一种复杂器官轮廓线的三维重建方法技术

本发明专利技术公开了一种复杂器官轮廓线的三维重建方法，涉及轮廓线三维重建技术领域。本发明专利技术包括对输入的每一条器官轮廓线进行预处理；对所述器官轮廓线的每一层建立对应的柱体曲面；融合全部所述柱体曲面得到整体曲面；利用加权拉普拉斯网格平滑方法对所述整体曲面进行网格平滑。本发明专利技术通过对器官轮廓线进行预处理，建立器官轮廓线及其嵌套轮廓线的柱体曲面；同时对相邻器官轮廓线对应的的柱体曲面融合获取整体曲面并利用加权拉普拉斯网格平滑方法对整体曲面平滑，实现了轮廓线嵌套、多分支以及非凸轮廓多边形的处理，具有处理复杂轮廓线三维重建的通用性，能够高效处理轮廓线嵌套，多分支和非凸轮廓多边形，提高重建效率和重建效果。

A Three-Dimensional Reconstruction Method of Complex Organ Contour

The invention discloses a method for three-dimensional reconstruction of contour lines of complex organs, which relates to the technical field of three-dimensional reconstruction of contour lines. The invention includes preprocessing each organ contour line input, establishing corresponding cylinder surface for each layer of the organ contour line, fusing all the cylinder surface to obtain integral surface, and smoothing the integral surface with weighted Laplace mesh smoothing method. The invention establishes the cylindrical surface of the organ contour line and its nested contour line by pretreatment of the organ contour line, simultaneously obtains the whole surface by fusing the cylindrical surface corresponding to the contour line of adjacent organs and smoothes the whole surface by using the weighted Laplace mesh smoothing method, realizes the processing of the contour line nesting, multi-branch and non-cam contour polygon, and has processing complex. The versatility of three-dimensional reconstruction of miscellaneous contour lines can effectively deal with the nesting of contour lines, multi-branch and non-cam contour polygons, and improve the reconstruction efficiency and effect.

