[发明专利]一种3-10岁儿童头部颅骨形态模型的建模方法

权利要求书

1.一种3-10岁儿童头部颅骨形态统计的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采用Mimics、Geomagic和MATLAB软件获取头部颅骨形态与厚度坐标点集；

S2、采用主元分析的方法简化坐标点集，建立主成分得分矩阵与年龄和头部周长的回归关系。

2.如权利要求1所述的新生小型猪头部有限元模型的建模方法，其特征在于：所述步骤S1的具体步骤如下：

S11、几何模型提取与重建；

S12、几何模型修复与调整；

S13、分层截取轮廓曲线；

S14、拟合三次样条曲线；

S15、提取轮廓坐标点集。

3.如权利要求2所述的新生小型猪头部有限元模型的建模方法，其特征在于：所述步骤S11的具体步骤如下：颅骨模型数据的预处理通过医学图像处理软件Mimics来完成，利用每个样本的CT数据重构出其颅骨的3D形态，根据不同的Hu值提取出颅骨的骨骼结构，生成的颅骨三维模型转化为离散点云的形式导出。

4.如权利要求3所述的新生小型猪头部有限元模型的建模方法，其特征在于：所述步骤S12的具体步骤如下：

S121、使用Geomagic软件对得到的颅骨结构进行初步光滑处理，去除模型中的杂质点，修补一些凸起和破损的位置；

S122、通过手动平移和旋转每一个样本姿态，将各个样本的姿态调整到一致；

S123、统一将样本面部删去。

5.如权利要求4所述的新生小型猪头部有限元模型的建模方法，其特征在于：所述步骤S13的具体步骤如下：将调整姿态后的基准平面作为最低平面，将通过3D颅骨模型z轴方向上的最高点且平行于与基准平面平行的平面作为最高平面；在最高平面与最低平面之间插入间距相等的50个平面，让创建的50个截面与模型做交集，其中z轴方向高度较低的49组平面与模型相交得到98组曲线，删除手动修补的痕的基准平面相交处的轮廓线，得到48组平面，最高平面与模型相交得到一个点，记为点A，对96组曲线进行处理，手工删除颅骨的内部轮廓，保留颅骨的外部轮廓并将每条曲线离散为坐标点，将组成96条曲线的所有坐标点和点A的坐标导出。

6.如权利要求5所述的新生小型猪头部有限元模型的建模方法，其特征在于：所述步骤S14的具体步骤如下：利用Matlab计算三次样条函数的时候，选择“periodic”周期性边界条件，即令曲线首尾相连，且保持二阶连续，以使得截取得到的曲线重新拟合。

7.如权利要求6所述的新生小型猪头部有限元模型的建模方法，其特征在于：所述步骤S15的具体步骤如下：

得出的三次样条曲线进行处理，从而来统一各个样本离散成坐标点的个数，同时使各个样本相同位置上的所标点建立一一对应的关系；在每个样本中，将通过模型在z轴方向上的最高点且平行于z轴的直线为轴心，从x轴方向0°始，每隔6°做一个平面，找到每个平面与上文拟合出的三次样条曲线的交点，用这样的方法，每层平面的内外轮廓上共可得到120个交点，此外将颅骨在z轴方向上最高点的坐标也添加到颅骨轮廓的坐标点集中，使所有的模型都具有相同的姿态和相同的基准位置。

8.如权利要求1所述的新生小型猪头部有限元模型的建模方法，其特征在于：所述步骤S2的具体步骤如下：

S21、主成分分析

通过主成分分析，可以达到用少量数据代替原始数据的主要信息。将上文中得到的数据经过主成分分析后，用50个维数进行了复现，并且达到了较高的精度；

S22、回归分析

通过主成分分析，建立起主成分得分矩阵与头部宏观参数之间的回归关系，取50个主成分的得分矩阵与儿童年龄与儿童头部周长建立回归关系；采用Mimics软件提取出带有皮肤的头部模型，在Geomagic中截取头部最大周长，从而获得儿童头部周长。