CN113674392A - 三维血管模型的生成方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三维血管模型的生成方法及其装置。其中，该方法包括：获取目标血管的血管轮廓的三维中心线，基于三维中心线生成目标血管的初始血管模型，对初始血管模型进行平滑处理，得到目标血管的三维血管模型。本发明解决了相关技术中无法实现对血管二维图像进行三维重构的技术问题。

Description

三维血管模型的生成方法及其装置
技术领域
本发明涉及计算机辅助DSA影像技术领域，具体而言，涉及一种三维血管模型的生成方法及其装置。
背景技术
数字剪影血管造影技术(Digital Subtraction Angiography，简称DSA)，是通过剪影、增强等技术来获取明显血管影像的技术，该技术对血管中的病变诊断具有重要意义，常用于诊断心脑血管狭窄等，但是由于DSA设备输出的是二维投影图像，仪器虽然可以进行多角度拍摄，但是医生一般会取两个显影角度最好的影像数据留存，二维图像信息有限，仅基于二维图像信息难以还原出接近血管真实形态，也无法为后续对血管进行处理提供比较好的基础，增加了对于血管相关的病变诊断以及后期处理难度。
针对上述相关技术中无法实现对血管二维图像进行三维重构的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种三维血管模型的生成方法及其装置，以至少解决相关技术中无法实现对血管二维图像进行三维重构的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种三维血管模型的生成方法，包括：获取目标血管的血管轮廓的三维中心线；基于所述三维中心线生成所述目标血管的初始血管模型；对所述初始血管模型进行平滑处理，得到所述目标血管的三维血管模型。
可选地，获取目标血管的血管轮廓的三维中心线，包括：控制至少两个光源向三维空间发射经过所述目标血管的血管轮廓的直线光束；确定所述至少两个光源分别与其投影面上的投影区域之间的光束形成的至少两个曲面空间区域；获取由所述至少两个曲面空间区域的交集位置构成的空间凸包；将所述空间凸包的中心线作为所述目标血管的血管轮廓的三维中心线。
可选地，将所述空间凸包的中心线作为所述目标血管的血管轮廓的三维中心线，包括：通过三维拓扑细化算法对所述空间凸包进行处理，得到所述目标血管的血管轮廓的三维中心线。
可选地，获取目标血管的血管轮廓的三维中心线，包括：利用二维拓扑细化算法对所述目标血管的血管轮廓进行处理，得到所述目标血管的血管轮廓的二维中心线；确定所述至少两个光源分别与其投影面上的投影区域之间的光束形成的至少两个空间曲面；获取由所述至少两个空间曲面的交集构成的空间曲线；将所述空间曲线作为所述目标血管的血管轮廓的三维中心线。
可选地，在获取目标血管的血管轮廓的三维中心线之前，所述方法包括：获取所述目标血管对应的原始血管轮廓；在所述至少两个光源向所述原始血管轮廓投射直线光束的同时，对所述至少两个光源中的至少一个光源进行矫正，获取所述目标血管的血管轮廓。
可选地，获取所述目标血管对应的原始血管轮廓，包括：获取所述原始血管轮廓的血管图像；对所述血管图像进行图像识别，得到所述原始血管轮廓。
可选地，基于所述三维中心线生成所述目标血管的初始血管模型，包括：确定所述空间凸包的中心线上多个中心点对应的多个切面；确定从所述多个切面中每一个切面的中心点出发到达对应切面的每一条边的距离；将从所述每一个切面的中心点到达对应切面的每一条边的距离中的最小距离作为所述每一个切面对应的切面圆的半径，以得到所述三维中心线上全部中心点的半径；通过所述三维中心线上全部中心点的半径以及所述三维中心线拟合得到所述初始血管模型。
可选地，基于所述三维中心线生成所述目标血管的初始血管模型，包括：确定所述目标血管的血管轮廓在所述至少两个光源投射下，在所述至少两个光源对应的至少两个投影面上的至少两个二维血管轮廓；获取所述至少两个二维血管轮廓中每一个二维血管轮廓的二维中心线上各个中心点与对应二维血管轮廓的最短距离；基于所述每一个二维血管轮廓的二维中心线上各个中心点与对应二维血管轮廓的最短距离确定所述至少两个二维血管轮廓的二维半径；基于所述至少两个二维血管轮廓的二维半径以及所述三维中心线生成所述初始血管模型。
