[发明专利]一种弯骨骨折自动配准及内固定钢板预弯建模方法

权利要求书

1.一种弯骨骨折自动配准及内固定钢板预弯建模方法,其特征在于包括以下步骤：

S1：采用PCA算法提取断骨模型点集的主方向并沿主方向选取聚类种子点,采用K-Means聚类方法将模型的聚类种子点集进行聚类计算每个聚类的中心点，利用聚类的中心点来拟合Bezier曲线获得断骨模型的走势曲线信息；

S2：在断骨模型的两端分别构造胶囊状的映射模型，将断骨模型内的点沿其法向量方向映射到映射模型上获得映射模型的特征点集；

S3：对S2中构造的映射模型采用OPTICS算法对映射模型的特征点集进行聚类处理，对映射模型的特征点集进行特征匹配实现两个映射模型的粗配准；

S4：对断骨模型截面部分的点集进行提取和分割：将粗配准中的特征点进行区域自生长得到扩展点集，在扩展点集中进行匹配搜索得到截面点集；

S5：根据分割得到的两个截面点集对断骨模型进行精确配准：利用PCA算法提取截面点集的主方向并根据主方向进行预配准，利用ICP算法进行精配准；

S6：在断骨模型的断裂部位选取控制点，将控制点范围内的三角面片进行加厚处理得到钢板模型；

S2中具体采用如下方式：

根据拟合得到的断骨模型的走势曲线计算该曲线两端的切线，分别以四个切线为轴线构造胶囊形状的四个映射模型，由于四个映射模型具有相同的尺寸，分别将映射模型范围内的点集沿其法向量方向映射到映射模型上，得到四个包含映射点集的映射模型；

所述S3中两个映射模型的粗配准过程具体采用如下方式：

将两个映射模型之一进行镜面变换、使两个映射模型在坐标系中进行匹配，对映射模型中圆柱的表面部分进行网格划分、判断映射点集中圆柱部分点集的网格归属，将圆柱部分的点集全部划分到网格，统计每个网格中映射点的数目、将数目大于阈值的网格中所有的点提取出来作为映射点集的特征点，采用OPTICS算法对特征点集进行聚类处理提取聚类中心、对聚类中心点进行遍历，计算聚类之间的匹配度、提取匹配度最大的两个聚类点集并获取旋转角度、根据旋转角度将断骨模型进行旋转来达到粗配准；

对两个断骨模型的共四个映射点集进行两两匹配分析，共进行四组匹配分析，其中匹配距离最小的两个映射点集即为两个断面的映射点集，其对应的配准角度即为粗配准的角度。

2.根据权利要求1所述的一种弯骨骨折自动配准及内固定钢板预弯建模方法，其特征还在于：所述S 4中断骨模型截面部分的点集提取和分割过程具体采用如下方式：将粗配准中提取到的两个聚类点集反向映射，在断骨模型表面找到与其对应的点集作为截面特征点，将截面特征点集进行区域自生长得到两个扩展点集，根据两点之间的坐标关系和法向量关系进行匹配点的搜索，得到两个截面的点集。