專利名稱：一種檢測噪音點的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種噪音點的檢測技術，尤其涉及一種應用于人體內腔三維標測 過程中對噪音點的檢測方法和裝置。
背景技術：
房顫是一種源于心房的心律不齊，通常導致心房跳動速度超過每分鐘300次。 在美國大約有220萬房顫患者，2006年新增的房顫病例達到20萬，我國房顫患者 在1000萬以上。國內有關數據表明，房顫患者發生中風的幾率是正常人的6倍， 且房顫患者常感到心悸、胸悶、氣喘，生活質量受到嚴重的影響。目前的肺靜脈隔 離技術在治療突發性房顫中取得了 85%的成功率。肺靜脈隔離術是指從腹股溝的大 靜脈插入一根有頭電極的導管達到左心房并在環肺靜脈處進行射頻消融的微創治 療方法。醫生在進行房顫手術時主要依賴于X光透視。X光透視的優點是實時性好，至 少有15幀/秒以上的刷新速度；成像區域大，整個心臟區域都可以顯示；導管和導 絲等器械在X光下成像清晰。X光透視的缺點是只能提供二維平面圖像，沒有深度 信息，當導管靜止時不易識別它的指向。近幾年來三維標測技術在治療房顫中得到廣泛的應用。三維標測系統可以實 時跟蹤導管頭部的三維坐標，通過導管頭部直接接觸心腔內壁采集一些三維數據點 來構建心腔的幾何模型。在手術中，構建的心腔幾何模型和導管頭部位置一起顯示，配合電生理信號 的分析，可以幫助醫生對心律不齊的病灶進行診斷。三維標測技術可以有效地減少 手術時間，X光曝光時間，并提高手術成功率。為了能減少手術時間、依靠數量盡可能少的三維數據點來重建盡可能接近真 實心腔的三維表面，醫生在采集三維數據點時，往往會在心腔內壁的各個部位盡可 能均勻地采點，即在采點的同時控制位于心腔內壁的不同部位的單位面積內采樣點的數量大致相等；如果數據點的數密度在整個心腔內表面的不同區域大致相等，則 認為采樣點分布均勻。心腔內壁的三維數據點的采集精度在實際操作中不容易控制，主要有以下幾 個原因。由于心腔在不斷地運動而且病人本身患有心律不齊，即使通過門控力求在 心臟跳動周期內同一時刻取點也會產生偏差；有的點在采集的時刻并沒有保證導管 頭部完全貼壁，實際的采樣點在心腔內部；當導管貼壁時，如果觸壁力量大，會導 致心腔變形，實際的采樣點在心腔正常狀態的外部；定位系統的測量值有時也會有 誤差。這些存在偏差的采樣點被稱為噪音點，使得構建出的心腔幾何模型失真。由 此引入的噪聲主要反映為采樣點在徑向偏離真實的心腔表面，而切向的位置平移很 小，因此不改變采樣點的均勻分布性。當操作者在檢査所采集的點云時，通過變換 不同的觀察角度，能夠很容易地發現位置明顯向外部偏離、孤立在外的采樣點，因 此，位于心腔正常狀態的外部的噪音點通常較易被識別并由操作者進行人工刪除。 然而，位于心腔正常狀態的內部的噪音點卻淹沒在密集的點云之中，無論從任何位 置及角度觀察都很難進行人工識別和區分，因此，在采集三維數據點時，需要一種 通過計算機來自動識別噪音點的方法，以指導手術人員刪除位于三維表面內部的噪音點。在點集中識別噪音點在模式識別領域是一種聚類的問題，及將點集分為正常 采樣點和噪音點。局部噪音參數(L0F)是Breunig提出的衡量一個點噪音量的指 標，并應用于從激光測距儀產生的點集中檢測噪音點。該方法適用于均勻分布的采 樣點。在心腔三維標測過程中，釆樣點無法保證均勻分布，某些采樣點離其他點較 遠但仍然在腔壁上，如果用LOF會將這些點誤刪除。申請人在之前的專利申請CN200810036872. 8中介紹了一種在三維標測人體器 官內腔過程中檢測噪音點的方法。其中使用的方法是根據每一個采樣點與其周圍的 其他采樣點的空間位置關系，來檢測該采樣點是否為噪音點。這種方法對于采點的 分布均勻性有較高的要依賴性，在采點不均勻的情況下，往往對處在采點稀疏處的 個別離散點無法做出正確的判斷。在實際的應用環境中，例如人體的左心房三維標 測，其噪音點多數情況下出現在心腔的內部；而該方法適合于檢測位于腔體表面外部的噪音點，而檢測位于腔體內部的噪音點的可靠性有所不足。具體而言，請參見圖1，圖l示出了應用于治療房顫手術的三維標測技術。帶有三維位置傳感器1的導管2被輸送至心臟3內需要標測的某個心腔中，在圖1 中是左心房4。導管2的頭端與心腔內壁相接觸。