牙齿数字模型姿态偏差计算方法、系统、评分方法及终端

技术领域

本发明涉及牙齿矫正技术领域，尤其涉及一种牙齿数字模型姿态偏差计算方法、系统、评分方法及终端。

背景技术

牙齿正畸治疗主要通过各种矫正装置来调整面部骨骼、牙齿及颌面部的神经及肌肉之间的协调性，也就是调整上下颌骨之间，上下牙齿之间、牙齿与颌骨之间和联系它们的神经及肌肉之间不正常的关系，其最终矫治目标是达到口颌系统的平衡、稳定和美观。错颌畸形的矫治主要依靠在口腔内部或外部戴用矫治器，对牙齿、牙槽骨及颌骨施加适当的“生物力”，使其产生生理性移动，从而矫治错颌畸形。

目前在对用户的牙齿进行正畸矫治的过程中，会通过测量的方式对用户临床牙冠上的特征进行测量，以根据测量结果对患者牙齿进行评分，临床医生根据评分评判正畸效果，但是目前的评分方式都是在实物模型上进行测量和计算耗费时间精力较多，且还不能和数字化的口腔模型直接对接进行计算，不仅最终的计算结果精度和处理效率低，而且不能根据不同场景选择不同的结果进行组合，导致不能满足不同用户在不同场景的需求。

因此，有必要提供一种新型的牙齿数字模型姿态偏差计算方法、系统、评分方法及终端以解决现有技术中存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种牙齿数字模型姿态偏差计算方法、系统、评分方法及终端，获得牙齿数字模型的姿态结果，实现牙齿数字模型的姿态结果多样性组合评分，提高牙齿数字模型的姿态结果计算的准确性和处理效率。

第一方面，为实现上述目的，本发明的所述一种牙齿数字模型姿态偏差计算方法，包括：

在牙齿数字模型中选择单颗牙齿模型，在所述单颗牙齿模型上建立局部坐标系，获取所述单颗牙齿模型在所述局部坐标系下的特征点；

根据所述牙齿数字模型建立全局坐标系，将所述特征点从局部坐标系转换到全局坐标系，获得全局坐标系下的第一特征点；

在所述牙齿数字模型的牙弓曲线上将与所述第一特征点的距离小于第一阈值的点作为牙弓对应点，以所述牙弓对应点的切向、法向和颌平面方向分别作为三轴建立牙弓坐标系；

根据所述第一特征点、所述牙弓对应点和所述牙弓坐标系计算模型姿态参数，根据所述模型姿态参数计算所述牙齿数字模型的姿态结果。

本发明所述的牙齿数字模型姿态偏差计算方法的有益效果在于：通过在牙齿数字模型中得到每一颗单颗牙齿模型以及单颗牙齿模型在局部坐标系下的特征点，之后将局部坐标系下的特征点转换为全局坐标系下的第一特征点，之后根据获得的第一特征点、牙弓对应点以及牙弓坐标系计算整个牙齿数字模型上的模型姿态参数，根据模型姿态参数计算牙齿数字模型的姿态结果，通过上述计算方法对牙齿数字模型上的每一颗单颗牙齿模型进行模型姿态参数计算，从而根据模型姿态参数计算得到牙齿数字模型中每一颗单颗牙齿模型的姿态结果，有效提高了牙齿数字模型的姿态结果计算的准确性。

可选的，所述模型姿态参数包括第一距离，所述姿态结果包括牙齿平移量偏离程度，所述根据所述第一特征点、所述牙弓对应点和所述牙弓坐标系计算模型姿态参数，根据所述模型姿态参数计算所述牙齿数字模型的姿态结果，包括：

根据所述第一特征点和所述牙弓对应点计算所述第一距离；

将所述第一距离分解到所述牙弓坐标系的三个坐标方向，得到三个分量距离；

按照第一预设权重将三个所述分量距离加权求和得到距离加权求和结果，根据所述距离加权求和结果确定所述牙齿平移量偏离程度。其有益效果在于：通过第一距离准确计算牙齿数字模型上牙齿平移量偏离程度。

可选的，以所述单颗牙齿模型的所有顶点的平均值作为原点，分别将近远中轴、唇舌侧轴、长轴分别作为x轴、y轴、z轴，建立所述局部坐标系。

可选的，所述模型姿态参数包括牙齿姿态角度，所述姿态结果包括姿态角度偏离程度，所述根据所述第一特征点、所述牙弓对应点和所述牙弓坐标系计算模型姿态参数，根据所述模型姿态参数计算所述牙齿数字模型的姿态结果，包括：

根据所述牙弓对应点和所述牙弓坐标系计算实际的牙齿姿态角度；

输入排齐状态下的标准牙齿模型，获取所述标准牙齿模型的标准姿态角度；

根据所述牙齿姿态角度和所述标准姿态角度计算角度差异，根据所述角度差异计算所述牙齿数字模型的姿态角度偏离程度。其有益效果在于：通过牙齿姿态角度准确计算出牙齿数字模型的姿态角度偏离程度。

