所需要的软件：Slicer或SlicerSALT（如果使用Slicer，需要单独安装SPHARM-PDM工具箱，SPHARM-PDM新版本已作为Slicer的扩展程序和SlicerSALT的一部分，不再单独提供）
整体流程：STL网格模型 → 二值label → 球面参数化 → SH展开 → PCA
1. 从stl网格模型得到二值label
（1）加载STL文件
- 打开 3D Slicer；
- File → Add Data → 选择STL文件；
（2）把STL变成 Segmentation
- 切到 Segmentations 模块；
- 点击“Add segment”，新建一个 segmentation；
- 在下方 Export/import models and labelmaps 区域：
- Operation选择Import
- Input type选择Models
- Input node选择导入的STL模型
- 点击Import
（3）导出labelmap
- 切到 Segmentations模块；
- 在下方 Export/import models and labelmaps 区域：
- Operation选择Export
- Output type选择Labelmap
- 点击Export
（4）修改体素分辨率
- 切到 Volumes 模块；
- 查看体素数量，体素大小，图像原点等信息；
- Image Dimensions体素数量，代表i, j, k三个方向上的体素数量；
- Image Spacing体素大小，数值越小，分辨率越高，可以类比位图中的像素，需要注意的是直接修改这个值，不会改变volume的体素大小，想要改变体素大小，需要对label进行重采样；
- Image Origin图像原点，表示体素索引的物理坐标，决定整个体积在世界坐标中的摆放位置；
- 点击Center Volume按钮可以自动把volume的中心放到坐标原点 (0,0,0) 位置；
- 重采样label，改变体素大小（可选，如果体素数量太多）；
- 切到Resample Scalar Volume模块
- Spacing更改为想要的体素大小
- Interpolation插值选择nearestNeighbor
- Input Volume选择要重采样的volume
- Output Volume新建一个volume
（5）保存数据
File → Save Data，保存项目数据和二值label nrrd文件
2. 球面参数化
（1）拓扑修正与预处理
- SlicerSALT导入上面保存的二值label nrrd文件；
- 导入进来的volume，而不是labelmap，无法进行SegPostProcess，需要先进行转换。切到Volumes模块，找到Convert to labelmap，点击Convert；
- 切到SegPostProcess模块；
- Input Image选择导入的voulume
- Output Image新建voulume
- Extract this label，如果volume是二值图像（背景=0，模型=1），填1，表示只取值为1的那一类
- Scale to isotropic pixel dimensions，体素重采样成各向同性
- Enforced spacing in x, y and z directions，体素间距大小
（2）球面参数化
- 切到GenParaMesh模块；
- 设置参数：
- Input Volume选择要做参数化的volume
- Output Para Mesh，被映射到“参数空间”（通常是球面坐标）的网格
- Output Surface Mesh，原来物理空间中的表面，它的点的数量和顺序与 Para Mesh 一一对应
- Number of iterations，参数化优化的最大迭代次数
- Label id，如果volume是二值图像（背景=0，模型=1），填1
3. SH展开
（1）切到ParaToSPHARMMesh模块
- 切到ParaToSPHARMMesh模块
- 参数设置：
- Input Para mesh dataset，选GenParaMesh中生成的Para Mesh
- Input Surface mesh dataset，选GenParaMesh中生成的Surface Mesh
- Output Directory and base filename，选择文件输出路径
- Subdivision level for linear icosahedron subdivision，球面采样的分辨率，数值越大，球面网格越密。要注意的是这里采用的是基于频率K的正二十面体细分网格，而不是递归细分等级的正二十面体细分网格，两者计算方法不一样。具体如下：
- 频率 K 的 geodesic icosahedron：
- 递归细分level L的icosphere：
两者的对应关系：
- 频率 K 的 geodesic icosahedron：
两者的对应关系：
| 递归 level L | 对应 | ||
| 0 | 1 | 12 | 20 |
| 1 | 2 | 42 | 80 |
| 2 | 4 | 162 | 320 |
| 3 | 8 | 642 | 1280 |
| 4 | 16 | 2562 | 5120 |
| 5 | 32 | 10242 | 20480 |
- Degree of spherical harmonic expansion，球谐阶数
- Use the Fliptemplate for normalization，是否使用主轴对齐，强烈建议开启，特别是后续若要进行PCA的话
- Fliptemplate for normalization of axis-flips，输入用于主轴对齐的模板文件，当Use the Fliptemplate for normalization选项打开时生效，输入文件格式为.coef文件。
（3）输出文件说明：
_para.vtk：一个在单位球上的三角网格，每个顶点带有标量（通常是从原表面映射来的坐标或颜色），用来表示“原形状的哪个点被拉到了这个球面点上”；
_paraTheta.txt / _paraPhi.txt / _paraPhiHalf.txt / _paraMix.txt：球面坐标的采样信息，Theta：极角（0-π），Phi：方位角（0-2π）；PhiHalf、paraMix 是内部用的一些组合/映射；
_SPHARM.vtk：用原始坐标系（未做椭球对齐）的 SPHARM 重建表面；
_SPHARM.coef：对应_SPHARM.vtk那一套坐标系下的球谐系数；
_SPHARM_ellalign.vtk：经过椭球对齐（ellipsoid alignment）后的 SPHARM 重建表面；
_SPHARM_ellalign.coef：统一对齐后的坐标系下的球谐系数；
_SPHARMMedialAxis.vtk：基于 SPHARM 得到的形状中轴（medial axis）网格；
_MedialAxisScalars.csv 和 _SPHARMMedialAxis.vtk：对应的标量信息。
4. PCA
（1）切到Population Analysis模块
（2）参数设置
- Creation of CSV File for Classification Groups
- 在Group中定义组的编号，之后选择要进行PCA的vtk文件所在文件夹，然后点击Export导出csv文件。
- 在Group中定义组的编号，之后选择要进行PCA的vtk文件所在文件夹，然后点击Export导出csv文件。
- Preview/Update Groups
在这里可以看到导入的需要进行PCA的文件，点击Preview可以预览模型。 - PCA
- Minimum explained variance，可以统计到的最小解释方差值
- Maximum number of eignvalues，最大的主成分个数
- 下面的滑块可以在1~3个标准差之间进行调节
