[发明专利]基于增强现实的内固定钢板术前设计与预制方法

权利要求书

1.一种基于增强现实的内固定钢板术前设计与预制方法，其特征在于，该方法包括：

用户交互式调整平面，指示人体对称面，并用未受伤一侧的体数据替换受伤侧体数据，对骨折部位进行模拟重建；

对重建得到的骨骼表面勾画设计重建钢板轨迹，然后根据重建钢板轨迹生成重建钢板的三角网格三维模型；

将生成的钢板三维模型叠加绘制到实时采集的视频图像上，并用增强现实光学标识物控制钢板三维模型的姿态，然后用户调整模型姿态，观察真实钢板与虚拟钢板的重合程度，完成钢板的造型。

2.如权利要求1所述的内固定钢板术前设计与预制方法，其特征在于，对称平面选取与骨折部位重建的方法包括以下步骤：

首先构造骨骼三维模型；

构造从密度到亮度的映射函数；

对患者骨骼三维体数据进行体绘制；

按照旋转与平移矢量调整平面多边形三维姿态。

3.如权利要求2所述的内固定钢板术前设计与预制方法，其特征在于，构造骨骼三维模型的实现方法为：

用患者的透视图像数据作为输入，用多幅透视图像中的像素所对应的密度值作为其对应空间三维位置的体素值，构造用体数据表达的患者骨折部位及其对侧的骨骼三维模型。

4.如权利要求2所述的内固定钢板术前设计与预制方法，其特征在于，构造从密度到亮度的映射函数

y=f(x)=0,x≤x′y=f(x)=1,x>x′]]>

其中x为体数据密度，y为透明度，y的取值范围为0或1，0表示透明不可见，1表示可见不透明，由于骨骼密度大于软组织密度，选取x′使得对该患者所有软组织密度x≤x′，而所有骨骼密度x＞x′。

5.如权利要求2所述的内固定钢板术前设计与预制方法，其特征在于，对患者骨骼三维体数据进行体绘制方法为：

用第二步构造的透明度映射函数，使用光线投射(ray marching)方法，对患者骨骼三维体数据进行体绘制，在骨骼绘制结果上叠加绘制一个半透明平面多边形，比较该平面多边形和骨骼分别投影到视点后，对应同一像素的两个三维点到视点的距离，对两者进行alpha混合。

6.如权利要求2所述的内固定钢板术前设计与预制方法，其特征在于，按照旋转与平移矢量调整平面多边形三维姿态实现方法为：

用户在选择旋转或平移中做出选择，系统接受用户用鼠标或触摸屏的拖拽操作，计算鼠标指针或手指移动过的屏幕坐标，如果用户选择旋转，则用Arcball方法将屏幕坐标变化量转换为表示旋转的四元数；如果用户选择平移，则在与投影平面平行的方向上将屏幕坐标变化量转换为表示平移的矢量。