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基于B样条自由变形的个性化基台设计技术研究

作　者: 谢鸟龙
导　师: 程筱胜
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 航空宇航制造工程
关键词: 口腔修复 CAD/CAM 曲面拟合变形设计个性化基台
分类号: TP391.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 6次
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内容摘要

随着科学技术进步，CAD/CAM (Computer Aided Design&Computer Aided Manufactory)技术在口腔修复诊疗过程中逐渐被广泛应用，使得修复体制作的质量、效率大大提高，正推动着牙科技术革命。以计算机辅助设计制造个性化基台为代表的精确口腔种植外科手术方案，是口腔种植修复学的主流趋势和行业前进的重要发展方向之一。本文结合口腔种植临床医学的应用实际，对个性化基台数字化设计的关键技术进行了研究。本文主要研究内容和成果如下：（1）研究了个性化基台初始模型的颈缘线生成技术。生成表示基台初始模型颈缘线的三次闭合均匀B样条曲线。针对均匀B样条曲线，研究了LU分解追赶算法反求B样条曲线的控制顶点和基于泰勒(Tailor)级数展开的一种增量方法生成三次均匀闭合B样条曲线。（2）针对个性化基台离散网格模型的构造要求，研究了基于草图绘制的三维规则拉伸建模方法构造出初始模型三角网格表面和基于轮廓偏置的三维建模方法对基台的底部和顶部进行平面三角化，最终构建出个性化基台的初始模型。（3）针对个性化基台初始模型的高度、倾斜度等变形，研究了一些比较典型的空间自由变形算法，如基于点的变形、基于曲线变形等。在此基础上提出了基于三次闭合均匀B样条曲线自由变形技术，根据患者的口腔咬合关系，对初始模型进行高度、倾斜度、颈缘线和通孔等变形，最后设计出只符合患者自身的个性化基台。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-11
注释表  11-12
缩略词  12-13
第一章绪论  13-23
  1.1 引言  13-14
  1.2 口腔 CAD/CAM 修复系统  14-15
  1.3 国内外口腔 CAD/CAM 系统的发展现状  15-19
    1.3.1 国外口腔 CAD/CAM 系统发展现状  15-18
    1.3.2 国内口腔 CAD/CAM 系统发展现状  18-19
  1.4 个性化基台关键技术研究  19-21
    1.4.1 个性化基台的三维几何描述技术  19-20
    1.4.2 个性化基台曲面建模技术  20-21
    1.4.3 面向个性化基台的空间变形技术  21
  1.5 本文的选题背景与主要研究内容  21-23
第二章生成基台颈缘线轮廓的三次闭合均匀 B 样条技术  23-34
  2.1 引言  23
  2.2 三次均匀 B 样条曲线的定义  23-25
    2.2.1 B 样条基函数的定义  23-24
    2.2.2 k 次均匀 B 样条曲线的定义  24-25
  2.3 三次闭合均匀 B 样条曲线设计的有用性质  25-26
    2.3.1 三次闭合均匀 B 样条基函数的有用性质  25
    2.3.2 三次闭合均匀 B 样条曲线的有用性质  25-26
  2.4 生成三次闭合均匀 B 样条  26-33
    2.4.1 反求三次闭合均匀 B 样条的控制点  26-29
    2.4.2 生成三次闭合均匀 B 样条曲线  29-33
  2.5 本章小结  33-34
第三章构造个性化基台的初始模型  34-44
  3.1 引言  34
  3.2 个性化基台初始模型表面拟合算法  34-35
  3.3 个性化基台的初始模型表达方式  35-36
  3.4 构造个性化基台的初始模型  36-40
    3.4.1 创建基台底部轮廓和肩台轮廓  36-38
    3.4.2 基于草图绘制的三维建模方法生成基台表面  38-39
    3.4.3 基台顶部和底部的平面三角化  39-40
  3.5 蒙皮曲面法构造个性化基台初始模型  40-43
    3.5.1 蒙皮算法  40-41
    3.5.2 基于三次闭合均匀 B 样条的蒙皮曲面拟合  41-43
  3.6 本章小结  43-44
第四章面向个性化基台的自由变形技术  44-61
  4.1 引言  44-45
  4.2 基于超面片的变形（Hyperpatch-Based）  45-49
    4.2.1 自由变形技术(FFD)  46-47
    4.2.2 基于不同基函数的自由变形技术  47-49
    4.2.3 扩展的自由变形技术(EFFD)  49
  4.3 基于点的变形  49-54
    4.3.1 直接操作自由变形(DMFFD)  50-51
    4.3.2 简单径向变形  51-53
    4.3.3 几何模型编辑变形(DOGME)  53-54
  4.4 基于曲线的空间变形  54-57
    4.4.1 规则全局变形  54-55
    4.4.2 基于广义 de Casteljau 方法的曲线变形  55-56
    4.4.3 轴向变形  56
    4.4.4 网格线变形  56-57
  4.5 基于三次闭合均匀 B 样条的自由变形  57-60
  4.6 本章小结  60-61
第五章个性化基台设计技术  61-67
  5.1 引言  61
  5.2 设计系统的开发环境  61-62
  5.3 总体系统的设计框架  62-66
    5.3.1 总体设计的技术路线  62-63
    5.3.2 总体设计框架  63
    5.3.3 总体设计的主要功能  63-66
  5.4 本章小结  66-67
第六章总结与展望  67-69
  6.1 总结  67
  6.2 展望  67-69
参考文献  69-76
致谢  76-77
在学期间的研究成果及发表的学术论文  77

基于B样条自由变形的个性化基台设计技术研究

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