[发明专利]一种基于三维网格模型参数设计的纹理贴图方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于三维网格模型参数设计的纹理贴图方法及系统，获取一组CT图像的分割结果，根据分割结果的标记，分别进行各组织结构面模型的重建，得到三维网格模型；根据分割结果的标记，确定各组织模型的类别，对不同类别的组织配置不同分割方案；将各分割结果进行参数化，得到三维模型到平面的一一映射关系，得到初步的参数化结果；根据已经设计好的纹理图像，根据分割对应的位置对初步的参数化结果进行归一化，得到参数化表面与纹理图像的对应；将对应好的分割结果重新合并或将增加分割线的模型进行缝合，得到带有纹理坐标的某组织的三维模型；对有纹理坐标的模型进行法线贴图。本发明可以实现批量自动化纹理贴图并显示。

技术领域

本发明属于医学图像三维可视化技术领域，具体涉及一种基于三维网格模型参数设计的纹理贴图方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

三维重建技术是指将一系列二维的切片图像重建成三维模型，医学图像的三维重建技术一般是指通过一组医学切片图像数据构建成组织器官的三维模型，是现有的医学影像处理工具中的关键技术之一。医学图像的三维重建技术可以给医生提供真实感三维图形，可以从任意角度观察，并辅助医生进行临床诊断。在医学图像三维重建过程中往往需要绘制三角面片来得到三维网格模型。三角面片的生成方式包括：体绘制和面绘制，而由于面绘制方法对比体绘制来说具有资源需求小、绘制速度快、交互性强等优势，在目前的医学影像处理系统中，面绘制更为常见。Marching cubes算法是面绘制中最典型的算法，其本质是将一系列的二维切片数据看作是一个三维的数据场，从中将具有某种阈值的物质抽取出来，以某种拓扑形势连接成三角面片。

为了增强重建的器官模型的细节度与真实感，可以在器官模型上应用纹理。通过二维纹理来表示器官表面的细节信息，纹理映射技术就是把二维的纹理像素映射到三维模型上的过程。平面参数化方法是目前纹理映射技术应用的主流方法，其原理是将三维的三角形网格保持拓扑地映射到二维平面上，实现一个二维纹理图像和三维网格模型的一一对应关系。因此，平面参数化技术的改近与提升推动三位模型表面纹理映射技术的发展。因此，纹理映射以及对应的参数化技术同三维重建一样也是医学影像处理系统中的关键技术。网格的平面参数化的主要目标是最小化角度扭曲和面积扭曲。角度扭曲通常可以通过通过使用保角映射来消除。但是共形参数化却带来了参数域的面积扭曲，这会直接影响到纹理映射、网格重采样等应用的效果。如何找到一种面积扭曲最小的最佳共形映射是纹理映射的关键。

普通的纹颜色贴图技术是根据三维物体与纹理图像的对应关系，改变物体表面的颜色属性增强物体的真实感，无法达到凹凸感的表达。凹凸纹理贴图技术是一种扰动光照计算以使表面看起来粗糙或起皱，来逼真的表现物体表面细节的技术。其中，法线贴图是现在非常流行的实时凹凸纹理映射技术之一。

在现有的医学影像处理工具或系统中，我们见到的三维可视化模型往往都是指定了一个对应的颜色，而很少进行渲染贴图。主要原因是对人体器官模型的贴图有一些挑战：医学三维重建模型具有表面粗糙，且由于病变等因素扭曲较大等特点，这导致参数化困难，很难找到一种合适的方法进行高质量的映射；对于形状不规则的模型，如何正确有效的进行分割以更好地进行参数化与达到更好的贴图效果；如何实现网格参数化表面与纹理图像的对应。而且现有的3D建模和渲染软件也只能进行手动贴图而无法进行批量的自动化贴图。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种基于三维网格模型参数设计的纹理贴图方法及系统，本发明能够实现网格参数化表面与纹理图像的对应，将纹理贴图应用于医学影像的三维显示，实现批量自动化纹理贴图并显示。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种基于三维网格模型参数设计的纹理贴图方法，包括以下步骤：

获取一组CT图像的分割结果，根据分割结果的标记，分别进行各组织结构面模型的重建，得到三维网格模型；