本發(fā)明涉及醫(yī)學圖像
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種脊椎矯正裝置。
背景技術(shù)：
：脊椎矯正技術(shù)是專用于復位偏位、半脫位的脊椎，調(diào)整脊椎關(guān)節(jié)的一門技術(shù)，類似于中醫(yī)的扳法和正骨術(shù)。脊椎矯正技術(shù)具有系統(tǒng)的理論指導，特有的發(fā)力技巧，是一項科學、高效的治療技術(shù)。脊椎矯正技術(shù)已經(jīng)被納入治療頑固性疾病的重要輔助治療手段，并且收到了非常好的療效，脊椎矯正技術(shù)對糖尿病、類風濕、心腦血管疾病等均有重要輔助治療作用?，F(xiàn)如今的脊柱側(cè)彎矯正技術(shù)運用的方法多數(shù)是彎棒固定矯正。手術(shù)之前，由醫(yī)生根據(jù)病人的脊柱ct圖(包括側(cè)位圖和斷層掃描圖)結(jié)合自己的經(jīng)驗來計算預測手術(shù)之中要用的彎棒形狀，以達到利用彎棒矯正脊柱的目的。在生成彎棒過程中，醫(yī)生只能利用二維的ct圖，計算一些脊柱參數(shù)(如cobb角，腰底角)和通過ct圖的三視圖來確定脊椎的空間相對位置和脊柱整體形態(tài)，根據(jù)這些狀態(tài)和醫(yī)生自身的經(jīng)驗來預期矯正后脊柱的形態(tài)?？梢姡瑐鹘y(tǒng)脊椎矯正技術(shù)需要經(jīng)驗豐富的臨床醫(yī)生才能很好的做出預測，但僅依靠臨床醫(yī)生的經(jīng)驗，缺乏科學系統(tǒng)的方法，容易存在預測失誤，造成手術(shù)過程中還要對已經(jīng)制作好的彎棒加以修改，這樣就不可避免地會增加手術(shù)時間，增加病人的出血量，增大手術(shù)風險。因此，提供一種專門針對脊椎矯正技術(shù)的裝置來輔助醫(yī)生出色地完成矯正手術(shù)成為亟待解決的技術(shù)問題。為此，中國專利(公開號為cn102968791a)公開了一種三維醫(yī)學圖像圖形顯示的交互方法及其系統(tǒng)。該專利的交互方法包括如下步驟：a、在三維醫(yī)學圖像/圖形顯示的場景中，通過控制包圍盒選擇交互處理的范圍；b、將所述包圍盒圈定的范圍運用到所述三維醫(yī)學圖像/圖形顯示的處理中，獲得對應的局部顯示結(jié)果；c、將所述局部顯示結(jié)果輸出到分割算法，執(zhí)行相應的分割處理。該專利的交互系統(tǒng)包括：選擇模塊，用于在三維醫(yī)學圖像/圖形顯示的場景中，通過控制包圍盒選擇交互處理的范圍；包圍盒處理模塊，用于將所述包圍盒圈定的范圍運用到所述三維醫(yī)學圖像/圖形顯示的處理中，獲得對應的局部顯示結(jié)果；執(zhí)行模塊，用于將所述局部顯示結(jié)果輸出到分割算法，執(zhí)行相應的分割處理。該專利提供的方法和系統(tǒng)可以實現(xiàn)在顯示方式下的感興趣區(qū)域/感興趣空間的局部顯示，從而有利于醫(yī)生的觀察診斷，但是該專利提供的交互方法和交互系統(tǒng)在選擇交互處理范圍時需要花費大量時間，而且難以快速精確地選取需要進行交互處理的對象。因此，急需提供一種能夠準確自動地獲得包圍盒空間位置和大小的裝置。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術(shù)在脊椎骨進行局部分割時，完全手動地調(diào)整包圍盒來適應不同形態(tài)的脊椎骨，費時費力，難以快速精確地獲得包圍盒空間位置和大小的問題，本發(fā)明提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)自動獲得包圍盒空間位置和大小的脊椎矯正裝置，尤其是一種對醫(yī)學脊柱三維空間模型進行局部分割以獲得單塊脊椎骨的裝置。本發(fā)明提供的脊椎矯正裝置采用的方法主要基于visualtoolkit工具中生成的三維脊柱模型，在空間區(qū)域中生成一個空間包圍盒，將包圍盒的六個面設(shè)置成切面，將待分割的脊椎骨存儲于包圍盒內(nèi)部。本發(fā)明的包圍盒還可以自由地移動位置和調(diào)整大小和角度，這樣就實現(xiàn)了截取不同形態(tài)特征的單塊脊椎骨。