CN115281866B - 牙齿模型获取辅助装置、获取方法、系统、介质及设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种牙齿模型获取辅助装置、获取方法、系统、介质及设备，牙齿模型获取辅助装置包括、伸缩杆、两个接触头、多个配合部、长度传感器、两个第一角度传感器和第二角度传感器，当有获取患者口腔模型的需求时，只需用辅助装置依次测量相邻两颗牙齿的位置及接触头的旋转情况，得到所有相邻两颗牙齿的相对位置和相对方向，再将每个牙齿的位置信息在第一次匹配好的检测点与对应分割后的独立牙齿模型上进行移动旋转定位，重新获取牙齿位移旋转后形态，最终便可重新获得患者口腔最新的牙齿模型。本申请可免除使用硅橡胶印模和使用口扫设备的方法，缩短患者保持口腔开合状态的时间，减少患者对口腔牙齿模型制作的抵触感，提升患者体验感。

Description

牙齿模型获取辅助装置、获取方法、系统、介质及设备

技术领域

本申请涉及口腔医疗技术领域，尤其是涉及一种牙齿模型获取辅助装置、获取方法、系统、介质及设备。

背景技术

随着人民生活水平日益的提高，人们对牙齿健康、美观越来越重视。无托槽隐形正畸技术正在迅速兴起和发展，产品生产商需要提供解决方案和压制出适合每个不同阶段的隐形矫治器，因此隐形矫治器的需求量也在不断的增加。

因口腔正畸尤其无托槽隐形正畸属于设计方案预制形式，所以最终的实际效果很容易与原初设计方案产生偏差，在整个正畸治疗过程中阶段调整、重新设计治疗、治疗效果跟踪比对等会有不定时对患者口腔牙齿模型进行重新获取的需求。

当前获取患者口内牙齿模型的方法中，一种是使用硅橡胶印模，再将硅橡胶印模翻印制成石膏模型，通过光学扫描仪将石膏模型扫描成数字模型。使用硅橡胶法对临床取模人员技术水平有较高要求，由于取硅橡胶印模时患者需保持长时间口腔开合状态，印模托盘异物感明显，患者体验感不佳容易造成抵触心理。

另一种方法是使用口扫设备，在临床上使用口扫相机在患者口内进行口腔扫描，获取患者口腔数字模型。使用口扫方法同样需要对操作人员有较高技术水平要求，需要专业培训，相比传统的硅橡胶印模法具有时效快、流程简短、患者体验度佳的优点。口内扫描完成后便可获得患者口腔数字模型，通过互联网进行传输，但是口扫设备成本较高，不适合中小型口腔医疗机构采用，普广性较差。同时使用口扫取模时同样需要患者保持长时间口腔开合，摄像头异物感明显，患者体验感不佳容易造成抵触心理。

发明内容

为了减少患者对口腔牙齿模型制作的抵触感，提升患者体验感，本申请提供一种牙齿模型获取辅助装置、获取方法、系统、介质及设备。

本申请提供的一种牙齿模型获取辅助装置、获取方法、系统、介质及设备采用如下的技术方案：

第一方面，一种获取患者口腔牙齿模型辅助装置，包括：

固定杆，具有第一连接端和第一接触端，

伸缩杆，呈在长度方向可伸缩设置，具有第二连接端和第二接触端，所述第一连接端和所述第二连接端铰接形成铰接点；

两个接触头，两个所述接触头可多方向转动一一安装于所述第一接触端和所述第二接触端，各所述接触头上均安装有定位部；

至少两个配合部，所述配合部用于一一安装于相邻两颗牙齿的牙齿颊面上，两个所述定位部与其中相邻两个所述配合部一一对应且相适配，用于将所述接触头定位于牙齿颊面上；

长度传感器，安装于所述伸缩杆，用于测量所述伸缩杆的长度；

两个第一角度传感器，一一安装于各所述接触头，用于测量所述接触头转动的角度；以及，

第二角度传感器，安装于所述铰接点，用于测量所述固定杆和所述伸缩杆之间的角度。

通过采用上述技术方案，根据相邻两颗牙齿的位置，将固定杆的定位部安装于其中一牙齿上的配合部，通过调整伸缩杆的长度，转动固定杆和伸缩杆，调整固定杆和伸缩杆的倾斜方向，使伸缩杆的定位杆安装于另一牙齿上的配合部，可确定相邻两颗牙齿的相对位置和相对方向，依次对各相邻两颗牙齿的相对位置和相对方向进行计算，从而可确定所有牙齿的相对位置和相对方向，将所有牙齿与独立牙齿模型进行位置和方向拟合匹配，得到新的患者口腔牙齿模型。只需要将辅助装置的两个定位部依次贴合于牙齿的配合部上获取数据，可免除使用硅橡胶印模和使用口扫设备的方法，缩短患者保持口腔开合状态的时间，减少患者对口腔牙齿模型制作的抵触感，提升患者体验感。

可选的，所述定位部和所述配合部磁吸配合。

通过采用上述技术方案，可加快接触头安装于牙齿颊面上的速度，提高便捷性，减少整个操作时间，降低患者心理负担。

可选的，所述定位部和所述配合部均对称设置有两个磁性相反的磁极。

通过采用上述技术方案，接触头安装于牙齿颊面时，通过磁极对接触头的定位作用，可保证接触头安装方向的精确度，同时由于磁性相同的磁极之间具有相斥的作用，磁性相反的磁极之间具有相吸的作用，使得磁极可对接触头实现自动定位，可减少定位时间和定位难度。

