CN117132747B - 基于骨骼模型的骨骼复位方法和装置 - Google Patents
基于骨骼模型的骨骼复位方法和装置 Download PDFInfo
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Abstract
本申请公开了一种基于骨骼模型的骨骼复位方法和装置。涉及医疗技术领域，该方法包括：依据目标骨骼的第一三维模型，确定目标骨骼的几何中心点的中心点坐标值，并在目标骨骼的远端确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值；依据中心点坐标值、第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值，确定指向几何中心点的第一法向矢量；依据第一法向矢量和目标法向矢量对目标骨骼进行旋转复位，得到目标骨骼的目标三维模型，其中，目标法向矢量为目标骨骼的预设复位位置的法向矢量。通过本申请，解决了相关技术中依赖于手工特征提取和几何模型先验拟合实现对长干骨的复位，导致对长干骨的复位准确度比较低的问题。
Description
技术领域
本申请涉及医疗技术领域，具体而言，涉及一种基于骨骼模型的骨骼复位方法和装置。
背景技术
在骨科医学图像处理领域，单部位骨骼位姿摆正，特别是长骨位姿的摆正是一个重要的预处理步骤。单部位长干骨骨骼，一般是指人体内一种特定的骨骼类型，即长度较长、形状类似长管状的骨骼。这类骨骼在人体内主要起到支撑和保护作用，常见的长干骨包括股骨、胫骨、肱骨和尺骨等。在医学骨与关节领域，单部位长干骨的研究将有助于骨折、关节炎等疾病的诊断和治疗。其中，对单部位长干骨影像的位姿摆正处理，将有助于人工关节置换手术术前影像分析和临床前研究等工作。具体来说，骨骼位姿摆正能够消除图像中的几何形变，便于后续诊断和手术规划等应用。然而，现有的骨骼位姿摆正方法存在以下问题。
首先，传统方法过程繁琐、效果不佳，传统方法往往依赖于手工特征提取和几何模型先验拟合，需要较多的人力物力精力投入，难以准确估计骨骼的位姿。其次，计算复杂度高。传统方法需要进行大量的矩阵运算和优化求解，计算耗时较长。然后，实时性较差。由于计算复杂度高，现有方法难以满足实时性要求，以致难以应用。
在传统骨科手术中，为了实现术前骨骼影像的正确对位，通常需要进行手工操作，这种方式不仅操作复杂而且往往存在一定的误差。
针对相关技术中依赖于手工特征提取和几何模型先验拟合实现对长干骨的复位，导致对长干骨的复位准确度比较低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种基于骨骼模型的骨骼复位方法和装置，以解决相关技术中依赖于手工特征提取和几何模型先验拟合实现对长干骨的复位，导致对长干骨的复位准确度比较低的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种基于骨骼模型的骨骼复位方法。该方法包括：获取目标骨骼的第一三维模型；依据所述第一三维模型，确定所述目标骨骼的几何中心点的中心点坐标值，并在所述目标骨骼的远端确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值；依据所述中心点坐标值、所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值，确定指向所述几何中心点的第一法向矢量；依据所述第一法向矢量和目标法向矢量对所述目标骨骼进行旋转复位，得到所述目标骨骼的目标三维模型，其中，所述目标法向矢量为所述目标骨骼的预设复位位置的法向矢量。
进一步地，依据所述中心点坐标值、所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值，确定指向所述几何中心点的第一法向矢量包括：依据所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值进行计算，得到第一外接圆的圆心；依据所述第一外接圆的圆心、所述中心点坐标值、所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值，确定指向所述几何中心点的第一法向矢量。
进一步地，依据所述第一法向矢量和目标法向矢量对所述目标骨骼进行旋转复位，得到所述目标骨骼的目标三维模型包括：依据所述第一法向矢量和所述目标法向矢量进行计算，得到目标旋转角度；依据所述目标旋转角度、所述中心点坐标值和罗德里格斯旋转矩阵，确定目标旋转矩阵；依据所述目标旋转矩阵对所述目标骨骼进行旋转复位，得到所述目标骨骼的目标三维模型。
进一步地，在所述目标骨骼的远端确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值包括：依据所述第一三维模型，在所述目标骨骼的远端选取至少三个不共线的初始点，并确定所述初始点对应的初始坐标值集合，其中，所述初始坐标值集合中包括所述至少三个不共线的初始点的坐标值；依据莫比乌斯变换矩阵对所述初始坐标值集合中的每个坐标值进行变换，得到多个第一坐标值集合，其中，每个第一坐标值集合中包括对所述至少三个不共线的初始点的坐标值变换后的坐标值；依据所述多个第一坐标值集合，确定所述至少三个不共线的目标点的坐标，得到所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值。
进一步地，依据莫比乌斯变换矩阵对所述初始坐标值集合中的每个坐标值进行变换，得到多个第一坐标值集合包括：依据所述莫比乌斯变换矩阵对所述初始坐标值集合中的每个坐标值进行变换，得到变换后的初始坐标集合；依据所述变换后的初始坐标集合进行计算，得到第二外接圆的圆心和所述第二外接圆的半径；依据所述第二外接圆的圆心和所述第二外接圆的半径进行旋转，得到目标球体；依据所述目标球体，确定所述变换后的初始坐标集合中的每个坐标点的旋转轨迹；依据所述旋转轨迹，得到所述多个第一坐标值集合。
进一步地，依据所述多个第一坐标值集合，确定所述至少三个不共线的目标点的坐标，得到所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值包括：依据所述中心点坐标值和每个第一坐标值集合，确定每个第一坐标值集合对应的指向所述几何中心点的第二法向矢量；依据所述第二法向矢量、所述中心点坐标值和所述目标法向矢量，确定每个第一坐标值集合对应的第一旋转矩阵；依据所述第一旋转矩阵对所述目标骨骼进行旋转复位，得到每个第一坐标值集合对应的第二三维模型；依据所述第二三维模型中的目标骨骼的位姿与所述目标骨骼处于预设复位位置时的位姿之间的偏差，确定所述至少三个不共线的目标点的坐标，得到所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值。
进一步地，依据所述第二三维模型中的目标骨骼的位姿与所述目标骨骼处于预设复位位置时的位姿之间的偏差，确定所述至少三个不共线的目标点的坐标，得到所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值包括：对所述第二三维模型中的目标骨骼的位姿与所述目标骨骼处于预设复位位置时的位姿之间的偏差进行计算，得到每个第一坐标值集合对应的目标偏差值；对每个第一坐标值集合对应的目标偏差值进行排序，并依据排序后的偏差值从所述第一坐标值集合中确定第二坐标值集合；依据所述第二坐标值集合，确定所述至少三个不共线的目标点的坐标，得到所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值。
进一步地，依据所述多个第一坐标值集合，确定所述至少三个不共线的目标点的坐标，得到所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值包括：依据所述中心点坐标值和每个第一坐标值集合，确定每个第一坐标值集合对应的指向所述几何中心点的第三法向矢量；依据所述第三法向矢量和所述目标法向矢量对所述目标骨骼进行旋转复位，得到每个第一坐标集合对应的第三三维模型；对所述第三三维模型中的目标骨骼的位姿与所述目标骨骼处于预设复位位置时的位姿之间的偏差进行计算，得到每个第一坐标值集合对应的目标偏差值；依据莱文贝格-马夸特算法对所述目标偏差值、所述第三法向矢量和所述多个第一坐标值集合进行拟合，得到目标优化函数；依据所述目标优化函数，确定所述至少三个不共线的目标点的坐标，得到所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值。
进一步地，获取目标骨骼的第一三维模型包括：获取所述目标骨骼的医学影像数据，并依据所述医学影像数据进行骨骼检测与分割，得到所述目标骨骼的二维轮廓信息；依据所述二维轮廓信息对所述目标骨骼进行三维重建，得到初始三维模型；判断所述初始三维模型中的目标骨骼是否处于目标侧，其中，所述目标侧为左侧或者右侧；若所述初始三维模型中的目标骨骼处于所述目标侧，则将所述初始三维模型确定为所述第一三维模型，并将镜像标志位设置为第一预设数值。
进一步地，在判断所述初始三维模型中的目标骨骼是否处于目标侧之后，所述方法还包括：若所述初始三维模型中的目标骨骼未处于所述目标侧，则依据镜像翻转矩阵对所述初始三维模型进行镜像处理，得到所述第一三维模型；将所述镜像标志位设置为第二预设数值。
