[發明專利]基于三維重建的主動脈CT圖像關鍵點檢測方法及系統

在審

• 申請號: 202210005936.8
• 申請日: 2022-01-05
• 公開（公告）號: CN114332381A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 張百海;李浩天;柴森春;王昭洋;崔靈果;姚分喜
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06K9/62;G06V10/774;G06V10/764
• 代理公司: 北京盛詢知識產權代理有限公司 11901
• 代理人: 方亞兵

1.基于三維重建的主動脈CT圖像關鍵點檢測方法，其特征在于，包括以下步驟，

對人體上半身圖像進行關鍵點標注，獲取三維主動脈CT影像關鍵點數據集，所述關鍵點為竇管交界、升主動脈與主動脈弓的分界點、主動脈弓與降主動脈的分界點、髂動脈啟示位置；

對所述三維主動脈CT影像關鍵點數據集進行多尺度切割映射，獲取二維主動脈CT影像關鍵點數據集；

基于所述二維主動脈CT影像關鍵點數據集進行目標主動脈框選，并切割獲取0/1heatmap圖與offset圖，所述0/1heatmap圖為在關鍵點周圍預設范圍內體素值均為1的0/1heatmap關鍵點圖；所述offset圖為以位置偏移量為標準的關鍵點offset圖；

改進Vnet網絡，將所述0/1heatmap圖與offset圖輸入到改進后的Vnet網絡中進行訓練，生成多尺度視圖上的關鍵點圓；

基于所述多尺度視圖上的關鍵點圓進行空間幾何學三維重構，獲取關鍵點三維坐標，完成主動脈CT圖像關鍵點檢測。

2.根據權利要求1所述的基于三維重建的主動脈CT圖像關鍵點檢測方法，其特征在于，所述三維主動脈CT影像關鍵點數據集包括，單點三維數據集、4點三維單分類數據集、4點三維4分類數據集。

3.根據權利要求1所述的基于三維重建的主動脈CT圖像關鍵點檢測方法，其特征在于，所述二維主動脈CT影像關鍵點數據集包括，單點二維數據集、4點單分類二維數據集、4點4分類二維數據集。

4.根據權利要求1所述的基于三維重建的主動脈CT圖像關鍵點檢測方法，其特征在于，切割獲取的所述0/1heatmap圖與offset圖分別包括，單點二維0/1heatmap圖與offset圖、4點單分類二維0/1heatmap圖與offset圖、4點4分類二維0/1heatmap圖與offset圖。

5.根據權利要求4所述的基于三維重建的主動脈CT圖像關鍵點檢測方法，其特征在于，獲取所述4點4分類二維0/1heatmap圖后，還包括對所述4點4分類二維0/1heatmap圖進行onehot編碼。

6.根據權利要求5所述的基于三維重建的主動脈CT圖像關鍵點檢測方法，其特征在于，改進Vnet網絡的方法為，在Vnet網絡中加入中間監督層，以及設置學習目標函數，得到改進后的Vnet網絡。

7.根據權利要求6所述的基于三維重建的主動脈CT圖像關鍵點檢測方法，其特征在于，輸入到改進后的Vnet網絡中進行訓練還包括，選擇損失函數分別對所述單點二維0/1heatmap圖與offset圖、所述4點單分類二維0/1heatmap圖與offset圖、所述4點4分類二維0/1heatmap圖與offset圖進行網絡訓練。

8.根據權利要求7所述的基于三維重建的主動脈CT圖像關鍵點檢測方法，其特征在于，

所述單點二維0/1heatmap圖與offset圖采用交叉熵與Dice兩種損失函數線性組合的結合損失函數進行網絡訓練；

所述4點單分類二維0/1heatmap圖與offset圖先采用交叉熵與Dice兩種損失函數線性組合的結合損失函數，再采用focal loss損失函數進行網絡訓練；

所述4點4分類二維0/1heatmap圖與offset圖采用focal loss損失函數進行網絡訓練。

9.根據權利要求1所述的基于三維重建的主動脈CT圖像關鍵點檢測方法，其特征在于，

所述關鍵點三維坐標包括，單點關鍵點三維坐標、4點單分類關鍵點三維坐標、4點4分類關鍵點三維坐標。

10.基于三維重建的主動脈CT圖像關鍵點檢測系統，其特征在于，包括標注模塊、切割映射模塊、框選模塊、訓練模塊和重構模塊；

所述標注模塊用于對人體上半身圖像進行關鍵點標注，獲取三維主動脈CT影像關鍵點數據集，所述關鍵點為竇管交界、升主動脈與主動脈弓的分界點、主動脈弓與降主動脈的分界點、髂動脈啟示位置；

所述切割映射模塊用于對所述三維主動脈CT影像關鍵點數據集進行多尺度切割映射，獲取二維主動脈CT影像關鍵點數據集；

所述框選模塊用于對所述二維主動脈CT影像關鍵點數據集進行目標主動脈框選，并切割獲取0/1heatmap圖與offset圖；

所述訓練模塊用于改進Vnet網絡，將所述0/1heatmap圖與offset圖輸入到改進后的Vnet網絡中進行訓練，生成多尺度視圖上的關鍵點圓；

所述重構模塊用于根據所述多尺度視圖上的關鍵點圓進行空間幾何學三維重構，獲取關鍵點三維坐標，完成主動脈CT圖像關鍵點檢測。