正畸过程中牙齿三维方向变化的模型测量方法研究进展

牙齿三维方向上移动效率的评价是评估正畸疗效的重要内容之一。随着科学技术的发展,矫治器及矫正技术不断进步,用于研究正畸矫治牙齿三维方向移动效率的方法和工具也在不断更新。本文以牙齿移动测量方式发展为主线,介绍了由手工石膏模型测量转向利用计算机软件对数字化模型的测量过程和依据,并对三维数字化模型数据获取方式、储存文件格式及可选择的分析处理软件进行了说明,以及回顾了前人对三维数字化模型进行三维重叠的部分研究,总结了目前对光学扫描及X线扫描得到的两种三维模型数据常用的配准方法和配准区域的选择。

基于三维地质模型的西咸新区地下空间开发适宜性评价

地下空间开发地质适宜性评价是合理进行地下空间开发、降低开发地质风险的重要手段。传统的评价方法没有考虑地下空间复杂的垂向变化,因而无法满足越来越精确的地下空间规划要求。本文以西咸新区沣东沣西为例,结合该区地质地貌背景、工程地质特征、水文地质条件、不良地质作用以及地下空间开发现状等特点,建立地下空间开发地质适宜性评价因子体系;利用三维精细化剖分的评估单元为载体,综合使用多种三维空间分析方法从多要素地质模型中定量或定性提取各项指标,运用层次分析法模型开展研究区地下空间开发适宜性评价。评价结果表明:研究区60m以浅地下空间开发利用条件优越,总体适宜开发建设。浅层空间易受文物保护区、地面水体、活动断裂影响,中层空间受城市建成区既有设施及地下构筑物影响较大,深部地下空间主要受断裂影响。该方法能够精细刻画地下空间在垂向上的差异,评估过程与结果能够立体透明化表达,能够定性、定量地为地下空间开发利用提供辅助决策,以达到资源保护优先、协同开发的开发利用格局。

用于三维机织物预成形变形预测的各向异性超弹性本构模型

随着三维机织物逐渐广泛应用在航空发动机叶片、机匣等复杂曲面结构的制造方面,预测三维碳纤维机织物在曲面结构制造的预成形过程中的复杂变形行为对提升纤维结构的成形质量具有重要意义。基于连续介质力学理论,本文提出一种各向异性超弹性本构模型描述三维机织物在成形过程中由于大变形所引起的各向异性力学变形行为。通过三维机织物的变形试验,建立了应变能密度函数,获取了三维机织物材料参数,并通过偏轴拉伸、半球冲压预成形有限元仿真与试验对比,验证了本文提出的超弹性本构模型的有效性。超弹性本构模型的提出可对三维机织物成形的有限元仿真模型与成形工艺优化设计起指导作用。

基于RGB-D双目视觉的苗期玉米三维模型重构方法研究

以玉米幼苗为对象,研究基于RGB-D双目视觉的苗期玉米三维模型重构方法,实现了部分重构参数的优化。首先,针对目标进行固定步距角环绕图像采集,依据RGB图像中目标区域分割结果,对深度图像进行目标区域深度数据分割,并采用改进后的均值滤波对苗期玉米区域内深度数据孔洞进行自适应填充;其次,针对苗期玉米各角度的深度点云数据,采用先粗后精完成多角度点云配准与融合;最后,对比两种体素精简方法对点云的精简平滑效果,实现苗期玉米三维模型的重构。通过试验对比步距角对苗期玉米模型的重构效率与精度,结果表明:采用八叉树滤波精简效果较好,60°步距角建模误差最小,重构的模型与苗期玉米株高精度误差为4.4 mm,茎粗平均精度误差为0.62 mm,能满足苗期玉米的三维重构形态测量需求。

