專利名稱：輪廓三角測(cè)量系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于根據(jù)在平行或者基本平行的平面上提供的多個(gè)輪廓線來(lái)構(gòu)造表面形狀的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，獲得人體(human anatomy)(例如，骨駱、肺瘤、組織)的精確三維(3D)表面對(duì)于影像引導(dǎo)治療，諸如影像引導(dǎo)手術(shù)以及輻射治療計(jì)劃有很大幫助。計(jì)算斷層照相法(CT)、磁共振成像(MRI)、正電子發(fā)射層析照相術(shù)(PET)、單光子放射計(jì)算斷層照相法(SPECT)和一些超聲技術(shù)使得獲得人類身體截面圖成為可能。
一種適于構(gòu)造人體三維表面的方法是通過(guò)從對(duì)應(yīng)于不同層的平行切片中創(chuàng)建的一組輪廓，對(duì)該組輪廓進(jìn)行三角測(cè)量以獲得人體輪廓線來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這可以簡(jiǎn)單描述為連接鄰近輪廓線的點(diǎn)來(lái)生成三角形的過(guò)程。表面是通過(guò)鑲嵌這些輪廓來(lái)表示的，其中三角形元素是通過(guò)定界近似于感興趣表面的多面體來(lái)獲得的。表面三角測(cè)量處理的主要問(wèn)題是重構(gòu)表面的精確性以及算法的可靠性與復(fù)雜性。
鑒于上述內(nèi)容，存在對(duì)一種能夠以非常好的精確度來(lái)生成任何復(fù)雜表面的輪廓三角測(cè)量系統(tǒng)和方法的需求。復(fù)雜表面的生成優(yōu)選地將是快速且可靠的，并且適于實(shí)時(shí)應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種從多個(gè)輪廓線中重構(gòu)對(duì)象的表面形狀的方法。該方法包括通過(guò)掃描該對(duì)象獲得掃描數(shù)據(jù)以及分割該掃描數(shù)據(jù)獲得輪廓線來(lái)獲得多個(gè)輪廓線。該方法還包括將多個(gè)點(diǎn)分配給從
18所分割的掃描數(shù)據(jù)獲得的多個(gè)輪廓線中的每一個(gè)，其中每個(gè)輪廓線是封閉的并且不與其它輪廓線相交。該方法還包括對(duì)兩個(gè)位置相鄰的輪廓線上的相應(yīng)點(diǎn)執(zhí)行第一三角測(cè)量方案，以確定與這兩個(gè)位置相鄰的輪廓線相對(duì)應(yīng)的該對(duì)象的一部分的第一表面形狀。該方法還包括檢查該第一表面形狀以確定第一表面形狀是否出錯(cuò)。如果第一表面形狀沒(méi)有出錯(cuò)，則該方法包括輸出按照第一三角測(cè)量方案確定的該對(duì)象的該部分的第一表面形狀，作為該對(duì)象的該部分的重構(gòu)表面形狀。如果第一表面形狀出錯(cuò)，則該方法包括對(duì)這兩個(gè)位置相鄰的輪廓線上的相應(yīng)點(diǎn)執(zhí)行第二三角測(cè)量方案，以確定與這兩個(gè)位置相鄰的輪廓線相對(duì)應(yīng)的該對(duì)象的該部分的第二表面形狀，以及輸出按第二三角測(cè)量方案確定的該對(duì)象的該部分的第二表面形狀，作為該對(duì)象的該部分的重構(gòu)表面形狀。
本發(fā)明的又一個(gè)方面涉及一種從多個(gè)輪廓線中重構(gòu)對(duì)象的表面形狀的方法。該方法包括通過(guò)掃描該對(duì)象獲得掃描數(shù)據(jù)以及分割該掃描數(shù)據(jù)獲得輪廓線來(lái)獲得多個(gè)輪廓線。該方法還包括將多個(gè)點(diǎn)分配給從所分割的掃描數(shù)據(jù)獲得的多個(gè)輪廓線中的每一個(gè)，其中每個(gè)輪廓線是封閉的并且不與其它輪廓線相交。該方法還包括對(duì)與第一和第二輪廓線相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)位置相鄰的輪廓線上的相應(yīng)點(diǎn)執(zhí)行最短距離三角測(cè)量方案，以確定對(duì)應(yīng)于第一和第二輪廓線的該對(duì)象的一部分的第一表
面形狀。該最短距離三角測(cè)量方案包括
a) 對(duì)于第一輪廓線上的每個(gè)點(diǎn)，確定第二輪廓線上與第一輪廓線上該點(diǎn)最接近的點(diǎn)；
b) 將三角形的第 一條邊設(shè)置為連接第二輪廓線上最接近第 一輪廓線上該點(diǎn)的點(diǎn)的線段；
c) 比較從第二輪廓線上的點(diǎn)到第一輪廓線上與第一輪廓線上該點(diǎn)相鄰的相鄰點(diǎn)的第一距離與從第二輪廓線上的相鄰點(diǎn)到第一輪廓線上該點(diǎn)的第二距離；
d) 基于該比較步驟，將三角形的第二條邊設(shè)置為連接第一和第二距離中較短者的線段，以及將三角形的第三條邊設(shè)置為連接第一輪廓線上該點(diǎn)與相鄰點(diǎn)的線段，或者設(shè)置為連接第二輪廓線上的點(diǎn)與相鄰
點(diǎn)的線段；以及
e)通過(guò)在第一輪廓線上或者在第二輪廓線上以順時(shí)針?lè)较蚧蛘?以逆時(shí)針?lè)较蛞浦料乱粋€(gè)點(diǎn)，重復(fù)步驟a)和d)，直至第一和第二輪廓 線上的所有點(diǎn)已經(jīng)連接至第一和第二輪廓線中的另一輪廓線上的另一 點(diǎn)為止。
本發(fā)明的又一個(gè)方面涉及一種從多個(gè)輪廓線中重構(gòu)對(duì)象的表面 形狀的方法。該方法包括通過(guò)掃描該對(duì)象獲得掃描數(shù)據(jù)以及分割該掃 描數(shù)據(jù)獲得輪廓線來(lái)獲得多個(gè)輪廓線。該方法還包括將多個(gè)點(diǎn)分配給 從所分割的掃描數(shù)據(jù)獲得的多個(gè)輪廓線中的每一個(gè)，其中每個(gè)輪廓線 是封閉的并且不與其它輪廓線相交。該方法還包括對(duì)與第一和第二輪 廓線相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)位置相鄰的輪廓線上的相應(yīng)點(diǎn)執(zhí)行最接近定向三角 測(cè)量方案，以確定對(duì)應(yīng)于第一和第二輪廓線的該對(duì)象的一部分的第一 表面形狀。該最接近定向三角測(cè)量方案包括
a) 對(duì)于第一輪廓線上的每個(gè)點(diǎn)，確定第一輪廓線上該點(diǎn)的質(zhì)心向 量到第二輪廓線上的每個(gè)輪廓點(diǎn)的質(zhì)心向量的定向；
b) 確定第 一輪廓線上該點(diǎn)到第二輪廓線上的點(diǎn)的最接近定向；
c) 重復(fù)步驟a)和b)直至第一輪廓線上的所有點(diǎn)的最接近定向已 -陂確定；
d) 將三角形的第一條邊設(shè)置為連接第二輪廓線對(duì)第一輪廓線上 該點(diǎn)具有最接近定向的點(diǎn)的線段；
e) 比較從第二輪廓線上的點(diǎn)到第 一輪廓線上相鄰于第 一輪廓線 上該點(diǎn)的相鄰點(diǎn)的第一定向與從第二輪廓線上的相鄰點(diǎn)到第一輪廓線 上的點(diǎn)的第二定向；
f) 基于該比較步驟，將三角形的第二條邊設(shè)置為連接第一和第二 定向中的較短定向的線段，以及將三角形的第三條邊設(shè)置為連接第一 輪廓線上該點(diǎn)與相鄰點(diǎn)的線段，或者設(shè)置為連接第二輪廓線上的點(diǎn)與 相鄰點(diǎn)的線段。
g) 通過(guò)在第一輪廓線上或者在第二輪廓線上以順時(shí)針?lè)较蚧蛘咭阅鏁r(shí)針?lè)较蛞浦料乱粋€(gè)點(diǎn)來(lái)重復(fù)步驟d)至f)，直至第一和第二輪廓 線上的所有點(diǎn)已被連接至第一和第二輪廓線中的另 一輪廓線上的另一 點(diǎn)為止。
結(jié)合在本說(shuō)明書(shū)中并且構(gòu)成其一部分的附圖例示了本發(fā)明的實(shí) 施例并且與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第 一 實(shí)施例的為其執(zhí)行最短距離三角測(cè)量方案 的兩個(gè)輪廓的透視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明第 一實(shí)施例的已經(jīng)為其選擇了初始點(diǎn)并且為其 比較了兩個(gè)候選距離的兩個(gè)輪廓的透視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的已經(jīng)為其生成了第一三角形面片 (patch)的兩個(gè)輪廓的透視圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的為其開(kāi)始三角形面片生成方案的 下 一次迭代的兩個(gè)輪廓的透視圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的已經(jīng)為其生成了多個(gè)三角形面片 的兩個(gè)輪廓的透視圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的為其執(zhí)行最接近定向三角測(cè)量方 案的兩個(gè)輪廓的透視圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的已經(jīng)為其選擇了初始點(diǎn)并為其比 較了兩個(gè)候選最接近定向向量值的兩個(gè)輪廓的透視圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的為其開(kāi)始三角形面片生成方案的 下一次迭代的兩個(gè)輪廓的透視圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的已經(jīng)為其生成了多個(gè)三角形面片 的兩個(gè)輪廓的透視圖。
