CN117643501A - 脊柱配准导板、制作方法、模型构建方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脊柱配准导板、制作方法、模型构建方法和装置，涉及外科手术器械的计算机辅助建模技术领域。模型构建方法包括:导入脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型；调整原始脊柱表面配合体模型的位姿；对脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型进行布尔运算，得到最终脊柱表面配合体模型；导入视觉导航组合体模型，调整所述视觉导航组合体模型至所述最终位姿；将视觉导航组合体模型和最终脊柱表面配合体模型组合生成脊柱配准导板模型。本发明解决了传统布尔运算方法对于三维模型质量要求高的问题，降低了布尔运算的错误率，并降低了导板模型生成的运算量。

Description

脊柱配准导板、制作方法、模型构建方法和装置

技术领域

本发明涉及外科手术器械的计算机辅助建模技术领域，特别涉及一种脊柱配准导板、制作方法、模型构建方法和装置。

背景技术

脊柱手术是治疗脊柱疾病的常见方法，传统的脊柱手术依赖于医生的临床经验以及对手术状态的感知，这对医生的要求很高。随着医疗机器人技术的快速发展，脊柱手术机器人可以在术前基于医学影像进行手术路径规划，并在术中根据术前规划的手术路径进行手术操作，从而保障手术安全与效果。术前规划的手术路径需要通过空间配准从术前医学影像空间坐标系转换到实际空间坐标系中。

随着3D脊柱配准导板的出现，为快速、经济的实现空间配准提供了新的选择。通过将术前脊柱三维模型与3D配准导板进行布尔运算可以将脊柱表面特征映射到对应的导板上。传统的术前配准导板设计阶段，布尔运算方法是通过计算两个三维模型的三角面片的相交关系来实现的。然而由于参与布尔运算的脊柱三维模型可能存在空洞、毛刺等缺陷，使得传统的布尔运算方法可能会出现运算错误。此外，传统的布尔运算方法是对脊柱三维模型和完整的配准导板进行整体运算，计算量较大。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本发明提供了一种脊柱配准导板、制作方法、模型构建方法和装置，通过将脊柱配准导板划分为脊柱表面配合体和视觉导航组合体两个部分，在布尔运算时只引入脊柱表面配合体模型，视觉导航组合体模型并不参与运算，降低了导板生成的运算量；此外，通过将脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型的三维布尔运算转换为两个平面图像之间的二维布尔运算，同样降低了运算量；此外，通过将模型划分为众多的最小体积单元，在进行布尔运算时只需考虑脊柱三维模型和脊柱表面配合体模型的切削平面的最小体积单元之间的关系，而不会受到模型空洞、毛刺等缺陷的影响，大大降低了对参与布尔运算的三维模型的要求。

本发明的一个方面，提供了一种脊柱配准导板的模型构建方法，包括：

导入脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型，记录所述原始脊柱表面配合体模型此时的初始位姿；

调整所述原始脊柱表面配合体模型的位姿，使其与脊柱三维模型处于表面轮廓贴合匹配的相对位姿关系，并记录所述原始脊柱表面配合体模型此时的最终位姿；

对脊柱三维模型和最终位姿下的原始脊柱表面配合体模型进行布尔运算，得到与脊柱三维模型轮廓匹配的最终脊柱表面配合体模型；

导入视觉导航组合体模型，令所述视觉导航组合体模型位于所述初始位姿，根据所述初始位姿和最终位姿之间的变换关系，调整所述视觉导航组合体模型至所述最终位姿；

将最终位姿下的所述视觉导航组合体模型和所述最终脊柱表面配合体模型组合生成完整的脊柱配准导板模型。

进一步的，所述对脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型进行布尔运算的步骤，包括：

对脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型进行最小体积单元划分；

分别获取脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型的最小包围盒，计算两个最小包围盒的并集包围盒；

用相同间隔的多个平行平面切削所述并集包围盒内的脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型，分别得到每个模型对应的多个切削平面，每个切削平面具有外部轮廓线，所述外部轮廓线由轮廓点序列构成，每个轮廓点为该切削平面对应的模型的最小体积单元在外部轮廓线上投影；

将脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型的每个切削平面上的轮廓点序列投影到相应的平面图像上，得到每个切削平面上的轮廓点序列对应的平面图像上的图像像素点，将所述平面图像上的图像像素点包围区域内的全部像素点作为该切削平面的布尔运算的运算像素点；

对位于同一平面上的脊柱三维模型的切削平面和原始脊柱表面配合体模型的切削平面各自对应的运算像素点进行布尔运算，将布尔运算后的像素图像还原为布尔运算后的切削平面，对布尔运算后的全部的切削平面进行堆叠处理，重建布尔运算后的模型。

进一步的，将每个切削平面上的轮廓点序列对应的平面图像上的图像像素点包围区域内的全部像素点的像素值填充为1，将平面图像上的其余像素点的像素值填充为0。

进一步的，所述布尔运算为布尔减运算。

本发明的另一方面，还提供了一种脊柱配准导板的模型构建装置，包括：

第一导入模块，被配置为导入脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型，记录所述原始脊柱表面配合体模型此时的初始位姿；

位姿调整模块，被配置为调整所述原始脊柱表面配合体模型的位姿，使其与脊柱三维模型处于表面轮廓贴合匹配的相对位姿关系，并记录所述原始脊柱表面配合体模型此时的最终位姿；

计算模块，被配置为对脊柱三维模型和最终位姿下的原始脊柱表面配合体模型进行布尔运算，得到与脊柱三维模型轮廓匹配的最终脊柱表面配合体模型；

第二导入模块，被配置为导入视觉导航组合体模型，令所述视觉导航组合体模型位于所述初始位姿，根据所述初始位姿和最终位姿之间的变换关系，调整所述视觉导航组合体模型至所述最终位姿；

模型组合模块，被配置为将最终位姿下的所述视觉导航组合体模型和所述最终脊柱表面配合体模型组合生成完整的脊柱配准导板模型。

进一步的，所述计算模块被进一步配置为：

对脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型进行最小体积单元划分；

分别获取脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型的最小包围盒，计算两个最小包围盒的并集包围盒；

用相同间隔的多个平行平面切削所述并集包围盒内的脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型，分别得到每个模型对应的多个切削平面，每个切削平面具有外部轮廓线，所述外部轮廓线由轮廓点序列构成，每个轮廓点为该切削平面对应的模型的最小体积单元在外部轮廓线上投影；

将脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型的每个切削平面上的轮廓点序列投影到相应的平面图像上，得到每个切削平面上的轮廓点序列对应的平面图像上的图像像素点，将所述平面图像上的图像像素点包围区域内的全部像素点作为该切削平面的布尔运算的运算像素点；

对位于同一平面上的脊柱三维模型的切削平面和原始脊柱表面配合体模型的切削平面各自对应的运算像素点进行布尔运算，将布尔运算后的像素图像还原为布尔运算后的切削平面，对布尔运算后的全部的切削平面进行堆叠处理，重建布尔运算后的模型。

进一步的，所述计算模块被进一步配置为：将每个切削平面上的轮廓点序列对应的平面图像上的图像像素点包围区域内的全部像素点的像素值填充为1，将平面图像上的其余像素点的像素值填充为0。

进一步的，所述布尔运算为布尔减运算。

本发明的另一方面，还提供了一种脊柱配准导板的制作方法，包括：

上述脊柱配准导板的模型构建方法；

根据所述完整的脊柱配准导板模型，通过3D打印装置打印生成脊柱配准导板。

本发明的另一方面，还提供了一种脊柱配准导板，该脊柱配准导板通过上述脊柱配准导板的制作方法制作而成。

本发明提供的脊柱配准导板、制作方法、模型构建方法和装置，解决了传统布尔运算方法对于三维模型质量要求高的问题，降低了布尔运算的错误率，并降低了导板模型生成的运算量。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本申请一个实施例提供的脊柱配准导板的模型构建方法的流程图；

图2是本申请一个实施例提供的模型切削平面投影的平面图像的像素示意图；

图3是本申请一个实施例提供的平面图像像素进行布尔减运算的示意图；

图4是本申请一个实施例提供的平面图像像素进行布尔加运算的示意图；

图5是本申请一个实施例提供的脊柱配准导板的模型构建装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述获取模块，但这些获取模块不应限于这些术语。这些术语仅用来将获取模块彼此区分开。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测（陈述的条件或事件）”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测（陈述的条件或事件）时”或“响应于检测（陈述的条件或事件）”。

