CN113171188B - 一种具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法及系统，设计壳状牙齿矫治器、制造壳状牙齿矫治器及壳状牙齿矫治器的制备方法、硬腭构建的设备及计算机存储介质，构建方法包括：获取已标注硬腭区域的扫描牙颌模型；根据扫描牙颌模型构建对应的牙颌坐标系；在牙颌坐标系中建立与扫描牙颌模型的底面对应的牙颌平面，并将扫描牙颌模型上牙龈线以及硬腭区域边界线投射在牙颌平面上；在牙颌平面上根据牙龈线以及硬腭区域边界线构建扫描牙颌模型的牙颌底面轮廓，根据牙颌底面轮廓构建平面拓扑网格；对平面拓扑网格的位置信息进行延展，生成数字化牙龈模型；将硬腭区域与数字化牙龈模型进行融合，并生成具有硬腭区域的初始数字化牙颌模型。

Description

一种具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法及系统

技术领域

本申请属于牙齿矫治技术领域，更确切的说涉及壳状牙齿矫治器设计及生产制造技术，尤其涉及一种具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法及系统，一种设计壳状牙齿矫治器的方法、一种制造壳状牙齿矫治器的方法，一种具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建设备、一种计算机存储介质。

背景技术

牙龈线的确定是壳状牙齿矫治器生产制造的重要参数，基于牙龈线可实现矫治器制造的剪切，目前牙龈线的构建提出了很多的算法，通过现有技术的分析中可知通过牙齿模型控制点建立牙龈边界线，从而利用牙龈边界线生成虚拟牙龈。

近年来，隐形牙齿矫治器由于其佩戴舒适可摘戴，并且美观，被越来越多的人选择。目前，在对上颌牙弓宽度不够(牙弓狭窄)进行矫正时，一般会借助上颌扩弓器，即将上颌扩弓器固定在上颌两侧的磨牙和前磨牙上，通过扩弓器使上颌牙齿及上颌骨向两侧扩展，扩宽上颌腭中缝，达到矫正上颌牙弓狭窄的目的。目前，进行扩弓器的设计时，通常采用手动方式从牙颌扫描模型中提取硬腭区域，再进行压制矫治器时，在手动的凭借经验将提取硬腭区域放置在牙颌模型上，完成以硬腭区域为基础的带有扩弓器的壳状牙齿矫治器。然而，一方面，凭借经验将提取硬腭区域放置在牙颌模型上效率低下，无法适应大规模定制式壳状矫治器的自动化大规模生产需要；另一方面，凭借经验将提取硬腭区域放置在牙颌模型时，由于操作人员的经验差异的客观存在，导致了提取的硬腭区域的精度可控性降低，从而影响后续生产的矫治器的精度，进而对最终的矫正目标的达成造成影响。

针对现有技术中存在的问题，本申请提供了解决技术问题的技术方案。

发明内容

本申请的主要目的是克服现有技术缺陷，提供“一种具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法及系统，一种设计壳状牙齿矫治器的方法、一种制造壳状牙齿矫治器的方法，一种具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建设备、一种计算机存储介质”，解决了提取的硬腭区域的精度可控性降低的问题。

本申请提供的技术方案如下：

一种具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法，包括：

获取已标注硬腭区域的扫描牙颌模型；

根据所述扫描牙颌模型构建对应的牙颌坐标系；

在所述牙颌坐标系中建立与所述扫描牙颌模型的底面对应的牙颌平面，并将扫描牙颌模型上牙龈线以及硬腭区域边界线投射在所述牙颌平面上；

在所述牙颌平面上根据所述牙龈线以及硬腭区域边界线构建所述扫描牙颌模型的牙颌底面轮廓，并根据所述牙颌底面轮廓构建平面拓扑网格；

对所述平面拓扑网格的位置信息进行延展，根据扫描牙颌模型上牙龈线以及硬腭区域边界线生成数字化牙龈模型；

根据所述融合位置信息将扫描牙颌模型的上被标注硬腭区域设置在所述数字化牙龈模型上，形成所述预定标注位置信息与融合位置信息一一匹配的具有硬腭区域的初始数字化牙颌模型。

