[发明专利]一种三维动态可视化毛发种植设计方法

说明书

技术领域

本发明属于三维动态可视化计算机辅助设计技术领域，尤其涉及一种三维动态可视化毛发种植设计方法。 

背景技术

随着计算机辅助设计技术的不断发展，三维动态可视化设计方法已广泛应用于各个领域。三维动态可视化设计方法可以将真实的三维信息还原到三维场景中，还可以通过三维场景仿真模拟出真实三维信息的变化、发展规律，实现动态模拟、再现实际场景信息的功能，使人们能够更加清楚、直观地认识事物。 

近年来，随着人们对整形美容手术“自然美”标准的不断提高，各种新的技术和设计手段逐渐被用于毛发种植手术操作和术前设计中，由此也积累了大量的毛发种植手术临床实施经验。伴随着毛发种植技术开发过程中人们对种植毛发日益多样化的个性化需求，采用原有的二维静态设计方法对新生种植毛发外观形态进行模拟设计已经日渐不能满足实际需要。三维、动态的数据模型，逼真、可视化的三维场景渲染方式，日益成为毛发种植手术术前设计的一种趋势。 

目前，三维动态可视化辅助设计方法在医学美容整形信息处理方面虽有一些应用，但还处于初级层次，还没有专利对三维动态可视化毛发种植设计方法进行研究。如何有效利用人们提供的待接种毛发区域的手术信息数据，如何直观、动态地设计表达出人体毛发种植区域 种植毛发后的外观形态，已成为毛发种植美容领域的重点研究方向和趋势。 

发明内容

本发明公开了一种三维动态可视化毛发种植设计方法，该方法以三维人体毛发生长外观形态模型为背景场，将不同部位毛发生长区域的外形要素以不同绘制方法进行绘制并显示出来，从而实现各部位毛发种植区域外形信息生动、直观地设计表达。 

本发明提出一种三维动态可视化毛发种植设计方法，该设计方法主要包括三维人体毛发生长外形模型的构建和各部位毛发种植外形信息数据的三维动态可视化实现，具体叙述如下。 

一：三维人体毛发生长外形模型的构建 

(1)数据预处理 

在构建三维人体毛发生长外形模型之前，需要对扫描数据和影像数据进行预处理，包括扫描数据和影像数据的数据格式转换和坐标系转化。 

1)数据格式转换：利用Geospatial Data Abstraction Library库完成把扫描数据和影像数据转换成栅格数据。 

2)坐标系转化：利用ERDAS软件对转换为栅格数据后的影像数据重新定位坐标系统，将转换为栅格数据后的影像数据的坐标系统转化为与转换为栅格数据后的扫描数据相一致的坐标系统。 

(2)数据分层分块 

构律三维人体毛发生长外形模型时，利用细节层次技术建立同一地区 的多分辨率金字塔结构模型，绘制场景时，在满足精度要求的前提下，根据视点的变化，动态调度不同分辨率的扫描数据和影像数据，通过构建金字塔模型，直接从不同层调用不同分辨率的扫描数据和影像数据，避免实时重采样的时间，具体操作为：金字塔的最底层包含一个瓦片，为一个外形单元，其顶点的行、列数为64×64，该层外形表达的信息量最小，精细度最低；第1层在第0层的基础上分为4个瓦片，每个瓦片的顶点行、列数仍为64×64，因此整个外形区域内第1层的瓦片数为第0层瓦片数的四倍，分辨率变为第0层的2倍，以此类推，第n+1层所含瓦片数为第n层瓦片数的4倍，分辨率为第n层的2倍，从而扫描数据和影像数据变为四叉树结构的多分辨率分层数据。 

(3)三维人体毛发生长外形模型的生成。 

利用分层分块处理后的多分辨率分层数据，应用建模技术来构建三维人体毛发生长外形模型，并按照层级关系命名三维人体毛发生长外形模型文件，建立有效索引机制，便于扫描数据和影像数据的动态加载，实现过程是：从第0层开始，以瓦片(tile)为单位，通过构建不规则三角网来创建三维人体毛发生长外形模型，具体构建方法如下。 

取瓦片内任意相邻的、可构成矩形的四个顶点A、B、C、D行列序号分别为(r，c)，(r，c+1)，(r+1，c)，(r+1，c+1)，其中r代表顶点的行号，c代表顶点的列号，分别计算AD，BC之间的高差，若AD之间高差较大，则连接A、D两点，构成ACD、ABD两个三角形，若BC之 间高差较大，则连接B、C两点，构成BAC，BDC两个三角形，该瓦片内其他顶点也按照此方法依次构建三角形，直到所有顶点构建完为止，其他各层按照第0层的构建方法依次构建不规则三角网，实现三维人体毛发生长外形模型的构建。