可选的，所述第一接触端和/或所述第二接触端均安装有定位球，所述接触头一端凹陷形成嵌入槽，所述定位球嵌设于所述嵌入槽内，所述接触头另一端呈平面设置，安装有所述定位部。

通过采用上述技术方案，可实现接触头360°的转动，定位部安装于牙齿颊面上的配合部后，转动固定杆和伸缩杆，使嵌入槽的槽壁沿着定位球的外壁转动即可，提高操作的便捷性。

第二方面，一种患者口腔牙齿模型获取方法，基于如上任一项所述的获取患者口腔牙齿模型辅助装置，包括以下步骤：

S1获取患者整体牙齿的口腔数字模型，利用模型处理软件将口腔数字模型进行切分，得到牙齿间相互独立的多个独立牙齿模型；

S2在患者相邻两颗牙齿上安装所述配合部，调整所述伸缩杆的长度、所述固定杆和所述伸缩杆的倾斜方向，使两个所述定位部与两个所述配合部一一对应且配合；

S3利用所述长度传感器测量所述伸缩杆的长度，利用所述第一角度传感器测量各所述接触头转动的角度，利用所述第二角度传感器测量所述固定杆和所述伸缩杆之间的角度，通过计算确定相邻两颗牙齿的相对位置和相对方向；

S4依次对各相邻两颗牙齿的相对位置和相对方向进行计算，从而确定所有牙齿的相对位置和相对方向，将所有牙齿与独立牙齿模型进行位置和方向拟合匹配，得到新的患者口腔牙齿模型。

通过采用上述技术方案，当有获取患者口腔模型的需求时，只需用辅助装置依次测量相邻两颗牙齿的位置及接触头的旋转情况，得到所有相邻两颗牙齿的相对位置和相对方向，再将每个牙齿的位置信息在第一次匹配好的检测点与对应分割后的独立牙齿模型上进行移动旋转定位，重新获取牙齿位移旋转后形态，最终便可重新获得患者口腔最新的牙齿模型。

可选的，步骤S3包括以下步骤：

S31以与所述固定杆相对的牙齿作为基准点，所述固定杆上的接触头为第一接触头，所述伸缩杆上的接触头为第二接触头，所述固定杆与所述第一接触头之间未发生相对转动时，以所述固定杆上第一接触头的安装位置为原点、所述固定杆方向为轴的第一坐标系XYZ作为基准坐标系，根据所述固定杆和所述伸缩杆的长度、所述固定杆和所述伸缩杆之间的角度，得到在所述基准坐标系中，所述固定杆与所述第一接触头之间未发生相对转动时，以所述伸缩杆上第二接触头的安装位置为原点、所述伸缩杆为轴的第二坐标系X’Y’Z’的位置；

S32根据所述第一接触头转动的角度，得到在所述基准坐标系中，所述固定杆与所述第一接触头之间发生相对转动后、以所述伸缩杆上第二接触头的安装位置为原点、所述伸缩杆为轴的第三坐标系X”Y”Z”的位置；

S33根据所述第二接触头转动的角度，得到在所述第三坐标系中，所述第二接触头与第二牙齿颊面接触的检测点的坐标、第二牙齿牙齿颊面方向和牙齿颊面垂直方向，从而得到两个相邻牙齿的相对位置和相对方向。

通过采用上述技术方案，固定杆上的接触头为第一接触头，伸缩杆上的接触头为第二接触头，利用第一角度传感器测量第一接触头转动的角度，该角度是第一接触头与固定杆之间的相对角度，将第一接触头作为基准点，该角度可视为固定杆转动的角度。以固定杆与第一接触头之间未发生相对转动时的相对位置为基准，根据第一角度传感器测量的角度，可确定固定杆转动后相对于第一接触头的位置。

由于固定杆的长度一定，长度传感器测量伸缩杆的长度，第二角度传感器测量固定杆和伸缩杆之间的角度，固定杆和伸缩杆之间的相对位置保持不变。由于固定杆和伸缩杆的相对位置是确定的，从而可确定伸缩杆的位置。同样的，利用第一角度传感器测量第二接触头转动的角度，将伸缩杆作为基准点，从而可确定第二接触头的位置和方向。因此，将第一接触头作为基准点，通过长度传感器测量伸缩杆的长度，第一角度传感器测量接触头转动的角度，第二角度传感器测量固定杆和伸缩杆之间的角度，可以确定以第一接触头的位置和方向为基准，第二接触头相对于第一接触头的位置和方向，从而可确定相邻两颗牙齿的相对位置和相对方向。

可选的，步骤S31中，所述固定杆上第一接触头的安装位置为B点，所述伸缩杆上所述第二接触头的安装位置为A点，所述固定杆和所述伸缩杆的铰接点为C点，所述固定杆长度为M，所述伸缩杆长度为N，所述固定杆和所述伸缩杆之间的角度为α3，则在所述基准坐标系中：

