脊柱侧弯矫形器数字化设计软件开发

发布时间：2020-05-16 16:43

【摘要】：传统的脊柱侧弯矫形器设计方法存在设计效率低、石膏材料浪费严重等问题,故研究脊柱侧弯矫形器的数字化设计方法具有重要意义。以搭建脊柱侧弯矫形器数字化设计软件为目标,提出脊柱侧弯矫形器数字化设计软件的整体设计思想,研究软件中点云数据处理和曲面处理的算法及程序实现,并通过案例分析验证软件的可操作性。研究内容包括:1、结合传统矫形器设计方法以及点云与曲面处理过程,提出脊柱侧弯矫形器数字化设计软件的整体设计思想;结合脊柱侧弯矫形器矫形原理设计软件架构和模块组成,说明了各模块的含义。2、依据脊柱侧弯矫形原理,研究点云数据处理模块中各操作原理与程序实现,包括点云数据的输入与输出、滤波、分割与拼接、提取、坐标变换、重采样(上采样和下采样)等。以点云数据库PCL函数算法为基础,采用I\O接口实现点云数据的输入与输出;采用半径离散点删除算法实现点云数据的滤波;采用三维体素栅格算法实现点云数据的下采样,提高运算速度;采用高通滤波算法实现点云数据的分割,以便拾取待变换的点云数据;采用条件滤波算法实现点云数据的提取;采用坐标变换算法实现点云数据的坐标变换,通过变形提取点云数据,加载矫形压力;采用移动最小二乘法上采样矫形器点云数据,填补因变形产生的点云数据间的空隙。3、在上述点云数据处理的基础上,研究曲面处理模块各操作原理与程序实现,包括初始矫形器曲面模型的创建、光顺与裁剪等。采用三维图像可视化库VTK中隐式曲面创建算法完成变曲率点云数据的曲面创建工作,生成初始矫形器曲面模型;采用窗口sinc函数光顺曲面,改善初始矫形器曲面质量;采用球裁剪与圆柱裁剪算法裁剪矫形器曲面,设置矫形器伸展空间与张口,生成最终的矫形器曲面。4、根据点云处理和曲面创建方法,以QT5.8.0和VS2013为开发平台,调用PCL点云库和VTK可视化库,编写了脊柱侧弯矫形器数字化设计软件。并通过案例分析与软件操作流程的展示,验证该软件在设计过程中的有效性与可行性。总之,在该矫形器数字化设计软件设计矫形器过程中,充分结合脊柱侧弯矫形原理,且无需构建阳模,是直接从三维层面上处理点云数据完成设计工作,提高了脊柱侧弯矫形器设计效率。
【图文】：

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图１．２密尔沃基型矫形器逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ邋ｏｒｔｈｏｓｉｓ逡逑

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形器的种类及特点［９］逡逑器简介逡逑形器（图１．２所示）是一种颈胸腰骶矫形器，适用于弯。由骨盆围托、枕骨托和颔托组成，，通过添加胸椎理实现矫正脊柱侧弯，目前发展成为具有良好牵引矫器。逡逑Ｉ歓支Ｉ架逡逑ｍ逡逑
【学位授予单位】：大连交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP311.52;TH77

【参考文献】