[發(fā)明專利]一種二維X射線頭影測(cè)量圖像解剖特征點(diǎn)自動(dòng)定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910088695.6
• 申請(qǐng)日: 2019-01-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109461188B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴修斌;趙浩;劉天亮;晏善成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/73
• 分類號(hào): G06T7/73
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;張歡歡

本發(fā)明公開(kāi)了一種二維X射線頭影測(cè)量圖像解剖特征點(diǎn)自動(dòng)定位方法，屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域。首先計(jì)算X射線頭影測(cè)量圖像中每個(gè)解剖特征點(diǎn)的偏移距離圖，將其和頭影測(cè)量圖像作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)。其次，基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建自動(dòng)編碼生成對(duì)抗性網(wǎng)絡(luò)，并將已有訓(xùn)練數(shù)據(jù)作為輸入，訓(xùn)練該網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)針對(duì)目標(biāo)解剖特征點(diǎn)的偏移距離圖。再次，當(dāng)獲得新的X射線頭影測(cè)量圖像時(shí)，將訓(xùn)練好的自動(dòng)編碼生成對(duì)抗性網(wǎng)絡(luò)作用于新圖像，以獲得目標(biāo)解剖特征點(diǎn)的偏移距離圖。最后，使用回歸投票方法從偏移距離圖中求得目標(biāo)解剖特征點(diǎn)坐標(biāo)。本發(fā)明能自動(dòng)、準(zhǔn)確地獲得二維X線頭影測(cè)量圖像中解剖特征點(diǎn)位置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種二維X射線頭影測(cè)量圖像解剖特征點(diǎn)自動(dòng)定位方法。

背景技術(shù)

口腔正畸學(xué)的主要任務(wù)是通過(guò)檢測(cè)生長(zhǎng)中及發(fā)育完成的牙頜面結(jié)構(gòu)，以發(fā)現(xiàn)牙頜面結(jié)構(gòu)中的形態(tài)異常并矯正之。頭影測(cè)量圖像描述了患者的骨骼、牙齒和軟組織結(jié)構(gòu)，并提供了用于正畸分析和治療計(jì)劃的所有圖像，是口腔正畸學(xué)中用于正畸分析和治療計(jì)劃的重要臨床和研究工具。自20世紀(jì)中期以來(lái)，X射線頭影測(cè)量已被廣泛用于口腔正畸臨床診斷、矯治設(shè)計(jì)、療效評(píng)價(jià)等領(lǐng)域，還可以用于頭面部結(jié)構(gòu)研究、兒童生長(zhǎng)發(fā)育觀察等方面。

頭影測(cè)量圖像是在臨床正畸過(guò)程中經(jīng)過(guò)X射線測(cè)量技術(shù)對(duì)頭部骨骼進(jìn)行掃描，得到的測(cè)量圖像。頭顱圖的頭影測(cè)量分析中對(duì)解剖特征點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記是必要的，1982年，Rakosi定義了90個(gè)特征點(diǎn)，這些標(biāo)志已經(jīng)被正畸醫(yī)師用于臨床研究。其中，臨床實(shí)踐和近年的一些研究中共采用了19個(gè)特征點(diǎn)。在臨床實(shí)踐中，特征點(diǎn)需要手動(dòng)標(biāo)記，正畸醫(yī)師通常首先在二維X射線頭影測(cè)量圖像上跟蹤顱面部結(jié)構(gòu)輪廓，然后從直線和角度參考線和其他幾何形狀提取特征點(diǎn)。然而，手動(dòng)標(biāo)記是耗時(shí)且主觀的。一位經(jīng)驗(yàn)豐富的牙齒矯正醫(yī)生需要長(zhǎng)達(dá)20分鐘的時(shí)間來(lái)進(jìn)行一次X射線頭影測(cè)量分析，這其中往往會(huì)受到觀察者內(nèi)部和觀察者之間的誤差影響。為了解決人工標(biāo)記問(wèn)題，許多臨床研究都集中在解剖特征點(diǎn)識(shí)別問(wèn)題上。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者也使用自動(dòng)定位方法處理X射線頭影測(cè)量圖像中結(jié)構(gòu)特征點(diǎn)的定位問(wèn)題。大多數(shù)方法的速度與準(zhǔn)確度都差強(qiáng)人意。

目前對(duì)于X射線頭影測(cè)量圖像中解剖特征點(diǎn)的定位問(wèn)題都存在準(zhǔn)確度低等問(wèn)題，而人工標(biāo)記的工作量大、耗時(shí)長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出了一種二維X射線頭影測(cè)量圖像解剖特征點(diǎn)自動(dòng)定位方法，解決了人工標(biāo)記工作量大、耗時(shí)長(zhǎng)和準(zhǔn)確度低的技術(shù)問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種二維X射線頭影測(cè)量圖像解剖特征點(diǎn)自動(dòng)定位方法，其特征是，包括以下步驟：

步驟S1，獲取一定數(shù)量X射線頭影測(cè)量圖像作為樣本集；

步驟S2，對(duì)樣本集中每幅圖像：標(biāo)注出圖像中每個(gè)特征點(diǎn)的坐標(biāo)，根據(jù)圖像中各像素點(diǎn)與特征點(diǎn)的坐標(biāo)，計(jì)算獲得每個(gè)特征點(diǎn)的偏移距離圖；

步驟S3，對(duì)于每個(gè)特征點(diǎn)：將步驟S2獲得的與其對(duì)應(yīng)的所有偏移距離圖和步驟S1中頭影測(cè)量圖像樣本集作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)，輸入預(yù)設(shè)對(duì)抗性網(wǎng)絡(luò)模型中，以訓(xùn)練該對(duì)抗性網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)此特征點(diǎn)的偏移距離圖；

步驟S4，對(duì)待測(cè)X射線頭影測(cè)量圖像，利用步驟S3中已訓(xùn)練的各特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)的對(duì)抗性網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行預(yù)測(cè)，獲得每個(gè)特征點(diǎn)的偏移距離圖；

步驟S5，根據(jù)每個(gè)特征點(diǎn)的偏移距離圖，計(jì)算獲得每個(gè)特征點(diǎn)的坐標(biāo)。

進(jìn)一步的，根據(jù)圖像中各像素點(diǎn)與特征點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算獲得每個(gè)特征點(diǎn)的偏移距離圖的過(guò)程為：對(duì)圖像中每個(gè)特征點(diǎn)：

計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)(x, y)到該特征點(diǎn)的偏移向量(d_x, d_y)；