牙齿矫正中牙龈变形仿真研究

发布时间：2017-09-16 18:16

  本文关键词：牙齿矫正中牙龈变形仿真研究

  更多相关文章： 牙龈变形 Laplacian坐标 质点弹簧模型 保持几何特征 牙槽骨影响

【摘要】：牙龈变形仿真是拥有牙齿矫正功能的系统中不可或缺的一部分,如何快速逼真地对牙龈进行变形仿真是一个复杂且重要的问题,它关系到牙齿矫正系统的质量,有助于加强医患沟通。本文在对比分析现有变形算法的基础上,选择将基于几何的Laplacian坐标变形方法和基于物理的质点弹簧模型变形方法应用到牙龈变形仿真中。实验表明基于Laplacian坐标变形方法使得变形结果能保留原模型的几何特征,求解速度快,时间消耗稳定,但在网格较复杂时变形速度慢,且不能体现牙龈变形过程造成交互体验差;质点弹簧模型使得牙龈变形仿真更具生物特性,可以表现出牙龈蠕动的变化过程,但会在不断操作中丢失细节且时间消耗受多方面因素影响不稳定。基于对上述两种方法在变形效果和时间性能等方面的分析,提出了一种能够保持局部几何特征的质点弹簧模型,实现牙龈基于面模型的快速变形仿真。由于所使用的牙龈模型是由不规则三角面片拼接而成的面模型,难以添加用以产生弯曲力的弯曲弹簧。为了模拟软组织的抗弯曲效果,本文在简化的质点弹簧模型上,对每个质点添加一种根据Laplacian坐标计算得到的“特征弹簧”。实验表明这种方法不仅加快了变形速度,保存了原模型的几何细节,还能够展现牙龈蠕动的变化过程。另一方面,根据牙龈特殊的生物属性,同样在简化的质点弹簧模型上进行改进,对牙龈面模型上的点添加“牙根弹簧”,实现含有体信息的牙龈变形仿真。这种方法分析和简化牙根、牙槽骨和牙龈之间的关系,在牙体长轴与牙龈之间建立弹簧,模拟牙槽骨对牙龈变形的影响。实验表明这种方法也可以减少迭代次数,加快变形速度,还可以和第一种方法结合,且能保持其优点。本文分别从面模型和体信息两个不同的角度进行对牙龈变形进行研究,还有许多细节和方法需要进一步探索。
【关键词】：牙龈变形 Laplacian坐标 质点弹簧模型 保持几何特征 牙槽骨影响
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.9;R783
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 1 绪论7-12
• 1.1 选题背景及研究意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-10
• 1.3 本文的研究内容及章节安排10-12
• 2 基于面模型变形方法的应用研究12-33
• 2.1 牙龈的数字模型及其变形仿真问题12-14
• 2.2 变形方法综述14-17
• 2.2.1 几何方法14-15
• 2.2.2 物理方法15-17
• 2.3 基于Laplacian坐标的变形方法及其在牙龈变形仿真中的应用17-24
• 2.3.1 模型原理18-19
• 2.3.2 方法步骤19-22
• 2.3.3 实现及应用22-24
• 2.4 质点弹簧模型的变形方法及其在牙龈变形仿真中的应用24-32
• 2.4.1 模型原理24-25
• 2.4.2 求解方法25-28
• 2.4.3 弹性系数设置及影响28-29
• 2.4.4 实现及应用29-32
• 2.5 本章小结32-33
• 3 局部几何特征与简化MSM驱动的牙龈变形仿真33-42
• 3.1 建模方法介绍33-36
• 3.1.1 模型原理34-35
• 3.1.2 建模步骤35-36
• 3.1.3 模型求解36
• 3.2 模型效果分析36-41
• 3.2.1 实验仿真与应用36-40
• 3.2.2 弹性系数设置与影响40-41
• 3.3 本章小结41-42
• 4 基于牙体长轴的MSM的牙龈变形仿真42-50
• 4.1 牙龈软组织的结构和生物特性42-43
• 4.2 改进的MSM介绍43-47
• 4.2.1 模型原理44-46
• 4.2.2 建模步骤46-47
• 4.3 模型效果分析47-49
• 4.3.1 实验仿真及应用47-48
• 4.3.2 方法结合48-49
• 4.4 本章小结49-50
• 5 结论50-52
• 5.1 总结50
• 5.2 今后工作的展望50-52
• 致谢52-53
• 参考文献53-56
• 附录56

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘凯;张纯;夏茵;;新型三角形弹簧质点模型及弹簧参数确定[J];计算机辅助设计与图形学学报;2014年01期

2 刘秀玲;陈栋;董亚龙;董斌;王洪瑞;;真实软组织特性的肝脏组织物理建模及受力分析优化[J];计算机辅助设计与图形学学报;2013年07期

3 顾沁婷;李艳梅;刘翔;;基于质点弹簧模型的织物形象化仿真技术与展望[J];纺织学报;2013年03期

4 郭煜;秦t，

本文编号：864652