像显示矫正结束时牙弓的齿列曲线的步骤；
沿着所述齿列曲线排列所述牙齿的位置，生成矫正结束的虚拟牙齿影像的步骤；以及
通过界面提供所述矫正结束的虚拟牙齿影像的步骤，
生成所述齿列曲线的步骤包括应用对应于所述齿列的函数，对所述齿列曲线实施建模的步骤。
14.根据权利要求13所述的牙齿矫正影像生成方法，其特征在于，
生成所述齿列曲线的步骤包括：以对应于两颌的U字型线体形态生成所述齿列曲线的步骤，将所述齿列曲线设置在与平行于脸面的方向相对应的X轴上和与垂直于所述脸面的方向相对应的Z轴上。
15.根据权利要求14所述的牙齿矫正影像生成方法，其特征在于，
以所述U字型线体生成的步骤包括：对所述齿列曲线，通过应用自然常数的以下数学公式实施建模的步骤，数学公式为z＝a*eb*x+c；
a是表示所述Z轴比例的变量，e表示自然常数，b是表示所述X轴比例的变量，c是表示所述齿列曲线平行移动的变量。
16.根据权利要求15所述的牙齿矫正影像生成方法，其特征在于，
应用所述数学公式实施建模的步骤包括：
以所述牙齿为准，应用所述数学公式，生成分别对应于下颌左侧、下颌右侧、上颌左侧及上颌右侧牙弓的曲线的步骤；以及
在所述曲线中选择协方差值最小的曲线，使用被选择的曲线生成所述齿列曲线的步骤。
17.根据权利要求15所述的牙齿矫正影像生成方法，其特征在于，
应用所述数学公式实施建模的步骤包括：
以所述牙齿为准，应用所述数学公式，生成分别对应于下颌左侧、下颌右侧、上颌左侧及上颌右侧牙弓的曲线的步骤；以及
应用对所述曲线求平均计算的平均曲线生成所述齿列曲线的步骤。
18.根据权利要求14所述的牙齿矫正影像生成方法，其特征在于，
生成所述齿列曲线的步骤包括：对所述齿列曲线通过应用曲线函数的以下数学公式实施建模的步骤，数学公式为z＝anxn+an-1xn-1+…+a1x1+a0x0；
这里，n是自然数，an是用于在所述齿列曲线适用梯度的变量，xn是用于生成所述齿列曲线的多项式曲线函数。
19.根据权利要求14所述的牙齿矫正影像生成方法，其特征在于，
生成所述齿列曲线的步骤包括：选择形成所述牙弓的至少部分牙齿，基于被选择的牙齿的位置实施样条插值而生成所述齿列曲线的步骤。
20.根据权利要求14所述的牙齿矫正影像生成方法，其特征在于，
生成所述矫正结束的虚拟牙齿影像的步骤包括：在以所述Y轴为基准分割的至少2个以上区域内，分别计算设置在以所述牙齿的长度方向为准的Y轴上相互邻接的各个牙齿的点位之间的矢量距离。
21.根据权利要求20所述的牙齿矫正影像生成方法，其特征在于，
所述至少2个以上被分割的区域内分别计算的步骤包括：
对于两颌中位于右侧的牙齿，所述矢量距离的z组分是正数(+)、所述矢量距离的x组分是正数(+)时，将所述矢量距离确定为负数(-)，所述矢量距离的z组分是负数(-)、所述矢量距离的x组分是(-)时，将所述矢量距离确定为正数(+)；
对于所述两颌中于位于左侧的牙齿，所述矢量距离的z组分是正数(+)、所述矢量距离的x组分是负数(-)时，将所述矢量距离确定为负数(-)，所述矢量距离的z组分是负数(-)、所述矢量距离的x组分是正数(+)时，将所述矢量距离确定为正数(+)。
22.根据权利要求21所述的牙齿矫正影像生成方法，其特征在于，
生成所述矫正结束的虚拟牙齿影像的步骤还包括：以所述Z轴为基准排列所述两颌牙齿中相当于门牙的基准牙齿之间的中心位置，移动基准牙齿而决定位置，以使其在所述基准牙齿中位于右侧的基准牙齿的表面上，X轴组分最小的点位等于或大于0，或者其在所述基准牙齿中位于左侧的基准牙齿的表面上，X轴组分最大的点位等于或小于0。
23.根据权利要求22所述的牙齿矫正影像生成方法，其特征在于，
生成所述矫正结束的虚拟牙齿影像的步骤还包括：以位于前面并邻接的牙齿为准，移动除了所述基准牙齿之外的其余牙齿至具有负数值的矢量距离成为0为止，从而决定位置。
24.一种记录权利要求13所述方法实施程序的计算机可读记录介质。
25.一种通过牙齿矫正影像生成装置运行并为实施权利要求13所示方法存储在介质的计算机程序。
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