【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及數(shù)字化口腔醫(yī)學，尤其涉及一種計算牙齒數(shù)字建模局部坐標系的方法、程序、存儲介質(zhì)、系統(tǒng)和裝置。
技術介紹
1、為了向口腔患者提供更貼合臨床情況的個性化服務，獲取牙齒形態(tài)位置的精確信息是關鍵步驟之一。隨著科技的發(fā)展，數(shù)字化口腔醫(yī)學逐漸成為新興的診療模式?？谇粩?shù)字化信息獲取依賴壓感及光學測繪為基礎，將所采取得的數(shù)據(jù)，通過計算機處理并數(shù)字建模，將口內(nèi)牙齒形態(tài)位置的真實情況盡可能得模擬并反映到計算機軟件中，是實物信息到虛擬信息的一種轉變技術。
2、在數(shù)字建模的環(huán)節(jié)時，往往會因為測繪儀器功能不支持或拍攝角度不正等原因，導致牙齒的數(shù)字建模中存在放置形態(tài)位置不符合實際情況的異常，例如患者磨牙存在扭轉、切牙存在臺階狀等問題。這些問題都需要依賴重復多次的口內(nèi)掃描與重疊建模來規(guī)避，但由于口內(nèi)掃描的誤差較大，掃描過程中容易引起組織變形等特點，因此在臨床中難以達到所期待的醫(yī)學標準。
3、盡管數(shù)字化口腔掃描系統(tǒng)存在價格昂貴、依賴器械等局限性，但其精度高、掃描能力強、數(shù)據(jù)易于存儲等特點，是實現(xiàn)數(shù)字化診療必不可少的組成。隨著工業(yè)進程推進，數(shù)據(jù)信息的整合與共享是未來口腔診療的必經(jīng)之路。通過數(shù)字化面部掃描、數(shù)字化口腔掃描以及cbct掃描，將顏面部、口內(nèi)軟硬組織、頜骨及關節(jié)等數(shù)據(jù)信息整合，并結合ai技術，對口腔問題精確診斷，合理選擇治療方案，真正實現(xiàn)患者個性化治療。
技術實現(xiàn)思路
1、為解決上述技術問題，本專利技術提供了一種計算牙齒數(shù)字建模局部坐標系的方法，將擁有精確局部坐標系的模板
2、步驟s1：將模板牙列與目標牙列進行粗配準操作，求得轉移矩陣a。
3、步驟s2：將模板牙齒的質(zhì)心平移到目標牙齒對應牙位的質(zhì)心處，對每個牙位都求得各自的轉移矩陣b。
4、步驟s3：通過縮放使得模板牙齒與目標牙齒在大小形態(tài)上接近一致。
5、步驟s4：將模板牙列與目標牙列進行精配準操作，求得轉移矩陣c。
6、步驟s5：求得目標牙列中每個牙齒的局部坐標系dirz’，計算公式為dirz’＝c*b*a*dirz，dirz為模板牙列的局部坐標系。
7、進一步的，步驟s1中，分別計算模板牙列和目標牙列相鄰兩兩牙齒之間的最近點，并記錄為兩列點列，稱之為模板軌跡與目標軌跡，通過umeyama算法計算兩條軌跡之間經(jīng)過轉移矩陣a使得這兩列軌跡之間的距離和最小。
8、進一步的，模板軌跡與目標軌跡之間距離和最小的計算公式為：
9、
10、其中，s表示縮放，r表示旋轉矩陣，t表示平移向量，將x匹配到y(tǒng)，x為模板軌跡的位置坐標，y為目標軌跡的位置坐標，y＝srx+t，ei為誤差函數(shù)，ei＝y(tǒng)i-(srxi+t)，xi和yi分別表示模板軌跡的第i個位置坐標和目標軌跡的第i個位置坐標。
11、進一步的，步驟s3中，通過計算模板牙列與目標牙列對應牙位之間的面積比例，并以模板牙齒質(zhì)心點為原點，將模板牙齒以這個比例縮放，使得模板牙齒與目標牙齒在大小形態(tài)上接近一致。
12、進一步的，步驟s4中，分別將模板牙列和目標牙列的網(wǎng)格數(shù)據(jù)轉化為點云數(shù)據(jù)，并將兩個點云數(shù)據(jù)通過icp算法進行精配準。
13、進一步的，p為模板牙列的點云數(shù)據(jù)，q為目標牙列的點云數(shù)據(jù)，為了使它們盡可能得重疊在一起，icp算法通過在約束條件下的迭代，找到最近點列(pi,qi)，計算公式為：
14、
15、其中，r表示旋轉矩陣，t表示平移向量，pi和qi分別表示模板牙列和目標牙列點云數(shù)據(jù)中對應的點。
16、本專利技術還提供一種計算牙齒數(shù)字建模局部坐標系的系統(tǒng)，包括：
17、粗配準模塊，所述粗配準模塊用于將模板牙列與目標牙列基于其位置關系進行粗配準。
18、牙列間隙處理模塊，所述牙列間隙處理模塊用于將目標牙列存在的間隙或者缺牙情況匹配復現(xiàn)給模板牙列，使得兩兩對應牙齒位置更接近。
19、比例縮放模塊，所述比例縮放模塊用于將模板牙齒進行縮放，使得模板牙齒與目標牙齒在大小形態(tài)上也更接近一致，優(yōu)化精配準的效果。
20、精配準模塊，所述精配準模塊用于將模板牙列與目標牙列基于兩兩對應牙齒之間的形態(tài)位置關系進行精配準。
21、目標坐標系計算模塊，所述目標坐標系計算模塊用于計算目標牙列中每個牙齒的局部坐標系。
22、本專利技術還提供一種計算牙齒數(shù)字建模局部坐標系的裝置，包括：
23、至少一個處理器；以及
24、至少一個與所述處理器通信連接的存儲器；
25、其中，所述存儲器存儲有可被處理器執(zhí)行的指令，所述指令被所述處理器執(zhí)行，以使該裝置執(zhí)行前述的計算牙齒數(shù)字建模局部坐標系的方法。
