三维数据整合装置及方法制造方法及图纸

公开一种整合三维数据的方法及装置。三维数据整合方法将代表目标的三维模型表面的第一三维数据进行二维变换而生成第一二维数据，将代表目标的三维表面的至少一部分的第二三维数据进行二维变换而生成第二二维数据，将第二二维数据匹配于第一二维数据，分别决定第一二维数据上的第一匹配区域及第二二维数据上的第二匹配区域，将与第一匹配区域对应的第一三维数据的多个点及与第二匹配区域对应的第二三维数据的多个点设置为初始位置，利用初始位置，整合第一三维数据及第二三维数据。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三维数据整合装置及方法
本专利技术涉及三维数据整合装置及方法。
技术介绍
在医疗领域，以检查和治疗为目的，可以针对诸如患者患处的对象，借助于互不相同的装置而获得多个三维数据。这些三维数据各自可以具有由生成相应数据的装置决定的固有坐标系。例如，利用MRI装置对患者的患处进行建模而生成的MRI数据、利用三维测量装置拍摄相应患处而生成的三维测量数据具有彼此相异的坐标系。具有彼此相异的坐标系的多个三维数据在一同用于检查或治疗目的的情况下，可以以适当的方法结合这些三维数据。例如，当医生对患者手术时，为了准确掌握患者患处及环绕该患处的外部结构和形状，可以一同利用预先对该患处建模而生成的MRI数据、拍摄该患处外部而生成的三维测量数据。为了结合具有彼此相异坐标系的数据并使用，需要将与这些数据相关的坐标系变换成乃至排列成一个坐标系。例如，可以将MRI数据的坐标系变换成三维测量数据的坐标系，或将三维测量数据的坐标系变换成MRI数据的坐标系，或将MRI数据及三维测量数据的坐标系变换成第三坐标系。另一方面，为了具有彼此相异坐标系的数据间的整合，利用多样的整合算法。根据整合算法的一个示例，数据间的相对位置可以向数据间类似度升高的方向变化，决定具有最大类似度的数据间的相对位置。这种整合算法可以为了整合而在数据中指定初始位置。此时，当在拟整合的数据中错误地指定初始位置时，整合的数据间的类似度仅局部地在初始位置周边达到最大，而可能无法在数据的全部区域达到最大。换言之，在将整合的数据中，当初始位置指定错误时，在数据间会进行不准确的整合。另外，在如此拟整合的数据中，当初始位置指定错误时，存在实现最佳整合需要大量时间的问题。
技术实现思路
解决的技术问题本专利技术提供一种三维数据整合方法及装置，以从三维数据变换的二维数据为基础，在相应三维数据上设置用于整合的初始位置，从而能够提高数据整合的准确性和效率性。技术方案本专利技术的一个方面提供一种整合三维数据的方法。示例性实施例的方法包括：将代表目标的三维模型表面的第一三维数据进行二维变换而生成第一二维数据的步骤；将代表目标的三维表面的至少一部分的第二三维数据进行二维变换而生成第二二维数据的步骤；将第二二维数据匹配于第一二维数据而分别决定第一二维数据上的第一匹配区域及第二二维数据上的第二匹配区域的步骤；将与第一匹配区域对应的第一三维数据的多个点及与第二匹配区域对应的第二三维数据的多个点设置为初始位置的步骤；及利用初始位置，整合第一三维数据及第二三维数据的步骤。另外，根据示例性实施例，所述分别决定第一匹配区域及第二匹配区域的步骤包括：分别对第一二维数据及第二二维数据进行偏微分而生成第一二维曲率数据及第二二维曲率数据的步骤；及匹配第一二维曲率数据及第二二维曲率数据，分别决定第一二维曲率数据上的第一匹配区域及第二二维曲率数据上的第二匹配区域的步骤。专利技术效果根据本专利技术的至少一个实施例，为了指定用于三维数据整合的初始位置，取代实施作为整合对象的三维数据之间的直接匹配，而是实施从三维数据变换的二维数据之间的匹配。将如此匹配的区域的数据重新进行三维变换，设置用于整合的初始位置。结果，可以实现恰当的初始位置设置，可以获得提高三维数据间的整合的准确性和效率性的效果。另外，根据本专利技术的至少一个实施例，在匹配从三维数据变换的二维数据方面，实施将相应二维数据分别进行偏微分而生成的曲率数据之间的匹配。结果，初始位置得到更准确地设置，从而可以获得进一步提高三维数据间的整合的准确性和效率性的效果。