[发明专利]三维建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维建模方法，特别是涉及一种基于最小能量约束的离散化医学三维标测数据的三维建模方法。

背景技术

在医学领域中，特别是在心电生理方面的研究和治疗方面，需要分析、研究和参考心腔内膜的三维表面形态，以及附属于该表面形态的心内电生理信息，用以分析心内电生理的异常情况和各类心律失常。心腔内膜的三维表面模型可以直观简洁地描述心腔内膜的三维表面形态和附属于该三维表面形态上的心内电生理信息。

各类的医学三维建模方法有很多，主要分为两大类：一是基于CT/MRI序列图像的三维建模方法；二是基于医疗设备实时采集的离散化数据的三维建模方法。

何晖光等人在《软件学报》第13卷第2期发表的《基于分割的三维医学图像表面重建算法》中描述了一种基于分割的三维医学图像表面重建算法，该论文的公开内容在此引入以供参考。将图像分割与MC(Marching Cubes)算法相结合，采用适合的分割方法，对图像进行分割。利用分割结果的等值面，应用MC算法进行三维重构。该方法适用于CT/MRI图像密集数据的三维重构，不适应于具有稀疏特性的离散化数据的三维重构。

谭建荣等人在《软件学报》第13卷第11期发表的《基于曲面局平特性的散乱数据拓扑重建算法》中描述了一种基于曲面局平特性的，以散乱点集及其密度指标作为输入，以三角形分片线性曲面作为输出的拓扑重建算法，该论文的公开内容在此引入以供参考。该算法利用曲面局平特性，从散乱点集三维Delaunay三角剖分的领域结构中完成每个样点周围的局部拓扑重建，从局部重建的三角片并集中得到三维重建的结果。该算法在散乱点集较稀疏时，容易出较大曲面空洞、曲面形态不光滑和拓扑结构异常等问题。

M·P·斯特凡诺等人的中国专利200780030522中描述了一种三维图形建模方法，该专利的公开内容在此引入以供参考。该方法至少包括：对于至少两个元素，确定与接口有关的元素的一个或多个参数的步骤；在软件资源级借助于所确定的参数显示接口的三维图形建模的步骤。

M·A·古尔森等人的中国专利200710101291中描述了一种用于生成血管模型的三维建模方法，该专利的公开内容在此引入以供参考。该方法沿血管的中心线设置一系列种子点，基于种子点为同心圆的系列环生成血管曲面。该方法仅局限于血管建模的领域，并不能宽泛适用于复杂的心腔内膜的建模领域。

Reisfeld等人的美国专利6,226,542中描述了一种用于心腔内三维建模的方法，该专利的公开内容在此引入以供参考。该方法生成接近三维定位点的初始化网格点；对于每一个网格点，都依据若干定位点与若干网格点的位移来确定一个唯一向量；按照向量移动网格点来实现重建表面接近或类似于物体的三维表面形态。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种三维建模方法，应用医学导管在心腔内采集医学三维标测数据，将医学三维标测数据进行三维表面重构。

本发明的技术方案是：一种三维建模方法，包括如下步骤：

第一步，根据离散化医学三维标测数据，通过凸壳运算，生成医学三维标测数据的拓扑表面形态；

第二步，根据离散化医学三维标测数据，生成三维空间的可形变封闭曲面，该可形变曲面包围所有采集的三维标测数据点；

第三步，根据可形变封闭曲面的能量特性和医学三维标测数据的拓扑表面形态，在最小能量约束条件下，采用水平集重构方法，将可形变封闭曲面迭代逼近拓扑表面形态；

第四步，将每个医学三维标测数据附近的可形变曲面进行局部调整，使局部可形变曲面与每个三维标测数据重合，构建准确接近的医学三维标测数据拓扑表面形态的封闭光滑曲面模型。

所述水平集重构方法为窄带法。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：应用医学导管在心腔内采集医学三维标测数据，将医学三维标测数据进行三维表面重构，可生成准确接近于心腔内膜表面形态的三维表面模型，用以指导和辅助医生进行心电生理或心律失常的医学研究。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

一种三维建模方法，包括如下步骤：

第一步，根据离散化医学三维标测数据，通过凸壳运算，生成医学三维标测数据的拓扑表面形态：