[发明专利]一种医学图像三维重建等值面网格提取方法

权利要求书

1.一种医学图像三维重建等值面网格提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、通过相邻两层医学断层图像各4个相邻点构造立方体，等值面与立方体面相交有两种情况：一种情况是相交线与相交立方体面上的顶点组成的最少边多边形为一个三角形，另一种情况是相交线与相交立方体面的点形成一个四边形；以等值面一侧的立方体顶点中，选择一个与相交线组成三角形的顶点为选定点；

B、遍历立方体的各个顶点，将顶点的灰度值和阈值进行比较找出所有等值面对应的选定点，阈值为等值面的灰度值，选定点寻找过程为：先比较立方体顶点灰度值与阈值的大小，将顶点分为大于阈值和不大于阈值的两部分，以数量size较小的那部分点为基准，size为点的数量，并称为基准的点为满足要求的点，当size等于4时，满足要求的点为大于阈值的点，size等于0时，等值面和立方体不相交，不对立方体进行后续处理，所有的选定点都在满足要求的点中寻找；将立方体的各个顶点与阈值进行比较，找出立方体中的选定点，具体分为两种情况：

(1)通过下标遍历立方体各个顶点时，找到一个顶点为满足要求的点，和它通过边相连的三个立方体顶点都不是满足要求的点，则该点为选定点；然后size减1，若size等于0时，说明找到所有的选定点；

(2)通过下标遍历各个顶点时，找到一个顶点为满足要求的点，称为当前点，但和它通过边相连的顶点刚好只有两个不是满足要求的点，具体分为两种情况：一种情况为，size小于4，则当前点为选定点，然后size减2，若size等于0，说明找到所有的选定点，不等于0继续找是否还有(1)所述的选定点；另一种情况为，size等于4，再分为两种情况：①满足要求的4个点为两条对角边上的四个点，则当前点和它同平面的满足要求的点都是选定点，此时找到了所有的选定点；②满足要求的4个点不为两条对角边上的四个点，则只有当前点为选定点，然后size减2，若size不等于0找是否还有(1)所述的选定点；

C、从选定点出发，依次求出等值面与立方体各边的交点；当在步骤B的过程中找不到选定点时，需要找出立方体大于阈值和不大于阈值各4个顶点组成的两个对面，然后对两个对面之间的相连边依次顺时针或逆时针求与等值面的交点；等值面与立方体边的交点求解的过程为：找出选定点通过边相连的两个不是满足要求的点，假设与选定点通过边相连的第三个立方体的顶点为基准点，选定点和其通过边相连且不满足要求的两个立方体的顶点所在的面命名为SS，面SS相对的面命名为S_S；假设面SS上选定点右侧的立方体顶点为上右点，面SS上选定点左侧的立方体顶点为上左点，面SS上选定点对角的立方体顶点为上对角点，面S_S上基准点右侧的立方体顶点为下右点，面S_S上基准点左侧的立方体顶点为下左点，面S_S上基准点对角的立方体顶点为下对角点，先插值求出选定点和上右点之间的边上、选定点和上左点之间的边上与等值面的交点，接下来分情况求剩下的各个交点：

(1)、基准点不是满足要求的点：求选定点与基准点之间的边上与等值面的交点；

(2)、基准点是满足要求的点，下左点和下右点都是满足要求的点：分别求上左点和下左点之间的边上、下左点和下对角点之间的边上、下右点和下对角点之间的边上、上右点和下右点之间的边上与等值面的交点；

(3)、基准点是满足要求的点，下左点与下右点中只有下左点是满足要求的点：先求出上左点和下左点的边上与等值面的交点，再分两种情况：一种情况为，下对角点是满足要求的点，分别求上对角点和下对角点之间的边上、下右点和下对角点之间的边上、下右点和基准点之间的边上与等值面的交点；另一种情况为，下对角点不是满足要求的点，分别求下左点和下对角点之间的边上、下右点和基准点之间的边上与等值面的交点；

(4)、基准点是满足要求的点，下左点与下右点中只有下右点是满足要求的点，先求出下左点和基准点之间的边上与等值面的交点，再分两种情况：一种情况为，下对角点是满足要求的点，分别求下左点和下对角点之间的边上、上对角点和下对角点之间的边上、上右点和下右点之间的边上与等值面的交点；另一种情况为，下对角点不是满足要求的点，分别求下右点和下对角点之间的边上、上右点和下右点之间的边上与等值面的交点；

(5)、基准点满足要求时，下左点和下右点都不是满足要求的点，分别求下左点和基准点之间的边上、下右点和基准点之间的边上与等值面的交点；

D、用一个标记数组记录所有立方体的状态，防止同一个立方体被反复计算多次，立方体通过自己的坐标访问数组中相对应的数据：数据为0表示当前立方体没有处理，为1表示当前立方体的信息已经放入了增长队列，为2表示当前立方体已经处理；用一个增长队列存储将要处理立方体的坐标；

E、将所有交点按交点求解顺序三个点一组形成三角形，把形成的三角形放入三角链表中；

F、将所有交点按顺序两个相邻点一组，找出共用该两点相邻立方体的状态，步骤D所述的状态，若相邻立方体没有处理，需要将相邻立方体的坐标和本立方体的选定点灰度值放入增长队列中，并将相邻立方体的状态标记为1；

G、立方体处理顺序为：先从中间一层遍历所有立方体进行处理，然后通过增长队列取出的数据构造其他层的立方体进行处理，直到队列为空；当一个立方体处理完后，将其状态标记为已处理。