[发明专利]一种肾脏内微细管道3D重构方法

权利要求书

1.一种肾脏内微细管道3D重构方法，其特征在于，包括：

管道提取：采用连续门限分割算法，从肾脏CT图像中分割出肾内管道图像；

管道细化：采用能量驱动中心线的提取方法，提取肾内管道图像的骨架，并建立管道三维拓扑模型；

管道修补：在管道三维拓扑模型上，通过插值方法，对肾内管道中某些位置部分缺失的管道进行修补；且通过分形理论，对肾内管道中某些位置全部缺失的管道进行修补；

所述通过分形理论，对肾内管道中某些位置全部缺失的管道进行修补，具体包括：

建立管道三维拓扑模型的树状层次结构；

根据树状层次结构，提取主管道模型数据；

根据树状层次结构，定位管道信息全部缺失的部位；

采用非局部自相似方法，对管道进行修补；

所述建立管道三维拓扑模型的树状层次结构，具体包括：

采用剖分阈值法，对管道三维拓扑模型的数据进行分类：遍历管道三维拓扑模型的所有点坐标，找到最大值和最小值；以最大值和最小值的平均值为阈值，将整个管道三维拓扑模型的数据分为两类，其中大于阈值的为A类，小于阈值的为B类；

分别对A类和B类中的数据找到其最大值和最小值，以最大值和最小值的平均值为阈值分为两类；以此类推，直到每一类中的数据点数小于八个，则停止剖分，建立了以小于八个点为一层的层状树形结构；其中，第一层树状结构代表主管道；

所述根据树状层次结构，提取主管道模型数据，具体包括：

将第一层树状结构取出，压入一个临时寄存器；

所述根据树状层次结构，定位管道信息全部缺失的部位，具体包括：

搜索不同区域的树状结构层次数，若该区域只有第一层树状结构，则该区域管道信息全部缺失；

所述采用非局部自相似方法，对管道进行修补；具体包括：

采用欧式距离衡量不同层状树形结构子集的相似度：通过计算各子集P_i和P_j之间的欧式距离，获取各子集之间的相似度：

其中，n为子集中的管道模型数据点，n≤8；越小，说明子集P_i和P_j之间的相似度越大；越大，说明子集P_i和P_j之间的相似度越小；

计算所有子集的相似度，取其中最小，即相似度最大的子集作为管道修补的子集。

2.如权利要求1所述的肾脏内微细管道3D重构方法，其特征在于，所述管道提取，还包括：

采用高斯平滑滤波方法，对分割后的肾内管道图像进行平滑。

3.如权利要求1所述的肾脏内微细管道3D重构方法，其特征在于，还包括：管道去噪：

采用阈值法，去除管道末端毛细血管处出现的环路；

采用高斯平滑滤波方法，去除管道末端毛细血管处出现的毛刺。

4.如权利要求1所述的肾脏内微细管道3D重构方法，其特征在于，还包括：在管道三维拓扑模型上，加入了柏林噪声，使肾内管道具有随机性；其具体包括：

获取需要添加柏林噪声的数据点：需要添加柏林噪声的数据点为信息完全丢失的管道，即树状层级结构中第一层级的数据点，以点A(x+x₀,y+y₀,z+z₀)为例；其中x,y,z为整数部分，x₀,y₀,z₀为小数部分；

以点A坐标的整数部分x,y,z和小数部分x₀,y₀,z₀构建以点A为中点的立方体，立方体八个顶点的坐标为点A整数部分和小数部分的组合；

计算八个顶点的梯度与点A到顶点的距离向量：其中各顶点的梯度在12条棱的单位向量中选取，即

(1,1,0),(-1,1,0),(1,-1,0),(-1,-1,0),(1,0,1),(-1,0,1),(1,0,-1),(-1,0,-1),(0,1,1),(0,-1,1),(0,1,-1),(0,-1,-1)；

采用缓动函数预处理后进行线性插值，所述缓动函数为：

f(t)＝6t⁵-15t⁴+10t³。

5.如权利要求1所述的肾脏内微细管道3D重构方法，其特征在于，还包括：管道标记：

根据树状层次结构，对不同层次的肾内管道进行标记：对每一个层次赋值，第一层次赋值为1，第二层次赋值为2，以此类推，每一层次代表了不同类型和尺寸的管道。