[发明专利]一种用于义齿数字化修复系统的标准牙冠定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及口腔修复领域，尤其是一种用于义齿数字化修复系统的标准牙冠定位方法。

背景技术

随着计算机技术、信息技术和图形学技术的发展，口腔CAD/CAM数字化修复技术，凭借高效率、高精度和智能化的特点，正逐步取代传统的口腔修复体手工设计、制造方式，掀起口腔修复领域的一次技术革命。在义齿修复CAD系统中，标准牙冠定位是全冠、全冠桥等修复体外表面设计的基础。标准牙冠模型能否准确定位，直接决定了最终修复的质量。标准牙冠在建立数据库时已根据自身特征设定好局部坐标系，当被调入设计系统后，其实际位置可能与理想位置相差很远，难以自动定位到合适的位置。例如，标准桥体和连接体必须根据内冠的位置、上下颌咬合面等信息为标准桥体定位，再根据已定位的桥体位置为标准连接体定位。若直接采用交互的方式手动进行调整，则其在三维空间中由于视角等问题操作会十分繁琐，而且定位的精度较低，无法满足口腔修复学的要求。标准牙冠的定位是一个多自由度约束问题，但由于口腔修复领域的特殊性，传统机械零件的匹配技术无法借鉴，因此研究专用的定位算法十分必要。

目前，义齿CAD/CAM系统的研究虽已取得一定进展，但针对标准牙冠定位技术方面的研究相对较少。而且，目前的标准牙冠定位方法主要存在着以下缺点：

(1)主要采用粗定位和手工微调的策略，定位过程需要较多的手工操作，自动化程度低，效率低，对用户的操作要求较高。

(2)基于手工操作，在三维的环境中还可能因视角问题而造成不必要的误差，使定位结果无法满足口腔修复学的要求，精度较低。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种自动化程度高、效率高、易于操作和精度高的，用于义齿数字化修复的标准牙冠定位方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种用于义齿数字化修复系统的标准牙冠定位方法，包括以下步骤：

根据标准牙冠的定位类型导入相应的参考对象；

根据标准牙冠的定位类型进行自动识别和/或自动调整，确定基牙坐标系；

根据参考对象在确定的基牙坐标系中采用改进的自动定位方法对调入的标准牙冠进行定位，并输出标准牙冠的定位结果，所述改进的自动定位方法根据参考对象的外形高点和标准牙冠的外形高点对标准牙冠进行缩放和平移。

进一步，所述根据标准牙冠的定位类型导入相应的参考对象这一步骤，其具体为：

若根据标准牙冠的左右邻牙进行定位，则导入的参考对象为左右邻牙及基牙；

若根据标准牙冠的单颗基牙进行定位，则导入的参考对象为单颗基牙；

若根据标准牙冠的基牙和一侧的邻牙进行定位，则导入的参考对象为基牙和一侧的邻牙；

若根据标准牙冠的嵌体预备体进行定位，则导入的参考对象为嵌体预备体。

进一步，所述根据标准牙冠的定位类型进行自动识别和/或自动调整，确定基牙坐标系这一步骤，其包括：

根据标准牙冠的定位类型对基牙坐标系进行自动识别，得到初步的基牙坐标系；

判断初步的基牙坐标系是否已满足精度的要求，若是，则以初步的基牙坐标系作为确定的基牙坐标系；反之，则对初步的基牙坐标系进行进一步自动调整，并以自动调整后的基牙坐标系作为确定的基牙坐标系。

进一步，所述确定的基牙坐标系满足：y轴与基牙的颊舌方向或基牙的唇舌方向重合，其正向由颊侧或唇侧指向舌侧；z轴与基牙的牙长轴方向重合，其正向由牙根指向牙尖；x轴与基牙的近远中方向重合，其正向符合由y轴和z轴确定的右手坐标系要求。

进一步，所述根据参考对象在确定的基牙坐标系中采用改进的自动定位方法对调入的标准牙冠进行定位，并输出标准牙冠的定位结果这一步骤，其包括：

获取参考对象的外形高点和标准牙冠的外形高点，所述参考对象的外形高点和标准牙冠的外形高点均为5个，分别为x轴方向的2个外形高点，y轴方向的2个外形高点，z轴方向牙尖处的1个外形高点；

根据参考对象的外形高点和标准牙冠的外形高点计算标准牙冠的缩放矩阵；

根据计算的缩放矩阵对标准牙冠进行比例缩放；

根据比例缩放的结果和参考对象计算标准牙冠的平移矩阵；

将标准牙冠的缩放矩阵与标准牙冠的平移矩阵进行相乘，得到定位所需的变换矩阵；

根据定位所需的变换矩阵对标准牙冠进行定位，并将标准牙冠的定位结果进行输出。

进一步，所述根据参考对象的外形高点和标准牙冠的外形高点计算标准牙冠的缩放矩阵这一步骤，其包括：