需要注意的是，本发明实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本发明实施例的限定。此外在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件被形成在另一个元件“上”或“下”时，其不仅能够直接形成在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接形成在另一元件“上”或者“下”。

脊柱配准导板通常包括脊柱表面配合体和视觉导航组合体两部分。脊柱配准导板上通常还设置有用于区分不同患者的不同脊柱节段的标号。标号一般由医生自由设置。视觉导航组合体用于配合视觉导航系统实现对脊柱配准导板位姿的识别。在传统的脊柱配准导板的设计阶段，脊柱配准导板作为一个整体与脊柱三维模型一起参与到布尔运算中，运算量较大。此外，参与布尔运算的脊柱三维模型可能存在空洞、毛刺等缺陷，使得传统的布尔运算方法可能出现运算错误。

为克服上述技术问题，本发明提供了一种脊柱配准导板的模型构建方法，该方法在模型构建过程中，只将脊柱三维模型和脊柱表面配合体模型引入布尔运算，视觉导航组合体模型并不参与布尔运算，这样可以极大的节约算法的运算量，在完成布尔运算后，再将具有与脊柱表面匹配的特征曲面的脊柱表面配合体模型与视觉导航组合体模型组合起来，从而生成完整的三维脊柱配准导板模型。

参见图1，本发明的脊柱配准导板的模型构建方法包括如下步骤：

步骤S101，导入脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型，记录所述原始脊柱表面配合体模型此时的初始位姿。

具体的，首先导入脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型至模型构建系统中，导入的原始脊柱表面配合体模型具有在系统中的初始位姿，初始位姿可以在系统模型空间中用三维坐标表达，记录该初始位姿的坐标值以用于后续计算。

步骤S102，调整所述原始脊柱表面配合体模型的位姿，使其与脊柱三维模型处于表面轮廓贴合匹配的相对位姿关系，并记录所述原始脊柱表面配合体模型此时的最终位姿。

具体的，原始脊柱表面配合体模在初始位置时与脊柱三维模型的轮廓并未匹配贴合，因此需要调整所述原始脊柱表面配合体模型的位姿，使其与脊柱三维模型处于合适的相对位姿关系。这种合适的相对位姿关系通常是脊柱表面配合体模型能够与脊柱三维模型的表面轮廓完全贴合，这样就要求脊柱表面配合体模型具有与脊柱三维模型的表面轮廓匹配的特征曲面。当脊柱三维模型和脊柱表面配合体模型匹配贴合时，脊柱表面配合体模型在模型构建系统中处于最终位姿。

步骤S103，对脊柱三维模型和最终位姿下的原始脊柱表面配合体模型进行布尔运算，得到与脊柱三维模型轮廓匹配的最终脊柱表面配合体模型。

具体的，在整个导板设计构建过程中，最为关键的步骤即为布尔运算。传统的布尔运算对三维模型的质量要求较高，不能出现空洞或毛刺，否则将影响布尔运算的结果。为了降低对三维模型的质量要求，本发明设计了一种新颖的布尔运算方法，具体步骤如下：

步骤S201，对脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型进行最小体积单元划分；

具体的，将脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型进行栅格划分，每个模型由大量的最小体积单元构成，该最小体积单元作为系统的三维空间中不可分割的最小单位。

步骤S202，分别获取脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型的最小包围盒，计算两个最小包围盒的并集包围盒；

具体的，采用包围盒算法计算脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型的最小包围盒。通俗来讲最小包围盒就是包围模型的体积最小的长方体或立方体。由于脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型在匹配贴合后，二者本身具有重合部分，因此对应脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型的两个最小包围盒在三维空间中也具有重合部分，因此计算两个最小包围盒的并集，获得具有重合空间的并集包围盒。

步骤S203，用相同间隔的多个平行平面切削所述并集包围盒内的脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型，分别得到每个模型对应的多个切削平面，每个切削平面具有外部轮廓线，所述外部轮廓线由轮廓点序列构成，每个轮廓点为该切削平面对应的模型的最小体积单元在外部轮廓线上投影；

