一种脏器三维模型构建方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种脏器三维模型构建方法及装置。其中，所述方法包括：获取扫查得到的三维图像，对所述三维图像进行切片,获取切片图像；根据所述切片图像勾勒所述切片的轮廓线，并对所述轮廓线进行样条曲线拟合；统一所述样条曲线的u方向特征节点矢量，并构造样条曲面；计算得到所述曲面模型的三角网格顶点，生成三角网格曲面。可以在减少运算量的同时，减少了误差；并可对样条曲面控制点进行编辑，灵活控制重构脏器模型形状，有效提高重构模型精度。

Method and device for constructing viscera three-dimensional model

The invention discloses a method and a device for constructing an organ three-dimensional model. Among them, the method comprises: acquiring 3D image scan obtained by biopsy of the three-dimensional image, obtain the slice image; according to the slice image outline line of the section, and the spline curve fitting of the contour direction feature vector u; the unity node spline curve and, the spline surface; calculate the vertices of triangular mesh surface model, triangular mesh surface. It can reduce the amount of calculation and reduce the error, and can edit the control points of the spline surface, and flexibly control the shape of the reconstructed viscera model, which can effectively improve the accuracy of the reconstructed model.

【技术实现步骤摘要】
一种脏器三维模型构建方法及装置
本专利技术涉及医学图像处理
，尤其涉及一种脏器三维模型构建方法及装置。
技术介绍
虚拟脏器计算机辅助分析(VirtualOrganComputerAidedAnalysis,Vocal)技术给超声诊断提供了有效手段，该技术主要原理为基于超声图像的脏器轮廓勾画，以网格曲面重构脏器的立体模型，为脏器容积测量、可视化提供更多的临床诊断信息。应用范围包括：孕囊测量、肿瘤评估、胆囊功能评估，前列腺容积测量、胎儿发育检测等。该技术的可重复性、一致性优于二维超声，得到广泛应用。其中基于轮廓勾勒的三维脏器重构模型精度，完全依赖主观的勾勒轮廓线外形及轮廓线数量，轮廓线数量越多，重构模型精度越高，但相应的轮廓线勾勒次数增多，工作量成倍增大。且无法对生成后的模型和脏器的三维超声图像进行比对，不支持三维模型的实时编辑，无有效的方法提高虚拟脏器的重建精度，准确的提供诊断信息。CN105761304A公开了一种三维脏器模型构造方法和装置，其提出的脏器模型构建方法，有效解决了在不提高勾勒次数的前提下提高重构精度的方法，但该方法还存在以下缺点：1需要额外的计算轮廓线点法矢，引入了精度误差。2.网格重构算法计算量大.3基于三角网格的编辑交互不够灵活。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种脏器三维模型构建方法及装置，以解决现有技术中存在的精度偏低和运算量大的问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种脏器三维模型构建方法，包括：获取扫查得到的三维图像，对所述三维图像进行切片,获取切片图像；根据所述切片图像勾勒所述切片的轮廓线，并对所述轮廓线进行样条曲线拟合；统一所述样条曲线的u方向特征节点矢量，并构造样条曲面模型；计算得到所述曲面模型的三角网格顶点，生成三角网格曲面。进一步的，在所述对所述轮廓线进行样条曲线拟合之后，统一所述样条曲线的u方向特征节点矢量之前，包括：调整所述样条曲线的首尾端点的曲率,以使得所述样条曲线曲率连续。进一步的，所述统一所述样条曲线的u方向特征节点矢量，包括：获取样条曲线的控制点；对所述控制点进行多次单节点插入，计算得到曲线的统一节点矢量。进一步的，所述构造曲面模型，包括：采用平均法计算样条曲线v方向特征节点矢量；根据所述样条曲线u方向特征节点矢量和v方向特征节点矢量构造样条曲面模型。进一步的,在构造样条曲面后，计算得到所述曲面模型的三角网格顶点之前还包括：还包括：接收调整控制点的操作，并根据所述操作和控制点拓扑关系调整控制点；相应的，所述计算三角网格顶点，生成三角网格曲面，包括：根据调整后的控制点计算三角网格顶点更进一步的，所述方法还包括：根据所述三角网格及拓扑关系，计算切片面积，对所述切片进行叠加计算虚拟脏器容积。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种脏器三维模型构建装置，包括：切片图像获取模块，用于获取扫查得到的三维图像，对所述三维图像进行切片,获取切片图像；拟合模块，用于根据所述切片图像勾勒所述切片的轮廓线，并对所述轮廓线进行样条曲线拟合；构造模块，用于统一所述样条曲线的u方向特征节点矢量，并构造样条曲面；生成模块，用于计算得到所述曲面模型的三角网格顶点，生成三角网格曲面。进一步的，所述装置还包括：调整模块，用于调整所述样条曲线的首尾端点的曲率,以使得所述样条曲线曲率连续。进一步的，所述构造模块包括：控制点获取单元，用于获取样条曲线的控制点；计算单元，用于对所述控制点进行多次单节点插入，计算得到曲线的统一节点矢量。进一步的，所述构造模块用于：采用平均法计算样条曲线v方向特征节点矢量；根据所述样条曲线u方向特征节点矢量和v方向特征节点矢量构造样条曲面。进一步的，所述装置还包括：调整模块，用于接收调整控制点的操作，并根据所述操作和控制点拓扑关系调整控制点；相应的，所述计算模块用于：根据调整后的控制点计算三角网格顶点。更进一步的，所述装置还包括：面积计算模块，用于根据所述三角网格及拓扑关系，计算切片面积，容积计算模块，用于对所述切片进行叠加计算虚拟脏器容积。本专利技术实施例提供的脏器三维模型构建方法及装置，根据三维图像的切片拟合的样条曲线构造样条曲面，在减少运算量的同时，减少了误差；并可根据样条曲面的控制点生成三角网格曲面，有效减少了脏器模型重构的运算量。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1是本专利技术实施例一提供的脏器三维模型构建方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例二提供的脏器三维模型构建方法的流程示意图；图3是本专利技术实施例三提供的脏器三维模型构建方法的流程示意图；图4是本专利技术实施例四提供的脏器三维模型构建方法的流程示意图；图5是本专利技术实施例五提供的脏器三维模型构建装置的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部内容。实施例一图1为本专利技术实施例一提供的脏器三维模型构建方法的流程示意图，本实施例可适用于利用超声波扫查结果构建脏器三维模型的情况，该方法可以由脏器三维模型构建装置来执行，该装置可由软件/硬件方式实现，并可集成于超声成像设备中。参见图1，所述脏器三维模型构建方法，包括：S110，获取扫查得到的三维图像，对所述三维图像进行切片,获取切片图像。超声成像是使用超声波的声成像。目前，所有三维成像都是以平面显示的方式显现成具有立体感的显示方式。通常采用多个不同位置的扫查二维图像来重构成一个立体图像。例如：采用坐标位移法探测出图像的边界，然后将这些图像进行叠加，生成扫查三维图像。在本实施例中，可先将二维图像质量调整到最佳，进入三维超声模式，选择径向切片模式和/或旋转切片模式，并设置切片参数。所述径向切片模式可以是按照三维图像的径向对三维图像进行切片；所述旋转切片模式可以是选择任意一个方向作为切片的轴向对三维图像进行切片。所述切片参数包括切片的厚度。切片的角度越多，据此构造的脏器模型精确度越高，但计算量也越大。因此，需要根据实际需求选取模式。相应的，切片的厚度也与构造的脏器模型精度相关。即切片的厚度越小，据此构造的脏器模型精确度越高，但计算量也越大。也需要根据精度要求设定合适的切片参数。根据设定的切片模式和切片参数对所述三维图像进行切片，并获取切片图像。S120，根据所述切片图像勾勒所述切片的轮廓线，并对所述轮廓线进行样条曲线拟合。由于三维图像是灰度图像，示例性的，可以采用canny算子方法进行边缘检测，根据边缘检测的结果勾勒出切片的轮廓线。样条曲线是经过一系列给定点的光滑曲线，具有连续的、曲率变化均匀的特点。能够用于描述自由曲线和曲面，而且还提供了包括能精确表达圆锥曲线曲面在内各种几何体的统一表达式。示例性的，可以根据构建精度选取合适的控制点个数，从轮廓线中选取符合控制点标准的数量的点作为控制点，根据选取出的多个控制点拟合样条曲线。示例性的，可采用最小二乘法来拟合样条曲线。最小二乘法(又称最小平方法)是一种数学优化技术。它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据，并使得这些求得的数据与实际数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脏器三维模型构建方法，其特征在于，包括：获取扫查得到的三维图像，对所述三维图像进行切片,获取切片图像；根据所述切片图像勾勒所述切片的轮廓线，并对所述轮廓线进行样条曲线拟合；统一所述样条曲线的u方向特征节点矢量，并构造样条曲面；计算得到所述曲面模型的三角网格顶点，生成三角网格曲面。