進一步地，為了使包圍盒定位更加準確快捷，本發(fā)明提供了一種先對三維脊柱模型上將要截取的脊椎骨的上下平面進行平面識別來獲得上下平面的法向量和空間位置等參數(shù)，然后利用這些參數(shù)，進行切合實際的運算過程，最后可以自動生成較為理想的空間包圍盒，用戶只需要微調(diào)便可以從整體脊柱模型上面截取出來理想的單塊脊椎骨。進一步地，為了使截取過程更加方便快捷，在包圍盒處理模塊采用了左右兩部分對照截取，左半部分放置整體三維脊柱模型與包圍盒，右半部分放置包圍盒截取的部分模型與包圍盒，兩邊的包圍盒完全同步，如此便可使截取過程更加方便。根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，脊椎矯正裝置截取單塊脊椎骨的方法包括如下過程：采取以脊柱三維空間模型的表面模型法向量為基礎(chǔ)的平面生長及平面擬合，以確定包圍盒的上下平面的形態(tài)；將上下兩個擬合平面沿各自的法向量平移一定距離，使之包含整個欲截取的脊椎骨；根據(jù)兩個擬合平面的中心點的連線來確定包圍盒的中心，根據(jù)兩個擬合平面的與豎直方向夾角較小的法向量來確定包圍盒的上下平面的法向量，從而確定包圍盒的形狀和大小。采用左右兩部分對照截取，以及包圍盒完全交互式操作，讓截取過程更加方便直觀；在截取局部區(qū)域后，立即對局部模型進行去噪處理，保存模型在空間上的最大連通域，消除小塊的雜質(zhì)。根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，所述脊椎矯正裝置至少包括識別模塊、擬合模塊、包圍盒處理模塊和矯正模塊。所述識別模塊以所述脊柱三維空間模型上的三角片為種子點進行生長并利用廣度優(yōu)先遍歷法進行有最大迭代次數(shù)的相鄰平面生長以獲得三角片集合。所述擬合模塊基于所述識別模塊識別出的三角片集合中所有三角片的法向量和頂點參數(shù)采用矩陣乘法以及計算矩陣奇異值的方法計算擬合平面方程式。所述包圍盒處理模塊基于所述擬合模塊擬合出的兩個相對擬合平面的中心點和法向量來確定包圍盒的中心、兩個相對面的距離和兩個相對面的法向量并基于所確定的包圍盒的中心、兩個相對面的距離和兩個相對面的法向量來確定所述包圍盒的空間位置和大小。所述矯正模塊基于所述包圍盒處理模塊所確定的包圍盒截取的脊椎骨參數(shù)來產(chǎn)生彎棒的彎曲參數(shù)以通過所述彎棒實現(xiàn)脊椎矯正。根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，所述脊椎矯正裝置產(chǎn)生彎棒的彎曲參數(shù)，使得醫(yī)生能夠定制是和患者脊椎病狀所需矯正的彎棒。優(yōu)選地，矯正模塊基于所述包圍盒處理模塊所確定的包圍盒截取的脊椎骨參數(shù)來產(chǎn)生彎棒的彎曲方案。更優(yōu)選地，所述矯正裝置基于所述包圍盒處理模塊所確定的包圍盒截取的脊椎骨參數(shù)來獲取彎棒螺桿位置和方向并使用一種或多種基于幾何形狀的算法將螺桿位置和方向轉(zhuǎn)換成一系列的彎曲指令。優(yōu)選地，所述彎棒的彎曲算法為獲取并且數(shù)字化空間中的點，分析所述點并且計算用機械彎曲裝置使彎棒彎曲所需的彎曲指令和所述彎棒長度。本發(fā)明可以應用于醫(yī)學中對脊柱側(cè)彎手術(shù)的空間模型參考和彎棒的預先生成，提高彎棒制作精度，減少手術(shù)中病人的出血量，降低醫(yī)生的勞動強度，減少手術(shù)時間和降低手術(shù)風險，在臨床應用上具有重要意義。根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，所述識別模塊至少包括選取單元、標記數(shù)組建立單元、第一存儲單元和生長單元。所述選取單元用于從所述脊柱三維空間模型表面上選取一個三角片的id。所述標記數(shù)組建立單元用于在所述選取單元選取三角片后建立標記數(shù)組，所述標記數(shù)組用以標記三角片的使用情況且所述標記數(shù)組的大小為要截取的脊柱三維空間模型表面的三角片總數(shù)。所述第一存儲單元用于存儲所述脊柱三維空間模型的數(shù)據(jù)、待比較三角片的id鏈表和/或所述識別模塊識別出的三角片id鏈表。所述生長單元以所述選取單元選取的三角片法向量為基準并利用廣度優(yōu)先遍歷法進行有最大迭代次數(shù)的相鄰平面生長以獲得所述三角片集合。