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变形技术在虚拟牙齿矫正系统中的应用

作　者: 罗俊明
导　师: 龙熙华
学　校: 西安科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 计算机图形技术变形技术牙齿矫正碰撞检测
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 79次
引　用: 1次
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内容摘要

怎样有效和逼真地模拟柔性物体的变形成为计算机图形技术发展中一个亟待解决的问题。变形思想的引入，使得人们在模拟柔性物体上取得了很大进步。但是，对柔性体变形的逼真模拟，目前仍无十分直观、有效的变形方法，这在很大程度上限制了计算机图形技术在医疗仿真领域的应用。本文在对国内外现有的变形技术理论做了广泛深入研究的基础上，提出了采用改进的自由变形技术来模拟医学外科口腔正畸学中牙齿矫正过程，并达到了一定的实时模拟效果。为了课题研究的顺利开展，本文对采用的牙齿模型数据做了大量且充分的前期处理工作。确定了牙齿模型STL文件的拓扑关系模型，并根据该模型建立了一种合理高效的数据存储结构，这在很大程度上提高了变形算法实现的效率，为实现虚拟牙齿矫正过程中的变形模拟打下良好的基础。本课题以VC++6.0和OpenGL为开发工具，在开发过程中始终贯穿了面向对象的编程思想，实现了虚拟牙齿矫正系统中的变形模拟。为了达到变形效果的真实性，本文还对变形中的碰撞检测问题进行了初步探讨。最后，本文对实验模拟的结果做了比较详细的分析，得出一些有利于变形技术进一步研究改进的结论，并指出变形技术未来的发展方向，为变形技术在虚拟牙齿矫正系统中的进一步应用研究打下基础。

全文目录

1 绪论  7-10
  1.1 选题背景及研究意义  7
  1.2 变形技术的研究与发展概况  7-9
  1.3 本文的研究内容和主要贡献  9-10
2 柔性物体变形基本理论  10-13
  2.1 柔性物体变形特征  10-11
  2.2 柔性物体三维建模技术概述  11-13
3 变形技术的相关理论与方法  13-26
  3.1 自由变形技术  13-21
    3.1.1 自由变形技术(FFD)  13-17
    3.1.2 自由变形方法的改进和发展  17-20
    3.1.3 其他自由变形技术  20-21
  3.2 基于参数曲线的变形技术  21-22
    3.2.1 轴变形技术  21-22
    3.2.2 Wires变形技术  22
  3.3 基于物理模型的变形理论探讨  22-26
    3.3.1 连续的物理模型  23-24
    3.3.2 离散的物理模型  24-26
4 虚拟牙齿矫正系统实现的前期准备工作  26-37
  4.1 系统背景介绍  26
  4.2 视景仿真技术  26-27
    4.2.1 景物模型的建立  26-27
    4.2.2 逼真图形的产生  27
  4.3 高级图形编辑接口OPENGL  27-30
    4.3.1 OpenGL简介  27-28
    4.3.2 OpenGL的工作结构  28
    4.3.3 OpenGL的功能及操作  28-30
  4.4 本课题中模型数据的获取及处理  30-37
    4.4.1 牙齿模型数据的获取  30-32
    4.4.2 STL文件的拓扑关系建立  32-33
    4.4.3 主要数据结构和部分算法  33-37
5 系统变形算法实现  37-45
  5.1 场景设置  37-39
    5.1.1 设置三维空间坐标系  37-38
    5.1.2 场景的规格化  38
    5.1.3 设置光源、纹理和材料等属性  38-39
  5.2 牙齿模型变形分析  39-40
  5.3 变形算法实现  40-43
    5.3.1 应用方法介绍  40-41
    5.3.2 变形区域的确定  41
    5.3.3 算法流程  41-43
  5.4 变形中碰撞检测问题的探讨  43-45
6 结论  45-48
  6.1 变形模拟结果  45-46
  6.2 模型、算法总结  46-47
  6.3 今后研究工作展望  47-48
致谢  48-49
参考文献  49-52
附录  52-53
攻读硕士学位期间发表的论文  53

变形技术在虚拟牙齿矫正系统中的应用

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