CN114929156A - 矫正的牙齿排列形状生成方法及装置 - Google Patents

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CN114929156A CN202080092144.8A CN202080092144A CN114929156A CN 114929156 A CN114929156 A CN 114929156A CN 202080092144 A CN202080092144 A CN 202080092144A CN 114929156 A CN114929156 A CN 114929156A
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Abstract

揭示用于矫正牙齿的矫正的牙齿排列形状的生成方法。矫正的牙齿排列形状生成方法包括：获取用户的牙齿形状信息的步骤；对于上述用户的上颚及下颚中的至少一个而言，基于上述获取的牙齿形状信息，在既定的范围内提取各牙齿的特定点的步骤；将提取的各牙齿的特定点投影到基准平面的步骤；对连接特定点的用户牙弓形状(arch form)和存储于数据库的多个标准牙弓形状进行比较的步骤；基于比较结果，在存储的多个标准牙弓形状中选择与用户牙弓形状最类似的标准牙弓形状的步骤；以及基于选择的标准牙弓形状，生成矫正的牙齿排列形状的步骤。

Description

矫正的牙齿排列形状生成方法及装置
技术领域
本公开涉及用于矫正用户的齿列的矫正的牙齿排列形状的生成方法及装置。
背景技术
通常进行出于医疗或美容的目的矫正牙齿位置的牙齿矫正或齿列矫正。齿列矫正的目的在于，不仅是单纯使齿列变整齐而排齐位置变形的牙齿，而且纠正在生长过程及生活过程中会产生的多种骨骼不协调，有助于发挥正常的牙齿功能，由此提供健康的口腔组织。骨骼不协调不仅影响到用户的外貌也影响到脸部的骨骼结构，因此成为重要的治疗对象之一。
为了在齿列矫正过程中矫正牙齿至准确的位置或正常角度，通常提供对牙齿施加指定的力来将牙齿移动至齿槽骨内所需的位置的材料。齿列矫正治疗可通过多种方法执行，作为其一例，可使用采样金属或陶瓷材质的支架和金属丝的齿列矫正装置。当利用齿列矫正装置时，在作为矫正对象的各牙齿的表面固定支架，将矫正用金属丝连接在多个支架，利用金属丝的弹性或复原力，对牙齿赋予矫正力，由此可逐渐矫正变形的牙齿。
在提供多种形态的齿列矫正装置的齿列矫正过程中，会需要生成作为用于矫正用户的齿列的目标的标准牙齿排列形状及基于此制造齿列矫正装置的矫正的牙齿排列形状。
发明内容
技术问题
公开的实施例提供用于矫正用户的齿列的矫正的牙齿排列形状生成方法及装置。
技术方案
根据一实施例的用于矫正牙齿的矫正的牙齿排列形状生成方法包括：获取用户的牙齿形状信息的步骤；对于上述用户的上颚及下颚中的至少一个而言，基于上述获取的牙齿形状信息，在既定的范围内提取各牙齿的特定点的步骤；将提取的上述各牙齿的特定点投影到基准平面的步骤；对连接上述特定点的用户牙弓形状(arch form)和存储于数据库的多个标准牙弓形状进行比较的步骤；基于上述比较结果，在存储的多个标准牙弓形状中选择与用户牙弓形状最类似的标准牙弓形状的步骤；以及基于上述选择的标准牙弓形状，生成矫正的牙齿排列形状的步骤。
优选地，上述特定点可以是各牙齿的面颊点(Facial Axis Point；FA point)。
并且，优选地，还包括将提取的上述各牙齿的特定点投影到基准平面的步骤，对连接投影到上述基准平面的上述特定点的用户牙弓形状(arch form)与上述多个标准牙弓形状进行比较，由此可执行上述比较的步骤。
并且，优选地，上述投影的步骤包括：在既定的范围内确定各牙齿的面颊点的步骤；以任一的基准点为基准，计算确定的上述各面颊点的三维上的坐标的步骤；利用计算的上述坐标，生成上述基准平面的步骤；以及在生成的上述基准平面投影上述各面颊点，计算投影到上述基准平面上的各面颊点的二维上的坐标的步骤。
并且，优选地，在生成上述基准平面的步骤中，可生成从上述各面颊点的垂直距离之和最小的基准平面。
并且，优选地，在生成上述基准平面的步骤中，可生成由从上述各面颊点的垂直距离e1至en表示的如下公式计算的E值最小的基准平面,
Figure BDA0003734756350000021
并且，优选地，上述多个标准牙弓形状是将多个正常咬合模型作为对象并通过统计学分析分类的，在由x轴及y轴构成的二维平面上可由三次函数表示。