基于倾斜三维模型与机载LiDAR点云的DEM快速更新

随着倾斜摄影技术的发展和实景三维建设的不断推进,地形级实景三维地理场景对DEM现势性要求日益提高。为了解决传统方法更新DEM成本高、工作量大的问题,本文提出了利用倾斜三维模型成果转换点云,融合两期DSM和DOM进行变化检测,替换已有机载LiDAR点云,快速更新DEM的方法,并通过项目验证了该方法的可行性,极大地节约了生产成本,为DEM更新提供了思路。

基于边塌陷减面的实景三维模型轻量化技术

实景三维模型由于其丰富的场景展现能力,广泛应用在数字孪生和地理测绘等领域。然而,丰富的三维场景和细节所包含的数据量十分庞大,给实景三维模型的存储、传输、渲染与展示带来了极大的挑战。针对上述问题,本文提出了一种面向实景三维模型的轻量化处理方法,首先引入模型预处理技术,去除模型噪音和非流行边;然后通过边塌陷减面的轻量化算法,精简模型拓扑结构;最后加入反转检测算法,防止边塌陷过程中出现面反转的情况。对张家界景区4个真实场景的测试结果表明,该技术可以在保留模型整体外观和场景细节的基础上,压缩至原始模型大小的3.7%~10.9%,使得复杂场景的实景三维模型能够在计算机中更加快速真实地反映或显示世界的地理地貌或城市建筑。

多源点云优化的城市三维模型构建

简易模型与传统复杂的单体模型相比,对存储、可视化、传输和后续应用技术要求低,敏感信息承载量少,且能满足大部分应用需求,具有更高的应用价值。考虑应用需求与技术现状,自然资源部将城市三维模型(L0D1.3级)纳入实景三维中国建设任务中。目前相关生产以半自动化采集为主,工程化应用存在技术流程烦琐、效率较低且对数据量限制较大等问题。本文立足山东实际,提出了一种基于多源点云优化的城市三维模型快速构建技术,在充分利用现有数据基础上有效提升了数据处理效率,大幅减少了生产成本,并在实景三维山东建设过程中得到了有效验证,具有较好的社会经济效益与推广价值。

基于三维曲面Spline模型研究中国不同地区的磁场分布

利用地面台站以及子午工程测点,CHAMP卫星实测数据,建立了中国地区主磁场的三维曲面Spline(3DSS)模型。基于该模型进行了我国的高原地区(青藏高原28°N-38°N,78°E-102°E)、平原地区(长江中下游平原27°N-34°N,111°E-122°E)以及海洋地区(东海和南海部分区域16°N-30°N,123°E-136°E)的磁场模拟。分别基于高原及平原的实测数据建立了各自的3DSS模型。另外分别建立了对应的二维Taylor(2DTY)、三维Taylor多项式(3DTY)模型以比较验证。建模时考虑了所有测点的场源移除、地面及卫星数据间的数据真空、边界效应等问题。为了考察模型相对于实测值的模拟精度,对三个地区分别选取若干个测点不参与建模,将所建模型分别模拟这些测点,并计算残差、变化率及均方根偏差(RMSE)。结果显示无论是全国3DSS模型还是小区域3DSS模型,其变化率除了Y分量略大,其余分量都在1%以内,模拟精度均要好于2DTY和3DTY模型。小区域(高原及平原)3DSS模型能较好反映区域磁场分布。模型对高原的拟合最好,平原次之,海洋地区最差,说明3DSS模型不需要太多的测点即可完成建模,但建模精度依赖于测点的数量及分布。