圖10是通過(guò)使用最短距離三角測(cè)量方案已經(jīng)為其生成了錯(cuò)誤的 三角形面片的兩個(gè)輪廓的透視圖。
圖ll是上部輪廓已經(jīng)為其用完輪廓點(diǎn)的兩個(gè)輪廓的透視圖。
圖12是通過(guò)使用最短距離三角測(cè)量方案已經(jīng)為其生成了多個(gè)錯(cuò)
21誤的三角形面片的兩個(gè)輪廓的透視圖。
圖13示出了通過(guò)使用最短距離三角測(cè)量方案的錯(cuò)誤的三角形面 片而創(chuàng)建的表面形狀的示例。
圖14示出了通過(guò)使用最接近定向三角測(cè)量方案的正確的三角形 面片而創(chuàng)建的表面形狀的示例，其中該正確的三角形面片是由最接近 定向三角測(cè)量方案從用于生成圖13的表面形狀的相同輪廓中生成的。
圖15示出基于如圖14所示生成的三角形面片來(lái)生成的表面形狀。
圖16示出了根據(jù)本發(fā)明 一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的輪廓三角測(cè)量系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
在附圖中例示了本發(fā)明當(dāng)前的優(yōu)選實(shí)施例。盡管本說(shuō)明書(shū)主要涉 及獲得骨骼的表面圖像，但應(yīng)理解本文所述的主題可應(yīng)用于身體的其 它部分，諸如器官、腸或肌肉。
第 一 實(shí)施例涉及根據(jù)由掃描對(duì)象獲得的 一 組平行輪廓線來(lái)重構(gòu) 復(fù)雜的表面，所述對(duì)象可以是諸如患者的骨骼。作為示例且非限制， 患者人體的CT掃描，諸如對(duì)患者膝蓋的掃描，是在原始數(shù)據(jù)獲得步 驟中進(jìn)行的，其中掃描數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在CT掃描文件中。通過(guò)該CT掃 描，第一實(shí)施例重構(gòu)患者膝蓋的3D表面，諸如股骨和脛骨的外表面。 CT掃描文件的格式可以按通用計(jì)算機(jī)可讀的任何特定格式獲得，諸 如從醫(yī)用數(shù)字成像和通信(DICOM)格式轉(zhuǎn)換得到的影像制導(dǎo)系統(tǒng) (IGS)格式，而這類格式是本領(lǐng)域技術(shù)人員周知的。
計(jì)算機(jī)可以是任何已知的計(jì)算系統(tǒng)，但優(yōu)選地是可編程的、基于
處理器的系統(tǒng)。例如，計(jì)算機(jī)可包括微處理器、硬盤驅(qū)動(dòng)器、隨機(jī)存 取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、輸入/輸出(I/O)電路以 及任何其它眾所周知的計(jì)算機(jī)組件。計(jì)算機(jī)優(yōu)選地適于與各種類型的 (永久性和可移除)存儲(chǔ)設(shè)備一起使用，諸如便攜式驅(qū)動(dòng)器、磁性存 儲(chǔ)器(例如軟盤)、固態(tài)存儲(chǔ)器(例如閃存卡)、光學(xué)存儲(chǔ)器(例如 光盤或CD)和/或網(wǎng)絡(luò)/因特網(wǎng)存儲(chǔ)器。計(jì)算機(jī)可以包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)，例如包括在Windows、 UNIX、 Linux或其它合適的操作系統(tǒng)下 運(yùn)行的并且優(yōu)選地包含圖形用戶界面(GUI)的個(gè)人計(jì)算機(jī)(例如 IBM-PC兼容的計(jì)算機(jī))或者工作站(例如，SUN或Silicon Graphics 工作站)。
一旦原始數(shù)據(jù)已經(jīng)獲得并且已經(jīng)加載到計(jì)算機(jī)中，或者加載到計(jì) 算機(jī)可訪問(wèn)的存儲(chǔ)器中，就經(jīng)由第 一 實(shí)施例進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的表面構(gòu)造， 其中該第一實(shí)施例可以具體化為在可由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的程序代碼。根據(jù) CT掃描文件數(shù)據(jù)， 一組平行的切片(可以是任何定向、橫向、徑向、 冠狀或傾斜的)，在本文中也稱為輪廓線，可以被選擇來(lái)包圍整個(gè)股 骨或脛骨骨骼。切片的數(shù)量可以通過(guò)權(quán)衡股骨和脛骨分割的工作負(fù)載 與重構(gòu)3D表面的分辨率來(lái)確定。在設(shè)置切片的數(shù)量和位置之后，執(zhí) 行人工分割以將股骨和脛骨骨骼與圖像的其余部分分開(kāi)?？梢允褂枚?個(gè)分割方案中的任意方案來(lái)在平行平面中產(chǎn)生一組輪廓，其中每個(gè)平 面一個(gè)輪廓。例如，可執(zhí)行"Live Wire (動(dòng)態(tài)線)"分割(邊緣測(cè)量 方案)或者"Snakes (主動(dòng)輪廓線)，，分割(最小化方案)，而這些 分割方案對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是周知的。通過(guò)掃描對(duì)象獲得的輸出是一 系列平行圖像，由此將這些圖像輸入到產(chǎn)生輪廓線的輪廓化處理(本 領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何處理，諸如以上描述的處理)。每個(gè)輪廓由 一組輪廓點(diǎn)表示。每個(gè)輪廓點(diǎn)的3D坐標(biāo)(x，y，z)保存為根據(jù)第一實(shí)施例 的三角測(cè)量處理單元的輸入。在第一實(shí)施例中，這些輪廓點(diǎn)是按照逆 時(shí)針(CCW)方向排序的。作為替換，它們可以按順時(shí)針(CW)方 向排序。根據(jù)第 一實(shí)施例的三角測(cè)量處理單元可以具體化為可由計(jì)算 機(jī)執(zhí)行的程序代碼。在經(jīng)分割的掃描圖像中，輪廓線可以在某些區(qū)域 凹入，在其它區(qū)域平坦，而在另一些區(qū)域凸起，而每個(gè)輪廓線是封閉 的(例如，在相同的輪廓線上，第一點(diǎn)與第二點(diǎn)連接，第二點(diǎn)與第三 點(diǎn)連接，...，以及最后一點(diǎn)與第一點(diǎn)連接)并且不與其它輪廓線相交。
在第一實(shí)施例中，'最短距離，三角測(cè)量法是經(jīng)由計(jì)算機(jī)的三角 測(cè)量處理單元提供的，它在相鄰的平行輪廓對(duì)之間生成三角形條帶。 下文將詳細(xì)解釋根據(jù)第一實(shí)施例的'最短距離，三角測(cè)量法?，F(xiàn)參考圖l，三角測(cè)量從輪廓l上的點(diǎn)歷和輪廓2上的0開(kāi)始。 下一個(gè)三角測(cè)量將拾取/>/7或者0/來(lái)生成三角形面片或 。尸"是輪廓1上以CCW方向最接近點(diǎn)—朽的點(diǎn)，(2/7是輪廓 2上以CCW方向最接近點(diǎn)0的點(diǎn)，而輪廓1和輪廓2是位置相鄰的 輪廓。如圖1所示，F(xiàn)c/是從尸Z到輪廓1的質(zhì)心的向量；^y'是從2/ 到輪廓2的質(zhì)心的向量；Fc"是從"7到輪廓1的質(zhì)心的向量，而Kc/ 是從到輪廓2的質(zhì)心的向量。
根據(jù)第一實(shí)施例，該最短距離方案的第一步驟是選擇初始點(diǎn)。該 初始點(diǎn)的確定是根據(jù)以下步驟完成的
1) 將最小距離</附/"設(shè)置為一個(gè)大數(shù)(例如，對(duì)使用16位數(shù)據(jù)字 的計(jì)算機(jī)，可以設(shè)置為216-1)。
2) 從輪廓1上的一個(gè)輪廓點(diǎn)開(kāi)始，計(jì)算到輪廓2上的每個(gè)輪廓點(diǎn) 的距離，并且將最短距離記錄為A。
3) 如果rfs小于rf/m'",則將rf/m'"設(shè)置為A。通過(guò)將輪廓1和輪 廓2上的輪廓點(diǎn)的位置存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可訪問(wèn)的存儲(chǔ)器內(nèi)來(lái)對(duì)其進(jìn)行記 錄。
4) 移至輪廓1中的另一個(gè)輪廓點(diǎn)，重復(fù)步驟2)和3)。
5) 在檢查了輪廓1上的所有輪廓點(diǎn)時(shí)停止。
一旦已經(jīng)為輪廓上的所有點(diǎn)確定了初始點(diǎn)，在第一實(shí)施例中就執(zhí) 行下列最短距離確定步驟。
1) 分別在輪廓1和輪廓2上選擇具有最接近距離的兩個(gè)點(diǎn)"和0。
2) 比較從尸Z到07的距離與從戶"到0的距離。如果尸Z和g/7 間的距離較短，則選擇2/7來(lái)生成三角形面片乃'2/0i。如果尸/2和 g/間的距離較短，則選擇尸〃來(lái)生成三角形面片/V/^0。參見(jiàn)圖2， 圖中用虛線示出了兩個(gè)可能的選擇。
3) 迭代執(zhí)行步驟l)和2)，直至已經(jīng)為三角測(cè)量選擇了所有輪廓點(diǎn)。
4) 如果一個(gè)輪廓用完了輪廓點(diǎn)，則保持在該輪廓的終點(diǎn)并且在下一次迭代中僅選擇另 一輪廓上的鄰近點(diǎn)來(lái)生成三角形面片。
5)在已經(jīng)為三角測(cè)量選擇了所有輪廓點(diǎn)時(shí)停止。
圖2、3、4和5示出了由最短距離度量進(jìn)行三角測(cè)量的詳細(xì)處理。
