一种三维动态可视化毛发种植设计方法技术

一种三维动态可视化毛发种植设计方法；本发明专利技术公开一种三维动态可视化毛发种植设计方法，该方法包括三维人体毛发生长外形模型的构建和毛发种植外形信息数据的三维动态可视化实现。所述三维人体毛发生长外形模型的构建包括数据预处理、数据分层分块、三维人体毛发生长外形模型的生成步骤；毛发种植外形信息数据三维动态可视化实现包括毛发种植外形信息数据预处理、三维图像绘制、三维图像显示步骤。本发明专利技术的实施以三维人体毛发生长外观形态模型为背景场，将不同部位毛发生长外形信息要素绘制并显示出来，从而实现各部位毛发种植外形信息数据生动、直观地设计表达，以满足人们对种植毛发日益多样化的个性化需求，达到对毛发种植手术“自然美”的更高标准。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于三维动态可视化计算机辅助设计
，尤其涉及一种三维动态可视化毛发种植设计方法。 
技术介绍
随着计算机辅助设计技术的不断发展，三维动态可视化设计方法已广泛应用于各个领域。三维动态可视化设计方法可以将真实的三维信息还原到三维场景中，还可以通过三维场景仿真模拟出真实三维信息的变化、发展规律，实现动态模拟、再现实际场景信息的功能，使人们能够更加清楚、直观地认识事物。 近年来，随着人们对整形美容手术“自然美”标准的不断提高，各种新的技术和设计手段逐渐被用于毛发种植手术操作和术前设计中，由此也积累了大量的毛发种植手术临床实施经验。伴随着毛发种植技术开发过程中人们对种植毛发日益多样化的个性化需求，采用原有的二维静态设计方法对新生种植毛发外观形态进行模拟设计已经日渐不能满足实际需要。三维、动态的数据模型，逼真、可视化的三维场景渲染方式，日益成为毛发种植手术术前设计的一种趋势。 目前，三维动态可视化辅助设计方法在医学美容整形信息处理方面虽有一些应用，但还处于初级层次，还没有专利对三维动态可视化毛发种植设计方法进行研究。如何有效利用人们提供的待接种毛发区域的手术信息数据，如何直观、动态地设计表达出人体毛发种植区域 种植毛发后的外观形态，已成为毛发种植美容领域的重点研究方向和趋势。 
技术实现思路
本专利技术公开了一种三维动态可视化毛发种植设计方法，该方法以三维人体毛发生长外观形态模型为背景场，将不同部位毛发生长区域的外形要素以不同绘制方法进行绘制并显示出来，从而实现各部位毛发种植区域外形信息生动、直观地设计表达。 本专利技术提出一种三维动态可视化毛发种植设计方法，该设计方法主要包括三维人体毛发生长外形模型的构建和各部位毛发种植外形信息数据的三维动态可视化实现，具体叙述如下。 一：三维人体毛发生长外形模型的构建 (1)数据预处理 在构建三维人体毛发生长外形模型之前，需要对扫描数据和影像数据进行预处理，包括扫描数据和影像数据的数据格式转换和坐标系转化。 1)数据格式转换：利用Geospatial Data Abstraction Library库完成把扫描数据和影像数据转换成栅格数据。 2)坐标系转化：利用ERDAS软件对转换为栅格数据后的影像数据重新定位坐标系统，将转换为栅格数据后的影像数据的坐标系统转化为与转换为栅格数据后的扫描数据相一致的坐标系统。 (2)数据分层分块 构律三维人体毛发生长外形模型时，利用细节层次技术建立同一地区 的多分辨率金字塔结构模型，绘制场景时，在满足精度要求的前提下，根据视点的变化，动态调度不同分辨率的扫描数据和影像数据，通过构建金字塔模型，直接从不同层调用不同分辨率的扫描数据和影像数据，避免实时重采样的时间，具体操作为：金字塔的最底层包含一个瓦片，为一个外形单元，其顶点的行、列数为64×64，该层外形表达的信息量最小，精细度最低；第1层在第0层的基础上分为4个瓦片，每个瓦片的顶点行、列数仍为64×64，因此整个外形区域内第1层的瓦片数为第0层瓦片数的四倍，分辨率变为第0层的2倍，以此类推，第n+1层所含瓦片数为第n层瓦片数的4倍，分辨率为第n层的2倍，从而扫描数据和影像数据变为四叉树结构的多分辨率分层数据。 (3)三维人体毛发生长外形模型的生成。 