[發(fā)明專利]一種參數(shù)化人體假肢骨骼建模方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810062425.3
• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN108280881A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅睿;李亮
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;孫楠

1.一種參數(shù)化人體假肢骨骼建模方法，其特征在于包括以下步驟：

1)根據(jù)醫(yī)院采集的大量人體上下肢的CT掃描數(shù)據(jù)，在醫(yī)學(xué)圖像處理軟件中進(jìn)行幾何重塑；先將掃描圖片導(dǎo)入到圖像處理軟件中清除了圖像外圍的噪聲，然后根據(jù)骨骼和皮膚的吸收密度不同，分別提取出骨骼和皮膚的部分；

2)將重建的皮膚部分生成三維文件，導(dǎo)入到有限元建模軟件中；然后在有限元建模軟件中通過樣條插值方法，先均勻取點(diǎn)，再由這些點(diǎn)樣條插值生成曲線段，對線段均分后得到所需的標(biāo)志點(diǎn)；

3)在有限元建模軟件中，以GHBMC人體模型為基準(zhǔn)模型，對基準(zhǔn)模型的肢體部分與導(dǎo)入的肢體部分進(jìn)行標(biāo)志點(diǎn)的選取，標(biāo)志點(diǎn)的位置一一對應(yīng)；

4)在確定標(biāo)志點(diǎn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行RBF變換，將基準(zhǔn)模型依次進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)、放縮至導(dǎo)入肢體的位置；

5)將變換后的基準(zhǔn)模型進(jìn)一步投影到導(dǎo)入肢體表面，實(shí)現(xiàn)外觀幾何的充分貼合；

6)對所有CT數(shù)據(jù)重復(fù)上述步驟，得到大量變換、投影后的有限元模型，將這些有限元模型的數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析和線性回歸分析，進(jìn)而建立起參數(shù)化人體假肢骨骼模型，通過該模型得到殘缺肢體的外觀形態(tài)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種參數(shù)化人體假肢骨骼建模方法，其特征在于：所述步驟3)中，標(biāo)志點(diǎn)的選取方法：先確定上下肢上的人體解剖學(xué)點(diǎn)；然后在每兩個(gè)解剖學(xué)點(diǎn)之間均勻連續(xù)地大量取點(diǎn)，并采用樣條插值的方法，通過取得的點(diǎn)建立平滑的樣條曲線；最后對樣條曲線均分取點(diǎn)，作為確定的標(biāo)志點(diǎn)。

3.如權(quán)利要求1所述的一種參數(shù)化人體假肢骨骼建模方法，其特征在于：所述步驟5)中，幾何外觀的充分貼合實(shí)現(xiàn)過程如下：

5.1)通過基準(zhǔn)模型和CT成像上的標(biāo)志點(diǎn)，以及RBF-morphing的方式，將基準(zhǔn)模型映射到CT成像的對應(yīng)位置處；

5.2)將映射之后基準(zhǔn)模型的上層幾何投影到CT成像的幾何上，保證了肢體的關(guān)節(jié)部位完全貼合。

4.如權(quán)利要求3所述的一種參數(shù)化人體假肢骨骼建模方法，其特征在于：所述步驟5.1)中，利用空間點(diǎn)的位置關(guān)系，利用最小二乘法實(shí)現(xiàn)最優(yōu)映射。

5.如權(quán)利要求3所述的一種參數(shù)化人體假肢骨骼建模方法，其特征在于：所述步驟5.2)中，投影過程：首先求待投影面在每個(gè)節(jié)點(diǎn)處的法向量，然后求各法向量與目標(biāo)面的交點(diǎn)；將待投影面的每個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)替換為各個(gè)交點(diǎn)坐標(biāo)，得到投影后的面。