以下是可用于上述最短距離三角測(cè)量方法的偽代碼。 lc - Hum—contourjMsiirtsl + aum一co敏owjpolnta2;
|K>]atJ startjpolQtl j
do《
dUstancel =淑(po〗at一i， pointjl>; dfetoie2 ■* dist(poinU" pointj);
point J pointJl; ge加i^t6—triaitgie(ij!J 1}; } else {
point—i西pdntjl;
} while (k>0);
偽代碼的含義如下
k-輪廓1的點(diǎn)數(shù)+輪廓2的點(diǎn)數(shù)
點(diǎn)i-開(kāi)始點(diǎn)1
點(diǎn)j-開(kāi)始點(diǎn)2
do {
3巨離1 = dist(點(diǎn)i，點(diǎn)j); 距離2-dist(點(diǎn)il，點(diǎn)j);
if (距離1<距離2) {生成—三角形(i，il，j);
} else { 點(diǎn)i =點(diǎn)il; 生成—三角形(i，il，j);
} while (k>0);
根據(jù)第一實(shí)施例的最短距離解決方案假設(shè)由最短距離生成的三 角測(cè)量最接近于實(shí)際3D表面的近似。這在大多數(shù)情形中的確如此。 于是該解決方案就能形象化地生成一平滑表面，該表面可以實(shí)際上近 似任何復(fù)雜3D表面，諸如患者膝蓋的脛骨或股骨。
圖2示出對(duì)具有最短距離的初始點(diǎn)巧和0的選擇，而對(duì)兩個(gè)候 選距離尸,'2/7和尸z'2g/做出的比較則在下一步驟中進(jìn)行。圖3示出了 選擇g/7作為最短距離，由此生成了三角形面片/V'2/0i。圖4示出 了將0更新至一個(gè)新位置，而對(duì)兩個(gè)候選距離/^0/和i^0做出的 比較則在下一步驟中進(jìn)行。0的新位置對(duì)應(yīng)于前一步驟中e/7的位置， 如圖3所示。如果候選距離^2/7是第二步驟的兩個(gè)距離中的最短距 離，則生成三角形面片/^00L如果候選距離戶/2g/是第二步驟的兩 個(gè)距離中的最短距離，則隨后代之以生成三角形面片尸// //0。圖5 示出了根據(jù)第一實(shí)施例的最短距離法在輪廓1與輪廓2的所有點(diǎn)之間 生成的三角形面片的最終圖案500。
為每個(gè)相應(yīng)的輪廓繼續(xù)執(zhí)行該最短距離法，以生成與例如由CT 掃描儀掃描的對(duì)象的真實(shí)形狀相當(dāng)近似的3D形狀。
在第二實(shí)施例中，'最接近定向，三角測(cè)量法經(jīng)由計(jì)算機(jī)的三角 測(cè)量處理單元提供，該法在相鄰的平行輪廓對(duì)之間生成三角形條帶。 下文將詳細(xì)解釋根據(jù)第二實(shí)施例的'最接近定向，三角測(cè)量法。與第 一實(shí)施例的目的相似，第二實(shí)施例提供與掃描對(duì)象的真實(shí)表面形狀相
26當(dāng)近似的表面形狀。第二實(shí)施例的三角測(cè)量處理單元可以具體化為可
由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的程序代碼。
根據(jù)第二實(shí)施例，最接近定向方案的第一步驟是選擇初始點(diǎn)。該
初始點(diǎn)的確定根據(jù)下列步驟完成
1) 將最接近定向OWew加ax (最大定向)設(shè)為0。
2) 從輪廓1上的一個(gè)輪廓點(diǎn)；開(kāi)始，計(jì)算向量Fc/'到輪廓2上每 個(gè)輪廓點(diǎn)/的定向。該定向是向量Kd與Fcy的點(diǎn)積。將最接近定向 存儲(chǔ)為On'e",closest (最接近定向)。
3) 3口果 OZefi^closest大于 Or/ewrtnax, 貝'J將 0〃'ew/max i殳為 OWeWclosest。存儲(chǔ)輪廓1和輪廓2上的輪廓點(diǎn)的位置。
4) 移至輪廓l上的另一個(gè)輪廓點(diǎn)，并且重復(fù)步驟2)和3)。
5) 在檢查了輪廓1上的所有輪廓點(diǎn)時(shí)停止。
一旦已經(jīng)為輪廓上的所有點(diǎn)確定了初始點(diǎn)，在第二實(shí)施例中就執(zhí) 行以下最接近定向的確定步驟。
1) 該方案分別從相對(duì)于輪廓1和輪廓2的質(zhì)心具有最接近定向的 兩個(gè)點(diǎn)尸z'和g/開(kāi)始。
2) 下一步驟比較向量對(duì)(F"'， 1^/7)與(Fcy， F"7)的定向。 如果(Kd， Fcy7 )具有較接近的定向，則下一步驟將選擇07生成三 角形面片尸/g/0J。如果具有較接近的定向，則下一步 驟將選擇尸/7生成三角形面片尸/iV70。
3) 迭代運(yùn)行這些步驟直至為三角測(cè)量選擇了所有輪廓點(diǎn)為止。
4) 如果一個(gè)輪廓用完輪廓點(diǎn)，則最接近定向方案保持在該輪廓的 終點(diǎn)處，并且選擇另一個(gè)輪廓上的鄰近點(diǎn)以在下一次迭代中生成三角 形面片。
5) 在已經(jīng)為三角測(cè)量選擇了所有輪廓點(diǎn)時(shí)該最接近定向確定方 案停止。
圖6至圖9示出了根據(jù)笫二實(shí)施例的最接近定向度量進(jìn)行的三角 測(cè)量的詳細(xì)過(guò)程。圖6示出了基于初始點(diǎn)選擇步驟選擇的初始點(diǎn)戶/ 和"，并且由此在下一步驟比較定向?qū)?Kd， 1^/7 )和(K"7 )。圖7示出了按最接近定向選擇的g/7，因?yàn)樵谠摾邢蛄繉?duì)(Fd，Kty7) 具有較接近的定向(較大值)。籍此就創(chuàng)建三角形面片尸/00i，如 圖7所示。圖8示出了將fi/更新至其新位置(即前一步驟中07的位 置)，而在這下一步驟中比較定向?qū)?Fc/， Fc/7)和(&y， 。 圖9示出了通過(guò)使用第二實(shí)施例的最接近定向方案而從兩個(gè)輪廓線生 成的三角形面片的最終圖案900。
以下是可用于第二實(shí)施例的最接近定向方案的偽代碼。
必f
orient2 =* orientat!on(vcctof—dl， vector一cj); if(orfentl >orieat2> {
potot」=poMJl j ■. ' -
■geneiiatojilangieCU j 1》； } ctee《
}
偽代碼的含義如下
1<:=輪廓1的點(diǎn)數(shù)+輪廓2的點(diǎn)數(shù)
點(diǎn)i-開(kāi)始點(diǎn)1
點(diǎn)j-開(kāi)始點(diǎn)2
do {
定向1 =定向(向量ci，向量cj);
28定向2 =定向(向量cil，向量cj); if(定向l〉定向2)(
點(diǎn)j=點(diǎn)ji;
生成_三角形(^1，)； } else { 點(diǎn)i =點(diǎn)il; 生成一三角形(i，il,j);
} while (k>0);
最接近定向解決方案生成沿相對(duì)于輪廓質(zhì)心的定向均勻分布的 三角測(cè)量。因而，最接近定向方案在輪廓具有相似的形狀和定向并且 互為中心時(shí)是足以適用的。
現(xiàn)在將詳細(xì)描述本發(fā)明的第三實(shí)施例。與第一和第二實(shí)施例相 似，第三實(shí)施例獲得由掃描患者得到的掃描數(shù)據(jù)(例如由CT掃描獲 得的數(shù)據(jù))。根據(jù)該掃描數(shù)據(jù)，執(zhí)行三角測(cè)量方案以便從掃描數(shù)據(jù)中 獲得表面結(jié)構(gòu)。在第三實(shí)施例中，首先執(zhí)行如參考第一實(shí)施例描述的 最短距離方案。如果該方案的結(jié)果是可接受的，則該過(guò)程結(jié)束。如果 該方案的結(jié)果是不可接受的，則第三實(shí)施例對(duì)相同的掃描數(shù)據(jù)執(zhí)行最 接近定向方案，并且將結(jié)果輸出作為表面輪廓數(shù)據(jù)。
以下解釋支持第三實(shí)施例的理由。第 一實(shí)施例的最短距離方案適
用于許多復(fù)雜的3D表面近似。然而，當(dāng)兩個(gè)鄰近輪廓的輪廓點(diǎn)數(shù)量 存在巨大差異(例如， 一個(gè)輪廓比鄰近輪廓短得多)并且一個(gè)輪廓接 近于另一輪廓的一側(cè)的情況下，若根據(jù)最短距離方案，則會(huì)導(dǎo)致較短 輪廓上的許多點(diǎn)連接至另 一輪廓的錯(cuò)誤一側(cè)上的輪廓點(diǎn)。這一情形在 圖10中示出，其中W比W短得多，由此正確的連接結(jié)果W反而不 滿足最短距離度量。圖11示出了當(dāng)上部輪廓用完輪廓點(diǎn)時(shí)的三角形面 片。圖12所示的扭曲的三角形面片將生成"鈕扣"狀的結(jié)構(gòu)，它對(duì)應(yīng)于錯(cuò)誤的或不正確的結(jié)果。然而，根據(jù)第二實(shí)施例的最接近定向方案 則可以這一情形中生成正確的結(jié)果。于是，根據(jù)第三實(shí)施例的所提議 的三角測(cè)量方案組合了兩個(gè)方案。首先，它按最短距離解決方案生成 三角測(cè)量，如上參考第一實(shí)施例所解釋的那樣。如果檢測(cè)到錯(cuò)誤的結(jié) 果，則切換到最接近定向解決方案，如上參考第二實(shí)施例所解釋的那 樣，并且重新生成三角測(cè)量。這將保證表面是實(shí)際表面的良好近似并
JU呆證重構(gòu)的正確性。
