增强现实牙科虚拟手术的关键技术研究

发布时间：2021-10-17 00:36

　　应用增强现实技术的牙科虚拟手术能够增强虚拟手术的沉浸感,为受训医生提供更加真实的虚拟手术环境。目前在增强现实在虚拟手术的应用方面主要存在以下两个问题:1.由于人体指尖的触觉的敏感性极强,力触感渲染对实时性的要求更加严格;2.在增强现实系统中视觉表现的效果不理想,特别是对牙齿这一具有明显半透明属性的材质的渲染不理想。针对于此本论文主要研究怎样表现牙科手术工具对口腔中多枚牙齿与牙龈交互操作这类型复杂场景的力触感渲染的建模与实现,并将次表面散射模型应用于口腔的真实感渲染,以提高虚拟手术的真实感。论文的研究工作主要包括:1.从口腔美学和牙齿解剖学的角度出发,对近年来在人体皮肤渲染中逐渐成熟的应用双向表面散射反射分布函数的次表面散射模型进行相应的改进,提出具有实际物理意义的渲染模型来解决牙齿次表面散射材质的渲染问题。2.研究力反馈装置PHANToM在力触感渲染方面的应用,以及如何应用PHANToM设备和OpenHaptic开发工具联合开发虚拟牙科手术模拟系统。3.提出的牙齿次表面散射模型应用于口腔美学牙齿比色这种专注于牙齿颜色的应用中,实现了较好的渲染效果;所实现的具有力触感渲染的虚拟牙齿表面检... 

【文章来源】：北京理工大学北京市 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

北京航空航天大学的王党校等人提出的牙科训练的模拟器[16]

北京理工大学硕士学位论文3图1.1 美国佛罗里达大学的增强现实虚拟病人（左），与韩国POSTECH的Seokhee Jeo等人提出的乳腺肿瘤模拟检测设备（右）图1.2北京航空航天大学的王党校等人提出的牙科训练的模拟器[16]在国内，北京航空航天大学的王党校等人于 2003 年开发了一个牙科训练的模拟器，该系统允许探测和切割一颗牙齿模型，具有龋齿诊断、牙体预备等训练功能[15,16]。在此基础上，王党校等人于 2009 年提出了一套较为成熟的面向牙科手术培训的力觉合成技术系统，建立了力觉-视觉融合的牙科操作培训系统的原型物理样机，实现了龋齿探测、牙齿纵截面物理属性感知、牙体钻削等典型牙科手术模拟操作[17]。在牙科模拟系统方面，以色?

牙齿纵向解剖图

【参考文献】：
期刊论文
[1]虚拟手术实时物体碰撞检测和软组织变形研究[J]. 吴峥,谢叻,马浩博.  计算机仿真. 2010(02)
[2]面向牙科手术培训的力觉合成技术[J]. 王党校,张玉茹,王勇,吕培军,周人歌,周万琳.  中国科学（F辑:信息科学）. 2009(01)
[3]触觉显示的人机交互研究及应用[J]. 喻耀华,刘正捷,孙弘进.  计算机科学. 2008(11)
[4]虚拟现实技术在牙种植领域的应用与发展前景[J]. 杨建,刘福祥.  国际口腔医学杂志. 2008(S1)
[5]深化教学改革提高口腔内科学实验教学质量[J]. 刘冰,杨冬茹,刘庆.  河北医科大学学报. 2005(06)
[6]集成图形和力觉交互的牙齿探诊模拟系统开发[J]. 王党校,张玉茹,王玉慧,吕培军,王勇.  系统仿真学报. 2004(08)
[7]实时力觉交互中的虚拟力计算及渲染方法[J]. 王党校,张玉茹,王玉慧,吕培军,王勇.  系统仿真学报. 2004(07)
[8]实时力反馈技术在手术仿真中的实现与应用[J]. 谭珂,杨鑫,郭光友,王勇军,熊岳山.  计算机工程与应用. 2003(36)

博士论文
[1]非均质半透明材质的绘制及编辑算法研究[D]. 宋滢.浙江大学 2009
[2]虚拟手交互真实力觉生成研究[D]. 杨文珍.浙江大学 2007



本文编号：3440787