进一步优选的，还包括：

当目标数字化牙颌模型上的牙齿位置与所述初始数字化牙颌模型上的牙齿位置产生偏移量时，进一步对所述初始数字化牙颌模型上的网格顶点位置信息进行数据处理，

并通过预设偏移算法获取所述初始数字化牙颌模型上的网格顶点的位置偏移量；将获取网格顶点的位置偏移量添加至所述初始数字化牙颌模型的网格顶点位置，并得到目标数字化牙颌模型的网格顶点位置。

进一步优选的，所述预设偏移算法还包括：

s.t；

d|_c＝Δx_i

d|_c＝0

其中：d为待求解的牙颌网格顶点在牙齿移动过程中的偏移量，其中，约束条件有两个，Δx_i为牙龈线位置的变化量，设置牙龈底座边界以及硬腭边界的变化量为0。

进一步优选的，硬腭区域与虚拟牙龈进行融合包括：

获取所述扫描牙颌模型的硬腭区域边界上的预定标注位置信息；

在所述数字化牙龈模型的边界上查找与所述预定标注位置信息对应的融合位置信息；

根据所述融合位置信息将硬腭区域放置在与所述数字化牙龈模型对应的位置处，形成具有硬腭区域的初始数字化牙颌模型。

进一步优选的，平面拓扑网格的位置信息进行延展包括：

s.t

x|_c＝b₀

其中：x为待求解的所述数字化牙龈模型顶点坐标，b₀约束条件由牙龈线、硬腭边界以及牙颌底部轮廓组成的约束条件，且为预设值。

进一步优选的，构建平面拓扑网格包括：

根据牙齿牙龈线投影和硬腭边界投影构建平面拓扑网格的边界；

将构建的平面拓扑网格的边界进行数据化处理，得到所述平面拓扑网格。

进一步优选的，构建平面拓扑网格包括：

在牙颌底面轮廓内沿牙龈线以及硬腭区域边界线构成的区域内添加预设数量的顶点；

通过预设剖分算法建立与预设数量的顶点一致的剖分拓扑结构；

对剖分拓扑结构的各三角网格顶点位置信息进行光滑处理，得到所述平面拓扑网格。

进一步优选的，所述光滑处理包括：x^t+1＝x^t+λΔx^t；

x^t初始网格顶点位置，x^t+1光滑处理后的网格定点位置，t为迭代次数，λ为光滑控制参数。

进一步优选的，构建所述牙颌坐标系包括：

对扫描牙颌模型上的所述网格顶点坐标信息进行特征值分析；

其中，将满足第一特征值的网格顶点坐标信息作为第一主成分，并设置为X轴，将满足第二特征值的网格顶点坐标信息作为第二主成分，并设置为Y轴，将满足第三特征值的网格顶点坐标信息作为第三主成分，并设置为Z轴；