第三實(shí)施例的一個(gè)特征是確定第一三角測(cè)量方案在何種情況下 會(huì)提供'錯(cuò)誤的，結(jié)果。這可以通過(guò)檢查兩個(gè)相鄰輪廓上的連接點(diǎn)的 相應(yīng)質(zhì)心向量來(lái)完成。如果相應(yīng)的質(zhì)心向量指向至少彼此相差90度的 方向，則檢測(cè)到錯(cuò)誤的結(jié)果。例如，現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖IO，下部輪廓上的連 接點(diǎn)具有從下部輪廓的中心指向下部輪廓上的連接點(diǎn)的質(zhì)心向量，而 在上部輪廓上的連接點(diǎn)具有從上部輪廓的中心指向上部輪廓上的連接 點(diǎn)的質(zhì)心向量，而這兩個(gè)質(zhì)心向量指向的方向相差180度。因此，首 先停止第一最短距離三角測(cè)量方案，并在隨后接著應(yīng)用最接近定向三 角測(cè)量方案，以便從輪廓線中獲得表面形狀。在第三實(shí)施例中，在根 據(jù)最短距離方案構(gòu)成了第一輪廓上的點(diǎn)到第二輪廓上的點(diǎn)的每個(gè)連接 之后，檢查相應(yīng)的質(zhì)心向量，并且如果它們指示不正確的結(jié)果，第三 實(shí)施例就停止最短距離方案，刪除這些結(jié)果，并且開(kāi)始最接近定向方 案。
以下對(duì)如何通過(guò)檢查步驟或檢查單元檢測(cè)最短距離三角測(cè)量方 案輸出中的錯(cuò)誤提供更詳細(xì)的描述。
a) 對(duì)于第 一輪廓線上的每個(gè)點(diǎn)，確定第二輪廓線上最接近第 一輪 l卩線上該點(diǎn)的點(diǎn)。
b) 將三角形的第一條邊設(shè)置為連接第二輪廓線上最接近第一輪 廓線上該點(diǎn)的點(diǎn)的線段。
c) 比較從第二輪廓線上的點(diǎn)到第一輪廓線上相鄰于第一輪廓線 上該點(diǎn)的相鄰點(diǎn)的第一距離與從第二輪廓線上的相鄰點(diǎn)到第一輪廓線 上該點(diǎn)的第二距離。d) 基于步驟c)中執(zhí)行的比較，將三角形的第二條邊設(shè)置為連接第 一和第二距離中的較短者的線段，以及將三角形的第三條邊設(shè)置為連 接第 一輪廓線上該點(diǎn)與相鄰點(diǎn)的線段，或者設(shè)置為連接第二輪廓線上 的點(diǎn)與相鄰點(diǎn)的線段。
e) 檢查第一輪廓線上該點(diǎn)的質(zhì)心向量到第二輪廓線上點(diǎn)的質(zhì)心 向量的定向，如果定向大于預(yù)定值(例如90度)，表面形狀出錯(cuò)，否 則表面形狀正確；其中，定向是通過(guò)計(jì)算第一輪廓線上所述點(diǎn)的質(zhì)心 向量與第二輪廓線上點(diǎn)的質(zhì)心向量的點(diǎn)積算出的，其中，負(fù)點(diǎn)積對(duì)應(yīng) 于大于預(yù)定值(例如卯度)的方向。
f) 通過(guò)在第一輪廓線上或者在第二輪廓線上以順時(shí)針?lè)较蚧蛘咭?逆時(shí)針?lè)较蛞浦料乱粋€(gè)點(diǎn)來(lái)重復(fù)步驟a)至e)，直至第一和第二輪廓線 上的所有點(diǎn)已被連接至第一和第二輪廓線中的另一輪廓線上的另一點(diǎn) 為止。
最短距離法和最接近定向法的三角測(cè)量方案輸出是'三角形集 合，列表。三個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)被保存在存儲(chǔ)器中，并在隨后用于表面描 繪，以供顯示器(例如計(jì)算機(jī)監(jiān)視器)上顯示。圖13示出了作為使用 最短距離三角測(cè)量方案的錯(cuò)誤三角形面片的結(jié)果所創(chuàng)建的三角形圖案 1300的示例。造成這一錯(cuò)誤的原因可以是例如至少一對(duì)相鄰輪廓線彼 此具有相差較多的大小。圖14示出了通過(guò)使用最接近定向三角測(cè)量方 案的正確的三角形面片而創(chuàng)建的三角測(cè)量圖案1400的示例，其中該正 確的三角形面片是由最接近定向三角測(cè)量方案從用于生成圖13的三 角形圖案1300的相同輪廓中生成的。圖15示出了由對(duì)象模型創(chuàng)建單 元生成的并且基于如圖14所示生成的三角形面片來(lái)顯示的表面形狀 1500。根據(jù)三角形面片且隨后根據(jù)層疊的經(jīng)三角測(cè)量的輪廓生成表面 形狀1500的處理是本領(lǐng)域周知的，并且出于簡(jiǎn)明的考慮將不在本申請(qǐng) 中討論。然而，根據(jù)本發(fā)明的至少一種可能的實(shí)現(xiàn)，如圖16所示的對(duì) 象模型創(chuàng)建單元255與常規(guī)的對(duì)象模型創(chuàng)建單元的不同之處在于，它 是通過(guò)使用相應(yīng)的質(zhì)心點(diǎn)作為各自從相應(yīng)的頂部和底部輪廓上的相鄰 點(diǎn)形成的多個(gè)三角形的頂點(diǎn)，而經(jīng)由封閉層疊的經(jīng)三角測(cè)量的輪廓沖的頂部和底部輪廓來(lái)創(chuàng)建表面形狀(或模型)的頂部和底部部分。
圖16示出用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一、第二或第三實(shí)施例的一個(gè)可 能的系統(tǒng)200。在圖16中，掃描單元(例如CT掃描儀)210掃描一 對(duì)象，諸如患者身體的一部分。掃描數(shù)據(jù)隨后被提供給計(jì)算機(jī)205。 注意到掃描數(shù)據(jù)的分割可由掃描單元210或由計(jì)算機(jī)205執(zhí)行。分配 單元220將多個(gè)點(diǎn)分配給從掃描數(shù)據(jù)中獲得的每個(gè)輪廓線。第一三角 測(cè)量計(jì)算單元230對(duì)掃描數(shù)據(jù)執(zhí)行最短距離三角測(cè)量方案，如上參考 第一實(shí)施例討論的那樣。檢查單元250檢查由第一三角測(cè)量計(jì)算單元 230生成的三角形中的錯(cuò)誤，如上所解釋的那樣。第二三角測(cè)量計(jì)算 單元240對(duì)掃描數(shù)據(jù)執(zhí)行最接近定向三角測(cè)量方案，如上參考第二實(shí) 施例討論的那樣?；跈z查單元250已經(jīng)確定的由第一三角測(cè)量計(jì)算 單元230生成的三角形面片中是否存在錯(cuò)誤，第二三角測(cè)量計(jì)算單元 240將什么也不做，或者被指示對(duì)掃描數(shù)據(jù)執(zhí)行其最接近定向處理。 根據(jù)檢查單元250提供的指令，對(duì)象模型創(chuàng)建單元255從第一三角測(cè) 量計(jì)算單元230輸出的三角形面片中或者從第二三角測(cè)量計(jì)算單元 240輸出的三角形面片中生成表面形狀或者對(duì)象模型。輸出單元260 將對(duì)象模型創(chuàng)建單元255提供的表面形狀輸出至顯示器。圖16所示的 結(jié)構(gòu)是用于第三實(shí)施例的。對(duì)于第一實(shí)施例，不提供第二三角測(cè)量計(jì) 算單元240和檢查單元250,由此第一三角測(cè)量計(jì)算單元230生成的 三角形面片將直接提供給對(duì)象模型創(chuàng)建單元255并且隨后提供給輸出 單元260以供在顯示器上輸出。對(duì)于第二實(shí)施例，不提供第一三角測(cè) 量計(jì)算單元230和檢查單元250，由此掃描數(shù)據(jù)直接從分配單元220 提供給第二三角測(cè)量計(jì)算單元240。
于是本發(fā)明的實(shí)施例提供輪廓三角測(cè)量設(shè)備和方法以便從包括 多個(gè)輪廓線的掃描圖象數(shù)據(jù)中獲得表面結(jié)構(gòu)。通過(guò)考慮本文公開(kāi)的本 發(fā)明的說(shuō)明書(shū)和實(shí)踐，本發(fā)明的其它實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì) 是顯而易見(jiàn)的。本說(shuō)明書(shū)和各示例應(yīng)該被視為僅是示例性的。
權(quán)利要求
1. 一種從多個(gè)輪廓線中重構(gòu)對(duì)象的表面形狀的方法，包括通過(guò)掃描該對(duì)象獲得掃描數(shù)據(jù)以及分割該掃描數(shù)據(jù)來(lái)獲得多個(gè)輪廓線；將多個(gè)點(diǎn)分配給從所分割的掃描數(shù)據(jù)獲得的多個(gè)輪廓線中的每一個(gè)，其中每個(gè)輪廓線是封閉的并且不與其它輪廓線相交；對(duì)兩個(gè)位置相鄰的輪廓線上的相應(yīng)點(diǎn)執(zhí)行第一三角測(cè)量方案，以確定與這兩個(gè)位置相鄰的輪廓線相對(duì)應(yīng)的該對(duì)象的一部分的第一表面形狀；檢查該第一表面形狀以確定第一表面形狀是否出錯(cuò)；如果該第一表面形狀沒(méi)有出錯(cuò)，則輸出按照第一三角測(cè)量方案確定的該對(duì)象的該部分的第一表面形狀，作為該對(duì)象的該部分的重構(gòu)表面形狀；以及如果第一表面形狀出錯(cuò)，則對(duì)這兩個(gè)位置相鄰的輪廓線上的相應(yīng)點(diǎn)執(zhí)行第二三角測(cè)量方案，以確定與這兩個(gè)位置相鄰的輪廓線相對(duì)應(yīng)的該對(duì)象的該部分的第二表面形狀；以及輸出按照第二三角測(cè)量方案確定的該對(duì)象的該部分的第二表面形狀，作為該對(duì)象的該部分的重構(gòu)表面形狀。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中第一三角測(cè)量方案是最短距離 方案，以及其中第二三角測(cè)量方案是最接近定向方案。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中掃描步驟是通過(guò)執(zhí)行對(duì)象的CT 掃描來(lái)完成的。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中對(duì)象包括患者的骨骼結(jié)構(gòu)。