进一步地，依据所述第一法向矢量和目标法向矢量对所述目标骨骼进行旋转复位，得到所述目标骨骼的目标三维模型包括：依据所述第一法向矢量和目标法向矢量对所述目标骨骼进行旋转复位，得到所述目标骨骼的第四三维模型；判断所述镜像标志位是否为所述第一预设数值；若所述镜像标志位不是所述第一预设数值，则对所述第四三维模型进行镜像处理，得到所述目标骨骼的目标三维模型。
为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种基于骨骼模型的骨骼复位装置。该装置包括：获取单元，用于获取目标骨骼的第一三维模型；第一确定单元，用于依据所述第一三维模型，确定所述目标骨骼的几何中心点的中心点坐标值，并在所述目标骨骼的远端确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值；第二确定单元，用于依据所述中心点坐标值、所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值，确定指向所述几何中心点的第一法向矢量；复位单元，用于依据所述第一法向矢量和目标法向矢量对所述目标骨骼进行旋转复位，得到所述目标骨骼的目标三维模型，其中，所述目标法向矢量为所述目标骨骼的预设复位位置的法向矢量。
进一步地，第二确定单元包括：第一计算子单元，用于依据所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值进行计算，得到第一外接圆的圆心；第一确定子单元，用于依据所述第一外接圆的圆心、所述中心点坐标值、所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值，确定指向所述几何中心点的第一法向矢量。
进一步地，所述复位单元包括：第二计算子单元，用于依据所述第一法向矢量和所述目标法向矢量进行计算，得到目标旋转角度；第二确定子单元，用于依据所述目标旋转角度、所述中心点坐标值和罗德里格斯旋转矩阵，确定目标旋转矩阵；第一复位子单元，用于依据所述目标旋转矩阵对所述目标骨骼进行旋转复位，得到所述目标骨骼的目标三维模型。
进一步地，第一确定单元包括：第三确定子单元，用于依据所述第一三维模型，在所述目标骨骼的远端选取至少三个不共线的初始点，并确定所述初始点对应的初始坐标值集合，其中，所述初始坐标值集合中包括所述至少三个不共线的初始点的坐标值；变换子单元，用于依据莫比乌斯变换矩阵对所述初始坐标值集合中的每个坐标值进行变换，得到多个第一坐标值集合，其中，每个第一坐标值集合中包括对所述至少三个不共线的初始点的坐标值变换后的坐标值；第四确定子单元，用于依据所述多个第一坐标值集合，确定所述至少三个不共线的目标点的坐标，得到所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值。
进一步地，变换子单元包括：变换模块，用于依据所述莫比乌斯变换矩阵对所述初始坐标值集合中的每个坐标值进行变换，得到变换后的初始坐标集合；第一计算模块，用于依据所述变换后的初始坐标集合进行计算，得到第二外接圆的圆心和所述第二外接圆的半径；旋转模块，用于依据所述第二外接圆的圆心和所述第二外接圆的半径进行旋转，得到目标球体；第一确定模块，用于依据所述目标球体，确定所述变换后的初始坐标集合中的每个坐标点的旋转轨迹；第二确定模块，用于依据所述旋转轨迹，得到所述多个第一坐标值集合。
进一步地，第四确定子单元包括：第三确定模块，用于依据所述中心点坐标值和每个第一坐标值集合，确定每个第一坐标值集合对应的指向所述几何中心点的第二法向矢量；第四确定模块，用于依据所述第二法向矢量、所述中心点坐标值和所述目标法向矢量，确定每个第一坐标值集合对应的第一旋转矩阵；第一旋转模块，用于依据所述第一旋转矩阵对所述目标骨骼进行旋转复位，得到每个第一坐标值集合对应的第二三维模型；第五确定模块，用于依据所述第二三维模型中的目标骨骼的位姿与所述目标骨骼处于预设复位位置时的位姿之间的偏差，确定所述至少三个不共线的目标点的坐标，得到所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值。
进一步地，第五确定模块包括：计算子模块，用于对所述第二三维模型中的目标骨骼的位姿与所述目标骨骼处于预设复位位置时的位姿之间的偏差进行计算，得到每个第一坐标值集合对应的目标偏差值；排序子模块，用于对每个第一坐标值集合对应的目标偏差值进行排序，并依据排序后的偏差值从所述第一坐标值集合中确定第二坐标值集合；确定子模块，用于依据所述第二坐标值集合，确定所述至少三个不共线的目标点的坐标，得到所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值。
进一步地，第四确定子单元包括：第五确定模块，用于依据所述中心点坐标值和每个第一坐标值集合，确定每个第一坐标值集合对应的指向所述几何中心点的第三法向矢量；第二旋转模块，用于依据所述第三法向矢量和所述目标法向矢量对所述目标骨骼进行旋转复位，得到每个第一坐标集合对应的第三三维模型；第二计算模块，用于对所述第三三维模型中的目标骨骼的位姿与所述目标骨骼处于预设复位位置时的位姿之间的偏差进行计算，得到每个第一坐标值集合对应的目标偏差值；拟合模块，用于依据莱文贝格-马夸特算法对所述目标偏差值、所述第三法向矢量和所述多个第一坐标值集合进行拟合，得到目标优化函数；第五确定模块，用于依据所述目标优化函数，确定所述至少三个不共线的目标点的坐标，得到所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值。
进一步地，获取单元包括：获取子单元，用于获取所述目标骨骼的医学影像数据，并依据所述医学影像数据进行骨骼检测与分割，得到所述目标骨骼的二维轮廓信息；重建子单元，用于依据所述二维轮廓信息对所述目标骨骼进行三维重建，得到初始三维模型；第一判断子单元，用于判断所述初始三维模型中的目标骨骼是否处于目标侧，其中，所述目标侧为左侧或者右侧；第五确定子单元，用于若所述初始三维模型中的目标骨骼处于所述目标侧，则将所述初始三维模型确定为所述第一三维模型，并将镜像标志位设置为第一预设数值。
进一步地，所述装置还包括：镜像单元，用于在判断所述初始三维模型中的目标骨骼是否处于目标侧之后，若所述初始三维模型中的目标骨骼未处于所述目标侧，则依据镜像翻转矩阵对所述初始三维模型进行镜像处理，得到所述第一三维模型；设置单元，用于将所述镜像标志位设置为第二预设数值。
进一步地，复位单元包括：第二复位子单元，用于依据所述第一法向矢量和目标法向矢量对所述目标骨骼进行旋转复位，得到所述目标骨骼的第四三维模型；第二判断子单元，用于判断所述镜像标志位是否为所述第一预设数值；镜像子单元，用于若所述镜像标志位不是所述第一预设数值，则对所述第四三维模型进行镜像处理，得到所述目标骨骼的目标三维模型。
为了实现上述目的，根据本申请的一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行上述任意一项所述的基于骨骼模型的骨骼复位方法。
为了实现上述目的，根据本申请的另一个方面，还提供了一种电子设备，电子设备包括一个或多个处理器和存储器，存储器用于存储一个或多个处理器实现上述任意一项所述的基于骨骼模型的骨骼复位方法。
通过本申请，采用以下步骤：获取目标骨骼的第一三维模型；依据第一三维模型，确定目标骨骼的几何中心点的中心点坐标值，并在目标骨骼的远端确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值；依据中心点坐标值、第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值，确定指向几何中心点的第一法向矢量；依据第一法向矢量和目标法向矢量对目标骨骼进行旋转复位，得到目标骨骼的目标三维模型，其中，目标法向矢量为目标骨骼的预设复位位置的法向矢量，解决了相关技术中依赖于手工特征提取和几何模型先验拟合实现对长干骨的复位，导致对长干骨的复位准确度比较低的问题。在本方案中，通过目标骨骼的三维模型确定中心点坐标值、至少三个不共线的目标点的坐标，然后根据上述的中心点坐标值、第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值确定目标骨骼在当前位姿下的第一法向矢量，通过第一法向矢量和预设复位位置的目标法向矢量实现对目标骨骼的自适应位姿摆正复位，避免了手工特征提取和几何模型先验拟合，减少了计算复杂度，进而达到了提高对长干骨的复位准确度的效果。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例提供的基于骨骼模型的骨骼复位方法的流程图一；
图2是根据本申请实施例提供的可选的基于骨骼模型的骨骼复位方法的流程图二；
图3是根据本申请实施例提供的可选的基于骨骼模型的骨骼复位方法的流程图三；
图4是根据本申请实施例提供的可选的基于骨骼模型的骨骼复位方法的流程图四；
图5是根据本申请实施例提供的基于骨骼模型的骨骼复位装置的示意图；