具体的，为了便于进行布尔运算，本发明的方法对模型进行平面切削操作。用相同间隔的多个平行平面切削并集包围盒内的脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型，通常令多个平行平面平行于两个最小包围盒或并集包围盒的一个侧面或底面，每个平行平面会在脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型上分别形成切削平面，这样就形成了对应脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型的两组切削平面，每组具有多个切削平面。由于模型被分割为大量的最小体积单元，模型的最小体积单元会在切削平面的外部轮廓线（即切削平面和模型的相交线）上留下对应的轮廓点，这些轮廓点也被称为模型的最小体积单元在切削平面的外部轮廓线上的投影点，模型的多个最小体积单元在切削平面的外部轮廓线上具有投影的轮廓点序列。

步骤S204，将脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型的每个切削平面上的轮廓点序列投影到相应的平面图像上，得到每个切削平面上的轮廓点序列对应的平面图像上的图像像素点，将所述平面图像上的图像像素点包围区域内的全部像素点作为该切削平面的布尔运算的运算像素点；

具体的，将步骤S203中获得的每个切削平面上的轮廓点投影到平面图像上。参见图2，将平面图像上的图像像素点和图像像素点包围区域内的全部像素点的像素值填充为1，其余像素点的像素值填充为0，像素值为1的区域作为布尔运算的运算像素点。这样就将每个切削平面及轮廓点转换为具有对应像素值分布的平面图像。

步骤S205，对位于同一平面上的脊柱三维模型的切削平面和原始脊柱表面配合体模型的切削平面各自对应的运算像素点进行布尔运算，将布尔运算后的像素图像还原为布尔运算后的切削平面，对布尔运算后的全部的切削平面进行堆叠处理，重建布尔运算后的模型。

具体的，由于脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型上的对应序号的切削平面位于同一平行平面，应当对序号匹配的切削平面进行布尔运算。为达此目的，该步骤对位于同一平行平面上的脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型的切削平面对应的平面图像上的运算像素点进行布尔运算（即：对序号匹配的两个平面图像进行布尔运算）。图3、4示出了布尔减运算和布尔加运算的像素值变化过程和变化结果。需要指出的是，本实施例的脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型的匹配贴合过程，实际上是在原始脊柱表面配合体模型的基础上减掉了二者的重合部分，因此，本实施例的布尔运算只有布尔减运算。随后，将布尔运算后的平面图像还原为布尔运算后的切削平面，对布尔运算后的切削平面进行堆叠处理，重建布尔运算后的模型，得到最终脊柱表面配合体模型。

步骤S104，导入视觉导航组合体模型，令所述视觉导航组合体模型位于所述初始位姿，根据所述初始位姿和最终位姿之间的变换关系，调整所述视觉导航组合体模型至所述最终位姿。

具体的，在模型构建系统中导入视觉导航组合体模型，为了令视觉导航组合体模型与最终的脊柱表面配合体模型保持原始的位姿关系，使所述视觉导航组合体模型位于原始脊柱表面配合体模型的初始位姿，根据初始位姿和最终位姿之间的变换关系，例如：两个位姿之间存在变换矩阵T，调整视觉导航组合体模型至所述最终位姿，此时视觉导航组合体模型和最终脊柱表面配合体模型保持了原始的位姿关系。

步骤S105，将最终位姿下的所述视觉导航组合体模型和所述最终脊柱表面配合体模型组合生成完整的脊柱配准导板模型。

本实施例的方法通过将脊柱配准导板划分为脊柱表面配合体和视觉导航组合体两个部分，在布尔运算时只引入脊柱表面配合体模型，视觉导航组合体模型并不参与运算，降低了导板生成的运算量；此外，将脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型的三维布尔运算转换为两个平面图像之间的二维布尔运算，同样降低了运算量；此外，通过将模型划分为众多的最小体积单元，在进行布尔运算时只需考虑脊柱三维模型和脊柱表面配合体模型的切削平面的最小体积单元之间的关系，而不会受到模型空洞、毛刺等缺陷的影响，大大降低了对参与布尔运算的三维模型的要求。

参见图5，本发明的另一实施例还提供了一种脊柱配准导板的模型构建装置200，包括第一导入模块201、位姿调整模块202、计算模块203、第二导入模块204、模型组合模块205，该模型构建装置200能够执行上述方法实施例中的模型构建方法。

