[发明专利]一种散乱点集的拓扑保持拟合方法、装置及图像变换系统

说明书

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，尤其涉及一种散乱点集的拓扑保持拟合方法、装置及图像变换系统。

背景技术

基于控制点集的图像变换问题是医学图像配准中的重要处理过程，即散乱点集上的拟合问题，也就是如何利用一些简单的函数进行曲面拟合，并使拟合函数在控制点的测量值满足要求，也是常说的插值问题。

在散乱点集上的拟合方法一般包括线性弹性变换、流体变换、径向基函数扩展等方法。

其中，线性弹性变换方法是基于压力和拉伸理论，需要迭代求解偏微分方程，算法复杂，计算量巨大，只适用于小位移形变，而且其弹性变换结果不一定保持拟合曲面的拓扑结构。流体变换方法是在线性弹性变换理论基础上增加了一些约束条件，通过模拟流体的物理特征进行方程，可以用于大形变拟合问题。但是这类方法同样需要迭代求解方程，计算复杂，计算量大。

基于径向基函数扩展的方法是利用一组及函数的线性组合来拟合形变曲面，其理论源自函数插值理论和近似理论。形变函数具有明确的解析式，计算简单、快速，但是这类方法中存在拓扑关系不易保持的问题。引起拟合曲面拓扑不保持的原因一般包括两方面：一是径向基函数的支撑集选取不合适，二是散乱点集中存在一些点的移动与整体变换的趋势不一致，当这种不一致比较严重时，就可能引起整体变换的拓扑不保持。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种散乱点集的拓扑保持拟合方法，旨在解决现有的通过基于径向基函数扩展实现散乱点集的拟合，所存在的拓扑结构不易保持的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种散乱点集的拓扑保持拟合方法，所述方法包括下述步骤：

对原始散乱点集进行曲面拟合，获取拓扑不保持区域；

确定所述拓扑不保持区域的外凸方向；

根据所述拓扑不保持区域的外凸方向，判断引起拓扑不保持的控制点，并删除。

本发明实施例的另一目的在于提供一种散乱点集的拓扑保持拟合系统，所述系统包括：

拓扑不保持区域获取模块，用于对原始散乱点集进行曲面拟合，获取拓扑不保持区域；

外凸方向确定模块，用于确定所述拓扑不保持区域的外凸方向；以及

控制点判断删除模块，用于根据所述外凸方向确定模块确定的拓扑不保持区域的外凸方向，判断引起拓扑不保持的控制点，并删除。

本发明实施例的另一目的在于提供一种包括散乱点集的拓扑保持拟合系统的图像变换系统。

在本发明实施例中，对原始散乱点集进行曲面拟合，获取拓扑不保持区域；确定所述拓扑不保持区域的外凸方向；根据所述拓扑不保持区域的外凸方向，判断引起拓扑不保持的控制点，并删除，有效的去除引起拓扑不保持的控制点，解决了通过基于径向基函数扩展实现散乱点集的拟合，所存在的拓扑结构不易保持的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的散乱点集的拓扑保持拟合方法的实现流程图；

图2是本发明实施例提供的对原始散乱点集进行曲面拟合，获取拓扑不保持区域的实现流程图；

图3是本发明实施例提供的确定所述拓扑不保持区域的外凸方向的实现流程图；

图4是本发明实施例提供的根据投影直方图判断拓扑不保持区域外凸方向；

图5(a)是本发明第一实施例提供的不保持区域的外凸方向的判断流程图；

图5(b)是本发明第二实施例提供的不保持区域的外凸方向的判断流程图；

图6是本发明实施例提供的根据所述拓扑不保持区域的外凸方向，判断引起拓扑不保持的控制点的实现流程图；

图7是本发明实施例提供的散乱点集的拓扑保持拟合系统的结构框图；

图8是本发明实施例提供的拓扑不保持区域获取模块的结构框图；

图9是本发明实施例提供的外凸方向确定模块的结构框图；

图10是本发明实施例提供的控制点判断删除模块的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明实施例中，对原始散乱点集进行曲面拟合，获取拓扑不保持区域；确定所述拓扑不保持区域的外凸方向；根据所述拓扑不保持区域的外凸方向，判断引起拓扑不保持的控制点，并删除。

图1示出了本发明实施例提供的散乱点集的拓扑保持拟合方法的实现流程，其具体的步骤如下所述：

在步骤S101中，对原始散乱点集进行曲面拟合，获取拓扑不保持区域。