进一步计算扫描牙颌模型的所有网格顶点坐标信息的平均值，将所述平均值对应的坐标点设置为所述牙颌坐标系的原点，建立构建牙颌坐标系。

进一步优选的，包括：所述第一特征值大于所述第二特征值，所述第二特征值大于所述第三特征值。

一种执行上述任一项具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法的构建系统，包括：

模型获取模块，获取已标注硬腭区域的扫描牙颌模型；

坐标系构建模块，根据所述扫描牙颌模型构建对应的牙颌坐标系；

信息映射模块，在所述牙颌坐标系中建立与所述扫描牙颌模型的底面对应的牙颌平面，并将扫描牙颌模型上牙龈线以及硬腭区域边界线投射在所述牙颌平面上；

拓扑网格构建模块，在所述牙颌平面上根据所述牙龈线以及硬腭区域边界线构建所述扫描牙颌模型的牙颌底面轮廓，并根据所述牙颌底面轮廓构建平面拓扑网格；

牙龈信息生成模块，对所述平面拓扑网格的位置信息进行延展，根据扫描牙颌模型上牙龈线以及硬腭区域边界线生成数字化牙龈模型；

硬腭构建模块，根据硬腭区域边界线将硬腭区域与数字化牙龈模型进行融合，并生成具有硬腭区域的初始数字化牙颌模型。

一种设计壳状牙齿矫治器的方法，包括：

获取牙齿矫治计划；

根据所述牙齿矫治计划构建由第一布局变化至第二布局的具有硬腭区域的所述数字化牙颌模型；

其中，所述数字化牙颌模型由第一布局变化至第二布局的中牙龈信息以及硬腭信息根据上述任一项具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法生成；

根据第二布局对应的数字化牙颌模型，结合生成的所述牙龈信息以及硬腭信息设计的壳状牙齿矫治器。

一种制造壳状牙齿矫治器的方法，包括：

基于所述设计的壳状牙齿矫治器，采用3D打印直接制造壳状牙齿矫治器。

一种制造壳状牙齿矫治器的方法，基于上述所述的具有硬腭区域的数字化牙颌模型方法生成的数字化牙颌模型生产牙颌模型，采用热压成型制造壳状牙齿矫治器。

一种硬腭构建的设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或所述指令集由所述处理器加载并执行以实现如根据上述任一项具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法。

一种计算机存储介质，其特征在于，包括计算机指令，当所述计算机指令在硬腭构建的设备上运行时，使得所述硬腭构建的设备执行根据上述任一项具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法。

通过本申请提供的一种具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法及系统，一种设计壳状牙齿矫治器的方法、一种制造壳状牙齿矫治器的方法，一种具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建设备、一种计算机存储介质，能够带来以下至少一种有益效果：

本申请中解决了现有技术中在生产具有扩弓器的矫治器时，在进行矫治方案制定时通过手工方式将硬腭区域放置在牙颌模型上进行融合，本申请通过对已标注的硬腭区域的扫描牙颌模型，进行数字化处理以及特征值分析构建坐标系，实现自动化的融合，解决了效率低下的问题；进一步的适应大规模定制式壳状矫治器的自动化大规模生产需要。

另一方面，解决了凭借经验将提取硬腭区域放置在牙颌模型时，由于操作人员的经验差异的客观存在，导致了提取的硬腭区域的精度可控性降低的问题，因此本申请为矫治器生产提高了贴合性以及矫治的精度，进而对最终的矫正目标的达成等到进一步的提高。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1为本申请的具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法实施例的流程图；

图2为本申请的具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法实施例的另一流程图；

图3为本申请的具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法实施例的另一流程图；

图4为本申请的具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法实施例的另一流程图；

图5为本申请具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建系统实施例的结构图；

图6为本申请的底面轮廓投影图；

图7为本申请的构建平面拓扑网格图；

图8为本申请的数字化牙龈模型图；

图9为本申请的数字化牙颌模型图；

图10为本申请具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建设备实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本申请的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，并获得其他的实施方式。

牙龈线的确定是壳状牙齿矫治器生产制造的重要参数，基于牙龈线可实现矫治器制造的剪切，目前牙龈线的构建提出了很多的算法，通过现有技术的分析中可知通过牙齿模型控制点建立牙龈边界线，从而利用牙龈边界线生成虚拟牙龈。但是该方法中的根据控制点建立时只考虑了相邻牙齿模型，如果是牙列拥挤的病例，生成的虚拟牙龈会在拥挤的牙齿区域产生褶皱情况；针对现有技术中存在的问题，本申请提供了以下技术实施方式。

参见图1所示，本申请提供了一种具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法实施例的流程图，包括：