可选地，对所述初始血管模型进行平滑处理，得到所述目标血管的三维血管模型，包括：采用预定平滑处理方式对所述初始血管模型进行平滑处理，得到所述目标血管的三维血管模型，其中，所述预定平滑处理方式包括以下至少之一：均值滤波平滑方式、拉普拉斯平滑方式。
根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种三维血管模型的生成装置，包括：第一获取模块，用于获取目标血管的血管轮廓的三维中心线；生成模块，用于基于所述三维中心线生成所述目标血管的初始血管模型；处理模块，用于对所述初始血管模型进行平滑处理，得到所述目标血管的三维血管模型。
可选地，所述第一获取模块，包括：第一控制单元，用于控制至少两个光源向三维空间发射经过所述目标血管的血管轮廓的直线光束；第一确定单元，用于确定所述至少两个光源分别与其投影面上的投影区域之间的光束形成的至少两个曲面空间区域；第一获取单元，用于获取由所述至少两个曲面空间区域的交集位置构成的空间凸包；第二确定单元，用于将所述空间凸包的中心线作为所述目标血管的血管轮廓的三维中心线。
可选地，所述第二确定单元，包括：第一处理子单元，用于通过三维拓扑细化算法对所述空间凸包进行处理，得到所述目标血管的血管轮廓的三维中心线。
可选地，所述获取模块，包括：第一处理单元，用于利用二维拓扑细化算法对所述目标血管的血管轮廓进行处理，得到所述目标血管的血管轮廓的二维中心线；第二控制单元，用于控制至少两个光源向三维空间发射经过所述二维中心线的直线光束；第三确定单元，用于确定所述至少两个光源分别与其投影面上的投影区域之间的光束形成的至少两个空间曲面；第二获取单元，用于获取由所述至少两个空间曲面的交集构成的空间曲线；第四确定单元，用于将所述空间曲线作为所述目标血管的血管轮廓的三维中心线。
可选地，所述三维血管模型的生成装置包括：第二获取模块，用于在获取目标血管的血管轮廓的三维中心线之前，获取所述目标血管对应的原始血管轮廓；矫正模块，用于在所述至少两个光源向所述原始血管轮廓投射直线光束的同时，对所述至少两个光源中的至少一个光源进行矫正，获取所述目标血管的血管轮廓。
可选地，所述第二获取模块，包括：第三获取单元，用于获取所述原始血管轮廓的血管图像；识别单元，用于对所述血管图像进行图像识别，得到所述原始血管轮廓。
可选地，所述生成模块，包括：第五确定单元，用于确定所述空间凸包的中心线上多个中心点对应的多个切面；第六确定单元，用于确定从所述多个切面中每一切面的中心点出发到达对应切面的每一条边的距离；第七确定单元，用于将从所述每一个切面的中心点到达对应切面的每一条边的距离中的最小距离作为所述每一个切面对应的切面圆的半径，以得到所述三维中心线上全部中心点的半径；拟合单元，用于通过所述三维中心线上全部中心点的半径以及所述三维中心线拟合得到所述初始血管模型。
可选地，所述生成模块，包括：第八确定单元，用于确定所述目标血管的血管轮廓在所述至少两个光源投射下，在所述至少两个光源对应的至少两个投影面上的至少两个二维血管轮廓；第四获取单元，用于获取所述至少两个二维血管轮廓中每一个二维血管轮廓的二维中心线上各个中心点与对应二维血管轮廓的最短距离；第九确定单元，用于基于所述每一个二维血管轮廓的二维中心线上各个中心点与对应二维血管轮廓的最短距离确定所述至少两个二维血管轮廓的二维半径；生成单元，用于基于所述至少两个二维血管轮廓的二维半径以及所述三维中心线生成所述初始血管模型。
可选地，所述处理模块，包括：第二处理单元，用于采用预定平滑处理方式对所述初始血管模型进行平滑处理，得到所述目标血管的三维血管模型，其中，所述预定平滑处理方式包括以下至少之一：均值滤波平滑方式、拉普拉斯平滑方式。
