[发明专利]一种牙齿正畸路径规划方法

说明书

本发明公开了一种牙齿正畸路径规划方法，包括步骤一、读取牙齿STL数据，并创建OBB包围盒及整口牙齿中心坐标系；二、坐标转换；三、获取牙齿初始位置，并根据牙齿特征点拟合Beta及Spee曲线；四、拟合牙弓线的Beta曲线，确定牙齿理想位置；五、采用改进多粒子群算法对牙齿正畸路径进行规划。本发明方法步骤简单，设计合理，实现方便，解决了传统正畸算法中效果不佳及未考虑不同种类牙齿正畸的实际正畸难度，提高了牙齿正畸的精度，效果显著，便于推广。

技术领域

本发明属于牙齿正畸技术领域，具体涉及一种牙齿正畸路径规划方法。

背景技术

牙齿正畸是三维环境下有障碍物的多目标路径规划问题。2010年李彬杰等在《Proceedings of 2009International Conference on Artificial Intelligence andComputational Intelligence》上发表的论文《Research on Path Planning for ToothMovement Based on Genetic Algorithms》采取遗传算法求解牙齿正畸路径规划算法，认为遗传算法支持多个物体同时移动符合牙齿正畸的过程的需求，但遗传算法存在多参数的自适应性问题且效率较低；2016年山东大学张筱的硕士论文《牙齿正畸路径规划方法研究及可视化开发》提出单颗牙齿的排牙方法和牙齿正畸过程中的碰撞检测方法,并设计牙齿正畸路径规划的整体思路流程；2018年付敬鼎硕士论文提出《隐形矫治技术中的正畴路径规划研究》提出基于改进RRT算法的方法进行路径规划，由于算法本身的随机性，生成的路径比较曲折，甚至出现绕远路；2020年徐晓强等人发表论文《基于改进粒子群算法的牙齿正畸路径规划方法》采用粒子群的算法，一个粒子代表着所有牙齿进行矫治,该方法存在维度过高导致运算效率较低的问题。

现有技术中，在解决牙齿正畸路径规划问题时是通过整体规划实现的。这种方法虽然可以全局进行规划，但却没有考虑到不同种类牙齿正畸的生理重建问题及牙齿正畸的效果，不满足实际临床医学矫正的实际，且维度较高，算法周期较长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种牙齿正畸路径规划方法，其方法步骤简单，设计合理，实现方便，解决了传统正畸算法中效果不佳及未考虑不同种类牙齿正畸的实际正畸难度，提高了牙齿正畸的精度，效果显著，便于推广。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种牙齿正畸路径规划方法，包括以下步骤：

步骤一、读取牙齿STL数据，并创建OBB包围盒及整口牙齿中心坐标系；

步骤二、坐标转换；

步骤三、获取牙齿初始位置，并根据牙齿特征点拟合Beta及Spee曲线；

步骤四、拟合牙弓线的Beta曲线，确定牙齿理想位置；

步骤五、采用改进多粒子群算法对牙齿正畸路径进行规划。

上述的一种牙齿正畸路径规划方法，步骤二中所述坐标转换包括将原始坐标转换到以单颗牙齿中心为原点的新坐标系中。

上述的一种牙齿正畸路径规划方法，步骤五中所述采用改进多粒子群算法对牙齿正畸路径进行规划的具体过程包括：

步骤501、输入牙齿初始位置和理想位置；

步骤502、对每颗牙齿的粒子群进行实数编码，确定牙齿正畸顺序及初始参数；

步骤503、根据每颗牙齿距离牙弓底线的深度h_i和牙弓最大深度h，计算每颗牙齿的粒子群惯性参数w_i；

步骤504、构建带有碰撞罚函数的粒子群适应度函数；

步骤505、采用多粒子群算法对每个牙齿逐一进行单阶段路径规划；