[發明專利]顱頜面三維形貌模型的構建方法及其裝置

無效

• 申請號: 201210111335.1
• 申請日: 2012-04-16
• 公開（公告）號: CN102663818A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 于洪波;沈國芳;劉炳凱;沈舜堯
• 申請（專利權）人: 上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽

技術領域

本發明涉及醫學圖像生成與應用領域，尤其涉及一種顱頜面三維形貌模型的構建方法及其裝置。

背景技術

頜面部軟硬組織三維模型建立及形態分析對研究面部生長、面部畸形的診斷、術后面形的預測和療效評價有重要的意義。目前面部軟硬組織的三維圖像信息獲取方法有莫爾云紋、三維激光掃描、結構光技術、三維立體攝影、光柵投影測量、CT、MRI等。莫爾云紋、結構光技術、激光掃描、三維立體攝影等技術只能進行物體表面特征記錄，對于物體內部結構無能為力。同時莫爾云紋、結構光技術、激光掃描等方法只能構建物體的灰色影像，不能如實反映面部的色澤紋理信息，而這些信息對于面部形態評價、標志點的確定具有重要的意義。激光掃描過程中對眼睛亦有損害，掃描時患者只能緊閉雙眼，妨礙面部正常形態的獲取。CT、MRI檢查影像可以同時提供物體表面及內部形態，亦可以進行三維重建，但由于是灰色圖像，也存在表面色澤信息丟失。尚缺乏一種理想的構建顱頜面軟硬組織的三維形貌仿真模型的方法。同時，盡管上述三維圖像獲取方法實現了三維建模，但其展示方式仍局限于二維的顯示屏顯示，因而在一定程度上限制了三維建模的意義。因此，建立一種既包括軟硬組織的解剖結構，也包括面部軟組織的色澤、形態、質地、紋理等信息數據的三維形貌仿真模型并實現三維顯示就顯得尤為重要。學者們也嘗試利用立體攝影與面部CT重建影像結合，構建顱頜面三維形貌模型，獲得了較好的效果。但由于立體攝影儀價格較貴，妨礙了該方法的推廣。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種構建顱頜面三維形貌模型的方法及裝置，解決現有技術只能構建物體的灰色影像，不能如實反映面部的色澤紋理信息，尚缺乏一種理想的構建顱頜面軟硬組織的三維形貌仿真模型的方法，以及現有技術無法實現三維顯示的問題。

為了解決上述問題，本發明提供了一種顱頜面三維形貌模型的構建方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)采用計算機斷層掃描對顱頜面進行平掃獲取計算機斷層掃描數據，并通過面部攝影獲得面部正側位照片；(2)將所述計算機斷層掃描數據輸入軟件系統，進行面部軟組織的三維重建，并轉化為三角面片模型；(3)選擇面部軟組織解剖標志點；(4)利用步驟(3)選定的面部軟組織解剖標志點，在所述面部正側位照片與三角面片模型間建立紋理映射，構建顱頜面三維形貌模型。

進一步，步驟(1)中計算機斷層掃描平掃的掃描基準面平行于眶耳平面并垂直于水平面，掃描范圍為顱頂至舌骨水平，計算機斷層掃描數據輸出格式為醫學數字成像和通訊標準格式；面部攝影是靜息狀態使眶耳平面平行于水平面，拍攝獲得面部正側位照片。

步驟(2)中將所述計算機斷層掃描數據輸入軟件系統后，進一步包括改變計算機斷層掃描值的窗寬、窗位，使圖像中包含完整的軟硬組織，并設定此時的計算機斷層掃描值為計算機斷層掃描洪斯菲爾德閾值。

所述計算機斷層掃描數據進一步經二維預處理和三維預處理來進行面部軟組織的三維重建，并轉化為三角面片模型。

步驟(4)中進一步通過曲面參數化方法，采用開放性圖形庫的紋理貼圖模式進行多幅紋理間的疊加，并通過調整像素點在三維空間不同方向上的坐標值實現紋理間的融合。

為了解決上述問題，本發明還提供了一種顱頜面三維形貌模型的構建裝置，包括計算機斷層掃描設備、面部攝影設備、模型轉化模塊、標志點選擇模塊以及軟件系統；所述計算機斷層掃描設備用于獲取計算機斷層掃描數據；所述面部攝影設備用于通過面部攝影獲得面部正側位照片；所述模型轉化模塊分別與所述計算機斷層掃描設備和軟件系統相連，用于將所述計算機斷層掃描數據輸入所述軟件系統，進行面部軟組織的三維重建，并轉化為三角面片模型；所述標志點選擇模塊用于選擇面部軟組織解剖標志點；所述軟件系統分別與所述模型轉化模塊、面部攝影設備和標志點選擇模塊相連，用于利用所述標志點選擇模塊選定的面部軟組織解剖標志點，在所述面部正側位照片與三角面片模型間建立紋理映射，構建顱頜面三維形貌模型。

進一步，所述計算機斷層掃描設備采用掃描基準面平行于眶耳平面并垂直于水平面，掃描范圍為顱頂至舌骨水平的平掃方式獲得計算機斷層掃描數據，計算機斷層掃描數據輸出格式為醫學數字成像和通訊標準格式；所述面部攝影設備采用靜息狀態使眶耳平面平行于水平面，拍攝獲得面部正側位照片。

所述模型轉化模塊進一步包括一閾值設置單元，用于在將所述計算機斷層掃描數據輸入所述軟件系統后，通過改變計算機斷層掃描值的窗寬、窗位，使圖像中包含完整的軟硬組織，設置此時的計算機斷層掃描值為計算機斷層掃描洪斯菲爾德閾值。