步骤S100获取已标注硬腭区域的扫描牙颌模型；

通过扫描仪等方式，获取患者的口内图像，根据硬腭识别方法进行扫描牙颌模型上硬腭区域识别，并将该硬腭区域进行标注；在本申请中，是在已经进行了硬腭区域标注的扫描牙颌模型进行相关的数据处理，并构建一种具有硬腭区域的数字化牙颌模型，为后续的生产具有扩弓器的壳状牙齿矫治器提供自动化处理方案提供数据依据。获取口内数字化牙颌模型，口内数字化牙颌模型包括牙颌部分以及硬腭部分；在口内数字化牙颌模型上进行牙齿区域以及非牙齿区域识别；获取牙齿区域的舌侧边界线；根据牙齿舌侧边界线以及牙齿舌侧边界线左右两侧的测地连接线在口内数字化牙颌模型上识别初始硬腭区域；在初始硬腭区域上进一步识别出口内数字化牙颌模型的目标硬腭区域。

步骤S200根据扫描牙颌模型构建对应的牙颌坐标系；

本申请中硬腭的拼接以及牙颌模型信息的获取都是基于同一个牙颌坐标系实现的，具体的坐标系构建包括：

步骤S210对扫描牙颌模型上的网格顶点坐标信息进行特征值分析；

其中，将满足第一特征值的网格顶点坐标信息作为第一主成分，并设置为X轴，将满足第二特征值的网格顶点坐标信息作为第二主成分，并设置为Y轴，将满足第三特征值的网格顶点坐标信息作为第三主成分，并设置为Z轴；

其中，包括：所述第一特征值大于所述第二特征值，所述第二特征值大于所述第三特征值。

步骤S220进一步计算扫描牙颌模型的所有网格顶点坐标信息的平均值，将平均值对应的坐标点设置为牙颌坐标系的原点，建立构建牙颌坐标系。

步骤S300在牙颌坐标系中建立与扫描牙颌模型的底面对应的牙颌平面，并将扫描牙颌模型上牙龈线以及硬腭区域边界线投射在所述牙颌平面上；

参见图6所示；将扫描牙颌模型的底部边界、牙龈线以及硬腭区域边界线投射在对应的牙颌平面上，并针对该映射后牙颌平面进行数据处理，形成以该牙颌模型的底面轮廓为映射边界的平面拓扑网格；

步骤S400在牙颌平面上根据牙龈线以及硬腭区域边界线构建扫描牙颌模型的牙颌底面轮廓，并根据牙颌底面轮廓构建平面拓扑网格；

参见图7和图4具体的为：构建平面拓扑网格包括：

步骤S410根据牙齿牙龈线投影和硬腭边界投影构建平面拓扑网格的边界；

步骤S420将构建的平面拓扑网格的边界进行数据化处理，得到所述平面拓扑网格；

步骤S421在牙颌底面轮廓内沿牙龈线以及硬腭区域边界线构成的区域内添加预设数量的顶点；

步骤S422通过预设剖分算法建立与预设数量的顶点一致的剖分拓扑结构；

步骤S423对剖分拓扑结构的各三角网格顶点位置信息进行光滑处理，得到所述平面拓扑网格。

具体为，根据牙齿牙龈线投影和硬腭边界投影构建平面待修补边界，在边界内均匀添加n个顶点，利用Delaunay三角剖分方法建立边界与该n个顶点的拓扑结构，在Delaunay三角剖分中任一三角形的外接圆范围内不会有其它点存在。初步剖分之后需要对平面三角网格顶点位置做优化，优化采用laplace光滑处理；

具体的，光滑处理包括：x^t+1＝x^t+λΔx^t；

x^t初始网格顶点位置，x^t+1光滑处理后的网格定点位置，t为迭代次数，λ为光滑控制参数。

步骤S500对平面拓扑网格的位置信息进行延展，根据扫描牙颌模型上牙龈线以及硬腭区域边界线生成数字化牙龈模型；

参见图8所示，基于建立的拓扑网格向扫描牙颌模型上牙龈线以及硬腭区域边位置信息方向进行延展，形成3D牙龈拓扑网格，并进一步的生成数字化牙龈模型，以牙颌底面轮廓和牙龈线、硬腭边界投影轮廓为约束条件，在其内部建立平面拓扑三角网格，平面牙龈拓扑三角网格由平面调整变化到三维空间，其构建过程采用的方式为以下：平面拓扑网格的位置信息进行延展包括：

