一种面向接骨板设计的三维网格骨骼模型平均化方法
专利汇可以提供一种面向接骨板设计的三维网格骨骼模型平均化方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种面向 接骨板 设计的 三维网格 骨骼模型平均化方法，该方法可从大量骨骼数据中求取一系列“平均化”骨骼三维 网格模型 ，为接骨板系列化设计提供依据。该方法包括以下步骤：对输入的三维网格骨骼模型做刚体配准；选择一个三维骨骼模型作为模板骨骼，将模板骨骼对其他骨骼做非刚体配准；进一步对模板骨骼做基于Laplacian坐标的网格 变形 ；将所有骨骼用变形后的模板骨骼代替；对处理后的骨骼做主成分分析、 聚类分析 ；求取每类骨骼的平均。本发明应用了三维几何处理技术，对三维网格格式的骨骼模型进行处理、分析，得出的平均骨骼制作的接骨板可以与断骨更好地贴合，缩短手术时间，提高手术 质量 ，减轻手术对患者的伤害。，下面是一种面向接骨板设计的三维网格骨骼模型平均化方法专利的具体信息内容。
1.一种面向接骨板设计的三维网格骨骼模型平均化方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤A1、输入三维网格格式的骨骼模型，对所有的图形做刚体配准；
步骤A2、选择一个三维骨骼模型作为模板骨骼，其他均为目标骨骼；将模板骨骼向目标骨骼做非刚体配准，并记录下模板骨骼与目标骨骼的对应点；
步骤A3、利用步骤A2中得到的对应关系将经过步骤A2中非刚体配准所得的模板骨骼做基于Laplacian坐标的网格变形，使其几何上进一步逼近目标骨骼；
步骤A4、将目标骨骼用经步骤A2、A3变形后的模板骨骼代替；
步骤A5、对步骤A4所得的骨骼模型做主成分分析，用所得的主要指标表征骨骼数据；
步骤A6、对经步骤A5所得的数据进行聚类；
步骤A7、对步骤A6中所得的每类骨骼求取平均。
2.根据权利要求1所述的一种面向接骨板设计的三维网格骨骼模型平均化方法，其特征在于，所述步骤A1进一步包括以下步骤：
步骤A11、选取两两骨骼模型中最近的点为对应点；
步骤A12、通过对这些对应点间距离最小化来计算坐标变换矩阵，即找到一个平移矩阵T和旋转矩阵R，使得以下公式最小:
其中，Pi为初始点集，Xi为Pi所对应的最近点集,NP为骨骼网格模型的顶点数；
步骤A13、由变换矩阵T、R更新原有模型位置。
3.根据权利要求1所述一种面向接骨板设计的三维网格骨骼模型平均化方法，其特征在于，所述步骤A2中模板骨骼向目标骨骼做非刚体配准使用CPD算法将已选定的模板骨骼几何逼近目标骨骼，并记录下模板骨骼与目标骨骼的对应点。
4.根据权利要求3所述的一种面向接骨板设计的三维网格骨骼模型平均化方法，其特征在于，所述使用CPD算法进一步包括以下步骤：
T
4.1、设模板骨骼的点集为YM×D＝(y1,y2,...,yM)，目标骨骼的点集为XN×D＝T
(x1,x2,...,xN)，M,N为点集大小，D为维数，T表示转置，初始化高斯内核矩阵W＝0，(WM×DT
＝(w1,...,wM))w为参数；
4.2、初始化参数w(0≤w≤1),β＞0,λ＞0；
4.3、初始化Y＝Y0,构建对称Gram方阵G： g是G里面的元素，i、j
表示行列；
4.4、重复以下EM最优化算法直至收敛：
i.E-步：计算后验概率矩阵P
ii.M-步：解方程求得W
2 -1 -1
(G+λσd(P1) )W＝d(P1) PX-Y
-1
其中1表示P的列向量，d(·) 为逆对角线矩阵；
T
iii.更新NP＝1P1，T＝Y+GW；
4.5、模板骨骼点集最终为Y＝Y0+GW，两个点集之间的对应点关系由P得到。
5.根据权利要求1所述的一种面向接骨板设计的三维网格骨骼模型平均化方法，其特征在于，所述步骤A3进一步包括以下步骤：
