假體隆乳術(shù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研制.pdf

1、本文詳細(xì)論述了乳房曲面三維重建的基本原理和方法。在研究了國內(nèi)外大量曲線和曲面重建理論的基礎(chǔ)上，提出了由測量數(shù)據(jù)快速重建非均勻有理B樣條(Non-uniform Rational B-spline，NURBS)曲線曲面的基本方法，并給出了相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)算法。根據(jù)最小二乘逼近NURBS曲面的控制點(diǎn)重新計(jì)算了數(shù)據(jù)點(diǎn)云，并結(jié)合原數(shù)據(jù)點(diǎn)云進(jìn)行了偏離程度的誤差分析，得出了控制點(diǎn)個(gè)數(shù)與曲面光順性及重建精度之間的關(guān)系。應(yīng)用OpenGL人體真實(shí)感效果模擬的理

2、論和方法，采用其提供的光照與材質(zhì)等工具完成了人體真實(shí)感效果的顯示，并對人體模型進(jìn)行了光線跟蹤。根據(jù)系統(tǒng)采集和測量的圖像數(shù)據(jù)，提出了基于均勻像素點(diǎn)的二次篩選數(shù)值法，重建出了乳房的基本三維曲面網(wǎng)格圖。對于采集丟失的乳暈顏色數(shù)據(jù)，通過乳暈半徑信息，進(jìn)行了乳房曲面模型上乳暈面的設(shè)計(jì)及建立，體現(xiàn)了乳房曲面的完整性。應(yīng)用AutoCAD強(qiáng)大的渲染功能，為乳房曲面和乳暈曲面添加不同的皮膚材質(zhì)，并進(jìn)行了背景和光源的設(shè)置，創(chuàng)建出乳房的真實(shí)效果圖。本文還完成

3、了乳房假體的參數(shù)化設(shè)計(jì)，并分別應(yīng)用AutoCAD和0penGL實(shí)現(xiàn)其三維重建及植入效果的模擬。對醫(yī)用假體的三維形狀進(jìn)行了研究，完成了兩類常用假體的數(shù)學(xué)建模工作，實(shí)現(xiàn)了假體的數(shù)字化。利用OpenGL的選擇功能，在人體三維模型中加入了假體數(shù)字化模型，完成了假體植入手術(shù)的效果仿真。應(yīng)用AutoCAD的圖形繪制類，對各種假體曲面網(wǎng)格模型及其植入后乳房曲面網(wǎng)格模型進(jìn)行了效果模擬。根據(jù)仿真模擬的結(jié)果，對應(yīng)用AutoCAD和OpenGL兩種圖形工具軟

4、件的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析和比較。 由于乳房曲面及假體的三維重建效果均依賴于測量數(shù)據(jù)，因此本文還研究了對測量采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差點(diǎn)分類處理、三維正交拼接、自適應(yīng)切割抗噪等各種預(yù)處理的原理和方法。通過分析各類系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因，提出了相應(yīng)的處理方法。根據(jù)測量數(shù)據(jù)的實(shí)際情況選擇變形區(qū)域，與非變形區(qū)域進(jìn)行自動(dòng)比較，計(jì)算出調(diào)節(jié)因子，解相后通過變形調(diào)節(jié)因子，糾正了三維數(shù)據(jù)的模擬形變誤差。采用檢測曲面的表面曲率連續(xù)性的方法發(fā)現(xiàn)誤差點(diǎn)，提出距離加權(quán)

5、法計(jì)算被替代誤差點(diǎn)的數(shù)值，解決了數(shù)據(jù)點(diǎn)云中的突變誤差點(diǎn)問題，滿足了曲面擬合的實(shí)際需要。在分析多孔徑拼接原理的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出基于空間特征曲線匹配的三維正交拼接法，克服了多孔徑拼接方法的不足，實(shí)現(xiàn)了特殊形態(tài)乳房的全景數(shù)據(jù)的采集與重建。采用自動(dòng)切割條紋圖的方法，消除了解相后三維數(shù)據(jù)中的高噪聲，提高了三維幾何形貌測量系統(tǒng)的自動(dòng)化程度?；谕队皷畔辔环ɑ驹砗蛯?shí)際測量應(yīng)用，探索出預(yù)先計(jì)算參考平面數(shù)據(jù)的方法，減少了測量的工作量，簡化了求解的計(jì)算過

6、程。 針對在實(shí)際應(yīng)用過程當(dāng)中，患者數(shù)量大、患者信息復(fù)雜等諸多情況，本文將患者信息、手術(shù)前后圖像信息、醫(yī)用假體信息、數(shù)據(jù)處理結(jié)果等全部存入數(shù)據(jù)庫輔助系統(tǒng)中，有利于信息的集中管理，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。選擇怎樣的工具軟件，如何將樣海量的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫是本系統(tǒng)的一個(gè)重要內(nèi)容。本文采用VC++作為前臺(tái)的應(yīng)用開發(fā)工具，選擇Access作為后臺(tái)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，討論了相關(guān)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的連接和數(shù)據(jù)源的配置問題。同時(shí)，數(shù)據(jù)的處理還涉及到有關(guān)