CN116913481B - 外固定颈枕模型生成方法、系统、电子设备及存储介质 - Google Patents

外固定颈枕模型生成方法、系统、电子设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种外固定颈枕模型生成方法、系统、电子设备及存储介质，方法包括：获取待处理的颈部模型，对上述颈部模型进行预处理；获取预处理后的颈部模型的两侧边界点集，基于上述两侧边界点集计算圆角点集和延长点集；基于上述圆角点集和上述延长点集，建立拓扑关系；基于上述拓扑关系生成外固定颈枕模型。本发明通过基于颈部模型的两侧边界点集计算圆角点集和延长点集，从而构建可用于生成颈枕模型的拓扑关系，从而实现了从颈部模型自动生成颈枕模型的功能，减少了工作人员对颈部模型编辑所花费的工作量，提高了颈枕模型打印的效率。

Description

外固定颈枕模型生成方法、系统、电子设备及存储介质
技术领域
本发明涉及医学技术领域，更具体地，涉及一种外固定颈枕模型生成方法、系统、电子设备及存储介质。
背景技术
医用的外固定支具主要起到固定病人损伤肢体部分的作用，从而减少损伤肢体部位的运动，有利于患者损伤部位的康复。随着3D打印在医学领域应用的不断发展，通过3D打印外固定模型能够有效减少由以前的石膏或者夹板固定所带来的缺点，包括石膏固定部位无法清洗、夹板固定的松紧程度需要凭借医生的经验等。这些因素都使得石膏和夹板的使用受到了限制，推动了3D打印外固定支具在医学领域应用的发展。
但是，现有通过三维扫描仪能够得到患者的颈部模型，但是无法得到颈枕模型，需要工作人员对颈部模型进行复杂的编辑设计之后，才能得到用于打印的颈枕模型，因此，如何通过颈部模型自动生成颈枕模型是亟待解决的问题。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种外固定颈枕模型生成方法、系统、电子设备及存储介质，用以解决如何通过颈部模型自动生成颈枕模型的问题。
本发明的第一方面，提供了一种外固定颈枕模型生成方法，包括：
获取待处理的颈部模型，对所述颈部模型进行预处理；
获取预处理后的颈部模型的两侧边界点集，基于所述两侧边界点集计算圆角点集和延长点集；
基于所述圆角点集和所述延长点集，建立拓扑关系；
基于所述拓扑关系生成外固定颈枕模型。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。
优选的，所述预处理的步骤包括对所述颈部模型的空间位置进行调整以及对非颈部部分进行裁剪。
优选的，所述基于所述两侧边界点集计算圆角点集的步骤，包括：
根据预处理后的颈部模型的边界边集合，获取两侧边界点集；
依次以所述两侧边界点集中的边界点为圆角起始点，沿所述边界点所在的边界边的垂直方向，以预设圆角半径，得到圆角终点和圆弧；
基于预设长度将所述圆弧进行细分，得到细分后的圆角点集。
优选的，所述基于所述两侧边界点集计算延长点集的步骤，包括：
以所述圆角终点为起始点，添加颈枕延长数据，基于所述预设长度对所述颈枕延长数据进行细分，得到延长点集。
优选的，所述基于所述圆角点集，建立拓扑关系的步骤，包括：
依次对所述细分后的圆角点集中的三个点构建三角面片，基于得到的第一三角面片集合构建拓扑关系。
优选的，所述基于所述延长点集，建立拓扑关系的步骤，包括：
依次对所述延长点集中的三个点构建三角面片，基于得到的第二三角面片集合构建拓扑关系。
优选的，所述基于所述拓扑关系生成外固定颈枕模型的步骤之后，包括：
对所述外固定颈枕模型进行光顺处理。
本发明的第二方面，提供一种外固定颈枕模型生成系统，包括：
模型预处理模块，用于获取待处理的颈部模型，对所述颈部模型进行预处理；
点集计算模块，用于获取预处理后的颈部模型的两侧边界点集，基于所述两侧边界点集计算圆角点集和延长点集；
拓扑构建模块，用于基于所述圆角点集和所述延长点集，建立拓扑关系；
模型生成模块，用于基于所述拓扑关系生成外固定颈枕模型。
本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机管理类程序时实现上述第一方面中任一外固定颈枕模型生成方法的步骤。
