[發明專利]一種基于位置誤差判斷的正畸弓絲誤差波動度評價方法

有效

• 申請號: 202210402504.0
• 申請日: 2022-04-18
• 公開（公告）號: CN114943058B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 姜金剛;譚棋勻;姚亮;張永德;孫海;孫健鵬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G16H20/40
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1.一種基于位置誤差判斷的正畸弓絲誤差波動度評價方法，其特征在于：所述方法的具體實現過程為：

步驟一、理論正畸弓絲曲線數據及實際正畸弓絲曲線數據導入：

以右手定則建立o-xyz三維正畸弓絲誤差標定坐標系w，以正畸醫師根據患者牙列形態設計的具有n個彎制點的理論正畸弓絲曲線，計算并輸入理論正畸弓絲曲線彎制點信息集P'_T＝{^Tp'₁,^Tp'₂,^Tp'₃,...,^Tp'_i,...,^Tp'_n}，^Tp'_i＝(^Tα'_i,^Tβ'_i,^Tγ'_i,^Td'_i)為理論正畸弓絲曲線第i個彎制點相對于三維正畸弓絲誤差標定坐標系w的位姿信息，i的取值范圍為1≤i≤n，^Tα'_i為理論正畸弓絲曲線第i個彎制點和三維正畸弓絲誤差標定坐標系w的原點o之間的連線與x軸所成的夾角，^Tβ'_i為理論正畸弓絲曲線第i個彎制點和三維正畸弓絲誤差標定坐標系w的原點o之間的連線與y軸所成的夾角，^Tγ'_i為理論正畸弓絲曲線第i個彎制點和三維正畸弓絲誤差標定坐標系w的原點o之間的連線與z軸所成的夾角，^Td'_i為理論正畸弓絲曲線第i個彎制點和三維正畸弓絲誤差標定坐標系w的原點o之間連線的長度；理論正畸弓絲曲線左端點為p_s，理論正畸弓絲曲線右端點為p_f，p_s和p_f之間連線的中點為^To'，對理論正畸弓絲曲線進行空間變換：令點^To'與三維正畸弓絲誤差標定坐標系w的原點o重合，理論正畸弓絲曲線左端點p_s位于y軸負半軸，理論正畸弓絲曲線右端點p_f位于y軸正半軸，且理論正畸弓絲曲線與x軸正半軸無交點，再令理論正畸弓絲曲線沿y軸正方向順時針旋轉，直至理論正畸弓絲曲線與x軸正半軸出現交點，將理論正畸弓絲曲線經空間變換后的位姿設定為在三維正畸弓絲誤差標定坐標系w中的最終位姿，計算并輸入處于最終位姿下的理論正畸弓絲曲線彎制點信息集P_T＝{^Tp₁,^Tp₂,^Tp₃,...,^Tp_i,...,^Tp_n}，^Tp_i＝(^Tα_i,^Tβ_i,^Tγ_i,^Td_i)為處于最終位姿下的理論正畸弓絲曲線第i個彎制點相對于三維正畸弓絲誤差標定坐標系w的位姿信息，^Tα_i為處于最終位姿下的理論正畸弓絲曲線第i個彎制點和三維正畸弓絲誤差標定坐標系w的原點o之間的連線與x軸所成的夾角，^Tβ_i為處于最終位姿下的理論正畸弓絲曲線第i個彎制點和三維正畸弓絲誤差標定坐標系w的原點o之間的連線與y軸所成的夾角，^Tγ_i為處于最終位姿下的理論正畸弓絲曲線第i個彎制點和三維正畸弓絲誤差標定坐標系w的原點o之間的連線與z軸所成的夾角，^Td_i為處于最終位姿下的理論正畸弓絲曲線第i個彎制點和三維正畸弓絲誤差標定坐標系w的原點o之間連線的長度；

