股骨参数化CAD曲面模型构建方法

"这篇学术文章探讨了一种针对股骨模型的参数化表面特征建模方法，旨在方便股骨曲面模型的编辑和修改。通过曲面特征，将股骨的网格模型分割成具有医学意义的特征单元，为股骨假肢设计和不完整股骨的数字化修复提供基础工具。" 在计算机辅助设计与图形学领域，参数化设计是一种常用的技术，它允许设计者通过调整参数来改变模型的形状和结构，而不必直接操作复杂的几何数据。在本文中，作者专注于股骨模型的参数化设计，这对于医疗领域的应用尤其重要，如定制假肢和进行数字化手术规划。 首先，作者将股骨的平均化点云模型转换为三角网格模型，并根据医学解剖知识将其分割为多个有意义的区域，这些区域可以视为特征区域。这一步骤的关键在于理解股骨的解剖结构，以便正确地划分模型，如股骨头、股骨颈、股骨体等部分。 接下来，设计了特征参数及其之间的约束关系。特征参数包括与股骨形状相关的度量，如曲率、角度和长度。通过轮廓线蒙皮技术，可以创建出与这些参数关联的特征曲面。轮廓线蒙皮是将二维轮廓线映射到三维曲面上的过程，能精确控制特征的形状和位置。 然后，使用过渡曲面连接相邻的特征曲面，确保模型的连续性和光滑性。过渡曲面的创建考虑了特征之间的过渡和融合，使得整个股骨模型在视觉上自然且无明显接缝。 实验结果证实了这种方法的有效性，它能够清晰地表达股骨的表面形状特征，使得设计者可以通过高层参数直观地构建和编辑股骨模型。这种方法对于骨科医生和生物医学工程师来说，提供了强大的工具，可以更方便地模拟股骨的形态变化，用于定制个人化的假肢设计或在数字化环境中修复损伤的股骨。 关键词涵盖了曲面特征、参数化设计、股骨模型和特征变形，这些是本文核心研究的关键词，体现了研究的主要方向和技术手段。这种方法不仅推动了CAD技术在生物医学领域的应用，也展示了如何将复杂解剖结构转化为可编辑、可定制的数字模型，为未来的研究和临床实践提供了新的思路。