一种基于空洞区域三角剖分的血管分叉表面重建方法

摘要

本发明提出了一种基于空洞区域三角剖分的血管分叉表面重建方法，包括如下步骤：构造血管骨架线管状表面；在分叉区域，一个分支上的任一截面的轮廓点如果处在其他分支等效柱体内侧,就把该点和与该点相连的边以及三角面删除；对分叉区域进行二维映射，把分叉区域等效地投影为二维平面拓扑图；利用基于空洞区域三角剖分法填补二维拓扑平面，重建血管分叉区域的表面；利用空洞区域三角剖分填补法重建整个血管树。本发明围绕血管分支原有拓扑走向和管道大小进行分支“互吃”、分叉二维映射、三角剖分以及填补三角空洞，保持了真实血管分叉的拓扑形态，重建模型准确，计算量小，鲁棒性强，重建效率高，重建出的血管模型具有完整的矢量性和可重构性。

主权项

一种基于空洞区域三角剖分的血管分叉表面重建方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：构造血管骨架线管状表面，所述骨架线为多叉树，骨架线由连续的中间点构成，每个骨架线段对应一棵树的一个节点，所述管状表面用三角面环绕构成，所述构造血管骨架线管状表面的方法为：S11：重组血管骨架线，对于任一当前骨架线段，假设编码为SL(i)，那么它的各个孩子节点对应的段按平均管径由大到小排列，最大者共用当前段编码SL(i)，其他段依次编为SL(i*10+k)，其中，i为正整数，k范围从2开始到孩子节点总数；S12：计算骨架线每个中间点的切线向量，利用连续的三个中间点的归一化连线向量确定第二个中间点的切线向量，公式为：其中，P_i‑1、P_i和P_i+1表示连续的三个中间点，N表示归一化参数；S13：构造血管骨架线管状表面，具体方法为：设前后相邻两个截面轮廓为C_i和C_i+1，两个截面轮廓的中间点分别为和先以作为坐标原点，在C_i上选择一个点P，以指向P为x轴正向，以的切线向量为y轴正向，与的叉积为z轴正向，将C_i+1投影到C_i所在平面，计算查找C_i+1上的点Q使得与夹角最小，点P和点Q就是轮廓C_i和C_i+1上的最佳配对点，从最佳配对点开始用三角面拼接管状表面；S2：在所述管状表面的分叉区域，一个分支上的任一截面的轮廓点如果处在其他分支等效柱体内侧，就把该点和与该点相连的边以及三角面删除，同时 标志其他所有与该点相邻的顶点为空洞边界点；S3：对所述分叉区域进行二维映射，把分叉区域等效地投影变为二维平面拓扑图，方法为：对任一分叉区域，以管径最大的分支的管道作为载板并沿骨架线方向切开铺平，其它分支依次投影到这个载板上，作为各块小面板，并在各个投影分支的骨架线上选择确定投影中心点作为小面板的等效中心点；S4：利用基于空洞区域剖分的方法填补二维拓扑平面，重建血管分叉区域的表面，方法为：S41:建立分叉区域等效拓扑平面图；S42：确立对立关系，所述对立关系是指小面板边界之间以及小面板边界与载板空洞边界之间的对立关系，所述对立关系满足的条件为：在将两个小面板等效放大过程中，在所述小面板的中间点连线方向上，任一小面板边界第一次相交的边界一定是另一个小面板边界；S43：寻找载板空洞边界多重点，所述多重点是指存在两个对立边界的边界点；S44：建立三角剖分，利用步骤S42中确立的对立关系，将各个小面板的中心点以及载板上的多重点连接成剖分三角，如果任意三个小面板或者载板构成两两对立关系，则把他们相应的中心点或者多重点连接为一个三角形，同时标记三角形的边与面板边界的相交点；S45：填补三角空洞，采用非规则四边形进行空洞填补；S5：利用空洞区域三角剖分填补法重建整个血管树。