[发明专利]一种用于口腔数字印模仪的数字模型智能设计方法

权利要求书

1.一种用于口腔数字印模仪的数字模型智能设计方法，其特征在于：所述方法步骤包括：

1)建立数据库，采用xml文件进行备选牙冠数据的存储，所存储的备选牙冠数据信息包括牙号、牙冠类型、牙冠整体尺寸特征向量以及牙齿的存储路径；

2)数据采集，用口腔数字化采集设备采集备牙后口腔的三维模型数据，口腔数字化采集设备采集的数据包括上颌和下颌，以及确认上下颌之间的咬合关系；

3)数据预处理，对步骤2)采集得到的口腔三维模型进行标记处理，标记基牙牙位、牙冠类型、基牙边缘线；

4)智能设计，根据步骤3)中预处理后得到的三维模型，对待制作牙齿进行自动设计处理，根据设计后的待制作牙齿的数据信息，从数据库中匹配出数个备选牙冠；

所述智能设计所包括的步骤为：

3.1)计算邻牙距离，交互式选取基牙边缘线上离邻牙最近的两个点，计算该两点的距离即得到邻牙距离；

3.2)计算颊侧和舌侧牙弓凸度弧线，根据步骤2)中获得的上颌和下颌的三维模型数据，采取基于β函数的方法拟合牙弓凸度弧线；

3.3)计算龈径高度，根据选取的基牙边缘线，计算基牙边缘线上每个点到平面的距离，并求出平均距离作为龈径高度；

3.4)计算对颌牙尖窝沟嵴形态，根据步骤2)中获得的上颌和下颌的三维模型数据，计算对颌牙齿的面特征；其中步骤3.4)包括：

3.4.1)交互式选取对颌牙齿的面；

3.4.2)计算选择牙面的特征向量，首先根据选取结果获得牙面中牙尖窝沟嵴周围的有效邻域，然后对牙面中牙尖窝沟嵴周围的有效邻域建立局部球坐标系，接着通过二维直方图统计方法计算曲面中每个顶点处法线的仰角和方位角，依次确定位置索引；最后根据二维直方图生成对颌牙齿的牙面特征向量(f1,f2,...,fn)；

5)备选牙冠匹配，根据备选牙冠的牙冠整体尺寸特征向量与待制作牙齿的牙冠整体尺寸特征向量之间的夹角余弦，确定备选牙冠与待制作牙齿的相似度，夹角余弦的取值范围为[0,1]；

6)牙形调整，根据待制作牙齿的整体尺寸特征向量、牙面特征向量与备选牙冠的缩放比例进行调整；所述牙形调整所包括的步骤为：

5.1)整体调整，根据待制作牙齿的整体尺寸特征向量与备选牙冠的缩放比例，利用缩放矩阵S进行调整，保证备选牙冠尺寸匹配最佳；

5.2)牙面调整，根据待制作牙齿对颌牙齿的牙面特征向量调整备选牙冠牙颌面的法向量以适配最佳；

5.3)牙冠下边缘调整，根据步骤3.3)计算出的基牙边缘线上各点到平面的距离，调整备选牙冠下边缘上各点的坐标，使备选牙冠下边缘上个点到牙面最高点的距离与基牙边缘线上各点到平面的距离相适应；

7)数据输出，设计后的牙齿模型可导出为3shape、EXOcad软件可导入的数据格式。

2.根据权利要求1所述的用于口腔数字印模仪的数字模型智能设计方法，其特征在于：所述牙冠整体尺寸特征向量为(size_x,size_y,size_z)，通过六点法计算得到，所述六点法为通过牙冠坐标最值得到六个外形高点，其中近中、远中面的两外形高点为颊、舌面的两外形高点为底、顶面的两个外形高点为size_x为外形高点的x坐标之差的绝对值，size_y为外形高点的y坐标之差的绝对值，size_z为外形高点的z坐标之差的绝对值。

3.根据权利要求1所述的用于口腔数字印模仪的数字模型智能设计方法，其特征在于：其中步骤2)中的数据采集所包括的步骤为：

1.1)分别采集得到上颌和下颌的三维模型数据和咬合时的颊侧数据；

1.2)通过颊侧数据，计算并固定上颌和下颌的三维模型的接触关系，或手动在三维坐标系中平移和旋转上颌和下颌的三维模型，使上颌和下颌的三维模型处于一个正确的咬合关系。