【技术实现步骤摘要】
一种复杂器官轮廓线的三维重建方法
本专利技术属于轮廓线三维重建
，特别是涉及一种复杂器官轮廓线的三维重建方法。
技术介绍
轮廓线的三维重建一直是医疗可视化中不可忽视的重要问题，三维医学数据在临床能够为治疗提供直观和有价值的科学参考，而其中对于复杂的轮廓线的处理一直是研究的热点，包含多分支，非凸轮廓线和嵌套等难以处理的问题。第一种方法是早期常见的轮廓线重建方法，通过计算上下轮廓线关键点的距离来获得最佳三角面片的连接方式。在处理复杂轮廓线时，常利用Delaunay三角形剖分法或其他插值方法，往往计算比较复杂，且生成的曲面会出现局部尖锐或者突变情况。该方法的具体介绍参见文献“ImprovedconstructionofDelaunaybasedcontoursurfaces”(作者：S.W.Cheng,T.K.De)。第二种是利用隐函数拟合的方式来拟合轮廓线的复杂区域，计算量一般比较大，不能应用到整体轮廓线的重建。该方法的具体介绍参见文献“SurfaceRenderingforParallelSlicesofContoursfromMedicalImaging”(作者：WANGQIANG,ZHIGENGPAN等)。第三种是将轮廓线转看成点云的形式，转而将轮廓线重建变成点云的曲面拟合，但是这种方式在处理嵌套轮廓线和多分支情况时往往出现失真的状况。第四种就是利用移动立方体方法(MC方法)，该方法在设定阈值后，可以直接处理CT图像进行三维重建，但对于医生手动勾画出来的轮廓线往往需要再进行预处理，该方法的具体介绍参见文献“3DReconstructionofFacefrom2DCTScanImages”(作者：T.SenthilKumar，AnupaVijai)。本专利技术致力于专利技术一种复杂器官轮廓线的三维重建方法，用于解决现有的器官轮廓线重建过程复杂、不能处理轮廓线嵌套、多分支以及非凸轮廓多边形同时处理效率慢、处理效果差的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种复杂器官轮廓线的三维重建方法，通过对器官轮廓线进行预处理，建立器官轮廓线及其嵌套轮廓线的柱体曲面；同时对相邻器官轮廓线对应的的柱体曲面融合获取整体曲面并利用加权拉普拉斯网格平滑方法对整体曲面平滑，解决了现有的器官轮廓线重建过程复杂、不能处理轮廓线嵌套、多分支以及非凸轮廓多边形同时处理效率慢、处理效果差的问题。为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术为一种复杂器官轮廓线的三维重建方法，包括如下步骤：S000：对输入的每一条器官轮廓线进行预处理；S001：对所述器官轮廓线的每一层建立对应的柱体曲面；S002：融合全部所述柱体曲面得到整体曲面；S003：利用加权拉普拉斯网格平滑方法对所述整体曲面进行网格平滑；其中，所述器官轮廓线采用轮廓点集合E表示；所述轮廓点集合E内的点为按照顺时针或逆时针获取构成轮廓线的线段端点。优选地，S000中对输入的每一条器官轮廓线进行预处理具体包括如下过程：A000：采用线段快速排斥算法筛选出构成器官轮廓线的可能相交的两线段；A001：对A000中可能相交的两线段采用线段跨立实验算法确认相交两线段；A002：删除相交两线段中的前位线段的终点与后位线段的始点，同时删除位于前位线段的终点与后位线段的始点之间的所有点；A003：连接相交两线段中前位线段的始点与后位线段的终点形成新的线段构成器官轮廓线。优选地，所述柱体曲面生成规则如下：B000：计算当前器官轮廓线与上层器官轮廓线间的高度h1；B001：计算当前器官轮廓线与下层器官轮廓线间的高度h2；B002：在距离当前器官轮廓线向上高度h1/2水平面处建立与当前器官轮廓线形状一致的上层轮廓多边形；B003：在距离当前器官轮廓线向下深度h2/2水平面处建立与当前器官轮廓线形状一致的下层轮廓多边形；B004：将所述上层轮廓多边形与所述下层轮廓多边形连接形成柱体曲面；B005：将所述当前器官轮廓线的内嵌器官轮廓线按照B000至B004步骤获取对应的柱体曲面；其中，所述内嵌器官轮廓线为包含在当前器官轮廓线内部的器官轮廓线。优选地，S002中融合全部所述柱体曲面得到整体曲面具体包括如下过程：C000：确认两相邻柱体曲面的相交面；C001：分别获取两相邻柱体在相交面的投影多边形；C002：将两投影多边形不重叠的部分绘制成面；其中，若当前器官轮廓线包含内嵌器官轮廓线，则判断与当前器官轮廓线相邻的上层或下层器官轮廓线是否具有内嵌器官轮廓线；若是，则当前器官轮廓线包含内嵌器官轮廓线对应的柱体曲面与上层或下层器官轮廓线的内嵌器官轮廓线对应的柱体曲面按照C000至C002的步骤融合；若否，则当前器官轮廓线对应的柱体曲面与其内嵌器官轮廓线对应的柱体曲面融合。优选地，S003中利用加权拉普拉斯网格平滑方法对所述整体曲面进行网格平滑具体包括如下过程：定义包含n个顶点的曲面网格模型M＝(V，E，F)；其中，E表示曲面网格模型中棱边的集合，且曲面网格模型中的顶点，在笛卡尔坐标为N(i)＝{j|(i,j)∈E}；通过δi＝∑j∈Niwij(vj-vi)＝[∑j∈Niwijvj]-vi计算获得网格平滑后的拉普拉斯坐标；其中，权重wij是归一化的且采用距离加权法，表述为λ为一个控制网格收缩程度的参数。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过对器官轮廓线进行预处理，建立器官轮廓线及其嵌套轮廓线的柱体曲面；同时对相邻器官轮廓线对应的的柱体曲面融合获取整体曲面并利用加权拉普拉斯网格平滑方法对整体曲面平滑，实现了轮廓线嵌套、多分支以及非凸轮廓多边形的处理，具有处理复杂轮廓线三维重建的通用性，能够高效处理轮廓线嵌套，多分支和非凸轮廓多边形，提高重建效率和重建效果。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本专利技术的一种复杂器官轮廓线的三维重建方法流程图；图2为本专利技术的S000中对输入的每一条器官轮廓线进行预处理的流程图；图3为本专利技术中柱体曲面生成规则的流程图；图4为本专利技术实施例中具有不平顺点的器官轮廓线的示意图；图5为消除图4中不平顺点后的示意图；图6为本专利技术实施例中经过S000预处理后的示意图；图7为本专利技术实施例中所有柱体曲面融合成整体曲面的示意图；图8为本专利技术实施例中对整体曲面网格平滑后的示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1所示，本专利技术为一种复杂器官轮廓线的三维重建方法，包括如下步骤：S000：对输入的每一条器官轮廓线进行预处理；S001：对器官轮廓线的每一层建立对应的柱体曲面；S002：融合全部柱体曲面得到整体曲面；S003：利用加权拉普拉斯网格平滑方法对整体曲面进行网格平滑；其中，器官轮廓线采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复杂器官轮廓线的三维重建方法，其特征在于，包括如下步骤：S000：对输入的每一条器官轮廓线进行预处理；S001：对所述器官轮廓线的每一层建立对应的柱体曲面；S002：融合全部所述柱体曲面得到整体曲面；S003：利用加权拉普拉斯网格平滑方法对所述整体曲面进行网格平滑；其中，所述器官轮廓线采用轮廓点集合E表示；所述轮廓点集合E内的点为按照顺时针或逆时针获取构成轮廓线的线段端点。

【技术特征摘要】
1.一种复杂器官轮廓线的三维重建方法，其特征在于，包括如下步骤：S000：对输入的每一条器官轮廓线进行预处理；S001：对所述器官轮廓线的每一层建立对应的柱体曲面；S002：融合全部所述柱体曲面得到整体曲面；S003：利用加权拉普拉斯网格平滑方法对所述整体曲面进行网格平滑；其中，所述器官轮廓线采用轮廓点集合E表示；所述轮廓点集合E内的点为按照顺时针或逆时针获取构成轮廓线的线段端点。2.根据权利要求1所述的一种复杂器官轮廓线的三维重建方法，其特征在于，S000中对输入的每一条器官轮廓线进行预处理具体包括如下过程：A000：采用线段快速排斥算法筛选出构成器官轮廓线的可能相交的两线段；A001：对A000中可能相交的两线段采用线段跨立实验算法确认相交两线段；A002：删除相交两线段中的前位线段的终点与后位线段的始点，同时删除位于前位线段的终点与后位线段的始点之间的所有点；A003：连接相交两线段中前位线段的始点与后位线段的终点形成新的线段构成器官轮廓线。3.根据权利要求1所述的一种复杂器官轮廓线的三维重建方法，其特征在于，所述柱体曲面生成规则如下：B000：计算当前器官轮廓线与上层器官轮廓线间的高度h1；B001：计算当前器官轮廓线与下层器官轮廓线间的高度h2；B002：在距离当前器官轮廓线向上高度h1/2水平面处建立与当前器官轮廓线形状一致的上层轮廓多边形；B003：在距离当前器官轮廓线向下深度h2/2水平面处建立与当前器官轮廓线形状一致的下层轮廓多边形；B004：将所述上层轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁振，徐榭，裴曦，
申请(专利权)人：安徽慧软科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34