基于逆向工程技术的人体骨骼模型重建技术研究

针对医学影像数据的三维模型重建对医学研究及临床应用的重要性及必要性,介绍了通过逆向工程技术进行人体骨骼模型三维重建的多种方法与途径。以颅骨及股骨为实例,详细介绍了实施重建的过程,并用相应的重建结果证明了方法的正确性与可行性。     

基于Poser的个性化人体模型运动仿真技术研究

根据服装工业对数字化动态人体模型的需要,提出了一种建立人体动态模型的新方法.该方法针对特定人体的三维扫描数据,用逆向工程软件Geomagic Studio实现个性化的三维人体NURBS曲面模型的构建,将完成后的人体曲面模型导入Poser软件,利用人体特征点确定关节位置, 建立相应的人体骨骼模型, 并将人体表面模型与骨骼模型相匹配,实现人体运动仿真.实验证明,所建立的人体动态模型在外观形状和运动姿态上具有较高的真实性, 操作简便,易于掌握.     

基于模板匹配的三维人体语义特征提取算法

随着社会经济发展,生活水平的提高,人们对定制产品的需求越来越多,例如服装高级定制、健身计划定制等。为更好地满足这些需求并提供精准的数据支撑,需提取精确的人体语义特征,即人体的身高、胸围、腰围等一系列参数。对现有特征提取算法进行分析研究,设计一种基于模板匹配的三维人体语义特征提取算法。通过模板模型逼近输入模型,将模板模型上的语义特征采样点拓展到输入模型上,使用NURBS曲线拟合采样点,计算曲线长度。实验结果表明本文所提算法综合性能好,能够为服装定制、人体动画、人体工程学设计等提供精确广泛的数据支持。     

基于OpenGL的医学整形手术仿真研究

医学整形手术是目前比较常见的一种外科手术,对其三维效果的仿真正成为提高手术成功率的重要手段.为此,文中首先阐述了采用投影栅相位法对人体进行非接触测量的原理,而后提出基于OpenGL实现三维数据可视化的方法,其中重点分析了人体的三维建模,OpenGL环境下人体图元选取以及人体整形后的三维数据重建.在三维建模过程中,根据整形手术不同阶段的需要,分别采用多边形网格模型和NURBS模型完成了对整形手术的全程仿真,从而为医护人员提供了直观、完整的医学信息,方便了医患之间交流.     

复杂船体曲面NURBS造型技术的研究与实现

根据采集到的数据点阵，对NURBS曲面模型反求中的若干问题进行了深入分析与研究，实现了复杂船体曲面的三维实体造型．获得了满意的效果。     

心血管三维表面的NURBS重建方法

针对心血管三维表面重建的问题,采用NURBS(非均匀有理B样条)重构三维血管表面,研究了NURBS曲面的拟合算法和利用"权值"修改NURBS曲面的方法,并运用OpenGL技术实现了三维血管的虚拟显示。利用临床冠状动脉造影图像进行心血管三维重建实验,结果表明该重建方法比传统方法在重建精度和光顺性上都有明显的改善。     

三维布局中八叉树节点的快速分解算法

本文在对八叉树子节点的顶点类型及构成三维实体精确ＣＳＧ模型的半空间的类型进行系统地分类的基础上，结合不同类型半空间的性质给出了一个三维实体的精确ＣＳＧ模型转换到八叉树模型的综合算法。通过对若干个不同的实体进行实际计算，结果表明该算法能够满足三维实体自动化布局的需要。     

基于CT的正常与骨质疏松股骨模态分析

通过对志愿者人体股骨的CT影像数据进行图像处理,获得高精度的股骨三维模型,采用正向工程建立有限元模型,针对股骨的各向异性的材料特性,应用股骨材料属性经验公式获得正常股骨的材料属性与骨质疏松的股骨材料和属性,利用ANSYS MODAL仿真软件对正常股骨、骨质疏松的股骨进行前6阶模态计算,获得前6阶的股骨振动频率。根据所得数据,可对股骨假体置换手术提供借鉴,应避免与股骨的频率相近而产生谐振。     

股骨模型的三维重建与变形

介绍了股骨模型重建与变形的方法,通过数据库中的CT图像重建出股骨的三维模型,以股骨上的生理标志点作为控制点,采用Kriging插值算法对股骨模型变形,使之与手术中真实股骨的形状相匹配.该方法可以较好地用于机器人辅助全膝关节置换术的可视化界面.     

基于Kinect的三维人体分块点云数据的拼接与模型重建

三维人体测量技术中,人体表面情况较为复杂以及存在视觉盲点,使得测量范围有限的Kinect技术无法通过一次测量完成对整个人体表面点云的获取工作。为了得到与原模型一致的分块点云数据和解决Kinect直接获取的点云坐标与实际不相符的问题,研究了基于Kinect对人体的不同区域的测量,首先推导出合理的坐标变换公式对点云进行处理。然后,使用三点对齐法和Delaunay三角剖分法实现分块点云的拼接和三维人体模型的重建。最后,运用Matlab平台进行仿真。实验结果表明,该算法简化了传统三维人体建模的复杂性,能够精确地提取人体深度图像,且模型的恢复程度较好。     

反向工程中NURBS曲面CAD重构技术研究

CAD几何模型重构技术是反向工程RE(Reverse Engineering)技术的核心,NURBS(Non-Uniform Rational B-Splines)方法因其表示法的形状控制灵活性,在曲面造型和曲面重构中具有重要作用.针对CAD曲面重构技术进行研究,并对NURBS曲面重构提出一种新的构建方法,将每个数据点相对应的有理基函数的参数值最大化,所得函数值作为数据点的参数值来构造NURBS参数曲面.最后通过实例证明了该方法的有效性.     

