面向生物醫(yī)學(xué)仿真的表面重建和四面體化技術(shù)研究的開題報(bào)告一、背景與研究意義表面重建技術(shù)和四面體化技術(shù)是生物醫(yī)學(xué)仿真的重要技術(shù)之一。表面重建技術(shù)可以從三維數(shù)據(jù)中提取表面信息，將其轉(zhuǎn)化為網(wǎng)格模型，為后續(xù)的仿真分析提供基礎(chǔ)；四面體化技術(shù)可以將表面模型轉(zhuǎn)化為點(diǎn)陣模型，從而實(shí)現(xiàn)生物醫(yī)學(xué)仿真模型的建立。眾所周知，生物醫(yī)學(xué)中的仿真分析對(duì)于理解和解決復(fù)雜生物醫(yī)學(xué)問(wèn)題至關(guān)重要，如可持續(xù)性醫(yī)療、手術(shù)模擬、假體設(shè)計(jì)等。生物醫(yī)學(xué)仿真涉及的模型需要具有高精度、高擬真度、高可靠性等特征，而表面重建技術(shù)和四面體化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)這些特征的關(guān)鍵技術(shù)之一。因此，本研究旨在對(duì)表面重建技術(shù)和四面體化技術(shù)進(jìn)行深入研究，以提升生物醫(yī)學(xué)仿真的可操作性和準(zhǔn)確性，同時(shí)為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)研究提供理論支撐和實(shí)踐應(yīng)用基礎(chǔ)。二、研究?jī)?nèi)容（一）表面重建技術(shù)表面重建技術(shù)是將三維數(shù)據(jù)重建成網(wǎng)格模型的過(guò)程。根據(jù)樣本數(shù)據(jù)不同，表面重建技術(shù)可分為顯式表面重建和隱式表面重建。本研究將主要探究以下幾個(gè)方面：1.常用的表面重建算法及其優(yōu)缺點(diǎn)分析；2.針對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)建立顯式表面的數(shù)據(jù)處理方法研究；3.針對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)建立隱式表面的特征提取方法研究。（二）四面體化技術(shù)四面體化技術(shù)是將網(wǎng)格模型轉(zhuǎn)化為幾何元素模型的過(guò)程。四面體化技術(shù)可分為顯式四面體化和隱式四面體化。本研究將主要探究以下幾個(gè)方面：1.常用的四面體化算法及其優(yōu)缺點(diǎn)分析；2.針對(duì)不規(guī)則形體建立顯式四面體模型的算法優(yōu)化研究；3.針對(duì)零散點(diǎn)云建立隱式四面體模型的四面體化方法研究。三、研究方法與技術(shù)路線本研究將采用文獻(xiàn)調(diào)研、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集、算法研究及仿真實(shí)驗(yàn)等多種研究方法，重點(diǎn)探究生物醫(yī)學(xué)仿真領(lǐng)域中常用的表面重建技術(shù)和四面體化技術(shù)的優(yōu)化和應(yīng)用方法。具體技術(shù)路線如下：1.文獻(xiàn)綜述及概念理解；2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集（包括MRI、CT等）；3.表面重建技術(shù)算法研究（主要包括MarchingCubes算法、DualContouring算法、MovingLeastSquares算法等）；4.表面重建技術(shù)應(yīng)用研究（主要包括點(diǎn)云的表面重建和數(shù)據(jù)平滑處理等）；5.四面體化技術(shù)算法研究（主要包括Delunay三角剖分算法、ConformingDelaunay三角剖分算法等）；6.四面體化技術(shù)應(yīng)用研究（主要包括四面體質(zhì)量控制和形狀優(yōu)化等）；7.仿真實(shí)驗(yàn)及模型應(yīng)用驗(yàn)證。四、預(yù)期成果1.系統(tǒng)性的表面重建技術(shù)和四面體化技術(shù)研究成果；2.針對(duì)生物醫(yī)學(xué)仿真數(shù)據(jù)處理優(yōu)化方案；3.提高生物醫(yī)學(xué)仿真模型的精度和可操作