[发明专利]颅骨三维模型构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种颅骨三维模型构建方法，特别是人类颅骨三维模型的构建方法。

背景技术

人类颅骨三维模型的构建，是口腔医学中一种重要的研究手段。

文献“X线片的颅颌骨特征点的三维确定，计算机辅助设计与图形学学报，2006，Vol.18(1)，p89-93”公开了一种利用X线片确定颅颌骨特征点的方法。该方法根据立体头影测量的原理，针对颅颌骨特征点，在头颅正位、侧位定位片的基础上增加2张斜位定位片，以侧位定位片为0°，拍摄0°，45°，90°和135°4张X线头颅定位片。每次选取特征点显影最佳的2张，分别确定特征点的二维坐标并且对每对数据进行了校正，然后从中重构出颅颌骨的特征点。但是此方法使用图像处理的方法来获取4张X线片上的特征点，无法保证每个点在所有X线片上的投影是一一对应的；由于4张X线片并非正交关系，难以保证它们中心转轴一致，而特征点重建质量受拍摄中心转轴的偏移影响较大；仅能重构出少量特征点的三维坐标，无法得到完整颅骨的三维模型。

发明内容

为了克服现有技术无法得到完整的颅骨三维模型的不足，本发明提供一种颅骨三维模型构建方法，采用三张正交X线片图像，通过耳眼眶平面四个点对正交X片图像进行标定，根据两组耳眼眶平面点对颅骨标准模板进行缩放来获得颅骨初始模型，再根据初始模型特征点和实际特征点采用基于径向基函数的形变算法进行颅骨模型的构建，可以得到完整的颅骨三维模型。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种颅骨三维模型构建方法，其特点是包括以下步骤：

(a)用激光三维扫描仪对一个标准颅骨进行三维扫描，分别扫描颅骨的正位和左右侧45°三张三维图像，将图像数据读入计算机，通过对图像进行处理、定标，合成为完整的颅骨三维数据模型，在该颅骨的三维数据模型上，依次拾取所需要的解剖结构特征点，得到标准模型的解剖结构特征点，完成颅骨标准模板的建立；

(b)在受试者面部鼻尖处粘贴一个铅点，分别采集受试者正位、左侧位和颅顶颏底位相互正交的三张X光头颅定位片图像，利用X线片图像上耳眼眶平面的四个点，对X光头颅定位片图像进行标定，分别拾取耳眼眶平面的四个点在三个方向上的投影，得到耳眼眶平面四个点的三维坐标，根据两点间的距离公式，计算出左侧位片中标尺投影上两个点图像空间的像素距离，确定颅骨的实际大小；

(c)在步骤(a)建立的颅骨标准模板上，拾取其耳眼眶平面的四个点，以步骤(b)采集的正交X光头颅定位片图像上耳眼眶平面四个点的三维坐标为基准点，计算颅骨标准模板耳眼眶平面四个点与基准点一一对应重合时的变换矩阵，并利用变换矩阵对颅骨标准模板三维数据进行变换，得到受试者的颅骨初始三维数据模型和初始特征点三维坐标；

(d)将受试者的初始特征点三维坐标分别在X、Y和Z方向投影，将三个方向的投影点分别映射到标定后的三张X光头颅定位片图像上，构建出受试者实际的特征点，根据公式

d_i＝P_i-Q_i