此時由外部設備從導管2的三維 位置傳感器1中獲取其在真實空間中位置的三維坐標，并由此計算出導管2頭端與 心腔內壁接觸點5的位置，這個接觸點就是一個采樣點，通過其位置信息可以進一 步重建心腔內壁的三維模型。圖2示出了由于使用者操作不當而造成所采集的點偏離真實心腔表面的實例。 在圖2中，由于導管未能良好地貼壁，在采集數據的時刻，其頭端實際是位于心腔 的內部空間中。如果將此時采集的點作為有效的采樣點，則由此得到的三維重建表 面(由虛線表示)將會在該處偏離真實的心腔表面，形成向內凹陷的形狀，從而使 心腔幾何模型失真。另外，由于三維定位系統自身也存在誤差，在某些位置或某個 瞬時的測量值會偏離真實的位置，同樣也會影響到測量結果。這些存在偏離的采樣 點被稱為噪音點，需要通過設置判斷噪音點的標準，在重建三維表面前自動識別這 些噪音點，以減少重建后的三維表面形狀的失真。發明內容本發明的目的在于解決上述問題，提供了一種檢測噪音點的方法，適合于三 維標測人體器官內腔的過程中檢測噪音點，尤其是對檢測位于腔體內部的噪音點有 更好的效果。本發明的另一目的是提供了一種檢測噪音點的裝置，適合于三維標測人體器 官內腔的過程中檢測噪音點，尤其是對檢測位于腔體內部的噪音點有更好的效果。 本發明的技術方案為本發明揭示了一種檢測噪音點的方法，包括(1) 根據采樣點生成初始三維表面，該些采樣點均包含在該初始三維表面的內部；(2) 將初始三維表面進行至少一次的收縮，形成三維重建表面，該些采樣點 均包含在該三維重建表面的內部；(3) 計算每一采樣點到該三維重建表面的距離，根據距離大小判斷采樣點是 否為噪音點。上述的檢測噪音點的方法，其中，步驟(1)進一步包括 根據m個采樣點Si生成n個格點Gj，其中m和n都是自然數；根據該n個格點生成初始三維表面，所有的n個格點均位于該初始三維表面上。上述的檢測噪音點的方法，其中，步驟(1)中的采樣點是人體器官三維標測 過程中的采樣點。上述的檢測噪音點的方法，其中，步驟(2)中的收縮過程是2次。 上述的檢測噪音點的方法，其中，步驟(2)中的一次收縮過程進一步包括 對于所有的采樣點Si，計算其到每個格點Gj的矢量刁以及距離 =^ I;C/(Z ，)對于所有的格點Gj，根據公式計算出其偏移矢量刁巧=,J"，其中C,的取值范圍為0.1 1， f是預設的常數，)t的取值范圍為4 10;將每個格點Gj的坐標疊加上自身對應的偏移矢量巧后得到新的格點Gj';連接該些新的格點G/以形成收縮后的三維表面。上述的檢測噪音點的方法，其中，C,為0.75， e為10-6， A;為8。上述的檢測噪音點的方法，其中，步驟(3)中的計算每一采樣點到該三維重 建表面的距離進一步包括對各個采樣點，計算其到該三維重建表面上的所有格點的距離，并找到與該 采樣點距離最近的格點；對于以該距離最近的格點為頂點的多個相鄰的三角面，計算該采樣點到該些 三角面的距離，將其中數值最小的距離作為該采樣點到該三維重建表面的距離。上述的檢測噪音點的方法，其中，步驟(3)中的根據距離大小判斷采樣點是否為噪音點進一步包括判斷每一采樣點到該三維重建表面的距離與預設閾值的大小關系，如果大于預設閾值則將對應的采樣點判斷為噪音點，否則判斷為有效的采樣點。上述的檢測噪音點的方法，其中，步驟(3)中的根據距離大小判斷釆樣點是否為噪音點進一步包括將所有的采樣點到該三維重建表面的距離進行大小排序； 將由大到小排序的前若干個采樣點判斷為噪音點，其余的為有效的采樣點。 本發明還揭示了一種檢測噪音點的裝置，包括初始三維表面模塊，根據采樣點生成初始三維表面，該些采樣點均包含在該初始三維表面的內部；收縮模塊，將該初始三維表面模塊生成的初始三維表面進行表面收縮，形成三維重建表面，該收縮模塊被運行至少一次以使收縮次數相應的為至少一次，形成三維重建表面，該些采樣點均包含在該三維重建表面的內部；距離計算模塊，計算每一采樣點到該三維重建表面的距離； 判斷模塊，根據該距離計算模塊計算出的距離判斷采樣點是否為噪音點。 上述的檢測噪音點的裝置，其中，該初始三維表面模塊進一步包括 格點生成單元，根據m個采樣點Si生成n個格點Gj，其中m和n都是自然數；初始三維表面生成單元，根據該n個格點生成初始三維表面，所有的n個格點均位于該初始三維表面上。