根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序被处理器运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述中任一项所述的三维血管模型的生成方法。
根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行计算机程序，其中，所述计算机程序运行时执行上述中任一项所述的三维血管模型的生成方法。
在本发明实施例中，获取目标血管的血管轮廓的三维中心线；基于所述三维中心线生成所述目标血管的初始血管模型；对所述初始血管模型进行平滑处理，得到所述目标血管的三维血管模型。通过本发明实施例提供的三维血管模型的生成方法，达到了利用从二维血管轮廓中获取的目标血管的三维中心线来生成目标血管的初始血管模型，以较为真实地还原血管模型的目的，从而实现了将二维图像成功三维重构的技术效果，进而解决了相关技术中无法实现对血管二维图像进行三维重构的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的三维血管模型的生成方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的二维DSA影像光源矫正以及三维重构的几何示意图一；
图3(a)是本发明实施例中的血管原始图像的示意图一；
图3(b)是本发明实施例中的血管原始图像的示意图二；
图4(a)是本发明实施例中的二维血管轮廓的示意图一；
图4(b)是本发明实施例中的二维血管轮廓的示意图二；
图5(a)是本发明实施例中的光束形成的曲面空间区域的示意图；
图5(b)是本发明实施例中的两个曲面空间区域交集的位置的示意图；
图6(a)为根据本发明实施例的两个曲面空间区域及其交集的示意图一；
图6(b)为根据本发明实施例的两个曲面空间区域及其交集的示意图二；
图6(c)为根据本发明实施例的两个曲面空间区域及其交集的示意图三；
图7是根据本发明实施例的提取出的血管轮廓的三维中心线的示意图；
图8是根据本发明实施例的二维DSA影像光源矫正以及三维重构的数学示意图二；
图9(a)是根据本实施例的光束形成的曲面空间区域的示意图；
图9(b)是根据本实施例的光束形成的两曲面空间区域在三维空间相交的示意图；
图10(a)是根据本发明实施例的两个曲面空间区域及其交集的位置的示意图一；
图10(b)是根据本发明实施例的两个曲面空间区域及其交集的位置的示意图二；
图11是根据本发明实施例的初始血管模型的示意图；
图12是根据本发明实施例的平滑处理后的三维血管模型的示意图；
图13是根据本发明实施例的三维血管模型的生成装置的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
根据本发明实施例，提供了一种三维血管模型的生成方法的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1是根据本发明实施例的三维血管模型的生成方法的流程图，如图1所示，该三维血管模型的生成方法包括如下步骤：
步骤S102，获取目标血管的血管轮廓的三维中心线。
可选的，在本发明实施例中对目标血管的类型不做具体限定，例如，冠状动脉、颅脑血管等。
步骤S104，基于三维中心线生成目标血管的初始血管模型。
步骤S106，对初始血管模型进行平滑处理，得到目标血管的三维血管模型。
由上可知，在本发明实施例中，获取目标血管的血管轮廓的三维中心线，基于三维中心线生成目标血管的初始血管模型，对初始血管模型进行平滑处理，得到目标血管的三维血管模型，达到了利用从二维血管轮廓中获取的目标血管的三维中心线来生成目标血管的初始血管模型，以较为真实地还原血管模型的目的，从而实现了将二维图像成功三维重构的技术效果。
因此，通过本发明实施例提供的三维血管模型的生成方法，解决了相关技术中无法实现对血管二维图像进行三维重构的技术问题。
需要说明的是，在本发明实施例中，提供了两种获取血管轮廓的三维中心线的方式，下面以光源为两个为例进行说明。