根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，所述生長單元通過如下方式獲得所述三角片集合：所述生長單元從所述選取單元選取的三角片開始，依次標記并判斷待選擇三角片的使用情況，在所述待選擇三角片已經(jīng)使用之時，所述生長單元放棄所述待選擇三角片與種子點三角片的比較；在所述待選擇三角片未使用之時，所述生長單元計算所述待選擇三角片法向量與種子點三角片法向量的各分量差值的絕對值之和。根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，所述生長單元計算出所述待選擇三角片法向量與所述種子點三角片法向量的各分量差值的絕對值之和不大于0.5時，所述生長單元將所述待選擇三角片id的鏈表發(fā)送至第一存儲單元進行存儲。所述生長單元計算出所述待選擇三角片法向量與所述種子點三角片法向量的各分量差值的絕對值之和大于0.5時，所述生長單元訪問下一個待選擇的三角片。相對于現(xiàn)有技術(shù)判斷兩向量的夾角來生成新的平面，本發(fā)明通過判斷兩向量各分量差值的絕對值之和具有簡單、效率高、更省時的優(yōu)勢。根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，所述生長單元以存儲至所述第一存儲單元中的三角片作為待比較對象，將待選擇三角片的法向量與所述待比較對象三角片法向量的各分量差值的絕對值之和不大于0.5的所述待選擇三角片id的鏈表發(fā)送至所述第一存儲單元進行存儲并作為下一次循環(huán)中的待比較對象，如此循環(huán)直至遍歷完所有三角片，并且在循環(huán)結(jié)束之后，所述生長單元調(diào)取存儲于所述第一存儲單元中的三角片id的鏈表并將對應的三角片以不同于未選中三角片的顏色進行著色以生成一個近似平面的超平面。根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，所述擬合模塊至少包括第一計算單元、第二存儲單元、第二計算單元、第三計算單元和驗證單元。其中，所述第一計算單元對所述識別模塊識別出的所述三角片集合中所有三角片的法向量進行平均化處理以獲得所述三角片的平均法向量并將所述平均法向量存儲至所述第二存儲單元。所述第二存儲單元用于存儲所述平均法向量以及所述識別模塊識別出的所述三角片集合中所有三角片的頂點參數(shù)。所述第二計算單元基于存儲于所述第二存儲單元中的頂點參數(shù)分別計算所述三角片頂點在x、y、z軸的平均值。所述第三計算單元基于所述第一計算單元計算的平均法向量和所述第二計算單元計算的所述三角片頂點在x、y、z軸的平均值采用矩陣乘法以及計算矩陣奇異值的方法計算擬合平面方程式。所述驗證單元基于所述擬合平面方程式計算所述擬合平面的法向量并將其與所述第一計算單元計算的平均法向量進行比較，在二者偏差達到設(shè)定閾值時重新計算所述擬合平面方程式。優(yōu)選地，所述擬合模塊基于所述識別模塊識別出的三角片集合中所有三角片的法向量和頂點參數(shù)采用矩陣乘法以及計算矩陣奇異值的方法計算欲截取的單塊脊椎骨的上下兩個平面的擬合平面方程式。本發(fā)明第一計算單元和第二計算單元計算出的平均法向量以及頂點平均值作為參考向量以及計算擬和平面中心的基準值，而不直接用于擬合平面，從而減小擬合平面與理想平面的偏差，使擬合出的平面更精確。根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，所述包圍盒處理模塊根據(jù)所述擬合模塊擬合出的兩個相對面的的中心點連線來確定所述包圍盒的中心并將中心線的長度作為所述包圍盒兩個相對面的距離、根據(jù)所述兩個相對面的法向量與豎直方向夾角較小者來確定所述包圍盒兩個相對面的法向量，并且所述包圍盒處理模塊基于所述包圍盒的中心、所述包圍盒兩個相對面的距離和所述包圍盒兩個相對面的法向量來確定所述包圍盒的空間位置和大小。根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，所述包圍盒處理模塊至少包括包圍盒確定單元、調(diào)整單元和后處理單元。其中，所述包圍盒確定單元基于所述擬合模塊擬合出的兩個相對面的的中心點與法向量參數(shù)來確定所述包圍盒的空間位置。