[发明专利]一种断骨模型配准方法

说明书

本发明公开了一种基于最大公共子图与包围盒的断骨断面及断骨模型配准方法，包括如下步骤：断骨轴线提取步骤：断骨高斯映射步骤：断面点集提取步骤：通过剔除其法向量与所述断骨轴线呈一定角度内的三角面片，将所述的断骨模型分割成两个断骨模型；每个模型包含该断骨的断面模型；分别对两个断骨进行三角面片的剔除，最终得到四个子模型，其中2个为断面模型；提取4个所述子模型包含节点数的断面点集，通过使用最大公共子图算法两两比较所述的断面电机，选择2个包含节点数最大的一对子模型作为所述的两个断面模型；断骨预配准步骤：建立所述的两个断面模型的包围盒，将两包围盒在空间上对齐完成预配准；断骨精确配准步骤：通过ICP算法对两断骨模型进行精确配准，完成两断骨的接合。

技术领域

本发明涉及一种断骨模型配准方法。涉及专利分类号G06计算；推算；计数G06T一般的图像数据处理或产生G06T7/00图像分析，例如从位像到非位像。

背景技术

目前骨折手术普遍采用人工复位和伤肢内固定相结合的方法，这种方法存在的问题是创伤大、出血多、容易引发神经血管损伤等并发症。因此，可以利用计算机对断骨模型进行虚拟拼接，从而在术前得到钢板的各种几何参数。然而目前的断骨虚拟拼接方法存在很多问题，比如断面分割不准确、需要手动操作、预配准不精确等等，这些问题都很大程度地影响了断骨模型配准的效果。

在现有技术中，存在通过根据断面法向量与主轴线夹角和法向量的突变两个方面来进行断面分割的手段，也存在直接根据断骨的轴线进行预配准的方案。但是，根据断面法向量与主轴线夹角和法向量的突变两个方面来进行断面分割，需要人为的在模型上进行点选，不能实现断面的自动提取。

另外，单纯将断骨的主轴线进行对齐并不能满足预配准的要求，可能会出现断骨的截面方向相背离的情况，而且截面形状也无法做到大致吻合，很容易造成精配准的不准确。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：一种断骨模型配准方法，包括如下步骤：

断骨轴线提取步骤：

根据经由CT图像序列重建生成的断骨模型，生成该模型初始样本矩阵Z；对该样本矩阵进行中心化，得到矩阵X；计算该矩阵X的协方差矩阵C和协方差矩阵C的特征值，选取最大特征值对应的特征向量作为断骨轴线；

断骨高斯映射步骤：

计算所述断骨模型上每一个三角面片的法向量，对全部的法向量进行单位化，得到每一个三角面片的单位法向量n；将得到的所有单位法向量n的起点平移到坐标原点，向量的终点则会落到以坐标原点O为球心，半径为1的单位球面S上，断骨模型的高斯映射完成；

断面点集提取步骤：

通过剔除其法向量与所述断骨轴线呈一定角度内的三角面片，将所述的断骨模型分割成两个断骨模型；每个模型包含该断骨的断面模型；

分别对两个断骨进行三角面片的剔除，最终得到四个子模型，其中2个为断面模型；

提取4个所述子模型包含节点数的断面点集，通过使用最大公共子图算法两两比较所述的断面电机，选择2个包含节点数最大的一对子模型作为所述的两个断面模型；

断骨预配准步骤：

建立所述的两个断面模型的包围盒，将两包围盒在空间上对齐完成预配准；

断骨精确配准步骤：

通过ICP算法对两断骨模型进行精确配准，完成两断骨的接合。

作为优选的实施方式，所述的断骨轴线提取步骤具体包括如下步骤：

a.对断骨模型中的n个顶点，将所述的n个点坐标赋值给一个3×n的矩阵 Z，生成该模型的初始样本矩阵为三维列向量；