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口腔正畸计划中牙齿特征提取和咬合评价方法研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 牙齿特征提取

1.2.2 上下颌碰撞检测

1.2.3 正畸评价标准

1.3 论文结构

第二章 牙齿特征提取

2.1 牙齿特征简介

2.2 牙齿数据采集

2.3 三角网格与STL格式

2.3.1 STL格式

2.3.2 三角网格拓扑结构

2.3.3 现有三角网格特征提取算法

2.4 基于张量投票算法的牙齿特征提取

2.4.1 张量投票算法

2.4.2 改进的张量投票分类方法

2.4.3 领域搜索和非极大值抑制

2.5 牙齿特征提取结果与分析

2.6 本章小结

第三章 牙齿碰撞检测

3.1 碰撞检测

3.2 层次包围盒

3.2.1 基于包围球的碰撞检测

3.2.2 基于AABB的碰撞检测

3.2.3 基于OBB的碰撞检测

3.3 基于可变半径球的最短距离算法

3.3.1 可变半径球搜索

3.3.2 最短距离的计算

3.4 碰撞检测实验结果

3.5 本章小结

第四章 咬合评价方法

4.1 牙齿咬合关系

4.2 正常咬合的特点

4.2.1 Angle理想颌

4.2.2 Andrews正常颌六要素

4.3 现有正畸评价标准

4.3.1 PAR指数

4.3.2 IOTN指数

4.3.3 ABO-OGS指数

4.4 牙齿测量

4.4.1 咬合平面

4.4.2 牙冠宽度

4.4.3 颊舌向倾斜度

4.4.4 牙弓曲线与牙弓长度

4.4.5 理想牙弓曲线

4.4.6 Spee曲线

4.5 牙齿分析

4.5.1 牙齿排列

4.5.2 咬合平衡

4.5.3 咬合接触

4.5.4 咬合关系

4.5.5 拥挤度分析

4.5.6 Bolton指数

4.5.7 牙弓对称性

4.6 咬合评价系统

4.7 评价系统的验证

4.8 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 论文工作总结

5.2 研究展望

致谢

参考文献

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摘要

错颌畸形对面部容貌与牙齿咬合功能都会产生负面影响。对患者进行治疗时,正畸医师需要使用正畸指数对牙齿进行诊断并评价疗效。传统的正畸指数主要基于牙齿石膏模型,需要进行大量的手工测量工作。三维牙齿模型的出现为精确的测量和评估牙齿提供了可能。本文在牙齿网格数据特征提取和咬合碰撞检测技术的基础上,进行了牙齿咬合评价方法的研究。
  本文提出一种基于张量投票算法的牙齿特征提取方法。该方法利用张量投票算法提取牙齿网格数据中的候选特征点,通过改进算法中矩阵特征值的分类方法来获取弱特征点,再结合邻域搜索和非极大值抑制操作来精确定位牙尖、切嵴等牙齿特征。
  为了分析上下颌咬合时的关系,使用可变半径球搜索的方法对上下颌牙齿进行碰撞检测,利用可变半径球快速找到对颌牙齿的最近点。计算带符号的最短距离,用该距离表示上下颌咬合的接触情况,并利用咬合深度图对结果进行可视化。
  结合临床上现有的正畸评价指数,提出了一种牙齿咬合评价方法。根据特征检测的结果,对牙齿三维网格数据进行交互式的测量,得到精确的正畸参数。分析并综合了口腔正畸学中牙齿咬合关系和传统正畸指数,提出了多项牙齿分析方法,对牙齿的咬合、排列、协调等方面进行量化分析,综合现有正畸指数的考察方式,设计了一套咬合评价系统。
  经过专业正畸医师的评估,本文的咬合评价系统具有良好的临床实用价值。

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