● 摘要
近年来，CAD/CAM技术在口腔修复学领域得到了飞速发展，使得口腔修复体制作的质量和效率大大提高。国外已经出现了商业化口腔修复CAD/CAM系统，但价格昂贵且核心技术保密。国内的研究才刚刚起步，迫切需要开发具有自主知识产权的口腔修复CAD/CAM系统。口腔修复CAD技术是口腔CAD/CAM系统的基础核心技术之一。本文以实现牙冠修复CAD软件中的功能为目标，研究了牙冠修复CAD系统的基础理论及关键技术。论文取得以下研究成果。(1) 从牙齿结构出发设计了牙冠修复CAD系统的总体框架。将整个系统分为内表面构造、外表面设计和内外表面缝合三个部分。(2) 采用CornerTable作为数据结构，提出了基于红黑树的STL拓扑关系重建算法。CornerTable是基于顶点存储的，存储效率远远高于其它边、面的存储结构，方便了后续对于边界边及K环邻域的搜索。红黑树适合于动态数据，比平衡二叉树方法统计性能高。(3) 通过网格光顺、简化、优化三个步骤对拓扑重建后的网格模型进行优化处理，实现了用较少三角形获得表面光滑、质量较好的牙齿三角网格模型，为后续处理打下了良好基础。(4) 提出了一种交互式颈缘线半自动提取算法。用户在颈缘附近每隔一段距离交互拾取一个控制点，借助局部两点之间特征线搜索算法，实时动态计算局部特征线，完成预备体颈缘线的半自动提取。本文算法用户只需拾取3-4个控制点即可自动生成光滑的颈缘线。(5) 研究了两种等距算法——尖角等距和斜角等距。前者用于小数值高效率等距，后者用于大数值小自交的等距，两者结合实现了牙冠修复CAD软件中的牙齿网格模型等距功能模块。