并且，优选地，上述多个标准牙弓形状由如下
Figure BDA0003734756350000022
的三次函数表示，各标准牙弓形状可具有不同的系数β1及β2。
并且，优选地，在上述比较的步骤中，确定以与连接上述各牙齿的面颊点的用户牙弓形状最类似的方式由上述三次函数表示的曲线，可对确定的上述曲线与上述多个标准牙弓形状进行比较。
并且，优选地，在上述比较的步骤中，基于因多个标准牙弓形状与上述用户牙弓形状重叠而生成的空间的面积或距离的最小值，可确定与上述用户牙弓形状最类似的曲线。
并且，优选地，在上述选择的步骤中，基于上述各标准牙弓形状的系数β1及β2和上述曲线的系数β1及β2的差异，可选择具有与确定的上述曲线最类似的曲率的标准牙弓形状。
并且，优选地，在获取上述用户的牙齿形状信息的步骤中还可执行相互区分上述用户的多个牙齿和牙龈的工作。
并且，优选地，上述多个标准牙弓形状，分别对于上颚和下颚，可包括具有不同的系数β1及β2值的3个标准牙弓形状。
根据本发明的一实施例的矫正的牙齿排列形状生成装置包括：处理器；以及存储器，存储通过上述处理器能够执行的指令，上述处理器执行上述指令，获取用户的牙齿形状信息，对于上述用户的上颚及下颚中的至少一个，基于获取的上述牙齿形状信息，在既定的范围内提取各牙齿的特定点，将提取的上述各牙齿的特定点投影到基准平面，对连接上述特定点的牙弓形状(arch form)和存储于数据库的多个标准牙弓形状进行比较，基于上述比较结果，从存储的上述多个标准牙弓形状中选择与上述牙弓形状最类似的标准牙弓形状，基于选择的上述标准牙弓形状，生成矫正的牙齿排列形状。
优选地，上述特定点可以是各牙齿的面颊点(Facial Axis Point；FA point)。
并且，优选地，上述处理器将提取的上述各牙齿的特定点投影到基准平面，可对连接投影到上述基准平面的上述特定点的用户牙弓形状(arch form)与上述多个标准牙弓形状进行比较。
并且，优选地，上述处理器在既定的范围内确定各牙齿的面颊点，以任一的基准点为基准计算确定的上述各面颊点的三维上的坐标，利用计算的上述坐标，生成上述基准平面，在生成的上述基准平面投影上述各面颊点，可计算投影到上述基准平面上的各面颊点的二维上的坐标。
并且，优选地，上述处理器可生成从上述各面颊点的垂直距离之和最小的基准平面。
并且，优选地，上述处理器可生成由从上述各面颊点的垂直距离e1至en表示的如下公式计算的E值最小的基准平面，
Figure BDA0003734756350000041
并且，优选地，上述多个标准牙弓形状是将多个正常咬合模型作为对象并通过统计学分析分类的，在由x轴及y轴构成的二维平面上可由三次函数表示。
并且，优选地，上述多个标准牙弓形状由如下
Figure BDA0003734756350000042
的三次函数表示，各标准牙弓形状可具有不同的系数β1及β2。
并且，优选地，上述处理器确定以与连接上述各牙齿的面颊点的用户牙弓形状最类似的方式由上述三次函数表示的曲线，可对确定的上述曲线与上述多个标准牙弓形状进行比较。
并且，优选地，上述处理器基于因多个标准牙弓形状与上述用户牙弓形状重叠而生成的空间的面积或距离的最小值，可确定与上述用户牙弓形状最类似的曲线。
并且，优选地，上述处理器基于上述各标准牙弓形状的系数β1及β2和上述曲线的系数β1及β2的差异，可选择具有与确定的上述曲线最类似的曲率的标准牙弓形状。
并且，优选地，上述处理器可相互区分上述用户的多个牙齿和牙龈。
并且，优选地，上述多个标准牙弓形状，分别对于上颚和下颚，可包括具有不同的系数β1及β2值的3个标准牙弓形状。
发明的效果
根据上述的本发明的多种实施例，能够将用于矫正用户的齿列的矫正的牙齿排列形状更加快速而方便地正确生成在用户的齿列而适用。
附图说明
本公开可通过以下的详细说明和附图的结合来容易理解，附图标记(referencenumerals)意味着结构要素(structural elements)。
图1是表示根据一实施例的矫正的牙齿排列形状生成装置的框图，
图2是用于说明根据一实施例的矫正的牙齿排列形状生成方法的流程图，
图3是用于说明根据一实施例的牙弓形状的图，
图4是用于说明根据一实施例的面颊点(Facial Axis Point)确定方法的图，
图5是用于说明根据一实施例的关于多个牙齿的面颊点设定方法的图，
图6a及6b是用于说明根据一实施例的确定关于多个牙齿的面颊点的三维坐标的方法的图，
图7是用于说明根据一实施例的基准平面设定方法的图，
