三维虚拟器官的体积计算方法、装置、存储介质及设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种三维虚拟器官的体积计算方法、装置、存储介质及设备，属于计算机技术领域。所述方法包括：生成与三维虚拟器官相交的贝塞尔曲面，由面片组成的三维虚拟器官包括被贝塞尔曲面分隔的病变组织和非病变组织；根据在贝塞尔曲面上的映射点和与映射点映射的面片中顶点之间的深度，将顶点分类到在病变组织的面片中的第一顶点集合或在非病变组织的面片中的第二顶点集合中；计算映射点与映射点映射的面片组成的棱柱的体积；将第一顶点集合中所有顶点对应的体积相加得到病变组织的体积，将第二顶点集合中所有顶点对应的体积相加得到非病变组织的体积。本发明专利技术可以提高体积的计算效率。

Volume calculation method, device, storage medium and equipment for three dimensional virtual organ

The invention discloses a volume calculation method, a device, a storage medium and a device of a three-dimensional virtual organ, belonging to the field of computer technology. The method comprises the following steps: generating a Bessel surface intersecting a three-dimensional virtual organ, and a three-dimensional virtual organ composed of a patch including diseased and non-diseased tissues separated by a Bessel surface; classifying vertices into diseased ones according to the depth between the mapping points on the Bessel surface and the vertices in the patch mapped to the mapping points. In the first vertex set or the second vertex set of the non-diseased tissue patch, the volume of the prism formed by the mapping point and the mapping point patch is calculated; the volume of the diseased tissue is obtained by adding the volumes corresponding to all the vertices in the first vertex set, and all the vertices in the second vertex set are paired. The volume of the lesion should be added to obtain the volume of the non lesion tissue. The invention can improve the calculation efficiency of volume.

【技术实现步骤摘要】
三维虚拟器官的体积计算方法、装置、存储介质及设备
本专利技术涉及计算机
，特别涉及一种三维虚拟器官的体积计算方法、装置、存储介质及设备。
技术介绍
近年来，医生通过计算机辅助手术系统对包含肿瘤等病变组织的三维虚拟器官进行分析，从而制定针对该病变组织的临床手术方案。然而，由于该三维虚拟器官内部的脉管系统较为复杂，医生无法获取到血管与病变组织的三维空间关系，所以，医生只能依靠二维医学影像制定手术方案。相关技术中，计算机辅助手术系统获取包含肿瘤等病变组织的三维虚拟器官的二维横截面CT(ComputedTomography，电子计算机断层扫描)图像，再在屏幕上逐张显示二维横截面CT图像，接收用户在每张二维横截面CT图像上利用鼠标绘制的切割曲线，并对所有二维横截面CT图像上的切割曲线进行拟合，得到切割曲面，并将切割曲面两侧的像素点的数量乘以像素点的单位体积，得到病变组织和非病变组织的体积。由于医生手绘的切割曲面较为粗略，所以，切割曲面切分的两个部分的像素点的数量不准确，导致计算得到的体积不准确。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种三维虚拟器官的体积计算方法、装置、存储介质及设备，用于解决由于切割曲面粗略，导致体积的计算不准确的问题。