可选的，所述根据所述牙齿姿态角度和所述标准姿态角度计算角度差异，包括：

根据所述牙齿姿态角度和所述标准姿态角度分别对应计算出扭转差异、转矩差异和轴倾差异；

按照第二预设权重，对所述扭转差异、所述转矩差异和所述轴倾差异加权求和得到角度加权求和结果，将所述角度加权求和结果作为所述角度差异；

所述根据所述角度差异计算所述牙齿数字模型的姿态角度偏离程度，包括：

根据所述角度加权求和结果的大小确定所述牙齿数字模型上单颗牙齿的姿态偏离程度。

可选的，所述牙齿姿态角度包括第一扭转、第一转矩和第一轴倾，所述标准姿态角度包括第二扭转、第二转矩和第二轴倾，所述扭转差异为所述第一扭转和所述第二扭转之差，所述转矩差异为所述第一转矩和所述第二转矩之差，所述轴倾差异为所述第一轴倾与所述第二轴倾之差。

可选的，所述方法还包括：

在所述牙齿数字模型中，选择待计算牙齿区域；

获取所述待计算牙齿区域中相邻牙齿之间的标准间隙；

获取所述待计算牙齿区域中，每一颗牙齿模型的近远中宽度；

根据所述待计算牙齿区域内相邻牙齿之间的标准间隙和每一颗牙齿模型的所述近远中宽度，计算所述待计算牙齿区域内牙齿的拥挤程度。其有益效果在于：通过上述方式计算出牙齿数字模型中待计算牙齿区域中牙齿的拥挤程度，便于对牙齿数字模型的待计算牙齿区域实际情况进行准确判断。

可选的，选择整颌所述牙齿数字模型作为待计算牙齿区域，计算所述牙齿数字模型内整颌牙齿的拥挤程度。其有益效果在于：通过将整颌牙齿数字模型作为待计算牙齿区域，便于准确计算整个牙齿数字模型内牙齿的拥挤程度。

