[發(fā)明專利]下肢X光影像中關(guān)鍵點(diǎn)提取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010680826.2
• 申請(qǐng)日: 2020-07-15
• 公開（公告）號(hào): CN111882532B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝洪濤;張勇東;孫軍;馬凌峰;毛震東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);安徽省兒童醫(yī)院（安徽省新華醫(yī)院;安徽省兒科醫(yī)學(xué)研究所）
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06K9/46
• 代理公司: 北京凱特來(lái)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;韓珂

本發(fā)明公開了一種下肢X光影像中關(guān)鍵點(diǎn)提取方法，通過關(guān)鍵點(diǎn)定位神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來(lái)自動(dòng)分析下肢X光影像，通過骨骼的全局空間結(jié)構(gòu)以及多尺度信息得到各關(guān)鍵點(diǎn)的位置信息；不僅加快了關(guān)鍵點(diǎn)提取速度與效率，還可以確保結(jié)果的準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)表明關(guān)鍵點(diǎn)定位的誤差僅有3.042像素，角度計(jì)算誤差僅有1.096°。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能醫(yī)學(xué)影像分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種下肢X光影像中關(guān)鍵點(diǎn)提取方法。

背景技術(shù)

下肢X光影像是常規(guī)醫(yī)學(xué)影像中的一種，目前對(duì)于下肢X光影像的分析(例如，關(guān)鍵點(diǎn)提取等)大多由人工方式實(shí)現(xiàn)，還沒有較為有效的自動(dòng)分析方案。

但是，人工方式的缺陷在于：一方面，分析耗時(shí)較長(zhǎng)，效率較低；另一方面，分析結(jié)果的準(zhǔn)確性依賴于分析者的專業(yè)水平，因此，也難以保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種下肢X光影像中關(guān)鍵點(diǎn)提取方法，可以提取全局骨骼空間信息，并且具有尺度不變的優(yōu)勢(shì)，提高了定位的精度。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種下肢X光影像中關(guān)鍵點(diǎn)提取方法，包括：

獲取預(yù)先進(jìn)行了N個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)標(biāo)注的下肢X光影像，并以此構(gòu)建訓(xùn)練集；

構(gòu)建關(guān)鍵點(diǎn)定位神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，通過關(guān)鍵點(diǎn)定位神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型提取多尺度信息進(jìn)而提取骨骼的全局空間結(jié)構(gòu)信息，從而預(yù)測(cè)關(guān)鍵點(diǎn)位置；

訓(xùn)練階段，訓(xùn)練集中每一訓(xùn)練影像的每一關(guān)鍵點(diǎn)位置數(shù)據(jù)都被轉(zhuǎn)化為一個(gè)通道的高斯圖，并且每個(gè)通道高斯圖的頂點(diǎn)設(shè)置為相應(yīng)關(guān)鍵點(diǎn)的位置，從而得到每一訓(xùn)練影像的N通道標(biāo)簽圖；每一訓(xùn)練影像經(jīng)過關(guān)鍵點(diǎn)定位神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型都會(huì)輸出包含關(guān)鍵點(diǎn)位置的N通道預(yù)測(cè)圖；通過N通道標(biāo)簽圖與N通道預(yù)測(cè)圖的誤差構(gòu)建損失函數(shù)并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練；

測(cè)試階段，將下肢X光影像輸入至訓(xùn)練后的關(guān)鍵點(diǎn)定位神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，獲得N通道的預(yù)測(cè)圖，每一通道的預(yù)測(cè)圖對(duì)應(yīng)一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)位置。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，通過關(guān)鍵點(diǎn)定位神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來(lái)自動(dòng)分析下肢X光影像，通過骨骼的全局空間結(jié)構(gòu)以及多尺度信息得到各關(guān)鍵點(diǎn)的位置信息；不僅加快了關(guān)鍵點(diǎn)提取速度與效率，還可以確保結(jié)果的準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)表明關(guān)鍵點(diǎn)定位的誤差僅有3.042像素，角度計(jì)算誤差僅有1.096°。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種下肢X光影像中關(guān)鍵點(diǎn)提取方法中的關(guān)鍵點(diǎn)定位神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的尺度特征捕捉模塊與全局依賴捕捉模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的關(guān)鍵點(diǎn)位置及角度計(jì)算示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種下肢X光影像中關(guān)鍵點(diǎn)提取方法，包括：

獲取預(yù)先進(jìn)行了N個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)標(biāo)注的下肢X光影像，并以此構(gòu)建訓(xùn)練集；

構(gòu)建關(guān)鍵點(diǎn)定位神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，通過關(guān)鍵點(diǎn)定位神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型提取多尺度信息進(jìn)而提取骨骼的全局空間結(jié)構(gòu)信息，從而預(yù)測(cè)關(guān)鍵點(diǎn)位置；