所述技术方案如下：第一方面，提供了一种三维虚拟器官的体积计算方法，所述方法包括：生成与所述三维虚拟器官相交的贝塞尔曲面，由面片组成的所述三维虚拟器官包括被所述贝塞尔曲面分隔的病变组织和非病变组织；根据在所述贝塞尔曲面上的映射点和与所述映射点映射的所述面片中顶点之间的深度，将所述顶点分类到在所述病变组织的面片中的第一顶点集合或在所述非病变组织的面片中的第二顶点集合中；计算所述映射点与所述映射点映射的所述面片组成的棱柱的体积；将所述第一顶点集合中所有顶点对应的体积相加得到所述病变组织的体积，将所述第二顶点集合中所有顶点对应的体积相加得到所述非病变组织的体积。第二方面，提供了一种三维虚拟器官的体积计算装置，所述装置包括：生成模块，还用于生成与所述三维虚拟器官相交的贝塞尔曲面，由面片组成的所述三维虚拟器官包括被所述贝塞尔曲面分隔的病变组织和非病变组织；分类模块，用于根据在所述贝塞尔曲面上的映射点和与所述映射点映射的所述面片中顶点之间的深度，将所述顶点分类到在所述病变组织的面片中的第一顶点集合或在所述非病变组织的面片中的第二顶点集合中；计算模块，用于计算所述映射点与所述映射点映射的所述面片组成的棱柱的体积；所述计算模块，还用于将所述第一顶点集合中所有顶点对应的体积相加得到所述病变组织的体积，将所述第二顶点集合中所有顶点对应的体积相加得到所述非病变组织的体积。第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如第一方面所述的三维虚拟器官的体积计算方法。第四方面，提供了一种三维虚拟器官的体积计算设备，所述三维虚拟器官的体积计算设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令，所述指令由所述处理器加载并执行以实现如第一方面所述的三维虚拟器官的体积计算方法。本专利技术实施例提供的技术方案的有益效果是：由于生成的是贝塞尔曲面，而贝塞尔曲面是根据控制点生成的，所以，可以避免由用户手动绘制切割曲面时，得到的切割曲面较为粗略，导致体积的计算不准确的问题，以提高体积的准确性。通过计算顶点在贝塞尔曲面上的映射点与面片组成的棱柱的体积，再将棱柱的体积相加即可得到病变组织的体积和非病变组织的体积，由于面片的数量远远小于像素点的数量，可以提高体积的计算效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一个实施例提供的三维虚拟器官的体积计算方法的方法流程图；图2是本专利技术另一实施例提供的三维虚拟器官的体积计算方法的方法流程图；图3A和3B是本专利技术另一实施例提供的肝脏的三维虚拟器官的示意图；图4是本专利技术另一实施例提供的贝塞尔曲线的示意图；图5是本专利技术另一实施例提供的贝塞尔曲面的示意图；图6是本专利技术另一实施例提供的贝塞尔曲面和控制杆的示意图；图7是本专利技术另一实施例提供的包围盒的示意图；图8是本专利技术另一实施例提供的第一种25个控制点的示意图；图9是本专利技术另一实施例提供的第二种25个控制点的示意图；图10A和10B是本专利技术另一实施例提供的贝塞尔曲面的形变示意图；图11A至11H是本专利技术另一实施例提供的在三维虚拟器官中调整贝塞尔曲面的示意图；图12是本专利技术一个实施例提供的三维虚拟器官的体积计算装置的结构框图；图13是本专利技术再一实施例提供的三维虚拟器官的体积计算装置的结构框图；图14是本专利技术一个实施例提供的计算机辅助手术系统的结构框图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。请参考图1，其示出了本专利技术一个实施例提供的三维虚拟器官的体积计算方法的方法流程图，该三维虚拟器官的体积计算方法可以应用于计算机辅助手术系统中。该三维虚拟器官的体积计算方法，包括：步骤101，生成与三维虚拟器官相交的贝塞尔曲面，由面片组成的三维虚拟器官包括被贝塞尔曲面分隔的病变组织和非病变组织。步骤102，根据在贝塞尔曲面上的映射点和与映射点映射的面片中顶点之间的深度，将顶点分类到在病变组织的面片中的第一顶点集合或在非病变组织的面片中的第二顶点集合中。步骤103，计算映射点与映射点映射的面片组成的棱柱的体积。步骤104，将第一顶点集合中所有顶点对应的体积相加得到病变组织的体积，将第二顶点集合中所有顶点对应的体积相加得到非病变组织的体积。综上所述，本专利技术实施例提供的三维虚拟器官的体积计算方法，由于生成的是贝塞尔曲面，而贝塞尔曲面是根据控制点生成的，所以，可以避免由用户手动绘制切割曲面时，得到的切割曲面较为粗略，导致体积的计算不准确的问题，以提高体积的准确性。通过计算顶点在贝塞尔曲面上的映射点与面片组成的棱柱的体积，再将棱柱的体积相加即可得到病变组织的体积和非病变组织的体积，由于面片的数量远远小于像素点的数量，可以提高体积的计算效率。请参考图2，其示出了本专利技术另一实施例提供的三维虚拟器官的体积计算方法的方法流程图，该三维虚拟器官的体积计算方法可以应用于计算机辅助手术系统中。该三维虚拟器官的体积计算方法，包括：步骤201，生成与三维虚拟器官相交的贝塞尔曲面，由面片组成的三维虚拟器官包括被贝塞尔曲面分隔的病变组织和非病变组织。