s.t

x|_c＝b₀

其中：x为待求解的所述数字化牙龈模型顶点坐标，b₀约束条件由牙龈线、硬腭边界以及牙颌底部轮廓组成，且为预设值。

步骤S600根据硬腭区域边界线将硬腭区域与数字化牙龈模型进行融合，并生成具有硬腭区域的初始数字化牙颌模型。

具体的，本申请中还提供了硬腭区域与虚拟牙龈进行融合的具体实施方式包括：

步骤S610获取扫描牙颌模型的硬腭区域边界上的预定标注位置信息；

步骤S620在数字化牙龈模型的边界上查找与预定标注位置信息对应的融合位置信息；

步骤S630根据融合位置信息将硬腭区域放置在与数字化牙龈模型对应的位置处，形成具有硬腭区域的初始数字化牙颌模型。

具体的，参见图9所示，硬腭区域融合，将原始硬腭区域与三维牙颌拓扑网格进行融合。原始硬腭区域边界为预设定的点位v₁，v₂，v_n，三维牙颌拓扑网格的边界的点为v₁′，v₂′，v_n′，在两者融合过程中，由于两者的边界形状是一致的，因此只需移动原始硬腭区域，使得v₁与v₁′重合，v₂与v₂′重合，v_n与v_n′重合。

本申请还提供了针对硬腭区域的实施例，还包括：

步骤700当目标数字化牙颌模型上的牙齿位置与初始数字化牙颌模型上的牙齿位置产生偏移量时，进一步对初始数字化牙颌模型上的网格顶点位置信息进行数据处理，

步骤800并通过预设偏移算法获取初始数字化牙颌模型上的网格顶点的位置偏移量；将获取网格顶点的位置偏移量添加至初始数字化牙颌模型的网格顶点位置，并得到目标数字化牙颌模型的网格顶点位置。

具体的，在治疗过程中，牙齿发生移动，假设牙齿移动之前牙龈线的位置为x₁，x₂，x_n，牙齿移动之后牙龈线的位置为x₁′，x₂′，x_n′，那么牙龈线的位置变化为Δx_i，i为1到n，牙龈底座边界以及硬腭边界在牙齿移动过程中不发生变化。计算牙龈形变过程中每个顶点的位置变化，形变方法可以变化为如下最优化问题：

其预设偏移算法还包括：

s.t；

d|_c＝Δx_i

d|_c＝0

其中：d为待求解的牙颌网格顶点在牙齿移动过程中的偏移量，其中，约束条件有两个，Δx_i为牙龈线位置的变化量，设置牙龈底座边界以及硬腭边界的变化量为0。

本申请解决了现有技术中在生产具有扩弓器的矫治器时，在进行矫治方案制定时通过手工方式将硬腭区域放置在牙颌模型上进行融合，本申请通过对已标注的硬腭区域的扫描牙颌模型，进行数字化处理以及特征值分析构建坐标系，实现自动化的融合，解决了效率低下的问题；进一步的适应大规模定制式壳状矫治器的自动化大规模生产需要。

另一方面，解决了凭借经验将提取硬腭区域放置在牙颌模型时，由于操作人员的经验差异的客观存在，导致了提取的硬腭区域的精度可控性降低的问题，因此本申请为矫治器生产提高了贴合性以及矫治的精度，进而对最终的矫正目标的达成等到进一步的提高。

参见图5所示，本申请还提供了一种具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建系统的实施例，该系统可执行上述具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法的任一实施例，包括：

