[發明專利]一種基于三維網格模型參數設計的紋理貼圖方法及系統

有效

• 申請號: 202110656928.5
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113496539B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 周元峰;陳曉飛;馬龍;陸書一
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06T15/04
• 分類號: G06T15/04;G06T17/20
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本發明提供了一種基于三維網格模型參數設計的紋理貼圖方法及系統，獲取一組CT圖像的分割結果，根據分割結果的標記，分別進行各組織結構面模型的重建，得到三維網格模型；根據分割結果的標記，確定各組織模型的類別，對不同類別的組織配置不同分割方案；將各分割結果進行參數化，得到三維模型到平面的一一映射關系，得到初步的參數化結果；根據已經設計好的紋理圖像，根據分割對應的位置對初步的參數化結果進行歸一化，得到參數化表面與紋理圖像的對應；將對應好的分割結果重新合并或將增加分割線的模型進行縫合，得到帶有紋理坐標的某組織的三維模型；對有紋理坐標的模型進行法線貼圖。本發明可以實現批量自動化紋理貼圖并顯示。

技術領域

本發明屬于醫學圖像三維可視化技術領域，具體涉及一種基于三維網格模型參數設計的紋理貼圖方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

三維重建技術是指將一系列二維的切片圖像重建成三維模型，醫學圖像的三維重建技術一般是指通過一組醫學切片圖像數據構建成組織器官的三維模型，是現有的醫學影像處理工具中的關鍵技術之一。醫學圖像的三維重建技術可以給醫生提供真實感三維圖形，可以從任意角度觀察，并輔助醫生進行臨床診斷。在醫學圖像三維重建過程中往往需要繪制三角面片來得到三維網格模型。三角面片的生成方式包括：體繪制和面繪制，而由于面繪制方法對比體繪制來說具有資源需求小、繪制速度快、交互性強等優勢，在目前的醫學影像處理系統中，面繪制更為常見。Marching?cubes算法是面繪制中最典型的算法，其本質是將一系列的二維切片數據看作是一個三維的數據場，從中將具有某種閾值的物質抽取出來，以某種拓撲形勢連接成三角面片。

為了增強重建的器官模型的細節度與真實感，可以在器官模型上應用紋理。通過二維紋理來表示器官表面的細節信息，紋理映射技術就是把二維的紋理像素映射到三維模型上的過程。平面參數化方法是目前紋理映射技術應用的主流方法，其原理是將三維的三角形網格保持拓撲地映射到二維平面上，實現一個二維紋理圖像和三維網格模型的一一對應關系。因此，平面參數化技術的改近與提升推動三位模型表面紋理映射技術的發展。因此，紋理映射以及對應的參數化技術同三維重建一樣也是醫學影像處理系統中的關鍵技術。網格的平面參數化的主要目標是最小化角度扭曲和面積扭曲。角度扭曲通常可以通過通過使用保角映射來消除。但是共形參數化卻帶來了參數域的面積扭曲，這會直接影響到紋理映射、網格重采樣等應用的效果。如何找到一種面積扭曲最小的最佳共形映射是紋理映射的關鍵。

普通的紋顏色貼圖技術是根據三維物體與紋理圖像的對應關系，改變物體表面的顏色屬性增強物體的真實感，無法達到凹凸感的表達。凹凸紋理貼圖技術是一種擾動光照計算以使表面看起來粗糙或起皺，來逼真的表現物體表面細節的技術。其中，法線貼圖是現在非常流行的實時凹凸紋理映射技術之一。

在現有的醫學影像處理工具或系統中，我們見到的三維可視化模型往往都是指定了一個對應的顏色，而很少進行渲染貼圖。主要原因是對人體器官模型的貼圖有一些挑戰：醫學三維重建模型具有表面粗糙，且由于病變等因素扭曲較大等特點，這導致參數化困難，很難找到一種合適的方法進行高質量的映射；對于形狀不規則的模型，如何正確有效的進行分割以更好地進行參數化與達到更好的貼圖效果；如何實現網格參數化表面與紋理圖像的對應。而且現有的3D建模和渲染軟件也只能進行手動貼圖而無法進行批量的自動化貼圖。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提出了一種基于三維網格模型參數設計的紋理貼圖方法及系統，本發明能夠實現網格參數化表面與紋理圖像的對應，將紋理貼圖應用于醫學影像的三維顯示，實現批量自動化紋理貼圖并顯示。

根據一些實施例，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一方面，提供一種基于三維網格模型參數設計的紋理貼圖方法，包括以下步驟：

獲取一組CT圖像的分割結果，根據分割結果的標記，分別進行各組織結構面模型的重建，得到三維網格模型；