[發明專利]基于兼容性網格分割的骨骼參數計算方法

有效

• 申請號: 201310646822.2
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN103632371A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 吳云燕;陳正鳴;何坤金;耿維忠;王波
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.?一種基于兼容性網格分割的骨骼參數計算方法，其特征在于：其方法步驟如下：

（1）在特征點提取的基礎上對人體骨骼的3D網格模型進行醫學語義分割；該步驟包括如下：

步驟S01：結合特定醫學先驗知識對骨骼模型提取一些特征點；

步驟S02：基于特征點對骨骼模型進行符合醫用的分割；該分割的具體步驟為：

步驟t01：將每個網格頂點的區域號初始為-1，即分割后邊界點的區域號保持為-1；

步驟t02：依次對每個種子頂點進行區域擴展，即分水嶺算法中的浸沒操作，形成一個個匯水盆地；

（2）分割得到的模板再指導同類的其它骨骼模型進行快速兼容性分割；該步驟包括如下：

步驟S03：將已完成分割的模型作為模板模型A,?正待分割的同類骨骼模型作為目標模型B;

步驟S04：在模板模型A與目標模型B之間進行基于Laplacian變形的非剛性配準；

步驟S05：對于模板模型A上的每個特征點p，在配準過的目標模型B上找出對應的特征點q；

步驟S06：目標模型B在相應特征點q的指導下進行快速分割；

（3）根據網格分割結果計算出骨骼的主要參數；該步驟包括如下：

步驟S07：對于已成功分割成若干區域的骨骼模型,?用基本形狀來模擬一些區域，并計算出相關參數;

步驟S08：根據特征點及計算出的參數對骨骼模型建立一個子區域鄰接圖，存儲相關信息，將骨骼模型的結構性描述轉化成一種語義描述。

2.?根據權利要求1所述的?一種基于兼容性網格分割的骨骼參數計算方法，其特征在于：在所述步驟S01中，所述對骨骼模型提取的特征點有四類：突出特征點、邊界特征點、中心頂點和用戶選擇點；其中，檢測突出特征點的具體步驟為：

步驟i01：對網格模型挑選一個中心頂點；

步驟i02：計算每個網格頂點到中心頂點的測地距離；

步驟i03：計算每個網格頂點的局部深度值；

步驟i04：?綜合頂點的測地距離值和局部深度值，定位網格模型的突出特征點。

3.?根據權利要求2所述的?一種基于兼容性網格分割的骨骼參數計算方法，其特征在于：在所述步驟i03中，所述局部深度值是指某個頂點相對于鄰居頂點的最大高度差即深度；頂點v與某個鄰居頂點的高度差可近似為連接這兩個頂點的矢量在頂點v的法線向量上的投影。

4.?根據權利要求2所述的?一種基于兼容性網格分割的骨骼參數計算方法，其特征在于：在所述步驟i04中，所述網格模型的突出特征點的檢測條件是：該頂點到模型中心頂點的測地距離是其鄰域內的局部最大值并且該頂點的局部深度值為負的較小值。

5.?根據權利要求1所述的?一種基于兼容性網格分割的骨骼參數計算方法，其特征在于：在步驟t02中，所述對每一個種子頂點P的浸沒操作這樣實現：檢測種子頂點P的所有鄰接點，若種子頂點P的某個鄰接點Pi不是邊界特征點并且與該區域種子頂點間的測地距離更近，?則賦予Pi與種子頂點P相同的區域號，對鄰接點Pij也作同樣的區域擴展操作，直到這個浸沒的區域全部被邊界頂點或其他已標記區域所包圍。

6.?根據權利要求1所述的?一種基于兼容性網格分割的骨骼參數計算方法，其特征在于：在步驟S04中，所述模板模型A與同類骨骼模型B之間基于Laplacian變形的非剛性配準，其步驟如下：

步驟p01：為網格B建立kd樹，為下一步的最近鄰頂點搜索建立查詢結構；

步驟p02：為模板網格A中每個頂點找出它在網格B中的最近點，將這樣的每一頂點對存放在向量pairs中;

步驟p03：在向量pairs中挑選一批頂點對，作為下一步Laplacian變形的約束頂點對，這些約束頂點的位置在變形過程中力求基本不變;

步驟p04：對模板模型A進行一次Laplacian變形，生成新網格new_A;

步驟p05：在新網格new_A中，求出每個約束頂點與其在網格目標模型B中對應點之間的距離即誤差，計算總誤差的均方根值，記為err;

步驟p06：?跳轉至p02，在new_A與目標模型B之間計算對應點，重新生成約束頂點對，?再進行Laplacian變形；反復迭代，若最后m次迭代內有n?次誤差值err比前次大，其中m>n,且m>1,?則結束迭代，輸出此時的網格new_A。