《面向複雜形體幾何建模的特徵曲線網重用》是依託南京航空航天大學，由劉浩擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：面向複雜形體幾何建模的特徵曲線網重用
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉浩
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於CAD/CAE/CAM 技術向醫療領域的擴展，快速準確地為複雜形體建構幾何模型成為重要的基礎性問題。本課題以人體髖關節幾何建模為套用背景，借鑑複雜形體表面圖案特徵複製的方法，提出特徵曲線網重用的建模思想。特徵曲線網中的特徵是大曲率特徵、解剖特徵或設計特徵。為實現該建模思想，本課題擬研究如下問題：(i) 從多線外形中直接提取大曲率特徵曲線段（多線外形即從CT 切片中獲取的截面線數據）；(ii) 由散亂特徵曲線段構造滿足二維流形規則的特徵曲線網；(iii) 在兩個複雜形體表面建立映射以實現特徵曲線網在不同個體之間的複製； (iv) 以特徵曲線網為基礎對人體髖關節多線外形擬合出細分曲面，完成幾何模型的構造。本課題給出的建模方法不僅適用於人體髖關節的幾何建模，也適用於其它生物器官、雕塑的幾何建模和工業產品簇的設計。
結題摘要
本課題基於CT影像對人體髖關節的三維重建技術進行研究，進而提出了特徵的提取和重用的建模思路，有利於提高複雜形體三維重建的準確性，降低數據量。本課題給出的建模方法不僅適用於人體髖關節的幾何建模，也適用於工業產品簇的設計。本課題的主要研究成果包括：(i) 基於輪廓提取的CT影像自動分割技術，由此得到多線外形數據。這一技術根據CT影像中層輪廓形狀繼承性的特點，自動提取和自動修正本層切片上的輪廓；(2) 採用曲率尺度空間從多線外形(截面線數據)中直接提取大曲率特徵。這一方法鑒於CT影像分割出的多線外形的採樣稀疏導致噪聲較大的缺點而特別設計；(3) 基於特徵散亂特徵曲線段的特徵曲線網構造技術。本技術通過曲面分割得到光順的特徵曲線網；(4) 基於三維配準的特徵曲線網映射技術。以股骨為研究對象，利用解剖特徵進行三維配準，然後把已經構造好的特徵曲線網映射到需要分割的模型上；(5) 基於細分曲面的曲線網插值技術。通過改進聯合細分模式，消除了原有方法產生的多餘的褶皺，實現了複雜模型的曲線網插值。通過該課題的研究，培養了8名研究生，發表文章11篇(其中2篇SCI, 2篇Ei國際刊物, 5篇中文刊物,2篇國際學術會議)，另外還有一篇文章在審(Computer Aided Design刊物)。已經次發表的論文涵蓋了本課題的全部研究內容。申請軟體著作權1項，專利1項，分別拿到軟體著權和專利證書。