本发明的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机管理类程序，所述计算机管理类程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一外固定颈枕模型生成方法的步骤。
本发明提供的一种外固定颈枕模型生成方法、系统、电子设备及存储介质，方法包括：获取待处理的颈部模型，对上述颈部模型进行预处理；获取预处理后的颈部模型的两侧边界点集，基于上述两侧边界点集计算圆角点集和延长点集；基于上述圆角点集和上述延长点集，建立拓扑关系；基于上述拓扑关系生成外固定颈枕模型。本发明通过基于颈部模型的两侧边界点集计算圆角点集和延长点集，从而构建可用于生成颈枕模型的拓扑关系，从而实现了从颈部模型自动生成颈枕模型的功能，减少了工作人员对颈部模型编辑所花费的工作量，提高了颈枕模型打印的效率。
附图说明
图1为本发明提供的一种外固定颈枕模型生成方法流程图；
图2为本发明提供的颈部模型网格图；
图3为本发明提供的预处理后的网格图；
图4为本发明提供的颈部模型点集计算网格示意图；
图5为本发明提供的颈枕圆弧生成示意图；
图6为本发明提供的一种外固定颈枕模型生成系统结构示意图；
图7为本发明提供的一种可能的电子设备的硬件结构示意图；
图8为本发明提供的一种可能的计算机可读存储介质的硬件结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1为本发明提供的一种外固定颈枕模型生成方法流程图，如图1所示，方法包括：
步骤S100：获取待处理的颈部模型，对所述颈部模型进行预处理；
需要说明的是，本实施例方法的执行主体可以是具有数据处理、网络通信及程序运行功能的计算机终端设备，例如：电脑、平板电脑等；也可以是具有相同相似功能的服务器设备，还可以是具有相似功能的云服务器，本实施例对此不做限制。为了便于理解，本实施例及下述各实施例将以服务器设备为例进行说明。
可以理解的是，上述颈部模型可以是通过三维扫描仪扫描患者颈部得到的颈部模型，其效果图参见图2，在图2可以看出通过三维扫描得到的颈部模型，包含有部分非颈部的部分，因此还需要对上述颈部模型进行预处理。
进一步的，上述预处理的步骤还包括对所述颈部模型的空间位置进行调整以及对非颈部部分进行裁剪。
具体的，在颈部模型预处理时由于描述开始和结束的时间不一致，导致颈部模型生成后并非在三维空间的中心，因此需要对颈部模型进行位置重置，使颈部模型处于三维空间的中心；并且为了便于后续进行颈枕模型生成还需要将非颈部区域裁剪掉，从而得到如图3所示的预处理后的网格图。
步骤S200：获取预处理后的颈部模型的两侧边界点集，基于所述两侧边界点集计算圆角点集和延长点集；
具体的，通过计算得到预处理后的进步模型的两侧边界点集，从而基于上述两侧边界点集计算对应的圆角点集和延长点集。
进一步的，上述基于所述两侧边界点集计算圆角点集的步骤，包括：
步骤S201：根据预处理后的颈部模型的边界边集合，获取两侧边界点集；
可以理解的是，上述边界边集合可以是根据颈部模型数据结构，计算模型的边界边集合，其中，获取颈部模型的所有三角面片，当上述三角面片中存在不与其他三角面片共边的三角面片的边，该条边也即为边界边，从而得到边界边集合E1、E2、E3···Em。
具体的，预处理后的颈部模型其三维坐标参见图3，其中，三维空间原点在上述颈部模型左侧，上述颈部模型边界边集合中X值最小的点即为两侧边界点集，其中一侧的边界点集为P1、P2、P3···Pm；另一侧的边界点集为Q1、Q2、Q3···Qn，m和n表示点的个数，其效果图参见图4。
步骤S202：依次以所述两侧边界点集中的边界点为圆角起始点，沿所述边界点所在的边界边的垂直方向，以预设圆角半径，得到圆角终点和圆弧；
具体的，参见图5，在图5中起始点即为圆角起始点，结束点即为圆角终点，圆角起始点和圆角终点之间得到上述圆弧，上述圆弧用于连接颈部模型和工字支撑底座。
步骤S203：基于预设长度将所述圆弧进行细分，得到细分后的圆角点集。
在具体实现中，以每个边界点为圆角起始点，根据圆角半径和模型边界延伸的垂直方向得到圆心位置，并确定一个圆角终点，从而计算圆角细分后的点集位置。例如，边界点P1根据圆角终点A1、圆心O1和圆角半径R，将圆角区域细分为j+2个点，得到所有点集P1、C1、C2、C3···Cj、A1，其中，j为根据颈枕设计需求设定的细分点数量，圆角半径和细分长度可以是根据颈枕设计需求设定，本实施例对此不作限制。