模型获取模块100，获取已标注硬腭区域的扫描牙颌模型；

坐标系构建模块200，根据扫描牙颌模型构建对应的牙颌坐标系；

信息映射模块300，在牙颌坐标系中建立与扫描牙颌模型的底面对应的牙颌平面，并将扫描牙颌模型上牙龈线以及硬腭区域边界线投射在牙颌平面上；

拓扑网格构建模块400，在牙颌平面上根据牙龈线以及硬腭区域边界线构建扫描牙颌模型的牙颌底面轮廓，并根据牙颌底面轮廓构建平面拓扑网格；

牙龈信息生成模块500，对平面拓扑网格的位置信息进行延展，根据扫描牙颌模型上牙龈线以及硬腭区域边界线生成数字化牙龈模型；

硬腭构建模块600，根据硬腭区域边界线将硬腭区域与数字化牙龈模型进行融合，并生成具有硬腭区域的初始数字化牙颌模型。

具体的实施例过程参见上述的具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法的实施例，在此不再赘述，同可参见图1-图9。

本申请还提供了一种设计壳状牙齿矫治器的方法的实施例，包括：

获取牙齿矫治计划；

根据牙齿矫治计划构建由第一布局变化至第二布局的具有硬腭区域的数字化牙颌模型；

其中，数字化牙颌模型由第一布局变化至第二布局的中牙龈信息以及硬腭信息根据上述具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法的实施例生成；

根据第二布局对应的数字化牙颌模型，结合生成的牙龈信息以及硬腭信息设计的壳状牙齿矫治器。

本申请还提供了一种制造壳状牙齿矫治器的方法的实施例，包括：

获取牙齿矫治计划；

根据牙齿矫治计划构建由第一布局变化至第二布局的具有硬腭区域数字化牙颌模型；

其中，数字化牙颌模型由第一布局变化至第二布局中牙龈信息以及硬腭信息根据上述任一项具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法生成；结合在第二布局对应的与硬腭信息相关的数字化牙颌模型制造壳状牙齿矫治器。

一种制造壳状牙齿矫治器的方法，包括：基于所述设计的壳状牙齿矫治器，采用3D打印直接制造壳状牙齿矫治器。

一种制造壳状牙齿矫治器的方法，基于上述所述的具有硬腭区域的数字化牙颌模型方法生成的数字化牙颌模型生产牙颌模型，采用热压成型制造壳状牙齿矫治器。

一种硬腭构建的设备，包括处理器和存储器，存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现上述任一项具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法的实施例。

一种计算机存储介质，包括计算机指令，当所述计算机指令在硬腭构建的设备上运行时，使得所述硬腭构建的设备执行上述任一项具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法的实施例。

其中，数字化牙颌模型由第一布局变化至第二布局的数字化牙颌模型中的硬腭区域信息根据上述的具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法实施例生成；结合在第二布局对应的数字化牙颌模型，生成的具有硬腭区域的数字化牙颌模型制造壳状牙齿矫治器。采用增材制造的方式直接打印壳状牙齿矫治器。其第一布局以及第二布局对应的具有硬腭区域的数字化牙颌模型采用上述具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法实施例生成，在此不再赘述。

其结构框图如图10所示，该具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建设备000可以是平板电脑、笔记本电脑或台式电脑。该设备000还可能被称为便携式终端、膝上型终端、台式终端等其他名称。

构建设备000内置有处理器010和存储器020，其中，存储器020上存储有计算机程序，处理器010运行存储器020中的计算机程序时实现牙颌模型中硬腭识别方法，并进一步的将构建硬腭区域的数字化牙颌模型。

处理器010可以包括一个或多个处理核心，比如4个核心处理器、8个核心处理器等。处理器010可以采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field—Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器010也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。

在一些实施例中，处理器010可以在集成有GPU(Graphics Processing Unit，图像处理器)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器010还可以包括AI(Artificial Intelligence，人工智能)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。

存储器020包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器020还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。在一些实施例中，存储器020中的非暂态的计算机可读存储介质用于存储至少一个指令、至少一段程序、代码集或指令集，该至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集用于被处理器010所执行以实现本申请中实施例中提供的牙颌模型中硬腭识别方法，并进一步的将构建硬腭区域的数字化牙颌模型。