可选的，所述待计算牙齿区域内牙齿的拥挤程度为在所述待计算牙齿区域内，每对相邻牙齿之间的标准间隙之和与每一颗牙齿的所述近远中宽度之和的比值。

可选的，所述待计算牙齿区域内牙齿的拥挤程度的计算过程满足如下公式：

其中，A表示在所述待计算牙齿区域内牙齿的拥挤程度，D

可选的，配对牙齿之间的所述标准间隙的计算过程包括：

获取所述配对牙齿的位置，将所述配对牙齿调整至标准牙齿模型的姿态；

计算所述配对牙齿之间近中接触点和远中接触点的第一坐标差值；

将所述坐标差值投影到所述牙齿数字模型的近远中方向得到第一坐标差值投影结果；

根据所述第一坐标差值投影结果确定所述标准间隙的大小；

所述待计算牙齿区域内每颗牙齿的所述近远中宽度的计算过程包括：

计算所述牙齿的近中接触点和远中接触点之间的第二坐标差值；

将所述第二坐标差值投影到所述牙齿的近远中方向得到所述牙齿的所述近远中宽度。

可选的，所述方法还包括：

根据上下颌牙齿咬合位置配对，在所述牙齿数字模型中选出相互配对的若干组配对牙齿组；

获取若干组配对牙齿组在所述全局坐标系下的所述第一特征点，根据若干组配对牙齿组的所述第一特征点建立组合牙弓坐标系；

计算每一组所述配对牙齿组中的两颗牙齿的所述第一特征点的差值；

将所述差值分解到所述组合牙弓坐标系的三个轴上得到差值分量；

根据在所述组合牙弓坐标系上三个轴的所述差值分量的大小，确定所述牙齿数字模型中的牙齿颌间关系。其有益效果在于：便于准确计算牙齿数字模型中的牙齿颌间关系。

可选的，所述牙齿颌间关系包括前牙齿颌间关系，所述前牙齿颌间关系包括前牙覆合关系、前牙覆盖关系和中线对齐关系中的至少一种。

可选的，所述牙齿颌间关系包括后牙齿颌间关系，所述后牙齿颌间关系包括磨牙关系、错颌关系和开颌关系中的至少一种。

可选的，所述获取若干组配对牙齿组在所述全局坐标系下的所述第一特征点，根据若干组配对牙齿组的所述第一特征点建立组合牙弓坐标系，包括：

获取若干组配对牙齿组中每一颗牙齿在所述全局坐标系下的第一特征点的坐标；

对所述配对牙齿组中的所述第一特征点的坐标进行平均计算以求出平均特征点的坐标；

在所述牙齿模型的牙弓曲线上将与所述平均特征点的距离小于第二阈值的点作为组合牙弓对应点；

以所述组合牙弓对应点的切向、法向和颌平面方向分别作为三轴建立所述组合牙弓坐标系。

第二方面，本发明还提供了一种基于牙齿数字模型姿态偏差计算系统，包括：

获取模块，用于在牙齿数字模型中选择单颗牙齿模型，在所述单颗牙齿模型上分别建立局部坐标系，获取在所述局部坐标系下的特征点；

转换模块，用于根据所述牙齿数字模型建立全局坐标系，将所述局部坐标系下的特征点转换为在所述全局坐标系下的第一特征点；

坐标系建立模块，用于在牙弓上获取与所述特征点的距离小于第一阈值的点作为牙弓对应点，以所述牙弓对应点的切向、法向和颌平面方向分别作为三轴建立牙弓坐标系；

计算模块，用于根据所述第一特征点和所述牙弓对应点之间的差值计算第一距离，根据所述第一距离计算所述牙齿数字模型的姿态偏差。

本发明所述的基于牙齿数字模型姿态偏差计算系统的有益效果与第一方面中牙齿数字模型姿态偏差计算方法的有益效果相同，此处不再赘述。

第三方面，本发明还提供了一种数字化正畸的评分方法，应用于上述牙齿数字模型姿态偏差计算方法，所述数字化正畸的评分方法包括：

获取所述牙齿数字模型中姿态结果组合；

根据所述牙齿数字模型中姿态结果组合获取若干个姿态偏差的计算结果；

根据所述姿态偏差的计算结果的大小进行评分，得到若干个单项评分；

获取所述姿态偏差的计算结果的第三预设权重；

根据所述第三预设权重对所述若干个单项评分进行加权求和，得到综合评分。

本发明所述的数字化正畸的评分方法的有益效果在于：通过获取牙齿数字模型中的姿态结果组合，并根据姿态结果组合获取若干个姿态偏差的计算结果，之后获取每个姿态偏差的计算结果的单项评分和第三预设权重，从而根据第三预设权重和单向评分得到整个牙齿数字模型的综合评分，从而完成对牙齿数字模型的评分计算，以便于根据牙齿数字模型的综合评分判断当前牙齿数字模型的正畸情况。

可选的，所述姿态结果组合包括至少一种类型的所述姿态偏差的计算结果。

可选的，所述数字化正畸的评分方法还包括：

获取目标人群的牙齿数据库，得到人群中每个人牙齿的正畸评分；

按照所述正畸评分的大小进行排序，以得到所述牙齿数据库的评分排名；根据所述综合评分的大小获取牙齿数字模型在目标人群中的评分排名。

可选的，所述数字化正畸的评分方法还包括提供目标位和分步位，在所述分步位上计算所述牙齿数字模型的综合评分。

第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的牙齿数字模型姿态偏差计算方法或者上述的数字化正畸的评分方法。

第五方面，本发明还提供了一种终端，包括：处理器及存储器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行上述的牙齿数字模型姿态偏差计算方法或者上述的数字化正畸的评分方法。

第四方面、第五方面的有益效果具体参见第一方面、第三方面有益效果的描述，此处不再赘述。

附图说明

图1为本发明实施例所述的牙齿数字模型姿态偏差计算方法的流程图；

图2为本发明实施例所述的牙齿数字模型姿态偏差计算方法的计算牙齿平移量偏离程度的流程图；

图3为本发明实施例所述的牙齿数字模型姿态偏差计算方法的计算牙齿姿态角度的流程图；

图4为本发明实施例所述的牙齿数字模型姿态偏差计算方法中局部坐标系和牙弓坐标系的示意图；

图5为本发明实施例所述的牙齿数字模型姿态偏差计算方法在牙齿数字模型中的扭转的角度示意图；

图6为本发明实施例所述的牙齿数字模型姿态偏差计算方法在牙齿数字模型中的转矩的角度示意图；

图7为本发明实施例所述的牙齿数字模型姿态偏差计算方法在牙齿数字模型中的轴倾的角度示意图

图8为本发明实施例所述的牙齿数字模型姿态偏差计算方法的计算牙齿之间的拥挤程度的流程图；

图9为本发明实施例所述的牙齿数字模型姿态偏差计算方法的计算牙齿颌间关系的流程图；

图10为本发明实施例所述的牙齿数字模型的姿态偏差计算系统的结构框图；

图11为本发明实施例所述的数字化正畸的评分方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

针对现有技术存在的问题，本发明的实施例提供了一种牙齿数字模型姿态偏差计算方法，如图1所示，包括如下步骤：

S101、在牙齿数字模型中选择单颗牙齿模型，在所述单颗牙齿模型上建立局部坐标系，获取所述单颗牙齿模型在所述局部坐标系下的特征点。

在一些实施例中，以所述单颗牙齿模型的所有顶点的平均值作为原点，分别将近远中轴、唇舌侧轴、长轴分别作为x轴、y轴、z轴，建立所述局部坐标系。

具体的，所述局部坐标系的建立是根据单颗牙齿数字模型的情况具体进行计算，在确定了牙齿数字模型上的单颗牙齿模型之后，首先计算单颗牙齿模型上所有顶点的平均值，将该平均值在单颗牙齿模型上的对应点作为该单颗牙齿模型的局部坐标系的原点，同时将该单颗牙齿模型的近远中轴、唇舌侧轴和长轴分别作为x、y、z轴，从而建立得到单颗牙齿模型的局部坐标系，由于牙齿的近远中轴、唇舌侧轴和长轴都是现有技术中牙齿数字模型上的特征，其计算方式为现有技术中的内容，此处不再赘述。

