# 虚拟牙合架系统后端代码

**Repository Path**: xinqizeng/teethbite

## Basic Information

- **Project Name**: 虚拟牙合架系统后端代码
- **Description**: 虚拟牙合架可视化后端代码
- **Primary Language**: Python
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 1
- **Forks**: 0
- **Created**: 2022-04-16
- **Last Updated**: 2023-06-18

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# 虚拟牙合架可视化后端代码

## 目录
- [虚拟牙合架可视化后端代码](#虚拟牙合架可视化后端代码)
  - [目录](#目录)
  - [介绍](#介绍)
  - [代码结构及功能介绍](#代码结构及功能介绍)
    - [Dockerfile](#dockerfile)
    - [Python files(teethbite)](#python-filesteethbite)
      - [global files](#global-files)
      - [routes](#routes)
        - [处理用户信息相关的请求](#处理用户信息相关的请求)
        - [处理患者信息相关的请求](#处理患者信息相关的请求)
        - [处理上传图片，配准等的请求](#处理上传图片配准等的请求)
        - [处理存取工程文件的请求](#处理存取工程文件的请求)
      - [SQLOperation](#sqloperation)
    - [算法部分](#算法部分)
  - [后端安装及运行流程](#后端安装及运行流程)
  - [患者目录介绍](#患者目录介绍)
  - [算法部分介绍](#算法部分介绍)

## 介绍
“虚拟牙合架可视化” 是一个网页版虚拟牙合架工具，能够模拟人的口腔内部上下颌运动，可用于口腔医学临床诊疗：通过CBCT数据的采集，在患者术前通过计算机模拟出上下颌运动。其利用计算机的计算功能，实现对咬合及运动特征的实时定量分析。

本文档介绍了项目后端程序结构及功能，并可帮助您将虚拟牙合架可视化后端程序部署到云服务器上。

本项目由python flask框架实现，利用其搭建的服务器处理前端发送的请求、操作用户和患者信息数据库、并调用C++程序。为保证运行的速度，配准、求解旋转轴等功能均由C++实现。上述程序所需环境和依赖由docker搭建，在docker虚拟容器中进行，保证了程序能快速部署至任意一台服务器。

## 代码结构及功能介绍

### Dockerfile
构建docker镜像时所需的配置

### Python files(teethbite)

#### global files

  * main.py<br>
    后端程序的入口
  * constants.py<br>
    定义了python文件中需要用到的常量，如数据库配置信息，患者信息文件默认路径等
  * Interface.py<br>
    实现了对C++接口的封装，以供python文件调用
  * SQLConfig.py<br>
    初始化flask的app并配置数据库
  * updateProjectFile.py<br>
    实现工程文件的增删改查，记录用户的操作，以复现用户行为
  * requirements.txt<br>
    python依赖的配置，用于在虚拟环境中导入运行所必须的依赖

#### routes

##### 处理用户信息相关的请求

  * login.py<br>
    处理用户登录请求。
  * register.py<br>
    处理用户注册请求。
  * updateUserInformation.py<br>
    处理修改个人信息的请求
  * SearchByUsername.py<br>
    通过用户名查找用户，并返回其信息

##### 处理患者信息相关的请求

  * newPatient.py<br>
    处理新建患者的请求
  * updatePatientInformation.py<br>
    处理修改患者信息的请求
  * SearchPatient.py<br>
    用于查询患者信息
  * getAllPatients.py<br>
    返回用户下所有患者的信息，用于初始化患者信息表
  * deletePatient.py<br>
    用于删除患者

##### 处理上传图片，配准等的请求

  * uploadImage.py<br>
    用于上传扫描得到的CT数据（stl文件）
  * deleteStlFile.py<br>
    用于删除用户上传的stl文件
  * punctuation.py<br>
    接受用户标点的数据并保存为txt文件
  * addAlign.py<br>
    根据两个index获得大致变换矩阵
  * analyse.py<br>
    运用之前上传的数据，发起分析请求，得到旋转轴的信息

##### 处理存取工程文件的请求

  * getProjectFile.py<br>
    用于获取记录患者操作信息及当前状态的患者工程文件
  * saveProjectData.py<br>
    用于保存当前工作状态至工程文件

#### SQLOperation

  * UserSQLOperation.py<br>
    用于操作用户数据库的python文件
  * PatientSQLOperation.py<br>
    用于操作患者信息数据库的python文件