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括對(duì)多個(gè)輪廓線中的每?jī)蓚€(gè)位置相鄰的輪廓線上的相應(yīng)點(diǎn)執(zhí)行第 一三角測(cè)量方案、或者第二三角測(cè)量方案、或者上述方案兩者，以獲 得該對(duì)象的完整重構(gòu)表面形狀。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，第一三角測(cè)量方案和第二三 角測(cè)量方案之一 包括最短距離三角測(cè)量方案，該最短距離三角測(cè)量方 案包括a) 對(duì)于第一輪廓線上的每個(gè)點(diǎn)，確定第二輪廓線上與第一輪廓線 上該點(diǎn)最接近的點(diǎn)；b) 將三角形的第一條邊設(shè)置為連接第二輪廓線上與第一輪廓線 上該點(diǎn)最接近的點(diǎn)的線段；c) 比較從第二輪廓線上的點(diǎn)到第一輪廓線上相鄰于第一輪廓線 上該點(diǎn)的相鄰點(diǎn)的第一距離與從第二輪廓線上的相鄰點(diǎn)到第一輪廓線 上該點(diǎn)的第二距離；d) 基于該比較步驟，將三角形的第二條邊設(shè)置為連接第一和第二 距離中的較短者的線段，以及將三角形的第三條邊設(shè)置為連接第一輪 廓線上該點(diǎn)與相鄰點(diǎn)的線段，或者設(shè)置為連接第二輪廓線上的點(diǎn)與相 鄰點(diǎn)的線段；以及e) 通過(guò)在第一輪廓線上或者在第二輪廓線上以順時(shí)針?lè)较蚧蛘?以逆時(shí)針?lè)较蛞浦料乱粋€(gè)點(diǎn)，重復(fù)步驟a)至d)，直至第一和第二輪廓 線上的所有點(diǎn)已被連接至第 一和第二輪廓線中的另一輪廓線上的另一 點(diǎn)為止。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中第一三角測(cè)量方案和第二三角 測(cè)量方案之一包括最接近定向三角測(cè)量方案，該最接近定向三角測(cè)量 方案包括a) 對(duì)于第一輪廓線上的每個(gè)點(diǎn)，確定第一輪廓線上該點(diǎn)到第二輪 廓線上的每個(gè)輪廓點(diǎn)的質(zhì)心向量的定向；b) 確定第一輪廓線上該點(diǎn)的質(zhì)心向量到第二輪廓線上的點(diǎn)的質(zhì) 心向量的最接近定向；c) 重復(fù)步驟a)和b)直至第一輪廓線上所有點(diǎn)的最接近定向已被確定；d) 將三角形的第一條邊設(shè)置為連接第二輪廓線上對(duì)第一輪廓線 上該點(diǎn)具有最接近定向的點(diǎn)的線段；e) 比較從第二輪廓線上的點(diǎn)到第一輪廓線上相鄰于第一輪廓線 上該點(diǎn)的相鄰點(diǎn)的第一定向與從第二輪廓線上的相鄰點(diǎn)到第一輪廓線 上該點(diǎn)的第二定向；f) 基于該比較步驟，將三角形的第二條邊設(shè)置為連接第一和第二 定向中的最接近定向的線段，以及將三角形的第三條邊設(shè)置為連接第 一輪廓線上該點(diǎn)與相鄰點(diǎn)的線段，或者設(shè)置為連接第二輪廓線上的點(diǎn) 與相鄰點(diǎn)的線段；以及g) 通過(guò)在第一輪廓線上或者在第二輪廓線上以順時(shí)針?lè)较蚧蛘?以逆時(shí)針?lè)较蛞浦料乱粋€(gè)點(diǎn)，重復(fù)步驟d)至f)，直至第一和第二輪廓 線上的所有點(diǎn)已被連接至第一和第二輪廓線中的另一輪廓線上的另一 點(diǎn)為止。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中第 一三角測(cè)量方案和第二三角 測(cè)量方案中的另一方案包括最接近定向三角測(cè)量方案，該最接近方向 三角測(cè)量方案包括a) 對(duì)于第一輪廓線上的每個(gè)點(diǎn)，確定第一輪廓線上該點(diǎn)到第二輪 廓線上的每個(gè)輪廓點(diǎn)的質(zhì)心向量的定向；b) 確定第一輪廓線上該點(diǎn)的質(zhì)心向量到第二輪廓線上的點(diǎn)的質(zhì) 心向量的最接近定向；c) 重復(fù)步驟a)和b)直至第一輪廓線上所有點(diǎn)的最接近定向已被確定；d) 將三角形的第一條邊設(shè)置為連接第二輪廓線上對(duì)第一輪廓線 上該點(diǎn)具有最接近定向的點(diǎn)的線段；e) 比較從第二輪廓線上的點(diǎn)到第一輪廓線上相鄰于第一輪廓線 上該點(diǎn)的相鄰點(diǎn)的第一定向與從第二輪廓線上的相鄰點(diǎn)到第一輪廓線 上該點(diǎn)的第二定向；f) 基于該比較步驟，將三角形的第二條邊設(shè)置為連接第一和第二 定向中的最接近定向的線段，以及將三角形的第三條邊設(shè)置為連接第 一輪廓線上該點(diǎn)與相鄰點(diǎn)的線段，或者設(shè)置為連接第二輪廓線上的點(diǎn) 與相鄰點(diǎn)的線段；以及g)通過(guò)在第一輪廓線上或者在第二輪廓線上以順時(shí)針?lè)较蚧蛘?以逆時(shí)針?lè)较蛞浦料乱粋€(gè)點(diǎn)，重復(fù)步驟d)至f)，直至第一和第二輪廓 線上的所有點(diǎn)已被連接至第 一和第二輪廓線中的另 一輪廓線上的另一 點(diǎn)為止。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括從多對(duì)經(jīng)三角測(cè)量的輪廓中創(chuàng)建該對(duì)象的模型，其中所述多對(duì)經(jīng) 三角測(cè)量的輪廓逐對(duì)層疊在下一對(duì)之上。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，還包括通過(guò)使用相應(yīng)的質(zhì)心點(diǎn)作為各自從相應(yīng)的頂部與底部輪廓上的 相鄰點(diǎn)形成的多個(gè)三角形的頂點(diǎn)，封閉層疊的經(jīng)三角測(cè)量的輪廓中的 頂部和底部輪廓。
11. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中檢查步驟包括a) 對(duì)于第一輪廓線上的每個(gè)點(diǎn)，確定第二輪廓線上與第一輪廓線 上該點(diǎn)最接近的點(diǎn)；b) 將三角形的第 一條邊設(shè)置為連接第二輪廓線上與第 一輪廓線 上該點(diǎn)最接近的點(diǎn)的線段；c) 比較從第二輪廓線上的點(diǎn)到第一輪廓線上相鄰于第一輪廓線 上該點(diǎn)的相鄰點(diǎn)的第一距離與從第二輪廓線上的相鄰點(diǎn)到第一輪廓線 上該點(diǎn)的第二距離；d) 基于該比較步驟，將三角形的第二條邊設(shè)置為連接第一和第二 距離中的較短者的線段，以及將三角形的第三條邊設(shè)置為連接第一輪 廓線上該點(diǎn)與相鄰點(diǎn)的線段，或者設(shè)置為連接第二輪廓線上的點(diǎn)與相 鄰點(diǎn)的線段；e) 檢查第一輪廓線上該點(diǎn)的質(zhì)心向量到第二輪廓線上的點(diǎn)的質(zhì) 心向量的定向，如果定向大于90度，則表面形狀出錯(cuò)，否則表面形狀 正確；其中該定向通過(guò)計(jì)算第一輪廓線上該點(diǎn)的質(zhì)心向量與第二輪廓 線上的點(diǎn)的質(zhì)心向量的點(diǎn)積來(lái)確定，其中負(fù)點(diǎn)積對(duì)應(yīng)于大于90度的定 向；f) 通過(guò)在第一輪廓線上或者在第二輪廓線上以順時(shí)針?lè)较蚧蛘咭阅鏁r(shí)針?lè)较蛞浦料乱粋€(gè)點(diǎn)，重復(fù)步驟a)至e)，直至第一和第二輪廓線 上的所有點(diǎn)已被連接至第一和第二輪廓線中的另一輪廓線上的另一點(diǎn)為止。
12. —種從多個(gè)輪廓線中重構(gòu)對(duì)象的表面形狀的方法，包括 通過(guò)掃描該對(duì)象獲得掃描數(shù)據(jù)以及分割該掃描數(shù)據(jù)來(lái)獲得多個(gè)輪廓線；將多個(gè)點(diǎn)分配給從所分割的掃描數(shù)據(jù)獲得的多個(gè)輪廓線中的每 一個(gè)，其中，每個(gè)輪廓線是封閉的并且不與其它輪廓線相交；對(duì)與第一和第二輪廓線相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)位置相鄰的輪廓線上的相應(yīng)點(diǎn)執(zhí)行最短距離三角測(cè)量方案，以確定對(duì)應(yīng)于第 一和第二輪廓線的 該對(duì)象的一部分的第一表面形狀，其中，該最短距離三角測(cè)量方案包括a) 對(duì)于第一輪廓哉上的每個(gè)點(diǎn)，確定第二輪廓線上與第一輪 廓線上該點(diǎn)最接近的點(diǎn)；b) 將三角形的第一條邊設(shè)置為連接第二輪廓線上與第一輪 廓線上該點(diǎn)最接近的點(diǎn)的線段；c) 比較從第二輪廓線上的點(diǎn)到第一輪廓線上相鄰于第一輪 廓線上該點(diǎn)的相鄰點(diǎn)的第一距離與從第二輪廓線上的相鄰點(diǎn)到 第一輪廓線上該點(diǎn)的第二距離；d) 基于該比較步驟，將三角形的第二條邊設(shè)置為連接第一和 第二距離中的較短者的線段，以及將三角形的第三條邊設(shè)置為連 接第一輪廓線上該點(diǎn)與相鄰點(diǎn)的線段，或者設(shè)置為連接第二輪廓 線上的點(diǎn)與相鄰點(diǎn)的線段；以及e) 通過(guò)在第一輪廓線上或者在第二輪廓線上以順時(shí)針?lè)较?或者以逆時(shí)針?lè)较蛞浦料乱粋€(gè)點(diǎn)，重復(fù)步驟a)至d)，直至第一和 第二輪廓線上的所有點(diǎn)已經(jīng)連接至第一和第二輪廓線中的另一 輪廓線上的另一點(diǎn)為止。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中掃描步驟是通過(guò)執(zhí)行對(duì)象的 CT掃描來(lái)完成的。
14. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中對(duì)象包括患者的骨骼結(jié)構(gòu)。
15. 如權(quán)利要求12所述的方法，還包括從多對(duì)經(jīng)三角測(cè)量的輪廓?jiǎng)?chuàng)建該對(duì)象的模型，其中所述多對(duì)經(jīng)三 角測(cè)量的輪廓逐對(duì)層疊在下一對(duì)之上。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，還包括通過(guò)使用相應(yīng)的質(zhì)心點(diǎn)作為各自從相應(yīng)的頂部與底部輪廓上的 相鄰點(diǎn)形成的多個(gè)三角形的頂點(diǎn)，封閉層疊的經(jīng)三角測(cè)量的輪廓中的 頂部和底部輪廓。
17. —種從多個(gè)輪廓線中重構(gòu)對(duì)象的表面形狀的方法，包括 通過(guò)掃描該對(duì)象獲得掃描數(shù)據(jù)以及分割該掃描數(shù)據(jù)來(lái)獲得多個(gè)輪廓線；將多個(gè)點(diǎn)分配給從所分割的掃描數(shù)據(jù)獲得的多個(gè)輪廓線中的每 一個(gè)，其中，每個(gè)輪廓線是封閉的并且不與其它輪廓線相交；對(duì)與第一和第二輪廓線相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)位置相鄰的輪廓線上的相應(yīng)點(diǎn)執(zhí)行最接近定向三角測(cè)量方案，以確定對(duì)應(yīng)于第 一和第二輪廓線 的該對(duì)象的一部分的第一表面形狀，其中，該最接近定向三角測(cè)量方案包括a) 對(duì)于第一輪廓線上的每個(gè)點(diǎn)，確定第一輪廓線上該點(diǎn)到第 二輪廓線上的每個(gè)輪廓點(diǎn)的質(zhì)心向量的定向；b) 確定第 一輪廓線上該點(diǎn)的質(zhì)心向量到第二輪廓線上的點(diǎn) 的質(zhì)心向量的最接近定向；c) 重復(fù)步驟a)和b)直至第一輪廓線上所有點(diǎn)的最接近定向 已被確定；d) 將三角形的第一條邊設(shè)置為連接第二輪廓線對(duì)第一輪廓 線上該點(diǎn)具有最接近定向的點(diǎn)的線段；e) 比較從第二輪廓線上的點(diǎn)到第一輪廓線上相鄰于第一輪 廓線上該點(diǎn)的相鄰點(diǎn)的第一定向與從第二輪廓線上的相鄰點(diǎn)到 第一輪廓線上該點(diǎn)的第二定向；f) 基于該比較步驟，將三角形的第二條邊設(shè)置為連接第一和第二定向中的最接近定向的線段，以及將三角形的第三條邊設(shè)置為連接第一輪廓線上該點(diǎn)與相鄰點(diǎn)的線段，或者設(shè)置為連接第二輪廓線上的點(diǎn)與相鄰點(diǎn)的線段；以及g)通過(guò)在第 一輪廓線上或者在第二輪廓線上以順時(shí)針?lè)较蚧蛘咭阅鏁r(shí)針?lè)较蛞浦料乱粋€(gè)點(diǎn)，重復(fù)步驟d)至f)，直至第一和第二輪廓線上的所有點(diǎn)已被連接至第一和第二輪廓線中的另一輪廓線上的另一點(diǎn)為止。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中掃描步驟是通過(guò)執(zhí)行對(duì)象的CT掃描來(lái)完成的。
19. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中對(duì)象包括患者的骨骼結(jié)構(gòu)。
20. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中第一輪廓線上該點(diǎn)的質(zhì)心向量到第二輪廓線上的點(diǎn)的質(zhì)心向量的最接近定向是通過(guò)計(jì)算第 一輪廓線上該點(diǎn)的質(zhì)心向量與第二輪廓線上每個(gè)點(diǎn)的質(zhì)心向量的點(diǎn)積來(lái)確定的，其中第二輪廓線上具有最小點(diǎn)積的點(diǎn)對(duì)應(yīng)于該最接近定向。
21. 如權(quán)利要求17所述的方法，還包括從多對(duì)經(jīng)三角測(cè)量的輪廓?jiǎng)?chuàng)建該對(duì)象的模型，其中所述多對(duì)經(jīng)三角測(cè)量的輪廓逐對(duì)層疊在下一對(duì)之上。
22，如權(quán)利要求21所述的方法，還包括通過(guò)使用相應(yīng)的質(zhì)心點(diǎn)作為各自從相應(yīng)的頂部與底部輪廓上的相鄰點(diǎn)形成的多個(gè)三角形的頂點(diǎn)，封閉層疊的經(jīng)三角測(cè)量的輪廓中的頂部和底部輪廓。
23.—種可在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行并且被配置為計(jì)算對(duì)象的表面形狀的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，當(dāng)該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行下列步驟通過(guò)掃描該對(duì)象獲得掃描數(shù)據(jù)以及分割該掃描數(shù)據(jù)來(lái)獲得多個(gè)輪廓線；將多個(gè)點(diǎn)分配給從所分割的掃描數(shù)據(jù)獲得的多個(gè)輪廓線中的每一個(gè)，其中，每個(gè)輪廓線是封閉的并且不與其它輪廓線相交；對(duì)兩個(gè)位置相鄰的輪廓線上的相應(yīng)點(diǎn)執(zhí)行第一三角測(cè)量方案，以確定與這兩個(gè)位置相鄰的輪廓線相對(duì)應(yīng)的該對(duì)象的一部分的第一表面形狀；檢查該第一表面形狀以確定第一表面形狀是否出錯(cuò)；如果該第一表面形狀沒(méi)有出錯(cuò)，則輸出按照第一三角測(cè)量方案確定的該對(duì)象的該部分的第一表面形狀，作為該對(duì)象的該部分的重構(gòu)表面形狀；以及如果第一表面形狀出錯(cuò)，則對(duì)這兩個(gè)位置相鄰的輪廓線上的相應(yīng)點(diǎn)執(zhí)行第二三角測(cè)量方案，以確定與這兩個(gè)位置相鄰的輪廓線相對(duì)應(yīng)的該對(duì)象的該部分的第二表面形狀；以及輸出按照第二三角測(cè)量方案確定的該對(duì)象的該部分的第二表面形狀，作為該對(duì)象的該部分的重構(gòu)表面形狀。
24. 如權(quán)利要求23所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中，第一三角測(cè)量方案是最短距離方案，以及其中第二三角測(cè)量方案是最接近定向方案。
25. 如權(quán)利要求23所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中，掃描步驟是通過(guò)執(zhí)行對(duì)象的CT掃描來(lái)完成的。
26. 如權(quán)利要求23所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中，對(duì)象包括患者的骨骼結(jié)構(gòu)。
27. 如權(quán)利要求23所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括對(duì)多個(gè)輪廓線中的每?jī)蓚€(gè)位置相鄰的輪廓線上的相應(yīng)點(diǎn)執(zhí)行第一三角測(cè)量方案、或者第二三角測(cè)量方案、或者上述第一三角測(cè)量方案和第二三角測(cè)量方案兩者，以獲得該對(duì)象的完整重構(gòu)表面形狀。
28. 如權(quán)利要求23所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中第 一三角測(cè)量方案和第二三角測(cè)量方案之一包括最短距離三角測(cè)量方案，該最短距離三角測(cè)量方案包括a) 對(duì)于第 一輪廓線上的每個(gè)點(diǎn)，確定第二輪廓線上與第 一輪廓線上該點(diǎn)最接近的點(diǎn)；b) 將三角形的第一條邊設(shè)置為連接第二輪廓線上與第一輪廓線上該點(diǎn)最接近的點(diǎn)的線段；C)比較從第二輪廓線上的點(diǎn)到第一輪廓線上相鄰于第一輪廓線上該點(diǎn)的相鄰點(diǎn)的第 一距離與從第二輪廓線上的相鄰點(diǎn)到第 一輪廓線上該點(diǎn)的第二距離；d) 基于該比較步驟，將三角形的第二條邊設(shè)置為連接第一和第二距離中的較短者的線段，以及將三角形的第三條邊設(shè)置為連接第一輪廓線上該點(diǎn)與相鄰點(diǎn)的線段，或者設(shè)置為連接第二輪廓線上的點(diǎn)與相鄰點(diǎn)的線段；以及e) 通過(guò)在第一輪廓線上或者在第二輪廓線上以順時(shí)針?lè)较蚧蛘咭阅鏁r(shí)針?lè)较蛞浦料乱粋€(gè)點(diǎn)，重復(fù)步驟a)至d)，直至第一和第二輪廓線上的所有點(diǎn)已被連接至第一和第二輪廓線中的另一輪廓線上的另一點(diǎn)為止。
