精修牙齒模型的3D圖形仿真.pdf

1、隨著三維數(shù)字化技術及計算機圖形學的飛速發(fā)展，仿真技術在醫(yī)學領域也有越來越多的應用。利用三維圖形技術可以便利的得到高精度的三維模型。如何對這些模型進行形狀分析與比較，如何對這些模型進行變形并且有真實感的交互操作，成為當今計算機圖形學與醫(yī)學的多學科交叉研究領域的一個熱點。它們在醫(yī)生手術培訓以及計算機輔助手術等領域都具有廣泛的應用。老的牙科手術訓練是“看一個做一個教一個”，正在被“看一個練習多次做一個教一個”替換，因為在進行一次真正的牙科手術

2、之前允許學員隨意練習基于虛擬現(xiàn)實的訓練外科手術。 本文用四層樹形結構的三角網(wǎng)格來建立牙齒三維數(shù)據(jù)模型；并用圓錐形車針在牙齒的邊界表示模型上仿真精修牙齒的變形過程。本文主要完成了三個方面的工作： 1、研究了牙齒邊界表示模型的四層樹形結構。該四層樹形結構是頂點層，三角面層，帶層和體層的金字塔結構，是一種基于頂點的邊界表示法，它把頂點-三角面-帶-體的信息分層記錄，并建立了層間和層內(nèi)部結點之間的關系。該結構很好地滿足了后續(xù)的變

3、形操作的要求。 2、研究了基于邊界表示模型的牙齒與車針的碰撞檢測方法。由于牙齒是特殊凹體，本文的牙齒模型是要求精確求交且會不斷更新，所以常規(guī)的層次包圍體樹法(hierarchicalboundingvolumetrees)的碰撞檢測方法都不適用于本模型。本文的碰撞檢測算法利用了仿射坐標系的特點，通過對代表車針的線段和三角網(wǎng)格的參數(shù)方程的求解來完成碰撞檢測。本文將檢測到的碰撞分為四類：單面碰撞，單帶碰撞，二帶二面碰撞和多帶多面碰撞

4、。 3、研究了牙齒在車針“鉆”操作下的變形方法。在檢測到碰撞位置后，如果車針觸點所在帶的帶寬小于某個閾值，只是改變帶的某些三角網(wǎng)格頂點的位置，否則四種碰撞類型根據(jù)帶寬與碰撞直徑之間的關系來進行四種帶的分裂(一分四、一分二和二分四)；分裂的本質(zhì)就是用五棱錐或六棱錐來模擬車針鉆的小凹處。 本文在上述研究的基礎上用JAVA3D研制了一個牙醫(yī)精修牙齒表面的交互原型系統(tǒng)。仿真車針鉆牙齒表面的測試表明碰撞交點精確，“鉆”操作的實時性