### 算法部分

  * CMakeLists.txt<br>
    cmake文件，用于构建C++文件
  * under_sample.cpp<br>
    根据给定的STL文件，以及size大小，进行降采样，减少点的数量。
  * abs_rotation.cpp<br>
    根据用户标点，获得大致的变换矩阵
  * add_align.cpp<br>
    对上颌进行配准
  * key_points.cpp<br>
    对下颌进行操作，求解出对应点
  * testPo.py<br>
    根据下颌求得的对应点，求解旋转轴
  <!-- * compute_axis.cpp<br>
    根据下颌求得的对应点，求解旋转轴 -->


## 后端安装及运行流程

在安装并运行项目前，您需要确保：

* 拥有一台linux服务器，且CentOS系统的内核版本高于3.10（或其他符合要求的linux操作系统）
* 服务器上已经安装了git
* 在安全组配置中开放了8080端口，且端口未被其他服务占用

<br>
若已满足上述要求，您可以按照下列步骤运行虚拟牙合架可视化后端程序。

1. 配置docker环境 <br>
   可参考[linux docker篇(一键安装、部署、使用)—CSDN](https://blog.csdn.net/qq_36379495/article/details/92837897?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522165019270616782246487255%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fall.%2522%257D&request_id=165019270616782246487255&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~first_rank_ecpm_v1~rank_v31_ecpm-1-92837897.142^v9^pc_search_result_cache,157^v4^control&utm_term=LINUX%E9%85%8D%E7%BD%AEdocker&spm=1018.2226.3001.4187)
   

2. 配置mysql数据库环境<BR>
   可参考[linux安装配置Mysql详细步骤—CSDN](https://blog.csdn.net/weixin_44198965/article/details/91891985?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522165019253116781685362079%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fall.%2522%257D&request_id=165019253116781685362079&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~first_rank_ecpm_v1~rank_v31_ecpm-1-91891985.142^v9^pc_search_result_cache,157^v4^control&utm_term=linux%E9%85%8D%E7%BD%AEmysql&spm=1018.2226.3001.4187)<br>
   数据库配置如下：
`
   * 用户名：root
   * 密码：111111
   * 数据库名：db2
  
   若您希望修改上述信息，可在源码中进行替换。

3. 下载源码<br>
      ```
          git clone https://gitee.com/xinqizeng/teethbite.git
      ```
    记本次路径为 `baseurl`，若您之前修改了数据库信息，需在`baseurl/src/teethbite/constants.py` 中修改数据库对应参数。

4. 通过docker搭建环境并运行<br>
切换当前文件夹为 `baseurl` ，并运行以下命令。请确保 `8080` 端口未被占用，且已经在安全组中配置。如希望修改端口，可通过修改Dockerfile中 `EXPOSE 8080` 的 `8080` 为您希望修改的端口。<br>
   * 搭建运行环境
      ```
      ./build.sh
      ```
   * 运行后端程序
      ```
      ./start.sh
      ```
      此时后端程序将运行在docker容器中的 `8080` 端口，并映射到主机 `8080` 端口中，可以通过 `http://主机IP:8080/` 访问。

## 患者目录介绍
在docker虚拟容器中， `/root/upload/` 路径为存储患者信息的目录。其中每个文件夹为一个患者，其文件夹名为患者的id。在这个文件夹中，存储了以下三个子文件/文件夹，分别为：
* stlFiles <br>
  这个文件夹用于存储用户上传的stl文件，若上传同名文件将加_0, _1等后缀。
* points <br>
  这个文件夹用于存储用户对stl文件标点的数据其命名方式为：目标点云的文件名（不含后缀，下同）+初始点云的文件名+标记点云的文件名.txt
* projectFile.json <br>
  这是为患者实现的工程文件，用json格式存储。用于保存用户目前操作的状态。若该患者曾经进行过咬合模拟，用户就可以直接通过初始化从后端将之前的状态复原，而不必进行重复操作。其中包含以下键：
  * patientInformation <br>
    其中存储了患者的基本信息，即id，姓名，性别，年龄，挂号时间，手机号码和所属的用户（医生）。
  * stlFiles <br>
    其中以json list方式存储了数个用户上传的stl文件的状态，与stlFiles目录下的文件一一对应。信息有：文件名，在前端展示时用户自定义的名字，颜色，是否可见，以及旋转矩阵。
  * points <br>
    其中以json list方式存储了用户对stl文件进行标点的数据。包含标点文件的文件名（与points目录中一一对应），目标点云和初始点云的文件名。
  * information <br>
    存储了用户求解的铰链轴信息

## 算法部分介绍