所述固定杆与所述第一接触头之间未发生相对转动、所述伸缩杆上第二接触头的安装位置A的位置坐标为：(N·sinα3，0，M-N·cosα3)；

第二坐标系X’Y’Z’的方向坐标为：

X`轴(-N·sinα3，0，N·cosα3)；

Y`轴(0，1，0)；

Z`轴(N·tanα3·cosα3，0，N·tanα3·sinα3)；

步骤S32中，所述第一接触头绕Z轴旋转角度为α1，所述第一接触头绕Y轴旋转角度为α2，则在所述基准坐标系中：

所述固定杆与所述第一接触头之间发生相对转动后、所述伸缩杆上第二接触头的安装位置A的位置坐标为：

{sin(α6+α2)·AB·cosα1，sin(α6+α2)·AB·sinα1，cos(α6+α2)·AB}；

第三坐标系X”Y”Z”的方向坐标为：

X”轴(sinα2·M·cosα1-sin(α6+α2)·AB·cosα1，sinα2·M·sinα1-sin(α6+α2)·AB·sinα1，cosα2·M-cos(α6+α2)·AB)；

Y”轴(cos(π+α1)，sin(π+α1)，0)

Z”轴{sin(α6+α2)·AB·cosα1-sinα2·(M-N/cosα3)·cosα1，sin(α6+α2)·AB·sinα1-sinα2·(M-N/cosα3)·sinα1，cos(α6+α2)·AB-cosα2·(M-N/cosα3)}；

步骤S33中，所述第二接触头绕Z轴旋转角度为α4，所述第二接触头绕Y轴旋转角度为α5，则在所述第三坐标系中：

所述第二接触头与第二牙齿颊面接触的检测点的坐标为：

(sinα5·R·cosα4，sinα5·R·sinα4，cosα5·R)

第二牙齿牙齿颊面方向为：

(sinα5·cosα4，sinα5·sinα4，cosα5)；

第二牙齿牙齿颊面垂直方向为：

{cos(π+α4)，sin(π+α4)，0}。

通过采用上述技术方案，以第一坐标系为基准坐标系，计算以第二接触点中心为原点的第二坐标系在第一坐标系中的位置坐标，再通过固定杆和伸缩杆的转动，计算以第二接触点中心为原点的第三坐标系在第一坐标系中的位置坐标，通过第二接触头的转动，计算第二接触头在第三坐标系中的位置和方向。将第一接触头和第二接触头之间相对的位置和方向关系，转化为多个坐标系的相对关系，通过计算第三坐标系与第一坐标系的关系，第二接触头在第三坐标系中的位置，计算第二接触头与第二牙齿颊面接触的检测点在第三坐标系中的坐标，第二牙齿牙齿颊面在第三坐标系中的方向，第二牙齿牙齿颊面在第三坐标系中的垂直方向，简化了计算过程，保证计算的准确度。

第三方面，一种患者口腔牙齿模型获取系统，包括：

独立牙齿模型获取模块，用于获取患者整体牙齿的口腔数字模型，利用模型处理软件将口腔数字模型进行切分，得到牙齿间相互独立的多个独立牙齿模型；

数据获取模块，用于获取所述长度传感器测量的所述伸缩杆的长度，所述第一角度传感器测量的各所述接触头转动的角度，所述第二角度传感器测量的所述固定杆和所述伸缩杆之间的角度；

计算模块，用于通过计算确定相邻两颗牙齿的相对位置和相对方向，依次对各相邻两颗牙齿的相对位置和相对方向进行计算，从而确定所有牙齿的相对位置和相对方向；

拟合匹配模块，用于将所有牙齿与独立牙齿模型进行位置和方向拟合匹配，得到新的患者口腔牙齿模型。

通过采用上述技术方案，将辅助装置的两个定位部依次贴合于相邻两颗牙齿的配合部上，可确定所有牙齿的相对位置和相对方向，将所有牙齿与独立牙齿模型进行位置和方向拟合匹配，得到新的患者口腔牙齿模型，可免除使用硅橡胶印模和使用口扫设备的方法，缩短患者保持口腔开合状态的时间，减少患者对口腔牙齿模型制作的抵触感，提升患者体验感。

第四方面，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有指令，当所述指令被执行时，执行如上任一项所述的方法步骤。

通过采用上述技术方案，将辅助装置的两个定位部依次贴合于相邻两颗牙齿的配合部上，可确定所有牙齿的相对位置和相对方向，将所有牙齿与独立牙齿模型进行位置和方向拟合匹配，得到新的患者口腔牙齿模型，可免除使用硅橡胶印模和使用口扫设备的方法，缩短患者保持口腔开合状态的时间，减少患者对口腔牙齿模型制作的抵触感，提升患者体验感。

第五方面，一种电子设备，包括：处理器和存储器；其中，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序适于由所述处理器加载并执行如上任一项的方法步骤。

通过采用上述技术方案，将辅助装置的两个定位部依次贴合于相邻两颗牙齿的配合部上，可确定所有牙齿的相对位置和相对方向，将所有牙齿与独立牙齿模型进行位置和方向拟合匹配，得到新的患者口腔牙齿模型，可免除使用硅橡胶印模和使用口扫设备的方法，缩短患者保持口腔开合状态的时间，减少患者对口腔牙齿模型制作的抵触感，提升患者体验感。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1、将辅助装置的两个定位部依次贴合于相邻两颗牙齿的配合部上，可确定所有牙齿的相对位置和相对方向，将所有牙齿与独立牙齿模型进行位置和方向拟合匹配，得到新的患者口腔牙齿模型，可免除使用硅橡胶印模和使用口扫设备的方法，缩短患者保持口腔开合状态的时间，减少患者对口腔牙齿模型制作的抵触感，提升患者体验感。

