[发明专利]基于虚拟六面体模型的虚拟三维模型生成

说明书

所公开的实施方式包括用于基于三维对象的多个二维截面图像来生成虚拟三维模型的三维模型数据的方法(系统和非暂态计算机存储可读介质)。基于多个虚拟六面体模型来生成三维对象的三维模型。基于对象的二维截面图像中的相应像素来生成多个六面体模型。通过生成对象的包括多个六面体模型的三维模型，可以精确地表示另一对象内的对象。此外，三维模型保证具有闭合形状，因此可以成功地执行三维模型的三维打印。

相关申请的交叉引用

本申请根据35 U.S.C.§119(e)要求于2015年4月2日提交的题为“Advanced 3DPolyhedron Engine for Medical Imagery”的第62/142,001号共同未决的美国临时专利申请以及于2016年3月30日提交的题为“Virtual Three-Dimensional Model GenerationBased on Virtual Hexahedron Models”的第15/086,036号美国专利申请的优先权，这两个申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开内容总体涉及虚拟模型生成的领域，并且具体涉及生成三维虚拟模型的计算机实现过程。

背景技术

三维(3-D)模型提供了对具有复杂形状的对象的理解便利。通过3-D对象的计算机生成的虚拟3-D模型，可以从不同的视点视觉呈现对象的各个部件的形状和布置。此外，可以修改3-D模型以模拟对象被修改或重新定位的情况。此外，可以通过3-D打印机将3-D模型呈现为有形的复制品。

在一个示例中，可以基于2-D截面图像(例如计算机断层摄影(CT)扫描或磁共振成像(MRI)扫描图像)来生成3-D模型。图1示出了包括对象110、120、130、140、160、180(例如颞下颌关节110、180，椎骨孔120、椎骨130和牙齿140、160)的人类受试者的头部的示例CT扫描图像100。示例对象包括骨骼、牙齿或用于确定受试者的医学状态的任何身体部位。

图2A和图2B示出了根据两个CT扫描图像生成3-D模型的示例常规过程。在常规方法中，提取第一CT扫描图像的对象110A、130A、140A、160A和180A的边缘，并且提取第二CT扫描图像的相应对象110B、130B、140B、160B和180B的边缘。通过连接相应的边缘，可以生成3-D模型210、230、240、260和280的表面215、235、245、265和285。因此可以获得分别与对象110、130、140、160和180对应的3-D模型210、230、240、260和280。

然而，通过常规方法生成的3-D模型无法表示放置在另一对象内的对象。例如，通过提取边缘130A、130B并且通过连接边缘130A、130B生成表面235，对象130内的对象120被忽略。因此，通过常规方法获得的3-D模型无法精确表示被其他对象封闭或包围的对象。

此外，通过常规方法生成的3-D模型可能具有未闭合(或开放)的形状。在常规方法中，如果两个边缘被确定为不是同一对象的一部分，则省略两个边缘之间的表面。缺少闭合的表面变成孔，因此导致开放形状。例如，如图3所示，生成孔310A...310F，这是因为围绕孔310的边缘被确定为是不同对象的一部分。由于3-D模型中的这些孔造成的这样的开放形状导致无法区分对象的内部部分和对象的外部部分。因此，具有开放形状的3-D模型无法进行3-D打印或导致3-D模型的3-D打印不准确。

发明内容