[發明專利]表面網格切割和切口邊界優化處理的方法和系統

有效

• 申請號: 201910023350.2
• 申請日: 2019-01-10
• 公開（公告）號: CN109754469B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 王洪建;馬杰延;任遠
• 申請（專利權）人: 上海聯影醫療科技股份有限公司
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆

本發明提供了一種表面網格切割方法，包括：獲取初始表面網格與切割平面的相交三角面片集合；獲取所述初始表面網格關于切割平面的邊界點集；獲取所述初始表面網格與所述切割平面的相交點集；使用所述邊界點集中的點與所述相交點集中的點來形成四邊形；以及處理所述四邊形以獲得表面網格。

技術領域

本發明主要涉及醫學圖像處理領域，尤其涉及醫學圖像的表面網格切割和切口邊界優化處理的方法和系統。

背景技術

醫學影像數據集越來越龐大，要對整個影像數據集進行快速的三維可視化處理，是一個非常有挑戰性的問題。在實際應用中，感興趣的可能只是其中的一部分數據，可以選取其中一小部分作為繪制對象，以達到快速的三維可視化的目的。在醫學圖像處理中，可對表面網格所表示的影像數據進行平面切割以實現對醫學影像數據的分析。

進一步，虛擬手術仿真系統的建模能力越來越強大，能夠模擬活體人體組織的物理特性和生理特性，并且可以對各種手術情況和場景進行仿真。由于在實際手術中需要對病變器官進行切割縫合等操作，因此虛擬手術中模型切割模擬是非常重要的一個組成部分。

當前主要存在以下幾種用于表面網格切割的技術：

1.Morten?Bro-Nielsen提出的單元去除法(Bro-Nielsen,M.“Finite?elementmodeling?in?surgery?simulation”Proceedings?of?the?IEEE?86.3(1998):490-503)，該方法將與切割面發生相交的單元直接去除，此方法實現簡單，但是切割效果比較粗糙。

2.Andrew?B.Mor提出了一種累進切割的方法(Mor,Andrew?B.“ProgressiveCutting?with?Minimal?New?Element?Creation?of?Soft?Tissue?Models?forInteractive?Surgical?Simulation”,Carnegie?Mellon?University,2001)，該方法將切割面完全掠過某個單元之前先將該單元進行臨時分裂，再對這些臨時單元進行剖分，此方法雖然效果細膩程度有所加強，但是算法復雜度增加。

3.Yi-Je?Lim等人對累進切割方法進行了改進，在切割進行過程中根據設定的閾值將離切割軌跡較近的頂點移動到切割軌跡的頂點上，這樣使得切割單元的邊界將全部移動到切割面上。(參見Lim,Yi-Je,Hu?John,Chang?Chu-Yin,et?al..Soft?TissueDeformation?and?Cutting?Simulation?for?the?Multimodal?SurgeryTraining.Proceedings?of?the?19th?IEEE?Symposium?on?Computer-Based?MedicalSystems,Salt?Lake?City,2006:635-640；Zhang?H,Payandeh?S,Dill.J.Simulation?ofProgressive?Cutting?on?Surface?Mesh?Model[J].Draft6-08,Sep?02,2002；Andrew?BMor,Takeo?Kanade.Modifying?Soft?Tissue?Models:Progressive?Cutting?withMinimal?New?Element?Creation[J].Medical?Image?Computing?and?Computer-AssistedIntervention,2000,1935:598-607)

4.王洪瑞等人提出了一種算法(王洪瑞等，“虛擬手術中表面網格切割優化算法的研究”，燕山大學學報6(2013):528-534)，該算法在交點復制頂點平移法的基礎上通過移動切割軌跡與三角面片的交點對算法進行優化，并按照最大化最小角的原則重新構造三角面片以達到提高剖分質量的目的，然后利用貝塞爾曲線構造切口凹槽的思想，采用復用二次貝塞爾曲線對切口凹槽進行細化，改善切割效果。

針對現有技術中的以上問題，期望對現有的醫學圖像網格化處理作出改進。