隐形牙套三维模型生成方法研究

论文摘要

在牙齿矫正中,传统的金属矫正不仅具有易磨损口腔、难清洁、不易摘取、影响美观等缺点,而且很难预测矫正效果。开发具有过程模拟与结果预测的虚拟牙齿矫正系统,可以预先计划每个阶段牙齿移动的先后次序、位置、幅度及力度,因此具有重要的实际应用价值。首先,本文结合拉普拉斯算子和Kuwahara滤波算子对通过调整而得到的牙齿模型进行外表面的光顺处理,方法中的拉普拉斯算子,适合于对模型中的非尖锐特征区域的光顺,可以快速取得理想的整体光顺效果;而Kuwahara滤波算子则适合于对模型中的特征区域的法矢调整,能够在去除噪声的同时保留原有曲面特征。其次,本文在对多种过渡曲面生成方法进行比较之后,提出了一种新的人机互动的过渡曲面生成方法,然后结合曲面光顺处理对调整后的牙齿模型进行了破洞修补和外表光顺。最后,通过对调整和修补后的牙齿模型外表面进行等距偏置,生成一层新的牙齿模型表面,这个表面作为牙套模型的外表面。将两层牙齿模型表面通过圆弧曲面进行缝接产生牙套模型。系统的实现过程中,以VC++6.0和OpenGL为开发工具,在开发中贯彻了面向对象的编程思想。系统分为若干功能模块,各功能模块分开实现,有机结合形成一个整体的牙齿矫正系统。本文结尾介绍了各模块的功能及实现方法并给出了模拟结果,最后对系统的不足之处进行了分析,并对未来的工作提出了要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 隐形牙套生成方法的研究背景及意义
• 1.2 国内外发展现状分析
• 1.3 本文研究的内容及章节安排
• 2 隐形牙套三维模型生成方案
• 2.1 牙齿三维模型介绍
• 2.2 牙齿三维模型的预处理
• 2.2.1 牙齿模型的光顺处理
• 2.2.2 牙齿模型外观调整
• 2.3 牙套外表面的生成
• 2.3.1 等距曲面的定义
• 2.3.2 已有等距曲面生成方法介绍
• 2.3.3 网格模型中等距曲面的生成方法
• 2.4 牙套模型内外表面的合成
• 2.5 小结
• 3 过渡曲面生成方法的研究与分析
• 3.1 引言
• 3.2 现有过渡曲面生成方法的研究与分析
• 3.2.1 半径过渡法
• 3.2.2 PDE 法即求解偏微分方程法
• 3.2.3 基于物理的能量法
• 3.3 基于三角面片调整的过渡曲面生成方法
• 3.3.1 基于三角面片变形的过渡曲面生成方法研究
• 3.3.2 基于增加三角面片的过渡曲面生成方法研究
• 3.3.3 曲面光顺算法的分析与研究
• 3.4 小结
• 4 曲面偏置方法的研究与分析
• 4.1 引言
• 4.2 曲面偏置方法的现状分析
• 4.3 基于三角面片偏置的曲面偏置算法
• 4.3.1 三角面片的偏置
• 4.3.2 多个偏置三角面片交点的处理
• 4.4 小结
• 5 隐形牙套三维模型生成系统的设计与实现
• 5.1 系统介绍
• 5.1.1 系统功能结构
• 5.1.2 系统各模块的功能介绍
• 5.2 系统的模拟实现
• 5.3 小结
• 6 结论
• 6.1 全文工作的总结
• 6.2 未来研究的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录