具体的，模型构建装置200包括：

第一导入模块201，被配置为导入脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型，记录所述原始脊柱表面配合体模型此时的初始位姿；

位姿调整模块202，被配置为调整所述原始脊柱表面配合体模型的位姿，使其与脊柱三维模型处于表面轮廓贴合匹配的相对位姿关系，并记录所述原始脊柱表面配合体模型此时的最终位姿；

计算模块203，被配置为对脊柱三维模型和最终位姿下的原始脊柱表面配合体模型进行布尔运算，得到与脊柱三维模型轮廓匹配的最终脊柱表面配合体模型；

第二导入模块204，被配置为导入视觉导航组合体模型，令所述视觉导航组合体模型位于所述初始位姿，根据所述初始位姿和最终位姿之间的变换关系，调整所述视觉导航组合体模型至所述最终位姿；

模型组合模块205，被配置为将最终位姿下的所述视觉导航组合体模型和所述最终脊柱表面配合体模型组合生成完整的脊柱配准导板模型。

所述计算模块203被进一步配置为：

对脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型进行最小体积单元划分；

分别获取脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型的最小包围盒，计算两个最小包围盒的并集包围盒；

用相同间隔的多个平行平面切削所述并集包围盒内的脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型，分别得到每个模型对应的多个切削平面，每个切削平面具有外部轮廓线，所述外部轮廓线由轮廓点序列构成，每个轮廓点为该切削平面对应的模型的最小体积单元在外部轮廓线上投影；

将脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型的每个切削平面上的轮廓点序列投影到相应的平面图像上，得到每个切削平面上的轮廓点序列对应的平面图像上的图像像素点，将所述平面图像上的图像像素点包围区域内的全部像素点作为该切削平面的布尔运算的运算像素点；

对位于同一平面上的脊柱三维模型的切削平面和原始脊柱表面配合体模型的切削平面各自对应的运算像素点进行布尔运算，将布尔运算后的像素图像还原为布尔运算后的切削平面，对布尔运算后的全部的切削平面进行堆叠处理，重建布尔运算后的模型。

进一步的，所述计算模块203被进一步配置为：将每个切削平面上的轮廓点序列对应的平面图像上的图像像素点包围区域内的全部像素点的像素值填充为1（参见图2），将平面图像上的其余像素点的像素值填充为0（参见图2）。

进一步的，所述布尔运算为布尔减运算。

需要说明的是，本实施例提供的模型构建装置200对应的可用于执行各方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果与方法类似，此处不再赘述。

本发明的另一实施例还提供了一种脊柱配准导板的制作方法，该方法包括上述方法实施例中的脊柱配准导板的模型构建方法；根据上述模型构建方法获得的完整的脊柱配准导板模型，通过3D打印装置打印生成脊柱配准导板。

本发明的另一实施例还提供了一种脊柱配准导板，该脊柱配准导板通过上述实施例中的脊柱配准导板的制作方法制作而成。

以上描述仅为本发明的较佳实施例。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种脊柱配准导板的模型构建方法，其特征在于，包括：

导入脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型，记录所述原始脊柱表面配合体模型此时的初始位姿；

调整所述原始脊柱表面配合体模型的位姿，使其与脊柱三维模型处于表面轮廓贴合匹配的相对位姿关系，并记录所述原始脊柱表面配合体模型此时的最终位姿；

对脊柱三维模型和最终位姿下的原始脊柱表面配合体模型进行布尔运算，得到与脊柱三维模型轮廓匹配的最终脊柱表面配合体模型；

导入视觉导航组合体模型，令所述视觉导航组合体模型位于所述初始位姿，根据所述初始位姿和最终位姿之间的变换关系，调整所述视觉导航组合体模型至所述最终位姿；

将最终位姿下的所述视觉导航组合体模型和所述最终脊柱表面配合体模型组合生成完整的脊柱配准导板模型。

2.根据权利要求1所述的一种脊柱配准导板的模型构建方法，其特征在于，所述对脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型进行布尔运算的步骤，包括：

对脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型进行最小体积单元划分；

分别获取脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型的最小包围盒，计算两个最小包围盒的并集包围盒；

