[发明专利]一种面向CFD教学的教学血管模型生成方法

说明书

本发明一种面向CFD教学的教学血管模型生成方法，包括：基于包围盒创建参数化空间网格，生成体素网格；转换体素网格中的体素网格点为世界坐标系下的位置点，得到包围盒内初始网格的坐标信息；基于所述初始网格的坐标信息，利用隐式重建生成血管模型，所述初始血管模型至少包括血管壁以及血管本体，所述血管本体的血管支路至少为一条；对所述生成的血管模型进行计算流体动力学前处理以及封闭端口处理，生成目标教学血管模型，所述目标教学血管模型与所述目标教学血管模型的起始端口、终止端口共同构成封闭结构。本发明实施能够简便、快速的生成教学血管模型生成方法，可解决CFD教学构建血管模型时成本高、可适性差等问题。

技术领域

本发明涉及计算机图形学技术领域，尤其涉及一种向CFD教学的教学血管模型生成方法。

背景技术

近年来，血管疾病已成为危害大众健康的重要疾病之一，为此，可以利用计算流体动力学(ComputationalFluid Dynamics,CFD)技术对血流动力进行研究。此技术在三维形状血管模型的边界设定边界条件，在血管几何模型上应用计算流体动力学模拟三维形状血管模型中的血液流动。对三维血管模型执行血流模拟，可以求出在三维血管模型内部流动的血流信息，例如，压力、速度、流量等。此外，对三维血管模型执行血流模拟，不仅可以求血流的信息，还可以求出在血管壁产生的壁面剪切应力(Wall Shear Stress,WSS)。

为了获得准确血管模型，教学人员需要拥有医学图像处理、三维重建等基础知识，利用丰厚的知识储备完成CFD教学的教学血管模型的生成，可见，在此过程中，CFD教学的教学血管模型的生成过程较为复杂，对于初学者可适性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向CFD教学的教学血管模型生成方法，能够自动化生成面向CFD教学的教学血管模型，解决了现有构建血管模型较为复杂的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种面向CFD教学的教学血管模型生成方法，包括：

基于包围盒创建参数化空间网格，生成体素网格；

转换体素网格中的体素网格点为世界坐标系下的位置点，得到包围盒内初始网格的坐标信息；

基于所述初始网格的坐标信息，利用隐式重建生成血管模型，所述初始血管模型至少包括血管壁以及血管本体，所述血管本体的血管支路至少为一条；

对所述生成的血管模型进行流体动力学前处理以及封闭端口处理，生成目标教学血管模型，所述目标教学血管模型与所述目标教学血管模型的起始端口、终止端口共同构成封闭结构。

可选的，述基于包围盒创建参数化空间网格，生成体素网格，包括：

给定参数建立初始包围盒；

根据所述初始包围盒得到空间网格，对空间网格在X，Y，Z方向分别进行等距划分，生成体素网格。

可选的，所述转换体素网格中的体素网格点为世界坐标系下的位置点，得到包围盒内初始网格的坐标信息，包括：

转换体素网格中的体素网格点中的体素，使其成为世界坐标系下的三维位置信息，将所述世界坐标系下的三维位置信息确定为包围盒内初始网格的坐标信息。

可选的，所述初始包围盒为多面体包围盒。

可选的，所述基于所述初始网格的坐标信息，利用隐式重建生成血管模型，包括：

至少根据根据预先设置的直径、长度、曲率中的至少一个参数信息，通过符号距离函数确定单支血管；

利用保形混合算子将多个单支血管融合为血管本体。

可选的，所述对所述生成的血管模型进行流体动力学前处理以及封闭端口处理，生成目标教学血管模型，包括：