基于异质多区域CT扫描数据处理的表面网格自适应重建方法研究

基本信息
批准号:51705184
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:18.00
负责人:陈中
学科分类:
依托单位:淮阴工学院
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:侯志伟,袁天然,程学进,杨权权,王蔚,蒋希楠
关键词:
异质多区域自适应粒子采样CT扫描数据轮廓点云多相隐式函数
结项摘要

The finite element analysis of patient-specific model often requires the analysis of multiple heterogeneous tissues that are in contact with each other as an assembly. Whether the precise reconstruction of the surface mesh from the heterogeneous multi-region CT scan data directly affects the finite element analysis results. The existing CT scanning data processing methods and surface mesh reconstruction technology, there will be poor separation accuracy, normal vector estimation is not accurate, in the heterogeneous multi-region assembly interface to produce gaps and overlap, and the emergence of dense mesh poor quality problems. The project focuses on the above issues, focusing on research: 1) the multi-phase level set CT image segmentation method of fuzzy clustering is studied, the mapping mechanism between the contours of the spatial contour points and the voxels of the two-dimensional contour pixels is constructed. The normal vector estimation of the contour point cloud data is carried out by the gradient value of the CT voxels; 2) Study on multi-phase implicit surface reconstruction theory, discussion and analysis of assembly rules for heterogeneous multi-region structure, the establishment of a heterogeneous multi- region implicit surface design rules, the convex assembly and adjacent assembly into non-manifold assembly; 3) the introduction of dynamic particle system theory to extract multi phase implicit surface, the adaptive distribution mechanism of particles is studied, and the multi-region mesh model is reconstructed according to particle density. This project provides theoretical and technical support for the digital modeling of heterogeneous multi-region structures and the subsequent finite element meshing.

个性化医学有限元分析经常需要将相互接触的多个异质组织作为一个装配体进行分析,能否从异质多区域CT扫描数据中精准重建表面网格模型,对有限元分析效果影响很大。现有CT扫描数据处理方法和表面网格重建技术,存在分割精度差、法矢估算不准确、异质多区域的装配接触面产生间隙和重叠、网格稠密质量差等缺点。本项目针对上述问题,重点研究:1)基于模糊聚类的多相水平集分割多目标图像,构建空间轮廓点坐标和二维轮廓像素点所在体素之间的映射机制,通过CT体素的梯度值进行轮廓点云的法矢估算;2)分析异质多区域结构的装配规律,建立多区域隐式曲面设计规则,将外凸装配和相邻装配转化为非流形装配,重构多相隐式曲面;3)引入动态粒子系统理论,提取多相隐式曲面的采样点,揭示粒子自适应分布机理,根据粒子分布状态,自适应重建异质多区域表面网格模型。本项目为异质多区域结构的数字化建模和后续的有限元体网格划分提供理论依据和技术支持。

项目摘要

个性化医学有限元分析经常需要将相互接触的多个异质组织作为一个装配体进行分析,能否从异质多区域CT扫描数据中精准重建表面网格模型,对有限元分析效果影响很大。现有CT扫描数据处理方法和表面网格重建技术,存在分割精度差、法矢估算不准确、异质多区域的装配接触面产生间隙和重叠、网格稠密质量差等问题。针对上述问题,本项目对基于异质多区域CT扫描数据处理的表面网格自适应重建方法进行研究,主要研究内容如下:(1)通过模糊聚类的多相水平集分割多目标图像,依次提取出CT图像序列中的异质多区域结构轮廓单像素边缘。建立了空间轮廓点坐标和二维轮廓像素点所在的体素之间的映射规则,根据CT体素的梯度值进行点云数据的法矢估算及重定向,成功将形成的多层二维轮廓数据集转化为带有法矢的三维点云数据。(2)提出多相隐式曲面重建技术,探明了多区域交界处出现间隙和重叠的原因,建立异质多区域隐式曲面设计规则,将外凸装配和相邻装配转化为非流形装配,采用正交多项式基函数有效抑制了交界曲面产生伪面片,对局部拟合函数进行加权叠加依次构成不同的隐式曲面,完成异质多区域表面重建。(3)研究了一种自适应表面网格重建方法,用自适应球体覆盖轮廓点,将球体中的辅助点连接起来进行自适应重建三角形网格;通过对异质多区域隐式曲面自适应粒子采样方法,使采样粒子根据多相隐式曲面的高斯曲率自适应分布,引入Delaunay三角剖分对粒子集进行三角化,完成三角网格模型重建。本项目有效解决了异质多区域网格建模过程中的一系列难题,为个性化医学有限元分析提供了高品质的表面网格模型,在临床治疗中有很大的应用前景,具有重要的理论意义和工程应用价值。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

论大数据环境对情报学发展的影响

论大数据环境对情报学发展的影响

DOI:
发表时间:2017
2

拥堵路网交通流均衡分配模型

拥堵路网交通流均衡分配模型

DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.201804030
发表时间:2019
3

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

DOI:10.11834/jrs.20209060
发表时间:2020
4

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

DOI:
发表时间:2018
5

氯盐环境下钢筋混凝土梁的黏结试验研究

氯盐环境下钢筋混凝土梁的黏结试验研究

DOI:10.3969/j.issn.1001-8360.2019.08.011
发表时间:2019

陈中的其他基金

批准号:U1931135
批准年份:2019
资助金额:50.00
项目类别:联合基金项目
批准号:51277029
批准年份:2012
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51703255
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31071504
批准年份:2010
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:20276055
批准年份:2002
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:11103067
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

任意扫描轨迹的多能CT重建算法

批准号:61171179
批准年份:2011
负责人:潘晋孝
学科分类:F0111
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
2

基于多先验信息约束的CT内部问题重建方法研究

批准号:81401410
批准年份:2014
负责人:胡战利
学科分类:H2702
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
3

自适应心脏运动的CT变速扫描模式研究

批准号:30970777
批准年份:2009
负责人:刘杰
学科分类:H2702
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
4

面向车载多源异质信息的自适应增强融合协同图像重建方法

批准号:61872425
批准年份:2018
负责人:王晗
学科分类:F0210
资助金额:51.00
项目类别:面上项目