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基于三维重构自动牙齿修复软件研究与实现

作　者: 刘清彬
导　师: 郭恒业
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 计算机辅助设计 Hermite Canny 牙冠 图像边缘提取
分类号: TP391.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 32次
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内容摘要


当前,计算机在人们的生产生活中发挥着越来越大的作用。计算机辅助设计(CAD)及计算机辅助制造(CAM)已经在工业设计领域发挥着举足轻重的作用,涉及到工业、建筑、医疗等几乎社会生产的所有领域。计算机辅助设计/制造(CAD/CAM)在医疗领域也发挥了越来越大的作用。其中,三维CAD设计技术也被应用到了口腔龋齿修复中,并且得到了很大的发展。本文对当前采用计算机辅助设计技术对龋齿进行修复的主要方法进行了研究,分析了当前技术的优点和缺点。当前常用技术主要问题在于建立标准修复体库成本太大,需要采集大量数据。在采集大量数据基础上,对数据进行分析提取,得到可用的标准修复体数据库。这样的办法是需要花费大量工作的。为了加快修复体构建速度,同时避免依赖于标准修复体数据库,我们提出了采用样条插值进行三维重构来构建牙冠的办法。根据标准牙的关键控制点数据信息,结合标准牙冠的形态,我们采用三次样条Hermite插值的办法,构建牙冠表面网格。三次Hermite样条只需要很少的计算和存储;同时,与二次插值样条相比,三次Hermite插值样条在模拟非规则形状时显得更加灵活。并且,为了便于实现,具体操作时,我们采用了三次Hermite样条的改进式Cardinal曲线作为实际的操作曲线。在提取待修复体底面及中部轮廓线时,我们采用了基于Canny算子的图像边缘提取算法。Canny算子是常用的边缘提取算子,用Canny算子提取到的边缘线具有清晰细化的特点。同时我们在其中采用了高斯平滑,很好地提取到了控制曲线,从而保证了生成冠体的精度。在试验中,我们对CT扫描获取的三维预备体数据,采用Canny算子很好地提取到了其特征曲线。再采用我们的构建方法构建出了牙冠修复体。实验证明我们的办法是可行的。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-15
  1.1 课题背景  8
  1.2 研究目的和意义  8-9
  1.3 国内外研究现状  9-11
  1.4 口腔修复CAD系统  11-12
    1.4.1 目前采用的办法  11-12
  1.5 口腔数据采集  12-13
    1.5.1 预备体重构  12
    1.5.2 提取特征曲线  12
    1.5.3 依据标准牙数据库生成修复体  12-13
    1.5.4 修复体加工  13
  1.6 存在的不足  13
  1.7 本论文的主要内容  13-15
第2章 相关理论的研究  15-25
  2.1 参数样条曲线研究  15-19
    2.1.1 基础概念介绍  15-16
    2.1.2 三次插值样条曲线研究  16-19
  2.2 图像边缘提取算法研究  19-24
    2.2.1 梯度算子  20-21
    2.2.2 拉普拉斯算子  21
    2.2.3 Canny算子  21-24
  2.3 本章小结  24-25
第3章 实现预备体特征曲线的构建  25-36
  3.1 修复体控制线  25-26
  3.2 实现邻牙轮廓线的提取  26-29
  3.3 实现龋齿底部轮廓线的提取  29-32
    3.3.1 采用经典算子实现提取  29-30
    3.3.2 采用Canny算子实现提取  30-32
  3.4 实现冠体中部轮廓线的构建  32-35
  3.5 本章小结  35-36
第4章 实现牙冠修复体的构建及测试  36-58
  4.1 程序概述  36-37
  4.2 实现冠体外表面的构建及测试  37-51
    4.2.1 冠体表面特征综述  37-38
    4.2.2 冠体外表面构建算法概述  38-40
    4.2.3 实现咬合面轮廓线的构建及测试  40-41
    4.2.4 实现平面与直线相切  41-42
    4.2.5 实现平面与最值曲线相切  42-43
    4.2.6 实现顶沟线的构建及测试  43-44
    4.2.7 实现相切面与牙冠交线的构建及测试  44-45
    4.2.8 实现外表面网格的连接及测试  45-47
    4.2.9 轮廓线拟合的改进  47-51
  4.3 实现修复体内表面的提取及测试  51-56
    4.3.1 采用扫描线填充算法实现内表面提取  52-53
    4.3.2 采用种子填充算法实现内表面提取  53-55
    4.3.3 实现牙冠修复体内表面网格连接  55-56
  4.4 实际修复结果  56-57
  4.5 本章小结  57-58
结论  58-59
参考文献  59-63
致谢  63

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 机器辅助技术
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