基于最大公共子图与包围盒的断骨断面及断骨模型配准方法技术

本发明专利技术公开了一种基于最大公共子图与包围盒的断骨断面及断骨模型配准方法，包括如下步骤：断骨轴线提取步骤：断骨高斯映射步骤：断面点集提取步骤：通过剔除其法向量与所述断骨轴线呈一定角度内的三角面片，将所述的断骨模型分割成两个断骨模型；每个模型包含该断骨的断面模型；分别对两个断骨进行三角面片的剔除，最终得到四个子模型，其中2个为断面模型；提取4个所述子模型包含节点数的断面点集，通过使用最大公共子图算法两两比较所述的断面电机，选择2个包含节点数最大的一对子模型作为所述的两个断面模型；断骨预配准步骤：建立所述的两个断面模型的包围盒，将两包围盒在空间上对齐完成预配准；断骨精确配准步骤：通过ICP算法对两断骨模型进行精确配准，完成两断骨的接合。

The maximum common subgraph and bounding box section and broken bones model registration method based on

The invention discloses a maximum common subgraph and bounding box section and broken bones model based method, which comprises the following steps: the extraction steps: Gauss bone bone axis mapping steps: extraction steps of section point set: by rejecting the normal vector and the bone axis is triangle within a certain angle, the segmentation of bones the model of the two bones model; each model contains a section model of the bones were removed; triangle of two bones, four sub model is obtained, in which 2 of section model; section 4 points extracted from the sub model contains the number of nodes set, by using the maximum public motor section comparing the 22 subgraph algorithm, two section model selection on model 2 contains the maximum number of nodes as the bones; pre registration steps: the establishment of the The bounding box of two section model, the two bounding box in space alignment to complete the pre registration; it accurate registration steps: by ICP algorithm for precise registration of two bones model, complete the joining of two bones.

【技术实现步骤摘要】
基于最大公共子图与包围盒的断骨断面及断骨模型配准方法
本专利技术涉及一种基于最大公共子图与包围盒的断骨断面及断骨模型配准方法。涉及专利分类号G06计算；推算；计数G06T一般的图像数据处理或产生G06T7/00图像分析，例如从位像到非位像。
技术介绍
目前骨折手术普遍采用人工复位和伤肢内固定相结合的方法，这种方法存在的问题是创伤大、出血多、容易引发神经血管损伤等并发症。因此，可以利用计算机对断骨模型进行虚拟拼接，从而在术前得到钢板的各种几何参数。然而目前的断骨虚拟拼接方法存在很多问题，比如断面分割不准确、需要手动操作、预配准不精确等等，这些问题都很大程度地影响了断骨模型配准的效果。在现有技术中，存在通过根据断面法向量与主轴线夹角和法向量的突变两个方面来进行断面分割的手段，也存在直接根据断骨的轴线进行预配准的方案。但是，根据断面法向量与主轴线夹角和法向量的突变两个方面来进行断面分割，需要人为的在模型上进行点选，不能实现断面的自动提取。另外，单纯将断骨的主轴线进行对齐并不能满足预配准的要求，可能会出现断骨的截面方向相背离的情况，而且截面形状也无法做到大致吻合，很容易造成精配准的不准确。专本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于最大公共子图与包围盒的断骨断面及断骨模型配准方法，其特征在于包括如下步骤：断骨轴线提取步骤：根据经由CT图像序列重建生成的断骨模型，生成该模型初始样本矩阵Z；对该样本矩阵进行中心化，得到矩阵X；计算该矩阵X的协方差矩阵C和协方差矩阵C的特征值，选取最大特征值对应的特征向量作为断骨轴线；断骨高斯映射步骤：计算所述断骨模型上每一个三角面片的法向量，对全部的法向量进行单位化，得到每一个三角面片的单位法向量n；将得到的所有单位法向量n的起点平移到坐标原点，向量的终点则会落到以坐标原点O为球心，半径为1的单位球面S上，断骨模型的高斯映射完成；断面点集提取步骤：通过剔除其法向量与所述断骨轴线呈一定...

【技术特征摘要】
1.一种基于最大公共子图与包围盒的断骨断面及断骨模型配准方法，其特征在于包括如下步骤：断骨轴线提取步骤：根据经由CT图像序列重建生成的断骨模型，生成该模型初始样本矩阵Z；对该样本矩阵进行中心化，得到矩阵X；计算该矩阵X的协方差矩阵C和协方差矩阵C的特征值，选取最大特征值对应的特征向量作为断骨轴线；断骨高斯映射步骤：计算所述断骨模型上每一个三角面片的法向量，对全部的法向量进行单位化，得到每一个三角面片的单位法向量n；将得到的所有单位法向量n的起点平移到坐标原点，向量的终点则会落到以坐标原点O为球心，半径为1的单位球面S上，断骨模型的高斯映射完成；断面点集提取步骤：通过剔除其法向量与所述断骨轴线呈一定角度内的三角面片，将所述的断骨模型分割成两个断骨模型；每个模型包含该断骨的断面模型；分别对两个断骨进行三角面片的剔除，最终得到四个子模型，其中2个为断面模型；提取4个所述子模型包含节点数的断面点集，通过使用最大公共子图算法两两比较所述的断面点集，选择2个包含节点数最大的一对子模型作为所述的两个断面模型；断骨预配准步骤：建立所述的两个断面模型的包围盒，将两包围盒在空间上对齐完成预配准；断骨精确配准步骤：通过ICP算法对两断骨模型进行精确配准，完成两断骨的接合。2.根据权利要求1所述的基于最大公共子图与包围盒的断骨断面及断骨模型配准方法，其特征还在于：所述的断骨轴线提取步骤具体包括如下步骤：a.对断骨模型中的n个顶点，将所述的n个点坐标赋值给一个3×n的矩阵Z，生成该模型的初始样本矩阵为三维列向量；b.对所述的初始样本矩阵进行中心化，得到中心化后的矩阵X；其中：计算得到的三维向量则可以视为断骨模型在空间上的中心；c.计算所述矩阵的协方差阵列C，转换过程如下公式所示：计算所述的协方差阵列C为3×3矩阵；d.分别求出所述协方差阵列C的特征值λ1，λ2，λ3和特征值对应的特征向量比较所述的特征值λ1，λ2，λ3，选择最大的特征值对应的特征向量，作为该断骨模型的轴线向量。3.根据权利要求1所述的基于最大公共子图与包围盒的断骨断面及断骨模型配准方法，其特征还在于所述的断骨模型的高斯映射步骤具体包括如下步骤：a.计算所述三维模型上每个三角面片的法向量；b.对得到的所述每个三角面片的法向量进行单位化，得到每个所述三角面片的单位法向量n；c.将得到的每个单位方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，刘文鹏，张松，王明哲，张晓慧，杨乙乾，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21