CN107967682B - 一种两点式网格模型裁切方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种两点式网格模型裁切方法，其包括：构建器官三维网格模型；操作鼠标在待切割的部分点选两个点，生成裁切面的表达式；任选一个点，计算获取该点所在的三角形面片并作为种子三角形；在种子三角形的相邻面中寻找与裁切面相交的三角形，并将获取到的三角形作为新的种子三角形，直至没有新的种子三角形生成位置，得到三角形带网格；将三角形带网格切分成由裁切面分隔开来的上下两个子网格，并获取裁切生成的边；获取互不联通的多边形集合；将三维网格模型按照被裁切面分割成上下两部分，并且裁切部位不再粘连。本发明有助于提高网格处理速度、提高计算机辅助诊断效率，同时易于操作、结果准确。

Description

一种两点式网格模型裁切方法
技术领域
本发明涉及计算机医学辅助诊疗系统和医学图像可视化系统中的三维网格模型处理处理方法，尤其涉及一种两点式网格模型裁切方法。
背景技术
随着计算机技术的不断发展，计算机辅助诊断(CAD)在临床中扮演着越来越重要的角色。医生采集患者CT图像，通过计算机图像处理技术将感兴趣的器官和组织以二值图像的形式分割出来，然后采用图形技术进行三维重建，从而得到器官和组织的三维网格模型。相对于传统的二维图像诊断，借助病变器官和组织的三维模型，医生可以多角度、全方位地观察和了解患者的病变情况，从而更加准确地对患者的病症和病情进行诊断和评估，进而提出更加有针对性和行之有效的治疗方案。
在计算机辅助诊断的整个过程中，由于某些组织器官反应在CT和MRI图像上的特性相似，在三维重建中经常会出现不同的组织器官粘连和某些器官非正常“增生”的现象。因此，在三维重建之后，需要对模型进行后续处理，其中，将粘连器官进行切割，对异常“增生”网格进行裁切切除是非常重要的后处理手段。目前已经存在的网格裁切方法主要有以下几种：
1、逐个选择裁切三角形。该方法主要通过用户鼠标点击选择目标三角形进行逐一删除的方法，将组织粘连处和“增生”处的网格进行切割。这种方法需要用户对待删除的三角形进行逐个点选，操作十分繁琐，而且随着网格精细程度的增加，工作量也成倍地增长。此外，该方法生成的切面呈锯齿状，十分不美观，需要进行后续的处理。因此，该方法的效果较差，效率较低。
2、基于邻接信息的区域生长三角形选取裁切。在该方法中，用户通过鼠标点选一个种子三角形，然后以该种子三角形为起点，逐层向其邻接的网格扩散，扩大点选的三角形数量，进而对选择的三角形进行删除。这种方法虽然操作简单，但选取的三角形数量往往远多于实际需要删除的三角形数量，导致原本非切割目标网格受损，效果较差。
3、正方体相交裁切。该方法通过鼠标点选拖动的方式构架正方体，然后将待切割网格与该正方体相交，将相交的网格进行删除。该方法受待切割网格的三角形数量影响较大，计算速度较慢，而且需要多个复杂的参数控制，通用型较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种有助于提高网格处理速度、提高计算机辅助诊断效率，同时易于操作、结果准确的两点式网格模型裁切方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。
一种两点式网格模型裁切方法，其包括有如下步骤：步骤S1，对已获取的CT影像数据三维重建得到器官三维网格模型；步骤S2，生成邻接信息；步骤S3，操作鼠标点击拖动三维网格模型，将三维网格模型旋转平移到合适的切割观察角度，操作鼠标在待切割的部分点选两个点，使该两个点处于目标切割面上，该两个点结合当前相机所在的位置生成裁切面的表达式；步骤S4，在所选择的两个点中任选一个点，计算获取该点所在的三角形面片并作为种子三角形；步骤S5，在种子三角形的相邻面中寻找与裁切面相交的三角形，并将获取到的三角形作为新的种子三角形，直至没有新的种子三角形生成位置，已获取的全部三角形组成三角形带并作为将被切割的三角形带网格；步骤S6，将三角形带网格与裁切面进行相交，将三角形带网格切分成由裁切面分隔开来的上下两个子网格，并获取裁切生成的边；步骤S7，对裁切生成的边所组成的多边形进行处理，获取互不联通的多边形集合，并将每个多边形的边按逆时针方向排序；步骤S8，对裁切面进行优化处理；步骤S9，将裁切生成的三角形带网格分别与上下两个子网格进行合并，使得三维网格模型按照被裁切面分割成上下两部分，并且裁切部位不再粘连。