以根據理論正畸弓絲曲線彎制出的m條具有n個彎制點的實際正畸弓絲曲線，計算并輸入實際正畸弓絲曲線信息集為第j條實際正畸弓絲曲線彎制點信息集，j的取值范圍為1≤j≤m，為第j條實際正畸弓絲曲線第i個彎制點相對于三維正畸弓絲誤差標定坐標系w的位姿信息，為第j條實際正畸弓絲曲線第i個彎制點和三維正畸弓絲誤差標定坐標系w的原點o之間的連線與x軸所成的夾角，為第j條實際正畸弓絲曲線第i個彎制點和三維正畸弓絲誤差標定坐標系w的原點o之間的連線與y軸所成的夾角，為第j條實際正畸弓絲曲線第i個彎制點和三維正畸弓絲誤差標定坐標系w的原點o之間的連線與z軸所成的夾角，為第j條實際正畸弓絲曲線第i個彎制點和三維正畸弓絲誤差標定坐標系w的原點o之間連線的長度；第j條實際正畸弓絲曲線左端點為_jp'_s，第j條實際正畸弓絲曲線右端點為_jp'_f，_jp'_s和_jp'_f之間連線的中點為對第j條實際正畸弓絲曲線進行空間變換：令點與三維正畸弓絲誤差標定坐標系w的原點o重合，第j條實際弓絲曲線左端點_jp'_s位于y軸負半軸，第j條實際正畸弓絲曲線右端點_jp'_f位于y軸正半軸，且第j條實際正畸弓絲曲線與x軸正半軸無交點，再令第j條實際正畸弓絲曲線沿y軸正方向順時針旋轉，直至第j條實際正畸弓絲曲線與x軸正半軸出現交點，將第j條實際正畸弓絲曲線經空間變換后的位姿設定為在三維正畸弓絲誤差標定坐標系中的最終位姿，計算并輸入m條處于最終位姿下的實際正畸弓絲曲線信息集為第j條處于最終位姿下的實際正畸弓絲曲線彎制點信息集，為第j條處于最終位姿下的實際正畸弓絲曲線第i個彎制點相對于三維正畸弓絲誤差標定坐標系w的位姿信息，為第j條處于最終位姿下的實際正畸弓絲曲線第i個彎制點和三維正畸弓絲誤差標定坐標系w的原點o之間的連線與x軸所成的夾角，為第j條處于最終位姿下的實際正畸弓絲曲線第i個彎制點和三維正畸弓絲誤差標定坐標系w的原點o之間的連線與y軸所成的夾角，為第j條處于最終位姿下的實際正畸弓絲曲線第i個彎制點和三維正畸弓絲誤差標定坐標系w的原點o之間的連線與z軸所成的夾角，為第j條處于最終位姿下的實際正畸弓絲曲線第i個彎制點和三維正畸弓絲誤差標定坐標系w的原點o之間連線的長度；

步驟二、實際正畸弓絲曲線彎制點位置誤差的設定：

定義實際正畸弓絲曲線彎制點的位置誤差，彎制點位置誤差是對正畸弓絲曲線彎制點彎制位置準確性的量化描述，實際正畸弓絲曲線彎制點位置誤差的評價包括兩部分，分別為實際正畸弓絲曲線彎制點線誤差率評價和實際正畸弓絲曲線彎制點平均偏置誤差率評價；規定實際正畸弓絲曲線彎制點的線誤差率，用符號e_d表示，線誤差率e_d是理論正畸弓絲曲線彎制點與三維正畸弓絲誤差標定坐標系原點o之間直線距離和與理論正畸弓絲曲線彎制點相對應的實際正畸弓絲曲線彎制點與三維正畸弓絲誤差標定坐標系原點o之間直線距離的誤差的量化描述，規定第j條處于最終位姿下的實際正畸弓絲曲線第i個彎制點的線誤差率表示為規定實際正畸弓絲曲線彎制點的平均偏置誤差率，用符號e_a表示，平均偏置誤差率e_a是理論正畸弓絲曲線彎制點與三維正畸弓絲誤差標定坐標系各坐標軸之間的夾角和與理論正畸弓絲曲線彎制點相對應的實際正畸弓絲曲線彎制點與三維正畸弓絲誤差標定坐標系各坐標軸之間夾角的平均誤差的量化描述，規定第j條處于最終位姿下的實際正畸弓絲曲線第i個彎制點的平均偏置誤差率表示為其中為理論正畸弓絲曲線第i個彎制點的角^Tα_i與第j條實際正畸弓絲曲線第i個彎制點的角之間的誤差率，規定為理論正畸弓絲曲線第i個彎制點的角^Tβ_i與第j條實際正畸弓絲曲線第i個彎制點的角之間的誤差率，規定為理論正畸弓絲曲線第i個彎制點的角^Tγ_i與第j條實際正畸弓絲曲線第i個彎制點的角之間的誤差率，規定