图6是根据本申请实施例提供的电子设备的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请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，以便这里描述的本申请的实施例。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。
需要说明的是，本公开所涉及的相关信息（包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等）和数据（包括但不限于用于展示的数据、分析的数据等），均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。例如，本系统和相关用户或机构间设置有接口，在获取相关信息之前，需要通过接口向前述的用户或机构发送获取请求，并在接收到前述的用户或机构反馈的同意信息后，获取相关信息。
下面结合优选的实施步骤对本发明进行说明，图1是根据本申请实施例提供的基于骨骼模型的骨骼复位方法的流程图一，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S101，获取目标骨骼的第一三维模型。
可选地，获取目标骨骼的CT扫描数据或其他医学影像数据。需要说明的是，目标骨骼是长干骨，常见的长干骨包括股骨、胫骨、肱骨和尺骨等，这类骨骼在人体内主要起到支撑和保护作用。通过目标骨骼的CT扫描数据或其他医学影像数据进行三维模型构建，得到上述的第一三维模型。需要说明的是，第一三维模型可以在三维空间进行可视化展示。
步骤S102，依据第一三维模型，确定目标骨骼的几何中心点的中心点坐标值，并在目标骨骼的远端确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值。
可选地，在得到上述的第一三维模型之后，根据第一三维模型选取目标骨骼的几何中心点、即长骨髓腔的质心点，并确定该几何中心点对应的中心点坐标值，例如，Q（xq，yq，zq）。上述的几何中心点可以作为旋转中心点。
在确定几何中心点之后，根据第一三维模型以及骨质解剖标志点在目标骨骼的远端确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值。
例如，在长干骨一段的末端，选取对应不共线的至少3点，如以股骨为例，选取对应的较为明细的骨质解剖标志点，如大转子尖点、小转子尖点、股骨头中心点等。并由此3点，获取其对应坐标（x1，y1，z1），(x2，y2，z2)，(x3，y3，z3)。
步骤S103，依据中心点坐标值、第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值，确定指向几何中心点的第一法向矢量。
可选地，在得到上述的中心点坐标值、第一坐标值、第二坐标值以及第三坐标值之后，可以根据第一坐标值、第二坐标值以及第三坐标值确定这三点所在的平面，然后根据这个平面以及中心点坐标值，得到上述的第一法向矢量。
例如，基于几何知识，基于任意两点之间的连线，其两条中垂线的交点，为其所确定平面外接圆的圆心坐标O（xo，yo，zo），然后基于两点之间的距离，计算圆心到任一点的距离，计算出半径r，最终根据圆心坐标以及半径可以明确上述三个目标点所在的平面。在计算出对应的圆心坐标O（xo，yo，zo）、半径r后，结合已知的三点坐标（x1，y1，z1），(x2，y2，z2)，(x3，y3，z3)，确定对应平面指向长骨几何中心即旋转中心点Q（xq，yq，zq）方向的法向矢量（即上述的第一法向矢量）。
步骤S104，依据第一法向矢量和目标法向矢量对目标骨骼进行旋转复位，得到目标骨骼的目标三维模型，其中，目标法向矢量为目标骨骼的预设复位位置的法向矢量。
可选地，明确目标骨骼的预设复位位置，并确定在该预设复位位置时对应的目标法向矢量，然后基于第一法向矢量和目标法向矢量之间的夹角值对目标骨骼进行旋转复位，得到目标骨骼的目标三维模型。
综上所述，通过目标骨骼的三维模型确定中心点坐标值、至少三个不共线的目标点的坐标，然后根据上述的中心点坐标值、第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值确定目标骨骼在当前位姿下的第一法向矢量，通过第一法向矢量和预设复位位置的目标法向矢量实现对目标骨骼的自适应位姿摆正复位，避免了手工特征提取和几何模型先验拟合，减少了计算复杂度，进而达到了提高对长干骨的复位准确度的效果。
可选地，在本申请实施例提供的基于骨骼模型的骨骼复位方法中，依据中心点坐标值、第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值，确定指向几何中心点的第一法向矢量包括：依据第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值进行计算，得到第一外接圆的圆心；依据第一外接圆的圆心、中心点坐标值、第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值，确定指向几何中心点的第一法向矢量。
可选地，基于几何知识，基于任意两点之间的连线，其两条中垂线的交点，为其所确定平面外接圆的圆心坐标O（xo，yo，zo），因此，根据第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值进行计算得到上述第一外接圆的圆心。
在计算出对应的圆心坐标O（xo，yo，zo）后，结合已知的三点坐标（x1，y1，z1），(x2，y2，z2)，(x3，y3，z3)，确定对应平面指向长骨几何质心即旋转中心点Q（xq，yq，zq）方向的法向矢量，即可以通过上述任意两点，计算出对应平面内的两点间向量，然后根据此两点间向量与法向量垂直，向量相乘为0的思想，基于待定系数法，求出对应的法向矢量U（xp，yp，zp）（即上述的第一法向矢量）。
通过上述步骤，提高了计算第一法向矢量的准确性。
可选地，在本申请实施例提供的基于骨骼模型的骨骼复位方法中，依据第一法向矢量和目标法向矢量对目标骨骼进行旋转复位，得到目标骨骼的目标三维模型包括：依据第一法向矢量和目标法向矢量进行计算，得到目标旋转角度；依据目标旋转角度、中心点坐标值和罗德里格斯旋转矩阵，确定目标旋转矩阵；依据目标旋转矩阵对目标骨骼进行旋转复位，得到目标骨骼的目标三维模型。
可选地，为了提高对目标骨骼进行旋转复位的准确性，根据第一法向矢量和目标法向矢量对目标骨骼进行旋转复位包括：通过第一法向矢量和目标法向矢量进行计算得到待对目标骨骼进行旋转的目标旋转角度θ，然后，根据目标旋转角度、中心点坐标值以及罗德里格斯旋转矩阵得到目标骨骼对应的目标旋转矩阵。
利用罗德里格斯旋转矩阵思想，求出对应的旋转矩阵。需要说明的是，罗德里格斯旋转矩阵中包含平移和旋转两部分。
其中，罗德里格斯旋转矩阵，绕水平方向 X 轴旋转：
绕垂直方向 Y 轴旋转：
绕立体方向 Z 轴旋转：
其中，θ 表示摆正复位所需旋转的角度（即上述的目标旋转角度）。基于其公式表述，任何旋转均可由旋转中心和旋转角度进行刻画。
在得到上述的目标旋转矩阵之后，将第一三维模型与目标旋转矩阵进行相乘处理，得到位姿摆正后的长干骨骨骼模型（即上述的目标三维模型）。
通过罗德里格斯旋转矩阵思想确定对目标骨骼进行旋转的目标旋转矩阵，提高了对目标骨骼进行复位的准确性。
可选地，在本申请实施例提供的基于骨骼模型的骨骼复位方法中，获取目标骨骼的第一三维模型包括：获取目标骨骼的医学影像数据，并依据医学影像数据进行骨骼检测与分割，得到目标骨骼的二维轮廓信息；依据二维轮廓信息对目标骨骼进行三维重建，得到初始三维模型；判断初始三维模型中的目标骨骼是否处于目标侧，其中，目标侧为左侧或者右侧；若初始三维模型中的目标骨骼处于目标侧，则将初始三维模型确定为第一三维模型，并将镜像标志位设置为第一预设数值。
若初始三维模型中的目标骨骼未处于目标侧，则依据镜像翻转矩阵对初始三维模型进行镜像处理，得到第一三维模型；将镜像标志位设置为第二预设数值。
可选地，为了进一步地提高对目标骨骼复位的便捷性，获取目标骨骼的第一三维模型包括：数据采集：获取目标骨骼的CT扫描数据或其他医学影像数据，即上述的获取目标骨骼的医学影像数据，这些数据将用于计算骨骼的位置和形状。骨骼检测与分割：根据深度学习算法对输入的医学影像数据进行骨骼检测与分割，得到骨骼的二维轮廓信息。骨骼建模：根据分割得到的二维轮廓信息，利用计算机图形学方法为骨骼建立三维模型，得到上述的初始三维模型。
在得到上述的初始三维模型之后，根据初始三维模型中的目标骨骼的位姿判断初始三维模型中的目标骨骼是否处于目标侧（例如，目标骨骼是否处于左侧）。如果初始三维模型中的目标骨骼处于目标侧，则将初始三维模型确定为第一三维模型，并将镜像标志位设置为第一预设数值（例如，0）。
如果初始三维模型中的目标骨骼未处于目标侧，则根据镜像翻转矩阵对初始三维模型进行镜像处理，以及将镜像标识符设置1（即上述的第二预设数值）。其中，镜像翻转矩阵为：
通过将目标骨骼统一到目标侧使得在后续对骨骼进行复位时不需要考虑目标骨骼的体侧问题，提高了对目标骨骼复位的便捷性。
可选地，在本申请实施例提供的基于骨骼模型的骨骼复位方法中，依据第一法向矢量和目标法向矢量对目标骨骼进行旋转复位，得到目标骨骼的目标三维模型包括：依据第一法向矢量和目标法向矢量对目标骨骼进行旋转复位，得到目标骨骼的第四三维模型；判断镜像标志位是否为第一预设数值；若镜像标志位不是第一预设数值，则对第四三维模型进行镜像处理，得到目标骨骼的目标三维模型。
