本申请提供了一种基于贪婪投影的骨关节模型重建方法、装置及设备，所述方法包括：获取骨关节的多层切片MASK；根据所述多层切片MASK生成骨关节的点云数据；构建骨关节的所述点云数据的八叉树数据结构；基于移动最小二乘法对所述点云数据进行平滑操作和重采样操作；通过贪婪投影方法对重采样后的所述点云数据进行重建，得到重建后的骨关节模型。本申请中，通过将点云数据转换为八叉树数据结构，从而大幅度提高了数据处理速度和处理效率，从而可以快速完成骨关节模型的重建。完成骨关节模型的重建。完成骨关节模型的重建。
【技术实现步骤摘要】
一种基于贪婪投影的骨关节模型重建方法、装置及设备
[0001]本申请涉及图像处理
，具体而言，涉及一种基于贪婪投影的骨关节模型重建方法、装置及设备。
技术介绍
[0002]骨关节三维模型重建是当前医学图像处理的核心内容，通过三维重建可以测量患者的骨关节结构参数，为进行正确认识骨骼病变提供依据，辅助手术方案制定和骨骼减除量的计算，提高手术精准度；根据三维模型设计个性化的骨科植入物，实现精准匹配骨关节形态，提高植入物融合率。
[0003]现有的骨关节三维模型重建过程中一般使用二叉树结构进行数据处理，效率低，速度慢。
技术实现思路
[0004]本申请解决的问题是当前骨关节模型重建过程中使用二叉树数据结构造成的效率过低。
[0005]为解决上述问题，本申请第一方面提供了一种基于贪婪投影的骨关节模型重建方法，包括：
[0006]获取骨关节的多层切片mask；
[0007]根据所述多层切片mask生成骨关节的点云数据；
[0008]构建骨关节的所述点云数据的八叉树数据结构；
[0009]基于移动最小二乘法对所述点云数据进行平滑操作和重采样操作；
[0010]通过贪婪投影方法对重采样后的所述点云数据进行重建，得到重建后的骨关节模型。
[0011]本申请第二方面提供了一种基于贪婪投影的骨关节模型重建装置，其包括：
[0012]数据获取模块，其用于获取骨关节的多层切片mask；
[0013]点云生成模块，其用于根据所述多层切片mask生成骨关节的点云数据；
[0014]八叉树构建模块，其用于构建骨关节的所述点云数据的八叉树数据结构；
[0015]重采样模块，其用于基于移动最小二乘法对所述点云数据进行平滑操作和重采样操作；
[0016]模型重建模块，其用于通过贪婪投影方法对重采样后的所述点云数据进行重建，得到重建后的骨关节模型。
[0017]本申请第三方面提供了一种电子设备，其包括：存储器和处理器；
[0018]所述存储器，其用于存储程序；
[0019]所述处理器，耦合至所述存储器，用于执行所述程序，以用于：
[0020]获取骨关节的多层切片mask；
[0021]根据所述多层切片mask生成骨关节的点云数据；
[0022]构建骨关节的所述点云数据的八叉树数据结构；
[0023]基于移动最小二乘法对所述点云数据进行平滑操作和重采样操作；
[0024]通过贪婪投影方法对重采样后的所述点云数据进行重建，得到重建后的骨关节模型。
[0025]本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行实现上述所述的基于贪婪投影的骨关节模型重建方法。
[0026]本申请中，通过将点云数据转换为八叉树数据结构，从而大幅度提高了数据处理速度和处理效率，从而可以快速完成骨关节模型的重建。
[0027]本申请中，通过贪婪投影算法将点云数据转换成三角面片，从而减少了平滑滤波次数，提高了重建后的骨关节模型的精度。
附图说明
[0028]图1为根据本申请实施例的骨关节模型重建方法的流程图；
[0029]图2为根据本申请实施例的骨关节模型重建方法的八叉树点云数据结构；
[0030]图3为根据本申请实施例的骨关节模型重建方法S500的流程图；
[0031]图4为根据本申请实施例的骨关节模型重建方法贪婪算法重建的原理图；
[0032]图5为根据本申请实施例的骨关节模型重建方法平滑与重采样的流程图；
[0033]图6为根据本申请实施例的骨关节模型重建装置的结构框图；
[0034]图7为根据本申请实施例的电子设备的结构框图。
具体实施方式
[0035]为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施例做详细的说明。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0036]需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。
[0037]针对上述问题，本申请提供一种新的基于贪婪投影的骨关节模型重建方案，能够通过八叉树结构进行骨关节模型的重建以及通过贪婪算法获取更平滑的重建模型，解决当前骨关节模型重建过程中使用二叉树数据结构造成的效率过低的问题。
