一种可变形数字人解剖学模型的个性化变形方法及系统技术方案

本发明专利技术属于数字人解剖学模型技术领域，公开了一种可变形数字人解剖学模型的个性化变形方法及系统，所述可变形数字人解剖学模型的个性化变形系统包括：原始图像数据获取模块、图像数据处理模块、图像数据整合模块、主控模块、解剖学模型建立模块、个性化变形模块、数据存储模块、显示模块。本发明专利技术通过这些外观的和内部的解剖形态特征，可以引导数字人体模型发生变形，使其外表形态和内部解剖结构的形态变得与受试者相似，从而构建个性化的解剖结构模型。本发明专利技术能够显示管道结构与外周组织的解剖位置关系，实现模型的个性化变形；可适用于与用户个体相关的医疗信息管理、人体建模仿真、个性化解剖结构展示、病患沟通、解剖学教育等诸多领域。

【技术实现步骤摘要】
一种可变形数字人解剖学模型的个性化变形方法及系统
本专利技术属于数字人解剖学模型
，尤其涉及一种可变形数字人解剖学模型的个性化变形方法及系统。
技术介绍
目前，随着大数据时代的到来，三维数字人体模型被运用在医疗、人体建模仿真、服装设计、体育运动等领域，但目前现有的数字模型大多是不可变形的标准人体模型，缺乏相关的个体解剖形态差异信息。如果建立一个可变形的人体解剖模型，实现数字人模型与病人个体变形配准，则可以通过数字人变形生成一个与病人本身解剖形态相似的个性化数字人，作为病人本身的虚拟数字化代表，为医患交流、模拟仿真、临床诊疗提供个性化的人体解剖模型。2011年2月2日，中国专利技术专利CN101964155A公开了“一种人体解剖学铸型标本模型的制作方法”，该专利所披露的技术方案利用医学图像三维重建技术，提取分析各种人体管道结构，并利用快速成型设备三维打印出铸型标本模型。此方案制作的模型没有外周组织包裹，无法显示管道结构与外周组织的解剖位置关系；无法实现模型的个性化变形。同时，现有的数字解剖模型多是针对一个标准的人体，没能涵盖本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可变形数字人解剖学模型的个性化变形方法，其特征在于，所述可变形数字人解剖学模型的个性化变形方法包括以下步骤：/n步骤一，通过CT机扫描、MRI设备、X射线机或三维激光扫描设备采集被诊断为无临床症状的个体的不同组织或器官的原始数字图像数据；/n步骤二，通过图像处理程序对获取的原始图像数据进行分析处理；通过数据整合程序对分析处理后的图像数据进行整合；/n步骤三，通过单片机控制模型个性化变形系统的正常运行；通过模型建立程序根据整合后的图像数据建立三维数字人体解剖学模型；/n步骤四，通过手动调节或变形程序自动配准的方式实现三维数字人体解剖学模型的个性化变形；/n步骤五，通过存储器存储获取的原始...

【技术特征摘要】
1.一种可变形数字人解剖学模型的个性化变形方法，其特征在于，所述可变形数字人解剖学模型的个性化变形方法包括以下步骤：
步骤一，通过CT机扫描、MRI设备、X射线机或三维激光扫描设备采集被诊断为无临床症状的个体的不同组织或器官的原始数字图像数据；
步骤二，通过图像处理程序对获取的原始图像数据进行分析处理；通过数据整合程序对分析处理后的图像数据进行整合；
步骤三，通过单片机控制模型个性化变形系统的正常运行；通过模型建立程序根据整合后的图像数据建立三维数字人体解剖学模型；
步骤四，通过手动调节或变形程序自动配准的方式实现三维数字人体解剖学模型的个性化变形；
步骤五，通过存储器存储获取的原始图像数据、分析和整合处理后的数据、三维数字人体解剖学模型及模型个性化变形数据；
步骤六，通过显示器显示获取的原始图像数据、分析和整合处理后的数据、三维数字人体解剖学模型及模型个性化变形数据。


2.如权利要求1所述的可变形数字人解剖学模型的个性化变形方法，其特征在于，步骤一中，所述个体的原始数字图像数据包括人体不同组织或器官的形状、大小、外部结构、内部管道的数字图像数据以及活体解剖学信息和中国人群样本信息；
所述内部管道包括动脉、静脉、气管、支气管、淋巴管、肝管或胰管中的一种或多种；所述中国人群样本信息包括人体所有器官或组织的人与人之间差异变化、所有器官或组织的健康与病态差异变化。


3.如权利要求1所述的可变形数字人解剖学模型的个性化变形方法，其特征在于，步骤二中，所述通过图像处理程序对获取的原始图像数据进行分析处理的方法如下：
(I)将获取的原始图像数据中的器官图像进行分割，得到所有器官和组织的三维区域划分，分割结果以三维曲面呈现；
所述器官图像分割方法包括：
首先，对原始图像数据进行平滑处理；并利用Sobel和LOG进行边缘检测；采用图像膨胀技术将图像边界向外部扩张，进行图像膨胀，并删除图像中的杂点；
其次，对各个组织器官进行初步分离标记：遍历图像全部像素点，寻找灰度值非0点，若该点与上个已打标签的点是同一区域，则打上相同的标签，否则打上新的标签；整理打好的标签，若某一像素点与其下方像素点是标注不同的标签号且相连，则把两个像素点合成一个标签，同时重新调整所有标签的标号；
再者，采用阈值差分分割算法提取对各个器官区域进行划分，得到所有器官和组织的划分图像；
最后，将得到的器官和组织划分图像分成多个子图像，分别对每个子图像进行小波分析，得到各子图像的小波系数与平均高频系数；获得种子节点，进行区域生长，获得物体的位置和轮廓；根据获得的轮廓的大小，对子图像中物体的周围进行处理；对器官和组织划分图像进行平滑滤波，生成深度图像；利用基于深度图像绘制原理，结合深度图像与器官和组织划分图像得到所有器官和组织的三维区域划分图像；
(II)采用点云配准算法，将标准的人体三维模型与图像分割得到的三位区域进行配准，依次得到个体之间器官表面点云的解剖位置对应关系；
(III)基于所有个体的配准结果，通过统计形状模型算法得形变模型及形变分量数据。


4.如权利要求1所述的可变形数字人解剖学模型的个性化变形方法，其特征在于，步骤二中，所述通过数据整合程序对分析处理后的图像数据进行整合包括：
首先，基于分析处理后的图像数据的特征选择能够描述图像特征的变量，组成一个多维向量；
其次，将特征向量投影到对图像辨别有区分度的低维空间；对投影到低维空间中的特征点进行聚类；并利用图像的标签和聚类结果建立图像特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：阚氏海，赵冬梅，李京敏，孙毅，王志强，冯国营，李平，李琳，赵光涛，金昌洙，
申请(专利权)人：滨州医学院，
类型：发明
国别省市：山东;37