利用分层分块处理后的多分辨率分层数据，应用建模技术来构建三维人体毛发生长外形模型，并按照层级关系命名三维人体毛发生长外形模型文件，建立有效索引机制，便于扫描数据和影像数据的动态加载，实现过程是：从第0层开始，以瓦片(tile)为单位，通过构建不规则三角网来创建三维人体毛发生长外形模型，具体构建方法如下。 取瓦片内任意相邻的、可构成矩形的四个顶点A、B、C、D行列序号分别为(r，c)，(r，c+1)，(r+1，c)，(r+1，c+1)，其中r代表顶点的行号，c代表顶点的列号，分别计算AD，BC之间的高差，若AD之间高差较大，则连接A、D两点，构成ACD、ABD两个三角形，若BC之 间高差较大，则连接B、C两点，构成BAC，BDC两个三角形，该瓦片内其他顶点也按照此方法依次构建三角形，直到所有顶点构建完为止，其他各层按照第0层的构建方法依次构建不规则三角网，实现三维人体毛发生长外形模型的构建。 构建好的三维人体毛发生长外形模型以二进制ive的文件格式存储到硬盘上，对同一层的多个ive格式的三维人体毛发生长外形模型文件按照File_L_X_Y的命名规则进行命名，其中File为目标索引文件名；L为扫描数据和影像数据所在的金字塔模型层数；X为三维人体毛发生长外形模型文件在该层中的行号；Y为三维人体毛发生长外形模型文件在该层中的列号，利用三维渲染引擎OSG加载生成的三维人体毛发生长外形模型文件，实现三维人体毛发生长外形模型的动态显示。 二：毛发种植外形信息数据三维动态可视化实现。 在建立的三维人体毛发生长外形模型的基础上，根据不同部位的毛发生长外形信息要素，设计不同的绘制方法进行绘制并显示出来，实现在三维毛发生长外形模型上动态、形象地展示各部位毛发种植外形信息数据，具体步骤如下。 (1)毛发种植外形信息数据预处理。 根据毛发种植手术部位的不同，对毛发种植外形信息数据分为两种情况处理，一种是对分布密集的毛发种植外形信息数据，在不影响可视化效果的前提下，按照一定的平面横、纵向坐标范围加以精炼和选择，以减少数据量；当数据分布过分稀疏而影响可视化的效果时， 对其进行有效的插值处理采用反距离权重插值法进行处理，插值公式为： Zp=[Σi=1nzidik]/[Σi=1n1dik]]]>其中Zp为内插点p的估计值，Zi为采样点i的统计值；di为采样点i与内插点p之间的距离，n为邻近的采样点数目，k为指定的幂数。 (2)三维图像绘制。 对于属于标量场数据采用伪彩色法进行绘制；对于属于矢量场数据采用箭头表示法进行绘制： 1)属于标量场数据的可视化：对于属于标量场数据采用伪彩色法进行绘制，在颜色和毛发种植外形信息数据之间建立一种映射关系，用不同的颜色来表示不同数值的毛发种植外形信息数据。 2)属于矢量场数据的可视化：由于矢量场数据既有大小，又有方向，为了表达出属于矢量场的毛发种植外形信息数据的信息，采用箭头表示法进行绘制。 (3)三维图像显示。 将绘制好的毛发种植外形信息数据的三维图像显示在以三维人体毛发生长外形模型为背景的场景中，实现毛发种植外形信息展示，绘制的毛发种植外形信息数据的三维图像经过坐标变换显示在屏幕上， 具体操作如下。 1)模型变换：通过模型视图矩阵将绘制的毛发种植外形信息数据的三维图像正确地放置在以三维人体毛发生长外形模型为背景的场景中。 2)投影变换：利用投影矩阵将以三维人体毛发生长外形模型为背景的场景中绘制的毛发种植外形信息数据的三维图像投影到垂直于视线方向的二维成像平面上，从而得到设备坐标。 3)视口变换：通过视口变换矩阵将投影变换之后得到的设备坐标转换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维动态可视化毛发种植设计方法，该方法包括三维人体毛发生长外形模型的构建和毛发种植外形信息数据的三维动态可视化实现；所述三维人体毛发生长外形模型的构建包括数据预处理、数据分层分块、三维人体毛发生长外形模型的生成步骤；毛发种植外形信息数据三维动态可视化实现包括毛发种植外形信息数据预处理、三维图像绘制、三维图像显示步骤。

【技术特征摘要】
1.一种三维动态可视化毛发种植设计方法，该方法包括三维人体毛发生
长外形模型的构建和毛发种植外形信息数据的三维动态可视化实现；
所述三维人体毛发生长外形模型的构建包括数据预处...

【专利技术属性】
技术研发人员：林凤飞，
申请(专利权)人：林凤飞，
类型：发明
国别省市：福建;35