[发明专利]一种基于三维网格模型参数设计的纹理贴图方法及系统

权利要求书

1.一种基于三维网格模型参数设计的纹理贴图方法，其特征是：包括以下步骤：

获取一组CT图像的分割结果，根据分割结果的标记，分别进行各组织结构面模型的重建，得到三维网格模型；

根据分割结果的标记，确定各组织结构面模型的类别，对不同类别的组织结构面模型配置不同分割方案；具体过程包括：判断组织结构面模型结构的类别，如果是圆饼状的组织结构面模型结构，使用法向聚类的方法进行三段式分割，如果是条状的组织结构面模型结构，进行最短路径式切割；

对于类似圆饼状的结构，使用法向聚类的方法进行三段式分割的具体过程包括：计算网格模型上所有三角面片的法线；根据法线方向将网格模型上的三角面片进行聚类，以上下两个方向即(0, 0, 1)和(0, 0, -1)为初始的聚类中心，设定阈值，聚上下两类，其余为第三类；对聚类结果进行优化，根据连通性处理除三个最大的连通域以外的小连通域，根据网格中三角面片的邻接关系进行重新归类；处理三个连通域中尖锐的边界面片，将其归为相邻类；分别将分割后各部分的顶点和面的信息进行保存；对于近似条状的结构，进行最短路径式切割的具体过程包括：确定网格模型上下两个点为切割线的起止点；使用Dijkstra算法计算两个点之间的最短路径，通过最短路径给网格模型添加切割线；将添加了分割线的可展开的网格模型进行保存；

将各三维网格模型的分割结果进行参数化，得到三维模型到平面的一一映射关系，得到初步的参数化结果；

根据已经设计好的纹理图像，根据分割对应的位置对初步的参数化结果进行归一化，得到参数化表面与纹理图像的对应，即纹理坐标；

将对应好的三维网格模型的分割结果重新合并或将增加分割线的部分组织三维网格模型进行缝合，得到完整的带有纹理坐标的某组织结构面模型的三维模型；

对有纹理坐标的模型进行法线贴图。

2.如权利要求1所述的一种基于三维网格模型参数设计的纹理贴图方法，其特征是：根据分割结果的标记，分别进行各组织结构面模型的重建的具体过程包括：依据分割结果的标记提取出每种组织结构面模型结构，根据连通域分别对三种类别组织结构面模型的每个连通域进行三维面模型的重建，得到椎间盘、神经根、硬膜囊的三维网格模型。

3.如权利要求1所述的一种基于三维网格模型参数设计的纹理贴图方法，其特征是：将各三维网格模型的分割结果进行参数化的具体步骤包括：

构造拉普拉斯系数矩阵，给相邻点赋值权重，保存其几何信息，并初始化每个顶点的角亏；

在每个三角面片上放置一个十字标架，通过标架变化为每个顶点都构造一个共形因子方程，使用Eigen库求解各方程，得到共形因子；

利用Flood Fill算法填写标架；

初始化边界上某个顶点的参数，逐步求解边界上其他顶点的参数，进而求解所有内部顶点的参数。

4.如权利要求1所述的一种基于三维网格模型参数设计的纹理贴图方法，其特征是：根据已经设计好的纹理图像，根据分割对应的位置对初步的参数化结果进行归一化的具体过程包括：

根据纹理图像，找到对应分片的位置；

得到的每一部分的参数根据每一部分位置进行归一化，得到归一化后的纹理坐标，此时所有的纹理坐标介于0到1之间。

5.如权利要求1所述的一种基于三维网格模型参数设计的纹理贴图方法，其特征是：将对应好的三维网格模型的分割结果重新合并或将增加分割线的模型进行缝合的具体过程包括：

获取所有部分的顶点、面以及纹理坐标；

分别遍历每一部分的面的信息，面中出现的顶点坐标若为重复，则将此顶点及其纹理坐标丢弃，并更改面的信息，并加入新的面列表；否则，将当前面片中的顶点及其纹理坐标加入新的顶点列表和纹理坐标的列表；

返回新的顶点、面以及纹理坐标为合并后网格模型的顶点、面以及纹理坐标。