[发明专利]基于图像变形技术的骨折线地图绘制方法

权利要求书

1.一种基于图像变形技术的骨折线地图绘制方法，包括如下步骤：

S1.对输入的骨折CT数据进行预处理，从而得到预处理图像；

S2.针对步骤S1获取的预处理图像，提取外轮廓、完成骨折块的划分、骨折线的提取以及外轮廓特征点的确定；

S3.根据步骤S2获取的特征点进行三角剖分，生成三角网络，并进行图像区域调节；具体为采用Delaunay三角剖分法，基于步骤S2中采样得到的特征点，进行三角剖分，生成三角网络，并手动调节变形图像部分区域，从而解决在建模复位过程中局部失真的问题；

所述的手动调节变形图像部分区域，具体为采用最小二乘法衡量单个三角形某个顶点变形前和变形后的误差，并利用三角形局部相对坐标保证变形前后的相似性；

采用最小二乘法衡量单个三角形某个顶点变形前和变形后的误差，具体为三角形顶点V₂相对于顶点V₀和V₁的局部坐标采用下式表示：

式中V₂为待变形顶点；V₀ V₁为三角形不变的两个顶点；X₀₁为V₂在局部坐标系X轴上的投影；Y₀₁为V₂在局部坐标系Y轴上的投影；R₉₀为局部坐标转换矩阵且三角形为等边三角形，此时对应的局部坐标采用下式表示：

其中V₂为待变形顶点；V₀ V₁为三角形不变的两个顶点；R₆₀为等边三角形局部坐标转换矩阵且

S4.遍历步骤S3得到的整个三角形网络，对每个三角形进行分开调整和缩放调整；

S5.将个异性的骨骼样本在保证内部骨折线特征不变的情况下，基于外轮廓进行图像变形，从而统一到标准骨骼模版，完成骨折线地图的绘制。

2.根据权利要求1所述的基于图像变形技术的骨折线地图绘制方法，其特征在于步骤S1所述的对输入的骨折CT数据进行预处理，从而得到预处理图像，具体为对输入的CT数据进行建模、复位、渲染并转化为二维图像，从而提取出外轮廓与骨折线特征。

3.根据权利要求2所述的基于图像变形技术的骨折线地图绘制方法，其特征在于步骤S2所述的针对步骤S1获取的预处理图像，提取外轮廓、完成骨折块的划分、骨折线的提取以及外轮廓特征点的确定，具体为在图像上利用边缘检测算法提取出外轮廓，然后采用聚类算法完成骨折块的划分和骨折线的提取，最后采用正弦函数采样算法对外轮廓进行采样从而确定特征点；于在外轮廓提取和骨折线提取时，先采用Canny算子提取边缘轮廓，然后采用主成分分析法对线条进行平滑。

4.根据权利要求3所述的基于图像变形技术的骨折线地图绘制方法，其特征在于步骤S4所述的遍历步骤S3得到的整个三角形网络，对每个三角形进行分开调整和缩放调整，具体为遍历整个三角形网络，对每个三角形进行分开调整，使得总三角形的错切变形能量最小化，然后再以三角形重心坐标为缩放原点，对每个三角形进行缩放调整。

5.根据权利要求4所述的基于图像变形技术的骨折线地图绘制方法，其特征在于所述的遍历整个三角形网络，对每个三角形进行分开调整，使得总三角形的错切变形能量最小化，具体为拟合阶段的三角形变形能量函数为：

式中为拟合后的三角形顶点坐标，且满足如下算式：

i＝1,2,3；然后对拟合阶段的三角形变形能量函数求偏导，从而得到变形能量最小化时的参数。

6.根据权利要求5所述的基于图像变形技术的骨折线地图绘制方法，其特征在于步骤S5所述的基于外轮廓进行图像变形，从而统一到标准骨骼模版，完成骨折线地图的绘制，具体为轮廓线上任意点P在变形前后的能量计算公式为：

其中P点在变形前的第i个基坐标中坐标为变形后对应位置P’上的点在第i个基坐标中的坐标为其中P和P’均为二位列向量；r_i为缩放比列且l_i为对应L_i的末单位化向量，k_i为对应K_i的末单位化向量；ω_i为各个基的权值；α为用户控制的变形参数，用于调节垂方向上的缩放比例，且α∈[0,1]。