所述調(diào)整單元對所述包圍盒確定單元確定的所述包圍盒的空間位置進行旋轉(zhuǎn)以使所述包圍盒能夠與所述脊椎三維空間模型表面貼合。所述后處理單元在基于所述調(diào)整單元旋轉(zhuǎn)后的包圍盒截取脊椎骨后，對所述包圍盒內(nèi)截取的局部模型進行去噪處理以保存所述局部模型在空間上的最大連通域。根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，所述包圍盒確定單元通過如下方式確定所述包圍盒的空間位置：所述包圍盒確定單元基于計算所述擬合模塊擬合出的兩個相對面的的中心點的平均值以獲得所述包圍盒中心，所述包圍盒確定單元將所述包圍盒在x、y軸方向分別根據(jù)所述中心左右延伸預設(shè)閾值，將所述包圍盒在z軸方向分別根據(jù)所述中心上下延伸預設(shè)閾值以確定所述包圍盒的空間位置。根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，所述調(diào)整單元通過如下方式調(diào)整所述包圍盒的空間位置：所述調(diào)整單元計算與z軸夾角最小的空間向量并確定所述空間向量與z軸的夾角的角度值，所述調(diào)整單元計算所述空間向量與z軸的公垂線，并且所述調(diào)整單元使所述包圍盒以所述公垂線為旋轉(zhuǎn)軸，以所述空間向量與z軸的夾角為旋轉(zhuǎn)角進行旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明的脊椎矯正裝置作為從整體中截取局部模型的裝置，具有通用性，而且可實現(xiàn)自動地獲得包圍盒的空間位置和大小來適應不同形態(tài)的脊椎骨，為了更好地適應不同形態(tài)的脊椎骨，本發(fā)明的包圍盒還能夠自動旋轉(zhuǎn)。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有操作簡單、自動性高、準確度高的優(yōu)勢。附圖說明圖1是本發(fā)明的脊椎矯正裝置一個優(yōu)選實施方式的模塊示意圖；圖2是本發(fā)明確定的包圍盒的一個優(yōu)選實施方式的效果示意圖；和圖3是本發(fā)明確定的包圍盒的另一個優(yōu)選實施方式的效果示意圖。附圖標記列表10：識別模塊101：選取單元102：標記數(shù)組建立單元103：第一存儲單元104：生長單元20：擬合模塊201：第一計算單元202：第二存儲單元203：第二計算單元204：第三計算單元205：驗證單元30：包圍盒處理模塊301：包圍盒確定單元302：調(diào)整單元303：后處理單元40：矯正模塊具體實施方式下面結(jié)合附圖和實施例進行詳細說明。針對當今醫(yī)院做脊柱側(cè)彎矯正只能利用二維ct圖進行簡單的測量和預估的尷尬局面，本發(fā)明提供了一種脊椎矯正裝置，通過該裝置可以對利用三維建模技術(shù)生成的脊椎骨模型進行局部分割并利用分割后的局部模型進行模擬矯正仿真。具體地，通過對ct斷層掃描圖像，利用visualtoolkit(簡稱vtk)工具的marchingcubes方法進行三維重建，還原出人體骨骼的三維圖像，然后對重建的三維模型分割并進行處理，最終得到單個脊椎骨的三維模型并分別保存，利于后續(xù)的測量和調(diào)整。優(yōu)選地，vtk通過封裝不同的處理類使用戶可以方便的利用ct斷層掃描圖及核磁共振成像圖進行三維模型的生成，包括體繪制和面繪制。更優(yōu)選地，本發(fā)明利用面繪制方法將成套的ct斷層掃描圖進行三維建模，生成逼真的三維表面模型。三維表面模型包含了三維模型所需要的一系列信息，如點，線，面，法向量等。通過這些信息，可以對三維模型進行一系列的操作以實現(xiàn)手術(shù)模擬等功能。進一步地，本發(fā)明提供了一種利用醫(yī)學脊柱三維空間模型進行局部分割獲得單塊脊椎骨的裝置。該裝置通過采用空間包圍盒，手動調(diào)整包圍盒的大小和空間形態(tài)，對整個脊柱進行局部截取。該裝置還可以先對脊柱三維空間模型上脊椎骨上下表面進行平面識別，利用識別生成的平面的各種參數(shù)(如法向量和各方向的長度)確定空間包圍盒的位置和形態(tài)，然后通過微調(diào)來截取單塊脊椎骨。對截取出來的脊椎骨進行標號和存儲必要的脊椎骨參數(shù)，以利于后續(xù)脊椎調(diào)整和矯正模擬工作的進行。