大盾构管片最不利上浮状态下三维形变特征模型试验方案设计

隧道施工期管片所受浆液浮力并非恒定,壁后浆液压力的不均匀分布会导致管片变形和隧道环的位错损伤。为减弱或避免因管片上浮造成的结构病害,通过自主设计研发一种考虑千斤顶水平推力、围岩压力以及同步注浆上浮力作用的管片三维加载模型试验系统,对大直径管片最不利上浮状态下的瞬时变形进行分析。试验装置由围压加载装置和非均布上浮力加载装置组成,可实现单点或多点同步加卸载;模型试验采用不同刚度弹簧模拟上浮期隧道与地层之间的相互作用;根据相似理论对管片模型和连接螺栓进行精细化设计和加工;根据实际工程中试验段的围压对模型围压初始值进行换算,并将动、静态上浮力相结合,提出更符合工程实际的盾构隧道横、纵向上浮力分析模型。结果表明:在拱底非均布上浮力的作用下,拱底竖向位移和收敛变形沿纵向均近似呈对数正态分布,其最大值均出现在脱出盾尾后第3环;各环管片的收敛变形与拱底竖向位移近似呈线性关系,斜率介于0.63~1.49之间;模型试验结果与实测数据相吻合。研究成果可为盾构隧道管片抗浮设计和施工提供一定的技术支持。

中国地震科学实验场三维断层模型Web展示原型系统

活动断层的三维结构和模型是地震危险性研究的基础参数和重要数据。随着对接近真实形态的活动断层三维模型的应用需求不断增加,对这类模型数据的共享及研究的需求也日益增加。数据共享课题的一个重要议题是如何构建基于Web的三维断层模型展示平台,提高数据共享水平和用户体验。中国地震科学实验场(川滇地区)三维断层模型Web展示原型系统①是基于Arc GIS 10.6企业版的Web App Builder工具构建的一个实验性系统。该系统实现了基于Web GIS的三维展示系统的基本功能,并成功测试了更适用于地震行业标准的用户交互方式、基本功能、场景数据迁移方案和三维场景设计方案。场景数据从三维断层建模平台到GIS平台的迁移,是实现基于Web GIS三维展示系统的基础。场景中展示的三维数据采用与二维数据标准一致且视觉上融合度高的可视化方案。实践结果表明,三维数据从建模平台迁出后,应结合数据可视化方案,在属性层面上与二维数据相融合,以保证二维和三维数据在视觉上较好地融合。

内蒙古白云鄂博主东矿三维地电模型与短偏移距瞬变电磁三维正演分析

内蒙古白云鄂博大型稀土-铌-铁矿床历经近70年开采,浅部铁矿资源已开发殆尽,亟需寻找深部资源.利用电磁法摸清主矿和东矿深部矿体连接状态及赋存特征对进一步认识白云鄂博成矿模式和寻找深部接替资源意义重大.然而,该区复杂的构造、地层、岩性、地形等条件给电磁法勘探带来极大挑战.采用数值建模与模拟手段对关键观测要素进行分析有助于勘探设计和数据解释.本文以白云鄂博主东矿及其结合部位为主要研究区域,基于已有地质、钻孔等资料,构建了主东矿三维地电模型,利用时域矢量有限元算法开展了电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)三维数值模拟,并重点分析了矿坑地形对观测数据的影响程度以及不同收发装置下的深部矿体的三维电磁学响应特征和探测能力.结果表明矿坑地形会导致SOTEM电磁场响应值升高,在主矿西侧布置发射源,更有助于实现对连接部位下方铁矿体的有效探测.该工作可为今后野外实际观测中工作参数优选和数据解释提供依据.

基于计算机视觉的舰船模型三维重建方法

为保证舰船模型三维重建的完整性以及细节程度,提出基于计算机视觉的舰船模型三维重建方法。基于双目立体视觉计算全局舰船目标点云坐标,生成舰船全局的三维点云数据;多视角点云配准方法对该数据进行配准后,输入多尺度特征递归卷积的稠密点云重建网络模型中,通过该模型生成舰船模型三维深度图,在此基础上,利用运动结构法完成舰船深度图中的三维曲线重建,对舰船模型进行颜色渲染,输出舰船模型三维重建结果。测试结果显示,该方法能够完成不同图像之间对应点的可靠匹配,确定各点的坐标位置;三维重建后模型的空间偏差均在0.015以下;能够较好地完成舰船结构的重建,重建后舰船模型的完整性较好,清晰呈现舰船的结构细节。

