[發明專利]一種三維醫學影像標記點提取方法及系統

有效

• 申請號: 202110442917.7
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113112490B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 王少白;侯堯;周武建
• 申請（專利權）人: 上海卓昕醫療科技有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/136;G06T7/187;G06T7/62
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 衛素丹;胡晶

本發明涉及醫學圖像處理技術領域，提供了一種三維醫學影像標記點提取方法及系統，方法包括：通過三維成像設備掃描金屬球，獲取金屬球的三維影像；對三維影像進行閥值分割，二值化三維影像的影像數據，形成二值化圖像；確定二值化圖像中的多個多邊形區域；通過對比影像數據中的多邊形的體積與金屬球的實際物理體積剔除掉體積過大或者過小的干擾數據；對多邊形數據在圖像坐標系中Z方向與負Z方向的表面上求XY梯度，獲取Z方向上梯度的最大點與最小點；根據最大點與最小點優化三維影像中金屬球質點因偽影在XY平面上的偏移，并進一步根據偏移值獲取到真實質心的位置。對質點提取方法的基礎上進行一定的優化，提高標記點的提取精度。

技術領域

本發明涉及醫學圖像處理的技術領域，尤其涉及一種三維醫學影像標記點提取方法及系統。

背景技術

隨著科技的發展，近年來基于三維醫學影像引導的輔助定位或手術導航產品有了很大的發展。在該類產品中，存在多個坐標系，其中確定各個坐標系之間的空間映射關系是必不可少的重要組成部分。只有確定了各個坐標系映射關系，將系統中各個設備統一到同一坐標系下，才可以進行后續操作。現有技術一般采用基于標記點的方法。一般將標記點固定在定位工具上，將帶有標記點的定位工具稱為標定器。將標定器與患者患處一起通過三維成像設備掃描，然后將三維影像中的標記點提取出來，通過建立影像中標記點與定位工具上標記點一一對應關系，可以得到影像在坐標系與定位工具坐標系之間的映射關系。目前，標記點一般采用金屬圓球，影像標記點的提取方法有兩種，第一種基于球心擬合的方法，該方法因為影像重建，因金屬球較小所占體素有限以及需要對表面提取等原因，實現復雜且精度較低，因此一般不采用。第二種是計算質心的方法，此方法較為常用。但是由于三維成像設備與重建算法的特性，重建影像對金屬會產生金屬偽影。當偽影不均勻時會使質心偏移出金屬球心。而大多的術中三維影像設備由于掃描不滿一圈，導致重建偽影不均勻。標記點提取的精度直接影像整個產品的系統精度。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種三維醫學影像標記點提取方法及系統，對質點提取方法的基礎上進行一定的優化，提高標記點的提取精度。

本發明的上述發明目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種三維醫學影像標記點提取方法，包括以下步驟：

S1：選取固定尺寸大小的金屬球作為標記點，固定到定位工具上；

S2：通過三維成像設備掃描所述金屬球，獲取所述金屬球的三維影像；

S3：對所述三維影像進行閥值分割，二值化所述三維影像的影像數據，形成二值化圖像；

S4：采用包括區域生長在內的算法確定所述二值化圖像中的多個多邊形區域；

S5：通過對比影像數據中的多邊形的體積與所述金屬球的實際物理體積剔除掉體積過大或者過小的干擾數據；

S6：對多邊形數據在圖像坐標系中Z方向與負Z方向的表面上求X Y梯度，獲取Z方向上梯度的最大點與最小點；

S7：根據所述最大點與所述最小點優化所述三維影像中所述金屬球質點因偽影在XY平面上的偏移，并進一步根據偏移值獲取到真實質心的位置。

進一步地，在步驟S3中，對所述三維影像進行閥值分割，二值化所述三維影像的影像數據，具體為：

S31：選定一個圖像值作為用于閥值分割的二值化閥值；

S32：遍歷所述三維影像，將大于等于所述二值化閥值的像素標記為1，小于所述二值化閥值的像素標記為0；

S33：得到包含標記0和1的所述二值化圖像。

進一步地，在步驟S4中，采用區域生長算法確定所述二值化圖像中的多個多邊形區域，具體為：