上述的檢測噪音點的裝置，其中，該初始三維表面模塊中的采樣點是人體器官三維標測過程中的采樣點。上述的檢測噪音點的裝置，其中，該收縮模塊被運行的次數是2次。上述的檢測噪音點的裝置，其中，該收縮模塊進一步包括-矢量計算單元，對于所有的采樣點Si，計算其到每個格點Gj的矢量巧以及距偏移矢量計算單元，對于所有的格點Gj，根據公式計算出其偏移矢量巧污=^^^，其中C,的取值范圍為0.1 1， e是預設的常數，A的取值范圍為4 10;新格點生成單元，將每個格點Gj的坐標疊加上自身對應的偏移矢量刁后得到 新的格點Gj';連接單元，連接該些新的格點Gj'以形成收縮后的三維表面。 上述的檢測噪音點的裝置，其中，在該偏移矢量計算單元中，CV為0.75， s為 If)—6, A為8。上述的檢測噪音點的裝置，其中，該距離計算模塊進一步包括最近格點査找單元，對各個采樣點，計算其到該三維重建表面上的所有格點 的距離，并找到與該采樣點距離最近的格點；最近距離査找單元，對于以該距離最近的格點為頂點的多個相鄰的三角面， 計算該采樣點到該些三角面的距離，將其中數值最小的距離作為該采樣點到該三維重建表面的距離。上述的檢測噪音點的裝置，其中，該判斷模塊判斷每一采樣點到該三維重建 表面的距離與預設閾值的大小關系，如果大于預設閾值則將對應的采樣點判斷為噪 音點，否則判斷為有效的采樣點。上述的檢測噪音點的裝置，其中，該判斷模塊進一步包括 排序單元，將所有的采樣點到該三維重建表面的距離進行大小排序；判斷單元，將該排序單元從大到小排序的前若干個采樣點判斷為噪音點，其 余的為有效的采樣點。本發明對比現有技術有如下的有益效果傳統的三維標測技術是通過在導管 頭部安裝三維定位裝置，采集人體器官內腔壁的三維點坐標，可以構建出器官內腔 的幾何模型，并指導一聲操作導管對病灶進行治療。由于人體器官的移動以及不容 易保證導管頭部完全貼壁，三維點的采集會出現噪音點，尤其對某些點有很大的偏 離，造成構建出的幾何模型失真。本發明的檢測噪音點的方法和裝置根據采樣點生 成初始三維表面，并對初始三維表面進行多次收縮以形成三維重建表面，最后根據 采樣點與三維重建表面的距離判斷采樣點是否為噪音點。對比其他的一些檢測噪音 點的方法，本發明可以在采樣點不均勻的情況下也能較為準確地判斷噪音點，而且 在應用方面更加適合于腔內噪音點的檢測。


圖1是傳統的將三維標測技術應用于治療房顫手術的示意圖。 圖2是采樣點偏離真實心腔表面的示意圖。圖3是本發明的檢測噪音點的方法的第一實施例的流程圖。 圖4是本發明實施例的采樣點的空間分布情況的示意圖。 圖5是本發明實施例的初始三維表面的示意圖。 圖6是本發明實施例的初始三維表面第一次收縮的示意圖。圖7是本發明實施例的初始三維表面第二次收縮的示意圖。圖8是本發明的檢測噪音點的方法的第二實施例的流程圖。 圖9是本發明的檢測噪音點的裝置的第一實施例的框圖。 圖10是本發明的檢測噪音點的裝置的第二實施例的框圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述。圖4示出了本發明實施例的采樣點空間分布情況，為了方便理解，點云在三 維空間中的分布被簡化為在二維平面上的分布。通常來說，會采集至少50個采樣 點，但在此處為了便于說明假設有9個采樣點S,， &……S9。以下所有的描述均 是基于這樣的采樣點示例。方法第一實施例圖3示出了本發明的檢測噪音點的方法的第一實施例的流程。請參見圖1，下 面是對該方法中各步驟的詳細描述。 步驟S100:根據采樣點生成格點。圖5示出了格點的分布，為了便于說明，本實施例中是由所采集的點云生成 了一組20個格點，分別為^， G2……G2。，這些格點以一定的方式分布在空間 中。本實施例中的采樣點是人體器官三維標測過程中的采樣點，值得注意的是，采 樣點并不局限于此，還可以是其他操作或者測量過程中的采樣點。步驟S101:根據格點生成初始三維表面，所有的格點均位于該初始三維表面上。如圖5所示，本實施例的初始三維表面就是一個初始的球面，所有格點均勻 地分布在這個球面上，并且此球面將所有的采樣點包含在其內部。步驟S102:對于所有的采樣點S (/ = 1 ~ 9 )，計算其到每個格點G; (_/ = 1 ~ 20 )的矢量巧以及距離 =|巧|。