29.如權(quán)利要求23所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中第 一三角測(cè)量方案和第二三角測(cè)量方案之一包括最接近定向三角測(cè)量方案，該最接近定向三角測(cè)量方案包括a) 對(duì)于第一輪廓線上的每個(gè)點(diǎn)，確定第一輪廓線上該點(diǎn)到第二輪廓線上的每個(gè)輪廓點(diǎn)的質(zhì)心向量的定向；b) 確定第一輪廓線上該點(diǎn)的質(zhì)心向量到第二輪廓線上的點(diǎn)的質(zhì)心向量的最接近定向；c) 重復(fù)步驟a)和b)直至第一輪廓線上的所有點(diǎn)的最接近定向已被確定；d) 將三角形的第一條邊設(shè)置為連接第二輪廓線上對(duì)第一輪廓線上該點(diǎn)具有最接近定向的點(diǎn)的線段；e) 比較從第二輪廓線上的點(diǎn)到第一輪廓線上相鄰于第一輪廓線上該點(diǎn)的相鄰點(diǎn)的第一定向與從第二輪廓線上的相鄰點(diǎn)到第一輪廓線上該點(diǎn)的第二定向；f) 基于該比較步驟，將三角形的第二條邊設(shè)置為連接第一和第二定向中的最接近定向的線段，以及將三角形的第三條邊設(shè)置為連接第一輪廓線上該點(diǎn)與相鄰點(diǎn)的線段，或者設(shè)置為連接第二輪廓線上的點(diǎn)與相鄰點(diǎn)的線段；以及g)通過(guò)在第一輪廓線上或者在第二輪廓線上以順時(shí)針?lè)较蚧蛘咭阅鏁r(shí)針?lè)较蛞浦料乱粋€(gè)點(diǎn)，重復(fù)步驟d)至f)，直至第一和第二輪廓線上的所有點(diǎn)已被連接至第一和第二輪廓線中的另一輪廓線上的另一點(diǎn)為止。
30. 如權(quán)利要求28所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中第一三角測(cè)量方案和第二三角測(cè)量方案中的另一方案包括最接近定向三角測(cè)量方案，該最接近方向三角測(cè)量方案包括a) 對(duì)于第一輪廓線上的每個(gè)點(diǎn)，確定第一輪廓線上該點(diǎn)到第二輪廓線上的每個(gè)輪廓點(diǎn)的質(zhì)心向量的定向；b) 確定第一輪廓線上該點(diǎn)的質(zhì)心向量到第二輪廓線上的點(diǎn)的質(zhì)心向量的最接近定向；c) 重復(fù)步驟a)和b)直至第一輪廓線上所有點(diǎn)的最接近定向已被確定；d) 將三角形的第一條邊設(shè)置為連接第二輪廓線上對(duì)第一輪廓線上該點(diǎn)具有最接近定向的點(diǎn)的線段；e) 比較從第二輪廓線上的點(diǎn)到第 一輪廓線上相鄰于第 一輪廓線上該點(diǎn)的相鄰點(diǎn)的第一定向與從第二輪廓線上的相鄰點(diǎn)到第一輪廓線上該點(diǎn)的第二定向；f) 基于該比較步驟，將三角形的第二條邊設(shè)置為連接第一和第二定向中的最接近定向的線段，以及將三角形的第三條邊設(shè)置為連接第一輪廓線上該點(diǎn)與相鄰點(diǎn)的線段，或者設(shè)置為連接第二輪廓線上的點(diǎn)與相鄰點(diǎn)的線段；以及g) 通過(guò)在第一輪廓線上或者在第二輪廓線上以順時(shí)針?lè)较蚧蛘咭阅鏁r(shí)針?lè)较蛞浦料乱粋€(gè)點(diǎn)，重復(fù)步驟d)至f)，直至第一和第二輪廓線上的所有點(diǎn)已被連接至第一和第二輪廓線中的另一輪廓線上的另一點(diǎn)為止。
31. 如權(quán)利要求23所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括從多對(duì)經(jīng)三角測(cè)量的輪廓中創(chuàng)建該對(duì)象的模型，其中所述多對(duì)經(jīng)三角測(cè)量的輪廓逐對(duì)層疊在下一對(duì)之上。
32. 如權(quán)利要求31所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括通過(guò)使用相應(yīng)的質(zhì)心點(diǎn)作為各自從相應(yīng)的頂部與底部輪廓上的相鄰點(diǎn)形成的多個(gè)三角形的頂點(diǎn)，封閉層疊的經(jīng)三角測(cè)量的輪廓中的頂部和底部輪廓。
33. 如權(quán)利要求23所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中，檢查步驟包括a) 對(duì)于第一輪廓線上的每個(gè)點(diǎn)，確定第二輪廓線上與第一輪廓線上該點(diǎn)最接近的點(diǎn)；b) 將三角形的第 一條邊設(shè)置為連接第二輪廓線上與第 一輪廓線上該點(diǎn)最接近的點(diǎn)的線段；c) 比較從第二輪廓線上的點(diǎn)到第一輪廓線上相鄰于第一輪廓線上該點(diǎn)的相鄰點(diǎn)的第一距離與從第二輪廓線上的相鄰點(diǎn)到第一輪廓線上該點(diǎn)的第二距離；d) 基于該比較步驟，將三角形的第二條邊設(shè)置為連接第一和第二距離中的較短者的線段，以及將三角形的第三條邊設(shè)置為連接第一輪廓線上該點(diǎn)與相鄰點(diǎn)的線段，或者設(shè)置為連接第二輪廓線上的點(diǎn)與相鄰點(diǎn)的線段；e) 檢查第一輪廓線上該點(diǎn)的質(zhì)心向量到第二輪廓線上的點(diǎn)的質(zhì)心向量的定向，如果定向大于卯度，則表面形狀出錯(cuò)，否則表面形狀正確；其中該定向通過(guò)計(jì)算第一輪廓線上該點(diǎn)的質(zhì)心向量與第二輪廓線上的點(diǎn)的質(zhì)心向量的點(diǎn)積來(lái)確定，其中負(fù)點(diǎn)積對(duì)應(yīng)于大于90度的定向；f) 通過(guò)在第一輪廓線上或者在第二輪廓線上以順時(shí)針?lè)较蚧蛘咭阅鏁r(shí)針?lè)较蛞浦料乱粋€(gè)點(diǎn)，重復(fù)步驟a)至e)，直至第一和第二輪廓線上的所有點(diǎn)已被連接至第一和第二輪廓線中的另一輪廓線上的另一點(diǎn)為止。
34. —種可在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行并且被配置為計(jì)算對(duì)象的表面形狀的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，當(dāng)該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行以下步驟通過(guò)掃描該對(duì)象獲得掃描數(shù)據(jù)以及分割該掃描數(shù)據(jù)來(lái)獲得多個(gè)輪廓線；將多個(gè)點(diǎn)分配給從所分割的掃描數(shù)據(jù)獲得的多個(gè)輪廓線中的每一個(gè)，其中，每個(gè)輪廓線是封閉的并且不與其它輪廓線相交；對(duì)與第一和第二輪廓線相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)位置相鄰的輪廓線上的相應(yīng)點(diǎn)執(zhí)行最短距離三角測(cè)量方案，以確定對(duì)應(yīng)于第 一和第二輪廓線的該對(duì)象的一部分的第一表面形狀，其中，該最短距離三角測(cè)量方案包括a) 對(duì)于第一輪廓線上的每個(gè)點(diǎn)，確定第二輪廓線上與第一輪廓線上該點(diǎn)最接近的點(diǎn)；b) 將三角形的第一條邊設(shè)置為連接第二輪廓線上與第一輪廓線上該點(diǎn)最接近的點(diǎn)的線段；c) 比較從第二輪廓線上的點(diǎn)到第一輪廓線上相鄰于第一輪廓線上該點(diǎn)的相鄰點(diǎn)的第一距離與從第二輪廓線上的相鄰點(diǎn)到第一輪廓線上該點(diǎn)的第二距離；d) 基于該比較步驟，將三角形的第二條邊設(shè)置為連接第一和第二距離中的較短者的線段，以及將三角形的第三條邊設(shè)置為連接第一輪廓線上該點(diǎn)與相鄰點(diǎn)的線段，或者設(shè)置為連接第二輪廓線上的點(diǎn)與相鄰點(diǎn)的線段；以及e) 通過(guò)在第一輪廓線上或者在第二輪廓線上以順時(shí)針?lè)较蚧蛘咭阅鏁r(shí)針?lè)较蛞浦料乱粋€(gè)點(diǎn)，重復(fù)步驟a)至d)，直至第一和第二輪廓線上的所有點(diǎn)已被連接至第一和第二輪廓線中的另一輪廓線上的另一點(diǎn)為止。
35. 如權(quán)利要求34所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中掃描步驟是通過(guò)執(zhí)行對(duì)象的CT掃描來(lái)完成的。
36. 如權(quán)利要求34所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中對(duì)象包括患者的骨骼結(jié)構(gòu)。
37. 如權(quán)利要求34所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括從多對(duì)經(jīng)三角測(cè)量的輪廓?jiǎng)?chuàng)建該對(duì)象的模型，其中所述多對(duì)經(jīng)三角測(cè)量的輪廓逐對(duì)層疊在下一對(duì)之上。
38. 如權(quán)利要求37所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括 通過(guò)使用相應(yīng)的質(zhì)心點(diǎn)作為各自從相應(yīng)的頂部與底部輪廓上的相鄰點(diǎn)形成的多個(gè)三角形的頂點(diǎn)，封閉層疊的經(jīng)三角測(cè)量的輪廓中的頂部和底部輪廓。