可选地，通过第一法向矢量和目标法向矢量确定目标旋转矩阵，然后通过目标旋转矩阵对目标骨骼进行旋转复位得到目标骨骼的第四三维模型，然后判断镜像标志位是否为第一预设数值，如果不是第一预设数值，说明在对目标骨骼进行复位之前对三维模型执行过镜像处理，因此，通过镜像反转矩阵对第四三维模型进行镜像处理，得到目标骨骼的目标三维模型。
在一可选的实施例中，可以采用如图2所述的流程图实现对目标骨骼的复位处理，导入三维点云单部位长干骨骨骼模型，获取骨骼模型的初始位姿；判断长干骨骨骼体侧，若为右侧，则统一镜像为左侧，并将镜像标志置为1；统一为左侧后，选择若干骨性解剖标志点，确定长骨的旋转中心，并计算旋转平移摆正方向的矢量，确定旋转方向；在获取旋转中心和摆正方向后，依据罗德里格斯旋转公式，计算出其摆正复位逆变换矩阵；然后跟据初始骨骼位姿与摆正复位逆变换矩阵相乘的结果，执行旋转、平移、摆正操作；进而判断镜像标志是否为1，若是则进行反镜像操作，将其体侧镜像回右侧。若否，则复位结束。
需要说明的是，在对目标骨骼进行复位时可以采用多步交互的方式，来完成单部位长骨模型的复位。即通过选取质心点、单侧远端不少于3点的定平面骨骼骨性解剖标志点选择，进行初始位姿校正。若复位效果不满意，则可在此基础上，继续上述选点操作，通过多步确认交互的方式进行摆正。
这里，旋转与镜像所使用的矩阵，其坐标系均为基于加载图像模型空间的图像坐标系。获取骨骼模型的初始位姿，可以是世界坐标系，也可以是显示加载图像模型空间的图像坐标系。在世界坐标系到图像坐标系或像素坐标系转换时，可能涉及到将三维空间中的点映射到二维像素平面内，一般采用齐次坐标和矩阵仿射变换来完成。
如将用于世界坐标系中的点（Xw，Yw，Zw，1）转化为图像或像素坐标系中的点（u，v，1），则其应相乘的投影矩阵应为
其中，上述矩阵的前两行为对应于Xw到u和Yw到v的映射。这里，u和v通常被称为归一化设备坐标，范围在[-1，1]之间，对应于像素平面边缘的-1到1。第三行保持Zw不变，为1。第四行对应平移，tx和ty为像素平面上的偏移量。即若将点在世界坐标系中的位置（Xw，Yw，Zw）映射到像素平面上的（u，v），则用该点乘以上述矩阵。
通过上述步骤可以根据目标骨骼的个体差异进行自适应位姿摆正复位，提高了复位的准确性和可靠性。
可选地，在本申请实施例提供的基于骨骼模型的骨骼复位方法中，在目标骨骼的远端确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值包括：依据第一三维模型，在目标骨骼的远端选取至少三个不共线的初始点，并确定初始点对应的初始坐标值集合，其中，初始坐标值集合中包括至少三个不共线的初始点的坐标值；依据莫比乌斯变换矩阵对初始坐标值集合中的每个坐标值进行变换，得到多个第一坐标值集合，其中，每个第一坐标值集合中包括对至少三个不共线的初始点的坐标值变换后的坐标值；依据多个第一坐标值集合，确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值。
在一可选的实施例中，可以通过下述步骤确定至少三个不共线的目标点，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值：先根据第一三维模型在目标骨骼的远端选取至少三个不共线的初始点，如以股骨为例，选取对应的较为明细的骨质解剖标志点，如大转子尖点、小转子尖点、股骨头中心点等。
在得到上述的至少三个不共线的初始点之后，可以利用莫比乌斯变换方法，将骨骼位姿摆正，矩阵求解的过程更为精细化。莫比乌斯变换，是数论中将黎曼球面到其自身的一一对应的共形变换，可将帮助单部位长干骨局部球面的细粒度旋转校正。在球面几何中，莫比乌斯变换可以用来研究球面的几何性质，如球面的等距变换、球面的相似变换，可帮助在长干骨单侧远端选点拟合平面确定旋转矢量过程中，将处于长干骨球面上的一个平面外接圆映射到另一个圆，保持圆心不变，但可能经过旋转、缩放或平移。因此，通过莫比乌斯变换矩阵对初始坐标值集合中的每个坐标值进行变换，得到多个第一坐标值集合。
在得到上述的多个第一坐标值集合之后，从多个第一坐标值集合中确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值。例如，通过分析各变换后新位姿点云与目标摆正点云（即上述的预设复位位置）的平均累计点偏离误差，取误差最小的第一坐标值集合中的坐标值确定为上述的第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值。
通过莫比乌斯变换方法，将骨骼位姿摆正，矩阵求解的过程更为精细化，进一步提升了对骨骼复位的准确性。
可选地，在本申请实施例提供的基于骨骼模型的骨骼复位方法中，依据莫比乌斯变换矩阵对初始坐标值集合中的每个坐标值进行变换，得到多个第一坐标值集合包括：依据莫比乌斯变换矩阵对初始坐标值集合中的每个坐标值进行变换，得到变换后的初始坐标集合；依据变换后的初始坐标集合进行计算，得到第二外接圆的圆心和第二外接圆的半径；依据第二外接圆的圆心和第二外接圆的半径进行旋转，得到目标球体；依据目标球体，确定变换后的初始坐标集合中的每个坐标点的旋转轨迹；依据旋转轨迹，得到多个第一坐标值集合。
在一可选的实施例中，根据莫比乌斯变换矩阵对初始坐标值集合中的每个坐标值进行变换包括：通过莫比乌斯变换矩阵对初始坐标值集合中的每个坐标值进行变换，得到变换后的初始坐标集合。
例如，对长干骨远端单部位球面上的点（u，v，w）变换到另一个点（u’，v’，w’），变换后的点仍然在球面上。三维球面四阶莫比乌斯变换，是将球面上的点进行变换，使得变换后的点仍然在球面上。其变换矩阵形式为：
其中，u’，v’，w’是变换后的球面坐标，u，v，w是变换前的球面坐标，i为虚数单位。则变换后的点可以由以下公式计算得出：
然后根据变换后的初始坐标集合中的坐标点进行计算，得到第二外接圆的圆心和第二外接圆的半径，并根据第二外接圆的圆心和第二外接圆的半径进行旋转得到对应的目标球体，通过目标球体得到变换后的初始坐标集合中的每个坐标点对应的旋转轨迹，最后通过旋转轨迹选取多个坐标点，进而得到上述的多个第一坐标值集合。
可选地，在本申请实施例提供的基于骨骼模型的骨骼复位方法中，依据多个第一坐标值集合，确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值包括：依据中心点坐标值和每个第一坐标值集合，确定每个第一坐标值集合对应的指向几何中心点的第二法向矢量；依据第二法向矢量、中心点坐标值和目标法向矢量，确定每个第一坐标值集合对应的第一旋转矩阵；依据第一旋转矩阵对目标骨骼进行旋转复位，得到每个第一坐标值集合对应的第二三维模型；依据第二三维模型中的目标骨骼的位姿与目标骨骼处于预设复位位置时的位姿之间的偏差，确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值。
可选地，依据第二三维模型中的目标骨骼的位姿与目标骨骼处于预设复位位置时的位姿之间的偏差，确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值包括：对第二三维模型中的目标骨骼的位姿与目标骨骼处于预设复位位置时的位姿之间的偏差进行计算，得到每个第一坐标值集合对应的目标偏差值；对每个第一坐标值集合对应的目标偏差值进行排序，并依据排序后的偏差值从第一坐标值集合中确定第二坐标值集合；依据第二坐标值集合，确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值。
在一可选的实施例中，为了进一步地提升确定至少三个不共线的目标点的坐标的准确性，在确定至少三个不共线的目标点的坐标时还包括：根据每个第一坐标值集合中的坐标点计算外接圆，根据外接圆和中心点坐标值，确定每个第一坐标值集合对应的指向几何中心点的第二法向矢量，以及根据第二法向矢量、中心点坐标值和目标法向矢量，确定每个第一坐标值集合对应的第一旋转矩阵，然后将第一旋转矩阵和第一三维模型相乘，得到每个第一坐标值集合对应的第二三维模型。然后基于第二三维模型中的目标骨骼的位姿与目标骨骼处于预设复位位置时的位姿之间的偏差，确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值。
在一可选的实施例中，可以先对第二三维模型中的目标骨骼的位姿与目标骨骼处于预设复位位置时的位姿之间的偏差进行计算得到上述的目标偏差值。然后对目标偏差值进行排序，并根据排序结果从第一坐标值集合中确定第二坐标值集合，并将第一坐标值集合中的坐标值确定为第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值。
在一可选的实施例中，可以将误差最小的第一坐标值集合确定为上述的第二坐标值集合。
在一可选的实施例中，可以采用如图3所示的流程图实现对目标骨骼的复位，选择骨性解剖标志特征点得到不共线的3点，对不共线的3点进行莫比乌斯变换，获取多个新点位集合，待计算出新点位后，根据新点位形成的至少3个点的位置坐标，不共线3点确定一个外接圆，进而确定外接圆平面，求取其指向质心的法向矢量，然后基于此法向矢量与质心点位置，计算将其复位为垂直中立位的姿态（即上述的预设复位位置）。计算变换后新位姿点云与目标摆正点云的平均累计点偏离误差，取误差最小的为待最佳待旋转摆正矩阵，然后最佳待旋转摆正矩阵对目标骨骼进行摆正处理，得到最终的目标三维模型。
