基于体映射的修复用人体骨骼支架模型生成方法研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:61373054
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:73.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:F0209.计算机图形学与虚拟现实
- 结题年份:2017
- 批准年份:2013
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2014-01-01 至2017-12-31
- 项目参与者:杨波; 彭立志; 王琳; 吕娜; 徐立; 史景; 贾兴玥; 梁志锋;
- 关键词:
项目摘要
Bone tissue engineering is a kind of effective method of restoration of the large skeletal defects. It is the foundation of the bone tissue engineering to design the bone scaffold with given porosity, interconnected pores and adequate mechanical propertie. In this study, we will degisn the generic skeleton scaffold based on the local geometric feature extracted from serial CT images of the generic skeleton first, and then generte the individual skeleton scaffold using a surface-mapping based volume mapping method. A detailed description of the content of this project is as follow. 1. Based on an improved energy model, we will study the fairing surface reconstrution method with high degree of accuracy. We will propose a new FNT model, and based on the model, give a surface repairing method which can restore the missed local feature. 2. We will study the surface mapping method to map the suface of the generic skeleton scaffold to that of the patient's individual skeleton. Based on the surface mapping, we will propose a new volume mapping method, and will construct the volume harmonic mapping equation to generate the individual bone scaffold model from the generic skeleton scaffold model. 3. We will approximate the fracture surface of the patient's defective skeleton with a general quadratic surface. Taking the general quadratic implicit surface as the cutting surface, we will study the quick cutting method to separate the repairing scaffold from the whole individual bone scaffold model. The repairing scaffold has the same size with the defective part of the patient scaffold. The project aims to give a new pipeline and effective method for the generation of the repairing scaffold.
较大骨缺损的修复需要用到骨骼支架。如何设计出孔隙率符合要求,有良好的孔隙连通性,力学性能满足要求且可重用的骨骼支架模型是当前亟待解决的问题。本项目在提取骨骼结构局部几何特征的基础上,设计满足要求的标准骨骼支架模型,然后利用基于曲面映射约束的体映射生成病人个性化的骨骼支架模型。具体研究以下内容:基于一种改进的能量模型,研究重构高精度光顺骨骼曲面模型的算法,提出一种新的柔性神经树模型,研究能恢复特征的曲面修补方法;基于提取的骨骼结构局部几何特征,研究生成标准骨骼支架模型的方法;基于标准骨骼支架模型和病人个性化骨骼表面及特征曲面之间的曲面映射约束,研究出基于双层曲面约束的体映射新方法;研究从完整的个性化骨骼支架模型上切割下和骨骼缺损部分大小一致的修复用骨骼支架模型的方法,并实现骨骼支架到人体骨骼几何结构的平缓过渡。项目的主要目标是为解决修复用骨骼支架模型的生成提供一种新的思路和一种高效的新方法。
结项摘要