优选地，所述步骤S2中，生成邻接信息过程包括：遍历组成三维网格模型的所有三角形，对每一个三角形面片，获取与该三角形面片共用同一条边的相邻三角形面片的信息。
优选地，所述步骤S5中，得到三角形带网格后，用户可通过鼠标滚轮调整裁切宽度，而被切割的三角形带网格实时更新。
优选地，所述步骤S5中，用预设颜色显示该三角形带网格，以标识待裁切区域。
优选地，所述步骤S7中，对每个多边形，采用耳裁切方法进行三角化，生成三角形带网格并对每一个多边形裁切面进行填补。
优选地，所述步骤S8中，对裁切面进行优化处理的过程包括：根据填补获得的三角形带网格，采用Loop细分方法，对三角形带网格进行细分操作，获取均匀分布的三角形带网格。
本发明公开的两点式网格模型裁切方法，其相比现有技术而言的有益效果在于：首先，本发明大大提高了用户交互的操作效率和精度，降低了操作的复杂度和用户的学习成本，使单位时间内可处理的网格数量大大增加；其次，本发明以鼠标选取的三角形为种子，逐层对其周边临接的三角形进行检测，相对于传统的将网格所有的三角形参与计算的方法，极大地减小了计算量，使算法摆脱了网格三角形数量的制约，提高了算法效率和适用性；同时，该方法可自动生成环状裁切带，精准地识别和锁定裁切区域，克服了传统裁切方法中复杂的参数调节过程；此外，本发明将选择的目标区域用不同颜色进行标识，用户可以在裁切前预览裁切结果，并且对实时对裁切区域进行调整，避免了无效的裁切，提高了裁切效率；再次，本发明可通过控制鼠标滚轮，调节裁切间距，满足不同长度的裁切需求，提高了裁切工具的灵活性和适用范围；在此基础上，本发明对裁切的断面的多边形进行连通区域划分并对内部的多边形边进行排序，进而对断面进行三角形网格生成，从而保持网格模型的封闭性。同时，本发明对新生成的三角形网格与原网格进行合并，保持了裁切过后非连通网格的整体性。基于上述特性，使得本发明易于操作且处理结果准确，有助于提高医生的网格处理速度，大大提高了计算机辅助诊断效率。
附图说明
图1为本发明两点式网格模型裁切方法的流程图。
图2为鼠标点选两次后的预分割结果截图。
图3为一种观察角度下的预裁切结果截图。
图4为另一种观察角度下的预裁切结果截图。
图5为切割结果截图。
图6为一种裁切宽度的结果截图。
图7为另一种裁切宽度的结果截图。
图8为裁切断面的孔洞补全结果截图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。
本发明公开了一种两点式网格模型裁切方法，请参照图1，其包括有如下步骤：
步骤S1，对已获取的CT影像数据三维重建得到器官三维网格模型；
步骤S2，生成邻接信息；其中，生成邻接信息过程包括：遍历组成三维网格模型的所有三角形，对每一个三角形面片，获取与该三角形面片共用同一条边的相邻三角形面片的信息；
步骤S3，操作鼠标点击拖动三维网格模型，将三维网格模型旋转平移到合适的切割观察角度，操作鼠标在待切割的部分点选两个点，使该两个点处于目标切割面上，该两个点结合当前相机所在的位置生成裁切面的表达式；
步骤S4，在所选择的两个点中任选一个点，计算获取该点所在的三角形面片并作为种子三角形；
步骤S5，在种子三角形的相邻面中寻找与裁切面相交的三角形，并将获取到的三角形作为新的种子三角形，直至没有新的种子三角形生成位置，已获取的全部三角形组成三角形带并作为将被切割的三角形带网格；其中，得到三角形带网格后，用户可通过鼠标滚轮调整裁切宽度，而被切割的三角形带网格实时更新，并用预设颜色显示该三角形带网格，以标识待裁切区域；
步骤S6，将三角形带网格与裁切面进行相交，将三角形带网格切分成由裁切面分隔开来的上下两个子网格，并获取裁切生成的边；
