[发明专利]用于手动调整几何模型的先验信息编码

说明书

本发明涉及一种调整方法，用于调整几何模型以适应图像数据。

本发明还涉及一种调整系统，用于调整几何模型以适应图像数据。

本发明还涉及一种采集系统，用于获取图像数据，其包括所述调整系统。

本发明还涉及一种工作站，其包括所述调整系统。

本发明还涉及一种由计算机设备加载的计算机程序产品，其包括指令，用于调整几何模型以适应图像数据。

在WO2005/038711中，描述了开始段落中所述的这种调整方法的实施例，以下将其称为参考文献1。该文献描述了几种用于修改几何模型的手动工具，例如高斯拖拉工具和球体推动工具，其目的是为了改善调整几何模型以适应图像数据的结果。例如，在该调整方法的一个实施例中，用户可以选择表示几何模型的网格的一个顶点，并利用高斯拖拉工具来将它拖拉至期望的位置。还可以移动周围的顶点。用平滑函数来控制它们的位移，该平滑函数例如为以该选定顶点为中心的高斯函数。

该方法的缺陷在于几何模型的变形由工具的几何参数来控制。例如，利用诸如高斯函数的半径之类的参数来控制由高斯拖拉工具引起的变形，例如，该高斯函数对被定义为高斯函数的方差的平方根的变形进行建模。将几何模型的一个顶点拖拉向图像数据内的边界会导致几何模型的变形，其没有将几何模型的边界与图像数据内的目标边界对准。最后，可以通过操纵多个顶点直至完成该手动调整为止，来校正在几何模型的边界对准中的所有误差。可替换地，可由用户交互地设置工具的参数，来优化该工具。然而，任一种解决方案都需要大量的用户交互且因此会非常耗费时间。

本发明的目的是提供开始段落中所描述的那种需要相对较少用户交互的调整方法。

本发明的目的是通过以下实现的：用于调整几何模型以适应图像数据的调整方法包括：

区域选择步骤，用于选择所述几何模型的区域；以及

手动调整步骤，用于利用所述几何模型内所包含的所述区域的一组特征，来手动调整所述几何模型以适应所述图像数据。

使用一种利用鼠标操作的标准选择工具来选择所述几何模型中将要被手动调整以适应图像数据的几何模型的区域。同样的工具用于手动调整几何模型，以便将其与图像数据内所包含的察觉到的对象对准。根据本发明所述，由选定区域的一组特征来控制几何模型的变形。该组特征包含在该几何模型内。这允许将优化的工具参数应用于几何模型的选定区域。例如，在由包含多个顶点的自适应网格所表示的几何模型情况下，网格的每一个顶点都是几何模型的一个区域。每一个顶点都可以用其自己的权重函数来表征，权重函数用于控制由应用于该区域的拖拉工具所引起的变形。所述权重函数包括网格中所有顶点的权重，它们中的大部分通常为零。当将拖拉工具应用于选定顶点时，网格中每一个顶点的位移都与选定顶点的权重成正比。选定顶点的权重为1。例如，在某个特定顶点上的权重函数的值可以按指数规律减少。该指数可以与从该特定顶点到选定顶点之间的距离成正比。这样的权重函数用随着与选定区域之间的距离而下降的速率来表征。与选定顶点相关的权重函数的下降速率确定了通过将拖拉工具应用于该顶点而引起的变形范围。例如，如果在选定顶点周围区域中的顶点彼此强耦合，例如表示骨头平坦区域的顶点，则拉工具的下降速率相对较小。利用拖拉工具从该区域中拖拉一个顶点将导致附近顶点的类似位移。另一方面，如果在选定顶点周围区域中的顶点彼此弱耦合，例如表示弯曲软组织的顶点，则权重函数的下降速率应当相对较大。利用拖拉工具从该区域中拖拉一个顶点将对附近顶点的位移起相对有限的影响。仅仅靠近所拖拉顶点的顶点发生位移。顶点的位移将随着与所选顶点之间的距离而快速减少。因此，通过使用选定区域的特征(例如下降速率)来调整几何模型以适应图像数据，本发明的调整方法就需要相对较少的用户交互。

在根据本发明的调整方法的一个实施例中，所述几何模型包括用于手动调整几何模型的工具，并且所述方法还包括用于选择该工具的工具选择步骤。本发明的方法利用诸如参考文献1中的拖拉工具和推动工具之类的工具，来手动调整所述区域以适应图像数据。所述工具可以包含在该区域的特征组内。每一个区域都可以存储其自己的、对所述区域进行调整最为有用的工具。可替换地，该工具可以是综合工具(global tool)。该特征组可以包括用于控制对所述区域进行调整最为有用的工具的工作方式的参数。