面向牙科手术培训的力觉合成技术

虚拟现实系统的沉浸感和交互性是高性能系统的重要特征,对于医学应用的虚拟现实尤其如此.文中针对牙科手术培训中训练医生触力觉感受的需求,重点研究基于三角面片网格模型的真实感触力觉合成技术,包括基于多更新率的力觉渲染体系架构、基于均匀空间划分和时间连续性的实时碰撞检测算法、基于虚拟代理的接触碰撞响应算法、基于等效接触模型的切削力计算模型,以及滑动速度驱动的大规模数据多层次力觉渲染算法等.建立了力觉-视觉融合的牙科操作培训系统的原型物理样机,实现了龋齿探查、牙齿纵截面物理属性感知、牙体钻削制备等典型牙科手术操作模拟.文中的触力觉合成技术是构建虚拟现实培训系统的共性问题,不但适用于牙科手术操作领域,也可用于其他外科手术培训系统.     

基于遗传算法的点云数据配准

在光学非接触三维测量中,复杂对象的重构需要多组测量数据的配准。为此,提出一种基于遗传算法的线扫描点云数据配准方法。曲面线扫描点云数据同一表面的拓扑结构在不同视图下曲率变化趋势相同,根据该性质,利用遗传算法识别两点云数据集的重叠区域,并求解子集的坐标变换矩阵,完成配准。实验结果表明,与ICP算法相比,该方法的运行速度较快,且配准精度较高。     

氧化锆牙科陶瓷低温老化性能的研究

日的:通过老化实验,研究Y-TZP牙科陶瓷的老化性能,探索其中的规律.方法:将氧化锆陶瓷坯体72块按照不同的烧结温度(1400℃、1450℃或1530℃)、保温时间(2 h或5 h)和老化时间(0 h、5 h或24 h)分成12组,每组6个样本.烧制成不同瓷块后,将烧制好的瓷块置于140℃的水热环境下,分别进行0 h.5 h或24 h的老化试验,用扫描电子显微镜及X线衍射(X-ray diffraction,XRD)仪对各组试件进行微观形貌观察及单斜相含鼍的测定,最后对各组试件进行抗弯强度测试,并进行对照.结果:扫描电子显微镜观察及XRD分析显示,Y-TZP陶瓷的晶粒尺寸随烧制温度及保温时间的增加而增加;单斜相的含量随老化时间的延长而增加;强度测试显示,老化24 h组的抗弯强度出现大幅下降;老化5 h组的试件根据其烧结时间和保温时间的不同,出现抗弯强度增强或下降的现象.结论:氧化锆陶瓷的烧制方法及保温时间在一定程度上可影响其老化性能.     

采用微机控制的牙颌模型激光三维扫描仪

采用单片机控制的三轴数控系统，配合激光与线阵CCD构成的位移监测装置，通过特殊的扫描轨迹设计，实现了对牙颌模型的复杂空间曲面的实时数字化，该方案盲区少，精度高，已成功应用于口腔医学临床及科研。     

基于启发式搜索策略的牙齿生物特征线提取技术

牙齿生物特征线的提取是数字化口腔修复体设计的关键环节,针对现有的全局特征提取算法难以准确实现生物特征线提取的局限,提出了一种基于启发式搜索策略的牙齿生物特征线提取技术。首先分析牙齿预备体三角网格模型的特征信息;其次在提取过程中设计启发函数评估最优特征点,自适应地提取生物特征线,并对提取结果进行形态优化以保证提取质量;最后通过对100余例临床牙齿预备体数据进行生物特征线提取实验,验证了算法的有效性和实用性。     

