[發明專利]基于重力場模型的管道狀物體拉直的圖像處理方法

無效

• 申請號: 200910055601.1
• 申請日: 2009-07-30
• 公開（公告）號: CN101615299A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: 趙俊;李雷
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00;G06T3/60
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

1.一種基于重力場模型的管道狀物體拉直的圖像處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步、通過計算機斷層掃描成像法、核磁共振成像法或超聲成像法獲得原始三維圖像數 據，然后對原始三維圖像數據采用濾波去噪法、對比度調整法或插值法進行優化預處理，最后 通過區域增長或水平集方法進行圖像分割，得到管道狀物體的內壁三維圖像數據和外壁三維圖 像數據；

第二步、將外壁三維圖像數據劃分為結構化網格、掃略網格或自由網格并生成外壁三維有 限元模型；

第三步、對外壁三維有限元模型施加邊界條件和重力場載荷，即：

3.1)所述的邊界條件是指在外壁三維有限元模型的一端取一橫截面，設定位于該橫截面 上的所有節點的位移和速度均為0；

3.2)所述的重力場載荷是指對于外壁三維有限元模型的一端，取一橫截面，位于截面上 的所有節點施加ENCASTRE約束，即定義其位移和速度均為0；施加全局重力場，重力加速度取 9.8m/s²，場方向為垂直于施加邊界約束的截面指向模型內側的方向；

第四步、依據所施加的邊界約束和重力場載荷對外壁三維有限元模型進行非線性有限元變 形計算求解，生成拉直變形后的外壁三維有限元模型；

第五步、使用基于特征點的非剛體配準的方法實現內壁三維圖像數據的拉直變形：將外壁 三維有限元模型上的各節點作為源特征點，將第四步中計算求解得到的拉直變形后的外壁三維 有限元模型上的各節點作為目標特征點，根據源特征點與目標特征點的對應關系，應用非剛體 配準方法，得到內壁三維圖像數據中任意一點到拉直變形后的內壁三維圖像數據中對應點的映 射關系，從而得到拉直變形后的內壁三維圖像數據；

第六步、采用中心路徑生成算法計算外壁三維圖像數據的中心路徑和拉直變形后的外壁三 維圖像數據的中心路徑；

第七步、基于第五步中得到的特征點進行旋轉失真校正處理：根據第五步中得到的源特征 點與目標特征點的對應關系，計算拉直變形后的內壁三維圖像數據相鄰數據層的旋轉角度，對 拉直變形后的內壁三維圖像數據第二層以后的每一層，進行旋轉變換，得到旋轉失真校正后的 內壁三維圖像數據；

第八步、基于第五步中得到的特征點和第七步的結果，進行長度失真校正處理，將長度失 真校正后的內壁三維圖像數據重新繪制，以三維形式顯示出來，觀察視角位于管道內部或外部， 并可由用戶任意選取。

2.根據權利要求1所述的基于重力場模型的管道狀物體拉直的圖像處理方法，其特征是， 所述的外壁三維有限元模型中的有限元網格的網格單元為四面體單元或六面體單元。

3.根據權利要求1所述的基于重力場模型的管道狀物體拉直的圖像處理方法，其特征是， 所述的非線性有限元變形計算求解是指：列出虛功方程，使用Newton-Raphson方法、修正的 Newton-Raphson方法或準Newton方法計算虛功方程的極值點。

4.根據權利要求3所述的基于重力場模型的管道狀物體拉直的圖像處理方法，其特征是， 所述的虛功方程是指：變形體中任意滿足平衡的力系在任意滿足協調條件的變形狀態上作的虛 功等于零，即體系外力的虛功與內力的虛功之和等于零。

5.根據權利要求1所述的基于重力場模型的管道狀物體拉直的圖像處理方法，其特征是， 所述的非剛體配準方法是指：薄盤樣條法、近似薄盤樣條法、體積樣條法或彈性體樣條法。

6.根據權利要求1所述的基于重力場模型的管道狀物體拉直的圖像處理方法，其特征是， 所述的拉直變形后的外壁三維圖像數據是指：利用獲取的拉直變形后的內壁三維圖像數據，通 過膨脹腐蝕或非剛體配準方法獲得的拉直變形后的管道狀物體的內部空腔三維圖像數據、拉直 變形后的管道狀物體的管壁三維圖像數據的總和。