一个方面，获取目标血管的血管轮廓的三维中心线，可以包括：控制至少两个光源向三维空间发射经过目标血管的血管轮廓的直线光束；确定至少两个光源分别与其投影面上的投影区域之间的光束形成的至少两个曲面空间区域；获取由至少两个曲面空间区域的交集位置构成的空间凸包；将空间凸包的中心线作为目标血管的血管轮廓的三维中心线。
图2是根据本发明实施例的二维DSA影像光源矫正以及三维重构的几何示意图一，如图2所示，图中为颅脑血管两个角度投影的第一种三维重构方法，其中S1、S2为两个光源，m1、m2为两个投影平面，c1、c2为平面内血管轮廓，Vessel为血管三维模型。
其中，血管的原始图像如图3(a)以及图3(b)(图3(a)是本发明实施例中的血管原始图像的示意图一，图3(b)是本发明实施例中的血管原始图像的示意图二)所示。通过光源矫正后，取患者狭窄处的血管轮廓，如图4(a)以及图4(b)(图4(a)是本发明实施例中的二维血管轮廓的示意图一，图4(b)是本发明实施例中的二维血管轮廓的示意图二)所示，图4(a)以及图4(b)中的白色轮廓线为狭窄处的血管轮廓。
然后可以获取血管在三维空间中的位置。具体地，可从图2所示光源S1，经过目标血管，到达投影面m1上的投影区域c1之间的光束，形成曲面空间区域，同理，光源S2到达投影面m2上的投影区域c2，形成了第二个曲面空间区域，两个空间区域如图5(a)(图5(a)是本发明实施例中的光束形成的曲面空间区域的示意图)所示光束形成的曲面空间区域。两个空间区域的交集位置就是空间中血管的位置，具体如图5(b)(图5(b)是本发明实施例中的两个曲面空间区域交集的位置的示意图)所示。
图6(a)为根据本发明实施例的两个曲面空间区域及其交集的示意图一，图6(b)为根据本发明实施例的两个曲面空间区域及其交集的示意图二，图6(c)为根据本发明实施例的两个曲面空间区域及其交集的示意图三，两个空间区域的交集位置就是空间中血管的位置，两个角度的投影图像信息，得到的交集为两个体之间的共同区域，也就是一个空间凸包。
作为一种可选的实施例，将空间凸包的中心线作为目标血管的血管轮廓的三维中心线，包括：通过三维拓扑细化算法对空间凸包进行处理，得到目标血管的血管轮廓的三维中心线。
在该实施例中，空间凸包的切面形状是四边形，而真实的血管切面形状一般近似为圆形或椭圆形，于是本发明实施例中提取了空间凸包的中心线，将其作为真实血管的中心线，具体，如图7所示，图7是根据本发明实施例的提取出的血管轮廓的三维中心线的示意图。
另外一个方面，获取目标血管的血管轮廓的三维中心线，包括：利用二维拓扑细化算法对目标血管的血管轮廓进行处理，得到目标血管的血管轮廓的二维中心线；控制至少两个光源向三维空间发射经过目标血管的血管轮廓的二维中心线的直线光束；确定至少两个光源分别与其投影面上的投影区域之间的光束形成的至少两个空间曲面；获取由至少两个空间曲面的交集构成的空间曲线；将空间曲线作为目标血管的血管轮廓的三维中心线。
又例如，图8是根据本发明实施例的二维DSA影像光源矫正以及三维重构的几何示意图二，如图所示，同样以颅脑血管两个角度投影的第二种三维重构方法为例，其中，S1、S2为两个光源，m1、m2为两个投影平面，l1、l2为平面内血管轮廓，Centerline为血管中心线模型。
接着通过光源矫正后，获取患者狭窄处的血管轮廓，具体地同上4(a)以及图4(b)。接着提取二维中心线，首先使用细化算法提取不同投影面内的二维图像的血管中心线，得到投影平面上的两条曲线，图4(a)以及图4(b)，图4(a)以及图4(b)示出了轮廓线为狭窄处的血管轮廓。
其中，获取中心线在三维空间中的位置。从光源S1，经过目标血管，到达投影面m1上的投影区域l1之间的光束，形成空间曲面，同理，光源S2到达投影面m2上的投影区域l2，形成了第二个空间曲面，图9(a)(图9(a)是根据本实施例的光束形成的曲面空间区域的示意图)是根据本发明实施例的光束形成的曲面空间区域，图9(b)(图9(b)是根据本实施例的光束形成的两曲面空间区域在三维空间相交的示意图)是根据本发明实施例的两个空间曲面在三维空间相交的情况。两个空间曲面的交集位置就是空间中血管中心线的位置，图10(a)是根据本发明实施例的两个曲面空间区域及其交集的位置的示意图一，图10(b)是根据本发明实施例的两个曲面空间区域及其交集的位置的示意图二，两个角度的投影图像信息，得到的交集为两个曲面之间的共同区域，也就是一条空间曲线。