可选地，在本申请实施例提供的基于骨骼模型的骨骼复位方法中，依据多个第一坐标值集合，确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值包括：依据中心点坐标值和每个第一坐标值集合，确定每个第一坐标值集合对应的指向几何中心点的第三法向矢量；依据第三法向矢量和目标法向矢量对目标骨骼进行旋转复位，得到每个第一坐标集合对应的第三三维模型；对第三三维模型中的目标骨骼的位姿与目标骨骼处于预设复位位置时的位姿之间的偏差进行计算，得到每个第一坐标值集合对应的目标偏差值；依据莱文贝格-马夸特算法对目标偏差值、第三法向矢量和多个第一坐标值集合进行拟合，得到目标优化函数；依据目标优化函数，确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值。
在一可选的实施例中，可以利用莱文贝格－马夸特算法，将模型计算矩阵旋转摆正优化的步骤，更为精细化，通过阻尼最小二乘法，实现上述过程中的线性方程组系数矩阵的非奇异和病态问题解决优化，即通过中心点坐标值和每个第一坐标值集合，确定第三法向矢量、对应的第三三维模型以及对应的目标偏差值，然后根据莱文贝格-马夸特算法对目标偏差值、第三法向矢量和多个第一坐标值集合进行拟合，得到目标优化函数，最后根据目标优化函数，确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值。
莱文贝格-马夸特算法（Levenberg-Marquardt algorithm）是一种用于求解非线性最小二乘问题的算法，其优化的目标函数形式为：
其中，Df是系数矩阵，为n维向量，为非负对角线矩阵，其元素值为f(x0)的雅可比
矩阵二次型对角线的平方根；x0为输入参数，即上述的第三法向矢量和多个第一坐标值集
合，阻尼系数，是一个控制正则化强度的非负参数，用来确保算法收敛。F（x0 +△）表
示累计点偏差值之和，△为偏置增量，表示经过选点莫比乌斯变换后的偏移量；f（x0 +△）
表示由选点误差计算出的角度偏差进而给校正旋转矩阵来带的对应点偏移偏差值。莱文贝
格-马夸特算法，根据f(x) 的雅可比矩阵与f(x)的近似程度来更新每一步的值。基于函
数偏导为0，可求取最佳的x0，即选出累计点误差最小情况下对应的不共线三点及其旋转复
位角度值。其中，对于所有，系数矩阵Df为正定，可确保目标函数为下降方向；即相当
于在最陡的下降方向上的一小步。
通过上述步骤进行位姿自适应摆正复位转换矩阵计算，实现骨骼模型的自适应摆正，为后续手术规划做预处理应用。
在一可选的实施例中，还可以通过如图4所示的流程图实现对骨骼的复位摆正，步骤如下：
1) 导入骨骼模型，并在三维空间中进行可视化。
2) 根据骨性特征，选择骨骼区域。
3) 判断骨侧，若为右侧则需镜像，并将初始化值为0的镜像标识符置为1。若为左侧则直接进入步骤4）。
4) 选择骨性解剖标志特征点，根据不共线的3点可以确定一个平面，并根据其外接圆的法向矢量，确定旋转方向。
5)选取其几何中心点作为旋转中心点。
6) 根据步骤 5) 确定的旋转中心点、步骤4）确定的旋转方向，利用罗德里格斯旋转公式逆变换公式，计算出旋转投影矩阵。
7) 将初始骨骼模型与旋转投影矩阵相乘，使得骨骼位姿投影至摆正位置。
8) 判断摆正后的骨骼位姿是否符合要求，如果不符合要求则在多步交互过程中，进行莫比乌斯变换，并重复执行确定旋转方向以及旋转投影矩阵的步骤，直接摆正后的骨骼位姿符合要求。
本申请实施例提供的基于骨骼模型的骨骼复位方法，通过获取目标骨骼的第一三维模型；依据第一三维模型，确定目标骨骼的几何中心点的中心点坐标值，并在目标骨骼的远端确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值；依据中心点坐标值、第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值，确定指向几何中心点的第一法向矢量；依据第一法向矢量和目标法向矢量对目标骨骼进行旋转复位，得到目标骨骼的目标三维模型，其中，目标法向矢量为目标骨骼的预设复位位置的法向矢量，解决了相关技术中依赖于手工特征提取和几何模型先验拟合实现对长干骨的复位，导致对长干骨的复位准确度比较低的问题。在本方案中，通过目标骨骼的三维模型确定中心点坐标值、至少三个不共线的目标点的坐标，然后根据上述的中心点坐标值、第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值确定目标骨骼在当前位姿下的第一法向矢量，通过第一法向矢量和预设复位位置的目标法向矢量实现对目标骨骼的自适应位姿摆正复位，避免了手工特征提取和几何模型先验拟合，减少了计算复杂度，进而达到了提高对长干骨的复位准确度的效果。
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。
本申请实施例还提供了一种基于骨骼模型的骨骼复位装置，需要说明的是，本申请实施例的基于骨骼模型的骨骼复位装置可以用于执行本申请实施例所提供的用于基于骨骼模型的骨骼复位方法。以下对本申请实施例提供的基于骨骼模型的骨骼复位装置进行介绍。
图5是根据本申请实施例的基于骨骼模型的骨骼复位装置的示意图。如图5所示，该装置包括：获取单元501，第一确定单元502，第二确定单元503和复位单元504。
获取单元501，用于获取目标骨骼的第一三维模型；
第一确定单元502，用于依据第一三维模型，确定目标骨骼的几何中心点的中心点坐标值，并在目标骨骼的远端确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值；
第二确定单元503，用于依据中心点坐标值、第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值，确定指向几何中心点的第一法向矢量；
复位单元504，用于依据第一法向矢量和目标法向矢量对目标骨骼进行旋转复位，得到目标骨骼的目标三维模型，其中，目标法向矢量为目标骨骼的预设复位位置的法向矢量。
本申请实施例提供的基于骨骼模型的骨骼复位装置，通过获取单元501获取目标骨骼的第一三维模型；第一确定单元502依据第一三维模型，确定目标骨骼的几何中心点的中心点坐标值，并在目标骨骼的远端确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值；第二确定单元503依据中心点坐标值、第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值，确定指向几何中心点的第一法向矢量；复位单元504依据第一法向矢量和目标法向矢量对目标骨骼进行旋转复位，得到目标骨骼的目标三维模型，其中，目标法向矢量为目标骨骼的预设复位位置的法向矢量，解决了相关技术中依赖于手工特征提取和几何模型先验拟合实现对长干骨的复位，导致对长干骨的复位准确度比较低的问题。在本方案中，通过目标骨骼的三维模型确定中心点坐标值、至少三个不共线的目标点的坐标，然后根据上述的中心点坐标值、第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值确定目标骨骼在当前位姿下的第一法向矢量，通过第一法向矢量和预设复位位置的目标法向矢量实现对目标骨骼的自适应位姿摆正复位，避免了手工特征提取和几何模型先验拟合，减少了计算复杂度，进而达到了提高对长干骨的复位准确度的效果。
可选地，在本申请实施例提供的基于骨骼模型的骨骼复位装置中，第二确定单元包括：第一计算子单元，用于依据第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值进行计算，得到第一外接圆的圆心；第一确定子单元，用于依据第一外接圆的圆心、中心点坐标值、第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值，确定指向几何中心点的第一法向矢量。
可选地，在本申请实施例提供的基于骨骼模型的骨骼复位装置中，复位单元包括：第二计算子单元，用于依据第一法向矢量和目标法向矢量进行计算，得到目标旋转角度；第二确定子单元，用于依据目标旋转角度、中心点坐标值和罗德里格斯旋转矩阵，确定目标旋转矩阵；第一复位子单元，用于依据目标旋转矩阵对目标骨骼进行旋转复位，得到目标骨骼的目标三维模型。
可选地，在本申请实施例提供的基于骨骼模型的骨骼复位装置中，第一确定单元包括：第三确定子单元，用于依据第一三维模型，在目标骨骼的远端选取至少三个不共线的初始点，并确定初始点对应的初始坐标值集合，其中，初始坐标值集合中包括至少三个不共线的初始点的坐标值；变换子单元，用于依据莫比乌斯变换矩阵对初始坐标值集合中的每个坐标值进行变换，得到多个第一坐标值集合，其中，每个第一坐标值集合中包括对至少三个不共线的初始点的坐标值变换后的坐标值；第四确定子单元，用于依据多个第一坐标值集合，确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值。