步驟S103:對于所有的格^A，計算其偏移矢量^。計算公式為<formula>formula see original document page 12</formula>其中C,的取值范圍為O. 1 1， S是預設的很小的常數，A的取值范圍為4 10。在本實施例中，C,優選地取0.75， e優選地取 10-6， &優選地取8。偏移矢量就是由初始格點指向偏移后的新格點的箭頭代表。步驟S104:將每個格點A的坐標疊加上自身對應的偏移矢量巧后，得到新的 格點G、。步驟S105:連接這些新的格點G:，以形成收縮后的三維表面。收縮后的三維表面是一個由大量三角面拼接而成的網格面，格點G:即為網格 面的格點，這個收縮后的三維表面仍然將所有的采樣點包含在其內部，并且較之初 始三維表面更加近似地反映了真實心腔表面的幾何形態。上述的步驟S102 S105是將原始的格點向三維表面的內部移動，使三維表面 通過收縮來趨近于真實的心腔形狀。通常，只進行一次步驟S102 S105的一次收縮操作所得到曲面外形與真實的 心腔心臟有一定差距。采樣點離開該三維表面的距離也較大，不足以識別出噪音點。 因此，可以將上述的步驟S102 S105的三維表面收縮過程重復進行多次，以獲得 較為正確的近似心腔三維表面。但是需要注意的是，重復收縮次數過多會造成三維 表面受噪音點的影響過大而無法正確識別噪音點。在本發明的實施例中，收縮三維 表面的次數(也即步驟S102 S105的執行次數)優選為2次。圖7示出了初始的格點所代表的三維表面收縮2次后得到的較為接近準確心 腔形狀的三維表面。同樣的，這個曲面是一個由大量三角面拼接而成的網格面，格 點G:即為該網格面的格點，這個2次收縮后的三維表面仍然將所有的采樣點包含 在其內部。最終收縮后的三維表面稱為三維重建表面。步驟S106:對各個采樣點S,，計算其到三維重建表面上的所有格點G:.的距離。步驟S107:找出與該采樣點S之間距離最近的格點。例如在圖7中，距離采樣點&距離最短的格點為G"4。步驟S108:對于以該距離最近的格點為頂點的多個相鄰的三角面，計算該采 樣點到該些三角面的距離。例如在圖7中，對于以G、格點為頂點的若干個三角面，計算出采樣點&到這 些三角面的距離。步驟S109:找出步驟S108的數值最小的距離作為采樣點到三維重建表面的距離。例如在圖7中，在各個三角面中，必然存在一個三角面，滿足采樣點&到其 的距離小于該采樣點&到其他三角面的距離。這個距離即為采樣點&到與之最鄰 近的三角面的距離，可近似認為是該采樣點&到三維重建表面的距離。步驟S110:判斷每一采樣點S,到三維重建表面的距離與預設閾值的大小關系， 如果距離大于預設閾值則進入步驟Slll，如果距離小于等于預設閾值則進入步驟S112。例如可以將閾值設置為5ram。步驟S111:將對應的采樣點判斷為噪音點。步驟S112:將對應的采樣點判斷為有效的采樣點。判斷結果得到后，可以進行后續的操作，例如可以將判斷為噪音點的采樣點 刪除，也可以將判斷為噪音點的采樣點標記，這些都不在本發明實施例的步驟之內。方法實施例二圖8示出了本發明的檢測噪音點的方法的第二實施例的流程。請參見圖1，下 面是對該方法中各步驟的詳細描述。 步驟S200:根據采樣點生成格點。圖5示出了格點的分布，為了便于說明，本實施例中是由所采集的點云生成 了一組20個格點，分別為《，G2……G2。，這些格點以一定的方式分布在空間 中。本實施例中的采樣點是人體器官三維標測過程中的采樣點，值得注意的是，采 樣點并不局限于此，還可以是其他操作或者測量過程中的采樣點。步驟S201:根據格點生成初始三維表面，所有的格點均位于該初始三維表面上。如圖5所示，本實施例的初始三維表面就是一個初始的球面，所有格點均勻 地分布在這個球面上，并且此球面將所有的采樣點包含在其內部。步驟S202:對于所有的采樣點S, (/ = 1 ~ 9 )，計算其到每個格點G; (_/ = 1 ~ 20 )的矢量^以及距離 =|^|。步驟S203:對于所有的格點G"計算其偏移矢量污。計算公式為刁='，"，其中C,的取值范圍為O. 1 1， S是預設的很小的常數，A的取值范圍為4 10。在本實施例中，C,優選地取0.75， e優選地取 10-6， /k優選地取8。