對本發(fā)明中涉及到的名詞做如下解釋。廣度優(yōu)先遍歷法：廣度優(yōu)先遍歷法是連通圖的一種遍歷策略，其基本思想是從一個頂點v0開始，輻射狀地優(yōu)先遍歷其周圍較廣的區(qū)域。廣度優(yōu)先遍歷法以層為順序，將某一層上的所有節(jié)點都搜索到了之后才向下一層搜索。其包括三個步驟：(1)從圖中某個頂點v0出發(fā)并訪問此頂點。(2)從v0出發(fā)，訪問v0的各個未曾訪問的鄰接點w1、w2……wk，然后依此從w1、w2……wk出發(fā)訪問各自未被訪問的鄰接點。(3)重復步驟(2)，直至全部頂點都被訪問為止。包圍盒：包圍盒被定義為包含該對象且各邊平行于坐標軸的最小六面體。包圍盒可以在空間坐標系中自由移動和旋轉(zhuǎn)，并能自由調(diào)整大小。包圍盒有七個小球分別控制每個面的位置和整體的位置，鼠標點擊在面上而非小球上時以中心小球為旋轉(zhuǎn)中心的自由旋轉(zhuǎn)運動。實施例1圖1示出了本發(fā)明的脊椎矯正裝置一個優(yōu)選實施方式的模塊示意圖。如圖1，本發(fā)明的脊柱矯正裝置至少包括識別模塊10、擬合模塊20、包圍盒處理模塊30和矯正模塊40。識別模塊10以脊柱三維空間模型上的三角片為種子點進行生長，并利用廣度優(yōu)先遍歷法進行有最大迭代次數(shù)的相鄰平面生長以獲得三角片集合。擬合模塊20基于識別模塊10識別出的三角片的法向量和頂點參數(shù)采用矩陣乘法以及計算矩陣奇異值的方法計算兩個相對擬合平面的方程式以獲得兩個相對的擬合面。優(yōu)選地，兩個相對的面為欲截取的單塊脊椎骨的上下面。包圍盒處理模塊30基于擬合模塊20擬合出的兩個相對擬合平面的中心點和法向量來確定包圍盒的中心、兩個相對面的距離和兩個相對面的法向量并基于所確定的包圍盒的中心、兩個相對面的距離和兩個相對面的法向量來確定包圍盒的空間位置和大小。矯正模塊40基于包圍盒處理模塊30所確定的包圍盒截取的脊椎骨參數(shù)來產(chǎn)生彎棒的彎曲參數(shù)以通過所述彎棒實現(xiàn)脊椎矯正。本實施例所確定的包圍盒的效果示意圖如圖2所示。根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，脊柱三維空間模型的每一個三角片都有一個法向量，當選擇某一三角片進行區(qū)域生長時，可與相鄰三角片之的法向量進行比較，向與選中的三角片空間夾角不超過某一較小度量(根據(jù)實際情況確定)的相鄰三角片進行生長，利用生長后的眾多三角片進行平面擬合即可實現(xiàn)空間平面擬合。優(yōu)選地，眾多三角片是通過如下方式獲得的：利用三角片選取器在一個平面上選取一個三角片，以該三角片為種子點進行生長，結(jié)合每個三角片的法向量，生長時根據(jù)種子點三角片的法向量和其他三角片法向量的夾角，利用廣度優(yōu)先遍歷發(fā)法選取夾角在較小范圍內(nèi)的相鄰三角片，進行有最大迭代次數(shù)的相鄰平面生長，這樣可以得到較大范圍的平面三角片。再次參見圖1，識別模塊10至少包括選取單元101、標記數(shù)組建立單元102、第一存儲單元103和生長單元104。優(yōu)選地，選取單元101用于從脊柱三維空間模型表面上選取一個三角片的id。優(yōu)選地，標記數(shù)組建立單元102用于在選取單元101選取一個三角片后建立標記數(shù)組，標記數(shù)組用以標記每個三角片的使用情況且標記數(shù)組的大小為要截取的脊柱三維空間模型表面的三角片的總數(shù)。優(yōu)選地，在選取單元101從脊柱三維空間模型表面上選取一個三角片后，若無標記數(shù)組，則由標記數(shù)組建立單元102新建一個標記數(shù)組，該標記數(shù)組用于確定要識別的平面上的三角片是否被使用。更優(yōu)選地，標記數(shù)組的大小為所選三角片所在平面的三角片的總數(shù)。優(yōu)選地，第一存儲單元103用于存儲脊柱三維空間模型的數(shù)據(jù)、待比較三角片的id鏈表和/或最終被選擇的三角片id的鏈表。優(yōu)選地，待比較三角片的id鏈表為選取單元101從脊柱三維空間模型表面上選取的三角片的id，第一存儲單元103存儲的數(shù)據(jù)以為生長單元104的廣度優(yōu)先遍歷做準備。