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基于STL文件的个性化外固定支具生成算法研究与实验验证

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基于STL文件的个性化外固定支具生成算法研究与实验验证

作者：韩玉川天津大学

学位级别：硕士

骨折患者一般需要外固定进行辅助治疗。常用的外固定方式有夹板固定、石膏固定、支具固定等。夹板固定容易出现松动,若捆扎过紧又容易引起压迫损伤。石膏不透气、笨重、有异味,不易拆除。支具通常只有几种固定的型号,使用支具固定时可... 详细信息

骨折患者一般需要外固定进行辅助治疗。常用的外固定方式有夹板固定、石膏固定、支具固定等。夹板固定容易出现松动,若捆扎过紧又容易引起压迫损伤。石膏不透气、笨重、有异味,不易拆除。支具通常只有几种固定的型号,使用支具固定时可能导致支具与患者肢体不匹配或匹配不理想。因此,研发一种固定效果好、透气、轻便、佩戴舒适的个性化外固定支具制作系统是临床的迫切需要。个性化外固定支具制作系统由3D扫描、支具建模、3D打印三部分构成。3D扫描部分获取患肢的外轮廓数据,支具建模部分在患肢外轮廓数据的基础上生成一个外固定支具,3D打印部分将该外固定支具打印出来。由于是根据患肢尺寸量身定做的,所以该支具能完美匹配患肢外表,提供牢固、舒适的外固定功能。如何根据扫描到的外轮廓数据生成一个可穿戴、美观、透气、固定效果好的个性化外固定支具是本系统的关键。本文提出了一种基于STL文件的个性化外固定支具的生成算法,可根据人体患肢的3D扫描STL文件生成一个可穿戴的个性化外固定支具模型。STL文件是一种3D数据格式,作为逆向工程领域的标准文件,被广泛应用于数据保存、传输等方面。其用小三角形面片表示真实三维物体,可通过对小三角形面片的编辑实现对STL文件的编辑。通过对患肢STL文件进行外套生成、镂空图案、变形处理、扣合结构设计等操作可得到个性化外固定支具的STL模型文件。首先采用光栅投影结合双目立体成像采集多个角度的腕部表面数据,然后将这些数据拼接成一个完整的腕部点云文件。通过对简单STL文件进行删除和添加三角形面片、切割、偏移、三角化、镂空、变形等编辑算法的研究与实验,验证了各个独立算法的可行性。然后综合这些算法,对一个数据量较小的理想腕部模型STL文件进行了仿真实践,在其外部生成了一个外固定支具模型,说明了整体算法的可行性。在此基础上结合3D扫描和3D打印,对整个系统的可行性进行了验证。将腕部点云文件转化为STL文件后进行外套生成、镂空图案、扣合结构设计等操作,生成一个可穿戴的外固定支具模型,最后3D打印出腕部外固定支具。试戴后感觉其与腕部匹配完美,固定效果良好,质轻、透气、美观,验证了本文所提技术方案的可行性。

关键词： STL文件个性化外固定支具 3D扫描 3D打印

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基层档案人员培训六法宣传教育

中国档案 1998年第3期 28-29页

作者：秦荣祥韩玉川张智萍中国农业银行重庆市分行

基层档案人员培训六法·本栏责任编辑何卫东宣传与教育宣传教育中国农业银行重庆市分行■秦荣祥韩玉川张智萍１．以会代训，当好讲解员。农行重庆市分行每年总要多次召开全系统办公室工作会，每次会议都要安排足够的时间由分行办公室主... 详细信息

基层档案人员培训六法·本栏责任编辑何卫东宣传与教育宣传教育中国农业银行重庆市分行■秦荣祥韩玉川张智萍１．以会代训，当好讲解员。农行重庆市分行每年总要多次召开全系统办公室工作会，每次会议都要安排足够的时间由分行办公室主任和专职档案员讲解档案管理的基础知...

