牙颌运动轨迹检测方法和牙颌运动轨迹检测设备与流程

本发明涉及牙科医疗，尤其涉及一种牙颌运动轨迹检测方法和牙颌运动轨迹检测设备。

背景技术：

1、牙颌运动与口腔颌面部系统功能和结构的健康协调密切相关。分析和观测牙颌运动是进行口腔医学诊断、种植修复规划、正畸治疗方案制定以及外科手术效果评估的重要依据。

2、目前对于牙颌运动的分析主要依靠医生的临床检查，患者口内牙列的翻制模型和静止状态下患者牙列的各种影像资料。然而在临床检查中由于唇部软组织的遮挡，使牙列的运动难以清晰地暴露于医生的视野中。并且牙颌运动是一个较为复杂的动态过程，仅仅通过医师的临床检查与患者口内牙列的翻制模型难以直观准确地显示患者的牙颌运动。此外静止状态下的影像分析也无法显示牙列连续的运动轨迹。因此，临床上对于牙颌运动轨迹的检查仍旧很不直观，医生常常需要依靠临床诊疗经验与牙列的翻制模型，并结合多张静止状态下的牙列影像资料推测牙列的真实运动轨迹，其准确性难以得到保障。对此提出了将可以被光学采集设备追踪的标记物与人体的牙弓连接，在人体牙颌运动过程中捕捉标记物的轨迹来检测人体牙颌的运动轨迹。但是这种方法是通过检测标记物上特定点的轨迹来检测人体牙颌的运动轨迹，然而点对点的运动轨迹并不能准确反映人体牙颌的实际运动方式，因此采用这种方法并不能准确检测出人体牙颌运动轨迹。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供了一种牙颌运动轨迹检测方法和牙颌运动轨迹检测设备，用于解决现有的牙颌运动轨迹检测技术不能准确检测人体牙颌运动轨迹的技术问题。

2、本发明采用的技术方案是：

3、第一方面，本发明提供了一种牙颌运动轨迹检测方法，所述方法包括以下步骤：

4、确定与第一标记平面具有确定相对位置关系的第一参照平面和与第二标记平面具有确定相对位置关系的第二参照平面，其中所述第一参照平面与第一标记平面相垂直，所述第二参照平面与第二标记平面相垂直，所述第一标记平面与上颌同步运动，所述第二标记平面与下颌同步运动；

5、获取人体下颌与上颌相对运动的过程中第一标记平面和第二标记平面的空间位置及方向；

6、根据第一参照平面与第一标记平面的相对位置关系和人体下颌与上颌相对运动的过程中第一标记平面的空间位置及方向确定人体下颌与上颌相对运动的过程中第一参照平面的空间位置及方向；

7、根据第二参照平面与第二标记平面的相对位置关系和人体下颌与上颌相对运动的过程中第二标记平面的空间位置及方向确定人体下颌与上颌相对运动的过程中第二参照平面的空间位置及方向；

8、根据人体下颌与上颌相对运动的过程中第一参照平面的空间位置及方向和第二参照平面的空间位置及方向获取人体下颌与上颌相对运动的轨迹。

9、优选地，所述确定与第一标记平面具有确定相对位置关系的第一参照平面和与第二标记平面具有确定相对位置关系的第二参照平面，其中所述第一参照平面与第一标记平面相垂直，所述第二参照平面与第二标记平面相垂直，所述第一标记平面与上颌同步运动，所述第二标记平面与下颌同步运动还包括以下步骤；

10、建立第一参考坐标系，所述第一参考坐标系的原点位于所述第一标记平面上，所述第一参考坐标系包括相互垂直的第一坐标轴、第二坐标轴和第三坐标轴，所述第一坐标轴的方向和第一标记平面相垂直；

11、根据第一参考坐标系确定第一参照平面，所述第一参照平面与由第一坐标轴和第二坐标轴所构成的平面平行；

12、建立第二参考坐标系，所述第二参考坐标系的原点位于所述第二标记平面上，所述第二参考坐标系包括相互垂直的第四坐标轴、第五坐标轴和第六坐标轴，所述第四坐标轴的方向和第二标记平面相垂直；

13、根据第二参考坐标系确定第二参照平面，所述第二参照平面与由第四坐标轴和第五坐标轴所构成的平面平行。

14、优选地，所述第一标记面位于第一追踪装置上，所述第一追踪装置包括第一固接件、第一标记件和第一中间件，所述第一固接件和第一标记件通过第一中间件连接，所述第一标记平面设置在第一标记件上，所述第一固接件用于和上牙弓固接，所述第一中间件包括第一连接柱，所述第一连接柱的轴向方向与第一标记平面垂直；

15、所述根据第一参考坐标系确定第一参照平面，所述第一参照平面与由第一坐标轴和第二坐标轴所构成的平面平行还包括以下步骤：

16、获取第一连接柱的轴线位置；

17、根据第一连接柱的轴线位置确定第一参照平面的位置，使第一参照平面经过第一连接柱的轴线并与由第一坐标轴和第二坐标轴所构成的平面平行。

18、优选地，所述第一标记平面上设置有标记图案，所述标记图案至少包括1个中心圆和4个外围圆，所述四个外围圆的圆心位于同一个矩形的四个顶点位置，所述中心圆位于所述矩形的中心位置：

19、所述建立第一参考坐标系，所述第一参考坐标系的原点位于所述第一标记平面上，所述第一参考坐标系包括相互垂直的第一坐标轴、第二坐标轴和第三坐标轴，所述第一坐标轴的方向和第一标记平面相垂直还包括以下步骤：