優(yōu)選地，生長單元104以選取單元101選取的三角片的法向量作為基準向量，利用廣度優(yōu)先遍歷法進行有最大迭代次數(shù)的相鄰平面生長以獲得符合要求的三角片集合。優(yōu)選地，廣度優(yōu)先遍歷法至少包括如下步驟：s1：生長單元104首先設(shè)置廣度優(yōu)先遍歷的循環(huán)數(shù)。優(yōu)選地，循環(huán)數(shù)為選取單元101所選的三角片所在平面的三角片的總數(shù)。s2：進行第一次循環(huán)時，生長單元104先獲取脊柱三維空間模型中所有三角片的法向量信息。優(yōu)選地，所有三角片的法向量信息在vtk構(gòu)建三維表面模型時依據(jù)得出并保存在三維數(shù)據(jù)中。更優(yōu)選地，第一存儲單元103中存儲有脊柱三維空間模型的數(shù)據(jù)，生長單元104可從第一存儲單元103中獲取所有三角片的法向量信息。s3：生長單元104從選取單元101選取的三角片開始循環(huán)，依次標記并判斷要比較的三角片的使用情況。在待選擇三角片已經(jīng)使用時，生長單元104放棄待選擇三角片與種子點三角片的比較。在待選擇三角片未使用時，生長單元104標記并比較待選擇三角片與種子點三角片法向量的各分量差值的絕對值之和。優(yōu)選地，生長單元104計算出待選擇三角片的法向量與種子點三角片法向量的各分量差值的絕對值之和不大于0.5時，生長單元104將待選擇三角片id的鏈表發(fā)送至第一存儲單元103進行存儲。存儲在第一存儲單元103中的待選擇三角片作為最終結(jié)果集中的一個三角片。生長單元104計算出待選擇三角片的法向量與種子點三角片法向量的各分量差值的絕對值之和大于0.5時，生長單元104訪問下一個待選擇的三角片。s4：生長單元104從已經(jīng)篩選出的待選擇三角片著手，找到其相鄰的三角片，并將相鄰三角片id存入第一存儲單元103的待比較數(shù)組，，作為下一次循環(huán)中的待選擇三角片來使用，進入下一次循環(huán)，直至循環(huán)次數(shù)用完。優(yōu)選地，生長單元104以篩選出的三角片作為待比較對象，并將待選擇三角片的法向量與待比較對象三角片法向量的各分量差值的絕對值之和不大于0.5的三角片id存入第一存儲單元103的待比較數(shù)組以作為下一次循環(huán)中的待比較對象來使用，如此循環(huán)直至遍歷完所有三角片。s5：在循環(huán)結(jié)束之后，生長單元104調(diào)取存儲于第一存儲單元103中的三角片id并將對應的三角片以不同于未選中三角片的顏色進行著色以生成一個近似平面的超平面。優(yōu)選地，存儲于第一存儲單元103中的三角片近似在同一個平面上。當獲得近似平面的三角形集合之后，擬合模塊20利用選擇的三角片進行平面擬合以生成一個平面，生成的平面作為后續(xù)包圍盒定位的依據(jù)。繼續(xù)參見圖1，擬合模塊20至少包括第一計算單元201、第二存儲單元202、第二計算單元203、第三計算單元204和驗證單元205。優(yōu)選地，第一計算單元201對識別模塊10識別出的三角片的法向量進行平均化處理以獲得三角片的平均法向量并將平均法向量存儲至第二存儲單元202。優(yōu)選地，第二存儲單元202還存儲有識別模塊10識別出的三角片的頂點參數(shù)。優(yōu)選地，第二計算單元203基于存儲于第二存儲單元202中的頂點參數(shù)分別計算三角片頂點在x、y、z軸的平均值。該平均值作為后續(xù)計算擬合平面中心的基準值，而并不將其直接作為擬合平面中心，如此可以減小擬合平面與理想平面的偏差。優(yōu)選地，第三計算單元204基于第一計算單元201計算的平均法向量和第二計算單元203計算的三角片頂點在x、y、z軸的平均值采用矩陣乘法以及計算矩陣奇異值的方法計算擬合平面的方程式。優(yōu)選地，第三計算單元204根據(jù)計算所得的矩陣奇異值獲得的奇異向量來指定擬合平面的平面系數(shù)。優(yōu)選地，驗證單元205基于擬合平面方程式計算擬合平面的法向量并將其與第一計算單元201計算的平均法向量進行比較，在二者出現(xiàn)偏差達到設(shè)定閾值時重新計算擬合平面的方程式。更優(yōu)選地，擬合平面的法向量在原平均法向量上投影的方向和原平均法向量一致。