计算机辅助口腔正畸算法研究

发布时间：2021-07-30 10:10

　　随着计算机性能的提高和三维扫描、图形图像处理、虚拟现实等技术的进步，现代医学和计算机技术交叉融合、相互渗透，现代医学正面临着一场数字化的革命。计算机辅助口腔正畸是口腔正畸学界最新的研究热点。通过三维扫描设备获取患者牙颌的三维点云模型，经过曲面重构、单齿分割、牙齿移动和矫治方案制定等环节最终输出矫治器的数字母模，通过快速成型加工生产出矫治器。本文从临床实际应用角度出发，针对曲面重构、单齿分割、虚拟排牙碰撞检测等关键算法展开研究，主要取得以下研究成果：①提出了一种基于Delaunay剖分与区域生长的散乱点云的曲面重构算法。该算法结合了基于Delaunay三角剖分和区域生长两类重构算法的优点，通过引入局部光顺度，有效解决了传统区域生长重构算法狭长三角型的产生，提高了重构效果。试验表明，该算法较好解决了具有复杂细节、复杂拓扑结构的牙颌模型的重构问题。②提出了一种基于近似测地路径的数字化牙颌网格模型交互分割算法。首先根据牙颌三维网格模型，由用户交互输入关注牙齿区域的边界特征点，然后生成封闭的测地路径，继而通过区域生长实现对所关注牙齿区域的分割。实验表明：该算法可以有效地分割出复杂牙颌模型中的单齿... 

【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

计算机辅助口腔隐形正畸系统示意图

得候选点集合，然后根据最小准则和加权边长来选择一点构造新的三角面片。这种直接从点集数据出发的曲面重建方式，比较适用于开曲面网格的重建，对于封闭曲面的处理则效率不高，区域生长算法的优点是效率高，缺点是网格的构建质量过分依赖种子面片的选取以及自定义的参数，在采样密度不均匀的情况容易留下孔洞，需要后续的孔洞修补算法以构建封闭的曲面。本文提出一种基于 Gabriel 图和区域生长相结合的散乱点云重构方法，首先计算采样点集的 Delaunay 三角剖分，得到点集的 Gabriel 图，然后用区域生长算法从中“生长”出三角网格曲面。生长的过程是先初始化一个三角形作为初始区域，然后仅在区域的边界边上迭代添加新的三角面片，这样在迭代的过程中生成的区域会不断扩展。图 2.1 。与传统的区域增长算法相比，本文的算法在区域生长的过程中使用自定义的可接受度因子来作为判断添加新三角面片的标准，在一定程度上避免狭长的三角形，提高了网格质量。

两个 Voronoi 多面体的面，每条边是三个 Voronoi 多边形/多面个顶点是三个 Voronoi 多边形/四个 Voronoi 多面体的公共点。ronoi 顶点的三个/四个 Voronoi 多边形/多面体所对应的生长点面体称为和这个 Voronoi 顶点对应的 Delaunay 三角形/四面体。oronoi 图和 Delaunay 三角网格的关系如图 2.2 所示。其中，，虚线为 Delaunay 三角网格，三角网格顶点的集合即为点集 P

【参考文献】：
期刊论文
[1]网格曲面近似“最直路径”的快速计算[J]. 金耀,李重,石尖锋,周忠成,潘瑞芳,金小刚.  计算机辅助设计与图形学学报. 2010(04)
[2]基于Delaunay四面体剖分的网格分割算法[J]. 胡建伟,方林聪,刘利刚,汪国昭.  计算机辅助设计与图形学学报. 2009(12)
[3]基于凸凹信号的网格分割[J]. 董洪伟,李重,周儒荣,吴小俊.  计算机辅助设计与图形学学报. 2009(03)
[4]基于保特征调和场的交互式网格分片[J]. 孟敏,计忠平,刘利刚.  计算机辅助设计与图形学学报. 2008(09)
[5]噪声鲁棒的分水岭网格分割算法[J]. 钱江,陈志杨,叶修梓,谭光华,张三元.  计算机辅助设计与图形学学报. 2008(03)
[6]基于SOM的散乱数据点集的B样条曲面重建[J]. 王宏涛,张丽艳,李忠文,刘胜兰,周儒荣.  中国图象图形学报. 2007(02)
[7]一个利用法矢的散乱点三角剖分算法[J]. 董辰世,汪国昭.  计算机学报. 2005(06)
[8]基于曲面局平特性的散乱数据拓扑重建算法[J]. 谭建荣,李立新.  软件学报. 2002(11)
[9]基于图像的快速碰撞检测算法[J]. 范昭炜,万华根,高曙明.  计算机辅助设计与图形学学报. 2002(09)
[10]碰撞检测技术综述[J]. 高春晓,刘玉树.  计算机工程与应用. 2002(05)

博士论文
[1]三维数字表面去噪光顺技术研究[D]. 胡国飞.浙江大学 2005



本文编号：3311213