26、本專利技術還提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機執(zhí)行指令，當處理器執(zhí)行所述計算機執(zhí)行指令時，實現(xiàn)如前述的計算牙齒數(shù)字建模局部坐標系的方法。
27、本專利技術還提供一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機指令，所述計算機指令在由處理器運行時使得計算機設備執(zhí)行如前述的計算牙齒數(shù)字建模局部坐標系的方法。
28、本專利技術的有益效果：
29、本專利技術的計算牙齒數(shù)字建模局部坐標系的方法基于一套擁有精確局部坐標系的模板牙列數(shù)據(jù)，通過配準算法，將其配準到另一套待計算局部坐標系的目標牙列上，計算轉移矩陣，并對模板牙列的牙齒局部坐標系作用這個轉移矩陣，從而得到目標牙列的各個牙齒局部坐標系。同時，我們還在配準中對壓裂間隙大、缺牙、牙齒磨損和損壞的情況進行了預處理，以減少配準時在錯誤方向上旋轉的可能性，可以精確獲取每顆牙齒數(shù)字建模的局部坐標系，為還原患者牙齒形態(tài)位置的精確信息提供了有效解決方案。
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1.一種計算牙齒數(shù)字建模局部坐標系的方法，其特征在于：將擁有精確局部坐標系的模板牙列數(shù)據(jù)配準到目標牙列上，具體包括如下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的計算牙齒數(shù)字建模局部坐標系的方法，其特征在于：步驟S1中，分別計算模板牙列和目標牙列相鄰兩兩牙齒之間的最近點，并記錄為兩列點列，稱之為模板軌跡與目標軌跡，通過Umeyama算法計算兩條軌跡之間經(jīng)過轉移矩陣A使得這兩列軌跡之間的距離和最小。
3.根據(jù)權利要求2所述的計算牙齒數(shù)字建模局部坐標系的方法，其特征在于：模板軌跡與目標軌跡之間距離和最小的計算公式為：
4.根據(jù)權利要求1所述的計算牙齒數(shù)字建模局部坐標系的方法，其特征在于：步驟S3中，通過計算模板牙列與目標牙列對應牙位之間的面積比例，并以模板牙齒質(zhì)心點為原點，將模板牙齒以這個比例縮放，使得模板牙齒與目標牙齒在大小形態(tài)上接近一致。
5.根據(jù)權利要求1所述的計算牙齒數(shù)字建模局部坐標系的方法，其特征在于：步驟S4中，分別將模板牙列和目標牙列的網(wǎng)格數(shù)據(jù)轉化為點云數(shù)據(jù)，并將兩個點云數(shù)據(jù)通過ICP算法進行精配準。
6.根據(jù)權利要求5所
7.一種計算牙齒數(shù)字建模局部坐標系的系統(tǒng)，其特征在于：包括：
8.一種計算牙齒數(shù)字建模局部坐標系的裝置，其特征在于：包括：
9.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其特征在于：其上存儲有計算機執(zhí)行指令，當處理器執(zhí)行所述計算機執(zhí)行指令時，實現(xiàn)如權利要求1-6中任一項所述的計算牙齒數(shù)字建模局部坐標系的方法。
10.一種計算機程序產(chǎn)品，其特征在于：包括計算機指令，所述計算機指令在由處理器運行時使得計算機設備執(zhí)行如權利要求1-6中任一項所述的計算牙齒數(shù)字建模局部坐標系的方法。
...【技術特征摘要】
1.一種計算牙齒數(shù)字建模局部坐標系的方法，其特征在于：將擁有精確局部坐標系的模板牙列數(shù)據(jù)配準到目標牙列上，具體包括如下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的計算牙齒數(shù)字建模局部坐標系的方法，其特征在于：步驟s1中，分別計算模板牙列和目標牙列相鄰兩兩牙齒之間的最近點，并記錄為兩列點列，稱之為模板軌跡與目標軌跡，通過umeyama算法計算兩條軌跡之間經(jīng)過轉移矩陣a使得這兩列軌跡之間的距離和最小。
3.根據(jù)權利要求2所述的計算牙齒數(shù)字建模局部坐標系的方法，其特征在于：模板軌跡與目標軌跡之間距離和最小的計算公式為：
4.根據(jù)權利要求1所述的計算牙齒數(shù)字建模局部坐標系的方法，其特征在于：步驟s3中，通過計算模板牙列與目標牙列對應牙位之間的面積比例，并以模板牙齒質(zhì)心點為原點，將模板牙齒以這個比例縮放，使得模板牙齒與目標牙齒在大小形態(tài)上接近一致。
5.根據(jù)權利要求1所述的計算牙齒數(shù)字建模局部坐標系的方法，其特征在于...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：王嘯天，王洪建，
申請(專利權)人：可麗爾醫(yī)療科技常州有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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