步骤A31、模板骨骼网格表示为M＝(V,E)，其中V＝{vi}为模型顶点坐标，E＝{(i,j)|i≠j}表示邻接关系，i,j∈{0,1,...,n-1}表示模型的边，n为模型的顶点个数，由模板骨骼网格的邻接关系得到模板网格顶点的度数矩阵D及邻接矩阵A：其中D＝diag(d1,...,dn)，di为网格顶点vi的度；，
步骤A32、求Laplacian矩阵L＝I-D-1A；
步骤A33、计算模板网格每个顶点的Laplacian坐标 其中vj为
以vi为中心的邻域点，N是顶点vi的邻接点集，
步骤A34、重复以下操作直到对应点的误差在规定的范围之内：
①解超定线性方程组求模板网格经此方法变形后的坐标V′＝{vi′}：
其中，LV′＝Δ是Laplacian坐标的矩阵表示；v′i＝vi为对应顶点之间的约束，该约束最初从步骤A2中取得的模板骨骼与目标骨骼的点集之间的对应点关系中随机选出固定的个数；
②当迭代次数达到预定次数时，修正对应点之间的约束关系，即重新选取模板骨骼与目标骨骼模型中最近的点为对应点，并在对应点中随机选出固定的个数。
6.根据权利要求1一种面向接骨板设计的三维网格骨骼模型平均化方法，其特征在于，步骤A5进一步包括以下步骤：
步骤A51、求平均骨骼，并求得每个骨骼的均差，即样本中心化：
Xi′＝Xi-Xave
其中，设骨骼图形库中有N个骨骼图形，用向量表示为X1,X2,...,Xp；
步骤A52、计算协方差矩阵：
步骤A53、对协方差矩阵C进行特征值分解，得到特征值λk和特征向量Uk；
步骤A54、求得的特征值λ1≥λ2≥...，选取前m个特征值，保证所取的特征向量所包含的信息与总的信息量之比大于一定阈值，即使得：
e值取85％以上；
步骤A55、选取的特征值对应的特征向量即为主要指标，用主要指标表征骨骼数据。
7.根据权利要求1所述一种面向接骨板设计的三维网格骨骼模型平均化方法，其特征在于，步骤A6进一步包括以下步骤：
步骤A61、随机选取数据对象中k个对象作为初始的聚类中心；
步骤A62、计算数据对象到聚类中心的欧氏距离，按照距离最近归类到相应的簇中；
步骤A63、求新形成的簇中每个数据对象的平均值，计算重新计算簇的中心；步骤A64、重复步骤A62、A63，直到簇的中心不发生改变。
一种面向接骨板设计的三维网格骨骼模型平均化方法
技术领域
背景技术
发明内容
＝(w1,...,wM))w为参数；
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 基于自适应迭代学习的外骨骼单腿协同控制方法 | 2020-05-16 | 363 |
| 基于骨骼运动数据的运动单元弯曲和扭转角度分析方法 | 2020-05-13 | 747 |
| 采用乳房X光照相装置建立骨骼状态轮廓的方法及系统 | 2020-05-14 | 972 |
| 与羊骨骼肌发育相关的lncRNA编码基因及其应用 | 2020-05-15 | 237 |
| 一种面向接骨板设计的三维网格骨骼模型平均化方法 | 2020-05-13 | 243 |
| 一种基于深度信息和骨骼信息的姿势矫正方法 | 2020-05-14 | 595 |
| 移动式可穿戴下肢外骨骼康复机器人 | 2020-05-15 | 970 |
| 动漫角色骨骼关节生理约束的生成系统及方法 | 2020-05-14 | 92 |
| 一种用于运动解剖骨骼肌与动作分析教学的人体模型 | 2020-05-13 | 757 |
| 蛙骨骼肌收缩分析实验支架 | 2020-05-12 | 366 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