作为一种可选的实施例，在获取目标血管的血管轮廓的三维中心线之前，包括：获取目标血管对应的原始血管轮廓；在至少两个光源向原始血管轮廓投射直线光束的同时，对至少两个光源中的至少一个光源进行矫正，获取目标血管的血管轮廓。
需要说明的是。由第一个光源向三维空间发出直线光束，经过目标血管，到达第一个投影面上的投影区域之间的光束，形成了一个空间曲面区域，同理，第二个光源到血管投影区域之间形成了第二个空间曲面区域，若光源没有矫正，两个区域在三维空间难以存在交集，但光源经过矫正后，两个空间区域必定存在交集，那么，交集的位置就是空间中血管的位置。由于得到的临床信息有限，只有两个角度的投影图像信息，得到的交集相当于两个体之间的共同区域——一个空间凸包。
作为一种可选的实施例，获取目标血管对应的原始血管轮廓，包括：获取原始血管轮廓的血管图像；对血管图像进行图像识别，得到原始血管轮廓。
作为一种可选的实施例，基于三维中心线生成目标血管的初始血管模型，包括：确定空间凸包的中心线上多个中心点对应的多个切面；确定从多个切面中每一切面的中心点出发到达对应切面的每一条边的距离；将从每一个切面的中心点到达对应切面的每一条边的距离中的最小距离作为每一个切面对应的切面圆的半径，以得到三维中心线上全部中心点的半径；通过三维中心线上全部中心点的半径以及三维中心线拟合得到初始血管模型。
在该实施例中，在每一个切面对应的切面四边形内，可提取中心点作为圆心，计算圆心与切面四边形四条边的距离，取其中最近的距离作为此处切面圆的半径，同理，得到中心线上全部中心点处的半径，从而拟合得到了初始的血管三维模型，如图11所示(图11是根据本发明实施例的初始血管模型的示意图)。
作为另一种可选的实施例，基于三维中心线生成目标血管的初始血管模型，包括：确定目标血管的血管轮廓在至少两个光源投射下，在至少两个光源对应的至少两个投影面上的至少两个二维血管轮廓；获取至少两个二维血管轮廓中每一个二维血管轮廓的二维中心线上各个中心点与对应二维血管轮廓的最短距离；基于每一个二维血管轮廓的二维中心线上各个中心点与对应二维血管轮廓的最短距离确定至少两个二维血管轮廓的二维半径；基于至少两个二维血管轮廓的二维半径以及三维中心线生成初始血管模型。
可选的，上述每一个二维血管轮廓为至少两个二维血管轮廓中的血管轮廓，例如，在光源数量为两个的情况下，二维血管轮廓的数量为二个，比如，二维血管轮廓a和二维血管轮廓b，对于二维血管轮廓a，可以基于其二维中心线上各个中心点距离该二维血管轮廓a的距离来确定二维血管轮廓a的二维半径，对于二维血管轮廓b的二维半径处理方式同上，在此不再赘述。
此外，在本发明实施例中，对于基于至少两个二维血管轮廓的二维半径以及三维中心线生成初始血管模型，可以先基于至少两个二维血管轮廓中每一个二维血管轮廓的二维半径计算出三维中心线上以每个中心点为圆心的切面圆的半径，从而可以得到初始血管模型。
另外，也可以将至少两个二维血管轮廓的二维半径的平均数、或其他算法融合得到的数值作为重构后得到的血管模型的半径，以结合三维中心线，得到初始血管模型。
在该实施例中，可由第一个光源向三维空间发出直线光束，经过目标血管中心线，到达第一个投影面上的投影曲线之间的光束，形成了一个空间曲面，同理，从第二个光源到投影上中心线之间形成了第二个曲面，两个曲面在三维空间中存在交集——一条曲线，交集处就是空间中血管中心线的位置。
作为一种可选的实施例，对初始血管模型进行平滑处理，得到目标血管的三维血管模型，包括：采用预定平滑处理方式对初始血管模型进行平滑处理，得到目标血管的三维血管模型，其中，预定平滑处理方式包括以下至少之一：均值滤波平滑方式、拉普拉斯平滑方式。