图8a及8b是用于说明根据一实施例的标准牙弓形状的图，
图9是用于说明根据一实施例的在基准平面上重新设定的面颊点的二维坐标的图，
图10是用于说明根据一实施例的基于面颊点的二维坐标的三次函数曲线确定方法的图，
图11是用于说明根据一实施例的对面颊点的三次函数曲线与标准牙弓形状进行比较的方法的图，
图12是表示根据一实施例的矫正的牙齿排列形状生成系统的框图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的优选实施例。此时，应当要留意，在附图中相同的结构要素尽可能由相同的附图标记表示。并且，省略了有可能导致本发明的主旨不清楚的公知功能及结构的详细说明。
本公开的部分实施例可实现功能块结构及多种处理步骤。这种功能块的一部分或全部可由执行特定功能的多种数量的硬件和/或软件结构实现。例如，本公开的功能块可由一个以上的微处理器实现，或者可由用于指定功能的电路结构实现。并且，例如，本公开的功能块可由多种编程语言或脚本语言实现。功能块可由一个以上的处理器中执行的运算法则实现。并且，本公开为了电子配置、信号处理和/或数据处理等，可采用现有技术。
并且，本说明书中记载的“...部”、“模块”等术语意味着处理至少一个功能或动作的单元，这可由硬件或软件实现或者可通过硬件与软件的结合来实现。“部”、“模块”还可以由存储于可寻址的存储介质并可由处理器启动的程序实现。
例如，“部”、“模块”可由多个软件结构要素、多个面向对象软件结构要素、多个类结构要素及多个任务结构要素之类的结构要素和多个处理器、多个函数、多个属性、多个规程、多个子程序、多个程序代码段、多个驱动器、固件、微码、电路、数据、数据库、多个数据结构、多个表格、多个陈列及变数实现。
在说明书全文中，当某些部分与另一部分“连接”时，这不仅包括“直接连接”的情况，而且还包括在其中间隔着装置而“间接连接”的情况。在说明书全文中，当某些部分“包括”某些结构要素时，这只要没有特别相反的记载内容，就意味着还可包括其他结构要素而不是除外其他结构要素。
并且，附图所示的多个结构要素之间的连接线或连接部件只是示例性地示出功能连接和/或物理或电路连接。根据实际装置中可代替或追加的多种功能连接、物理连接或电路连接可呈现多个结构要素之间的连接。
在本发明中使用的术语只是为了说明特定的实施例而使用的，并没有限定本发明的意图。单数的表述只要在文脉上没有明显不同之处，就包括多个表述。在本发明中，应当要理解“包括”或“具有”等术语指定说明书上记载的特征、数字、步骤、动作、结构要素、部件或这些组合的存在，而不是预先排除一个或其以上的其他特征或数字、步骤、动作、结构要素、部件或这些组合的存在或附加可能性。即，在本发明中描述为“包括”特定结构的内容并不是排除该结构以外的结构，而是意味着追加的结构可包括在本发明的实施方式或本发明的技术思想的范围内。
本发明的部分结构要素并不是在本发明中执行本质功能的必需结构要素，而是可成为仅用于提高性能的选择性结构要素。本发明可以仅包括实现除了仅用于提高性能而使用的结构要素之外的本发明的本质时所需的结构部，仅包括除了仅用于提高性能而使用的选择性结构要素之外的必需结构要素的结构也包括在本发明的权利范围内。
图1是表示根据一实施例的矫正的牙齿排列形状生成装置的框图。
参照图1，矫正的牙齿排列形状生成装置100可包括处理器110、收发部120、存储器130及显示器140。但是，图1所示的结构要素并不都是矫正的牙齿排列形状生成装置100的必需结构要素。还可根据相比于图1所示的结构要素多的结构要素实现矫正的牙齿排列形状生成装置100，也可以根据相比于图1所示的结构要素少的结构要素实现矫正的牙齿排列形状生成装置100。
矫正的牙齿排列形状生成装置100可获取用户的牙齿形状信息。为了矫正牙齿，需要测定作为矫正对象的用户的口腔。用户的牙齿形状信息可包括用户的口腔内形成的多个牙齿形状、形成位置及方向等。牙齿形状信息可包括齿龈线下方的齿龈柔软部位。矫正的牙齿排列形状生成装置100还可以具有牙齿形状信息获取部来直接获取用户的牙齿形状信息，也可以从外部接收预先生成的用户的牙齿形状信息。
在实施例中，用户的牙齿形状信息能够以扫描方式获取。扫描方式是利用光学三维扫描仪(Optical 3D Scanner)、治疗用CT等的信息获取装置来获取用户的口腔内信息，并处理所获取的信息来获取整体牙齿形状信息的方式。利用光学三维扫描仪或CT等的扫描方式，即使不与用户的牙齿或牙龈等进行物理接触，也能获取牙齿形状信息，故而有用。