偏移矢量就是由初始格點指向偏移后的新格點的箭頭代表。步驟S204:將每個格點A的坐標疊加上自身對應的偏移矢量巧后，得到新的 格點G:。步驟S205:連接這些新的格點(^.，以形成收縮后的三維表面。收縮后的三維表面是一個由大量三角面拼接而成的網格面，格點G、即為網格 面的格點，這個收縮后的三維表面仍然將所有的釆樣點包含在其內部，并且較之初 始三維表面更加近似地反映了真實心腔表面的幾何形態。上述的步驟S202 S205是將原始的格點向三維表面的內部移動，使三維表面 通過收縮來趨近于真實的心腔形狀。通常，只進行一次步驟S202 S205的一次收縮操作所得到曲面外形與真實的 心腔心臟有一定差距。采樣點離開該三維表面的距離也較大，不足以識別出噪音點。 因此，可以將上述的步驟S202 S205的三維表面收縮過程重復進行多次，以獲得 較為正確的近似心腔三維表面。但是需要注意的是，重復收縮次數過多會造成三維 表面受噪音點的影響過大而無法正確識別噪音點。在本發明的實施例中，收縮三維 表面的次數(也即步驟S202 S205的執行次數)優選為2次。圖7示出了初始的格點所代表的三維表面收縮2次后得到的較為接近準確心 腔形狀的三維表面。同樣的，這個曲面是一個由大量三角面拼接而成的網格面，格 點G 即為該網格面的格點，這個2次收縮后的三維表面仍然將所有的采樣點包含 在其內部。最終收縮后的三維表面稱為三維重建表面。步驟S206:對各個采樣點^ ，計算其到三維重建表面上的所有格點G 的距離。步驟S207:找出與該采樣點S,之間距離最近的格點。例如在圖7中，距離采樣點&距離最短的格點為G、。步驟S208:對于以該距離最近的格點為頂點的多個相鄰的三角面，計算該采 樣點到該些三角面的距離。例如在圖7中，對于以G、格點為頂點的若干個三角面，計算出采樣點&到這些三角面的距離。步驟S209:找出步驟S208的數值最小的距離作為采樣點到三維重建表面的距離。例如在圖7中，在各個三角面中，必然存在一個三角面，滿足采樣點&到其 的距離小于該采樣點&到其他三角面的距離。這個距離即為采樣點&到與之最鄰 近的三角面的距離，可近似認為是該采樣點&到三維重建表面的距離。步驟S210:將所有的采樣點S,到三維重建表面的距離進行大小排序。步驟S211:將由大到小排序的前若干個采樣點判斷為噪音點，其余的判斷為有效的采樣點。例如選取由大到小排序的序列的前10個采樣點作為噪音點。判斷結果得到后，可以進行后續的操作，例如可以將判斷為噪音點的采樣點 刪除，也可以將判斷為噪音點的采樣點標記，這些都不在本發明實施例的步驟之內。裝置第一實施例圖9示出了本發明的檢測噪音點的裝置的第一實施例的原理。請參見圖9，本 發明實施例的裝置包括初始三維表面模塊10、收縮模塊20、距離計算模塊30以及 判斷模塊40。其中初始三維表面模塊10包括格點生成單元100和初始三維表面生成單元102。格點生成單元100根據采樣點生成格點。圖5示出了格點的分布，為了便于說明，本實施例中是由所采集的點云生成了一組20個格點，分別為G,， G2……G2。，這些格點以一定的方式分布在空間中。本實施例中的采樣點是人體器官三維標測過程中的采樣點，值得注意的是，采樣點并不局限于此，還可以是其他操作或者測量過程中的采樣點。初始三維表面生成單元102根據這些格點生成初始三維表面，所有的格點均位于這個初始三維表面上。如圖5所示，本實施例的初始三維表面就是一個初始的球面，所有格點均勻地分布在這個球面上，并且此球面將所有的采樣點包含在其內部。收縮模塊20進一步包括矢量計算單元200、偏移矢量計算單元202、新格點生成單元204和連接單元206。在矢量計算單元200中，對于所有的采樣點S, ("1~9)，計算其到每個格點^ () = 1~20)的矢量刁以及距離 -l巧l。然后在偏移矢量計算單元202內，對于所有的格點A，計算其偏移矢量K。其計算公式為F> ,'"，其中Q的取值范圍為O. 1 1， f是預設的很小的常數，A的取值范圍為4 10。在本實施例中，C,優選地取0.75， s優選地取10-6， A:優 選地取8。偏移矢量就是由初始格點指向偏移后的新格點的箭頭代表。在新格點生 成單元204中，將每個格點A的坐標疊加上自身對應的偏移矢量巧后，得到新的 格點G、。