可选的，拉普拉斯此处可选用处理方法包括但不限于：古德-图灵估计法、加法平滑法、绝对减值法以及拉普拉斯平滑法等。其中，拉普拉斯平滑是目前较成功的平滑方法之一，该方法是根据梯度定义二阶微分函数，是一种局部操作，算法希望调整当前点的位置，使其与邻接像素近似，进而实现对数据的平滑操作，本申请结合拉普拉斯平滑方法，旨在平滑三维血管模型，使模型更加真实形象。
图12是根据本发明实施例的平滑处理后的三维血管模型的示意图，如图12所示，对初始血管模型进行拉普拉斯平滑操作，平滑了轮廓表面，使重建出来的结果较为真实、形象，狭窄区域没有发生失真，充分保留了血管狭窄处的信息。
综上所述，本发明实施例利用三维空间内投影区域相交的思想，同时结合骨架提取、图像平滑的思想，设计了一种基于多角度DSA影像的血管三维重构方法，解决了二维图像信息不足难以还原三维模型的难题，实现了二维图像的三维重构问题。在本发明实施例中，一方面可以通过以下方式得到三维血管模型：获取光源矫正后的投影图像，根据光源个数构造空间曲面区域，将多个曲面区域在三维空间内相交，得到空间凸包，使用骨架法得到三维血管中心线，计算中心线上全部点处的半径大小，拟合得到初始血管模型，使用拉普拉斯平滑方法平滑血管轮廓，得到血管三维模型。另外一个方面：首先取投影面上血管的二维中心线，根据光源个数构造空间曲面，将多个曲面在三维空间内相交，得到初始血管中心线，获取半径、拟合轮廓和平滑轮廓方法与方法一是相同的。
需要说明的是，根据二维图像进行三维重构的提供了两种可行性方法，一个是空间凸包区域相交得到初始血管区域，重建三维血管模型，另一种是空间曲面相交得到初始中心线，进而重建三维血管模型，并且结合骨架提取方法，计算血管半径，最后使用拉普拉斯平滑方法平滑血管轮廓。能够实现对二维图像的三维重构，较为真实地还原血管的三维模型，尤其是关键处，如血管狭窄区域，没有发生失真，充分保留了狭窄处的信息，对两个角度的DSA影像血管进行三维重构，让医生可以直观、准确地看到血管的形态结构、病变位置的信息，实现精准定位，同时有利于对病变部位进行定性和定量计算。在使用二维图像进行三维重构之前，需要对多角度的光源经过准确矫正，矫正方法可以通过平移、或平移与旋转的结合方式，保证三维重构结构的准确。本方法适用于有空间位置偏移、但无形变的血管，如颅脑血管。
实施例2
根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种三维血管模型的生成装置，图13是根据本发明实施例的三维血管模型的生成装置的示意图，如图13所示，该三维血管模型的生成装置可以包括：第一获取模块1301、生成模块1303以及处理模块1305。下面对该三维血管模型的生成装置进行说明。
第一获取模块1301，用于获取目标血管的血管轮廓的三维中心线。
生成模块1303，用于基于三维中心线生成目标血管的初始血管模型。
处理模块1305，用于对初始血管模型进行平滑处理，得到目标血管的三维血管模型。
此处需要说明的是，上述第一获取模块1301、生成模块1303以及处理模块1305对应于实施例1中的步骤S102至S106，上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例1所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为装置的一部分可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。
由上可知，在本发明实施例中，通过第一获取模块获取目标血管的血管轮廓的三维中心线；再通过生成模块基于三维中心线生成目标血管的初始血管模型，最后通过处理模块对初始血管模型进行平滑处理，得到目标血管的三维血管模型。通过本发明实施例提供的三维血管模型的生成装置，达到了利用从二维血管轮廓中获取的目标血管的三维中心线来生成目标血管的初始血管模型，以较为真实地还原血管模型的目的，从而实现了将二维图像成功三维重构的技术效果，为目标血管的三维重构提供了基础，提高了后续目标血管三维重构的可靠性，解决了相关技术中无法实现对血管二维图像进行三维重构的技术问题。