在生成贝塞尔曲面之前，需要先生成包含病变组织的三维虚拟器官，该三维虚拟器官由各个面片组成。其中，病变组织可以是器官中诸如肿瘤之类发生病变的组织。其中，计算机辅助手术系统可以是对二维的医学图像序列进行三维重建得到的三维虚拟器官。具体地，计算机辅助手术系统可以通过GPU(GraphicsProcessingUnit，图形处理器)中的着色器生成一系列面片，并将所有的面片拼接成三维虚拟器官。由于GPU的处理能力较强，即，GPU可以处理大量的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维虚拟器官的体积计算方法，其特征在于，所述方法包括：生成与所述三维虚拟器官相交的贝塞尔曲面，由面片组成的所述三维虚拟器官包括被所述贝塞尔曲面分隔的病变组织和非病变组织；根据在所述贝塞尔曲面上的映射点和与所述映射点映射的所述面片中顶点之间的深度，将所述顶点分类到在所述病变组织的面片中的第一顶点集合或在所述非病变组织的面片中的第二顶点集合中；计算所述映射点与所述映射点映射的所述面片组成的棱柱的体积；将所述第一顶点集合中所有顶点对应的体积相加得到所述病变组织的体积，将所述第二顶点集合中所有顶点对应的体积相加得到所述非病变组织的体积。

【技术特征摘要】
1.一种三维虚拟器官的体积计算方法，其特征在于，所述方法包括：生成与所述三维虚拟器官相交的贝塞尔曲面，由面片组成的所述三维虚拟器官包括被所述贝塞尔曲面分隔的病变组织和非病变组织；根据在所述贝塞尔曲面上的映射点和与所述映射点映射的所述面片中顶点之间的深度，将所述顶点分类到在所述病变组织的面片中的第一顶点集合或在所述非病变组织的面片中的第二顶点集合中；计算所述映射点与所述映射点映射的所述面片组成的棱柱的体积；将所述第一顶点集合中所有顶点对应的体积相加得到所述病变组织的体积，将所述第二顶点集合中所有顶点对应的体积相加得到所述非病变组织的体积。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：读取当前时刻所述三维虚拟器官的显示状态参数；当所述显示状态参数用于指示显示所述病变组织的面片时，显示所述贝塞尔曲面、所述病变组织的体积、所述非病变组织的体积，并以不同方式显示所述病变组织的面片和所述非病变组织的面片；当所述显示状态参数用于指示隐藏所述病变组织的面片时，显示所述贝塞尔曲面、所述病变组织的体积、所述非病变组织的体积、所述非病变组织的面片，并隐藏所述病变组织的面片。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法，还包括：计算所述病变组织与所述非病变组织的体积百分比；显示所述体积百分比。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述映射点与所述映射点映射的所述面片组成的棱柱的体积，包括：根据所述映射点映射的所述面片的边计算所述面片的法向量surf；根据公式0.5*dot(surf，direction)计算所述棱柱的体积，所述dot是两向量点乘的函数，所述direction是所述映射点与所述顶点的连线长度；将所述棱柱的体积转化为单位像素的体积的倍数；当所述面片的法向量与所述贝塞尔曲面的法向量的方向相同时，将所述倍数的正值作为所述棱柱最终的体积；当所述面片的法向量与所述贝塞尔曲面的法向量的方向相反时，将所述倍数的负值作为所述棱柱最终的体积。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述根据所述顶点所属的面片的边计算所述面片的法向量surf之前，还包括：根据所述顶点和所述映射点生成向量；当所述向量的模大于预设阈值时，触发执行所述根据所述映射点映射的所述面片的边计算所述面片的法向量surf的步骤。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据在所述贝塞尔曲面上的映射点和与所述映射点映射的所述面片中顶点之间的深度，将所述顶点分类到在所述病变组织的面片中的第一顶点集合或在所述非病变组织的面片中的第二顶点集合，包括：根据所述面片中的顶点和所述贝塞尔曲面中最小的控制点生成第一向量，并计算所述第一向量在所述贝塞尔曲面的法向量上的第一投影长度；根据所述映射点和所述控制点生成第二向量，并计算所述第二向量在所述法向量上的第二投影长度；当所述第一投影长度小于所述第二投影长度时，将所述顶点分类到所述第一顶点集合中；当所述第一投影长度大于所述第二投影长度时，将所述顶点分类到所述第二顶点集合中。7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：确定所述贝塞尔曲面的控制点在所述贝塞尔曲面上的映射点；...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩月乔，田广野，陈永健，
申请(专利权)人：青岛海信医疗设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37