在連接單元206中，連接這些新的格點G:.，以形成收縮后的三維表面。收縮后的三維表面是一個由大量三角面拼接而成的網格面，格點G、即為網格 面的格點，這個收縮后的三維表面仍然將所有的采樣點包含在其內部，并且較之初 始三維表面更加近似地反映了真實心腔表面的幾何形態。收縮模塊20是將原始的格點向三維表面的內部移動，使三維表面通過收縮來 趨近于真實的心腔形狀。通常，收縮模塊20只運行一次所得到曲面外形與真實的心腔心臟有一定差距。 采樣點離開該三維表面的距離也較大，不足以識別出噪音點。因此，可以將收縮模 塊20重復運行多次，以獲得較為正確的近似心腔三維表面。但是需要注意的是， 收縮模塊20重復運行次數過多會造成三維表面受噪音點的影響過大而無法正確識 別噪音點。在本發明的實施例中，收縮模塊20運行的次數優選為2次。圖7示出了初始的格點所代表的三維表面在收縮模塊20運行2次后得到的較 為接近準確心腔形狀的三維表面。同樣的，這個曲面是一個由大量三角面拼接而成 的網格面，格點G 即為該網格面的格點，這個2次收縮后的三維表面仍然將所有 的采樣點包含在其內部。最終收縮后的三維表面稱為三維重建表面。距離計算模塊30進一步包括最近格點查找單元300和最近距離査找單元302。 在最近格點查找單元300中，對各個采樣點S,，計算其到三維重建表面上的所有格 點G 的距離，然后找出與該采樣點S,之間距離最近的格點。例如在圖7中，距離 采樣點&距離最短的格點為<7'4。在最近距離査找單元302中，對于以該距離最近 的格點為頂點的多個相鄰的三角面，計算該采樣點到該些三角面的距離，然后找出 其中數值最小的距離作為采樣點到三維重建表面的距離。例如在圖7中，對于以G 格點為頂點的若干個三角面，計算出采樣點&到這些三角面的距離。在各個三角 面中，必然存在一個三角面，滿足采樣點&到其的距離小于該采樣點&到其他三 角面的距離。這個距離即為采樣點&到與之最鄰近的三角面的距離，可近似認為 是該采樣點&到三維重建表面的距離。判斷模塊40判斷每一采樣點到三維重建表面的距離與預設閾值的大小關系，如果距離大于預設閾值則將對應的采樣點判斷為噪音點，如果距離小于等于預設閾 值則將對應的采樣點判斷為有效的采樣點。判斷結果得到后，可以進行后續的操作，例如可以將判斷為噪音點的采樣點 刪除，也可以將判斷為噪音點的采樣點標記，這些都不在本發明實施例的裝置之內。裝置第二實施例圖IO示出了本發明的檢測噪音點的裝置的第二實施例的原理。請參見圖9， 本發明實施例的裝置包括初始三維表面模塊50、收縮模塊60、距離計算模塊70 以及判斷模塊80。其中初始三維表面模塊50包括格點生成單元500和初始三維表面生成單元502。格點生成單元500根據采樣點生成格點。圖5示出了格點的分布，為了便于說明，本實施例中是由所釆集的點云生成了一組20個格點，分別為G" G2……G2。，這些格點以一定的方式分布在空間中。本實施例中的采樣點是人體器官三維標測過程中的采樣點，值得注意的是，采樣點并不局限于此，還可以是其他操作或者測量過程中的采樣點。初始三維表面生成單元502根據這些格點生成初始三維表面，所有的格點均位于這個初始三維表面上。如圖5所示，本實施例的初始三維表面就是一個初始的球面，所有格點均勻地分布在這個球面上，并且此球面將所有的采樣點包含在其內部。收縮模塊60進一步包括矢量計算單元600、偏移矢量計算單元602、新格點生成單元604和連接單元606。在矢量計算單元600中，對于所有的采樣點^ ("1~9)，計算其到每個格點《O' = l~20)的矢量刁以及距離 =|刁|。然后 在偏移矢量計算單元602內，對于所有的格點G,，計算其偏移矢量F;。其計算公式為巧=^^4^"，其中C,的取值范圍為0.1 1， S是預設的很小的常數，A:的取值范圍為4 10。在本實施例中，C,優選地取0.75， e優選地取l(T6， *優 選地取8。偏移矢量就是由初始格點指向偏移后的新格點的箭頭代表。在新格點生成單元604中，將每個格點A的坐標疊加上自身對應的偏移矢量F;后，得到新的格點G、。在連接單元606中，連接這些新的格點G、.，以形成收縮后的三維表面。