用相同间隔的多个平行平面切削所述并集包围盒内的脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型，分别得到每个模型对应的多个切削平面，每个切削平面具有外部轮廓线，所述外部轮廓线由轮廓点序列构成，每个轮廓点为该切削平面对应的模型的最小体积单元在外部轮廓线上投影；

将脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型的每个切削平面上的轮廓点序列投影到相应的平面图像上，得到每个切削平面上的轮廓点序列对应的平面图像上的图像像素点，将所述平面图像上的图像像素点包围区域内的全部像素点作为该切削平面的布尔运算的运算像素点；

对位于同一平面上的脊柱三维模型的切削平面和原始脊柱表面配合体模型的切削平面各自对应的运算像素点进行布尔运算，将布尔运算后的像素图像还原为布尔运算后的切削平面，对布尔运算后的全部的切削平面进行堆叠处理，重建布尔运算后的模型。

3.根据权利要求2所述的一种脊柱配准导板的模型构建方法，其特征在于，将每个切削平面上的轮廓点序列对应的平面图像上的图像像素点包围区域内的全部像素点的像素值填充为1，将平面图像上的其余像素点的像素值填充为0。

4.根据权利要求2所述的一种脊柱配准导板的模型构建方法，其特征在于，所述布尔运算为布尔减运算。

5.一种脊柱配准导板的模型构建装置，其特征在于，包括：

第一导入模块，被配置为导入脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型，记录所述原始脊柱表面配合体模型此时的初始位姿；

位姿调整模块，被配置为调整所述原始脊柱表面配合体模型的位姿，使其与脊柱三维模型处于表面轮廓贴合匹配的相对位姿关系，并记录所述原始脊柱表面配合体模型此时的最终位姿；

计算模块，被配置为对脊柱三维模型和最终位姿下的原始脊柱表面配合体模型进行布尔运算，得到与脊柱三维模型轮廓匹配的最终脊柱表面配合体模型；

第二导入模块，被配置为导入视觉导航组合体模型，令所述视觉导航组合体模型位于所述初始位姿，根据所述初始位姿和最终位姿之间的变换关系，调整所述视觉导航组合体模型至所述最终位姿；

模型组合模块，被配置为将最终位姿下的所述视觉导航组合体模型和所述最终脊柱表面配合体模型组合生成完整的脊柱配准导板模型。

6.根据权利要求5所述的一种脊柱配准导板的模型构建装置，其特征在于，所述计算模块被进一步配置为：

对脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型进行最小体积单元划分；

分别获取脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型的最小包围盒，计算两个最小包围盒的并集包围盒；

用相同间隔的多个平行平面切削所述并集包围盒内的脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型，分别得到每个模型对应的多个切削平面，每个切削平面具有外部轮廓线，所述外部轮廓线由轮廓点序列构成，每个轮廓点为该切削平面对应的模型的最小体积单元在外部轮廓线上投影；

将脊柱三维模型和原始脊柱表面配合体模型的每个切削平面上的轮廓点序列投影到相应的平面图像上，得到每个切削平面上的轮廓点序列对应的平面图像上的图像像素点，将所述平面图像上的图像像素点包围区域内的全部像素点作为该切削平面的布尔运算的运算像素点；

对位于同一平面上的脊柱三维模型的切削平面和原始脊柱表面配合体模型的切削平面各自对应的运算像素点进行布尔运算，将布尔运算后的像素图像还原为布尔运算后的切削平面，对布尔运算后的全部的切削平面进行堆叠处理，重建布尔运算后的模型。

7.根据权利要求6所述的一种脊柱配准导板的模型构建装置，其特征在于，所述计算模块被进一步配置为：将每个切削平面上的轮廓点序列对应的平面图像上的图像像素点包围区域内的全部像素点的像素值填充为1，将平面图像上的其余像素点的像素值填充为0。

8.根据权利要求6所述的一种脊柱配准导板的模型构建装置，其特征在于，所述布尔运算为布尔减运算。

9.一种脊柱配准导板的制作方法，其特征在于，包括：

权利要求1-4任意一项所述的脊柱配准导板的模型构建方法；

根据所述完整的脊柱配准导板模型，通过3D打印装置打印生成脊柱配准导板。

10.一种脊柱配准导板，其特征在于：该脊柱配准导板通过权利要求9所述的脊柱配准导板的制作方法制作而成。