[发明专利]基于NURBS曲面积分的心脏容积计算方法有效
| 申请号： | 200710307247.8 | 申请日： | 2007-12-29 |
| 公开（公告）号： | CN101236663A | 公开（公告）日： | 2008-08-06 |
| 发明（设计）人： | 陈胜勇;蒋婷婷;管秋;陈敏;杜雅慧 | 申请（专利权）人： | 浙江工业大学 |
| 主分类号： | G06T17/30 | 分类号： | G06T17/30;G06T17/00;A61B5/107 |
| 代理公司： | 杭州天正专利事务所有限公司 | 代理人： | 王兵;王利强 |
| 地址： | 310014*** | 国省代码： | 浙江;33 |
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| 摘要： | 一种基于NURBS曲面积分的心脏容积计算方法，包括以下步骤：1)数据的获取与处理：给定大量的心脏医学图像，从这些图像中获取心脏表面的三维点；2)取上述心脏的三维点云的预设点作为控制点，进行NURBS曲面拟合；3)将NURBS曲面用矩阵表示；4)对上述的NURBS曲面进行积分得到心脏的容积，令A(z)为在高度z处的横截面积，则体积为右式，本发明提供一种计算精度高、运算速度快、符合临床诊断所需的要求的基于NURBS曲面积分的心脏容积计算方法。 | ||
| 搜索关键词： | 基于 nurbs 曲面 积分 心脏 容积 计算方法 | ||
【主权项】：
1、一种基于NURBS曲面积分的心脏容积计算方法，其特征在于：所述心脏容积计算方法包括以下步骤：1)、数据的获取与处理：给定大量的心脏医学图像，从这些图像中获取心脏表面的三维点，包括：(1.1)、用图像滤波方法进行平滑处理，去除噪声；(1.2)、通过给定的索引文件将切片图像调整成正确的顺序；(1.3)、定义感兴趣区域，通过灰度域值法从图像中分割出目标区域；(1.4)、获得图像的灰度值，计算灰度的变化，取灰度变化最大的位置为心脏边界；(1.5)、提取心脏的三维点云；2)、取上述心脏的三维点云作为控制点，进行NURBS曲面拟合，其算式为(1)：s ( u , v ) = Σ i = 0 n Σ j = 0 m ω i , j p i , j N i , k 1 ( u ) N j , k 2 ( v ) Σ i = 0 n Σ j = 0 m ω i , j N i , k 1 ( u ) N j , k 2 ( v ) - - - ( 1 ) ![]()
上式中，B样条Ni，k(u)定义在整个参数u轴上，B样条Ni，k(u)由其支承区间内节点ui，ui+1，....ui+k+1决定；3)、将NURBS曲面用矩阵表示：定义在节点矢量U，V上，限于节点区域[ui，ui+1)×[vj，vj+1)上的k1×k2次(k1+1，k2+1阶)NURBS曲片表示如下：s ij ( u , v ) = Σ l = i - k 1 i Σ r = j - k 2 j ω lr p lr N l , k 1 ( u ) N r , k 2 ( v ) Σ l = i - k 1 i Σ r = j - k 2 j ω lr N l , k 1 ( u ) N r , k 2 ( v ) - - - ( 3 ) s ij h ( u , v ) = Σ l = i - k 1 + 1 i Σ r = j - k 2 + 1 j V lr h N l , k 1 ( u ) N r , k 2 ( v ) - - - ( 4 ) s i , j h ( t , w ) = T k 1 M i , u k 1 + 1 V i , j h ( M j , v k 2 + 1 ) T W k 2 T - - - ( 5 ) T k 1 = 1 t · · · t k 1 , W k 2 T = 1 w · · · w k 2 T , ![]()
Mi，uk1+1和Mj，vk2+1分别是u向和V向的系数矩阵；公式(5)的幂基函数表示：s i , j h ( t , w ) = Σ l = 0 k 2 Σ r = 0 k 1 B i , j ( r , l ) t r w l - - - ( 6 ) B i , j ( r , l ) = Σ b = 0 k 2 ( Σ c = 0 k 1 M i , u k 1 + 1 ( l , c ) × V h ( i - ( k 1 - c ) , j - ( k 2 - b ) ) ) × M j , v k 2 + 1 ( b , r ) S h ( t , w ) = Σ i = k 1 m Σ j = k 2 n s i , j h ( t , w ) = Σ i = k 1 m Σ j = k 2 n Σ l = 0 k 2 Σ r = 0 k 1 B i , j ( r , l ) t r w l - - - ( 7 ) X h ( t , w ) = Σ i = k 1 m Σ j = k 2 n S i , j ( t , w ) = Σ i = k 1 m Σ j = k 2 n Σ l = 0 k 2 Σ r = 0 k 1 B i , j x ( r , l ) t r w l Y h ( t , w ) = Σ i = k 1 m Σ j = k 2 n S i , j ( t , w ) = Σ i = k 1 m Σ j = k 2 n Σ l = 0 k 2 Σ r = 0 k 1 B i , j y ( r , l ) t r w l - - - ( 8 ) Z h ( t , w ) = Σ i = k 1 m Σ j = k 2 n S i , j ( t , w ) = Σ i = k 1 m Σ j = k 2 n Σ l = 0 k 2 Σ r = 0 k 1 B i , j z ( r , l ) t r w l ![]()
其中，d 0 , j = t i - t j t j + ( k + 1 ) - 1 - t j , d 1 , j = t i + 1 - t j t j + ( k + 1 ) - 1 - t j . M i 1 = [ 1 ] , M i 2 = 1 0 - 1 0 , M i 3 = u i + 1 - u i u i + 1 - u i - 1 u i - u i - 1 u i + 1 - u i - 1 0 - 2 ( u i + 1 - u i ) u i + 1 - u i - 1 2 ( u i + 1 - u i ) u i + 1 - u i - 1 0 u i + 1 - u i u i + 1 - u i - 1 - ( u i + 1 - u i ) ( 1 u i + 1 - u i - 1 + 1 u i + 2 - u i ) u i + 1 - u i u i + 2 - u i M i 4 = ( u i + 1 - u i ) 2 ( u i + 1 - u i - 1 ) ( u i + 1 - u i - 2 ) , 1 - a 00 - a 02 u i - u i - 1 u i + 2 - u i - 1 · u i - u i - 1 u i + 1 - u i - 1 , 0 - 3 a 00 , 3 a 00 - a 12 , 3 u i + 1 - u i u i + 2 - u i - 1 · u i - u i - 1 u i + 1 - u i - 1 , 0 3 a 00 , - 3 a 00 - a 22 3 u i + 1 - u i u i + 2 - u i - 1 · u i + 1 - u i u i + 1 - u i - 1 , 0 - a 00 , a 31 , a 32 u i + 1 - u i u i + 3 - u i · u i + 1 - u i u i + 2 - u i a 31 = a 00 + 1 3 a 12 + u i + 1 - u i u i + 2 - u i · u i + 1 - u i u i + 2 - u i - 1 , a 32 = - 1 3 a 12 - a 33 - u i + 1 - u i u i + 2 - u i · u i + 1 - u i u i + 2 - u i - 1 , V = ∫ z 1 z 2 A ( z ) dz - - - ( 10 )
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