步驟三、理論正畸弓絲曲線彎制點復雜度的設定：

定義理論正畸弓絲曲線彎制點復雜度，用符號C_r表示，C_r是對理論正畸弓絲曲線彎制點的彎制難易程度的綜合量化描述，規定理論正畸弓絲曲線第i個彎制點的復雜度表示為表示理論正畸弓絲曲線第i個彎制點的歸一化彎制點角距比，規定^TE_i表示理論正畸弓絲曲線第i個彎制點的彎制點角距比，彎制點角距比是對正畸弓絲曲線上單個彎制點的彎制復雜程度的量化描述，規定^Tθ_i為作用在理論正畸弓絲曲線彎制點^Tp_i處的彎制角度，^Tp_i-1^Tp_i表示作用在理論正畸弓絲曲線第i個彎制點處的彎制距離，即理論正畸弓絲曲線彎制點^Tp_i-1與^Tp_i之間的曲線段的長度，對于理論正畸弓絲曲線第1個彎制點^Tp₁，^Tp₀^Tp₁表示彎制點^Tp₁到理論正畸弓絲曲線左端點p_s之間的曲線段長度，^TE_min為理論正畸弓絲曲線彎制點角距比的最小值，^TE_max為理論正畸弓絲曲線彎制點角距比的最大值；規定的分界值為(^TE^*)_b；表示理論正畸弓絲曲線第i個彎制點的歸一化彎制點密度，規定^Tρ_i表示理論正畸弓絲曲線第i個彎制點的彎制點密度，彎制點密度是對正畸弓絲曲線上單個彎制點與相鄰彎制點間緊密程度的量化描述，規定公式中的數值1表示為1個彎制點，^Tl_i表示理論正畸弓絲曲線第i個彎制點與其距離最近的彎制點之間的直線距離，即表示理論正畸弓絲曲線第i-1個彎制點與理論正畸弓絲曲線第i個彎制點之間的直線距離，表示理論正畸弓絲曲線第i個彎制點與理論正畸弓絲曲線第i+1個彎制點之間的直線距離，當i＝1時，規定表示理論正畸弓絲曲線第1個彎制點與理論正畸弓絲曲線左端點p_s之間的直線距離，表示理論正畸弓絲曲線第1個彎制點與理論正畸弓絲曲線第2個彎制點之間的直線距離，當i＝n時，規定表示理論正畸弓絲曲線第n-1個彎制點與理論正畸弓絲曲線第n個彎制點之間的直線距離，表示理論正畸弓絲曲線第n個彎制點與理論正畸弓絲曲線右端點p_f之間的直線距離，^Tρ_min為理論正畸弓絲曲線彎制點密度的最小值，^Tρ_max為理論正畸弓絲曲線彎制點密度的最大值；復雜度公式中的數值2表示在計算理論正畸弓絲彎制點復雜度時考慮了歸一化彎制點角距比和歸一化彎制單密度兩個參數；規定理論正畸弓絲曲線彎制點的復雜度C_r的分界值為C_rb；

步驟四、實際正畸弓絲曲線彎制點線誤差波動度、角誤差波動度的設定：

定義實際正畸弓絲曲線彎制點的線誤差波動度，用符號σ_d表示，σ_d是對實際正畸弓絲曲線彎制點彎制距離穩定性的量化描述，規定實際正畸弓絲曲線第i個彎制點的線誤差波動度表示為表示第j條實際正畸弓絲曲線第i個彎制點的線誤差率，表示m條實際正畸弓絲曲線的第i個彎制點的線誤差率的平均值，規定m條實際正畸弓絲曲線第i個彎制點的線誤差波動度的上限值為(σ_d)_max；定義實際正畸弓絲曲線彎制點的角誤差波動度，用符號σ_a表示，σ_a是對實際正畸弓絲曲線彎制點彎制角度穩定性的量化描述，規定實際正畸弓絲曲線第i個彎制點的角誤差波動度表示為其中表示m條實際正畸弓絲曲線的第i個彎制點的角誤差率的平均值，規定m條實際正畸弓絲曲線第i個彎制點的角誤差波動度的上限值為(σ_a)_max；