可选地，在本申请实施例提供的基于骨骼模型的骨骼复位装置中，变换子单元包括：变换模块，用于依据莫比乌斯变换矩阵对初始坐标值集合中的每个坐标值进行变换，得到变换后的初始坐标集合；第一计算模块，用于依据变换后的初始坐标集合进行计算，得到第二外接圆的圆心和第二外接圆的半径；旋转模块，用于依据第二外接圆的圆心和第二外接圆的半径进行旋转，得到目标球体；第一确定模块，用于依据目标球体，确定变换后的初始坐标集合中的每个坐标点的旋转轨迹；第二确定模块，用于依据旋转轨迹，得到多个第一坐标值集合。
可选地，在本申请实施例提供的基于骨骼模型的骨骼复位装置中，第四确定子单元包括：第三确定模块，用于依据中心点坐标值和每个第一坐标值集合，确定每个第一坐标值集合对应的指向几何中心点的第二法向矢量；第四确定模块，用于依据第二法向矢量、中心点坐标值和目标法向矢量，确定每个第一坐标值集合对应的第一旋转矩阵；第一旋转模块，用于依据第一旋转矩阵对目标骨骼进行旋转复位，得到每个第一坐标值集合对应的第二三维模型；第五确定模块，用于依据第二三维模型中的目标骨骼的位姿与目标骨骼处于预设复位位置时的位姿之间的偏差，确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值。
可选地，在本申请实施例提供的基于骨骼模型的骨骼复位装置中，第五确定模块包括：计算子模块，用于对第二三维模型中的目标骨骼的位姿与目标骨骼处于预设复位位置时的位姿之间的偏差进行计算，得到每个第一坐标值集合对应的目标偏差值；排序子模块，用于对每个第一坐标值集合对应的目标偏差值进行排序，并依据排序后的偏差值从第一坐标值集合中确定第二坐标值集合；确定子模块，用于依据第二坐标值集合，确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值。
可选地，在本申请实施例提供的基于骨骼模型的骨骼复位装置中，第四确定子单元包括：第五确定模块，用于依据中心点坐标值和每个第一坐标值集合，确定每个第一坐标值集合对应的指向几何中心点的第三法向矢量；第二旋转模块，用于依据第三法向矢量和目标法向矢量对目标骨骼进行旋转复位，得到每个第一坐标集合对应的第三三维模型；第二计算模块，用于对第三三维模型中的目标骨骼的位姿与目标骨骼处于预设复位位置时的位姿之间的偏差进行计算，得到每个第一坐标值集合对应的目标偏差值；拟合模块，用于依据莱文贝格-马夸特算法对目标偏差值、第三法向矢量和多个第一坐标值集合进行拟合，得到目标优化函数；第五确定模块，用于依据目标优化函数，确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值。
可选地，在本申请实施例提供的基于骨骼模型的骨骼复位装置中，获取单元包括：获取子单元，用于获取目标骨骼的医学影像数据，并依据医学影像数据进行骨骼检测与分割，得到目标骨骼的二维轮廓信息；重建子单元，用于依据二维轮廓信息对目标骨骼进行三维重建，得到初始三维模型；第一判断子单元，用于判断初始三维模型中的目标骨骼是否处于目标侧，其中，目标侧为左侧或者右侧；第五确定子单元，用于若初始三维模型中的目标骨骼处于目标侧，则将初始三维模型确定为第一三维模型，并将镜像标志位设置为第一预设数值。
可选地，在本申请实施例提供的基于骨骼模型的骨骼复位装置中，该装置还包括：镜像单元，用于在判断初始三维模型中的目标骨骼是否处于目标侧之后，若初始三维模型中的目标骨骼未处于目标侧，则依据镜像翻转矩阵对初始三维模型进行镜像处理，得到第一三维模型；设置单元，用于将镜像标志位设置为第二预设数值。
可选地，在本申请实施例提供的基于骨骼模型的骨骼复位装置中，复位单元包括：第二复位子单元，用于依据第一法向矢量和目标法向矢量对目标骨骼进行旋转复位，得到目标骨骼的第四三维模型；第二判断子单元，用于判断镜像标志位是否为第一预设数值；镜像子单元，用于若镜像标志位不是第一预设数值，则对第四三维模型进行镜像处理，得到目标骨骼的目标三维模型。
基于骨骼模型的骨骼复位装置包括处理器和存储器，上述的获取单元501，第一确定单元502，第二确定单元503和复位单元504等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来实现对骨骼的准确复位。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现基于骨骼模型的骨骼复位方法。
本发明实施例提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行基于骨骼模型的骨骼复位方法。
如图6所示，本发明实施例提供了一种电子设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现以下步骤：获取目标骨骼的第一三维模型；依据第一三维模型，确定目标骨骼的几何中心点的中心点坐标值，并在目标骨骼的远端确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值；依据中心点坐标值、第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值，确定指向几何中心点的第一法向矢量；依据第一法向矢量和目标法向矢量对目标骨骼进行旋转复位，得到目标骨骼的目标三维模型，其中，目标法向矢量为目标骨骼的预设复位位置的法向矢量。
可选地，依据中心点坐标值、第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值，确定指向几何中心点的第一法向矢量包括：依据第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值进行计算，得到第一外接圆的圆心；依据第一外接圆的圆心、中心点坐标值、第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值，确定指向几何中心点的第一法向矢量。
可选地，依据第一法向矢量和目标法向矢量对目标骨骼进行旋转复位，得到目标骨骼的目标三维模型包括：依据第一法向矢量和目标法向矢量进行计算，得到目标旋转角度；依据目标旋转角度、中心点坐标值和罗德里格斯旋转矩阵，确定目标旋转矩阵；依据目标旋转矩阵对目标骨骼进行旋转复位，得到目标骨骼的目标三维模型。
可选地，在目标骨骼的远端确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值包括：依据第一三维模型，在目标骨骼的远端选取至少三个不共线的初始点，并确定初始点对应的初始坐标值集合，其中，初始坐标值集合中包括至少三个不共线的初始点的坐标值；依据莫比乌斯变换矩阵对初始坐标值集合中的每个坐标值进行变换，得到多个第一坐标值集合，其中，每个第一坐标值集合中包括对至少三个不共线的初始点的坐标值变换后的坐标值；依据多个第一坐标值集合，确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值。
可选地，依据莫比乌斯变换矩阵对初始坐标值集合中的每个坐标值进行变换，得到多个第一坐标值集合包括：依据莫比乌斯变换矩阵对初始坐标值集合中的每个坐标值进行变换，得到变换后的初始坐标集合；依据变换后的初始坐标集合进行计算，得到第二外接圆的圆心和第二外接圆的半径；依据第二外接圆的圆心和第二外接圆的半径进行旋转，得到目标球体；依据目标球体，确定变换后的初始坐标集合中的每个坐标点的旋转轨迹；依据旋转轨迹，得到多个第一坐标值集合。
可选地，依据多个第一坐标值集合，确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值包括：依据中心点坐标值和每个第一坐标值集合，确定每个第一坐标值集合对应的指向几何中心点的第二法向矢量；依据第二法向矢量、中心点坐标值和目标法向矢量，确定每个第一坐标值集合对应的第一旋转矩阵；依据第一旋转矩阵对目标骨骼进行旋转复位，得到每个第一坐标值集合对应的第二三维模型；依据第二三维模型中的目标骨骼的位姿与目标骨骼处于预设复位位置时的位姿之间的偏差，确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值。
可选地，依据第二三维模型中的目标骨骼的位姿与目标骨骼处于预设复位位置时的位姿之间的偏差，确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值包括：对第二三维模型中的目标骨骼的位姿与目标骨骼处于预设复位位置时的位姿之间的偏差进行计算，得到每个第一坐标值集合对应的目标偏差值；对每个第一坐标值集合对应的目标偏差值进行排序，并依据排序后的偏差值从第一坐标值集合中确定第二坐标值集合；依据第二坐标值集合，确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值。
可选地，依据多个第一坐标值集合，确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值包括：依据中心点坐标值和每个第一坐标值集合，确定每个第一坐标值集合对应的指向几何中心点的第三法向矢量；依据第三法向矢量和目标法向矢量对目标骨骼进行旋转复位，得到每个第一坐标集合对应的第三三维模型；对第三三维模型中的目标骨骼的位姿与目标骨骼处于预设复位位置时的位姿之间的偏差进行计算，得到每个第一坐标值集合对应的目标偏差值；依据莱文贝格-马夸特算法对目标偏差值、第三法向矢量和多个第一坐标值集合进行拟合，得到目标优化函数；依据目标优化函数，确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值。
