1.一种断骨模型配准方法,包括粗配准和精配准,其特征在于,
所述粗配准采用的配准方法,为断骨模型粗配准方法;
所述精配准:采用ICP算法,对粗配准所得到的各断骨点云模型进行空间精配准;
所述的采用ICP算法,对粗配准所得到的各断骨点云模型进行空间精配准,包括步骤:在断骨点云模型的数量为2时,通过ICP算法对两断骨点云模型的点集进行精确配准,完成两断骨的接合;
在断骨点云模型的数量大于2时:
任意选取两断骨点云模型,通过ICP算法对所选取的两断骨点云模型进行精确配准,完成对应两断骨的接合,得到一新的断骨点云模型;
之后循环采用ICP算法,对所得到的新的断骨点云模型、以及余下未经过精确配准的任意的一个断骨点云模型进行精确配准,完成当前对应断骨的结合,直至余下的未经过精确配准的断骨点云模型的数量为零;
所述断骨模型粗配准方法,包括:
对骨折骨骼的CT图像进行重构得到一组断骨模型;
对应提取各断骨模型上的点云数据,将各断骨模型分别转换为对应的断骨点云模型;
对应计算各断骨点云模型与样本骨点云模型之间的旋转矩阵和位移矩阵;其中,所述的样本骨点云模型由样本骨模型转换获取到,样本骨模型通过对预先选取的样本骨的CT图像进行重构得到,所述样本骨模型的重构方法与断骨模型的重构方法相同,所述样本骨点云模型的转换获取方法与断骨点云模型的转换获取方法相同;
将各断骨点云模型分别依据其各自对应的旋转矩阵和位移矩阵进行位移旋转,得到各断骨点云模型经位移旋转后的断骨点云模型,粗配准完成。
2.根据权利要求1所述的断骨模型配准方法,其特征在于,所述的对应计算各断骨点云模型与样本骨点云模型之间的旋转矩阵和位移矩阵,包括步骤:对应提取各断骨点云模型上的点云关键点;
对于每个断骨点云模型:分别将从断骨点云模型上提取出的点云关键点,与采用同样的方法从样本骨点云模型上提取出的点云关键点进行匹配,得到一组匹配成功的点云关键点对;
分别采用几何一致性方法,对各断骨点云模型对应的点云关键点对进行筛选,筛选出断骨点云模型各自对应的匹配准确的点云关键点对,并记为目标点云关键点对;
分别基于所筛选出的断骨点云模型各自对应的目标点云关键点对,对应计算出各断骨点云模型与样本骨点云模型之间的旋转矩阵和位移矩阵。
3.根据权利要求2所述的断骨模型配准方法,其特征在于,所述的分别将从断骨点云模型上提取出的点云关键点,与采用同样的方法从样本骨点云模型上提取出的点云关键点进行匹配,得到一组匹配成功的点云关键点对,包括关键点描述子生成步骤和点云关键点对生成步骤;
其中,所述的关键点描述子生成步骤,包括:
计算断骨点云模型中每个点云数据对应的点的局部表面属性;
采用SHOT描述子方法,基于所提取的断骨点云模型上的点云关键点以及所提取的断骨点云模型中每个点云数据对应的点的局部表面属性,生成断骨点云模型上每个点云关键点的SHOT描述子;
所述的点云关键点对生成步骤,包括:
基于上述关键点描述子生成步骤生成的断骨点云模型上每个点云关键点的SHOT描述子、以及基于采用同样的方法生成的样本骨点云模型上的每个点云关键点的SHOT描述子,采用Kd‑Tree方法搜索并生成断骨点云模型与样本骨点云模型上匹配成功的点云关键点对。
4.根据权利要求3所述的断骨模型配准方法,其特征在于,进一步地,采用PCL中的NormalEstimationOMP类,计算断骨点云模型中每个点云数据对应的点的局部表面属性;所述PCL为点云库。
5.根据权利要求3所述的断骨模型配准方法,其特征在于,所述的局部表面属性,包括表面法线和曲率。
6.根据权利要求2所述的断骨模型配准方法,其特征在于,分别采用几何一致性方法,对各断骨点云模型对应的点云关键点对进行筛选,筛选出断骨点云模型各自对应的匹配准确的点云关键点对,包括对每个断骨点云模型分别进行:逐个提取断骨点云模型对应的点云关键点对,并且对于当前提取出的每一个点云关键点对,分别进行如下处理:r31、依据当前提取出的点云关键点对对应的点云关键点a和b,得到点云关键点a和b在断骨点云模型与样本骨点云模型中对应的坐标,其中点云关键点a属于当前的断骨点云模型、点云关键点b属于所述的样本骨点云模型;
r32、以点云关键点a的坐标点为中心,设定半径ra,在当前的断骨点云模型中搜寻所有处于半径ra范围内的各点云关键点,构成关键点集A={a1,a2,…,an};并以点云关键点b的坐标点为中心设定半径rb,在样本骨点云模型中搜寻所有处于半径rb范围内的各点云关键点,构成关键点集B={b1,b2,…,bm};
r33、遍历关键点集A,并统计关键点集A中的点云关键点所匹配的样本骨点云模型上的点云关键点出现在关键点集B点中的总次数n,若n≥N,N为预先设定的总次数阈值且N≥1,则点云关键点a和b匹配准确且为一个目标点云关键点对,否则:点云关键点a和b匹配错误,删除该点云关键点对。
7.根据权利要求2所述的断骨模型配准方法,其特征在于,对应提取各断骨点云模型上的点云关键点,包括:分别采用关键点提取法,对应提取每个断骨点云模型上的点云关键点;
其中,所述的关键点提取法,为:采用VoxelGrid滤波器,对所提取的断骨点云模型上的点云数据进行过滤与采样,得到断骨点云模型上的点云关键点。