用于生成几何结构的多维表面模型的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于生成几何结构的多维表面模型的方法。该方法包括获取一组方位数据点，其包括对应几何结构区域的表面上相应方位的多个方位数据点。该方法还包括限定边界盒，其包含该组方位数据点中的每个方位数据点，以及构造基于所述边界盒的体元栅格，其中该体元栅格包括多个体元。该方法还包括使用例如α-包逼近技术从所述体元栅格的多个体元的某些中提取多面表面模型。该方法还可以包括多面表面模型的表面的削减和平滑中的一个或多个。本发明专利技术还提供了一种系统，其包括用于执行前述方法的处理设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生成几何结构的多维表面模型的方法和系统相关申请的交叉引用本专利申请要求2011年12月28日提交的美国专利申请N0.13/338，381 (’ 381申请)以及2011年12月28日提交的美国专利申请N0.13/338，374(’ 374申请)的优先权。’381申请和’374申请的全部内容通过引用包含于此，如同在本文中将其完全阐述一样。
本专利技术总体上涉及一种用于生成几何结构的多维模型的系统和方法。更加特别地，本专利技术涉及一种计算机实现的系统和方法，用于从对应几何结构的不同区域的多个个体表面模型来生成诸如心脏内结构的几何结构的多维模型，所述多个个体表面模型结合在一起以形成单个的合成表面模型。
技术介绍
众所周知，各种基于计算机的系统和计算机实现的方法能够用于生成诸如解剖结构的几何结构的多维表面模型。更加具体而言，已经使用各种系统和方法来生成心脏和/或其特定部分的多维表面模型。一种传统的方法或技术包括生成对应特定结构的感兴趣的不同区域的多个个体表面模型，然后将这些个体表面模型结合在一起以形成单个的合成的多维表面模型。众所周知，通过从相应感兴趣区域的表面上收集方位数据点，然后使用这些方位数据点来生成针对每个感兴趣区域的个体表面模型，从而生成个体表面模型。能够使用多种技术从相应方位数据点来生成个体表面模型，包括例如凸包逼近、星形域逼近、以及α形技术。一旦生成了个体表面模型，它们就结合在一起以形成单个的合成表面模型。一种可以将个体表面模型结合在一起的公知方法是通过执行布尔运算(例如，使用布尔并集技术)然而，用于从使用方位数据点的集合生成的多个个体表面模型生成合成表面模型的传统方法也不是没有缺点。例如，通过将使用方位数据点的集合生成的个体表面模型结合形成的合成表面模型不能够生成感兴趣结构的最精确表示。例如，个体表面模型不能够以期望的细节度或精确度反映对应的感兴趣区域，或个体表面模型针对多维布尔运算可能并不理想。这些缺点中的任何一个都可能导致合成表面模型不能以期望的精确度反映感兴趣结构。更加特别地，虽然像凸包逼近术和星形域逼近术的技术可以提供适于多维布尔运算的水密表面，使用这些技术产生的模型可能包括假阳性量，其误表达收集方位数据点的实际区域。因此，由使用这些技术生成的个体表面模型组成的合成表面模型不具有期望的精确度或细节度。类似的，虽然像α形技术的技术相比于凸包逼近术或星形域逼近术来说可以提供采集方位数据点的区域的更加精确的逼近，使用该技术产生的个体表面模型可以提供粗糙且非流形的表面。这样，使用该类型技术生成的个体表面模型针对多维布尔运算来说是不理想的，并且需要额外地处理来说明符合要求的合成表面模型的生成中的非流形表面。因此，本质上使用方位数据点的集合形成的合成表面模型不能提供期望的精确度和/或需要不期望的量的额外处理，其增加了合成表面模型生成过程的复杂度以及执行其所需的时长。因此，本专利技术人已经意识到对用于生成几何结构的多维模型的系统和方法的需求，其将最小化和/或消除传统系统中的一个或多个缺陷。
技术实现思路
本专利技术总体上涉及一种用于生成几何结构的多维表面模型的系统和方法。根据本专利技术及本专利技术教导的一个方面，提供了一种用于生成几何结构的多维表面模型的系统。该系统包括处理设备。所述处理设备被配置为获取一组方位数据点，其包括对应几何结构区域表面上相应方位的多个方位数据点。该处理设备还被配置为限定边界盒，其包含该组方位数据点中的每个方位数据点。该处理设备进一步被配置为构造对应所述边界盒的体元栅格，其中该体元栅格包括多个体元。该处理设备还被配置为从所述体元栅格的多个体元的某些中提取多面表面模型。在例证性实施例中，所述多面表面模型包括所述多个体元中这些体元的α-包逼近。在例证性实施例中，该处理设备进一步被配置为削减多面表面模型的表面以从中移除多余的面，和/或使多面表面模型的表面平滑。