可选地，获取目标骨骼的第一三维模型包括：获取目标骨骼的医学影像数据，并依据医学影像数据进行骨骼检测与分割，得到目标骨骼的二维轮廓信息；依据二维轮廓信息对目标骨骼进行三维重建，得到初始三维模型；判断初始三维模型中的目标骨骼是否处于目标侧，其中，目标侧为左侧或者右侧；若初始三维模型中的目标骨骼处于目标侧，则将初始三维模型确定为第一三维模型，并将镜像标志位设置为第一预设数值。
可选地，在判断初始三维模型中的目标骨骼是否处于目标侧之后，方法还包括：若初始三维模型中的目标骨骼未处于目标侧，则依据镜像翻转矩阵对初始三维模型进行镜像处理，得到第一三维模型；将镜像标志位设置为第二预设数值。
可选地，依据第一法向矢量和目标法向矢量对目标骨骼进行旋转复位，得到目标骨骼的目标三维模型包括：依据第一法向矢量和目标法向矢量对目标骨骼进行旋转复位，得到目标骨骼的第四三维模型；判断镜像标志位是否为第一预设数值；若镜像标志位不是第一预设数值，则对第四三维模型进行镜像处理，得到目标骨骼的目标三维模型。
本文中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。
本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：获取目标骨骼的第一三维模型；依据第一三维模型，确定目标骨骼的几何中心点的中心点坐标值，并在目标骨骼的远端确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值；依据中心点坐标值、第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值，确定指向几何中心点的第一法向矢量；依据第一法向矢量和目标法向矢量对目标骨骼进行旋转复位，得到目标骨骼的目标三维模型，其中，目标法向矢量为目标骨骼的预设复位位置的法向矢量。
可选地，依据中心点坐标值、第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值，确定指向几何中心点的第一法向矢量包括：依据第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值进行计算，得到第一外接圆的圆心；依据第一外接圆的圆心、中心点坐标值、第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值，确定指向几何中心点的第一法向矢量。
可选地，依据第一法向矢量和目标法向矢量对目标骨骼进行旋转复位，得到目标骨骼的目标三维模型包括：依据第一法向矢量和目标法向矢量进行计算，得到目标旋转角度；依据目标旋转角度、中心点坐标值和罗德里格斯旋转矩阵，确定目标旋转矩阵；依据目标旋转矩阵对目标骨骼进行旋转复位，得到目标骨骼的目标三维模型。
可选地，在目标骨骼的远端确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值包括：依据第一三维模型，在目标骨骼的远端选取至少三个不共线的初始点，并确定初始点对应的初始坐标值集合，其中，初始坐标值集合中包括至少三个不共线的初始点的坐标值；依据莫比乌斯变换矩阵对初始坐标值集合中的每个坐标值进行变换，得到多个第一坐标值集合，其中，每个第一坐标值集合中包括对至少三个不共线的初始点的坐标值变换后的坐标值；依据多个第一坐标值集合，确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值。
可选地，依据莫比乌斯变换矩阵对初始坐标值集合中的每个坐标值进行变换，得到多个第一坐标值集合包括：依据莫比乌斯变换矩阵对初始坐标值集合中的每个坐标值进行变换，得到变换后的初始坐标集合；依据变换后的初始坐标集合进行计算，得到第二外接圆的圆心和第二外接圆的半径；依据第二外接圆的圆心和第二外接圆的半径进行旋转，得到目标球体；依据目标球体，确定变换后的初始坐标集合中的每个坐标点的旋转轨迹；依据旋转轨迹，得到多个第一坐标值集合。
可选地，依据多个第一坐标值集合，确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值包括：依据中心点坐标值和每个第一坐标值集合，确定每个第一坐标值集合对应的指向几何中心点的第二法向矢量；依据第二法向矢量、中心点坐标值和目标法向矢量，确定每个第一坐标值集合对应的第一旋转矩阵；依据第一旋转矩阵对目标骨骼进行旋转复位，得到每个第一坐标值集合对应的第二三维模型；依据第二三维模型中的目标骨骼的位姿与目标骨骼处于预设复位位置时的位姿之间的偏差，确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值。
可选地，依据第二三维模型中的目标骨骼的位姿与目标骨骼处于预设复位位置时的位姿之间的偏差，确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值包括：对第二三维模型中的目标骨骼的位姿与目标骨骼处于预设复位位置时的位姿之间的偏差进行计算，得到每个第一坐标值集合对应的目标偏差值；对每个第一坐标值集合对应的目标偏差值进行排序，并依据排序后的偏差值从第一坐标值集合中确定第二坐标值集合；依据第二坐标值集合，确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值。
可选地，依据多个第一坐标值集合，确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值包括：依据中心点坐标值和每个第一坐标值集合，确定每个第一坐标值集合对应的指向几何中心点的第三法向矢量；依据第三法向矢量和目标法向矢量对目标骨骼进行旋转复位，得到每个第一坐标集合对应的第三三维模型；对第三三维模型中的目标骨骼的位姿与目标骨骼处于预设复位位置时的位姿之间的偏差进行计算，得到每个第一坐标值集合对应的目标偏差值；依据莱文贝格-马夸特算法对目标偏差值、第三法向矢量和多个第一坐标值集合进行拟合，得到目标优化函数；依据目标优化函数，确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值。
可选地，获取目标骨骼的第一三维模型包括：获取目标骨骼的医学影像数据，并依据医学影像数据进行骨骼检测与分割，得到目标骨骼的二维轮廓信息；依据二维轮廓信息对目标骨骼进行三维重建，得到初始三维模型；判断初始三维模型中的目标骨骼是否处于目标侧，其中，目标侧为左侧或者右侧；若初始三维模型中的目标骨骼处于目标侧，则将初始三维模型确定为第一三维模型，并将镜像标志位设置为第一预设数值。
可选地，在判断初始三维模型中的目标骨骼是否处于目标侧之后，方法还包括：若初始三维模型中的目标骨骼未处于目标侧，则依据镜像翻转矩阵对初始三维模型进行镜像处理，得到第一三维模型；将镜像标志位设置为第二预设数值。
可选地，依据第一法向矢量和目标法向矢量对目标骨骼进行旋转复位，得到目标骨骼的目标三维模型包括：依据第一法向矢量和目标法向矢量对目标骨骼进行旋转复位，得到目标骨骼的第四三维模型；判断镜像标志位是否为第一预设数值；若镜像标志位不是第一预设数值，则对第四三维模型进行镜像处理，得到目标骨骼的目标三维模型。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。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、嵌入式处理机或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。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器 (CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存 (PRAM)、静态随机存取存储器 (SRAM)、动态随机存取存储器 (DRAM)、其他类型的随机存取存储器 (RAM)、只读存储器 (ROM)、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘 (DVD) 或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体 (transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (12)
1.一种基于骨骼模型的骨骼复位方法，其特征在于，包括：
获取目标骨骼的第一三维模型；
依据所述第一三维模型，确定所述目标骨骼的几何中心点的中心点坐标值，并在所述目标骨骼的远端确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值；
依据所述中心点坐标值、所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值，确定指向所述几何中心点的第一法向矢量；
依据所述第一法向矢量和目标法向矢量对所述目标骨骼进行旋转复位，得到所述目标骨骼的目标三维模型，其中，所述目标法向矢量为所述目标骨骼的预设复位位置的法向矢量；
