精修牙齒模型的3D圖形仿真.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著三維數(shù)字化技術(shù)及計算機(jī)圖形學(xué)的飛速發(fā)展,仿真技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也有越來越多的應(yīng)用。利用三維圖形技術(shù)可以便利的得到高精度的三維模型。如何對這些模型進(jìn)行形狀分析與比較,如何對這些模型進(jìn)行變形并且有真實感的交互操作,成為當(dāng)今計算機(jī)圖形學(xué)與醫(yī)學(xué)的多學(xué)科交叉研究領(lǐng)域的一個熱點(diǎn)。它們在醫(yī)生手術(shù)培訓(xùn)以及計算機(jī)輔助手術(shù)等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用。老的牙科手術(shù)訓(xùn)練是“看一個做一個教一個”,正在被“看一個練習(xí)多次做一個教一個”替換,因為在進(jìn)行一次真正的牙科手術(shù)

2、之前允許學(xué)員隨意練習(xí)基于虛擬現(xiàn)實的訓(xùn)練外科手術(shù)。 本文用四層樹形結(jié)構(gòu)的三角網(wǎng)格來建立牙齒三維數(shù)據(jù)模型;并用圓錐形車針在牙齒的邊界表示模型上仿真精修牙齒的變形過程。本文主要完成了三個方面的工作: 1、研究了牙齒邊界表示模型的四層樹形結(jié)構(gòu)。該四層樹形結(jié)構(gòu)是頂點(diǎn)層,三角面層,帶層和體層的金字塔結(jié)構(gòu),是一種基于頂點(diǎn)的邊界表示法,它把頂點(diǎn)-三角面-帶-體的信息分層記錄,并建立了層間和層內(nèi)部結(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系。該結(jié)構(gòu)很好地滿足了后續(xù)的變

3、形操作的要求。 2、研究了基于邊界表示模型的牙齒與車針的碰撞檢測方法。由于牙齒是特殊凹體,本文的牙齒模型是要求精確求交且會不斷更新,所以常規(guī)的層次包圍體樹法(hierarchicalboundingvolumetrees)的碰撞檢測方法都不適用于本模型。本文的碰撞檢測算法利用了仿射坐標(biāo)系的特點(diǎn),通過對代表車針的線段和三角網(wǎng)格的參數(shù)方程的求解來完成碰撞檢測。本文將檢測到的碰撞分為四類:單面碰撞,單帶碰撞,二帶二面碰撞和多帶多面碰撞

4、。 3、研究了牙齒在車針“鉆”操作下的變形方法。在檢測到碰撞位置后,如果車針觸點(diǎn)所在帶的帶寬小于某個閾值,只是改變帶的某些三角網(wǎng)格頂點(diǎn)的位置,否則四種碰撞類型根據(jù)帶寬與碰撞直徑之間的關(guān)系來進(jìn)行四種帶的分裂(一分四、一分二和二分四);分裂的本質(zhì)就是用五棱錐或六棱錐來模擬車針鉆的小凹處。 本文在上述研究的基礎(chǔ)上用JAVA3D研制了一個牙醫(yī)精修牙齒表面的交互原型系統(tǒng)。仿真車針鉆牙齒表面的測試表明碰撞交點(diǎn)精確,“鉆”操作的實時性

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