2、定位部配合部磁吸配合，可加快接触头安装于牙齿颊面上的速度，提高便捷性，减少整个操作时间，降低患者心理负担。

3、定位部配合部均对称设置有两个磁性相反的磁极，可保证接触头安装方向的精确度，磁极可对接触头实现自动定位，可减少定位时间和定位难度。

附图说明

图1是本申请中获取患者口腔牙齿模型辅助装置与牙齿颊面配合使用的结构示意图；

图2是如图1所示的获取患者口腔牙齿模型辅助装置的结构示意图；

图3是如图1所示的获取患者口腔牙齿模型辅助装置中配合部安装于牙齿颊面的结构示意图；

图4是第一坐标系XYZ和第二坐标系X’Y’Z’的结构示意图；

图5是固定杆和伸缩杆未发生转动时在第一坐标系XYZ的结构示意图；

图6是固定杆和伸缩杆绕Y轴旋转后在第一坐标系XYZ的结构示意图；

图7是固定杆和伸缩杆绕Y轴旋转再绕Z轴旋转后在第一坐标系XYZ的结构示意图；

图8是第三坐标系X”Y”Z”在第一坐标系XYZ的结构示意图；

图9是第二接触头未转动时在第三坐标系中的结构示意图；

图10是本申请中患者口腔牙齿模型获取系统的结构示意图；

图11是本申请中电子设备的结构示意图。

附图标记说明：1、固定杆；11、第一连接端；12、第一接触端；2、伸缩杆；21、第二连接端；22、第二接触端；23、铰接点；3、接触头；31、定位部；4、配合部；41、磁极；5、定位球；100、患者口腔牙齿模型获取系统；101、独立牙齿模型获取模块；102、数据获取模块；103、计算模块；104、拟合匹配模块；200、电子设备；201、处理器；202、通信总线；203、用户接口；204、网络接口；205、存储器。

具体实施方式

以下结合附图1-11对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种获取患者口腔牙齿模型辅助装置。参照图1，获取患者口腔牙齿模型辅助装置作用于相邻两颗牙齿，包括固定杆1、伸缩杆2、两个接触头3、多个配合部4、长度传感器、两个第一角度传感器和第二角度传感器。

参照图2，固定杆1具有第一连接端11和第一接触端12，固定杆1的长度可以是固定不变的，固定杆1也可以是呈伸缩使其长度是变化的，当固定杆1呈伸缩设置，固定杆1上需安装长度传感器，用于测量固定杆1的长度。本实施例中，为了便于操作，固定杆1的长度是固定不变的。

伸缩杆2呈在长度方向可伸缩设置，具有第二连接端21和第二接触端22，第一连接端11和第二连接端21铰接形成铰接点23，本实施例中，固定杆1和伸缩杆2位于同一平面，具体连接结构与圆规类似，固定杆1和伸缩杆2之间发生相对转动使固定杆1和伸缩杆2之间的角度变化。

其他实施例中，固定杆1和伸缩杆2的端部也可以叠置，不位于同一平面，但固定杆1和伸缩杆2所在平面的相对位置是固定的。

两个接触头3可多方向转动一一安装于第一接触端12和第二接触端22，各接触头3上均安装有定位部31。

在一优选实施例中，第一接触端12、第二接触端22均安装有定位球5，接触头3一端凹陷形成嵌入槽，定位球5嵌设于嵌入槽内，接触头3另一端呈平面设置，安装有定位部31。可以理解的，为了防止接触头3掉落，同时便于接触头3的360°转动，定位球5大部分位于嵌入槽内。

参照图3，配合部4用于一一安装于相邻两颗牙齿的牙齿颊面上，在一优选实施例中，配合部4粘贴于牙齿颊面上，两个定位部31与其中相邻两个配合部4一一对应且相适配，用于将接触头3定位于牙齿颊面上。

定位部31安装于牙齿颊面上的配合部4后，转动固定杆1和伸缩杆2，使嵌入槽的槽壁沿着定位球5的外壁转动，即可实现固定杆1和伸缩杆2的同步转动，提高操作的便捷性。

在一优选实施例中，配合部4的数量与牙齿数量相同，在测量之前，在各个牙齿的牙齿颊面上均粘贴有配合部4，可提高测量效率。

具体的，定位部31和配合部4磁吸配合，可加快接触头3安装于牙齿颊面上的速度，提高便捷性，减少整个操作时间，降低患者心理负担。

进一步地，定位部31和配合部4均对称设置有两个磁性相反的磁极41，接触头3安装于牙齿颊面时，通过磁极41对接触头3的定位作用，可保证接触头3安装方向的精确度，同时由于磁性相同的磁极41之间具有相斥的作用，磁性相反的磁极41之间具有相吸的作用，使得磁极41可对接触头3实现自动定位，可减少定位时间和定位难度。在其他实施例中，定位部31和配合部4可以通过粘贴连接。

选取其中相邻两颗牙齿开始测量，根据该相邻两颗牙齿的位置，将固定杆1上的定位部31安装于其中一牙齿上的配合部4，通过调整伸缩杆2的长度，转动固定杆1和伸缩杆2，调整固定杆1的倾斜方向，即固定杆1上的接触头3与固定杆1发生相对转动，调整伸缩杆2的倾斜方向，即伸缩杆2上的接触头3与伸缩杆2发生相对转动，使伸缩杆2的定位部31安装于另一牙齿上的配合部4。

长度传感器安装于伸缩杆2，用于测量伸缩杆2的长度；两个第一角度传感器一一安装于各接触头3，用于测量接触头3转动的角度；第二角度传感器安装于铰接点23，用于测量固定杆1和伸缩杆2之间的角度。