其中，在所述目标骨骼的远端确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值包括：
依据所述第一三维模型，在所述目标骨骼的远端选取至少三个不共线的初始点，并确定所述初始点对应的初始坐标值集合，其中，所述初始坐标值集合中包括所述至少三个不共线的初始点的坐标值；
依据莫比乌斯变换矩阵对所述初始坐标值集合中的每个坐标值进行变换，得到多个第一坐标值集合，其中，每个第一坐标值集合中包括对所述至少三个不共线的初始点的坐标值变换后的坐标值；
依据所述多个第一坐标值集合，确定所述至少三个不共线的目标点的坐标，得到所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值；
依据莫比乌斯变换矩阵对所述初始坐标值集合中的每个坐标值进行变换，得到多个第一坐标值集合包括：
依据所述莫比乌斯变换矩阵对所述初始坐标值集合中的每个坐标值进行变换，得到变换后的初始坐标集合；
依据所述变换后的初始坐标集合进行计算，得到第二外接圆的圆心和所述第二外接圆的半径；
依据所述第二外接圆的圆心和所述第二外接圆的半径进行旋转，得到目标球体；
依据所述目标球体，确定所述变换后的初始坐标集合中的每个坐标点的旋转轨迹；
依据所述旋转轨迹，得到所述多个第一坐标值集合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述中心点坐标值、所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值，确定指向所述几何中心点的第一法向矢量包括：
依据所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值进行计算，得到第一外接圆的圆心；
依据所述第一外接圆的圆心、所述中心点坐标值、所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值，确定指向所述几何中心点的第一法向矢量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述第一法向矢量和目标法向矢量对所述目标骨骼进行旋转复位，得到所述目标骨骼的目标三维模型包括：
依据所述第一法向矢量和所述目标法向矢量进行计算，得到目标旋转角度；
依据所述目标旋转角度、所述中心点坐标值和罗德里格斯旋转矩阵，确定目标旋转矩阵；
依据所述目标旋转矩阵对所述目标骨骼进行旋转复位，得到所述目标骨骼的目标三维模型。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述多个第一坐标值集合，确定所述至少三个不共线的目标点的坐标，得到所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值包括：
依据所述中心点坐标值和每个第一坐标值集合，确定每个第一坐标值集合对应的指向所述几何中心点的第二法向矢量；
依据所述第二法向矢量、所述中心点坐标值和所述目标法向矢量，确定每个第一坐标值集合对应的第一旋转矩阵；
依据所述第一旋转矩阵对所述目标骨骼进行旋转复位，得到每个第一坐标值集合对应的第二三维模型；
依据所述第二三维模型中的目标骨骼的位姿与所述目标骨骼处于预设复位位置时的位姿之间的偏差，确定所述至少三个不共线的目标点的坐标，得到所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，依据所述第二三维模型中的目标骨骼的位姿与所述目标骨骼处于预设复位位置时的位姿之间的偏差，确定所述至少三个不共线的目标点的坐标，得到所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值包括：
对所述第二三维模型中的目标骨骼的位姿与所述目标骨骼处于预设复位位置时的位姿之间的偏差进行计算，得到每个第一坐标值集合对应的目标偏差值；
对每个第一坐标值集合对应的目标偏差值进行排序，并依据排序后的偏差值从所述第一坐标值集合中确定第二坐标值集合；
依据所述第二坐标值集合，确定所述至少三个不共线的目标点的坐标，得到所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述多个第一坐标值集合，确定所述至少三个不共线的目标点的坐标，得到所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值包括：
依据所述中心点坐标值和每个第一坐标值集合，确定每个第一坐标值集合对应的指向所述几何中心点的第三法向矢量；
依据所述第三法向矢量和所述目标法向矢量对所述目标骨骼进行旋转复位，得到每个第一坐标集合对应的第三三维模型；
对所述第三三维模型中的目标骨骼的位姿与所述目标骨骼处于预设复位位置时的位姿之间的偏差进行计算，得到每个第一坐标值集合对应的目标偏差值；
依据莱文贝格-马夸特算法对所述目标偏差值、所述第三法向矢量和所述多个第一坐标值集合进行拟合，得到目标优化函数；
依据所述目标优化函数，确定所述至少三个不共线的目标点的坐标，得到所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取目标骨骼的第一三维模型包括：
获取所述目标骨骼的医学影像数据，并依据所述医学影像数据进行骨骼检测与分割，得到所述目标骨骼的二维轮廓信息；
依据所述二维轮廓信息对所述目标骨骼进行三维重建，得到初始三维模型；
判断所述初始三维模型中的目标骨骼是否处于目标侧，其中，所述目标侧为左侧或者右侧；
若所述初始三维模型中的目标骨骼处于所述目标侧，则将所述初始三维模型确定为所述第一三维模型，并将镜像标志位设置为第一预设数值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在判断所述初始三维模型中的目标骨骼是否处于目标侧之后，所述方法还包括：
若所述初始三维模型中的目标骨骼未处于所述目标侧，则依据镜像翻转矩阵对所述初始三维模型进行镜像处理，得到所述第一三维模型；
将所述镜像标志位设置为第二预设数值。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，依据所述第一法向矢量和目标法向矢量对所述目标骨骼进行旋转复位，得到所述目标骨骼的目标三维模型包括：
依据所述第一法向矢量和目标法向矢量对所述目标骨骼进行旋转复位，得到所述目标骨骼的第四三维模型；
判断所述镜像标志位是否为所述第一预设数值；
若所述镜像标志位不是所述第一预设数值，则对所述第四三维模型进行镜像处理，得到所述目标骨骼的目标三维模型。
10.一种基于骨骼模型的骨骼复位装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取目标骨骼的第一三维模型；
第一确定单元，用于依据所述第一三维模型，确定所述目标骨骼的几何中心点的中心点坐标值，并在所述目标骨骼的远端确定至少三个不共线的目标点的坐标，得到第一坐标值、第二坐标值和第三坐标值；
第二确定单元，用于依据所述中心点坐标值、所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值，确定指向所述几何中心点的第一法向矢量；
复位单元，用于依据所述第一法向矢量和目标法向矢量对所述目标骨骼进行旋转复位，得到所述目标骨骼的目标三维模型，其中，所述目标法向矢量为所述目标骨骼的预设复位位置的法向矢量；
其中，第一确定单元包括：第三确定子单元，用于依据所述第一三维模型，在所述目标骨骼的远端选取至少三个不共线的初始点，并确定所述初始点对应的初始坐标值集合，其中，所述初始坐标值集合中包括所述至少三个不共线的初始点的坐标值；变换子单元，用于依据莫比乌斯变换矩阵对所述初始坐标值集合中的每个坐标值进行变换，得到多个第一坐标值集合，其中，每个第一坐标值集合中包括对所述至少三个不共线的初始点的坐标值变换后的坐标值；第四确定子单元，用于依据所述多个第一坐标值集合，确定所述至少三个不共线的目标点的坐标，得到所述第一坐标值、所述第二坐标值和所述第三坐标值；
变换子单元包括：变换模块，用于依据所述莫比乌斯变换矩阵对所述初始坐标值集合中的每个坐标值进行变换，得到变换后的初始坐标集合；第一计算模块，用于依据所述变换后的初始坐标集合进行计算，得到第二外接圆的圆心和所述第二外接圆的半径；旋转模块，用于依据所述第二外接圆的圆心和所述第二外接圆的半径进行旋转，得到目标球体；第一确定模块，用于依据所述目标球体，确定所述变换后的初始坐标集合中的每个坐标点的旋转轨迹；第二确定模块，用于依据所述旋转轨迹，得到所述多个第一坐标值集合。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质在设备执行权利要求1至9中任意一项所述的基于骨骼模型的骨骼复位方法。
12.一种电子设备，其特征在于，包括一个或多个处理器和存储器，所述存储器用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现权利要求1至9中任意一项所述的基于骨骼模型的骨骼复位方法。
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