在实施例中，牙齿形状信息还能够以石膏方式获取。石膏方式是向用户的口腔内投入固化的石膏材质的部件，通过固化形状，对用户的口腔内的牙齿进行打样来获取牙齿形状信息的方式。石膏方式会给患者带来不适感，而且有可能比起扫描方式需要相对长的时间。
通过扫描方式或石膏方式获取的信息可转变为通过数字处理的3D建模的形态。用户通过显示器140可确认转变为3D建模的形态而被输出的牙齿形状信息。
在实施例中，牙齿形状信息均可包括多个牙齿及牙龈的形状。矫正的牙齿排列形状生成装置100可通过判别牙齿形状信息中包括的多个牙齿及牙龈来相互区分。示例性地，矫正的牙齿排列形状生成装置100可基于牙齿与牙龈之间的色调差、明度差异、既定的界线等的信息来区分多个牙齿及牙龈。但是，矫正的牙齿排列形状生成装置100利用于区分动作的信息并不限定于上述的例。
对于用户的上颚及下颚中的至少一个，矫正的牙齿排列形状生成装置100基于获取的牙齿形状信息，可在既定的范围内提取各牙齿的特定点。其中，特定点可成为各牙齿的面颊点(Facial Axis Point；FA point)，对其的具体内容与图4及5相关而后述。
矫正的牙齿排列形状生成装置100将提取的特定点投影到基准平面，可对连接投影到基准平面的特定点的用户牙弓形状和存储于数据库的多个标准牙弓形状进行比较。其中，基准平面可以是从各牙齿的面颊点的垂直距离之和最小的平面。此时，矫正的牙齿排列形状生成装置100计算各牙齿的面颊点的三维上的坐标，利用计算的坐标，可生成从各面颊点的垂直距离之和最小的基准平面。
矫正的牙齿排列形状生成装置100基于比较结果，在存储于数据库的多个标准牙弓形状中可选择与用户牙弓形状最类似的标准牙弓形状。其中，多个标准牙弓形状可以是对作为正常咬合模型进行研究的牙弓形状进行统计聚类分析来分类的。对不是咬合不正者而是普通的几百名正常咬合者进行调查的结果显示，多个标准牙弓形状通过聚类分析可分类为由没有不对称等歪曲而形成的牙弓形状构成的限定的多个组分类。
另一方面，矫正的牙齿排列形状生成装置100基于选择的标准牙齿排列形状信息可生成矫正的牙齿排列形状。矫正的牙齿排列形状是用于建模变换为选择用户的牙齿的标准牙齿排列形状的矫正装置的形状。在实施例中，矫正的牙齿排列形状还可以提供为将用户的牙齿一下子变换为标准牙齿排列形状，也可以多次提供，以减轻施加于用户的牙齿的负担，使其逐渐变化，并使其整体变化目标成为标准牙齿排列形状。
处理器110对矫正的牙齿排列形状生成装置100的整体工作进行控制。处理器110执行用于获取并处理牙齿排列形状信息的基本算术、逻辑及输入输出运算，可处理至少一个指令。上述指令可从存储器130提供至处理器110。即，处理器110可根据存储于存储器130之类的记录装置的程序代码来执行指令。或者指令还可通过收发部120，由矫正的牙齿排列形状生成装置100接收而提供至处理器110。
收发部120可包括可实现矫正的牙齿排列形状生成装置100和服务器或外部设备之间的通信的一个以上的结构要素。
存储器130可存储用于处理及控制处理器110的程序，还可存储输入到矫正的牙齿排列形状生成装置100或者从矫正的牙齿排列形状生成装置100输出的数据。并且，存储器130可存储包括多个标准牙齿形状信息的数据库。
存储器(130)可包括闪速存储器类型(flash memory type)、硬盘类型(hard disktype)、微型多媒体卡类型(multimedia card micro type)、卡类型的存储器(例如，SD或XD存储器等)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、静态随机存取存储器(SRAM，Static Random Access Memory)、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM，Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)、可编程只读存储器(PROM，Programmable Read-Only Memory)、磁存储器、磁盘、光盘中的至少一个类型的存储介质。
显示器140显示并输出在矫正的牙齿排列形状生成装置100中处理的信息。例如，显示器140可显示用于给用户提供用户的牙齿排列形状信息、作为矫正的目标的标准牙齿排列形状信息或用于生成齿列矫正装置的矫正的牙齿排列形状的用户界面。