基于上述获取患者口腔牙齿模型辅助装置，本申请实施例还提供一种患者口腔牙齿模型获取方法，包括以下步骤：

S1获取患者整体牙齿的口腔数字模型，可使用硅橡胶印模，再将硅橡胶印模翻印制成石膏模型，通过光学扫描仪将石膏模型扫描成数字模型；也可以使用口扫相机在患者口内进行口腔扫描，获取患者口腔数字模型。利用模型处理软件将口腔数字模型进行切分，得到牙齿间相互独立的多个独立牙齿模型。

S2选取其中相邻两颗牙齿开始测量，在患者该相邻两颗牙齿上安装配合部4，调整伸缩杆2的长度、固定杆1和伸缩杆2的倾斜方向，通过定位部31和配合部4的磁吸作用，使两个定位部31与两个配合部4一一对应且配合。

固定杆1上的接触头3为第一接触头，伸缩杆2上的接触头3为第二接触头，此时，调整固定杆1和伸缩杆2的倾斜方向，使得固定杆1和第一接触头发生相对转动，伸缩杆2与第二接触头发生相对转动。

S3利用长度传感器测量伸缩杆2的长度，利用第一角度传感器测量各接触头3转动的角度，利用第二角度传感器测量固定杆1和伸缩杆2之间的角度，通过计算确定相邻两颗牙齿的相对位置和相对方向。具体的，包括以下步骤：

S31参照图4，固定杆1上第一接触头的安装位置为B点，伸缩杆2上第二接触头的安装位置为A点，固定杆1和伸缩杆2的铰接点23为C点。以与固定杆1相对的牙齿作为基准点，固定杆1与第一接触头之间未发生相对转动时，以固定杆1上第一接触头的安装位置B点为原点、固定杆1的BC方向为轴的第一坐标系XYZ作为基准坐标系，图4中Y轴的方向是与纸面垂直的方向，在图4中未示出，根据固定杆1和伸缩杆2的长度、固定杆1和伸缩杆2之间的角度，得到在基准坐标系XYZ中，固定杆1与第一接触头之间未发生相对转动时，以伸缩杆2上第二接触头的安装位置A点为原点、伸缩杆2方向AC方向为轴的第二坐标系X’Y’Z’的位置，图4中Y’轴的方向是与纸面垂直的方向，在图4中未示出。

具体的，固定杆1长度为M，伸缩杆2长度为N，固定杆1和伸缩杆2之间的角度为α3，参照图5，在基准坐标系XYZ中：

固定杆1上第一接触头的安装位置B和伸缩杆2上第二接触头的安装位置A之间的距离为：

固定杆1和伸缩杆2之间的角度∠ABC为α6，α6＝arctan{N·sinα3/M-N·cosα3}；

固定杆1与第一接触头之间未发生相对转动、伸缩杆2上第二接触头的安装位置A的位置坐标即第二坐标系X’Y’Z’的原点坐标为：(N·sinα3，0，M-N·cosα3)，固定杆1和伸缩杆2的铰接点23C点的位置坐标为：(0，0，M)；

固定杆1与第一接触头之间未发生相对转动、经过A点与AC相垂直的垂线，垂线与AB的交点E的坐标为：(0，0，M-N/cosα3)。

参照图4，第二坐标系X’Y’Z’中，以在固定杆1与第一接触头之间未发生相对转动、伸缩杆2上第二接触头的安装位置A点为原点，AC方向为X’轴，EA方向为Z’轴，第二坐标系中的Y’轴与第一坐标系中的Y轴同向，因此X轴、Z轴、X’轴、Z’轴均位于固定杆1和伸缩杆2所在的平面内。

在基准坐标系XYZ中，第二坐标系X’Y’Z’的方向坐标为：

X’轴(-N·sinα3，0，N·cosα3)；

Y’轴(0，1，0)；

Z’轴(N·tanα3·cosα3，0，N·tanα3·sinα3)。

S32根据第一接触头转动的角度，得到在基准坐标系XYZ中，固定杆1与第一接触头之间发生相对转动后、以伸缩杆2上第二接触头的安装位置为原点、伸缩杆2为轴的第三坐标系X”Y”Z”的位置。

具体的，第一接触头绕Y轴旋转角度为α2，即固定杆1和伸缩杆2绕Y轴旋转角度为α2，此时，固定杆1和伸缩杆2转动过程中始终处于XOZ平面内，固定杆1和伸缩杆2绕Y轴转动后，固定杆1和伸缩杆2在基准坐标系XYZ中的位置如图6所示，BC’为固定杆1绕Y轴转动α2后的位置，C’A’为伸缩杆2绕Y轴转动α2后的位置。

第一接触头绕Z轴旋转角度为α1，即固定杆1和伸缩杆2绕Z轴旋转角度为α1，固定杆1和伸缩杆2绕Z轴转动后，固定杆1和伸缩杆2在基准坐标系XYZ中的位置如图7所示，BC”为固定杆1绕Z轴转动α1后的位置，C”A”为伸缩杆2绕Z轴转动α1后的位置。