在一些实施例中，该构建设备000还包括有：外围设备接口设备050和外围设备。处理器010、存储器020和外围设备接口设备050之间通过总线或信号线相连。外围设备可以通过总线、信号线或电路板与外围设备接口设备050相连。

具体到本实施例中，外围设备可以包括口内扫描仪030和3D打印设备040。处理器010通过口内扫描仪030获取患者口内的数字化牙颌模型，处理器010在执行计算机程序的过程中通过程序命令获取口内扫描仪030采集的数字化牙颌模型，再通过执行牙颌模型中硬腭识别实施例方法，以获取虚拟牙龈、硬腭参数，然后再根据获取的牙颌模型中硬腭识别，构建具有硬腭牙颌模型设计壳状牙齿矫治器，将设计好的数字化壳状牙齿矫治器模型对应的数据信息传输至3D打印设备040，通过3D打印设备040直接打印制备壳状牙齿矫治器。

本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以为非易失性计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质也可以为易失性计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质中存储有指令，当该指令在计算机上运行时，使得计算机执行上述提供的牙颌模型中硬腭识别方法，并进一步的将构建硬腭区域的数字化牙颌模型。

硬腭区域的数字化牙颌模型系统中的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-only memory，ROM)、随机存取存储器(Random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (16)

1.一种具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法，其特征在于，包括：

获取已标注硬腭区域的扫描牙颌模型；

根据所述扫描牙颌模型构建对应的牙颌坐标系；

在所述牙颌坐标系中建立与所述扫描牙颌模型的底面对应的牙颌平面，并将扫描牙颌模型上牙龈线以及硬腭区域边界线投射在所述牙颌平面上；

在所述牙颌平面上根据所述牙龈线以及硬腭区域边界线构建所述扫描牙颌模型的牙颌底面轮廓，并根据所述牙颌底面轮廓构建平面拓扑网格；

对所述平面拓扑网格的位置信息进行延展，根据扫描牙颌模型上牙龈线以及硬腭区域边界线生成数字化牙龈模型；

根据硬腭区域边界线将硬腭区域与数字化牙龈模型进行融合，并生成具有硬腭区域的初始数字化牙颌模型。

2.根据权利要求1所述的具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法，其特征在于，还包括：

当目标数字化牙颌模型上的牙齿位置与所述初始数字化牙颌模型上的牙齿位置产生偏移量时，进一步对所述初始数字化牙颌模型上的网格顶点位置信息进行数据处理，

并通过预设偏移算法获取所述初始数字化牙颌模型上的网格顶点的位置偏移量；将获取网格顶点的位置偏移量添加至所述初始数字化牙颌模型的网格顶点位置，并得到目标数字化牙颌模型的网格顶点位置。

3.根据权利要求2所述的具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法，其特征在于，所述预设偏移算法还包括：

其中：d为待求解的牙颌网格顶点在牙齿移动过程中的偏移量，其中，约束条件有两个，Δx_i为牙龈线位置的变化量，设置牙龈底座边界以及硬腭边界的变化量为0。

4.根据权利要求1所述的具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法，其特征在于，硬腭区域与牙龈进行融合包括：

获取所述扫描牙颌模型的硬腭区域边界上的预定标注位置信息；

在所述数字化牙龈模型的边界上查找与所述预定标注位置信息对应的融合位置信息；

根据所述融合位置信息将扫描牙颌模型的上被标注硬腭区域设置在所述数字化牙龈模型上，形成所述预定标注位置信息与融合位置信息一一匹配的具有硬腭区域的初始数字化牙颌模型。

5.根据权利要求1所述的具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法，其特征在于，平面拓扑网格的位置信息进行延展包括：

s.t

x|_c＝b₀

其中：x为待求解的所述数字化牙龈模型顶点坐标，b₀约束条件由牙龈线、硬腭边界以及牙颌底部轮廓组成，且为预设值。

6.根据权利要求1所述的具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法，其特征在于，构建平面拓扑网格包括：