显示器140除了输出装置以外还可以使用为输入装置。显示器140可包括液晶显示器(liquid crystal display)、薄膜晶体管液晶显示器(thin film transistor-liquidcrystal display)、有机发光二极管(organic light-emitting diode)、柔性显示器(flexible display),三维显示器(3D display)、电泳显示器(electrophoretic display)中的至少一个。
图2是用于说明根据一实施例的矫正的牙齿排列形状生成方法的流程图。
首先，获取用户的牙齿形状信息(S210)。
随后，对于用户的上颚及下颚中的至少一个，基于获取的牙齿形状信息，在既定的范围内提取各牙齿的特定点(S220)。此时，特定点可成为各牙齿的面颊点。
随后，将提取的各牙齿的特定点投影到基准平面(S230)。
并且，在实施例中，在既定的范围内确定各牙齿的面颊点，基于任一的基准点，可计算确定的面颊点的三维上的坐标。利用计算的坐标，可生成从各面颊点的垂直距离之和最小的基准平面，在生成的基准平面投影各面颊点，可计算投影到基准平面上的各面颊点的二维上的坐标。
随后，对连接特定点的用户牙弓形状(arch form)与存储于数据库的多个标准牙弓形状进行比较(S240)。此时，确定以与连接各牙齿的面颊点的用户牙弓形状最类似的方式由三次函数表示的曲线，并可比较所确定的曲线与多个标准牙弓形状。
其中，如图3所示，牙弓形状意味着由曲线形态包围在咬合平面(Occlusal plane)上示出的牙齿的弧线。
随后，基于比较结果，在存储的多个标准牙弓形状中选择与用户牙弓形状最类似的标准牙弓形状(S250)。此时，基于各标准牙弓形状的系数和与用户牙弓形状最类似地确定的曲线的系数之差，可选择具有与确定的曲线最类似的曲率的标准牙弓形状。
随后，基于选择的标准牙弓形状，生成矫正的牙齿排列形状(S260)。
图4是用于说明根据一实施例的面颊点(Facial Axis Point)确定方法的图。图4示出包括齿冠(Crown)及齿根(Root)的牙齿的一例。
参照图4，用于分离各牙齿的临床齿冠(Clinical Crown)的齿龈(Gingiva)的咬合的二等分点，即相当于所示的轴的交叉点的部位成为该牙齿的面颊点。矫正的牙齿排列形状生成装置100基于各牙齿的形状来判别牙齿长轴，即使没有用户输入，也能基于此确定关于各牙齿的面颊点。
图5是用于说明根据一实施例的关于多个牙齿的面颊点设定方法的图。
参照图5，可确认关于各牙齿的面颊点显示为点(point)的形态。如上所述，连接各牙齿的面颊点的线可意味着牙弓形状(arch form)。
并且，参照图5，关于多个牙齿的各个面颊点被相互独立地选择。因此，针对各牙齿，基于预先设定的加重值，可分别计算各面颊点的移动量。
图6a及6b是用于说明根据一实施例的确定关于多个牙齿的面颊点的三维坐标的方法的图。
针对多个牙齿分别确定的面颊点在三维空间上可由坐标表示，如图6a所示，基于任一的基准点，可计算各面颊点的三维坐标。优选的是，对于任一的基准点而言，将面颊点设定为能够存在于相互连接而生成的用户牙弓形状的内部。
参照图6b，从任一的基准点延伸x、y及z轴，可计算各面颊点的三维坐标。此时，基准点的三维坐标成为(0,0,0)。图6b为了方便仅限于上颚而示出各牙齿的面颊点的三维坐标。
图7是用于说明根据一实施例的基准平面设定方法的图。
在一实施例中，可设定用于再生成多个牙齿的各面颊点的二维坐标的基准平面。其中，从既定的范围内的所有牙齿的面颊点的垂直距离之和最小的平面可设定为基准平面。
具体地，从各面颊点f1至fn的任一的虚拟平面的垂直距离可设为e1至en。图7表示从第14个牙齿至第17个牙齿的任一的虚拟平面的垂直距离。
此时，从既定的范围内的所有牙齿的面颊点的垂直距离之和E可由如下公式表示。
【数学式1】
Figure BDA0003734756350000101
此时，将E值最小的虚拟的平面可设为基准平面。
图8a及8b是用于说明根据一实施例的标准牙弓形状的图。
如图8a所示，多个标准牙弓形状可以是对将正常咬合模型作为对象进行研究的牙弓形状进行统计聚类分析来分类的。(a)表示有关上颚分析的标本，(b)表示有关下颚分析的标本。
对不是咬合不正者而是普通的几百名正常咬合者进行调查的结果显示，多个标准牙弓形状通过聚类分析可分类为由没有不对称等歪曲而形成的牙弓形状构成的限定的多个组分类。
