一种提取物体三维表面轮廓的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102869950102869950B(45)授权公告日2014.12.10(21)申请号201180010668.9(56)对比文件EP1653411A1,2006.05.03,(22)申请日2011.11.23CN101533518A,2009.09.16,(85)PCT国际申请进入国家阶段日CN101533521A,2009.09.16,2012.08.23CN101947103A,2011.01.19,(86)PCT国际申请的申请数据JP特开2000-99760A,2000.04.07,PCT/CN2011/0019492011.11.23审查员徐秋杰(87)PCT国际申请的公布数据WO2013/075265ZH2013.05.30(73)专利权人清华大学地址100084北京市海淀区清华大学医学科学楼B209(72)发明人白净张舒陈颀潇(74)专利代理机构北京纪凯知识产权代理有限公司11245代理人徐宁关畅(51)Int.Cl.G06T17/00(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书5页说明书5页附图3页附图3页(54)发明名称一种提取物体三维表面轮廓的方法(57)摘要本发明涉及一种提取物体三维表面轮廓的方法，包括以下步骤：1）设置包括有一CCD、一镜头、若干光源、一放置待成像物体的转台和一计算机的成像系统，转台中设置有控制器；2）将从成像系统中得到的物体图像，利用水平集算法提取待处理图像中选定区域的物体边界；3）根据待处理图像的大小得到物体的各个断层图像，并在各个断层图像上提取该层的表面轮廓；4）将通过步骤3）所得的物体各个断层的表面轮廓合并起来，得到物体三维表面轮廓，具体是指按层的顺序将边界点按照搜索角度有序排列连接起来。本发明可以广泛应用于快速获取物体三维表面轮廓中。CN102869950BCN1028695BCN102869950B权利要求书1/2页1.一种提取物体三维表面轮廓的方法，其包括以下步骤：1)设置一包括有一CCD、一镜头、若干光源、一放置待成像物体的转台和一计算机的成像系统，所述转台中设置有控制器；2)将从成像系统中得到的物体图像，利用水平集算法提取待处理图像中选定区域的物体边界；3)根据待处理图像的大小得到物体的各个断层图像，并在各个断层图像上提取该层的表面轮廓，其包括以下步骤：①在成像系统中定义旋转坐标系和拍摄坐标系；②选取待处理图像的某一层，计算该层图像上提取的物体边界距离图像中心线的距离；③进行坐标变换，即计算物体在各个成像角度时镜头光心在旋转坐标系中的坐标，以及所有待处理图像中物体边界在旋转坐标系中的坐标；④利用非平行束反投影的方法得到物体边界反投影图像；⑤通过步骤④在得到该层的边界反投影图像基础上提取物体此层的边界点坐标；⑥利用滤波器对步骤⑤所得到的表面轮廓进行平滑处理；⑦对待处理图像的每一层重复步骤①～⑥，得到物体各个断层的表面轮廓；4)将通过步骤3)所得的物体各个断层的表面轮廓合并起来，得到物体三维表面轮廓，具体是指按层的顺序将边界点按照搜索角度有序排列连接起来。2.如权利要求1所述的一种提取物体三维表面轮廓的方法，其特征在于：所述步骤2)包括以下步骤：①依次从成像系统中读取物体图像并将其存储成图像序列，根据所需要提取物体表面轮廓的精度要求，将图像序列中的每一幅图像缩小到原始图像的s倍后得到待处理图像，其中0＜s≤1；②从待处理图像中任意选取一幅图像，通过手动选择需要提取物体三维轮廓的区域；③对每一幅待处理图像在选定区域利用水平集算法提取物体选定区域的边界。3.如权利要求1所述的一种提取物体三维表面轮廓的方法，其特征在于：所述步骤3)中③进行坐标变换包括以下步骤：①计算镜头光心和待处理图像中物体边界在拍摄坐标系中的坐标；②通过坐标变换公式将拍摄坐标系中物体边界的坐标换算到旋转坐标系中。4.如权利要求2所述的一种提取物体三维表面轮廓的方法，其特征在于：所述步骤3)中③进行坐标变换包括以下步骤：①计算镜头光心和待处理图像中物体边界在拍摄坐标系中的坐标；②通过坐标变换公式将拍摄坐标系中物体边界的坐标换算到旋转坐标系中。5.如权利要求1或2或3或4所述的一种提取物体三维表面轮廓的方法，其特征在于：所述步骤3)中④利用非平行束反投影的方法得到物体边界反投影图像的具体过程为：利用物体边界坐标和镜头光心坐标确定一条反投影线，将所有待处理图像的所有边界的反投影线全部确定后，得到物体在某一层的边界反投影图像，所述反投影线与光线实际传播路径方向相反。6.如权利要求1或2或3或4所述的一种提取物体三维表面轮廓的方法，其特征在于：2CN102869950B权利要求书2/2页所述步骤3)中⑤所述的提取