本课题在骨骼结构三维网格特征点提取、配准,曲面拟合,基于图结构的点云配准算法和基于图结构的骨骼体数据配准算法、三维建模演示与交互等领域开展了探索性研究,取得了一系列成果。1)项目组在提取序列CT数据皮质骨和小梁骨轮廓的基础上,获得骨骼的点云和三维网格数据,基于此,设计了一种基于分层双边滤波的显著特征点提取方法;2)设计了一种基于智能优化的曲面拟合算法;3)特征点的匹配约束,是骨骼体数据映射的重要基础。项目组基于图理论和超图理论,研究了二维数据点的匹配算法,提出了一种结合微观结构描述符和加权相邻结构为基础的一种软超图模型来对数据的相似性进行计算。另外,将一种非对称高斯模型与结构特征相结合,提出了一种非刚性数据点配准算法。4)项目组提出了一种基于混合对应的分层实现网格稠密对应的算法。该方法在稀疏对应的基础上,通过保测地距离信息在初始点的各层领域内进行局部匹配,通过逐层传递实现两个网格的高精度的稠密对应,实现了一种鲁棒有效的网格稠密对应算法。5)体数据的参数化是处理复杂模型结构转移的一个重要方法。通常需要在模网格模型与目标参数域之间建立一个可逆的映射,并且使这个映射在参数化的过程中产生足够小的扭曲和翻转。项目组提出一种基于调和能量的有界变形体网格参数化方法,该方法对体调和映射参数化方法进行改进,利用中值方法对网格的质心重新求解,将参数化后得到的体网格投影到有界空间中,通过求解与原映射最近似的映射矩阵,将参数化过程中产生的扭曲变形控制在一定的范围内,最后得到无翻转、低扭曲的体网格。6)项目提出了一种基于表面特征点约束的体数据配准算法。该算法的目标是将三维标准骨骼体模型与缺损的病人个性化骨骼模型进行配准,首先提取适合稀疏匹配的三维体模型上的显著特征点,并采用图匹配方法将稀疏特征点进行匹配,以稀疏特征点对为约束,定义体配准的目标函数,迭代实现体数据的配准。
项目成果
期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(9)
专利数量(0)
A fast feature weighting algorithm of data gravitation classification
一种数据引力分类的快速特征赋权算法
- DOI:10.1016/j.ins.2016.09.044
- 发表时间:2017
- 期刊:Information Sciences
- 影响因子:8.1
- 作者:Peng Lizhi;Zhang Hongli;Zhang Haibo;Yang Bo
- 通讯作者:Yang Bo
An HCI paradigm fusing flexible object selection and AOM-based animation
融合灵活对象选择和基于 AOM 的动画的 HCI 范例
- DOI:10.1016/j.ins.2016.06.052
- 发表时间:2016-11
- 期刊:Information Sciences
- 影响因子:8.1
- 作者:Feng Zhiquan;Yang Bo;Liu Hong;Lv Na;Yang Xiaohui;Yin Jianqin;Zhang Yuan;Zhao Xiuyang
- 通讯作者:Zhao Xiuyang
Building Image Feature Kinetics for Cement Hydration Using Gene Expression Programming With Similarity Weight Tournament Selection
使用基因表达编程和相似权重锦标赛选择来构建水泥水化的图像特征动力学
- DOI:10.1109/tevc.2014.2367111
- 发表时间:2015-10-01
- 期刊:IEEE TRANSACTIONS ON EVOLUTIONARY COMPUTATION
- 影响因子:14.3
- 作者:Wang, Lin;Yang, Bo;Liang, Zhifeng
- 通讯作者:Liang, Zhifeng
Color image retrieval based on the hypergraph combined with a weighted adjacent structure
基于超图结合加权邻接结构的彩色图像检索
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:IET Computer Vision
- 影响因子:1.7
- 作者:Suliang Yu;Dongmei Niu;Liangliang Zhang;Mingjun Liu;Xiuyang Zhao
- 通讯作者:Xiuyang Zhao
Effectiveness of Statistical Features for Early Stage Internet Traffic Identification
早期互联网流量识别统计特征的有效性
- DOI:10.1007/s10766-014-0337-2
- 发表时间:2016
- 期刊:International Journal of Parallel Programming
- 影响因子:1.5
- 作者:Peng Lizhi;Yang Bo;Chen Yuehui;Chen Zhenxiang
- 通讯作者:Chen Zhenxiang
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其他文献
基于节点矢量优化的复合材料序列轮廓逼近及重构
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:计算机辅助设计与图形学学报
- 影响因子:--
- 作者:张彩明;李萍萍;赵秀阳;杨波
- 通讯作者:杨波
由硅酸盐水泥的观测数据反向萃取水化早期动力学方程
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:中国科学E辑:技术科学
- 影响因子:--
- 作者:杨波;常钧;陈月辉;王琳;赵秀阳
- 通讯作者:赵秀阳
基于轮廓提取和自适应单元分解的水泥颗粒三维重构
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:计算机辅助设计与图形学学报
- 影响因子:--
- 作者:王亚楠;赵秀阳;杨波
- 通讯作者:杨波
吡哆醛酰肼修饰的新型发光金属 有机框架材料的制备及表征
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:山西大学学报(自然科学版)
- 影响因子:--
- 作者:赵秀阳;刘雪峰;武鑫;焦媛;贾琬鑫;董川
- 通讯作者:董川
CUDA计算架构在水泥水化过程建模中的应用
- DOI:--
- 发表时间:2013
- 期刊:临沂大学学报
- 影响因子:--
- 作者:杨波;王琳;赵秀阳;张庆科
- 通讯作者:张庆科
其他文献
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