参照图8b，如(a)所示，标准牙弓形状针对上颚可包括3个标准牙弓形状，如(b)所示，针对下颚也可同样包括3个标准牙弓形状。3个标准牙弓形状在至少一个区域可具有不同的曲率。
但是，这是示例性的，根据实施例，针对上颚及下颚的标准牙弓形状可以是3个以上。并且，根据实施例，基于作为聚类分析对象的正常咬合者的人种、性别、年龄分布等，可设定各个不同的个数及形态的标准牙弓形状。
另一方面，标准牙弓形状在由x轴及y轴构成的二维平面上可由如下函数表示。
【数学式2】
y＝β1×x3+β2×x2(x＞0)
y＝-β1×x3+β2×x2(x＜0)
此时，各标准牙弓形状可具有不同的系数β1及β2。
图9是用于说明根据一实施例的在基准平面上重新设定的面颊点的二维坐标的图。
图9表示在既定范围内的14个牙齿(第11个至第17个、第21个至第27个)的面颊点投影到二维的基准平面上的情况。投影到基准平面上的各面颊点具有在基准平面上重新设定的二维坐标(x,y)。
图10是用于说明根据一实施例的基于面颊点的二维坐标的三次函数曲线确定方法的图。
如图10所示，可通过将投影到基准平面上的各面颊点相互连接而生成用户牙弓形状。若生成用户牙弓形状，则对生成的用户牙弓形状与多个标准牙弓形状进行比较，可选择与用户牙弓形状最类似的标准牙弓形状。
具体地，确定以与用户牙弓形状最类似的方式由三次函数表示的曲线，可通过对确定的曲线与多个标准牙弓形状进行比较的方式选择与用户牙弓形状最类似的标准牙弓形状，以与用户牙弓形状最类似的方式由三次函数表示的曲线也能由基于上述数学式2的三次函数表示。即，可找出具有与用户牙弓形状最类似的曲线的三次函数的系数β1及β2。
在一实施例中，为了判别用户牙弓形状与由三次函数表示的曲线的类似度，如图10所示，可利用因用户牙弓形状与曲线重叠而生成的空间n1的面积。计算基于系数β1及β2的n1的面积，可确定基于反映n1的面积最小的系数β1及β2的三次函数的曲线。
图11是用于说明根据一实施例的对面颊点的三次函数曲线与标准牙弓形状进行比较的方法的图。
如图11所示，基于各标准牙弓形状的系数β1及β2和基于图10的过程计算的曲线的系数β1及β2的差异，可选择具有与该曲线最类似的曲率的标准牙弓形状。
例如，第1标准牙弓形状(cluster 1(组1))的β1及β2值可分别为a1及b1，第2标准牙弓形状(cluster 2(组2))的β1及β2值可分别为a2及b2，第3标准牙弓形状(cluster 3(组3))的β1及β2值可分别为a3及b3。其中，β1及β2值可以是正数和/或负数。将通过基于图10的过程计算的曲线的系数β1及β2值与标准牙弓形状的系数β1及β2值相互比较，可选择系数具有最小的差异的标准牙弓形状。
参照图11，与由用户牙弓形状中计算的三次函数曲线最类似的标准牙弓形状成为第2标准牙弓形状或第3标准牙弓形状。这种情况下，与由用户牙弓形状计算的三次函数曲线最紧连的第2标准牙弓形状可被选择为用于生成牙齿排列形状的标准牙弓形状。
但是，根据实施例，为了使牙齿排列形状不过于紧凑而包括余地空间，还可选择具有将该三次函数曲线包括在内部的曲率的第3标准牙弓形状。
图12是表示根据一实施例的矫正的牙齿排列形状生成系统的框图。
参照图12，矫正的牙齿排列形状生成系统1000包括矫正的牙齿排列形状生成装置1100及服务器1200。
矫正的牙齿排列形状生成装置1100可获取用户的牙齿形状信息。矫正的牙齿排列形状生成装置1100具有牙齿形状信息获取部，还可直接获取用户的牙齿形状信息，也可以从外部接收预先生成的用户的牙齿形状信息。
在实施例中，用户的牙齿形状信息还可以通过扫描方式来获取，牙齿形状信息还可以通过石膏方式来获取。
在矫正的牙齿排列形状生成装置1100中，对于用户的上颚及下颚中的至少一个，基于获取的牙齿形状信息，在既定的范围内可提取各牙齿的特定点。其中，特定点可成为各牙齿的面颊点(Facial Axis Point；FA point)。
矫正的牙齿排列形状生成装置1100将提取的特定点投影到基准平面，可对连接投影到基准平面的特定点的用户牙弓形状与存储于数据库的多个标准牙弓形状进行比较。其中，基准平面可成为从各牙齿的面颊点的垂直距离之和最小的平面。
矫正的牙齿排列形状生成装置1100基于比较结果，在存储于数据库的多个标准牙弓形状中可选择与用户牙弓形状最类似的标准牙弓形状。其中，多个标准牙弓形状可以是对将正常咬合模型作为对象进行研究的牙弓形状进行统计聚类分析来分类的。