基于三维质量模型的手术室医疗设备管理质量敏感指标体系构建

目的:基于三维质量模型的手术室医疗设备管理质量敏感指标体系构建的应用价值。方法:选取2022年1月~2023年8月200件手术室医疗设备,随机分组。对照组设备采用常规管理模式,观察组设备则采用基于三维质量模型的手术室医疗设备管理质量敏感指标体系。比较2组设备管理效果的差异,并比较2组设备维修指标差异,最后比较手术室医护人员对设备使用情况满意度的差异。结果:①观察组设备的档案完整率、设备完好率、状态标志悬挂执行率、保养牌悬挂执行率均高于对照组设备,差异有意义(P<0.05);②观察组设备故障发生率、维修费用低于对照组,停机时间短于对照组,差异有意义(P<0.05);③手术室医护人员对观察组设备使用情况的满意度高于对照组,差异有意义(P<0.05)。结论:利用三维质量模型构建质量敏感指标体系,有助于提升手术室医疗设备管理效果,能够提高管理措施的执行率,降低设备故障发生率,改善手术室医护人员的使用体验,可推广使用。

基于倾斜摄影的多回输电线路实景三维模型构建系统设计

为了使改进多回输电线路三维模型更加符合实际情况,该文将倾斜摄影技术引入多回输电线路实景三维模型构建系统中,提升数据获取的精准性。硬件方面,微处理器作为指令核心处理结构,负责读取并解析指令;设计多回输电线路数据采集模块和EP3SE110F1152C4数据存储器,并利用数据存储器对系统运行过程中的多项数据进行存储;软件方面,借助倾斜摄影技术,获取多回输电线路数据,并计算其对应的比例尺和航高,再对获取的数据进行优化,消除数据中的误差,并对其进行配准处理和特征匹配以及纹理映射和归一化处理,由此完成对多回输电线路实景三维模型的构建。经过实验验证,和以往的多回输电线路实景三维模型构建系统相比,设计的基于倾斜摄影的多回输电线路实景三维模型构建系统在实际应用中模型构建完整度为95.6%,构建效果更好。

基于三维质量结构模型构建老年失能患者延续护理的质量评价指标体系

目的 探讨并构建老年失能患者延续护理质量评价指标体系。方法 于2022年7-9月,以三维质量结构模型为理论基础,结合文献回顾、德尔菲专家函询方法,根据老年失能患者延续护理服务内容和评估需求,构建了以“结构-过程-结果”模式为框架的老年失能患者延续护理服务质量评价体系。结果 经过2轮护理专家函询的权威系数、判断系数、熟悉系数分别为0.931、0.929、0.933;确定老年失能患者延续护理服务三维质量评价体系中包含一级指标3项,二级指标9项,三级指标36项;2轮专家函询的协调系数为0.455、0.410。结论 老年失能患者延续护理服务三维质量评价体系内容严谨、科学、全面及可靠,有利于延续护理服务质量的改进。

基于Davidenkov本构模型的三维沉积盆地非线性地震动谱元法模拟

为研究三维沉积盆地内低波速土体非线性反应对近断层地震动的影响,实现基于物理的全过程(震源破裂-地震波传播-复杂场地效应-近地表土体非线性反应)三维复杂场地地震动模拟,在谱元SPECFEM3D程序中进行二次开发,采用目前具有丰富工程应用且适用于不同土类的三参数Martin-Seed-Davidenkov本构模型,结合已有的不规则加卸载准则,通过在程序中修改每个显式时间步下的应力增量,实现了土体剪切模量的实时更新和加卸载拐点的有效识别,将土体的非线性特性纳入到三维复杂场地地震动模拟中。首先将建立的三维模型通过施加合理边界退化至一维,与一维非线性动力分析软件DEEPSOIL的结果进行了对比,验证了开发的正确性;进而将开发的程序应用于中国滇西南地区施甸盆地的非线性地震动模拟,并与相应的线性结果进行了对比。结果显示,受土体非线性的影响,施甸地区PGA和PGV较线性结果峰值均降低,且非线性土体对PGV的影响更加明显,较线性结果最大降低约30%;沉积非线性使沉积内部观测点的速度及其反应谱幅值降低,且特征频率向长周期方向移动。