在处理设备被配置为削减表面的例证性实施例中，该处理设备被配置为产生削减队列，其包含符合至少一个预定削减标准的多面表面模型的每个顶点。该处理设备还被配置为以优选顺序排列削减队列中的顶点，以及选择该队列中的最高优先级顶点。该处理设备进一步被配置为确定包含该最高优先级顶点的最高优先级边缘，其中所述最高优先级边缘包含该最高优先级顶点和相邻的顶点。该处理设备还被配置为通过从多面表面模型删除最高优先级顶点，并将关联至最高优先级顶点的所述多面表面模型的所有边缘移动至相邻的顶点，从而来折叠最高优先级边缘。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种生成几何结构的多维表面模型的计算机实现方法。该方法包括获取一组方位数据点，其包括对应几何结构区域表面上各个方位的多个方位数据点。该方法进一步包括限定边界盒，其包含该组方位数据点中的每个方位数据点。该方法还包括构造对应所述边界盒的体元栅格，其中该体元栅格包括多个体元。该方法还包括从所述体元栅格的多个体元中的某些中提取多面表面模型。在例证性实施例中，所述提取步骤包括提取所述多个体元中这些体元的Ct -包逼近。在例证性实施例中，该方法还包括削减多面表面模型的表面以从中移除多余的面，和/或使多面表面模型的表面平滑。在该方法包括削减表面的例证性实施例中，该方法进一步包括产生削减队列，其包含符合至少一个预定削减标准的多面表面模型的每个顶点。该方法还包括以优选顺序排列削减队列中的顶点，以及选择该队列中的最高优先级顶点。该方法还包括确定包含该最高优先级顶点的最高优先级边缘，其中所述最高优先级边缘包含该最高优先级顶点和相邻的顶点。该方法还包括通过从多面表面模型删除最高优先级顶点，并将关联至最高优先级顶点的所述多面表面模型的所有边缘移动至相邻的顶点，从而来折叠最高优先级边缘。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种用于从多个多面表面生成几何结构的合成表面模型的系统。该系统包括处理设备。所述处理设备被配置为限定边界盒，其包含多个多面表面的每个顶点。该处理设备进一步被配置为构造对应所述边界盒的体元栅格，其中该体元栅格包括多个体元。该处理设备还被配置为从所述体元栅格的多个体元的某些中提取合成表面模型。在例证性实施例中，该处理设备还被配置为使用移动立方体(MarchingCubes)算法提取合成表面模型。在一个实施例中，该处理设备可以进一步被配置为生成多个多面表面。在例证性实施例中，该处理设备进一步被配置为削减合成多面表面模型的表面以从中移除多余的面，和/或使合成多面表面模型的表面平滑。在处理设备被配置为削减表面的实施例中，该处理设备还被配置为产生削减队列，其包含符合至少一个预定削减标准的合成多面表面模型的每个顶点。该处理设备进一步被配置为以优选顺序排列削减队列中的顶点，以及选择该队列中的最高优先级顶点。该处理设备还被配置为确定包含该最高优先级顶点的最高优先级边缘，其中所述最高优先级边缘包含该最高优先级顶点和相邻的顶点。该处理设备还被配置为通过从合成多面表面模型删除最高优先级顶点，并将关联至最高优先级顶点的所述合成多面表面模型的所有边缘移动至相邻的顶点，从而来折叠最高优先级边缘。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种从多个多面表面生成几何结构的合成表面模型的方法。该方法包括限定边界盒，其包含多个多面表面的每个顶点。该方法进一步包括构造对应所述边本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生成几何结构的多维表面模型的系统，该系统包括：处理设备，所述处理设备被配置为：获取一组方位数据点，其包括对应几何结构区域表面上相应方位的多个方位数据点；限定边界盒，其包含该组方位数据点中的每个方位数据点；构造对应所述边界盒的体元栅格，其中所述体元栅格包括多个体元；以及从所述体元栅格的所述多个体元的某些中提取多面表面模型。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.28 US 13/338,381;2011.12.28 US 13/338,3741.一种用于生成几何结构的多维表面模型的系统，该系统包括: 处理设备，所述处理设备被配置为: 获取一组方位数据点，其包括对应几何结构区域表面上相应方位的多个方位数据点； 限定边界盒，其包含该组方位数据点中的每个方位数据点； 构造对应所述边界盒的体元栅格,其中所述体元栅格包括多个体元；以及 从所述体元栅格的所述多个体元的某些中提取多面表面模型。