步骤S7，对裁切生成的边所组成的多边形进行处理，获取互不联通的多边形集合，并将每个多边形的边按逆时针方向排序；其中，对每个多边形，采用耳裁切方法进行三角化，生成三角形带网格并对每一个多边形裁切面进行填补；
步骤S8，对裁切面进行优化处理；其中，对裁切面进行优化处理的过程包括：根据填补获得的三角形带网格，采用Loop细分方法，对三角形带网格进行细分操作，获取均匀分布的三角形带网格；
步骤S9，将裁切生成的三角形带网格分别与上下两个子网格进行合并，使得三维网格模型按照被裁切面分割成上下两部分，并且裁切部位不再粘连。
上述两点式网格模型裁切方法中，结合图1至图8所示，在获得CT影像数据三维重建得到器官三维网格之后，用户通过鼠标拖动旋转即将处理的三维网格，调整视角到想要切割的网格部位，然后用户通过鼠标点击在想要切割的网格出点选两点，网格上选取的两点，再加上当前用户的视角位置构成了一个切割平面，选择网格上选取的两点中任意一点所属的三角形作为种子三角形，以该三角形为起点逐层寻找其邻接三角形中与切割平面相交的三角形作为新的种子三角形，直至不再有新的种子三角形产生，此时所得到的所有三角形组成了一个或多个环状带，用户可以通过鼠标滚轮调节裁切宽度，然后用该切割平面对该环状三角形带进行裁切，裁切面进行三角化处理并作平滑优化，从而达到网格裁切的目的。基于上述过程，本发明针对重建后网格模型的处理，采用了操作简单、执行快速的网格切割方法，有效解决了因CT扫描数据精度以及病患个体数据的差异，导致重建后的网格存在不同程度的器官黏连和“增生”的问题，本发明处理结果准确，大大加快了医生处理网格模型的速度，进而提高了计算机辅助诊断的效率。
以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。

Claims (4)

1.一种两点式网格模型裁切方法，其特征在于，包括有如下步骤：
步骤S1，对已获取的CT影像数据三维重建得到器官三维网格模型；
步骤S2，生成邻接信息；
步骤S3，操作鼠标点击拖动三维网格模型，将三维网格模型旋转平移到合适的切割观察角度，操作鼠标在待切割的部分点选两个点，使该两个点处于目标切割面上，该两个点结合当前相机所在的位置生成裁切面的表达式；
步骤S4，在所选择的两个点中任选一个点，计算获取该点所在的三角形面片并作为种子三角形；
步骤S5，在种子三角形的相邻面中寻找与裁切面相交的三角形，并将获取到的三角形作为新的种子三角形，直至没有新的种子三角形生成位置，已获取的全部三角形组成三角形带并作为将被切割的三角形带网格；
步骤S6，将三角形带网格与裁切面进行相交，将三角形带网格切分成由裁切面分隔开来的上下两个子网格，并获取裁切生成的边；
步骤S7，对裁切生成的边所组成的多边形进行处理，获取互不联通的多边形集合，并将每个多边形的边按逆时针方向排序；
步骤S8，对裁切面进行优化处理；
步骤S9，将裁切生成的三角形带网格分别与上下两个子网格进行合并，使得三维网格模型按照被裁切面分割成上下两部分，并且裁切部位不再粘连；
所述步骤S7中，对每个多边形，采用耳裁切方法进行三角化，生成三角形带网格并对每一个多边形裁切面进行填补；
所述步骤S2中，生成邻接信息过程包括：遍历组成三维网格模型的所有三角形，对每一个三角形面片，获取与该三角形面片共用同一条边的相邻三角形面片的信息。
2.如权利要求1所述的两点式网格模型裁切方法，其特征在于，所述步骤S5中，得到三角形带网格后，用户可通过鼠标滚轮调整裁切宽度，而被切割的三角形带网格实时更新。
3.如权利要求2所述的两点式网格模型裁切方法，其特征在于，所述步骤S5中，用预设颜色显示该三角形带网格，以标识待裁切区域。
4.如权利要求1所述的两点式网格模型裁切方法，其特征在于，所述步骤S8中，对裁切面进行优化处理的过程包括：根据填补获得的三角形带网格，采用Loop细分方法，对三角形带网格进行细分操作，获取均匀分布的三角形带网格。
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