其中，擬合平面的法向量由椎骨平面內(nèi)指向椎骨平面外。經(jīng)擬合模塊20擬合后可以在脊柱三維空間模型表面上生成近似平面的擬合平面，通過對擬合平面進行適當平移，生成浮于脊柱三維空間模型表面之上的一個平面，利用生成的擬合平面，通過包圍盒處理模塊30可進一步確定包圍盒的空間位置和大小。優(yōu)選地，包圍盒處理模塊30根據(jù)擬合模塊20擬合出的兩個相對面的的中心點連線來確定包圍盒的中心，將中心線的長度作為包圍盒兩個相對面的距離、根據(jù)兩個相對面的法向量與豎直方向夾角較小者來確定包圍盒兩個相對面的法向量。包圍盒處理模塊30基于包圍盒的中心、包圍盒兩個相對面的距離和包圍盒兩個相對面的法向量來確定包圍盒的位置和大小。后續(xù)只需微調(diào)便可很方便準確的截取出單塊的脊椎骨。繼續(xù)參見圖1，包圍盒處理模塊30至少包括包圍盒確定單元301、調(diào)整單元302和后處理單元303。優(yōu)選地，包圍盒確定單元301基于擬合模塊20擬合出的兩個相對面的的中心點與法向量參數(shù)來確定包圍盒的空間位置。優(yōu)選地，調(diào)整單元302基于包圍盒確定單元301確定的包圍盒的空間位置進行旋轉(zhuǎn)以使包圍盒能夠與脊柱三維空間模型表面貼合。優(yōu)選地，后處理單元303在基于調(diào)整單元302旋轉(zhuǎn)后的包圍盒截取脊椎骨后，對包圍盒內(nèi)截取的局部模型進行去噪處理以保存模型在空間上的最大連通域。優(yōu)選地，使用了vtk中的vtkpolydataconnectivityfilter方法提取截取部分的最大連通域。根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，包圍盒確定單元301通過如下方式確定包圍盒的空間位置：包圍盒確定單元301基于計算擬合模塊20擬合出的兩個相對面的的中心點的平均值以獲得包圍盒中心。包圍盒確定單元301將包圍盒在x、y軸方向分別根據(jù)中心左右延伸預設(shè)閾值，將包圍盒在z軸方向分別根據(jù)中心上下延伸預設(shè)閾值以確定包圍盒的空間位置。優(yōu)選地，包圍盒在x、y軸方向分別根據(jù)中心左右延伸的距離大于包圍盒在z軸方向分別根據(jù)中心上下延伸的距離。具體延伸的距離可基于實際情況進行調(diào)整。例如，包圍盒在x、y軸方向分別根據(jù)中心左右延伸30～60個單位的距離，而包圍盒在z軸方向分別根據(jù)中心上下延伸1～2個單位的距離。根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，調(diào)整單元302通過如下方式調(diào)整包圍盒的空間位置：調(diào)整單元302計算與z軸夾角最小的空間向量并確定空間向量與z軸的夾角的角度值，調(diào)整單元302計算空間向量與z軸的公垂線。優(yōu)選地，調(diào)整單元302通過計算公垂線的三個分量，利用三階行列式，求兩向量的叉乘得到公垂線。調(diào)整單元302使包圍盒以公垂線為旋轉(zhuǎn)軸，以空間向量與z軸的夾角為旋轉(zhuǎn)角進行旋轉(zhuǎn)。實施例2本發(fā)明實施例1提供的脊椎矯正裝置作為從整體模型中截取局部模型的裝置，具有通用性，調(diào)整較為方便，但對于某些復雜的、不精細的三維模型用實施例1提供的裝置進行切割顯得步驟繁瑣，為此，實施例2提供了一種用手動的方法進行多次調(diào)整來進行切割的方法。根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，脊椎矯正裝置利用vtk在構(gòu)建的三維模型表面取點，利用此點為中心向x、y、z三個方向的正負方向各擴張若干個單位生成一個vtkbox包圍盒。設(shè)置包圍盒的六個面分別為切割面，取包圍盒內(nèi)部的模型為截取結(jié)果，便可實現(xiàn)局部截取。包圍盒可以進行擴大縮小，旋轉(zhuǎn)，以適應不同形態(tài)的脊椎骨。優(yōu)選地，為了避免截取的雜質(zhì)對后續(xù)操作的影響，脊椎矯正裝置提取空間最大連通體作為脊柱區(qū)域截取的最終結(jié)果。本實施例所確定的包圍盒的效果示意圖如圖3所示。