[0038]为了便于理解，在此对下述可能使用的术语进行解释：
[0039]VTK：视觉化工具函式库(VTK，Visualization Toolkit)是一个开放源码，跨平台、支持并行处理的图形应用函式库。
[0040]重采样：是指根据一类象元的信息内插出另一类象元信息的过程。影像采样是按一定间隔采集影像灰度数值的，当阈值不位于采样点上的原始函数的数值时，就需要利用已采样点进行内插，称为重采样。
[0041]本申请实施例提供了一种基于贪婪投影的骨关节模型重建方法，该方法的具体方案由图1
‑
图5所示，该方法可以由基于贪婪投影的骨关节模型重建装置来执行，该基于贪婪
投影的骨关节模型重建装置可以集成在电脑、服务器、计算机、服务器集群、数据中心等电子设备中。结合图1所示，其为根据本申请一个实施例的基于贪婪投影的骨关节模型重建方法的流程图；其中，所述基于贪婪投影的骨关节模型重建方法，包括：
[0042]S100，获取骨关节的多层切片MASK；
[0043]本申请中，所述多层切片MASK可以是由医学图像进行处理后得到；所述医学图像可以为：X线片、电子计算机断层扫描(Computed Tomography，CT)图像、磁共振(Magnetic Resonance Imaging，MRI)图像，或者上述多个图像的合成图像等。
[0044]本申请中，由医学图像进行处理后生成多层切片MASK，可以是直接对医学图像中的图形置1，其余部分置0的方式直接生成。
[0045]S200，根据所述多层切片MASK生成骨关节的点云数据；
[0046]本申请中，每层切片MASK为二维图像，其中的每个点均具有二维坐标；多层堆叠的情况下仅需要对每层切分赋予不同的第三轴坐标即可生成三维点云数据。
[0047]本申请中，通过VTK将多层切片MASK生成点云数据。
[0048]S300，构建骨关节的所述点云数据的八叉树数据结构；
[0049]如图2所示，其为八叉树数据结构；可以看出八叉树结构是点云数据的空间分块结构，其中，递归地将点云数据空间划分为八个子区域，构造八叉树数据结构；每个子区域用一个节点表示，存放该区域内的点云数据；不含点的区域不明确表示，由父节点隐式表示。
[0050]本申请中，通本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于贪婪投影的骨关节模型重建方法，其特征在于，包括：获取骨关节的多层切片MASK；根据所述多层切片MASK生成骨关节的点云数据；构建骨关节的所述点云数据的八叉树数据结构；基于移动最小二乘法对所述点云数据进行平滑操作和重采样操作；通过贪婪投影方法对重采样后的所述点云数据进行重建，得到重建后的骨关节模型。2.根据权利要求1所述的骨关节模型重建方法，其特征在于，所述通过贪婪投影方法对重采样后的所述点云数据进行重建，得到重建后的骨关节模型，包括：二次构建重采样后的所述点云数据的八叉树数据结构；通过贪婪投影方法建立所述点云数据的三角面片结构；将骨关节的所述三角面片结构转换为平滑曲面，得到所述骨关节模型。3.根据权利要求2所述的骨关节模型重建方法，其特征在于，所述通过贪婪投影方法建立所述点云数据的三角面片结构，包括：在所述点云数据中任选一点作为初始生长点，基于二次构建的所述八叉树数据结构确定该初始生长点的近邻点；在所述近邻点中确定距离该初始生长点最近的点并连接，得到初始线段；在所述初始线段的近邻点中确定距离该初始线段最近的点，并构造出初始三角形；以初始三角形任一边作为初始线段，并构造出新的三角形；持续构造新的三角形，直至所有点云数据被选择完毕并构建出完整的拓扑结构为止。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的骨关节模型重建方法，其特征在于，所述基于移动最小二乘法对所述点云数据进行平滑操作和重采样操作，包括：建立平滑操作的拟合函数与离散加权范式，确定所述平滑操作的第一权函数；基于所述拟合函数、所述离散加权范式和所述第一权函数，对所述点云数据进行平滑操作；确定用于重采样操作的第二权函数；基于所述拟合函数、所述离散加权范式和所述第二权函数，对平滑操作后的所述点云数据进行重采样操作。5.根据权利要求4所述的骨关节模型重建方法，其特征在于，所述拟合函数公式为：所述离散加权范式为：其中，f(x)为拟合函数，a
i
(x)为拟合函数中第i项基函数的待求系数，p
i
(x)为第i项基函数，m为基函数的项数；ω(x
【专利技术属性】
技术研发人员：张逸凌，刘星宇，
申请(专利权)人：张逸凌，
类型：发明
国别省市：
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