其中，所述局部坐标系下的特征点包括将单颗牙齿模型的网格模型转换到其对应的局部坐标系下之后，分别将计算出的切缘中点、颊尖中点、近远中接触点作为特征点，将特征点表示为A

FDI编号方法是FDI牙位表示法是1970年国际牙科联盟提出的牙位表示法，为世界通用，也称ISO-3950表示法，每颗牙用两位阿拉伯数字表示，第一位表示牙齿所在的象限：病人的右上、左上、左下、右下在恒牙为1、2、3、4，在乳牙为5、6、7、8；第二位表示牙齿的位置：从中门齿到第三臼齿为1-8，此处不再赘述。

其中，切缘中点表示牙齿模型上切缘的中点，切缘表示两点的线段，获取在牙齿长轴上投影较大的网格顶点，将所有的网格顶点的均值点在牙齿长轴、颊舌向轴上的投影、网格顶点在牙齿近远中轴上的投影分别等同于切缘在牙齿长轴、颊舌向轴、近远中轴上的投影，由此推导确定出牙齿模型的切缘，进而得到1-3号牙齿的切缘中点。

而对于4-8号牙齿，将颊侧的网格顶点进行上述处理，将颊侧的网格顶点的均值点在牙齿长轴、颊舌向轴上的投影、网格顶点在牙齿近远中轴上的投影分别等同于切缘在牙齿长轴、颊舌向轴、近远中轴上的投影，并由此推导确定出牙齿模型的颊尖，以得到颊尖中点。

而对于近远中接触点，则是在牙齿的顶点中，在近远中轴上投影最大的点为近中接触点，投影最小的点为远中接触点。

S102、根据所述牙齿数字模型建立全局坐标系，将所述特征点从局部坐标系转换到全局坐标系，获得全局坐标系下的第一特征点。

在一些实施例中，根据牙齿数字模型建立全局坐标系的过程包括：

先确定牙齿数字模型中牙颌的颌平面方向u和中线方向v，将颌平面方向u作为z1轴，将中线方向v作为y1轴，将颌平面方向u和中线方向v的乘积作为x1轴，分别以x1轴、x1轴和z1轴得到全局坐标系，也就是当前牙齿数字模型的牙颌坐标系。

具体的，所述牙颌的颌平面方向的计算过程包括：

获取当前牙齿数字模型上的切缘中点或者颊尖中点，并将牙齿数字模型上的切缘中点或者颊尖中点之间进行平均计算得到平均值点M，对牙齿数字模型上的特征点进行主成分分析，得到最小特征向量对应的特征方向作为L，之后根据颌平面方程：(L-M)*u＝0，就可以计算求出颌平面方向u。

另一方面，牙齿数字模型的中线方向的计算过程包括：

在得到的牙齿数字模型中，根据FDI编号将单颌牙齿左右同名牙齿配对，比如13号牙齿与23号牙齿配对，并忽略配对缺失的牙齿，从而得到每一对配对牙齿的中点，并将得到的所有中点进行主成分分析，得到最大特征向量对应的特征方向，并将此方向投影至上述计算得到的颌平面u，就可以得到中线方向v。

而牙齿数字模型的牙弓的计算过程为：

在牙齿数字模型上，牙弓曲线上的点的表达式为：

D＝[W/2*sin(t)，D*cos(t)]，t∈[-π/2，π/2]

其中，W为牙弓宽度，D为牙弓深度

采用椭圆拟合求方程AX

在得到全局坐标系之后，将局部坐标系中的特征点进行坐标转换，即可得到在全局坐标系下的特征点，记为第一特征点。

其中，将第一特征点表示为B

S103、在所述牙齿数字模型的牙弓曲线上将与所述第一特征点的距离小于第一阈值的点作为牙弓对应点，以所述牙弓对应点的切向、法向和颌平面方向分别作为三轴建立牙弓坐标系。

在一些实施例中，所述与第一特征点的距离小于第一阈值的点为距离第一特征点距离最小的点，所述第一特征点为在全局坐标系下的切缘中点，将在牙弓曲线上距离该切缘中点最近的点作为牙弓对应点，记为C