另一方面，矫正的牙齿排列形状生成装置1100基于选择的标准牙齿排列形状信息可生成矫正的牙齿排列形状。在实施例中，矫正的牙齿排列形状还可以提供为将用户的牙齿一下子变换为标准牙齿排列形状,也可以多次提供，以减轻施加于用户的牙齿的负担，使其逐渐变化，并使其整体变化目标成为标准牙齿排列形状。
服务器1200与矫正的牙齿排列形状生成装置1100通信，可将矫正的牙齿排列形状所需的信息提供至矫正的牙齿排列形状生成装置1100。并且，服务器1200存储由矫正的牙齿排列形状生成装置1100提供的矫正装置建模，并可向用于实现为实际矫正装置的矫正装置生成装置提供建模。
另一方面，上述实施例可制作为计算机上可启动的程序，并可在利用计算机可读介质来启动上述程序的通用数字计算机中实现。并且，在上述实施例中使用的数据的结构可通过多种手段记录于计算机可读介质中。并且，上述实施例能够以包括由计算机启动的程序模块之类的计算机可执行的指令的记录介质的形态实现。例如，软件模块或由运算法则实现的方法作为计算机可读而执行的代码或程序指令可存储于计算机可读记录介质中。
计算机可读介质可以是可由计算机接入的任一的记录介质，并可包括易失性及非易失性介质、分离型及非分离型介质。计算机可读介质可包括磁性存储介质例如只读存储器、软盘、硬盘等，并可包括光学可读介质例如只读光盘、DVD等存储介质，但是并不限定于此。并且，计算机可读介质可包括计算机存储介质及通信介质。
并且，计算机可读的多个记录介质可分散在由网络连接的计算机系统中，分散的记录介质中存储的数据例如程序指令及代码可由至少一个计算机执行。
在本公开中说明的特定实施例仅有一实施例，任何方法都不能限定本公开的范围。为了简化说明书，可省略以往电子结构、控制系统、软件及上述系统的其他功能方面的记载。

Claims (26)

1.一种生成用于矫正牙齿的矫正的牙齿排列形状的方法，其特征在于，包括：
获取用户的牙齿形状信息的步骤；
对于所述用户的上颚及下颚中的至少一个而言，基于所述获取的牙齿形状信息，在既定的范围内提取各牙齿的特定点的步骤；
对连接所述特定点的用户牙弓形状和存储于数据库的多个标准牙弓形状进行比较的步骤；
基于所述比较结果，在所述存储的多个标准牙弓形状中选择与所述用户牙弓形状最类似的标准牙弓形状的步骤；以及
基于所述选择的标准牙弓形状，生成矫正的牙齿排列形状的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特定点为各牙齿的面颊点。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
还包括将提取的所述各牙齿的特定点投影到基准平面的步骤，
在所述比较的步骤中，对连接投影到所述基准平面的所述特定点的用户牙弓形状与所述多个标准牙弓形状进行比较。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述投影的步骤包括：
在既定的范围内确定各牙齿的面颊点的步骤；
以任一的基准点为基准，计算确定的所述各面颊点的三维上的坐标的步骤；
利用计算的所述坐标，生成所述基准平面的步骤；以及
在生成的所述基准平面投影所述各面颊点，计算投影到所述基准平面上的各面颊点的二维上的坐标的步骤。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
在生成所述基准平面的步骤中，生成从所述各面颊点的垂直距离之和最小的基准平面。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
在生成所述基准平面的步骤中，
生成由从所述各面颊点的垂直距离e1至en表示的如下公式计算的E值最小的基准平面，
Figure FDA0003734756340000021
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个标准牙弓形状是将多个正常咬合模型作为对象并通过统计学分析分类的，在由x轴及y轴构成的二维平面上由三次函数表示。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
所述多个标准牙弓形状由如下
Figure FDA0003734756340000022
的三次函数表示，各标准牙弓形状具有不同的系数β1及β2。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
在所述比较的步骤中，
