[发明专利]基于先验知识的损伤部位人造骨骼修补模型重建方法

权利要求书

1.基于先验知识的损伤部位人造骨骼修补模型重建方法，其特征在于：以已有修补模板轮廓为先验知识作引导，自动获取用于修补人体骨骼损伤部位的人造骨骼修补模型，具体过程如下：

(1)对从医学断层图像提取出的骨骼轮廓做预处理，并搜索所有损伤部位，即获得的轮廓为断裂状，定义这种出现损伤的轮廓线为不闭合的骨骼轮廓线，该步骤包括如下：

步骤S01：依次读入医学断层图像，利用Canny方法获得医学断层图像的骨骼轮廓地图，结合边界跟踪算法得到每张医学断层图像若干条闭合或不闭合的骨骼轮廓线；

步骤S02：记录第一次出现不闭合骨骼轮廓线所在层，并标记为A，同理将最后一次出现不闭合骨骼轮廓线所在层标记为Z；

(2)建立修补模板与不闭合轮廓线的对应关系，该步骤包括如下：

步骤S03：记录层A中断点P、Q的坐标；

步骤S04：设定修补模板等高线间距，重采样得到一组闭合骨骼轮廓；

步骤S05：在修补模板中找到与闭合轮廓线层A-1最匹配的修补模板层A’-1；

(3)以修补模板为先验知识，获取断层处用于修补人体骨骼损伤部位的人造骨骼修补模型轮廓曲线，该步骤包括如下：

步骤S06：根据步骤S05计算得到的最优匹配，获得与层A最匹配的最优匹配层A’，构建两者对齐变换方程，然后利用对齐变换方程，将层A、A’作对齐处理；

步骤S07：利用公共夹角，在最优匹配层A’中求得与断点P同构的点P’坐标，同理求得另一个断点Q的同构的点Q’坐标，计算序列点P’到Q’的拟合方程X；

步骤S08：利用步骤S07获得的拟合方程X计算层A中插值点坐标；

步骤S09：根据给定骨骼厚度d，计算人造骨骼修补模型轮廓曲线的内层轮廓坐标点；

步骤S10：将层A+1记为A；

步骤S11：重复步骤S03到步骤S10，直至A和Z重合；

(4)三维重建人造骨骼修补模型，该步骤包括如下：

步骤S12：利用VTK三维重建得到人造骨骼修补模型。

2.根据权利要求1所述的基于先验知识的损伤部位人造骨骼修补模型重建方法，其特征在于：步骤S01中闭合或不闭合的骨骼轮廓线是指断层上的骨骼轮廓线处于回路或者断路的状态。

3.根据权利要求1所述的基于先验知识的损伤部位人造骨骼修补模型重建方法，其特征在于：步骤S02中，记录第一次出现不闭合骨骼轮廓线所在层，并标记为A，同理将最后一次出现不闭合骨骼轮廓线所在层标记为Z，其具体步骤为：

步骤i01：从最顶层开始搜索，以无向边方式计算每层上每个顶点v的度d(v)，若d(v)<2表示该点为悬挂点，该层出现不闭合现象，标记为A；

步骤i02：从最底层开始搜索，以无向边方式计算每层上每个顶点v的度d(v)，若d(v)<2表示该点为悬挂点，该层出现不闭合现象，标记为Z。

4.根据权利要求1所述的基于先验知识的损伤部位人造骨骼修补模型重建方法，其特征在于：步骤S03中，记录层A中断点P、Q的坐标，其具体步骤为：

步骤q01：从最顶层开始搜索并定位至标记为A的轮廓线所在层；

步骤q02：将该层中顶点度数小于2的顶点对标记为断点P、Q。

5.根据权利要求1所述的基于先验知识的损伤部位人造骨骼修补模型重建方法，其特征在于：步骤S04中，修补模板是指与当前医学断层图像部位相同的平均骨骼数据且该平均骨骼数据能够表示当损伤部位的完全部特征信息；等高线是指将医学断层图像扫描间距作为修补模板重采样的间距；所述重采样是指对修补模板按照医学断层图像扫描间距、方向进行采样，获得的骨骼轮廓线称为修补模板层。

6.根据权利要求1所述的基于先验知识的损伤部位人造骨骼修补模型重建方法，其特征在于：步骤S05中，在修补模板中找到与闭合轮廓线层A-1最匹配的修补模板层A’-1，其具体步骤为：

步骤p01：定位至在层A上方且与层A相邻的闭合轮廓线层A-1；

步骤p02：利用特征值法在层A-1和修补模板层间作相似性判断，从而找到与层A-1最匹配的修补模板层，标记为A’-1；否则，调整采样起始点，再次执行步骤S04获得新的采样数据。