39. —種可在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行并且被配置為計(jì)算對(duì)象的表面形狀的 計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，當(dāng)該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行下列 步驟通過(guò)掃描該對(duì)象獲得掃描數(shù)據(jù)以及分割該掃描數(shù)據(jù)來(lái)獲得多個(gè) 輪廓線；將多個(gè)點(diǎn)分配給從所分割的掃描數(shù)據(jù)獲得的多個(gè)輪廓線中的每 一個(gè)，其中，每個(gè)輪廓線是封閉的并且不與其它輪廓線相交；對(duì)與第一和第二輪廓線相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)位置相鄰的輪廓線上的相 應(yīng)點(diǎn)執(zhí)行最接近定向三角測(cè)量方案，以確定對(duì)應(yīng)于第 一和第二輪廓線 的該對(duì)象的一部分的第一表面形狀，其中，該最接近定向三角測(cè)量方案包括a) 對(duì)于第一輪廓線上的每個(gè)點(diǎn)，確定第一輪廓線上該點(diǎn)到第 二輪廓線上的每個(gè)輪廓點(diǎn)的質(zhì)心向量的定向；b) 確定第一輪廓線上該點(diǎn)的質(zhì)心向量到第二輪廓線上的點(diǎn) 的質(zhì)心向量的最接近定向；c) 重復(fù)步驟a)和b)直至第一輪廓線上所有點(diǎn)的最接近定向 已被確定；d) 將三角形的第一條邊設(shè)置為連接第二輪廓線上對(duì)第一輪 廓線上該點(diǎn)具有最接近定向的點(diǎn)的線段；e) 比較從第二輪廓線上的點(diǎn)到第一輪廓線上相鄰于第一輪 廓線上該點(diǎn)的相鄰點(diǎn)的第一定向與從第二輪廓線上的相鄰點(diǎn)到 第一輪廓線上該點(diǎn)的第二定向；f) 基于該比較步驟，將三角形的第二條邊設(shè)置為連接第一和 第二定向中的最接近定向的線段，以及將三角形的第三條邊設(shè)置為連接第一輪廓線上該點(diǎn)與相鄰點(diǎn)的線段，或者設(shè)置為連接第二輪廓線上的點(diǎn)與相鄰點(diǎn)的線段；以及g)通過(guò)在第一輪廓線上或者在第二輪廓線上以順時(shí)針?lè)较?或者以逆時(shí)針?lè)较蛞浦料乱粋€(gè)點(diǎn)，重復(fù)步驟d)至f)，直至第一和 第二輪廓線上的所有點(diǎn)已被連接至第一和第二輪廓線中的另一輪廓線上的另一點(diǎn)為止。
40. 如權(quán)利要求39所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中掃描步驟是通過(guò) 執(zhí)行對(duì)象的CT掃描來(lái)完成的。
41. 如權(quán)利要求39所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中對(duì)象包括患者的 骨骼結(jié)構(gòu)。
42. 如權(quán)利要求39所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中，第一輪廓線上 該點(diǎn)的質(zhì)心向量到第二輪廓線上的點(diǎn)的質(zhì)心向量的最接近定向是通過(guò) 計(jì)算第一輪廓線上該點(diǎn)的質(zhì)心向量與第二輪廓線上每個(gè)點(diǎn)的質(zhì)心向量的點(diǎn)積來(lái)確定的，其中，在第二輪廓線上具有最小點(diǎn)積的點(diǎn)對(duì)應(yīng)于該 最接近定向。
43. 如權(quán)利要求39所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括 從多對(duì)經(jīng)三角測(cè)量的輪廓?jiǎng)?chuàng)建該對(duì)象的模型，其中所述多對(duì)經(jīng)三角測(cè)量的輪廓逐對(duì)層疊在下一對(duì)之上。
44. 如權(quán)利要求43所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括 通過(guò)使用相應(yīng)的質(zhì)心點(diǎn)作為各自從相應(yīng)的頂部與底部輪廓上的相鄰點(diǎn)形成的多個(gè)三角形的頂點(diǎn)，封閉層疊的經(jīng)三角測(cè)量的輪廓中的 頂部和底部輪廓。
45. —種用于從多個(gè)輪廓線中重構(gòu)對(duì)象的表面形狀的設(shè)備，包括 掃描儀單元，被配置為通過(guò)掃描該對(duì)象獲得掃描數(shù)據(jù)以及分割該掃描數(shù)據(jù)來(lái)獲得多個(gè)輪廓線；分配單元，被配置為將多個(gè)點(diǎn)分配給從所分割的掃描數(shù)據(jù)獲得的 多個(gè)輪廓線中的每一個(gè)，其中每個(gè)輪廓線是封閉的并且不與其它輪廓 線相交；第一三角測(cè)量計(jì)算單元，被配置為對(duì)兩個(gè)位置相鄰的輪廓線上的 相應(yīng)點(diǎn)執(zhí)行第一三角測(cè)量方案，以確定與這兩個(gè)位置相鄰的輪廓線相對(duì)應(yīng)的該對(duì)象一部分的第一表面形狀；檢查單元，被配置為檢查該第一表面形狀以確定第一表面形狀是 否出錯(cuò)；第二三角測(cè)量計(jì)算單元，被配置為對(duì)這兩個(gè)位置相鄰的輪廓線上 的相應(yīng)點(diǎn)執(zhí)行第二三角測(cè)量方案，以確定與這兩個(gè)位置相鄰的輪廓線 相對(duì)應(yīng)的該對(duì)象的該部分的第二表面形狀；以及輸出和顯示單元，被配置為輸出并顯示由第一三角測(cè)量計(jì)算單元 輸出的第一表面形狀，或者輸出并顯示由第二三角測(cè)量計(jì)算單元輸出 的第二表面形狀，作為該對(duì)象的該部分的重構(gòu)表面形狀。
46. 如權(quán)利要求45所述的設(shè)備，其中第一三角測(cè)量計(jì)算單元執(zhí)行 最短距離三角測(cè)量，以及其中第二三角測(cè)量計(jì)算單元執(zhí)行最接近定向 三角測(cè)量。
47. 如權(quán)利要求45所述的設(shè)備，其中掃描儀單元包括CT掃描儀。
48. 如權(quán)利要求45所述的設(shè)備，其中對(duì)象包括患者的骨骼結(jié)構(gòu)。
49. 如權(quán)利要求45所述的設(shè)備，還包括對(duì)象模型創(chuàng)建單元，被配置為從多對(duì)經(jīng)三角測(cè)量的輪廓中創(chuàng)建該 對(duì)象的模型，其中所述多對(duì)經(jīng)三角測(cè)量的輪廓逐對(duì)層疊在下一對(duì)之上。
50. 如權(quán)利要求49所述的設(shè)備，其中，對(duì)象模型創(chuàng)建單元通過(guò)使 用相應(yīng)的質(zhì)心點(diǎn)作為各自從相應(yīng)的頂部和底部輪廓上的相鄰點(diǎn)形成的 多個(gè)三角形的頂點(diǎn)來(lái)封閉層疊的經(jīng)三角測(cè)量的輪廓中的頂部和底部輪 廓，以創(chuàng)建該模型的頂部和底部。
51. 如權(quán)利要求45所述的設(shè)備，其中，檢查單元包括用于對(duì)于第一輪廓線上的每個(gè)點(diǎn)，確定第二輪廓線上與第一輪廓 線上該點(diǎn)最接近的點(diǎn)的裝置；用于將三角形的第一條邊設(shè)置為連接第二輪廓線上最接近第一 輪廓線上該點(diǎn)的點(diǎn)的線段的裝置；用于比較從第二輪廓線上的點(diǎn)到第 一輪廓線上相鄰于第一輪廓 線上該點(diǎn)的相鄰點(diǎn)的第一距離與從第二輪廓線上的相鄰點(diǎn)到第一輪廓 線上該點(diǎn)的第二距離的裝置；用于基于該比較裝置的結(jié)果，將三角形的第二條邊設(shè)置為第一和 第二距離中的較短者的線段，以及將三角形的第三條邊設(shè)置為連接第 一輪廓線上該點(diǎn)與相鄰點(diǎn)的線段，或者連接第二輪廓線上的點(diǎn)與相鄰點(diǎn)的線段的裝置；用于檢查第 一輪廓線上該點(diǎn)的質(zhì)心向量到第二輪廓線上的點(diǎn)的 質(zhì)心向量的定向的裝置，如果方向大于卯度，則表面形狀出錯(cuò)，否則 表面形狀正確；其中，該定向是通過(guò)計(jì)算第一輪廓線上該點(diǎn)的質(zhì)心向 量與第二輪廓線上的點(diǎn)的質(zhì)心向量的點(diǎn)積來(lái)確定的，其中，負(fù)點(diǎn)積對(duì)應(yīng)于大于90度的定向，其中檢查單元通過(guò)在第一輪廓線上或者在第二輪廓線上以順時(shí) 針?lè)较蚧蚰鏁r(shí)針?lè)较蛞浦料乱粋€(gè)點(diǎn)，直至第一和第二輪廓線上的所有 點(diǎn)已被連接至第一和第二輪廓線中的另一線上的另一輪廓點(diǎn)為止。
全文摘要
一種用于重構(gòu)具有輪廓線的對(duì)象的表面形狀的方法和設(shè)備，包括將多個(gè)點(diǎn)分配給每個(gè)輪廓線。對(duì)兩個(gè)位置相鄰的輪廓線上的相應(yīng)點(diǎn)執(zhí)行第一三角測(cè)量方案，以確定對(duì)應(yīng)于這兩個(gè)輪廓線的該對(duì)象的一部分的第一表面形狀。檢查第一表面形狀以確定該第一表面形狀是否出錯(cuò)。如果第一表面形狀沒(méi)有出錯(cuò)，則輸出按第一三角測(cè)量方案確定的該對(duì)象的該部分的第一表面形狀作為該對(duì)象的該部分的重構(gòu)表面形狀。如果第一表面形狀出錯(cuò)，則對(duì)這兩個(gè)輪廓線上的相應(yīng)點(diǎn)執(zhí)行第二三角測(cè)量方案，以確定該對(duì)象的該部分的第二表面形狀，以及輸出按第二三角測(cè)量方案確定的該對(duì)象的該部分的第二表面形狀作為重構(gòu)表面形狀。
文檔編號(hào)G06T17/20GK101467180SQ200780021306
公開(kāi)日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2007年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月27日
發(fā)明者L·K·阿拉塔, 敏 吳 申請(qǐng)人:馬科外科公司