其中，如果对于单颗牙齿，则将该单颗牙齿的切缘中点作为参照，在牙弓曲线上找出距离该单颗牙齿的切缘中点的点作为牙弓对应点C

而在计算得到牙弓对应点C

S104、根据所述第一特征点、所述牙弓对应点和所述牙弓坐标系计算模型姿态参数，根据所述模型姿态参数计算所述牙齿数字模型的姿态结果。

在本实施例中，所述牙齿数字模型既包括未经过正畸矫治的牙齿数字模型，也包括正处于正畸矫治阶段的牙齿数字模型，也包括经过正畸矫治之后的牙齿数字模型，用于通过牙齿数字模型对用户的牙齿情况进行分析判断，以确定用户牙齿的情况，既便于用户了解自身的牙齿情况，又方便医生根据用户的牙齿情况指定合适的矫治计划或者对矫治计划进行及时调整。

通过上述方法对牙齿数字模型进行分析计算，不仅不需要对用户牙齿模型进行实物制作和测量，避免了实物操作时的误差，同时便于计算牙齿数字模型中的姿态结果。

在一些实施例中，所述模型姿态参数包括第一距离，所述姿态结果包括牙齿平移量偏离程度，所述根据所述第一特征点、所述牙弓对应点和所述牙弓坐标系计算模型姿态参数，根据所述模型姿态参数计算所述牙齿数字模型的姿态结果，如图2所示，包括如下步骤：

S201、根据所述第一特征点和所述牙弓对应点计算所述第一距离；

S202、将所述第一距离分解到所述牙弓坐标系的三个坐标方向，得到三个分量距离；

S203、按照第一预设权重将三个所述分量距离加权求和得到距离加权求和结果，根据所述距离加权求和结果确定所述牙齿平移量偏离程度。

具体的，第一距离包括牙齿与牙弓之间的距离，而牙齿和牙弓之间的距离的计算过程为：先确定当前的牙齿的牙弓对应点，计算牙齿的切缘中点B

通过上述计算过程，即可判断出牙齿数字模型中不同位置牙齿的牙齿平移量偏离程度，便于医生和患者了解自身的牙齿情况。

在另外一些实施例中，所述模型姿态参数包括牙齿姿态角度，所述姿态结果包括姿态角度偏离程度，所述根据所述第一特征点、所述牙弓对应点和所述牙弓坐标系计算模型姿态参数，根据所述模型姿态参数计算所述牙齿数字模型的姿态结果，如图3所示，包括如下步骤：

S301、根据所述牙弓对应点和所述牙弓坐标系计算实际的牙齿姿态角度。

在一些实施例中，牙齿姿态角度的计算过程包括：

在确定了牙齿数字模型上的牙齿之后，图4为牙齿数字模型中局部坐标系和牙弓坐标系的示意图，图5至图7为在牙齿数字模型的扭转、转矩和轴倾夹角表示示意图，如图4至图7所示，根据前面已经建立的牙弓坐标系，确定牙弓对应点的对应方向x'轴，y'轴，z'轴，同时确定当前的牙齿的局部坐标系，即前述内容中分别将近远中轴、唇舌侧轴、长轴作为x轴、y轴、z轴建立牙齿的局部坐标系，所述牙齿姿态角度包括第一扭转、第一转矩和第一轴倾，具体的，对于当前的牙齿数字模型，牙齿姿态角度的第一扭转为将牙齿局部坐标系的x轴投影到牙弓坐标系的x'轴与y'轴形成的平面后，得到的投影与x'轴之间的夹角；而第一转矩为牙齿局部坐标系的z轴投影到牙弓坐标系的y'轴和z'轴形成的平面后，得到的投影与z'轴之间的夹角；而第一轴倾为牙齿局部坐标系z轴投影至x'轴和z'轴形成的平面后与z'轴之间的夹角。

S302、输入排齐状态下的标准牙齿模型，获取所述标准牙齿模型的标准姿态角度。

在一些实施例中，所述标准姿态角度为排齐状态的标准牙齿模型，与上述过程类似，先确定标准牙齿模型上每一个牙齿的标准牙弓对应点，标准牙弓对应点为在标准牙弓曲线上距离标准牙齿模型上的牙齿的切缘中点最近的点，并将标准牙弓对应点的切向、法向和颌平面方向作为标准牙弓坐标系的三个坐标轴，分别记为X'轴、Y'轴和Z'轴，同时采用与在牙齿数字模型上建立牙齿的牙齿局部坐标系相同的方法，在标准牙齿模型上建立每一个标准牙齿的标准牙齿局部坐标系，分别得到三个坐标轴，分别记为X轴、Y轴和Z轴，其中标准姿态角度也包括包括第二扭转、第二转矩和第二轴倾，标准姿态角度的第二扭转设置为0，而标准姿态角度的第二转矩为当前的标准牙齿模型的牙齿局部坐标系的Z轴投影到标准牙弓坐标系的Y'轴和Z'轴形成的平面后，得到的投影与Z'轴之间形成的夹角；而标准姿态角度的第二轴倾为当前的标准牙齿模型的牙齿局部坐标系的Z轴投影到标准牙弓坐标系的X'轴和Z'轴形成的平面后，得到的投影与Z'轴之间的夹角。

