[发明专利]基于局部线性嵌入法构建狗左心室传导系统三维几何结构

权利要求书

1.一种基于局部线性嵌入法构建狗左心室传导系统的三维几何结构，其特征在于由下述步骤完成心室传导系统的构建：

一、将狗的左心室作特殊的显影技术处理，使其可以清晰地看到内膜层附近心室传导系统的线状结构，固定并拍摄图片；

二、提取步骤一得到的图片中的心室传导系统线状图，即左束支及浦肯野纤维，将提取的离散点集记为点集C，提取的过程是半自动过程，步骤如下：

1)先以灰度阈值来提取传导系统的轮廓，即颜色较深的部分；

2)再进行区域分割，将分割后的每一个子部分再以阈值范围来提取传导系统的分支部分；

三、获取狗的左心室心肌三维结构数据，生成左心室内膜层三角网格曲面，将左心室内膜层的离散点数据集F，经局部线性嵌入算法映射到二维嵌入空间P，映射后的点数据仍将保持局部的位置特点；

1)通过狗左心室的三维模型构建离散点集P的数据信息，采用基于分片投影和Delaunay三角化的三角剖分的方法建立三维左心室内膜层的网格曲面；

2)利用高低维空间中相邻点间具有同样的相邻或者密切相关位置关系，应用局部线性嵌入算法，将左心室的内膜层构建点集F映射到二维平面点集P；

a.计算出每个三维模型构建点F_i的k个近邻点，该近邻点数目k，由最近邻域问题求出：通常是指在笛卡尔坐标系中欧几里德距离下，包含M个点的数据集中，找到一个点q∈R^D的k个最近点(0＜k＜M)，把相对于所求点F_i距离最近的k个点规定为所求点的k个近邻点；k的取值需要根据后面步骤再做调整，在该步骤中可先在取值范围内任取任一值；

b.计算出点集F的局部重建权值矩阵W_ij；

c.将所有的数据点F_i映射到在流形中表示内部全局坐标的低维向量P_i上；

3)获取P中的边界点集Pb，利用三维数据点集F与二维数据点集P具有一一对应关系，获得与Pb对应的狗的左心室内膜层的三维边界点集Fb，具体步骤如下：

a.建立极坐标，确定新坐标原点；

b.将点P_i(P_i∈P)极坐标化；

c.由于α_i∈[-π/2，π/2]，将区间[-π/2，π/2]进行细分，取每个小区间内极半径最大的点作为边界点；

d.设置区间个数评判数k，当区间点数k_i＜k时，将这一小区间与下一个区间合并直至满足判断条件；

e.因为，即F与P一一对应，因此同时获得了二维数据点集边界Pb对应的三维数据点的边界Fb；

四、优化匹配点集P与C并将C嵌入进P，从而得到H：匹配点集P与C，调整心室传导系统的二维线状图，将心室传导系统的二维线状图和心室内膜点的二维映射点置于同一坐标系中，并将点集P和点集C中的点生成新图；

五、将H中的数据点映射回三维结构中。

2.根据权利要求1所述的一种基于局部线性嵌入法构建狗左心室传导系统的三维几何结构，其特征在于所述提取心室传导系统线状图可分为以下两个步聚：

1)先以灰度阈值来提取传导系统的轮廓部分，并以阈值范围进行区域分割；

2)将分割后的每一个子部分再以阈值范围来提取，直到将分支部分也提取出来。

3.根据权利要求1所述的一种基于局部线性嵌入法构建狗左心室传导系统的三维几何结构，其特征在于所述狗的左心室三维数据点集F到二维空间P的嵌入分为如下步骤：

1)对于狗左心室的三维模型构建离散点集P的数据信息，采用基于分片投影和Delaunay三角化的三角剖分的方法建立了三维左心室内膜层的网格曲面，其具体步骤包括：形状索引、切平面的选取，法向一致化处理，点云预处理，基点和投影点的选择或三角化；

2)利用高低维空间中相邻点间具有同样的相邻或者密切相关位置关系，应用局部线性嵌入(LLE)算法，将左心室的内膜层构建点集F映射到二维平面点集P；

3)获取P中的边界点Pb(Pb＝{p_i|p_i∈P，p_i为点集P所构成图形的边界点})，并利用三维数据点集F与二维数据点集P具有一一对应关系，获得与Pb对应的狗左心室内膜层的三维边界点集Fb。

4.根据权利要求1所述的一种基于局部线性嵌入法构建狗左心室传导系统的三维几何结构，其特征在于所述优化匹配点集P与C并将C嵌入进P得到H；

1)首先将点集C二维向量[x y]^T进行三维表示[x y 1]^T以便于数学变换。通过缩放变换K、旋转变换R、平移变换T后得到

C^*＝ToRoK(C)，                        (19)

并对C^*提取二维信息，即，将任一点由[x y 1]^T变回[x y]^T，处理完后仍记为C^*。

T=10xd01yd001,---(20)]]>