关键词：基层档案重庆市分行机关档案档案员档案管理《档案法》六法

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一种基于边缘系数的闭合点云边缘提取算法

激光与光电子学进展 2018年第11期55卷 155-160页

作者：韩玉川侯贺白云瑞朱险峰天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072

提出一种通过种子边缘点提取闭合点云边缘的算法,通过搜索视角控制边缘点云搜索方向,可提取尖锐边缘与相交边缘。算法通过模拟点与点之间拉力的聚集程度来判断一个点是否具有边缘点的特征。首先构建kdtree以便快速查找点云数据。其次定... 详细信息

提出一种通过种子边缘点提取闭合点云边缘的算法,通过搜索视角控制边缘点云搜索方向,可提取尖锐边缘与相交边缘。算法通过模拟点与点之间拉力的聚集程度来判断一个点是否具有边缘点的特征。首先构建kdtree以便快速查找点云数据。其次定义点云的邻域半径,通过计算种子点邻域内点的边缘系数来选择新的种子边缘点,并通过搜索视角来控制点云搜索的方向,最终提取闭合的点云边缘。选择不同的种子点与搜索视角可提取不同的边缘。通过实验分析邻域半径和搜索视角对算法边缘提取效果的影响,并采用合适的半径与搜索视角,对尖锐边缘与相交边缘进行点云提取,获得了准确的点云边缘,从而证明了该算法的有效性。

关键词：图像处理点云边缘提取边缘系数邻域半径种子点

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三维激光扫描技术在医学表面测绘中的应用进展

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生物医学工程学杂志 2016年第2期33卷 373-377页

作者：张永红侯贺韩玉川王宁张莹朱险峰王明时天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 北京航空航天大学生物与医学工程学院北京100191

近年来迅速发展起来的三维激光扫描技术,可方便、有效地获取被测物表面的空间三维坐标并重建三维图像,具有速度快、精度高、信息量大、无辐射、非接触、安全、可视化等优点,在医学表面测绘中表现出突出优势。本文综述了近年来三维激光... 详细信息

近年来迅速发展起来的三维激光扫描技术,可方便、有效地获取被测物表面的空间三维坐标并重建三维图像,具有速度快、精度高、信息量大、无辐射、非接触、安全、可视化等优点,在医学表面测绘中表现出突出优势。本文综述了近年来三维激光扫描技术在医学领域,主要是在口腔、整形、矫形等方面的应用现状和技术进展,展望了其医学应用前景,初步探讨了未来可能面临的生物医学工程问题。

关键词：三维激光扫描技术表面测绘个性化设计口腔整形

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重视对工作经验的保护

决策导刊 2001年第3期 47-48页

作者：韩玉川中国农业银行重庆市分行

我国即将加入WTO，外资银行将进入我国参与金融市场竞争，若不重视对工作经验的保护，势必使自己在与外资银行的较量中处于下风，下面，以农行为例，就如何加强银行内部工作经验的保护问题谈一点自己粗浅认识。

关键词： WTO 外资银行工作经验农行金融市场竞争中国内部保护问题较量参与

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人体三维扫描结构光解相位方法研究

纳米技术与精密工程 2017年第3期15卷 187-192页

作者：朱险峰侯贺韩玉川白云瑞吴植文天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072

在三维表面测绘中,基于格雷码和相移的结构光三维测量技术在临床医学中已被广泛应用.由于环境光、相机以及被测人体表面反光不均匀等因素的影响,相位展开时容易出现错误.针对上述问题本文提出一种算法,采用一幅没有条纹投影的目标图像... 详细信息

在三维表面测绘中,基于格雷码和相移的结构光三维测量技术在临床医学中已被广泛应用.由于环境光、相机以及被测人体表面反光不均匀等因素的影响,相位展开时容易出现错误.针对上述问题本文提出一种算法,采用一幅没有条纹投影的目标图像和一幅经过条纹投影的图像共同完成图像分割,以期提高格雷码投影图像的分割准确率,消除目标表面纹理和环境光线的影响.再对格雷码图像和四步相移图像进行解码,得到绝对相位,并对绝对相位进行周期错位校正,最终获得理想的相位信息.实验系统由一个投影仪和平行双目摄像头组成,先后对仿真头部模型以及人的小臂进行三维扫描,生成的三维点云结果表明了该算法的可靠性.

关键词：人体三维扫描结构光格雷码相移

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