根据牙齿牙龈线投影和硬腭边界投影构建平面拓扑网格的边界；

将构建的平面拓扑网格的边界进行数据化处理，得到所述平面拓扑网格。

7.根据权利要求6所述的具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法，其特征在于，包括：

在牙颌底面轮廓内沿牙龈线以及硬腭区域边界线构成的区域内添加预设数量的顶点；

通过预设剖分算法建立与预设数量的顶点一致的剖分拓扑结构；

对剖分拓扑结构的各三角网格顶点位置信息进行光滑处理，得到所述平面拓扑网格。

8.根据权利要求7所述的具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法，其特征在于，所述光滑处理包括：x^t+1＝x^t+λΔx^t；

x^t初始网格顶点位置，x^t+1光滑处理后的网格定点位置，t为迭代次数，λ为光滑控制参数。

9.根据权利要求1所述的具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法，其特征在于，构建所述牙颌坐标系包括：

对扫描牙颌模型上的所述网格顶点坐标信息进行特征值分析；

其中，将满足第一特征值的网格顶点坐标信息作为第一主成分，并设置为X轴，将满足第二特征值的网格顶点坐标信息作为第二主成分，并设置为Y轴，将满足第三特征值的网格顶点坐标信息作为第三主成分，并设置为Z轴；

进一步计算扫描牙颌模型的所有网格顶点坐标信息的平均值，将所述平均值对应的坐标点设置为所述牙颌坐标系的原点，建立构建牙颌坐标系。

10.根据权利要求9所述的具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法，其特征在于，包括：所述第一特征值大于所述第二特征值，所述第二特征值大于所述第三特征值。

11.一种执行权利要求1-10任一项具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法的构建系统，其特征在于，包括：

模型获取模块，获取已标注硬腭区域的扫描牙颌模型；

坐标系构建模块，根据所述扫描牙颌模型构建对应的牙颌坐标系；

信息映射模块，在所述牙颌坐标系中建立与所述扫描牙颌模型的底面对应的牙颌平面，并将扫描牙颌模型上牙龈线以及硬腭区域边界线投射在所述牙颌平面上；

拓扑网格构建模块，在所述牙颌平面上根据所述牙龈线以及硬腭区域边界线构建所述扫描牙颌模型的牙颌底面轮廓，并根据所述牙颌底面轮廓构建平面拓扑网格；

牙龈信息生成模块，对所述平面拓扑网格的位置信息进行延展，根据扫描牙颌模型上牙龈线以及硬腭区域边界线生成数字化牙龈模型；

硬腭构建模块，根据硬腭区域边界线将硬腭区域与数字化牙龈模型进行融合，并生成具有硬腭区域的初始数字化牙颌模型。

12.一种设计壳状牙齿矫治器的方法，其特征在于，包括：

获取牙齿矫治计划；

根据所述牙齿矫治计划构建由第一布局变化至第二布局的具有硬腭区域的所述数字化牙颌模型；

其中，所述数字化牙颌模型由第一布局变化至第二布局中的牙龈信息以及硬腭信息根据所述权利要求1-10任一项具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法生成；

根据第二布局对应的数字化牙颌模型，结合生成的所述牙龈信息以及硬腭信息设计的壳状牙齿矫治器。

13.一种制造壳状牙齿矫治器的方法，其特征在于，包括：

基于所述权利要求12设计的壳状牙齿矫治器，采用3D打印直接制造壳状牙齿矫治器。

14.一种制造壳状牙齿矫治器的方法，其特征在于，基于权利要求1-10任一所述的具有硬腭区域的数字化牙颌模型方法生成的数字化牙颌模型生产牙颌模型，采用热压成型制造壳状牙齿矫治器。

15.一种硬腭构建的设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或所述指令集由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1至10中任一项具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法。

16.一种计算机存储介质，其特征在于，包括计算机指令，当所述计算机指令在硬腭构建的设备上运行时，使得所述硬腭构建的设备执行权利要求1至10任一项具有硬腭区域的数字化牙颌模型构建方法。

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