在一种可选的实施例中，第一获取模块，包括：第一控制单元，用于控制至少两个光源向三维空间发射经过目标血管的血管轮廓的直线光束；第一确定单元，用于确定至少两个光源分别与其投影面上的投影区域之间的光束形成的至少两个曲面空间区域；第一获取单元，用于获取由至少两个曲面空间区域的交集位置构成的空间凸包；第二确定单元，用于将空间凸包的中心线作为目标血管的血管轮廓的三维中心线。
在一种可选的实施例中，第二确定单元，包括：第一处理子单元，用于通过三维拓扑细化算法对空间凸包进行处理，得到目标血管的血管轮廓的三维中心线。
在一种可选的实施例中，获取模块，包括：第一处理单元，用于利用二维拓扑细化算法对所述目标血管的血管轮廓进行处理，得到所述目标血管的血管轮廓的二维中心线；第二控制单元，用于控制至少两个光源向三维空间发射经过目标血管的血管轮廓的二维中心线的直线光束；第三确定单元，用于确定至少两个光源分别与其投影面上的投影区域之间的光束形成的至少两个空间曲面；第二获取单元，用于获取由至少两个空间曲面的交集构成的空间曲线；第四确定单元，用于将空间曲线作为目标血管的血管轮廓的三维中心线。
在一种可选的实施例中，三维血管模型的生成装置包括：第二获取模块，用于在获取目标血管的血管轮廓的三维中心线之前，获取目标血管对应的原始血管轮廓；矫正模块，用于在至少两个光源向原始血管轮廓投射直线光束的同时，对至少两个光源中的至少一个光源进行矫正，获取目标血管的血管轮廓。
在一种可选的实施例中，第二获取模块，包括：第三获取单元，用于获取原始血管轮廓的血管图像；识别单元，用于对血管图像进行图像识别，得到原始血管轮廓。
在一种可选的实施例中，生成模块，包括：第五确定单元，用于确定空间凸包的中心线上多个中心点对应的多个切面；第六确定单元，用于确定从多个切面中每一切面的中心点出发到达对应切面的每一条边的距离；第七确定单元，用于将从每一个切面的中心点到达对应切面的每一条边的距离中的最小距离作为每一个切面对应的切面圆的半径，以得到三维中心线上全部中心点的半径；拟合单元，用于通过三维中心线上全部中心点的半径以及三维中心线拟合得到初始血管模型。
在一种可选的实施例中，生成模块，包括：第八确定单元，用于确定目标血管的血管轮廓在至少两个光源投射下，在至少两个光源对应的至少两个投影面上的至少两个二维血管轮廓；第四获取单元，用于获取至少两个二维血管轮廓中每一个二维血管轮廓的二维中心线上各个中心点与对应二维血管轮廓的最短距离；第九确定单元，用于基于每一个二维血管轮廓的二维中心线上各个中心点与对应二维血管轮廓的最短距离确定至少两个二维血管轮廓的二维半径；生成单元，用于基于至少两个二维血管轮廓的二维半径以及三维中心线生成初始血管模型。
在一种可选的实施例中，处理模块，包括：处理单元，用于采用预定平滑处理方式对初始血管模型进行平滑处理，得到目标血管的三维血管模型，其中，预定平滑处理方式包括以下至少之一：均值滤波平滑方式、拉普拉斯平滑方式。
实施例3
根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在计算机程序被处理器运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行上述中任一项的三维血管模型的生成方法。
实施例4
根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种处理器，处理器用于运行计算机程序，其中，计算机程序运行时执行上述中任一项的三维血管模型的生成方法。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种三维血管模型的生成方法，其特征在于，包括：
获取目标血管的血管轮廓的三维中心线；
基于所述三维中心线生成所述目标血管的初始血管模型；
对所述初始血管模型进行平滑处理，得到所述目标血管的三维血管模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取目标血管的血管轮廓的三维中心线，包括：