参照图8，在基准坐标系XYZ中：

固定杆1与第一接触头之间发生相对转动后、伸缩杆2上第二接触头的安装位置A”的位置坐标，即第三坐标系X”Y”Z”的原点坐标为：

{sinα6+α2·AB·cosα1，sinα6+α2·AB·sinα1，cosα6+α2·AB}；

固定杆1与第一接触头之间发生相对转动后、固定杆1和伸缩杆2的铰接点23C”点的位置坐标为：

(sinα2·M·cosα1，sinα2·M·sinα1，cosα2·M)；

固定杆1与第一接触头之间发生相对转动后、经过A点与AC相垂直的垂线，垂线与AB的交点E”点的坐标为：

{sinα2·M-N/cosα3·cosα1，sinα2·M-N/cosα3·sinα1，cosα2·M-N/cosα3}；

第三坐标系X”Y”Z”的方向坐标为：

X”轴(sinα2·M·cosα1-sinα6+α2·AB·cosα1，sinα2·M·sinα1-sinα6+α2·AB

·sinα1，cosα2·M-cosα6+α2·AB)；

Y”轴(cosπ+α1，sinπ+α1，0)

Z”轴{sinα6+α2·AB·cosα1-sinα2·M-N/cosα3·cosα1，sinα6+α2·AB·sinα1-sinα2·M-N/cosα3·sinα1，cosα6+α2·AB-cosα2·M-N/cosα3}。

S33根据第二接触头转动的角度，得到在第三坐标系X”Y”Z”中，第二接触头与第二牙齿颊面接触的检测点的坐标、第二牙齿牙齿颊面方向和牙齿颊面垂直方向，从而得到两个相邻牙齿的相对位置和相对方向。

参照图9，第二接触头与第二牙齿颊面接触的检测点F点与A点的距离为R，第二接触头与伸缩杆2之间未发生相对转动时，第二接触头与第二牙齿颊面接触的检测点F点在第三坐标系X”Y”Z”中的坐标为(0，0，R)，第二牙齿颊面方向为(0，1，0)，第二牙齿颊面垂直方向为(0，0，1)。

第二接触头与伸缩杆2之间发生相对转动时，第二接触头绕Z轴旋转角度为α4，第二接触头绕Y轴旋转角度为α5，则第二接触头与伸缩杆2之间发生相对转动后，在第三坐标系X”Y”Z”中：

第二接触头与第二牙齿颊面接触的检测点F点的坐标为：

sinα5·R·cosα4，sinα5·R·sinα4，cosα5·R

第二牙齿牙齿颊面方向为：

sinα5·cosα4，sinα5·sinα4，cosα5；

第二牙齿牙齿颊面垂直方向为：

{cosπ+α4，sinπ+α4，0}。

可以理解的，利用第一角度传感器测量第一接触头转动的角度，该角度是第一接触头与固定杆1之间的相对角度，将第一接触头作为基准点，该角度可视为固定杆1转动的角度。以固定杆1与第一接触头之间未发生相对转动时的相对位置为基准，根据第一角度传感器测量的角度，可确定固定杆1转动后相对于第一接触头的位置。

由于固定杆1的长度一定，长度传感器测量伸缩杆2的长度，第二角度传感器测量固定杆1和伸缩杆2之间的角度，固定杆1和伸缩杆2之间的相对位置保持不变。由于固定杆1和伸缩杆2的相对位置是确定的，从而可确定伸缩杆2的位置。同样的，利用第一角度传感器测量第二接触头转动的角度，将伸缩杆2作为基准点，从而可确定第二接触头的位置和方向。因此，将第一接触头作为基准点，通过长度传感器测量伸缩杆2的长度，第一角度传感器测量接触头3转动的角度，第二角度传感器测量固定杆1和伸缩杆2之间的角度，可以确定以第一接触头的位置和方向为基准，第二接触头相对于第一接触头的位置和方向，从而可确定相邻两颗牙齿的相对位置和相对方向。

S4依次对各相邻两颗牙齿的相对位置和相对方向进行计算，从而确定所有牙齿的相对位置和相对方向，将所有牙齿与独立牙齿模型进行位置和方向拟合匹配，得到新的患者口腔牙齿模型。

当有获取患者口腔模型的需求时，只需用辅助装置依次测量相邻两颗牙齿的位置及接触头3的旋转情况，得到所有相邻两颗牙齿的相对位置和相对方向，再将每个牙齿的位置信息在第一次匹配好的检测点与对应分割后的独立牙齿模型上进行移动旋转定位，重新获取牙齿位移旋转后形态，最终便可重新获得患者口腔最新的牙齿模型。可免除使用硅橡胶印模和使用口扫设备的方法，缩短患者保持口腔开合状态的时间，减少患者对口腔牙齿模型制作的抵触感，提升患者体验感。

参照图10，本申请实施例还提供一种患者口腔牙齿模型获取系统100，包括独立牙齿模型获取模块101、数据获取模块102、计算模块103和拟合匹配模块104。

独立牙齿模型获取模块101用于获取患者整体牙齿的口腔数字模型，利用模型处理软件将口腔数字模型进行切分，得到牙齿间相互独立的多个独立牙齿模型；

数据获取模块102用于获取长度传感器测量的伸缩杆2的长度，第一角度传感器测量的各接触头3转动的角度，第二角度传感器测量的固定杆1和伸缩杆2之间的角度；

计算模块103用于通过计算确定相邻两颗牙齿的相对位置和相对方向，依次对各相邻两颗牙齿的相对位置和相对方向进行计算，从而确定所有牙齿的相对位置和相对方向；

拟合匹配模块104用于将所有牙齿与独立牙齿模型进行位置和方向拟合匹配，得到新的患者口腔牙齿模型。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有指令，当所述指令被执行时，执行如上任一项所述的方法步骤。