基于磁共振成像的女性肛门括约肌复合体数字化三维模型构建

目的利用磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)影像数据和计算机三维重建技术构建女性肛门括约肌复合体三维数字化模型并探讨其意义。方法自2021年3月1日至2023年3月1日,应用3.0 T MRI扫描健康女性志愿者肛管,将采集的Dicom 3.0数据集导入Mimics 21.0软件中进行三维几何模型构建。结果成功构建出肛门括约肌复合体三维几何模型,该模型仿真度高,耻骨直肠肌前侧缺损,大致呈“U”形,外括约肌后侧较肥厚,模型可任意缩放和360°旋转,便于观察理解肛门括约肌复合体的解剖形态。结论基于肛管MRI影像数据及计算机三维重建软件可构建出肛门括约肌复合体的三维几何模型,该模型可辅助解剖教学,利于肛瘘等肛管疾病的临床诊断和评估,并为下一步力学分析提供条件。

浅谈数字化设计对产品包装的影响——以三维可视化立体模型为例

随着科技的不断发展,三维可视化技术已被应用于多个领域。三维可视化技术是一种将三维模型转化为二维图像的技术,可以将复杂的产品结构、工艺流程、装配方式等信息以三维的形式呈现出来,让人们更加直观地了解产品。对产品包装设计的数码设计来说,三维可视化技术已经逐渐成为产品包装设计和营销中不可或缺的一部分。利用三维可视化技术,可以更直观地展现产品的外包装、功能、性能等信息,从而吸引更多的消费者,提高产品销量。本文以三维可视化的立体模型为例,主要阐述了产品包装设计的数码设计效果。

基于三维质量结构模型的个体化营养支持在结肠癌根治术患者围手术期的应用

目的探讨基于三维质量结构模型的个体化营养支持用于结肠癌根治术患者围手术期的临床效果。方法选取2023年1月至10月于新疆医科大学附属肿瘤医院就诊的400例结肠癌患者作为研究对象,按照随机数字表法将其分为两组,各200例。所有患者接受结肠癌根治术治疗,围手术期接受常规护理,在此基础上对照组接受个体化营养支持,观察组接受基于三维质量结构模型的个体化营养支持。两组患者均护理至出院。记录患者干预前后营养状况[前白蛋白(PA)、白蛋白(Alb)水平],比较两组术后恢复情况及并发症发生情况。结果干预前,两组PA、Alb水平比较,差异无统计学意义(P>0.05);干预后,两组PA、Alb水平高于干预前,且观察组高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。观察组首次排气时间、首次下床活动时间、住院时间均短于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。两组并发症总发生率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论基于三维质量结构模型的个体化营养支持能够确保结肠癌根治术患者术后康复的营养状态,为身体恢复创造更好的营养条件,避免术后营养状态的持续下降,促进患者术后康复。

基于无人机倾斜摄影的精细化三维模型制作研究

采用倾斜摄影技术生产的三维模型,通常存在建筑物变形、树冠悬浮空中等问题。对于城市三维管理而言,建筑物变形导致精度降低,而树冠悬浮空中则影响了视觉效果,因此需要进一步对模型进行优化处理。文章首先介绍了倾斜摄影技术,并对基于倾斜摄影数据生产实景三维模型的流程做了简要介绍。重点分析了模型产生问题的原因,并给出了相应的解决方案。通过对研究区的模型进行优化处理,取得了较好的结果。文章的研究成果可为同行在精细化模型制作方面提供借鉴。