【技术特征摘要】
1.一种脏器三维模型构建方法，其特征在于，包括：获取扫查得到的三维图像，对所述三维图像进行切片,获取切片图像；根据所述切片图像勾勒所述切片的轮廓线，并对所述轮廓线进行样条曲线拟合；统一所述样条曲线的u方向特征节点矢量，并构造样条曲面；计算得到所述曲面模型的三角网格顶点，生成三角网格曲面。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述对所述轮廓线进行样条曲线拟合之后，统一所述样条曲线的u方向特征节点矢量之前，包括：调整所述样条曲线的首尾端点的曲率,以使得所述样条曲线曲率连续。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述统一所述样条曲线的u方向特征节点矢量，包括：获取样条曲线的控制点；对所述控制点进行多次单节点插入，计算得到曲线的统一节点矢量。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构造样条曲面，包括：采用平均法计算样条曲线v方向特征节点矢量；根据所述样条曲线u方向特征节点矢量和v方向特征节点矢量构造样条曲面。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在构造样条曲面后，计算得到所述曲面模型的三角网格顶点之前还包括：接收调整控制点的操作，并根据所述操作和控制点拓扑关系调整控制点；相应的，所述计算三角网格顶点，包括：根据调整后的控制点计算三角网格顶点。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述三角网格及拓扑关系，计算切片面积，对所述切片进行叠加计算虚拟脏器容积。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志强，赵一鸣，陈惠人，
申请(专利权)人：飞依诺科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32