收縮后的三維表面是一個由大量三角面拼接而成的網格面，格點G、即為網格 面的格點，這個收縮后的三維表面仍然將所有的采樣點包含在其內部，并且較之初 始三維表面更加近似地反映了真實心腔表面的幾何形態。收縮模塊60是將原始的格點向三維表面的內部移動，使三維表面通過收縮來 趨近于真實的心腔形狀。通常，收縮模塊60只運行一次所得到曲面外形與真實的心腔心臟有一定差距。 采樣點離開該三維表面的距離也較大，不足以識別出噪音點。因此，可以將收縮模 塊60重復運行多次，以獲得較為正確的近似心腔三維表面。但是需要注意的是， 收縮模塊60重復運行次數過多會造成三維表面受噪音點的影響過大而無法正確識 別噪音點。在本發明的實施例中，收縮模塊60運行的次數優選為2次。圖7示出了初始的格點所代表的三維表面在收縮模塊60運行2次后得到的較 為接近準確心腔形狀的三維表面。同樣的，這個曲面是一個由大量三角面拼接而成 的網格面，格點G 即為該網格面的格點，這個2次收縮后的三維表面仍然將所有 的采樣點包含在其內部。最終收縮后的三維表面稱為三維重建表面。距離計算模塊70進一步包括最近格點査找單元700和最近距離査找單元702。 在最近格點查找單元700中，對各個采樣點s,，計算其到三維重建表面上的所有格 點G 的距離，然后找出與該采樣點S,之間距離最近的格點。例如在圖7中，距離 采樣點&距離最短的格點為G、。在最近距離查找單元702中，對于以該距離最近 的格點為頂點的多個相鄰的三角面，計算該采樣點到該些三角面的距離，然后找出 其中數值最小的距離作為采樣點到三維重建表面的距離。例如在圖7中，對于以G、 格點為頂點的若干個三角面，計算出采樣點&到這些三角面的距離。在各個三角面中，必然存在一個三角面，滿足采樣點&到其的距離小于該采樣點&到其他三 角面的距離。這個距離即為采樣點&到與之最鄰近的三角面的距離，可近似認為 是該采樣點&到三維重建表面的距離。判斷模塊80進一步包括排序單元800和判斷單元802。排序單元800將所有 的采樣點S,到三維重建表面的距離進行大小排序。判斷單元802將由大到小排序的 前若干個采樣點判斷為噪音點，其余的判斷為有效的采樣點。例如選取由大到小排 序的序列的前10個采樣點作為噪音點。判斷結果得到后，可以進行后續的操作，例如可以將判斷為噪音點的采樣點 刪除，也可以將判斷為噪音點的采樣點標記，這些都不在本發明實施例的裝置之內。上述實施例是提供給本領域普通技術人員來實現或使用本發明的，本領域普 通技術人員可在不脫離本發明的發明思想的情況下，對上述實施例做出種種修改或 變化，因而本發明的保護范圍并不被上述實施例所限，而應該是符合權利要求書提 到的創新性特征的最大范圍。
權利要求
1、一種檢測噪音點的方法，包括(1)根據采樣點生成初始三維表面，該些采樣點均包含在該初始三維表面的內部；(2)將初始三維表面進行至少一次的收縮，形成三維重建表面，該些采樣點均包含在該三維重建表面的內部；(3)計算每一采樣點到該三維重建表面的距離，根據距離大小判斷采樣點是否為噪音點。
2、 根據權利要求1所述的檢測噪音點的方法，其特征在于，步驟(1)進一 步包括根據m個采樣點Si生成n個格點Gj，其中m和n都是自然數；根據該n個格點生成初始三維表面，所有的n個格點均位于該初始三維表面上。
3、 根據權利要求1所述的檢測噪音點的方法，其特征在于，步驟(1)中的 采樣點是人體器官三維標測過程中的采樣點。
4、 根據權利要求1所述的檢測噪音點的方法，其特征在于，步驟(2)中的 收縮過程是2次。
5、 根據權利要求2所述的檢測噪音點的方法，其特征在于，步驟(2)中的 一次收縮過程進一步包括對于所有的采樣點Si，計算其到每個格點Gj的矢量刁以及距離 =5 I;對于所有的格點Gj，根據公式計算出其偏移矢量巧刁=, ，其中Q的取值范圍為0.1 1， f是預設的常數，A:的取值范圍為4 10;將每個格點Gj的坐標疊加上自身對應的偏移矢量^后得到新的格點Gj'; 連接該些新的格點Gj'以形成收縮后的三維表面。
6、 根據權利要求5所述的檢測噪音點的方法，其特征在于，C,為0.75， f為 10—6， A為8。
7、 根據權利要求5所述的檢測噪音點的方法，其特征在于，步驟(3)中的 計算每一采樣點到該三維重建表面的距離進一步包括對各個采樣點，計算其到該三維重建表面上的所有格點的距離，并找到與該 采樣點距離最近的格點；對于以該距離最近的格點為頂點的多個相鄰的三角面，計算該采樣點到該些 三角面的距離，將其中數值最小的距離作為該采樣點到該三維重建表面的距離。