The creation of a high‐fidelity finite element model of the kidney for use in trauma research

A detailed finite element model of the human kidney for trauma research has been created directly from the National Library of Medicine Visible Human Female (VHF) Project data set. An image segmentation and organ reconstruction software package has been developed and employed to transform the 2D VHF images into a 3D polygonal representation. Non‐uniform rational B‐spline (NURBS) surfaces were then mapped to the polygonal surfaces, and were finally utilized to create a robust 3D hexahedral finite element mesh within a commercially available meshing software. The model employs a combined viscoelastic and hyperelastic material model to successfully simulate the behaviour of biological soft tissues. The finite element model was then validated for use in biomechanical research. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.     

复杂地质体NURBS辅助建模及可视化分析

基于NURBS技术提出一种重建复杂三维地质体的建模方法．首先对数字地形模型进行简化处理以满足地质体重建的需要;然后结合地质原始资料和解译数据,拟合构造出更能反映地质规律的地质结构面．在此基础上,利用三维图形学技术重建复杂地质体,并根据实际需要对整体模型实现一系列的三维地质信息可视化分析．实际水电工程应用表明,文中方法可以满足复杂工程地质信息三维可视化研究的实际需要．     

一种NURBS曲面拟合精度的量化评测算法

曲面重构是逆向工程中的核心技术之一,由于NURBS曲面在光顺性和局部可编辑等方面所具有的优点,使其成为点云数据自由曲面重构的常见形式。目前对NURBS曲面重构技术的研究上取得了一些成果,但各方法在拟合精度和效果上各有参差,因此有必要对NURBS曲面拟合精度评价算法进行研究。在采用NURBS实现曲面拟合的基础上,对拟合精度的量化指标进行研究,设计了一种基于区域划分的搜索迭代算法,可快速地计算得到原始点云与NURBS曲面的偏差。     

用神经网络实现NURBS曲面重构

曲面重构问题是几何逆向工程中的首要问题,为了获得物体的几何模型(某些物体可能发生部分损坏)需要从大量的测量点构造曲面。该文采用了一个神经网络模型和相应的快速学习算法应用于曲面重建。该模型可以有效地逼近曲面并剔除输入数据点中的“坏”点。     

3D reconstruction of free-formed line-like objects using NURBS representation

3D reconstruction of arbitrary free-formed objects is an important and challenging problem in computer vision. In this paper, we first discuss the importance of primitive selection in 3D reconstruction. Subsequently, a theorem, which reveals the perspective invariance of NURBS, is shown, making it a good choice as primitive in 3D reconstruction. Consequently, based on this theorem a new paradigm of free-formed line-like object reconstruction using NURBS as primitives is proposed. Furthermore, an approach for determining weights for 3D NURBS is presented, and the width effect of curved line-like objects is analyzed. Finally, experiments with line-like objects and machine part demonstrate the feasibility of our approach and prove the superiority of our approach over the point- or segment-based approaches as well as the B-spline-based reconstruction approach in terms of robustness and accuracy.     

截面线数据的曲面蒙皮重构技术研究

为了保持曲面形状的平滑性，在曲面重构过程中经常会出现曲面形状的变异，针对带有精确截面信息的截面线数据的三维曲面重构问题，提出了一种NURBS曲面蒙皮重构方法。该方法产生一个连续的NURBS曲面，改进了传统曲面蒙皮重构方法在处理非均匀截面数据点时出现的一系列问题，通过实际系统验证了该方法的有效性。     

基于IGES接口的电磁计算模型数据交互

现今武器大多是利用非均匀有理B样条(non-uniform rational B-spline,NURBS)数学表述,在CAD/CAM系统下完成建模和重构.利用电磁计算软件运算武器模型的雷达散射截面(radar cross section,RCS)从而评估其隐身性能,就需要与CAD/CAM系统进行数据交互.通过对基本图形转换规范(initial graphics exchange specification,IGES)数据标准的分析,为电磁计算软件编译了IGES数据接口.该数据接口具备IGES文件数据导入和模型数据导出另存为IGES文件格式的功能,从而实现了自行开发的计算软件CRCS v1.2和CAD系统软件的数据交互,提高了软件处理复杂模型的能力进而使模型重构与计算趋于一体化.     

基于中心线匹配的导管三维重建技术

针对工业领域中导管的三维重建效率低的问题,提出了一种基于中心线匹配的导管三维重建方法.该方法首先通过导管的平面灰度图像提取出中心线和边缘线,根据立体视觉原理,以非均匀有理 B样条(Non-uniform rational B-spline, NURBS)曲线作为导管中心线的描述工具和匹配基元,利用其透视投影不变性,重建导管的空间中心线,并通过边缘线计算导管的外径,最后利用三维建模技术重建导管的CAD模型.相对于现有导管三维重建方法,该方法具有测量效率高,操作简单的特点.实验结果表明,该方法的导管三维重建时间可控制在1分钟内,重投影误差为0.284像素,导管两端面中心点的测量误差为0.242mm,外径测量误差为0.158mm.