另一方面，由于标准姿态角度一般相对固定，也可以在对应的教科书中获得标准姿态角度中的相关数据，此处不再赘述。

S303、根据所述牙齿姿态角度和所述标准姿态角度计算角度差异，根据所述角度差异计算所述牙齿数字模型的姿态角度偏离程度。

可选的，其计算过程包括：

根据所述牙齿姿态角度和所述标准姿态角度分别对应计算出扭转差异、转矩差异和轴倾差异；

按照第二预设权重，对所述扭转差异、所述转矩差异和所述轴倾差异加权求和得到角度加权求和结果，将所述角度加权求和结果作为所述角度差异；

根据所述角度加权求和结果的大小确定所述牙齿数字模型上单颗牙齿的姿态偏离程度。

通过上述方法，根据第一扭转和第二扭转之差计算得到扭转差异，根据第一转矩和第二转矩之差计算得到转矩差异，根据第一轴倾和第二轴倾之差计算得到轴倾差异，在确定了第二预设权重的大小之后，对扭转差异、转矩差异和轴倾差异分别加权求和，即可得到角度加权求和结果，并将所述角度加权求和结果作为角度差异，以便根据角度差异的大小确定牙齿数字模型中单颗牙齿的姿态偏离程度。

具体的，计算得到的角度加权求和结果越大，则表示当前的牙齿越偏离正常姿态，需要进行矫治调整。

在一可能的实施例中，所述方法还包括计算牙齿数字模型中牙齿之间的拥挤程度，如图8所示，包括如下步骤：

S801、在所述牙齿数字模型中，选择待计算牙齿区域；

S802、获取所述待计算牙齿区域中相邻牙齿之间的标准间隙；

S803、获取所述待计算牙齿区域中，每一颗牙齿模型的所述近远中宽度；

S804、根据所述待计算牙齿区域内相邻牙齿之间的标准间隙和每一颗牙齿模型的所述近远中宽度，计算所述待计算牙齿区域内牙齿的拥挤程度。

其中，所述待计算牙齿区域内牙齿的拥挤程度为在所述待计算牙齿区域内，每对相邻牙齿之间的标准间隙之和与每一颗牙齿的近远中宽度之和的比值。

具体计算时，先获取待计算牙齿区域中相邻牙齿之间的标准间隙，以及在待计算牙齿区域中每一个牙齿模型的近远中宽度，之后就可以根据标准间隙以及近远中宽度来计算待计算牙齿区域内牙齿的拥挤程度。

其中近远中宽度为将牙齿的近中接触点B

在一些实施例中，配对牙齿之间的所述标准间隙的计算过程包括如下步骤：

获取所述配对牙齿的位置，将所述配对牙齿调整至标准牙齿模型的姿态；

计算所述配对牙齿之间近中接触点和远中接触点的第一坐标差值；

将所述坐标差值投影到所述牙齿数字模型的近远中方向得到第一坐标差值投影结果；

根据所述第一坐标差值投影结果确定所述标准间隙的大小。

具体的，根据牙齿数字模型中每一个牙齿模型的FDI数字编号，将单颌牙齿排列成为一个序列，忽略缺失的牙齿，例如上颌牙齿17、16、15、13、12、11、21、22、23、25、26、27，其中14、18、24、28缺失，在该序列中将相邻牙齿配对，例如上述15和13配对，计算配对的两颗牙齿的配对牙弓对应点和对应方向，以便于后续根据配对牙弓对应点的对应方向确定配对牙齿对应的近远中方向，之后将配对牙齿调整至标准姿态之后，获取从标准牙齿模型上获取对应的配对牙齿，在牙齿数字模型的全局坐标系下分别计算配对牙齿的近中接触点和远中接触点的差值，即B

在又一些实施例中，所述待计算牙齿区域内每颗牙齿的所述近远中宽度的计算过程包括：

计算所述牙齿的近中接触点和远中接触点之间的第二坐标差值；

将所述第二坐标差值投影到所述牙齿的近远中方向得到所述牙齿的近远中宽度。

在确定了待计算牙齿区域内的单颗牙齿之后，分别计算该牙齿的近中接触点和远中接触点之间的第二坐标差值，即B

通过上述的计算方法分别计算出牙齿数字模型中配对牙齿的标准间隙和单颗牙齿的近远中宽度之后，通过拥挤程度计算公式即可确定待计算牙齿区域内部牙齿的拥挤程度。

在一些可选的实施例中，所述待计算牙齿区域内牙齿的拥挤程度计算公式为：

其中，A表示在所述待计算牙齿区域内牙齿的拥挤程度，D

在根据配对牙齿之间的标准间隙和单颗牙齿的近远中宽度计算出结果A之后，根据计算结果A的大小判断牙齿的拥挤程度，其中，当A的数值越接近0，表示待计算牙齿区域内的牙齿越正常，既不拥挤也不稀疏；而当A的数值为正值，A的数值越大，说明待计算牙齿区域内的牙齿越稀疏；当A的数值为负值，A的负值绝对值越大，表示待计算牙齿区域内的牙齿越拥挤。