20、根据中心圆的圆心确定第一参考坐标系的原点位置，以使所述第一参考坐标系的原点位于所述中心圆的圆心位置；

21、根据四个外围圆的圆心位置确定第二坐标轴和第三坐标轴的方向，以使所述第二坐标轴和第三坐标轴分别与所述矩形的两条邻边相平行。

22、优选地，所述第二标记面位于第二轨迹追踪装置上，所述第二追踪装置包括第二固接件、第二标记件和第二中间件，所述第二固接件和第二标记件通过第二中间件连接，所述第二标记平面设置在第二标记件上，所述第二固接件用于和下牙弓固接，所述第二中间件包括第二连接柱，所述第二连接柱的轴向方向与第二标记平面相垂直；

23、所述根据第二参考坐标系确定第二参照平面，所述第二参照平面与由第四坐标轴和第五坐标轴所构成的平面平行包括以下步骤：

24、获取第二连接柱的轴线位置；

25、根据第二连接柱的轴线位置确定第二参照平面的位置，使第二参照平面经过第二连接柱的轴线并与由第四坐标轴和第五坐标轴所构成的平面平行。

26、优选地，所述第二标记平面上设置有标记图案，所述标记图案至少包括1个中心圆和4个外围圆，所述四个外围圆的圆心位于同一个矩形的四个顶点位置，所述中心圆位于所述矩形的中心位置，所述建立第二参考坐标系，所述第二参考坐标系的原点位于所述第二标记平面上，所述第二参考坐标系包括相互垂直的第四坐标轴、第五坐标轴和第六坐标轴，所述第四坐标轴的方向和第二标记平面相垂直还包括以下步骤：

27、根据中心圆的圆心确定第二参考坐标系的原点位置，以使所述第二参考坐标系的原点位于所述中心圆的圆心位置；

28、根据四个外围圆的圆心位置确定第四坐标轴和第五坐标轴的方向，以使所述第四坐标轴和第五坐标轴分别与所述矩形的两条邻边相平行。

29、优选地，所述第一固接件包括第一连接部和由第一连接部的两侧分别延伸形成的第一固接部和第二固接部，所述第一固接部和所述第二固接部围成一个朝第一连接部一侧凹陷的半包围结构，所述第一参照平面同第一固接件上与上牙弓固接的表面垂直；

30、所述第二固接件包括第二连接部和由第二连接部的两侧分别延伸形成的第三固接部和第四固接部，所述第三固接部和所述第四固接部围成一个朝第二连接部一侧凹陷的半包围结构，所述第二参照平面同第二固接件上与下牙弓固接的表面垂直。

31、优选地，所述根据第一参照平面与第一标记平面的相对位置关系和人体下颌与上颌相对运动的过程中第一标记平面的空间位置及方向确定人体下颌与上颌相对运动的过程中第一参照平面的空间位置及方向还包括以下步骤：

32、获取人体下颌与上颌相对运动的过程中第一标记平面的法向向量在各个采样时刻的空间位置和方向；

33、根据第一标记平面的法向向量在各个采样时刻的空间位置和方向以及第一参照平面与第一标记平面的相对位置关系确定第一参照平面的法向向量在各个采样时刻的位置和方向；

34、所述根据第二参照平面与第二标记平面的相对位置关系和人体下颌与上颌相对运动的过程中第二标记平面的空间位置及方向确定人体下颌与上颌相对运动的过程中第二参照平面的空间位置及方向还包括以下步骤：

35、获取人体下颌与上颌相对运动的过程中第二标记平面的法向向量在各个采样时刻的空间位置和方向；

36、根据第二标记平面的法向向量在各个采样时刻的空间位置和方向以及第二参照平面与第二标记平面的相对位置关系确定第二参照平面的法向向量在各个采样时刻的位置和方向。

37、优选地，所述根据人体下颌与上颌相对运动的过程中第一参照平面的空间位置及方向和第二参照平面的空间位置及方向获取人体下颌与上颌相对运动的轨迹还包括以下步骤：

38、获取第一参照平面的法向向量在各个采样时刻的空间位置和方向；

39、获取第二参照平面的法向向量在各个采样时刻的空间位置和方向；

40、根据各个采样时刻第一参照平面的法向向量和第二参照平面的法向向量的空间位置和方向确定各个采样时刻第一参照平面的法向向量相和第二参照平面的法向向量之间的相对空间位置和方向。

41、第二方面本发明还提供了一种牙颌运动轨迹检测设备，包括第一追踪装置、第二轨迹追踪装置、红外双目摄像头和控制电路，所述控制电路包括至少一个处理器、至少一个存储器以及存储在所述存储器中的计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现第一方面所述的方法。

42、有益效果：本发明的牙颌运动轨迹检测方法和牙颌运动轨迹检测设备利用第一参照平面来表示上颌的运动，利用第二参照平面来表示下颌的运动。并通过人体下颌与上颌相对运动的过程中第一标记平面在空间中的位置和方向来获取第一参照平面在空间中的位置和方向，通过第二标记平面在空间中的位置和方向来获取第二参照平面和在空间中的位置和方向。这样可以通过检测第一标记平面和第二标记平面之间的相对位置和方向来间接测量上下颌之间的相对运动。由于第一参照平面和第二参照平面之间的相对运动形式能够更加准确地反映人体上颌和下颌的实际运动，因此本发明可以显著提高人体颌骨运动轨迹检测的准确性。