根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，脊椎矯正裝置將截取窗口分為左右兩個部分，左半部分用于顯示整個三維脊柱空間模型。脊椎矯正裝置首先在截取窗口左邊的三維脊柱空間模型上選擇要截取的某一塊脊椎骨表面上的一點，然后以該點為中心生成一個固定大小的包圍盒。同時在右邊的截取窗口顯示同樣包圍盒與截取出來的局部模型，兩邊完全同步，都可以手動調(diào)整包圍盒的大小和旋轉(zhuǎn)角。本發(fā)明的脊椎矯正裝置將截取窗口分為左右兩個部分以實現(xiàn)對照，使得截取出來的模型更精確。采用如下方式對比實施例1和實施例2采用的脊椎矯正裝置截取的單塊脊椎骨的準確性，比較結(jié)果如表1和表2所示。實施例1的脊椎矯正裝置：該脊椎矯正裝置首先識別出欲截取脊椎骨的上下表面，基于識別的表面確定中心點和法向量后自動生成一個空間位置和大小合理的空間包圍盒，通過鼠標交互微調(diào)包圍盒的位置和大小，從而截取出單塊脊椎骨。實施例2的脊椎矯正裝置：該脊椎矯正裝置首先在脊柱三維空間模型的表面選取一點，以該點為中心分別在x、y、z方向上定義包圍盒半徑，從而生成一個與坐標軸平行的空間包圍盒，后續(xù)通過鼠標交互調(diào)整包圍盒的大小和位置，從而截取出單塊脊椎骨。首先確定理想模型的中心點，然后把實施例1和實施例2實際初次截取模型的所有點與理想模型的中心點比較。這里判斷一個局部模型初次截取效果的標準是：該截取模型離理想模型中心點接近的點越多的模型是越接近理想模型的，更能表現(xiàn)理想模型的形狀。用距離中心點大于一定閾值的點的個數(shù)作為標準，個數(shù)越少，說明模型越能表現(xiàn)理想模型的形狀特征。因為越大于這個區(qū)間，模型的點就會越離散。優(yōu)選地，閾值的確定是根據(jù)理想模型的x方向上的邊界值確定，方法是先獲取理想模型的x、y、z三個方向上的邊界值，然后取x方向上的距離值的1/2作為判斷標準。這里選取x方向是因為x方向脊柱斜率較大，更容易體現(xiàn)差異性。因此，根據(jù)距離理想模型中心點大于某一閾值的點的個數(shù)(稱為失效點數(shù)目)及有效點占模型總點數(shù)的百分率(稱之為有效率)這兩個數(shù)值，就可以比較出兩種方法效果的差異性,失效點個數(shù)越少，有效率越大的模型說明越接近理想截取模型。此處，理想截取模型是指通過提取截取模型的空間最大連通域所得到的單個脊椎骨模型，該模型不包含細小雜質(zhì)，屬于用戶最后想得到的模型。表1實施例1和實施例2截取的單塊脊椎骨失效點數(shù)目和有效率從表1可知，實施例1截取的單塊脊椎骨有效率在70％～93.1％，實施例2截取的單塊脊椎骨的有效率為54.1％～75.0％。其中，t4～l1的脊椎骨曲率依次增大，l1～l4脊椎骨的曲率依次減小。從表1還可看出，在曲率較大的脊椎骨位置，實施例1與實施例2的差異越大，由此可見，實施例1的脊椎矯正裝置在截取單塊脊椎骨時與理想模型更接近，尤其是在脊椎骨曲率較大時，采用實施1的脊椎矯正裝置更能截取出理想模型解決的單塊脊椎骨。使用實施例1和實施例2截取模型點的數(shù)量與理想截取模型點的數(shù)量的比率作為比較標準，結(jié)果如表2所示。表2實施例1和實施例2截取模型點的數(shù)量與理想模型的比率脊椎骨編號實施例1實施例2t41.123341.24389t51.164031.22328l11.125591.22543l21.125541.34737l31.092581.28872l41.063191.15600從表2可以看出，實施例1截取模型與理想模型的比率更接近于1。綜上所述，相對于實施例2，實施例1的脊椎矯正裝置截取的單塊脊椎骨準確性更高，與理想模型更接近。需要注意的是，上述具體實施例是示例性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明公開內(nèi)容的啟發(fā)下想出各種解決方案，而這些解決方案也都屬于本發(fā)明的公開范圍并落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應該明白，本發(fā)明說明書及其附圖均為說明性而并非構(gòu)成對權(quán)利要求的限制。本發(fā)明的保護范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。當前第1頁12