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面向术前皮瓣设计:三维创面的形态学展开与分析 被引量：2
1
作者 纪小刚 栾宇豪 +2 位作者 张溪溪 张建安 胡海涛 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期989-996,共8页
临床上由于创伤所致的皮肤等软组织缺损创面形状常不规则,目前仅采用样布描记皮瓣形状进行术前设计,其方法较为粗糙,所切取皮瓣往往无法与创面相契合,且影响术后外观.为解决这类问题,提出一种基于层次值的皮肤创面形态学展开方法.首先... 临床上由于创伤所致的皮肤等软组织缺损创面形状常不规则,目前仅采用样布描记皮瓣形状进行术前设计,其方法较为粗糙,所切取皮瓣往往无法与创面相契合,且影响术后外观.为解决这类问题,提出一种基于层次值的皮肤创面形态学展开方法.首先对皮肤创面进行层次划分,分层拓扑映射至平面.然后结合力学方法模拟皮肤的应力和应变,分层优化皮肤创面的展开形状,实现局部创面和创面整体的并行优化.最后对生成的皮肤展开轮廓进行光顺,得到面向术前皮瓣设计的指导方案.通过对十几例不同部位的皮肤创面进行展开与分析,结果表明,文中方法获得的展开结果能更好地与皮肤创面相契合,展开后的面积和边长平均偏差值缩小至10%以内. 展开更多
关键词 形态学展开 样布描记 层次值 拓扑映射
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术前皮瓣设计中的三维创面有限单元展开法 被引量：1
2
作者 纪小刚 段玉顺 +3 位作者 龚灏 栾宇豪 邓霖 温广全 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期977-984,共8页
皮瓣移植是临床上治疗皮肤破损创面的一种常用手段,目前常采用样布描记法确定皮瓣形状.由于创面的表面形态复杂,获得的皮瓣轮廓精度低,术后愈合效果差.为此,提出一种基于变形能的皮肤创面展开方法.首先,应用层次值对创面模型进行层次划... 皮瓣移植是临床上治疗皮肤破损创面的一种常用手段,目前常采用样布描记法确定皮瓣形状.由于创面的表面形态复杂,获得的皮瓣轮廓精度低,术后愈合效果差.为此,提出一种基于变形能的皮肤创面展开方法.首先,应用层次值对创面模型进行层次划分,将创面形态学展开至平面;然后,引入有限单元法,赋予创面网格模型中的三角单元以材料属性,定义单元由空间展开至平面产生的变形能,模拟皮瓣在覆盖创面时可能发生的变形;最后,根据变形能优化调整展开形状实现对皮瓣形状的区域优化与术前设计.选取十几例复杂创面模型进行展开分析的结果表明,所提方法优化后的面积误差可缩小至5.63%以内,且变形能向最小稳定值收敛. 展开更多
关键词 形态学展开 映射材料参数 变形能 有限单元法
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均匀T网格样条曲面的局部细分算法 被引量：1
3
作者 胡海涛 纪小刚 +2 位作者 张溪溪 张建安 栾宇豪 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2020年第5期743-750,共8页
为解决T样条曲面造型中控制点插入的规范与半规范问题,提出基于均匀T网格样条曲面的局部细分算法。首先根据T样条曲面定义,将B样条曲面转换成均匀T网格样条曲面,然后在均匀T网格样条曲面中进行局部均匀控制点插入。为满足曲面局部特征... 为解决T样条曲面造型中控制点插入的规范与半规范问题,提出基于均匀T网格样条曲面的局部细分算法。首先根据T样条曲面定义,将B样条曲面转换成均匀T网格样条曲面,然后在均匀T网格样条曲面中进行局部均匀控制点插入。为满足曲面局部特征细分要求,采用递进控制点插入形式:拥有局部特征的网格先进行全行(或全列)均匀控制点插入,之后进行局部列(局部行)均匀控制点插入,在此基础上,可以再次进行均匀控制点插入,以达到对网格的嵌套细分。该算法对初始网格控制点的混合函数进行矩阵转换,得到最终T网格上控制点的混合函数,实现最终曲面构造。与T样条曲面的局部细分相比,该方法简化了任意控制点插入的复杂度,与B样条曲面的局部细分相比,该方法减少了多余控制点。 展开更多
关键词 T样条 B样条 混合函数 局部细分算法
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均匀T网格样条曲面的半规范局部细分算法
4
作者 胡海涛 纪小刚 +2 位作者 张溪溪 栾宇豪 张建安 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2021年第9期1416-1424,共9页