8、 根據權利要求1所述的檢測噪音點的方法，其特征在于，步驟(3)中的 根據距離大小判斷采樣點是否為噪音點進一步包括判斷每一采樣點到該三維重建表面的距離與預設閾值的大小關系，如果大于 預設閾值則將對應的采樣點判斷為噪音點，否則判斷為有效的采樣點。
9、 根據權利要求1所述的檢測噪音點的方法，其特征在于，步驟(3)中的 根據距離大小判斷釆樣點是否為噪音點進一步包括將所有的采樣點到該三維重建表面的距離進行大小排序； 將由大到小排序的前若干個采樣點判斷為噪音點，其余的為有效的采樣點。
10、 一種檢測噪音點的裝置，包括初始三維表面模塊，根據采樣點生成初始三維表面，該些采樣點均包含在該初始三維表面的內部；收縮模塊，將該初始三維表面模塊生成的初始三維表面進行表面收縮，形成 三維重建表面，該收縮模塊被運行至少一次以使收縮次數相應的為至少一次，形成三維重建表面，該些采樣點均包含在該三維重建表面的內部；距離計算模塊，計算每一采樣點到該三維重建表面的距離；判斷模塊，根據該距離計算模塊計算出的距離判斷采樣點是否為噪音點。
11、 根據權利要求10所述的檢測噪音點的裝置，其特征在于，該初始三維表 面模塊進一步包括格點生成單元，根據m個采樣點Si生成n個格點Gj，其中m和n都是自然數；初始三維表面生成單元，根據該n個格點生成初始三維表面，所有的n個格 點均位于該初始三維表面上。
12、 根據權利要求10所述的檢測噪音點的裝置，其特征在于，該初始三維表 面模塊中的采樣點是人體器官三維標測過程中的采樣點。
13、 根據權利要求10所述的檢測噪音點的裝置，其特征在于，該收縮模塊被 運行的次數是2次。
14、 根據權利要求ll所述的檢測噪音點的裝置，其特征在于，該收縮模塊進 一步包括矢量計算單元，對于所有的采樣點Si，計算其到每個格點Gj的矢量刁以及距 偏移矢量計算單元，對于所有的格點Gj，根據公式計算出其偏移矢量污-污=^'"，其中C,的取值范圍為0.1 1， s是預設的常數，it的取值范圍 孓F為4 10;新格點生成單元，將每個格點Gj的坐標疊加上自身對應的偏移矢量刁后得到 新的格點Gj';連接單元，連接該些新的格點G/以形成收縮后的三維表面。
15、 根據權利要求14所述的檢測噪音點的裝置，其特征在于，在該偏移矢量 計算單元中，C,為0.75， s為10-6， A;為8。
16、 根據權利要求14所述的檢測噪音點的裝置，其特征在于，該距離計算模 塊進一步包括最近格點查找單元，對各個采樣點，計算其到該三維重建表面上的所有格點 的距離，并找到與該采樣點距離最近的格點；最近距離査找單元，對于以該距離最近的格點為頂點的多個相鄰的三角面， 計算該采樣點到該些三角面的距離，將其中數值最小的距離作為該采樣點到該三維重建表面的距離。
17、 根據權利要求10所述的檢測噪音點的裝置，其特征在于，該判斷模塊判 斷每一采樣點到該三維重建表面的距離與預設閾值的大小關系，如果大于預設閾值 則將對應的采樣點判斷為噪音點，否則判斷為有效的采樣點。
18、 根據權利要求10所述的檢測噪音點的裝置，其特征在于，該判斷模塊進 一步包括排序單元，將所有的采樣點到該三維重建表面的距離進行大小排序； 判斷單元，將該排序單元從大到小排序的前若干個采樣點判斷為噪音點，其 余的為有效的釆樣點。
全文摘要
本發明公開了一種檢測噪音點的方法和裝置，適合于三維標測人體器官內腔的過程中檢測噪音點，尤其是對檢測位于腔體內部的噪音點有更好的效果。其技術方案為方法包括根據采樣點生成初始三維表面，該些采樣點均包含在該初始三維表面的內部；將初始三維表面進行至少一次的收縮，形成三維重建表面，該些采樣點均包含在該三維重建表面的內部；計算每一采樣點到該三維重建表面的距離，根據距離大小判斷采樣點是否為噪音點。本發明應用于人體器官三維標測過程中的噪音點的檢測。
文檔編號A61B19/00GK101332126SQ20081004132
公開日2008年12月31日 申請日期2008年8月4日 優先權日2008年8月4日
發明者劉道志, 孫毅勇, 錢煒杰 申請人:微創醫療器械(上海)有限公司