基于Haptics的牙齒曲面微變形設計技術.pdf

1、在口腔修復領域中,基于力觸覺交互系統(tǒng)的牙齒曲面變形技術越來越得到人們的重視,利用該技術醫(yī)生能夠方便快捷的完成對患牙的修復工作。在牙齒曲面變形過程中,每個患者牙齒的三維表面信息都是唯一的,所以醫(yī)生從標準冠數(shù)據(jù)庫中查詢到與患牙對應的標準牙后,必須進行曲面變形調(diào)整以匹配與鄰牙、對頜牙的咬合。本文結合口腔臨床醫(yī)學的實際情況,利用美國SensAble公司的PHAN7TOM Omni力觸覺交互設備對牙齒三維曲面微變形進行了研究與開發(fā)。主要研究工作和

2、成果如下:
　　 分析了力觸覺交互設備PHANTOM Omni的運行機制,并建立了基于該設備的牙齒曲面微變形設計平臺。采用比例變換的方法實現(xiàn)了牙齒曲面的整體變形調(diào)整。
　　 提出了基于N環(huán)鄰域搜索算法的網(wǎng)格局部變形方法,通過定義變形區(qū)完成局部變形設計。最后針對變形后網(wǎng)格模型存在異常三角片的情況,利用Laplacian光順法、基于三角片面積的自適應Loop細分法對網(wǎng)格進行光順、細分調(diào)整。
　　 針對局部變形中變形區(qū)

3、域不易控制的問題,研究了基于隱式曲面投影算法和面向牙齒特征的網(wǎng)格區(qū)域變形技術。利用OpenGL交互功能與N環(huán)鄰域搜索算法定義變形原始插值點,建立了基于徑向基函數(shù)的隱式曲面方程,并完成目標插值點的定位。最后運用牛頓迭代逼近法,把其余網(wǎng)格頂點投影到隱式曲面上,完成曲面的區(qū)域變形。
　　 在上述研究成果的基礎上,以VC++2003和OpenGL圖形庫作為軟件開發(fā)平臺,實現(xiàn)了基于力觸覺交互設備的牙齒曲面微變形設計軟件開發(fā),將設計過程劃分