三维重建技术研究及对口腔正畸矫正模拟

论文摘要

三维重建是虚拟现实技术中用来实现对现实世界完全模拟的基础，因此一直以来，三维重建技术都是虚拟现实领域的重点研究方向。将虚拟现实技术应用于口腔正畸治疗的过程模拟，可以直观地进行诊断并设计矫正计划，并能在治疗开始之前，让患者和医生对矫正结果有直观的认识，具有重要的实际应用价值。本课题主要研究三维重建技术以及三维重建技术在口腔正畸过程中的应用。在分析口腔正畸模拟的相关知识以及三维重建的一般过程、三维重建技术中的表面绘制方法、体绘制方法及其各自的特点，以及牙齿模型三维重建所需要输入的三维空间数据的获取方法的基础上，利用STL文件提供的三维空间坐标数据，使用Visual C++和OpenGL等开发工具，实现对牙齿的三维重建，并能够应用所建三维模型对牙齿做相应的平移、旋转操作。为得到更加光滑逼真的三维模型，在三角网格模型的基础上，利用B样条曲面进行表面拟合，最终得到较为理想的三维重建模型之后进行三维的正畸诊断和治疗的规划。在模型验证中能够将牙齿操作到理想的位置，并可以根据治疗计划半自动或完全手动地沿牙弓形态曲线重新排列每颗牙齿，以展示临床口腔正畸治疗的步骤，从而实现对口腔正畸过程的三维模拟。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 研究目的及意义
• 1.3 国内外研究现状及分析
• 1.4 本文的研究工作和组织结构
• 第2章 正畸模拟的相关技术分析
• 2.1 三维重建技术
• 2.1.1 面绘制技术及特点
• 2.1.2 体绘制技术及特点
• 2.2 牙齿模型的三维数据获取与数据结构的建立
• 2.2.1 STL 文件的格式
• 2.2.2 进行拓扑重建的常用算法分析
• 2.3 网格模型的 B 样条曲面拟合
• 2.3.1 对三角网格模型进行 B 样条曲面拟合
• 2.3.2 B 样条曲线及其性质
• 2.3.3 B 样条曲面的定义及其性质
• 2.4 本章小结
• 第3章 口腔正畸牙齿模型的三维重建
• 3.1 模型输入数据的预处理
• 3.2 数据的冗余度分析
• 3.3 模型拓扑结构的重建
• 3.3.1 冗余顶点的处理
• 3.3.2 冗余边的归并
• 3.3.3 复杂度分析
• 3.4 牙齿模型三维重建
• 3.4.1 在 Visual C ++ 环境中建立 OpenGL 窗口
• 3.4.2 建立 STL 文件数据结构
• 3.4.3 模型的显示以及三维接口
• 3.5 本章小结
• 第4章 模型的 B 样条曲面拟合及应用验证
• 4.1 反算 B 样条插值曲线
• 4.2 反算 B 样条曲面
• 4.3 快速切割方法
• 4.4 模型的应用验证
• 4.4.1 治疗过程规划
• 4.4.2 正畸处置模拟
• 4.4.3 验证应用的结果
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