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述多面表面模型包括所述多个体元中所述某些体元的α -包逼近。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理设备被配置为执行下述中的至少一个: 削减所述多面表面模型的表面以从中移除多余的面；以及 使所述多面表面模型的所述表面平滑。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述处理设备被配置为削减所述表面模型的表面，所述处理设备还被配置为: 生成削减队列，其包含符合至少一个预定削减标准的所述多面表面模型的每个体元； 以优选顺序排列所述削减队列中的顶点； 选择所述削减队列中的最高优先级 顶点； 确定包含所述最高优先级顶点的最高优先级边缘，其中所述最高优先级边缘包含所述最高优先级顶点和相邻的顶点；以及 通过从所述多面表面模型删除所述最高优先级顶点，并将关联至所述最高优先级顶点的所述多面表面模型的所有边缘移动至所述相邻的顶点，从而来折叠所述最高优先级边缘。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理设备被配置为使用移动立方体算法来提取所述多面表面模型。6.根据权利要求1所述的系统，其中，在限定包含所述组方位数据点的每个方位数据点的边界盒时，所述处理设备被配置为: 获取多个感测的方位数据点； 针对所述组方位数据点中的每个所感测的方位数据点,将至少一个所计算的方位数据点添加至该组方位数据点；以及 限定三维边界盒，其包含所述组方位数据点中的每个所述所感测的方位数据点和所述所计算的方位数据点。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述处理设备还被配置为将所述边界盒沿其一个或多个轴扩展预定距离。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述处理设备被配置为将所述边界盒扩展以使其尺寸为所述体元栅格的体元的尺寸的整数倍。9.根据权利要求6所述的系统，其中所述处理设备还被配置为针对所述组的方位数据点中的所述所感测的方位数据点中的至少一个，将多个所计算的方位数据点添加至所述组的方位数据点。10.根据权利要求9所述的系统，其中所述处理设备被配置为沿对应所述所感测的方位数据点的至少一个轴添加所述多个所计算的方位数据点。11.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理设备被配置为识别所述体元栅格中的所述多个体元。12.根据权利要求11所述的系统，其中，在识别所述体元栅格中的所述多个体元时，所述处理设备被配置为: 针对每个方位数据点计算所述方位数据点和所述体元栅格中的每个体元之间的距离； 生成体元的第一子集，其包括距至少一个所述方位数据点的距离小于第一预定距离的那些体元； 生成体元的第二子集，其包括不包含在第一子集中并且邻近所述第一子集中至少一个所述体元的那些体元； 针对第二子集中的每个体元计算所述体元和所述第一子集中每个体元的距离；以及识别所述体元的第一子集中距离所述第二子集中每个体元超过第二预定距离的每个体元。13.一种用于生成几何结构的多面表面模型的计算机实现方法，所述方法包括: 获取一组方位数据点，其包括对应几何结构区域表面上相应方位的多个方位数据点； 限定边界盒，其包含该组方位数据点中的每个方位数据点； 构造对应所述边界盒的 体元栅格,其中所述体元栅格包括多个体元；以及 从所述体元栅格的所述多个体元的某些中提取多面表面模型。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述提取步骤包括提取所述多个体元的所述某些体元的α -包逼近。15.根据权利要求13所述的方法，还包括下述中的至少一个: 削减所述多面表面模型的表面以从中移除多余的面；以及 使所述多面表面模型的所述表面平滑。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述方法包括削减所述表面模型的表...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡洛斯·卡博纳拉，瓦西里·维尔科夫，丹尼尔·R·斯塔克斯，J·钱，埃里克·J·沃斯，
申请(专利权)人：圣犹达医疗用品电生理部门有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US