论文摘要
三维数字化建模是人体组织与器官仿生制造的核心步骤,也一直是计算机辅助仿生制造领域研究的热点问题,所建立的三维模型是后续制造三维支架以及生成生物实体的基础和保证,将直接影响最终产品质量。除此之外,三维数字化模型还可以辅助医生提高医疗诊断的准确性和科学性,广泛应用于整形及假肢、手术模拟仿真、解剖教学等诸多医学领域。但目前现有的三维建模方法主要停留在对组织器官外表面的重建,而对其内部结构和信息的提取和表达还不够完善,没有予以充分和精确地显示。本课题的研究起点是离散轮廓数据,它是由医学断层图像经过图像分割和轮廓提取等操作而得来的。首先根据轮廓线数据较为密集的特点,采用改进的基于聚合最小均方差线段逼近法对其进行数据压缩,在保有原数据特征信息的前提下对数据进行压缩精简。再根据建模目标以及轮廓数据特点,基于面绘制中的传统轮廓线法提出一种改进的三维建模算法。该算法首先按阈值和嵌套关系对轮廓数据进行分类处理,避免了类间操作导致的建模错误;然后在已划分好的类中分别进行对应处理,本文了采用整体与局部相结合的方法完成对轮廓线的对应处理,使相邻断层轮廓线间的对应关系更加合理;而对于对应处理中出现的一对多轮廓线对应组,选用分解轮廓线法对其进行分支处理,即将单一轮廓线按与之相对应的多条轮廓线位置进行分解,并按分解结果将其一一对应起来;经过以上步骤相邻断层轮廓线间只存在一对一的简单对应关系,本课题选用最小对角线作为拼接路径的优化目标,使用以轮廓数据点为顶点的三角面片拼接轮廓线,进而完成对人体组织器官的三维数字化建模。以Visual C++6.0为开发工具,辅以OpenGL技术开发设计一个基于人体组织器官轮廓数据的三维数字化建模系统。该系统主要包括数据预处理和三维重建等模块,并通过调用OpenGL的函数实现模型的可视化显示。应用建模实例说明采用该算法可以较为准确高效地完成对人体组织器官的三维数字化建模,并且所建立的三维数字化模型可以合理表达组织器官内部的结构信息。
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标签：计算机辅助仿生制造论文; 三维数字化建模论文; 轮廓线法论文; 可视化论文;