[發(fā)明專利]基于CT定位片的高性能椎骨檢測與分割方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610045741.0
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105512688A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張國棟;郭薇;肖婭;張彎彎
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06K9/46
• 代理公司: 沈陽火炬專利事務(wù)所(普通合伙) 21228
• 代理人: 李福義

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，特別涉及基于CT定位片的高性能椎骨檢測與分割方法。

背景技術(shù)

脊椎疾病嚴(yán)重危害人類的健康，常見的脊椎疾病有骨折、椎管狹窄、骨質(zhì)疏松等。這些 疾病給人類帶來巨大的痛苦，輕則疼痛酸脹，重則引起截癱。目前，在醫(yī)學(xué)脊椎疾病診斷領(lǐng) 域，借助醫(yī)學(xué)影像設(shè)備采集的圖像來提高診斷的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。其中，CT定位片不但具有 制定掃描方案的作用，還具有臨床診斷價值。CT定位片是指將X線管置于所要求的角度， 檢測器固定不動，移動檢查臺，將患者自動地送入機架內(nèi)，拍攝獲得類似X光片的圖像，它 實際上是近似數(shù)字化的X光圖像。

由于不同節(jié)椎骨在圖像中的位置及傾斜角度不同，所以放射科技師需要根據(jù)每節(jié)椎骨的 位置及傾斜角度來分別確定掃描方案，這樣就大大增加了技師的工作量，繁瑣且耗時。

近年來，椎骨的計算機檢測主要集中于X線、CT及MRI圖像；由于CT定位片可以看 作是數(shù)字化的X光圖像，因此對于X光圖像的椎骨檢測算法也可以應(yīng)用到CT定位片中。對 于X光圖像，Benjelloun等人提出一種基于興趣點檢測的椎骨檢測算法，該算法使用Harris 角點檢測器；Dong等人提出基于圖形化模型的椎骨自動識別算法，該算法不需要訓(xùn)練過程； Ribeiro等人提出了一種基于Gabor濾波器的椎骨檢測方法。

上述方法大多要求圖像中椎骨數(shù)目確定且輪廓清晰，或者只針對特定部位，例如腰椎、 頸椎等。而本文以CT定位片中所有椎骨為具體研究對象，針對不同椎骨在圖像中傾斜角度 不同且邊緣模糊的特點，提出一種新穎的高性能椎骨檢測與分割方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供了基于CT定位片的高性能椎骨檢測與分割 方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：基于CT定位片的高性能椎骨檢測與分割方 法，該方法包括以下幾個步驟：

步驟1：椎骨自動檢測；

步驟2：椎骨假陽性目標(biāo)去除；

步驟3：椎骨上下邊界分割；

所述步驟1中椎骨自動檢測包括以下幾個步驟：

步驟1.1：提取HOG特征；

步驟1.2：基于支持向量機的分類器構(gòu)造；

步驟1.3：椎骨檢測；

步驟1.4，檢測結(jié)果合并；

所述步驟3中椎骨上下邊界分割包括以下幾個步驟：

步驟3.1：提取檢測結(jié)果中真陽性椎骨梯度圖像；

步驟3.2：計算梯度圖像中每個像素點的累積代價；

步驟3.3：使用背向搜索策略確定邊界。

上述步驟1.1中提取HOG特征包括以下幾個步驟：

步驟1.1.1：采用Gamma校正法對輸入圖像進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化；

步驟1.1.2：計算圖像中每個像素的梯度；

步驟1.1.3：將圖像劃分成小細(xì)胞單元；

步驟1.1.4：統(tǒng)計每個細(xì)胞單元的梯度直方圖，得到每個細(xì)胞單元的特征；

步驟1.1.5：將至少兩個細(xì)胞單元組成一個塊，串聯(lián)一個塊內(nèi)所有細(xì)胞單元的特征得到該 塊的HOG特征；

步驟1.1.6：串聯(lián)所有塊的HOG特征；得到輸入圖像的HOG特征。

上述步驟3.2中計算梯度圖像中每個像素點的累積代價包括以下幾個步驟：

步驟3.2.1：定義椎骨邊界的累積代價的計算方法；

步驟3.2.2：從第一列開始依次計算每個像素點的累計代價，直到最后一列。

上述步驟3.3中使用背向搜索策略確定邊界包括以下幾個步驟：

步驟3.3.1：找到最后一列中累積代價和最小的像素點；

步驟3.3.2：從該像素點出發(fā)，依次向前追蹤最優(yōu)路徑上的像素點，直到第一列。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的優(yōu)點在于：以CT定位片中所有椎骨為具體研究對象， 針對不同椎骨在圖像中傾斜角度不同且邊緣模糊的特點，提出一種新穎的椎骨檢測與分 割算法；可以自動識別椎骨的位置及傾斜角度，準(zhǔn)確地標(biāo)定掃描線的位置，提高病灶區(qū) 域椎骨成像的質(zhì)量，獲得較高的檢測性能，協(xié)助放射科技師制定CT檢測的掃描方案，且 能夠有效減輕放射科技師的工作量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的正訓(xùn)練樣本；

圖2為本發(fā)明的負(fù)訓(xùn)練樣本；