在另外一些实施例中，还可以选择整颌所述牙齿数字模型作为待计算牙齿区域，计算所述牙齿数字模型内整颌牙齿的拥挤程度，由于计算过程与局部的待计算牙齿区域的计算过程基本相同，此处不再赘述。

在一些实施例中，所述方法还包括计算牙齿数字模型的牙齿颌间关系，如图9所示，包括如下步骤：

S901、根据上下颌牙齿咬合位置配对，在所述牙齿数字模型中选出相互配对的若干组配对牙齿组。

S902、获取若干组配对牙齿组在所述全局坐标系下的所述第一特征点，根据若干组配对牙齿组的所述第一特征点建立组合牙弓坐标系。

在一些可选的实施例中，具体包括如下步骤：

获取若干组配对牙齿组中每一颗牙齿在所述全局坐标系下的第一特征点的坐标；

对所述配对牙齿组中的所述第一特征点的坐标进行平均计算以求出平均特征点的坐标；

在所述牙齿模型的牙弓曲线上将与所述平均特征点的距离小于第二阈值的点作为组合牙弓对应点；

以所述组合牙弓对应点的切向、法向和颌平面方向分别作为三轴建立所述组合牙弓坐标系。

在确定了配对牙齿组之后，首先获取配对牙齿组中的每一颗牙齿的第一特征点的坐标，并计算出配对牙齿组中的两个第一特征点的平均值，即经过平均计算之后得到的平均特征点的坐标，之后在牙齿数字模型的牙弓曲线上，找出与平均特征点的距离小于第二阈值的点作为组合牙弓对应点，之后将组合牙弓对应点的切向、法向和颌平面方向分别作为三个坐标轴建立组合牙弓坐标系，分别记为X2、Y2和Z2轴。

S903、计算每一组所述配对牙齿组中的两颗牙齿的所述第一特征点的差值。

S904、将所述差值分解到所述组合牙弓坐标系的三个轴上得到差值分量。

S905、根据在所述组合牙弓坐标系上三个轴的所述差值分量的大小，确定所述牙齿数字模型中的牙齿颌间关系。

在一些可选的实施例中，所述第一特征点为切缘中点，具体计算时，首先将牙齿数字模型中上下颌牙齿根据合理的咬合位置配对，例如上颌16号牙和下颌46号牙配对，在建立了组合牙弓坐标系之后，计算这两颗牙齿的切缘中点或者颊尖中点之间的差值，即B

在一些实施例中，所述牙齿颌间关系包括前牙齿颌间关系，所述前牙齿颌间关系包括前牙覆合关系、前牙覆盖关系和中线对齐关系中的至少一种。

其中，前牙覆合关系根据在Z2轴方向上的差值分量与上颌指定的前牙与下颌对应的前牙之间的切缘中点的距离在咬合向的投影之间的接近程度来确定的，两者越接近，表示当前牙齿数字模型的前牙覆合的覆合程度越高，否则前牙覆合的覆合程度越低。

而前牙覆盖关系则是在Y2轴中的差值分量与上颌指定的前牙与下颌指定的前牙之间的切缘中点的距离在颊舌向的投影之间的接近程度来确定的，两者越接近，则表示牙齿数字模型的前牙覆盖程度越高，否则前牙覆盖的覆盖程度越低。

而中线对齐关系则是通过计算牙齿数字模型中的上颌中线和下颌中线之间的差值，根据该差值的大小就可以确定当前牙齿数字模型的中线对齐情况，其差值越小，则表明牙齿数字模型的中线越对齐，否则越不对齐。

可选的，由于在前述内容中已经说明中线方向的计算过程，在本实施例中，通过上述计算过程，在选定上颌牙齿模型之后即可计算出上颌中线，在选定下颌牙齿模型之后即可计算出下颌中线，此处不再赘述。

在又一些实施例中，所述牙齿颌间关系包括后牙齿颌间关系，所述后牙齿颌间关系包括磨牙关系、错颌关系和开颌关系中的至少一种。

其中，牙齿数字模型的磨牙关系根据在X2轴上的差值分量确定，牙齿数字模型的错颌关系根据在Y2轴上的差值分量确定，牙齿数字模型的开颌关系根据在Z2轴上的差值分量确定，其确定标准为现有技术中的内容，此处不再赘述。

所述牙颌间关系还包括后牙咬合接触关系，其方法为在下颌所有后牙(5号牙至8号牙)的牙冠表面选取一批采样点，在每个采样点上沿着颌平面法向向上颌发射射线，求与上颌某颗牙齿的交点，记录采样点与交点之间的距离(间隙为正值，重叠为负值)，接触面积占比为N