具体的，已知上述点P1、终点A1、圆心O1和圆角半径R，计算细分点的步骤可以是：
步骤S1：由点Pi、终点Ai、圆心Oi计算夹角θ；
步骤S2：获取预设细分点数量j，这里为19，则每个点的夹角为θ/20;
步骤S3：计算与Pi点相邻的第i个细分点坐标为Ci;
。
进一步的，所述基于所述两侧边界点集计算延长点集的步骤，包括：
步骤S204：以所述圆角终点为起始点，添加颈枕延长数据，基于所述预设长度对所述颈枕延长数据进行细分，得到延长点集。
具体的，以上述圆角终点为起始点，添加延长部分的数据直至得到工字支撑底座，计算延长点集的位置，例如，以圆角终点A1为起始点，延长点集为A1、X1、X2、X3···Xi，圆角终点A2为起始点的延长点集为A2、Y1、Y2、Y3···Yi。
步骤S300：基于所述圆角点集和所述延长点集，建立拓扑关系；
进一步的，所述基于所述圆角点集，建立拓扑关系的步骤，包括：
步骤S301：依次对所述细分后的圆角点集中的三个点构建三角面片，基于得到的第一三角面片集合构建拓扑关系。
具体的，对细分后的点集建立拓扑关系，设边界点P1细分后的点集为P1、C1、C2、C3···Cj、A1，P2细分后的点集为P2、D1、D2、D3···Dj、A2，对P1、C1、P2构建三角面片，P2、D1、C2构建三角面片，依次以三点建立拓扑关系。
进一步的，所述基于所述延长点集，建立拓扑关系的步骤，包括：
步骤S302：依次对所述延长点集中的三个点构建三角面片，基于得到的第二三角面片集合构建拓扑关系。
具体的，依次对延长点集中的点建立拓扑关系，例如：对A1、X1、A2构建三角面片，A2、Y1、X1构建三角面片，依次以三点建立拓扑关系。
步骤S400：基于所述拓扑关系生成外固定颈枕模型。
进一步的，所述基于所述拓扑关系生成外固定颈枕模型的步骤之后，包括：
步骤S500：对所述外固定颈枕模型进行光顺处理。
可以理解的是，上述光顺处理，可以是对颈枕模型网格质量的优化，从而得到最后用于直接打印的颈枕模型。
可以理解的是，基于背景技术中的缺陷，本发明实施例提出了一种外固定颈枕模型生成方法。方法包括：获取待处理的颈部模型，对上述颈部模型进行预处理；获取预处理后的颈部模型的两侧边界点集，基于上述两侧边界点集计算圆角点集和延长点集；基于上述圆角点集和上述延长点集，建立拓扑关系；基于上述拓扑关系生成外固定颈枕模型。本发明通过基于颈部模型的两侧边界点集计算圆角点集和延长点集，从而构建可用于生成颈枕模型的拓扑关系，从而实现了从颈部模型自动生成颈枕模型的功能，减少了工作人员对颈部模型编辑所花费的工作量，提高了颈枕模型打印的效率。
请参阅图6，图6为本发明实施例提供的一种外固定颈枕模型生成系统结构图示意图，如图6所示，一种外固定颈枕模型生成系统，包括模型预处理模块100、点集计算模块200、拓扑构建模块300和模型生成模块400，其中：
模型预处理模块100，用于获取待处理的颈部模型，对所述颈部模型进行预处理；点集计算模块200，用于获取预处理后的颈部模型的两侧边界点集，基于所述两侧边界点集计算圆角点集和延长点集；拓扑构建模块300，用于基于所述圆角点集和所述延长点集，建立拓扑关系；模型生成模块400，用于基于所述拓扑关系生成外固定颈枕模型。
可以理解的是，本发明提供的一种外固定颈枕模型生成。系统与前述各实施例提供的外固定颈枕模型生成方法相对应，外固定颈枕模型生成系统的相关技术特征可参考外固定颈枕模型生成方法的相关技术特征，在此不再赘述。
请参阅图7，图7为本发明实施例提供的电子设备的实施例示意图。如图7所示，本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器1310、处理器1320及存储在存储器1310上并可在处理器1320上运行的计算机程序1311，处理器1320执行计算机程序1311时实现以下步骤：
获取待处理的颈部模型，对所述颈部模型进行预处理；获取预处理后的颈部模型的两侧边界点集，基于所述两侧边界点集计算圆角点集和延长点集；基于所述圆角点集和所述延长点集，建立拓扑关系；基于所述拓扑关系生成外固定颈枕模型。
请参阅图8，图8为本发明提供的一种计算机可读存储介质的实施例示意图。如图8所示，本实施例提供了一种计算机可读存储介质1400，其上存储有计算机程序1411，该计算机程序1411被处理器执行时实现如下步骤：
