[發明專利]一種脊椎骨識別裝置及方法

有效

• 申請號: 201710195659.0
• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN106960439B
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 荊玨華;霍星;錢軍;王浩;田大勝;程里;檀結慶;邵堃
• 申請（專利權）人: 安徽醫科大學第二附屬醫院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/593
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 張濤

1.一種脊椎骨識別裝置，其特征在于，所述脊椎骨識別裝置包括：圖像采集單元、端面識別單元、端面分析單元、包圍盒生成單元、圖像處理單元；

其中，所述端面識別單元基于對圖像采集單元采集的脊椎圖像完成脊椎骨端面識別并將完成識別過程生成的擬合曲面發送至端面分析單元；

所述端面分析單元利用識別出的擬合曲面求出曲面的中心點和法向量，以曲面中心點為原點建立三維空間坐標系，并求出曲面在三維坐標軸三個方向的值域；

所述包圍盒生成單元基于識別出的擬合曲面中心點和曲面各點在三維坐標軸三個方向的值域確定包圍盒的位置和大小并生成包圍盒完成脊椎骨截取；

所述圖像處理單元對所述包圍盒截取的脊椎骨取最大連通區域，以最大連通區域涉及體積為脊椎骨本體，完成影像內多余雜質去除；

其中，所述包圍盒基于脊椎骨兩個端面對應的擬合曲面的中心點連線確定包圍盒的中心，并根據所述擬合曲面的法向量選擇與豎直方向夾角較小的法向量作為包圍盒對應兩平面的法向量，擬合曲面的中心線的長度作為包圍盒中對應脊椎骨兩端面處平面的距離，從而確定一個包圍盒。

2.如權利要求1所述的脊椎骨識別裝置，其特征在于，所述端面識別是利用三角面選取器在脊椎骨端面的曲面上選取一個三角面為種子三角面，并利用所述種子三角面為種子點進行生長，基于新生成的各個相鄰三角片的位置信息以及法向量信息，生成近似脊椎骨端面的擬合曲面。

3.如權利要求2所述的脊椎骨識別裝置，其特征在于，所述利用所述種子三角面為種子點進行生長為根據所述種子三角面的法向量和每個新生長成的三角面法向量的夾角選取夾角在較小范圍內的相鄰三角面，進行有閾值迭代次數的相鄰平面生長，從而得到基于種子三角面的整個端面范圍內的相鄰平面三角片。

4.如前述權利要求之一所述的脊椎骨識別裝置，其特征在于，所述包圍盒為根據識別得到的擬合曲面確定一個立方體包圍盒，所述包圍盒的內部空間至少包含單個脊椎骨兩個端面對應的擬合曲面。

5.如權利要求1至3之一所述的脊椎骨識別裝置，其特征在于，所述包圍盒中對應于脊椎骨中類似于環形柱面的四個平面的尺寸為基于脊椎骨最大橫截面尺寸確定。

6.如權利要求1至3之一所述的脊椎骨識別裝置，其特征在于，所述包圍盒設有七個控制小球和/或控制點分別用于調整所述包圍盒各個面的位置和所述包圍盒整體位置；用戶基于選中的所述包圍盒的平面實現所述平面沿著選中平面對應的控制小球和/或控制點旋轉運動，從而實現包圍盒囊括區域的調整。

7.一種脊椎骨識別方法，其特征在于，所述脊椎骨識別至少包括如下步驟：

S202：對脊柱上的各個脊椎骨進行端面識別；

S203：利用識別出的擬合曲面求出曲面的中心點和法向量，以曲面中心點為原點建立三維空間坐標系，并求出曲面在三維坐標軸三個方向的值域；

S204：基于識別出的擬合曲面中心點和曲面各點在三維坐標軸三個方向的值域確定包圍盒的位置和大小并生成包圍盒完成脊椎骨截取；

S205：對截取出來的脊椎骨取最大連通區域，以最大連通區域涉及體積為脊椎骨本體，完成影像內多余雜質去除；

其中，所述包圍盒基于脊椎骨兩個端面對應的擬合曲面的中心點連線確定包圍盒的中心，并根據所述擬合曲面的法向量選擇與豎直方向夾角較小的法向量作為包圍盒對應兩平面的法向量，擬合曲面的中心線的長度作為包圍盒中對應脊椎骨兩端面處平面的距離，從而確定一個包圍盒。

8.如權利要求7所述的脊椎骨識別方法，其特征在于，所述脊椎骨識別步驟還包括步驟S201：導入脊柱模型步驟；所述脊柱模型為基于對CT斷層掃描圖進行三維重建獲得單塊脊椎骨模型和/或整個脊柱模型；所述脊柱模型還包括完成初步去除雜質的單個脊椎骨模型。

9.如權利要求7或8所述的脊椎骨識別方法，其特征在于，所述脊椎骨識別步驟還包括步驟S206：循環步驟S201至步驟S205操作，直至截取完成所有的單個脊椎骨。