步驟五、理論正畸弓絲曲線彎制點復雜度及歸一化彎制點角距比驗證：

按照公式計算理論正畸弓絲曲線上第i個彎制點的復雜度，即¹C_r表示理論正畸弓絲曲線上第1個彎制點^Tp₁的復雜度，i的初始值為i＝1，通過比較取出ⁱC_r中的最大值(ⁱC_r)_max，對條件(ⁱC_r)_max≤C_rb進行驗證；按照公式計算理論正畸弓絲曲線上第i個彎制點的歸一化彎制點角距比，即表示理論正畸弓絲曲線上第1個彎制點^Tp₁的歸一化彎制點角距比，通過比較取出中的最大值對條件進行驗證，具體為：

a)理論正畸弓絲曲線彎制點復雜度驗證；

如果(ⁱC_r)_max≤C_rb成立，則對理論正畸弓絲曲線歸一化彎制點角距比進行驗證，跳轉至步驟五b)；

如果(ⁱC_r)_max≤C_rb不成立，說明理論正畸弓絲曲線彎制點的復雜度較大，該評價方法不適用于此正畸弓絲曲線，則輸出該評價方法不適用于此正畸弓絲曲線，正畸弓絲誤差波動度評價結束；

b)理論正畸弓絲曲線歸一化彎制點角距比驗證；

如果成立，跳轉至步驟六；

如果不成立，說明理論正畸弓絲曲線彎制點的復雜度或歸一化彎制點角距比較大，該評價方法不適用于此正畸弓絲曲線，則輸出該評價方法不適用于此正畸弓絲曲線，正畸弓絲誤差波動度評價結束；

步驟六、實際正畸弓絲曲線彎制點線誤差波動度和實際正畸弓絲曲線角誤差波動度評價：

根據ⁱσ_d和ⁱσ_a的計算公式計算m條實際正畸弓絲曲線第i個彎制點的線誤差波動度和角誤差波動度，i的初始值為i＝1；

a)實際正畸弓絲曲線彎制點線誤差波動度評價

根據公式計算m條實際正畸弓絲曲線第i個彎制點的線誤差波動度，判斷ⁱσ_d≤(σ_d)_max是否成立，

具體為：

如果ⁱσ_d≤(σ_d)_max成立，說明m條實際正畸弓絲曲線第i個彎制點的線誤差波動度在允許范圍內，則跳轉至步驟六b)；

如果ⁱσ_d≤(σ_d)_max不成立，說明m條實際正畸弓絲曲線第i個彎制點的線誤差波動度超出允許范圍，則輸出實際正畸弓絲曲線第i個彎制點的線誤差波動度超出允許范圍，正畸弓絲評價結束；

b)實際正畸弓絲曲線彎制點角誤差波動度評價

根據公式計算m條實際正畸弓絲曲線第i個彎制點的角誤差波動度，判斷ⁱσ_a≤(σ_a)_max是否成立，

具體為：

如果ⁱσ_a≤(σ_a)_max成立，說明m條實際正畸弓絲曲線第i個彎制點的角誤差波動度在允許范圍內，則跳轉至步驟七；

如果ⁱσ_a≤(σ_a)_max不成立，說明m條實際正畸弓絲曲線第i個彎制點的角誤差波動度超出允許范圍，則輸出實際正畸弓絲曲線第i個彎制點的角誤差波動度超出允許范圍，正畸弓絲評價結束；

步驟七、判斷m條實際正畸弓絲曲線彎制點是否評價完畢：

判斷i與實際正畸弓絲曲線彎制點的個數n是否相等，

具體為：

如果i＝n不成立，說明未對m條實際正畸弓絲曲線上所有彎制點進行評價，則令i＝i+1，即表示對下一組實際正畸弓絲曲線彎制點進行評價，跳轉至步驟六a)；

如果i＝n成立，說明已對m條實際正畸弓絲曲線上所有彎制點進行評價，且所有實際正畸弓絲曲線彎制點的線誤差波動度和角誤差波動度均在允許范圍內，則輸出所有實際正畸弓絲曲線彎制點的線誤差波動度和角誤差波動度均在允許范圍內，正畸弓絲評價結束。