隐形矫治系统中正畸方案自动生成方法研究

发布时间：2022-02-23 03:33

　　相较于传统固定式矫治,隐形矫治技术最大的优势在于其美观、卫生且方便的隐形矫治器,而制作隐形矫治器,需要依靠隐形矫治系统。正畸医师通过隐形矫治系统模拟牙齿运动,预测每一阶段牙齿的位置和姿态,制定隐形正畸方案,为制作隐形矫治器提供数据源。隐形正畸方案的制定作为隐形矫治技术中最关键的部分,目前大量的工作仍需医生手动操作,效率较低,相关的自动化算法还停留在研究阶段。因此,本文深入研究隐形正畸方案生成流程,对当前流程中的问题进行分析,设计了隐形正畸方案自动生成方法,主要做了如下工作:针对当前牙齿正畸路径规划方法获取路径单一而导致制定方案时有效信息少的问题,本文采用多目标优化方式获取牙齿正畸路径Pareto解集。首先对分割好的牙齿数据进行处理,获取牙齿特征点,建立局部坐标系,采用自动化排牙方法获取牙齿理想位姿,对牙齿运动路径规划问题进行建模,将问题转变为多目标优化问题;然后通过插值方法获取路径初始值,为避免碰撞,对牙齿建立OBB包围盒,为牙齿设定正畸优先级,最后通过改进的人工蜂群算法对牙齿运动路径进行规划,获取牙齿正畸路径Pareto解集。针对当前正畸医生制定方案流程繁琐,效率不高的问题,设计出一... 

【文章来源】：西安科技大学陕西省

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文的主要工作
    1.4 本文的组织结构
2 隐形正畸方案生成问题描述与分析
    2.1 牙齿数据格式及编号
        2.1.1 牙颌模型数据格式及处理
        2.1.2 牙齿编号方法及牙齿名称
    2.2 隐形正畸方案生成流程介绍
        2.2.1 隐形矫正流程及矫正原理
        2.2.2 隐形正畸方案
    2.3 隐形正畸方案生成流程中的问题
        2.3.1 牙齿正畸关键中间位置获取
        2.3.2 隐形矫治器的移动效能及就位道问题
        2.3.3 问题总结
    2.4 解决方案
        2.4.1 牙齿运动路径规划方法
        2.4.2 隐形正畸方案生成方法与可视化
    2.5 本章小节
3 牙齿运动路径规划
    3.1 准备工作
        3.1.1 牙齿特征点
        3.1.2 牙齿局部坐标系
        3.1.3 牙齿理想位姿获取
        3.1.4 牙齿运动路径规划问题建模
    3.2 牙齿路径初始解
        3.2.1 位置和姿态描述
        3.2.2 旋转姿态插值
        3.2.3 平移量线性插值
        3.2.4 初始解获取流程
    3.3 碰撞避免策略
        3.3.1 碰撞检测原理
        3.3.2 碰撞检测方法及避碰策略
        3.3.3 牙齿运动情况及碰撞形式
        3.3.4 牙齿运动路径规划优先级策略
    3.4 多目标优化问题与人工蜂群算法
        3.4.1 多目标优化问题与Pareto解集
        3.4.2 人工蜂群算法原理
        3.4.3 基本ABC算法步骤
    3.5 基于改进ABC算法的牙齿运动路径规划方法
        3.5.1 动态罚函数处理约束问题
        3.5.2 改进的Harmonic距离法构造Pareto解集
        3.5.3 雇佣蜂信息共享
        3.5.4 观察蜂并行选择
        3.5.5 参数设置
        3.5.6 牙齿运动路径规划步骤
    3.6 牙齿运动路径筛选
        3.6.1 平移与旋转阶段数均衡
        3.6.2 实际正畸阶段数最小
        3.6.3 路径平滑性
    3.7 性能对比实验
        3.7.1 测试函数
        3.7.2 实验结果及分析
    3.8 有效性实验
        3.8.1 样例数据
        3.8.2 牙齿运动路径的Pareto解集
        3.8.3 牙齿运动路径
    3.9 本章小节
4 正畸方案生成方法及方案可视化
    4.1 正畸评价标准
        4.1.1 Andrews正常颌六要素
        4.1.2 PAR指数
        4.1.3 ABO-OGS指数
    4.2 正畸方案制定的决策因素及数据准备
        4.2.1 正畸方案制定的决策因素
        4.2.2 数据准备
    4.3 样例及正畸方案
        4.3.1 患者样例
        4.3.2 方案概况及对比
    4.4 基于层次分析法的正畸方案优选模型
        4.4.1 层次结构图
        4.4.2 建立判断矩阵
        4.4.3 判断矩阵的一致性检验
    4.5 过矫正策略
        4.5.1 预先过矫正
        4.5.2 精细调整过矫正
        4.5.3 实验结果
    4.6 可视化实验
        4.6.1 隐形正畸方案自动生成步骤
        4.6.2 实验环境
        4.6.3 实验结果
    4.7 本章小节
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
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[4]个性化舌侧矫治技术矫治效率的临床研究[J]. 陈启兴,林久祥,艾婷婷.  实用口腔医学杂志. 2019(02)
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博士论文
[1]多移动机器人路径规划研究[D]. 马勇.华中科技大学 2012

硕士论文
[1]牙齿正畸路径规划方法研究及可视化开发[D]. 张筱.山东大学 2016
[2]人工蜂群算法求解约束优化问题的研究[D]. 戚雪彩.南京师范大学 2015
[3]附件对无托槽隐形矫治器固位力的影响及牙齿移动效率三维测量系统的建立[D]. 刘倩.第四军医大学 2013
[4]牙齿隐形正畸系统的研究与实现[D]. 杨峰.浙江大学 2010
[5]虚拟牙齿矫正系统的研究与开发[D]. 纪峰.西安科技大学 2006



本文编号：3640785