确定以与连接所述各牙齿的面颊点的用户牙弓形状最类似的方式由所述三次函数表示的曲线，对确定的所述曲线与所述多个标准牙弓形状进行比较。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，
在所述比较的步骤中，基于因多个标准牙弓形状与所述用户牙弓形状重叠而生成的空间的面积或距离的最小值，确定与所述用户牙弓形状最类似的曲线。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，
在所述选择的步骤中，
基于所述各标准牙弓形状的系数β1及β2和所述曲线的系数β1及β2的差异，选择具有与确定的所述曲线最类似的曲率的标准牙弓形状。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述获取步骤包括相互区分所述用户的多个牙齿和牙龈的步骤。
13.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
所述多个标准牙弓形状，分别对于上颚和下颚，包括具有不同的系数β1及β2值的3个标准牙弓形状。
14.一种矫正的牙齿排列形状生成装置，其特征在于，
包括：
处理器；以及
存储器，存储通过所述处理器能够执行的指令，
所述处理器执行所述指令，获取用户的牙齿形状信息，对于所述用户的上颚及下颚中的至少一个，基于获取的牙齿形状信息，在既定的范围内提取各牙齿的特定点，将提取的各牙齿的特定点投影到基准平面，对连接所述特定点的牙弓形状和存储于数据库的多个标准牙弓形状进行比较，基于所述比较结果，从存储的所述多个标准牙弓形状中选择与所述牙弓形状最类似的标准牙弓形状，基于选择的所述标准牙弓形状，生成矫正的牙齿排列形状。
15.根据权利要求14所述的矫正的牙齿排列形状生成装置，其特征在于，所述特定点为各牙齿的面颊点。
16.根据权利要求15所述的矫正的牙齿排列形状生成装置，其特征在于，
所述处理器将提取的所述各牙齿的特定点投影到基准平面，对连接投影到所述基准平面的所述特定点的用户牙弓形状与所述多个标准牙弓形状进行比较。
17.根据权利要求16所述的矫正的牙齿排列形状生成装置，其特征在于，
所述处理器在既定的范围内确定各牙齿的面颊点，以任一的基准点为基准计算确定的所述各面颊点的三维上的坐标，利用计算的所述坐标，生成所述基准平面，在生成的所述基准平面投影所述各面颊点，计算投影到所述基准平面上的各面颊点的二维上的坐标。
18.根据权利要求17所述的矫正的牙齿排列形状生成装置，其特征在于，
所述处理器生成从所述各面颊点的垂直距离之和最小的基准平面。
19.根据权利要求18所述的矫正的牙齿排列形状生成装置，其特征在于，
所述处理器生成由从所述各面颊点的垂直距离e1至en表示的如下公式计算的E值最小的基准平面，
Figure FDA0003734756340000031
20.根据权利要求15所述的矫正的牙齿排列形状生成装置，其特征在于，所述多个标准牙弓形状是将多个正常咬合模型作为对象并通过统计学分析分类的，在由x轴及y轴构成的二维平面上由三次函数表示。
21.根据权利要求20所述的矫正的牙齿排列形状生成装置，其特征在于，
所述多个标准牙弓形状由如下
Figure FDA0003734756340000041
的三次函数表示，各标准牙弓形状具有不同的系数β1及β2。
22.根据权利要求21所述的矫正的牙齿排列形状生成装置，其特征在于，
所述处理器确定以与连接所述各牙齿的面颊点的用户牙弓形状最类似的方式由所述三次函数表示的曲线，对确定的所述曲线与所述多个标准牙弓形状进行比较。
23.根据权利要求22所述的矫正的牙齿排列形状生成装置，其特征在于，
所述处理器基于因多个标准牙弓形状与所述用户牙弓形状重叠而生成的空间的面积或距离的最小值，确定与所述用户牙弓形状最类似的曲线。
24.根据权利要求23所述的矫正的牙齿排列形状生成装置，其特征在于，
所述处理器基于所述各标准牙弓形状的系数β1及β2和所述曲线的系数β1及β2的差异，选择具有与确定的所述曲线最类似的曲率的标准牙弓形状。
25.根据权利要求14所述的矫正的牙齿排列形状生成装置，其特征在于，
所述处理器相互区分所述用户的多个牙齿和牙龈。
26.根据权利要求21所述的矫正的牙齿排列形状生成装置，其特征在于，
所述多个标准牙弓形状，分别对于上颚和下颚，包括具有不同的系数β1及β2值的3个标准牙弓形状。
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