平面轮廓曲线数据的B样条曲线逼近算法.pdf

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1、交叉学科/机械工程/生物技术现代制造工程(ModemManufacturingEngineering)2013年第7期平面轮廓曲线数据的B样条曲线逼近算法‘黄雪梅,郝园,张磊安,王金川(山东理工大学机械工程学院,淄博255049)摘要:周期性封闭B样条曲线曲面是医学内植物设计中曲线、曲面造型的主要构造方法。介绍一种断层医学图像目标组织轮廓样条曲线建模方法。首先从断层医学序列图像中提取出目标组织的轮廓曲线,然后采用多边形逼近简化数据点,之后在满足一定控制误差的条件下,用最d"-乘法通过B样条曲线逼近

2、轮廓曲线,用尽可能少的数据量表示出各个断层的轮廓曲线,获得医学内植物设计所需的骨组织轮廓曲线模型。关键词:B样条曲线;断层图像;轮廓跟踪;多边形逼近中图分类号:T1P391文献标志码:A文章编号:1671—3133(2013)cr7—_0129—04AlgorithmofB-splinecurveapproximationforgivenplaneprofiledataHuangXuemei,HaoYuan,ZhangLeian,WangJinchuan(SchoolofMechanicalEng

3、ineering,ShandongUniversityofTechnology,Zibo255049,Shandong,China)Abstract:ConstructingcurveorsurfacewithperiodicclosedB-splineisthemainmethodofmedicalimplantdesigning,Culweorsurfacemodeling.Willpresentamodelingmethodwithsplinecurveinthestudyofsection

4、almedicalimagesobjectboundary.First,contourcurvesofthetargetedtissuewereextractedfromsectionalmedicalimage.Then。adoptamethodofpolygonalapprox-imationtosimplydata.Finally,undertheelTorcontrol,periodicB-splineWaSusedtoapproximatethecurveasclosedcurvewit

5、htheleast-squaretheory.ItCandescribecontourcurvewithafewsymbolandgetthecurvemodelofbonetissuewhatisnee-dedinmedicalimplantdesigning.Keywords:B—splintcurve;sectionalimages;contourtracing;polygonalapproximation0引言医学图像几何建模是一个多科学交叉的研究领域,它涉及数字图像处理、计算机图形学以及

6、医学领域的相关知识,在医学诊断、医学内植物设计、手术规划和计算机辅助手术等方面有着重要的应用口],因此,医学图像几何建模技术的研究具有重要的学术意义和应用价值。基于二维平行平面轮廓曲线数据重建三维平面是三维几何建模研究领域的一项重要研究课题,较多地应用于个性化医学内植物设计。个性化医学内植物设计需要获得植入位置组织轮廓曲线模型,以确定内植物的空间几何形态、尺寸和匹配检查,对于个性化假体与患病目标组织的配合部分,目前主要的设计方式为:从断层医学序列图像中(CT、MRI)提取出每层目标组织轮廓曲线的特

7、征点,并在一定控制误差·山东省中青年科学家奖励基金项目(BS2009ZZ017)下,对轮廓曲线特征点进行B样条逼近,用尽可能少的数据量表示出各个断层的轮廓曲线,按照IGES标准输出,形成非均匀有理B样条(NURBS)曲线模型,再采用其他CAD/CAM软件读人,进行后续处理,即完成关节假体的设计。实现目标组织的轮廓曲线建模是进行曲面建模的基础。个性化假体与患者目标组织之间必须匹配良好,否则患者会感到不适,并引发其他病症,不能确保人工关节的长期稳定,再次造成患者肉体和精神痛苦并加重其经济负担。因此目标

8、组织的轮廓曲线建模是曲面建模的一个关键环节,具有重要的研究意义。本文介绍一种断层医学图像目标组织轮廓样条曲线建模方法与实现过程。该方法可用尽可能少的数据量表示出各个断层的轮廓曲线,获得医学内植物设计所需的骨组织轮廓曲线模型。1292013年第7期现代制造工程(ModemManufacturingEngineering)1平面轮廓曲线数据获取1.1轮廓曲线提取在图像的识别和应用中,人们往往仅对图像中的某些部分感兴趣,这些部分常被称为目标,它们一般与图像中特定的、具有独特性质的区域匹配

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