文档介绍：西安科技大学
硕士学位论文
牙齿矫正中牙齿移动的仿真和优化方法研究
姓名:杨光
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用技术
指导教师:李占利
2011
论文题目:牙齿矫正中牙齿移动的仿真和优化方法研究
专业:计算机应用技术
硕士生:杨光(签名)
指导教师:李占利(签名)
摘要
牙齿移动路径规划是开发虚拟牙齿矫正系统非常重要的一部分,如何规划牙齿的移
动路径是一个很复杂的问题,不仅要寻求一条无碰撞的最短路径,而且根据生理学还要
求该路径尽可能平滑并满足一定的安全性。本文在分析了隐形牙套矫正技术及目前各种
路径规划方法优缺点的基础上,选择 A*算法结合迭代算法最终解决虚拟牙齿矫正系统
下的牙齿移动路径规划问题。
首先,介绍了牙齿移动路径规划的特点,对国内外牙齿移动路径规划的研究现状、
研究方法及关键技术等进行了系统的归纳和总结,分析了其各自优点和不足之处,建立
起适合牙齿移动路径规划的数学模型,为本论文的研究工作奠定了重要的基础。
然后,在介绍和对比几种路径规划的求解方法的基础上,选择 A*算法初步解决牙
齿移动路径规划,最终结合阶段性迭代算法解决该问题。一方面,本文首先介绍了牙齿
移动路径规划的问题定义,及函数建立的牙弓曲线,分析了各类碰撞检测原理,选择
适合牙齿移动路径规划且满足算法要求的碰撞点选取方法进行碰撞处理;另一方面,本
文介绍了 A*算法的基本原理,针对路径规划问题的特点,对算法的各个环节进行了细
致的分析:包括对 OPEN 表和 CLOSED 表的设计、估价函数的分析与设计、牙齿移动
碰撞点的分析和选取,最终采用了 A*结合迭代算法来解决牙齿移动路径规划问题。
最后,把通过 A*算法求得的路径结果分成 M 个阶段,将这 M 个阶段的路径坐标点
数据作为迭代函数的初始值,结合牙齿移动约束进行迭代,根据迭代后的数据得到每颗
牙齿的最终移动路径点坐标信息,最终根据这些坐标点信息建立移动路径,实现了牙齿
矫正过程的可视化模拟。

关键词:路径规划;迭代算法;碰撞检测;A*算法;
研究类型:应用研究
Subject : Research on Simulation and Optimization Method for Tooth
Movement in Virtual Orthodontics
Specialty : Computer Application Technology
Name : Yang Guang (Signature)
Instructor : Li Zhanli (Signature)
ABSTRACT
Path planning for tooth movement is a very important part in the virtual orthodontics
treatment system. The method to design the path of tooth movement is a plicated
problem which not only guarantees a collision-free path with minimum traveling distance but
also requires smoothness and clearance. Thus, an approach for the path planning based on the
A* algorithm and iterative algorithm is proposed in the paper, by analyzing the technology of
orthodontics and the merits and ings of various path planning methods.
Firstly, the characteristic and research situation of path planning for tooth mo vement at
home and abroad is introduced. The research methods and the key technologies are
summarized. By analyzing the advantages and defaults of the existing algorithms, a proper
model for tooth movement path planning is built, which