附图说明图1是概略地显示本专利技术一个实施例的表面整合系统的图。图2是图示本专利技术一个实施例的三维数据整合装置的详细构成的框图。图3是显示根据本专利技术一个实施例从模型表面数据经二维变换的模型表面二维数据的图。图4及图5是显示根据本专利技术一个实施例从测量表面数据经二维变换的测量表面二维数据的图。图6及图7是显示根据本专利技术一个实施例与模型表面二维数据匹配的测量表面二维数据的图。图8至图10是显示根据本专利技术一个实施例对模型表面二维曲率数据进行偏微分而生成的测量表面二维曲率数据的图。图11及图12是显示根据本专利技术一个实施例设置了初始位置的模型表面数据及测量表面数据的图。图13是显示根据本专利技术实施例而整合三维数据的方法的顺序图。具体实施方式本专利技术的实施例是出于说明本专利技术的目的而举例的。本专利技术的实施例可以以多样的形态实施，不得解释为本专利技术限定于以下提示的实施例或对这些实施例的具体说明。本说明书中使用的术语“部”，意味着软件、诸如FPGA(field-programmablegatearray，现场可编程门阵列)、ASIC(applicationspecificintegratedcircuit，专用集成电路)的硬件构成要素。但是，“部”并非限定于硬件及软件。“部”既可以构成得位于可寻址的存储介质中，也可以构成得使一个或其以上的处理器运行。因此，作为一个示例，“部”包括软件构成要素、面向对象的软件构成要素、诸如类构成要素及任务构成要素的构成要素、处理器、函数、属性、程序、子程序、程序代码的片段、驱动器、固件、微码、电路、数据、数据库、数据结构、工作台、数组及变数。构成要素和“部”内提供的功能，可以由更小数量的构成要素及“部”结合，或进一步分离成追加的构成要素和“部”。只要未不同地定义，本说明书中使用的所有技术术语及科学术语具有本专利技术所属
的技术人员一般理解的意义。本说明书中使用的所有术语是出于更明确地说明本专利技术之目的而选择的，并非为了限制本专利技术的范围而选择的。只要未不同地提及，本申请说明书中记述的单数型的表达也一同包括复数型表达，这也同样适用于权利要求项中记载的单数型的表达。在本专利技术的多样实施例中使用的“第一”、“第二”等表达，只是为了相互区分多个构成要素而使用的，并非限定相应构成要素的顺序或重要度。本说明书中使用的诸如“包括的”及“具有的”表达，只要在包含相应表达的语句或文章中未特别不同地提及，则应理解为内含包括其它实施例的可能性的开放型术语(open-endedterms)。在本说明书中，“基于～”的表达，用于记述对在包含相应表达的语句中描述的决定或判断行为或者对动作产生影响的一个以上的因子，该表达不排除对决定或判断行为或动作产生影响的追加性因子。在本说明书中，当提及某种构成要素“连接于”或“接续于”另一构成要素时，应理解为既可以是所述某种构成要素直接连接于或接续于所述另一构成要素，也应理解为在所述某种构成要素与所述另一构成要素之间存在新的其它构成要素。下面参照附图，详细说明本专利技术的实施例。对于附图上的相同构成要素，使用相同的参照符号，省略对相同构成要素的重复说明。图1是概略地显示本专利技术一个实施例的表面整合系统100的图。如图1所示，表面整合系统100包括三维数据整合装置120、三维扫描仪140及光学跟踪器160。在本实施例中，三维数据整合装置120可以存储及显示对患者20的诸如患处的目标进行建模而生成的模型数据。其中，“模型数据”可以意味着对目标的三维形状或结构进行建模的、借助于诸如CT装置或MRI装置的建模装置(图上未示出)而生成的目标的三维数据。模型数据可以具有关于建模装置的固有坐标系(例如，x1y1z1坐标系)。