[发明专利]颅骨三维模型构建方法

摘要

本发明公开了一种颅骨三维模型构建方法，通过采集受试者正位、左侧位和颅顶颏底位相互正交的三张X光头颅定位片图像，利用X线片图像上耳眼眶平面的四个点，对X光头颅定位片图像进行标定；根据两组耳眼眶平面点对颅骨标准模板进行缩放来获得受试者颅骨初始三维数据模型和初始特征点三维坐标；再根据初始特征点和受试者实际特征点采用基于径向基函数的形变算法进行受试者颅骨模型的构建，得到了完整的颅骨三维模型。

主权项

1.一种颅骨三维模型构建方法，其特征在于包括以下步骤：(a)用激光三维扫描仪对一个标准颅骨进行三维扫描，分别扫描颅骨的正位和左右侧45°三张三维图像，将图像数据读入计算机，通过对图像进行处理、定标，合成为完整的颅骨三维数据模型，在该颅骨的三维数据模型上，依次拾取所需要的解剖结构特征点，得到标准模型的解剖结构特征点，完成颅骨标准模板的建立；(b)在受试者面部鼻尖处粘贴一个铅点，分别采集受试者正位、左侧位和颅顶颏底位相互正交的三张X光头颅定位片图像，利用X线片图像上耳眼眶平面的四个点，对X光头颅定位片图像进行标定，分别拾取耳眼眶平面的四个点在三个方向上的投影，得到耳眼眶平面四个点的三维坐标，根据两点间的距离公式，计算出左侧位片中标尺投影上两个点图像空间的像素距离，确定颅骨的实际大小；(c)在步骤(a)建立的颅骨标准模板上，拾取其耳眼眶平面的四个点，以步骤(b)采集的正交X光头颅定位片图像上耳眼眶平面四个点的三维坐标为基准点，计算颅骨标准模板耳眼眶平面四个点与基准点一一对应重合时的变换矩阵，并利用变换矩阵对颅骨标准模板三维数据进行变换，得到受试者的颅骨初始三维数据模型和初始特征点三维坐标；(d)将受试者的初始特征点三维坐标分别在X、Y和Z方向投影，将三个方向的投影点分别映射到标定后的三张X光头颅定位片图像上，构建出受试者实际的特征点，根据公式di＝Pi-Qi 计算每个特征点的位移di，式中Pi为实际特征点，Qi为初始特征点；通过计算N个已知特征点的位移，构造一个插值函数di＝f(Pi)，i＝1，...N，采用径向基函数来构造插值函数，通过解方程组：$f_k\left(P_i\right)=\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\text{λ}}_{\mathrm{ik}}\phi \left(\right||P_i-P_j|\left|\right),i,j=1,...,N,k=\mathrm{1,2,3};$以矩阵形式可表示为：λikAij＝fk，其中Aij＝φ(‖Pi-Pj‖)，fk(Pi)＝Pi-Qj，通过解线性方程组求得λik；在计算出λik后，利用插值函数，将初始特征点的每个顶点代入径向基函数中，求出其它非特征点的位移，计算出实际模型中每个网格顶点的新坐标，构建出颅骨三维数据模型。