文献综述

1 研究背景及意义

逆向工程，也称反求工程、反向工程等，它起源于精密测量和质量检验，是设计下游向设计上游反馈信息的回路^[1]。它的思想最初是来自从油泥模型到产品实物，的设计过程，随后发展形成一项以先进产品、设备的实物、样件、软件（包括图样、程序、技术文件等）或影像（图像、照片等）作为研究对象，应用现代设计方法学、生产工程学、材料学和有关专业知识进行系统分析和研究、探索掌握其关键技术,进而开发出同类的更为先进的产品的技术^[2-4]。逆向工程是消化、吸收先进技术的一系列工作方法的技术组合，是一门跨专业的、复杂的系统工程，它包括影像逆向、软件逆向和实物逆向等三方面。目前，大多数关于逆向工程的研究主要集中在实物的逆向重构上，即产品实物的CAD模型重构和最终产品的制造方面，还有在新产品的开发等领域应用也很广^[5-7]。近年来，随着逆向工程技术中的曲面造型技术和图像处理技术的全面发展,逐渐将这些工业领域的先进技术引入到医学领域，尤其是在整形外科方面，从而提供整形外科的整体诊疗水平。

随着我国国民经济的飞速发展，国民生活水平逐渐提高，对健康生活的追求也越来越高。口腔卫生是健康生活的组成部分，是社会文明的重要标志。口腔健康是一生健康的基础，口腔疾病是当前对人类危害较大、患病率较高的疾病，其中龋齿是WHO重点防治的三大非传染病之一，目前口腔疾病也是影响大学生健康的主要问题之一^[8]。牙科已经成为医院的热门科室。医学领域中的牙齿模型的复制以及测量，目前牙齿正畸领域采用的方法主要是以手工测量为主，凭借医生的经验水平来进行临床治疗，这样有时会导致治疗效果不理想。通过逆向扫描可以测量正畸治疗过程中的牙齿模型空间移动精确距离数值，从而为医生在临床中提供指导作用；同时可以测量扫描得到的牙齿模型三维点云数据的一些参数，为假牙模型的制作提供帮助；通过逆向扫描还能够重建牙齿模型的三维数据，从而可以进行临床模拟。

2 国内外逆向工程发展现状

2.1 国外逆向工程发展状况

逆向工程技术的理论研究要追溯到20世纪60年代^[9],但一直没有被得到广泛应用。直到进入20世纪90年代^[10]，随着科学技术的发展，例如计算机硬件、软件以及计算机图形学等相关技术的成熟,逆向工程技术受到人们的重视和广泛应用。逆向工程技术的外延和内涵都发生了深刻的变化，已经发展成为科学技术人员通过实物样本、图样等快速获取工程设计模型和设计概念的重要手段之一 。它已不仅仅是对已有产品的简单“复制”，而且已经成为新产品快速开发的有效工具之一^[11]。

目前，逆向工程技术得到世界各国的广泛重视，特别是国外一些发达国家如美国、英国、日本等国家对逆向工程技术方面的研究一直走在世界的前列^[12-13]。早在20世纪80年代^[14]，美国UVP公司^[15]和日本名古屋工业研究所^[16]、美国3M公司^[17]就分别提出并成功研发了逆向工程技术。近年来，国际和国内的一些重要学术会议如SIGGRAPH^[18]、SPIE、IEEE Transaction on Image和Analysis and Modeling等会议将逆向工程技术的相关研究作为一个会议讨论的主要议题。另外，国外的许多学者如Hoppe^[19]、Chivatel^[20]、 Milroy^[21]等对逆向工程技术也进行了大量的理论研究，并发表了许多相关的科研论文。

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