[发明专利]一种基于指向性线段的曲面图像构建方法与系统

说明书

本发明公开了一种基于指向性线段的曲面图像构建方法，具体涉及图像生成技术领域，主要包括步骤：获取混合组织的密度造影图，根据密度造影图中的组织分界线提取目标组织预设分界面处的离散采样点；根据目标组织的密度造影图获取离散采样点的延伸方向；根据离散采样点以及对应延伸方向上的延伸点，基于方差膨胀系数构建目标组织的隐式曲面；获取隐式曲面的离散采样点，并根据离散采样点通过水泡动画模拟从隐式曲面中提取等值面作为目标组织预设分界面处的曲面图像输出。本发明将采样点扩大为带有方向性的指向性线段，使得在生成曲面的过程中，延展面的生成方向可控，不会因为采样点的数量变化导致曲面生成的不可控。

技术领域

本发明涉及图像生成技术领域，具体涉及一种基于指向性线段的曲面图像构建方法与系统。

背景技术

对于生物组织这一类复杂组织结构的研究一直以来都是科学家们研究的重点对象。然而，由于生物组织的多样性和关联性，生物组织中的每一组成部分都对其整体功能起着关键性作用，任意组成部分的功能缺损都有可能造成生物组织整体的功能紊乱。因此在对生物组织中的某一区块进行研究，需要对其进行分割时，就需要提前做好分割曲面的划分，避免对生物组织进行分割时对非目标组织造成不必要的破坏。

现有技术在组织组成复杂的情况下，获取分割曲面的常用方法为：在三维空间中，根据需要切割的位置在对应位置选取若干个离散采样点，然后对这些采样点进行差值和拟合处理后得到曲面输出。然而这种方法的缺点在于，其仅需曲面经过或靠近某一采样点即可认定该点为曲面上点的，而在某些情况下，如增加一个采样点就可能导致生成的曲面出现难以预料的结构变化。

发明内容

为解决上述问题，避免在对复杂生物组织进行曲面切割时对非目标组织造成破坏，本发明提出了一种基于指向性线段的曲面图像构建方法，包括步骤：

S1：获取混合组织的密度造影图，根据密度造影图中的组织分界线提取目标组织预设分界面处的离散采样点；

S2：根据目标组织的密度造影图获取离散采样点的延伸方向；

S3：根据离散采样点以及对应延伸方向上的延伸点，基于方差膨胀系数构建目标组织的隐式曲面；

S4：获取隐式曲面的离散采样点，并根据离散采样点通过水泡动画模拟从隐式曲面中提取等值面作为目标组织预设分界面处的曲面图像输出。

进一步地，所述延伸点为离散采样点在延伸方向预设距离处的点。

进一步地，所述指向性线段为离散采样点指向延伸点并带有方向的线段。

进一步地，所述步骤S3中，基于方差膨胀系数构建目标组织的隐式曲面的具体方法为：

以方差膨胀系数作为共线性度量标准，以混合函数作为目标组织空间的线性组合方式带入插值函数；

根据离散采样点和对应延伸点求解插值函数的待定系数；

根据求解后的待定系数，利用插值函数获取隐式曲面。

进一步地，所述混合函数可表达为第一公式，所述第一公式为：

；

所述插值函数可表达为第二公式，所述第二公式为：

；

式中，p为内含所有离散采样点和延伸点的有限空间中的任意坐标点，L(p)为混合函数；f(p)为插值函数，n为离散采样点的数量，Δp为点p与第i个离散采样点的坐标差值，d_i为待定系数，P（p）为待定系数d_i的多元表达式。

进一步地，所述有限空间为内含所有离散采样点和延伸点的方向包围盒。

本发明还提出了一种基于指向性线段的曲面图像构建系统，包括：