在图1所示的示例中，模型数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维数据整合方法，其中，包括：将代表目标的三维模型表面的第一三维数据进行二维变换而生成第一二维数据的步骤；将代表所述目标的三维表面的至少一部分的第二三维数据进行二维变换而生成第二二维数据的步骤；将所述第二二维数据匹配于所述第一二维数据而分别决定所述第一二维数据上的第一匹配区域及所述第二二维数据上的第二匹配区域的步骤；将与所述第一匹配区域对应的所述第一三维数据的多个点及与所述第二匹配区域对应的所述第二三维数据的多个点设置为初始位置的步骤；及利用所述初始位置，整合所述第一三维数据及所述第二三维数据的步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.10 KR 10-2016-01020701.一种三维数据整合方法，其中，包括：将代表目标的三维模型表面的第一三维数据进行二维变换而生成第一二维数据的步骤；将代表所述目标的三维表面的至少一部分的第二三维数据进行二维变换而生成第二二维数据的步骤；将所述第二二维数据匹配于所述第一二维数据而分别决定所述第一二维数据上的第一匹配区域及所述第二二维数据上的第二匹配区域的步骤；将与所述第一匹配区域对应的所述第一三维数据的多个点及与所述第二匹配区域对应的所述第二三维数据的多个点设置为初始位置的步骤；及利用所述初始位置，整合所述第一三维数据及所述第二三维数据的步骤。2.根据权利要求1所述的三维数据整合方法，其中，所述分别决定第一匹配区域及第二匹配区域的步骤包括：分别对所述第一二维数据及所述第二二维数据进行偏微分而生成第一二维曲率数据及第二二维曲率数据的步骤；及匹配所述第一二维曲率数据及所述第二二维曲率数据，分别决定所述第一二维曲率数据上的第一匹配区域及所述第二二维曲率数据上的第二匹配区域的步骤。3.根据权利要求2所述的三维数据整合方法，其中，所述生成第一二维曲率数据及第二二维曲率数据的步骤包括：基于所述第一二维数据上的各点的值及相邻的多个点的值而生成所述第一二维曲率数据的步骤；及基于所述第二二维数据上的各点的值及相邻的多个点的值而生成所述第二二维曲率数据的步骤。4.根据权利要求2所述的三维数据整合方法，其中，所述生成第一二维曲率数据及第二二维曲率数据的步骤包括：作为所述第一二维曲率数据，生成代表所述第一二维数据的平均曲率的平均曲率数据或代表所述第一二维数据的高斯曲率的高斯曲率数据的步骤；及作为所述第二二维曲率数据，生成代表所述第二二维数据的平均曲率的平均曲率数据或代表所述第二二维数据的高斯曲率的高斯曲率数据的步骤。5.根据权利要求1所述的三维数据整合方法，其中，所述将第一三维数据进行二维变换而生成第一二维数据的步骤包括：决定所述第一三维数据的中心坐标的步骤；算出从所述中心坐标至所述第一三维数据各点的距离的平均值的步骤；及以所述算出的平均值为基准距离，将所述第一三维数据球形展开(sphericalunwrapping)为所述第一二维数据的步骤，所述第一二维数据的各点的值代表从与所述第一二维数据各点对应的所述第一三维数据点至所述中心坐标的距离。6.根据权利要求5所述的三维数据整合方法，其中，所述将第二三维数据进行二维变换而生成第二二维数据的步骤包括：移动所述第二三维数据而使得所述第二三维数据位于以所述基准距离为半径的球形表面上的步骤；及以所述基准距离为基础，将所述第二三维数据球形展开为所述第二二维数据的步骤，所述第二二维数据的各点的值代表从与所述第二二维数据各点对应的所述第二三维数据的点至所述球的中心坐标的距离。7.根据权利要求1所述的三维数据整合方法，其中，所述分别决定第一匹配区域及第二匹配区域的步骤包括：在所述第一二维数据中，决定与所述第二二维数据的预定区域具有最大类似度的区域的步骤；在所述第一二维数据中决定的区域内，决定所述第一匹配区域的步骤；及在所述第二二维数据的预定区域内，决定所述第二匹配区域的步骤。8.根据权利要求1所述的三维数据整合方法，其中，所述设置初始位置的步骤包括：在所述第一三维数据中，将与所述第一匹配区域对应的多个点设置为所述初始位置，及在所述第二三维数据中，将与所述第二匹配区域对应的多个点设置为所述初始位置的步骤。9.根据权利要求1所述的三维数据整合方法，其中，还包括：接收代表所述目...

【专利技术属性】
技术研发人员：权基勋，李承炫，金珉永，
申请(专利权)人：株式会社高永科技，庆北大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国,KR