本发明还进一步提供了一种基于牙齿数字模型姿态偏差计算系统，如图10所示，包括：

获取模块1001，用于在牙齿数字模型中选择单颗牙齿模型，在所述单颗牙齿模型上分别建立局部坐标系，获取在所述局部坐标系下的特征点；

转换模块1002，用于根据所述牙齿数字模型建立全局坐标系，将所述局部坐标系下的特征点转换为在所述全局坐标系下的第一特征点；

坐标系建立模块1003，用于在牙弓上上获取与所述特征点的距离小于第一阈值的点作为牙弓对应点，以所述牙弓对应点的切向、法向和颌平面方向分别作为三轴建立牙弓坐标系；

计算模块1004，用于根据所述第一特征点和所述牙弓对应点之间的差值计算第一距离，根据所述第一距离计算所述牙齿数字模型的姿态偏差。

由于上述基于牙齿数字模型姿态偏差计算系统的结构和原理与前述的基于牙齿数字模型姿态偏差计算方法一一对应，此处不再赘述。

需要说明的是，应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，选择模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述系统的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述系统的存储器中，由上述系统的某一个处理元件调用并执行以上x模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。

例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(System-On-a-Chip，简称SOC)的形式实现。

本发明还公开了一种数字化正畸的评分方法，应用上述的牙齿数字模型姿态偏差计算方法，如图11所示，所述数字化正畸的评分方法包括：

S1101、获取所述牙齿数字模型中姿态结果组合；

S1102、根据所述牙齿数字模型中姿态结果组合获取若干个姿态偏差的计算结果；

S1103、根据所述姿态偏差的计算结果的大小进行评分，得到若干个单项评分；

S1104、获取所述姿态偏差的计算结果的第三预设权重；

S1105、根据所述第三预设权重对所述若干个单项评分进行加权求和，得到综合评分。

在通过前述的牙齿数字模型姿态偏差计算方法分别计算得到牙齿数字模型中牙齿的各个姿态结果之后，其中姿态结果包括牙齿平移量偏离程度、姿态角度偏离程度、牙齿的拥挤程度、牙齿颌间关系，根据需要选择姿态结果组合，并分别对其中的各个姿态结果进行评分得到多个单项评分，之后根据每一个姿态结果的第三预设权重对各个单项评分进行加权求和，从而得到牙齿数字模型的综合评分，根据综合评分的大小确定该牙齿数字模型的具体情况，不仅可以根据不同的场景选择不同的单项评分以及不同的权重，便于医生和患者更加直观快速地了解牙齿的实际情况。

在一些实施例中，所述姿态结果组合包括至少一种类型的所述姿态偏差的计算结果。

在一些可选的实施例中，所述姿态结果组合包括平移量偏离程度、姿态角度偏离程度和牙齿的拥挤程度，通过平移量偏离程度、姿态角度偏离程度和牙齿的拥挤程度的计算结果分别得到其对应的单项评分，之后根据每一个单项评分对应的第三预设权重对单项评分进行加权求和得到综合评分。

在一些可选的实施例中，所述姿态结果组合包括平移量偏离程度、姿态角度偏离程度和牙齿颌间关系，通过平移量偏离程度、姿态角度偏离程度和牙齿颌间关系的计算结果分别得到其对应的单项评分，之后根据每一个单项评分对应的第三预设权重对单项评分进行加权求和得到综合评分。

在一些可选的实施例中，所述姿态结果组合包括牙齿的拥挤程度和牙齿颌间关系，通过牙齿的拥挤程度和牙齿颌间关系的计算结果分别得到其对应的单项评分，之后根据每一个单项评分对应的第三预设权重对单项评分进行加权求和得到综合评分。

在一些实施例中，所述数字化正畸的评分方法还包括：

获取目标人群的牙齿数据库，得到人群中每个人牙齿的正畸评分；

按照所述正畸评分的大小进行排序，以得到所述牙齿数据库的评分排名；根据所述综合评分的大小获取牙齿数字模型在目标人群中的评分排名。

通过上述方法，在计算得到患者的综合评分之后，根据目标人群的牙齿数据库对牙齿数字模型进行评分排名，便于患者和医生更好的了解当前牙齿的实际情况。

在一些实施例中，所述数字化正畸的评分方法还包括提供目标位和分步位，在所述分步位上计算所述牙齿数字模型的综合评分，并将不同阶段的综合评分与不同的目标位和分步为进行比较，以便于通过牙齿数字模型评估患者牙齿在不同阶段的矫治情况。

本发明还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述的牙齿数字模型姿态偏差计算方法或者数字化正畸的评分方法。

本发明的存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。所述存储介质包括：只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机访问存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟、U盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明还提供了一种终端，包括：处理器及存储器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行上述的牙齿数字模型姿态偏差计算方法或者数字化正畸的评分方法。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请实施例各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：快闪存储器、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。