9、统计形状模型的应用与未来展望

统计形状模型的应用与未来展望

1. 成像与计量

在计算机辅助设计（CAD）之外，形状通常以离散形式表示，通过分布在物体表面的点测量集合来呈现。形状测量可以通过立体摄影测量、触觉测量或断层扫描方法（如 CT、MRI）进行，测量结果可以是密集的或稀疏的，从而捕捉被测物体或多或少的细节。此外，测量可能会受到测量误差和伪影的干扰。

为了从这些测量中重建物体的形状，需要能够处理测量误差、稀疏性或不完整性的鲁棒算法。借助（铰接式）统计形状与外观模型（a - SSAMs），可以提供几何先验（即解剖学上合理的可变形模板），这对于从测量数据中重建形状是非常有价值的资源。

以下是相关操作步骤：
1. 利用 a - SSAMs 进行自动化几何重建。
2. 当测量包含严重干扰或不能完全描述物体时，利用先验几何知识进行形状重建。
3. 在极端情况下，如果相应的几何先验足够强大，甚至可以从非常稀疏的测量中重建 3D 形状，例如从几张 2D 射线照片甚至单张照片中进行解剖结构的 3D 几何重建。

如果有同一对象的两张或更多射线照片，并且成像设置（即获取图像之间的空间关系，包括源、患者、探测器）已知，则可以将统计形状模型（SSM）拟合到图像数据中，使其投影（例如轮廓）与给定图像中的边界最佳匹配。在只有单张射线照片的情况下，(a) - SSAMs 为从给定测量中进行解剖结构的 3D 重建提供了有价值的资源。

形状知识与医学 X 射线成像（如 C 形臂技术）相结合，还为减少剂量开辟了新的可能性，因为可以设计图像采集方式，使一些精心选择的视角可能就足以重建感兴趣的解剖结构。