控制至少两个光源向三维空间发射经过所述目标血管的血管轮廓的直线光束；
确定所述至少两个光源分别与其投影面上的投影区域之间的光束形成的至少两个曲面空间区域；
获取由所述至少两个曲面空间区域的交集位置构成的空间凸包；
将所述空间凸包的中心线作为所述目标血管的血管轮廓的三维中心线。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述空间凸包的中心线作为所述目标血管的血管轮廓的三维中心线，包括：通过三维拓扑细化算法对所述空间凸包进行处理，得到所述目标血管的血管轮廓的三维中心线。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取目标血管的血管轮廓的三维中心线，包括：
利用二维拓扑细化算法对所述目标血管的血管轮廓进行处理，得到所述目标血管的血管轮廓的二维中心线；
控制至少两个光源向三维空间发射经过所述二维中心线的直线光束；
确定所述至少两个光源分别与其投影面上的投影区域之间的光束形成的至少两个空间曲面；
获取由所述至少两个空间曲面的交集构成的空间曲线；
将所述空间曲线作为所述目标血管的血管轮廓的三维中心线。
5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在获取目标血管的血管轮廓的三维中心线之前，所述方法包括：
获取所述目标血管对应的原始血管轮廓；
在所述至少两个光源向所述原始血管轮廓投射直线光束的同时，对所述至少两个光源中的至少一个光源进行矫正，获取所述目标血管的血管轮廓。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，获取所述目标血管对应的原始血管轮廓，包括：
获取所述原始血管轮廓的血管图像；
对所述血管图像进行图像识别，得到所述原始血管轮廓。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述三维中心线生成所述目标血管的初始血管模型，包括：
确定所述空间凸包的中心线上多个中心点对应的多个切面；
确定从所述多个切面中每一个切面的中心点出发到达对应切面的每一条边的距离；
将从所述每一个切面的中心点到达对应切面的每一条边的距离中的最小距离作为所述每一个切面对应的切面圆的半径，以得到所述三维中心线上全部中心点的半径；
通过所述三维中心线上全部中心点的半径以及所述三维中心线拟合得到所述初始血管模型。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述三维中心线生成所述目标血管的初始血管模型，包括：
确定所述目标血管的血管轮廓在所述至少两个光源投射下，在所述至少两个光源对应的至少两个投影面上的至少两个二维血管轮廓；
获取所述至少两个二维血管轮廓中每一个二维血管轮廓的二维中心线上各个中心点与对应二维血管轮廓的最短距离；
基于所述每一个二维血管轮廓的二维中心线上各个中心点与对应二维血管轮廓的最短距离确定所述至少两个二维血管轮廓的二维半径；
基于所述至少两个二维血管轮廓的二维半径以及所述三维中心线生成所述初始血管模型。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，对所述初始血管模型进行平滑处理，得到所述目标血管的三维血管模型，包括：
采用预定平滑处理方式对所述初始血管模型进行平滑处理，得到所述目标血管的三维血管模型，其中，所述预定平滑处理方式包括以下至少之一：均值滤波平滑方式、拉普拉斯平滑方式。
10.一种三维血管模型的生成装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取目标血管的血管轮廓的三维中心线；
生成模块，用于基于所述三维中心线生成所述目标血管的初始血管模型；
处理模块，用于对所述初始血管模型进行平滑处理，得到所述目标血管的三维血管模型。
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