本申请实施例还提供一种电子设备，包括处理器和存储器；其中，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序适于由所述处理器加载并执行如上任一项的方法步骤。

需要说明的是：上述实施例提供的系统形式在实现其功能时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的系统形式和方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

参照图11，为本申请实施例提供了一种电子设备200的结构示意图。如图7所示，电子设备200可以包括：至少一个处理器201，至少一个网络接口204，用户接口203，存储器205，至少一个通信总线202。

其中，通信总线202用于实现这些组件之间的连接通信。

其中，用户接口203可以包括显示屏(Display)、摄像头(Camera)，可选用户接口203还可以包括标准的有线接口、无线接口。

其中，网络接口204可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。

其中，处理器201可以包括一个或者多个处理核心。处理器201利用各种借口和线路连接整个服务器内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器205内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器205内的数据，执行服务器的各种功能和处理数据。可选的，处理器201可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable LogicArray，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器201可集成中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)、图像处理器(Graphics Processing Unit，GPU)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作装置、用户界面和应用程序等；GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器201中，单独通过一块芯片进行实现。

其中，存储器205可以包括随机存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括只读存储器(Read-Only Memory)。可选的，该存储器205包括非瞬时性计算机可读介质(non-transitory computer-readable storage medium)。存储器205可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器205可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作装置的指令、用于至少一个功能的指令(比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等)、用于实现上述各个方法实施例的指令等；存储数据区可存储上面各个方法实施例中涉及到的数据等。存储器205可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器201的存储装置。如图7所示，作为一种计算机存储介质的存储器205中可以包括操作装置、网络通信模块、用户接口模块以及一种分布式三维电法数据采集方法的应用程序。

在图7所示的电子设备200中，用户接口203主要用于为用户提供输入的接口，获取用户输入的数据；而处理器201可以用于调用存储器205中存储一种分布式三维电法数据采集方法的应用程序，当由一个或多个处理器执行时，使得电子设备200执行如上述实施例中一个或多个上述的方法。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请的技术方案可借助软件和/或硬件来实现。本说明书中的“单元”和“模块”是指能够独立完成或与其他部件配合完成特定功能的软件和/或硬件，其中硬件例如可以是现场可编程门阵列(Field－ProgrammaBLE GateArray，FPGA)、集成电路(Integrated Circuit，IC)等。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些服务接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元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器中。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器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、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。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通进程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取器(Random AccessMemory，RAM)、磁盘或光盘等。

以上，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种获取患者口腔牙齿模型辅助装置，其特征在于，包括：

固定杆（1），具有第一连接端（11）和第一接触端（12）；

伸缩杆（2），呈在长度方向可伸缩设置，具有第二连接端（21）和第二接触端（22），所述第一连接端（11）和所述第二连接端（21）铰接形成铰接点（23）；

两个接触头（3），两个所述接触头（3）可多方向转动一一安装于所述第一接触端（12）和所述第二接触端（22），各所述接触头（3）上均安装有定位部（31）；

多个配合部（4），所述配合部（4）用于一一安装于相邻牙齿的牙齿颊面上，两个所述定位部（31）与其中相邻两个所述配合部（4）一一对应且相适配，用于将所述接触头（3）定位于牙齿颊面上；

长度传感器，安装于所述伸缩杆（2），用于测量所述伸缩杆（2）的长度；

两个第一角度传感器，一一安装于各所述接触头（3），用于测量所述接触头（3）转动的角度；以及，

第二角度传感器，安装于所述铰接点（23），用于测量所述固定杆（1）和所述伸缩杆（2）之间的角度。

2.根据权利要求1所述的获取患者口腔牙齿模型辅助装置，其特征在于，所述定位部（31）和所述配合部（4）磁吸配合。

3.根据权利要求2所述的获取患者口腔牙齿模型辅助装置，其特征在于，所述定位部（31）和所述配合部（4）均对称设置有两个磁性相反的磁极（41）。

4.根据权利要求1至3任一项所述的获取患者口腔牙齿模型辅助装置，其特征在于，所述第一接触端（12）和所述第二接触端（22）安装有定位球（5），所述接触头（3）一端凹陷形成嵌入槽，所述定位球（5）嵌设于所述嵌入槽内，所述接触头（3）另一端呈平面设置，安装有所述定位部（31）。

5.一种患者口腔牙齿模型获取方法，其特征在于，基于如权利要求1至4任一项所述的获取患者口腔牙齿模型辅助装置，包括以下步骤：

S1获取患者整体牙齿的口腔数字模型，利用模型处理软件将口腔数字模型进行切分，得到牙齿间相互独立的多个独立牙齿模型；

S2在患者相邻两颗牙齿上安装所述配合部（4），调整所述伸缩杆（2）的长度、所述固定杆（1）和所述伸缩杆（2）的倾斜方向，使两个所述定位部（31）与两个所述配合部（4）一一对应且配合；

S3利用所述长度传感器测量所述伸缩杆（2）的长度，利用所述第一角度传感器测量各所述接触头（3）转动的角度，利用所述第二角度传感器测量所述固定杆（1）和所述伸缩杆（2）之间的角度，通过计算确定相邻两颗牙齿的相对位置和相对方向；

S4依次对各相邻两颗牙齿的相对位置和相对方向进行计算，从而确定所有牙齿的相对位置和相对方向，将所有牙齿与独立牙齿模型进行位置和方向拟合匹配，得到新的患者口腔牙齿模型。

