虚拟牙齿矫正中牙龈变形的仿真研究

研究虚拟牙齿矫正系统,牙龈变形是开发虚拟牙齿矫正系统一个重要部分。传统的质点-弹簧模型无法实现抗弯曲变形效果,因此建立一种既能仿真拉伸变形又能实现抗弯曲变形效果的物理模型成为牙龈变形过程中亟待解决的难题。在分析质点-弹簧模型的基础上,提出并建立了一种针对软组织面模型变形的力学模型,用来解决牙龈变形问题。实验将变形的动态过程离散化,用迭代的方法求出所有牙龈质点变形的位移量。随着牙齿一步一步移动,用STL(Stereo Lithographic)文件构成的模型是由不规则三角面片组成的特点,绘制出一系列牙龈变形图像。实验结果表明方法有效,仿真效果逼真,适用于小范围移动的牙齿矫正手术方案参考。

虚拟牙齿矫正中的组织分割研究

就虚拟牙齿矫正系统中的组织分割算法进行了研究，根据牙齿矫正中变形、移动、碰撞检测等后续处理的需求，组织分割有两种不同形式即牙龈组织与牙冠组织之间的分割以及牙冠与牙冠之间的分割．在分析三维网格分割的基础上，对两种分割采用了不同的分割方法进行了实现．对于前者首次提出了矢量逼近手动拾取边界点的算法，后者采用了平面切割实体的方法．模拟结果表明两种分割都达到了较好的效果．

虚拟牙齿矫正中的碰撞检测研究与实现

在全面分析常用碰撞检测方法的基础上,采用AABB层次包围盒方法对虚拟牙齿矫正中的碰撞检测进行了研究,通过构造的包围盒二叉树,给出了碰撞检测算法的具体实现步骤,并进一步讨论了基本几何元素间的碰撞检测方法.模拟结果表明,碰撞检测满足真实感和实时性的要求.

基于三角网格的过渡曲面生成算法在牙齿正畸中的应用

针对牙齿正畸系统中牙套曲面生成问题,提出了一种基于三角网格的过渡曲面生成算法:牙齿矫正过程中平移和旋转操作都可能发生,因此网格分离和重叠的情形都会存在,为同时满足准确性和实时性要求,前者情形采用增加三角面片的方法,后者采用改变网格形状的方法.该算法直接简单,避免了大量计算,生成的过渡曲面自然光顺,适用于牙齿正畸较小范围的过渡曲面的生成.

基于目标区域约束的牙颌模型分割线探测方法

精确的将牙齿从牙颌模型中分割出来是虚拟牙齿矫正系统的一个重要的预处理问题。现有方法在进行牙颌模型分割时,多会对所有的面片直接进行计算处理。针对该问题,提出一种基于目标区域约束的分割线探测方法,可以将探测范围锁定在实际分割线的周围。该方法根据种子点的位置自动构建切割平面及切割线;通过寻找切割线上负曲率最大的位置来锁定探测范围;根据曲率及角度信息进行分割线的探测。实验结果表明,该方法对各类畸形牙模型的适应性更好,可在保证牙齿分割精度的同时,有效提高分割效率。