【摘要】： 在口腔修復(fù)領(lǐng)域中,基于力觸覺交互系統(tǒng)的牙齒曲面變形技術(shù)越來越得到人們的重視,利用該技術(shù)醫(yī)生能夠方便快捷的完成對(duì)患牙的修復(fù)工作。在牙齒曲面變形過程中,每個(gè)患者牙齒的三維表面信息都是唯一的,所以醫(yī)生從標(biāo)準(zhǔn)冠數(shù)據(jù)庫中查詢到與患牙對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)牙后,必須進(jìn)行曲面變形調(diào)整以匹配與鄰牙、對(duì)頜牙的咬合。本文結(jié)合口腔臨床醫(yī)學(xué)的實(shí)際情況,利用美國SensAble公司的PHANTOM Omni力觸覺交互設(shè)備對(duì)牙齒三維曲面微變形進(jìn)行了研究與開發(fā)。主要研究工作和成果如下: 分析了力觸覺交互設(shè)備PHANTOM Omni的運(yùn)行機(jī)制,并建立了基于該設(shè)備的牙齒曲面微變形設(shè)計(jì)平臺(tái)。采用比例變換的方法實(shí)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(shè)計(jì)。最后針對(duì)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(yīng)Loop細(xì)分法對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行光順、細(xì)分調(diào)整。 針對(duì)局部變形中變形區(qū)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(shù)。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(diǎn),建立了基于徑向基函數(shù)的隱式曲面方程,并完成目標(biāo)插值點(diǎn)的定位。最后運(yùn)用牛頓迭代逼近法,把其余網(wǎng)格頂點(diǎn)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(chǔ)上,以VC++2003和OpenGL圖形庫作為軟件開發(fā)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了基于力觸覺交互設(shè)備的牙齒曲面微變形設(shè)計(jì)軟件開發(fā),將設(shè)計(jì)過程劃分為整體變形、局部變形、區(qū)域變形三大模塊,并在口腔修復(fù)CAD系統(tǒng)中得到應(yīng)用,效果良好。
【圖文】：

圖 1. 3 力觸覺交互過程的發(fā)展，利用力觸覺交互設(shè)備在虛擬環(huán)境中應(yīng)用。在口腔修復(fù)過程中，需要醫(yī)生高超的量的模擬修復(fù)實(shí)驗(yàn)才能夠進(jìn)行臨床治療，傳司的PHANTOM Omni力觸覺交互設(shè)備產(chǎn)品[18]，可以利用該設(shè)備建立模擬牙齒曲面變形調(diào)感受到與真實(shí)物體相似的感覺，這將為醫(yī)生，同時(shí)能夠真實(shí)的模擬在計(jì)算機(jī)輔助牙齒正

世界的前列，其中美國的Sensable公司取得了很好的成績，該公司的PHANTOM系列產(chǎn)品在人機(jī)交互中可以為操作者提供比較大的肢體位移空間和反饋力，具備六自由度的輸入和三自由度的輸出反饋功能，，其中搭配有PHANTOM交互設(shè)備的FreeForm設(shè)計(jì)系統(tǒng)(如圖1.5)具有強(qiáng)大的三維模型設(shè)計(jì)能力，操作直接自然并具有3D導(dǎo)航和感知虛擬物體的功能，F(xiàn)reeForm能夠方便快捷地人的動(dòng)作感官反應(yīng)基于力/觸覺交互系統(tǒng)行為操作信息反饋
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：R783;TP391.72

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2640609