为解决T样条曲面造型中控制点插入的半规范问题,提出了一种基于均匀T网格样条曲面的半规范局部细分算法。首先根据T样条曲面定义,将B样条曲面转换为均匀T网格样条曲面;然后在任意单一网格上进行控制点插入,或将网格进行嵌套细分。为满... 为解决T样条曲面造型中控制点插入的半规范问题,提出了一种基于均匀T网格样条曲面的半规范局部细分算法。首先根据T样条曲面定义,将B样条曲面转换为均匀T网格样条曲面;然后在任意单一网格上进行控制点插入,或将网格进行嵌套细分。为满足曲面局部特征细分要求,建立超定方程组,用神经网络求解额外系数,添加于特定控制点上,以保证T样条曲面的半规范性;最后,通过额外系数计算新的混合函数,并构造最终曲面。并通过实例证明该算法的可行性,与现有的T样条的相比,曲面在达到相同精度时,该算法减少了多余控制点。 展开更多
关键词 T样条 半规范 B样条 混合函数
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基于特征线拟合的微型复杂曲面点云分割方法 被引量：8
5
作者 张溪溪 纪小刚 +2 位作者 胡海涛 栾宇豪 张建安 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2020年第6期271-279,共9页
点云数据分块是模型反求过程中的重要环节,分割优劣影响模型重建的效率和精度。微型复杂曲面零件由多个微小图形并列、交叉组合而成,特征点精简、图元识别难度大,是数据分割中的难点。根据模型造型特点,分离带状特征点的下边界点作为拟... 点云数据分块是模型反求过程中的重要环节,分割优劣影响模型重建的效率和精度。微型复杂曲面零件由多个微小图形并列、交叉组合而成,特征点精简、图元识别难度大,是数据分割中的难点。根据模型造型特点,分离带状特征点的下边界点作为拟合特征线的真实特征点;由每个图元端点的邻近关系和端点附近特征点的排列趋势识别属于同一图形的图元;利用以边界为约束的区域生长算法和三角形叉积的算法分割同一曲面的点云。实验结果表明:该方法克服了现有方法处理微型复杂曲面点云时出现的过分分割和分割不足的问题,为高质量的模型重建提供了基础。 展开更多
关键词 机器视觉 微型复杂曲面 点云数据分割 图形识别 区域生长
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微型复杂曲面零件散乱点云特征点提取 被引量：8
6
作者 张溪溪 纪小刚 +2 位作者 胡海涛 张建安 栾宇豪 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2019年第5期1-5,10,共6页
基于特征线约束的曲面不仅比自由曲面表达的模型有更高的精度,而且能够捕捉到模型其他的几何关系。微型复杂曲面零件多由曲面构成,曲面曲率变化大,曲率估算难度大,是逆向工程的难点。以皮带头复杂曲面为例,对微型复杂曲面微分几何量的估... 基于特征线约束的曲面不仅比自由曲面表达的模型有更高的精度,而且能够捕捉到模型其他的几何关系。微型复杂曲面零件多由曲面构成,曲面曲率变化大,曲率估算难度大,是逆向工程的难点。以皮带头复杂曲面为例,对微型复杂曲面微分几何量的估算,特征点的提取进行了研究。通过改进的空间分块策略建立散乱点云的拓扑关系,采用多种曲面模型分别拟合采样点邻域的方法估算曲率,构造协方差矩阵计算特征值和点云法矢,对曲率和协方差矩阵的特征值设置交叉阈值提取特征点。将利用交叉阈值提取到的特征点与利用单一阈值提取的特征点进行对比,结果显示:交叉阈值提取特征点的方法能够较为准确、完整的提取特征点。 展开更多
关键词 微型复杂曲面 微分量估算 特征点提取 交叉阈值
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仿皮肤三维多孔点阵结构压缩吸能性能研究 被引量：6
7
作者 纪小刚 张建安 +2 位作者 栾宇豪 张溪溪 胡海涛 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第15期222-230,共9页
基于DLP数字光处理(Digital light processing,DLP)3D打印技术,制造出具有规则多孔特点的三维多孔点阵结构,以使其具有较宽压缩应力平台的特点。研究和设计了3种单元网格构型细胞,并由此组合成不同的规则多孔点阵结构,采用特定配比方式... 基于DLP数字光处理(Digital light processing,DLP)3D打印技术,制造出具有规则多孔特点的三维多孔点阵结构,以使其具有较宽压缩应力平台的特点。研究和设计了3种单元网格构型细胞,并由此组合成不同的规则多孔点阵结构,采用特定配比方式的光固型柔性树脂材料制造成型;根据仿生设计原理,分析皮肤纵切面结构特点,基于试验数据并结合皮肤结构,找到最优三维多孔结构,以获得良好的压缩应力平台;该三维多孔结构具有规则可控的优势,并结合适当的软质材料,表现出了良好的机械性能。该研究成果具有较为广阔的发展空间,其结构可用于组织工程皮肤体外构件技术中的三维支架材料,也可作为振动和能量吸收领域的优质缓冲或阻尼材料。 展开更多
关键词 单元网格构型 应力平台 点阵结构 3D打印
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