欧洲野生甘蓝的核质遗传多样性和群体遗传结构分析

为了解欧洲野生甘蓝遗传背景,以栽培甘蓝、甘蓝型油菜和白菜型油菜作对比,对引进的7个生态地理群体共80份野生甘蓝材料进行了核质遗传多样性和群体遗传结构分析。利用10对特异性SSR引物分析叶绿体基因组多样性,获得8个差异性标记,将参试94份材料划分为3类,即甘蓝（含栽培和野生甘蓝）、甘蓝型油菜和白菜型油菜;包括6种单倍型,其中野生甘蓝2个,甘蓝型油菜3个,白菜型油菜1个。利用6对SRAP引物对核基因组多样性进行分析,获得75个多态性标记;聚类及遗传结构分析表明7个野生甘蓝群体中,F、D、G三个群体聚为独立的亚类,E群体大部分单株归于G亚类。其它3个群体A、B、C则相互混杂在一起。野生甘蓝群体Nei＇s基因多样性指数（H）和Shannon’s指数（I）分别为0.301 3和0.461 1。分子方差分析（AMOVA）表明野生甘蓝以群体内变异为主,占80%;群体间变异仅占20%。结果显示引进的野生甘蓝群体核质遗传多样性丰富。     

基于强度约束的基底桥连接体数字化设计

为解决基底桥数字化设计中连接体生成和截面强度检测的问题,结合计算机辅助设计技术,提出了基于强度约束的基底桥连接体的数字化设计方法先将连接体截面模板投影到相邻的基底冠和桥体上,得到投影曲线作为连接体的边界曲线;然后在2条投影曲线间利用蒙皮剖分算法生成网格曲面,同时计算连接体中间截面的横截面积以检测强度是否符合设计要求。设计过程中,若连接体强度不足或形态不符合要求,可通过编辑投影曲线控制点实时改变连接体形状。结果表明,通过蒙皮剖分算法可快速生成连接体曲面,对曲面中截面面积的计算实现了对截面强度的检测。     

基于最小能量法的修复体曲面局部变形算法

牙齿修复体曲面局部变形是口腔数字化修复系统的一个关键环节,决定了设计的修复体形态能否满足口腔的咬合接触关系。针对这一情况提出了基于最小能量法的修复体曲面局部变形算法,首先根据设计需要,在修复体模型上通过区域选择方式定义模型的控制句柄和变形区域,区域定义完成后,对变形矩阵进行预处理。然后通过操作控制句柄,实现修复体曲面的局部变形。最后通过双尖牙和磨牙的局部变形实例,验证了该算法的有效性和实用性。     

基于解剖特征的数字化嵌体设计及程序的初步实现

目的:应用逆向工程软件,探索一条开发嵌体CAD软件的技术路线,验证其加工可行性,并尝试应用二次开发软件平台进行具有较高自动化设计能力的嵌体CAD软件程序的研发.方挂:首先在标准冠点云数据上创建坐标系、标志点/线以及特征曲线,建立参数化标准冠数据集,然后使用线激光扫描仪进行嵌体预备体、邻牙及咬合记录的数据采集并进行三维数据建模,再应用Surfacer 11.0软件,基于建立的参数化标准冠数据集,通过提取洞型边缘线、构建嵌体组织面、构建嵌体外表面和调胎几个主要步骤,完成MOD型嵌体的几何构建,并进行加工及模型试戴.基于Surfacer 11.0开发平台,进行嵌体CAD自动化软件程序的开发.结果:建立了一条嵌体CAD技术路线,完成了设计结果的加工,初步开发了MOD型嵌体CAD专用软件程序.结论:基于逆向工程软件Surface 11.0软件的嵌体CAD技术路线及其加工具有可行性,并且基于此设计路线可开发具有较高自动化设计能力的嵌体CAD软件程序.     

多介质过滤-CZF内电解-精滤处理微污染水探讨

以多介质过滤-CZF内电解-精滤为主导工艺对微污染水进行了试验研究。试验表明:在试验设备条件下原水水量为1~1.2 m3/h,系统压力损失小于15 m,所能承受最高原水浊度为58.7 NTU、CODMn为8.97 mg/L、Fe2+为2.7 mg/L和Mn2+为2.12 mg/L。该技术处理微污水有良好效果,适用于边远地区、农村水改和传统水处理不达标的供水系统的后继处理。