获取待处理的颈部模型，对所述颈部模型进行预处理；获取预处理后的颈部模型的两侧边界点集，基于所述两侧边界点集计算圆角点集和延长点集；基于所述圆角点集和所述延长点集，建立拓扑关系；基于所述拓扑关系生成外固定颈枕模型。
本发明实施例提供的一种外固定颈枕模型生成方法、系统及存储介质，方法包括：获取待处理的颈部模型，对上述颈部模型进行预处理；获取预处理后的颈部模型的两侧边界点集，基于上述两侧边界点集计算圆角点集和延长点集；基于上述圆角点集和上述延长点集，建立拓扑关系；基于上述拓扑关系生成外固定颈枕模型。本发明通过基于颈部模型的两侧边界点集计算圆角点集和延长点集，从而构建可用于生成颈枕模型的拓扑关系，从而实现了从颈部模型自动生成颈枕模型的功能，减少了工作人员对颈部模型编辑所花费的工作量，提高了颈枕模型打印的效率。
需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种外固定颈枕模型生成方法，其特征在于，所述方法包括：
获取待处理的颈部模型，对所述颈部模型进行预处理；
获取预处理后的颈部模型的两侧边界点集，基于所述两侧边界点集计算圆角点集和延长点集，所述基于所述两侧边界点集计算圆角点集的步骤包括：根据预处理后的颈部模型的边界边集合，获取两侧边界点集；依次以所述两侧边界点集中的边界点为圆角起始点，沿所述边界点所在的边界边的垂直方向，以预设圆角半径，得到圆角终点和圆弧；基于预设长度将所述圆弧进行细分，得到细分后的圆角点集；所述基于所述两侧边界点集计算延长点集的步骤包括：以所述圆角终点为起始点，添加颈枕延长数据，基于所述预设长度对所述颈枕延长数据进行细分，得到延长点集，所述颈枕延长数据为以所述圆角终点为起始点延长得到颈枕工字支撑底座的延长数据；
基于所述圆角点集和所述延长点集，建立拓扑关系；
基于所述拓扑关系生成外固定颈枕模型。
2.根据权利要求1所述的外固定颈枕模型生成方法，其特征在于，所述预处理的步骤包括对所述颈部模型的空间位置进行调整以及对非颈部部分进行裁剪。
3.根据权利要求1所述的外固定颈枕模型生成方法，其特征在于，所述基于所述圆角点集，建立拓扑关系的步骤，包括：
依次对所述细分后的圆角点集中的三个点构建三角面片，基于得到的第一三角面片集合构建拓扑关系。
4.根据权利要求1所述的外固定颈枕模型生成方法，其特征在于，所述基于所述延长点集，建立拓扑关系的步骤，包括：
依次对所述延长点集中的三个点构建三角面片，基于得到的第二三角面片集合构建拓扑关系。
5.根据权利要求1所述的外固定颈枕模型生成方法，其特征在于，所述基于所述拓扑关系生成外固定颈枕模型的步骤之后，包括：
对所述外固定颈枕模型进行光顺处理。
6.一种外固定颈枕模型生成系统，其特征在于，包括：
模型预处理模块，用于获取待处理的颈部模型，对所述颈部模型进行预处理；
点集计算模块，用于获取预处理后的颈部模型的两侧边界点集，基于所述两侧边界点集计算圆角点集和延长点集，所述基于所述两侧边界点集计算圆角点集的步骤包括：根据预处理后的颈部模型的边界边集合，获取两侧边界点集；依次以所述两侧边界点集中的边界点为圆角起始点，沿所述边界点所在的边界边的垂直方向，以预设圆角半径，得到圆角终点和圆弧；基于预设长度将所述圆弧进行细分，得到细分后的圆角点集；所述基于所述两侧边界点集计算延长点集的步骤包括：以所述圆角终点为起始点，添加颈枕延长数据，基于所述预设长度对所述颈枕延长数据进行细分，得到延长点集，所述颈枕延长数据为以所述圆角终点为起始点延长得到颈枕工字支撑底座的延长数据；
拓扑构建模块，用于基于所述圆角点集和所述延长点集，建立拓扑关系；
模型生成模块，用于基于所述拓扑关系生成外固定颈枕模型。
7.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机管理类程序时实现如权利要求1-5任一项所述的外固定颈枕模型生成方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机管理类程序，所述计算机管理类程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任一项所述的外固定颈枕模型生成方法的步骤。
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