6.根据权利要求5所述的患者口腔牙齿模型获取方法，其特征在于，步骤S3包括以下步骤：

S31以与所述固定杆（1）相对的牙齿作为基准点，所述固定杆（1）上的接触头（3）为第一接触头，所述伸缩杆（2）上的接触头（3）为第二接触头，所述固定杆（1）与所述第一接触头之间未发生相对转动时，以所述固定杆（1）上第一接触头的安装位置为原点、所述固定杆（1）方向为轴的第一坐标系XYZ作为基准坐标系，根据所述固定杆（1）和所述伸缩杆（2）的长度、所述固定杆（1）和所述伸缩杆（2）之间的角度，得到在所述基准坐标系中，所述固定杆（1）与所述第一接触头之间未发生相对转动时，以所述伸缩杆（2）上第二接触头的安装位置为原点、所述伸缩杆（2）为轴的第二坐标系X’Y’Z’的位置；

S32根据所述第一接触头转动的角度，得到在所述基准坐标系中，所述固定杆（1）与所述第一接触头之间发生相对转动后、以所述伸缩杆（2）上第二接触头的安装位置为原点、所述伸缩杆（2）为轴的第三坐标系X’’Y’’Z’’的位置；

S33根据所述第二接触头转动的角度，得到在所述第三坐标系中，所述第二接触头与第二牙齿颊面接触的检测点的坐标、第二牙齿牙齿颊面方向和牙齿颊面垂直方向，从而得到两个相邻牙齿的相对位置和相对方向。

7.根据权利要求6所述的患者口腔牙齿模型获取方法，其特征在于，步骤S31中，所述固定杆（1）上所述第一接触头的安装位置为B点，所述伸缩杆上所述第二接触头的安装位置为A点，所述固定杆（1）和所述伸缩杆（2）的铰接点（23）为C点，所述固定杆（1）长度为M，所述伸缩杆（2）长度为N，所述固定杆（1）和所述伸缩杆（2）之间的角度为α3，则在所述基准坐标系中：

所述固定杆（1）与所述第一接触头之间未发生相对转动、所述伸缩杆（2）上第二接触头的安装位置A点的位置坐标为：（N∙sinα3，0，M-N∙cosα3）；

第二坐标系X’Y’Z’的方向坐标为：

X`轴（-N∙sinα3，0，N∙cosα3）；

Y`轴（0，1，0）；

Z`轴（N∙tanα3∙cosα3，0，N∙tanα3∙sinα3）；

步骤S32中，所述第一接触头绕Z轴旋转角度为α1，所述第一接触头绕Y轴旋转角度为α2，则在所述基准坐标系中：

所述固定杆（1）与所述第一接触头之间发生相对转动后、所述伸缩杆（2）上第二接触头的安装位置A点的位置坐标为：

{sin（α6+α2）∙AB∙cosα1，sin（α6+α2）∙AB∙sinα1，cos（α6+α2）∙AB}；

第三坐标系X’’Y’’Z’’的方向坐标为：

X’’轴（sinα2∙M∙cosα1-sin（α6+α2）∙AB∙cosα1，sinα2∙M∙sinα1-sin（α6+α2）∙AB∙sinα1，cosα2∙M-cos（α6+α2）∙AB）；

Y’’轴（cos（π+α1），sin（π+α1），0）

Z’’轴{sin（α6+α2）∙AB∙cosα1- sinα2∙（M-N/cosα3）∙cosα1，sin（α6+α2）∙AB∙sinα1-sinα2∙（M-N/cosα3）∙sinα1，cos（α6+α2）∙AB- cosα2∙（M-N/cosα3）}；

步骤S33中，所述第二接触头绕Z轴旋转角度为α4，所述第二接触头绕Y轴旋转角度为α5，则在所述第三坐标系中：

所述第二接触头与第二牙齿颊面接触的检测点的坐标为：

（sinα5·R·cosα4，sinα5·R·sinα4，cosα5·R）

第二牙齿牙齿颊面方向为：

（sinα5·cosα4，sinα5·sinα4，cosα5）；

第二牙齿牙齿颊面垂直方向为：

{cos（π+α4），sin（π+α4），0}。

8.一种患者口腔牙齿模型获取系统，其特征在于，包括：

独立牙齿模型获取模块（101），用于获取患者整体牙齿的口腔数字模型，利用模型处理软件将口腔数字模型进行切分，得到牙齿间相互独立的多个独立牙齿模型；

数据获取模块（102），用于获取如权利要求1至4任一项所述的获取患者口腔牙齿模型辅助装置测量的数据，包括所述长度传感器测量的所述伸缩杆（2）的长度，所述第一角度传感器测量的各所述接触头转动的角度，所述第二角度传感器测量的所述固定杆（1）和所述伸缩杆（2）之间的角度；

计算模块（103），用于通过计算确定相邻两颗牙齿的相对位置和相对方向，依次对各相邻两颗牙齿的相对位置和相对方向进行计算，从而确定所有牙齿的相对位置和相对方向；

拟合匹配模块（104），用于将所有牙齿与独立牙齿模型进行位置和方向拟合匹配，得到新的患者口腔牙齿模型。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有指令，当所述指令被执行时，执行如权利要求5~7任一项所述的方法步骤。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和存储器；其中，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序适于由所述处理器加载并执行如权利要求5~7任一项的方法步骤。