肋骨展开装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于图像处理技术领域，具体提供了一种肋骨展开装置及方法，旨在解决现有技术对微小骨折不敏感且计算速度慢的问题。为此目的，本发明专利技术提供了一种肋骨展开方法，包括基于预先获取的肋骨中心线获取肋骨中心线上每个特定点对应的第一特定平面；基于肋骨中心线上的特定点对相应的第一特定平面进行极坐标变换得到第二特定平面；获取第二特定平面中每个特定角度对应的像素值最大的像素点，连接像素点与相应的特定点，得到每个特定角度对应的展开线条；将第二特定平面中所有的特定角度对应的展开线条拼接得到肋骨的展开图像。基于上述步骤，本发明专利技术提供的方法具有可以准确地发现肋骨中微小的骨折并且计算速度快。

【技术实现步骤摘要】
肋骨展开装置及方法
本专利技术属于图像处理
，具体涉及一种肋骨展开装置及方法。
技术介绍
影像科的医生通常会借助CT图像来检测肋骨骨折和癌症的肋骨转移。每个病人的CT图像的数量可能达到百余张，为了检查CT图像中存在的病灶和异常，医生往往需要逐层对CT图像进行检查，跟踪每根肋骨在不同层的片子上的动态变化，以便在视觉上跟踪肋骨截面积的改变。对于CT图像的检查相当耗时，并且在实际应用中，人工检查容易造成失误而遗漏细微骨折。通过将CT图像的肋骨进行多维展示，可以消除在临床诊断时肋骨遮挡导致微小骨折及骨裂等骨折被遗漏等问题。现有的肋骨展开方法可以包括下述方法：1、利用曲面重建完成肋骨展开：该方法包括获取图片、识别图片中的肋骨、人工修正以及展开肋骨四个步骤。2、基于肋骨中心线进行肋骨投影：该方法包括识别肋骨、提取肋骨中心线、在中心线上每一点计算肋骨的Up-vector、以中心上上每一点为中心，根据Up-vector和中心线的切线方向提取一个肋骨切片、将所有肋骨切片堆叠到一起形成3D图像，再将其投影到2D平面。参阅附图1和附图2，附图1和附图2为现有技术的肋骨展开图，图1和图2中箭头指示的地方表示现有技术的肋骨展开图中肋骨存在的异常。现有的肋骨展开方法通过堆叠等形式将肋骨投影到2D平面，在展开肋骨的过程中，微小的骨折信号可能会丢失，得到的肋骨展开图像中，难以发现微小的骨折或者遗漏骨裂等情况；且现有的肋骨展开方法计算步骤较为繁琐，计算速度慢。因此，如何提出一种解决现有肋骨展开方法对微小骨折不敏感且计算速度慢的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有技术对微小骨折不敏感且计算速度慢的问题，本专利技术的第一方面提供了一种肋骨展开装置，包括：第一获取模块，配置为基于预先获取的肋骨中心线获取所述肋骨中心线上每个特定点对应的第一特定平面；极坐标变换模块，配置为基于所述肋骨中心线上的特定点对相应的第一特定平面进行极坐标变换得到第二特定平面；第二获取模块，配置为获取所述第二特定平面中每个特定角度对应的像素值最大的像素点，连接所述像素点与相应的特定点，得到每个特定角度对应的展开线条；拼接模块，配置为将所述第二特定平面中所有的特定角度对应的展开线条拼接得到肋骨展开图像；其中，某个所述特定点对应的第一特定平面是经过所述某个特定点且与所述肋骨中心线在该特定点的切线方向垂直的平面，所述特定角度的角度值取决于基于所述某个特定点对所述第一特定平面进行极坐标变换后得到的极角范围。在上述装置的优选技术方案中，所述第一获取模块进一步配置为执行如下操作：获取多张包含肋骨和脊柱的目标图像中所述肋骨在二维平面的投影区域，计算每个所述投影区域的重心；根据所述每个投影区域的重心确定相应目标图像中脊柱的二维坐标；根据多个所述脊柱的二维坐标和每个所述肋骨中心线的两个端点，确定所述每个肋骨中心线的起点，并且根据所述每个肋骨中心线对应肋骨的重心和相应脊柱的二维坐标确定所述每个肋骨中心线的方向；其中，所述多张目标图像是在三维空间中Z轴方向上相邻的多个横状位视图图像，某个肋骨中心线的方向是所述某个肋骨中心线位于所述脊柱的左侧或右侧。在上述装置的优选技术方案中，所述第一获取模块还配置为执行如下操作：根据任意两个所述脊柱在三维空间的Y轴坐标，获取所述任意两个脊柱在所述三维空间中Y轴的对应点；计算所述肋骨中心线的一个所述端点与所述任意两个脊柱中一个脊柱的对应点之间的欧式距离，以及计算所述肋骨中心线的另一个所述端点与所述任意两个脊柱中另一个脊柱的对应点之间的欧式距离；将最小欧式距离对应的端点作为所述肋骨中心线的起点。在上述装置的优选技术方案中，所述第一获取模块还配置为执行如下操作：根据所述每个肋骨中心线的起点和预设的步长均匀选取所述每个肋骨中心线上的点，计算当前在所述肋骨中心线上选取的点与其相邻点的欧式距离，若所述欧式距离大于等于预设距离阈值，则将当前选取的点作为特定点，否则舍弃该点。在上述装置的优选技术方案中，所述肋骨展开装置还包括肋骨匹配/展开模块，所述肋骨匹配/展开模块进一步配置为执行如下操作：根据利用所述拼接模块预先获取的多个肋骨展开图像中每根肋骨在三维空间的Z轴坐标，对位于脊柱两侧的肋骨分别进行排序；获取所述每个肋骨展开图像中肋骨的体积和重心；根据每根肋骨的体积和重心并基于预设的肋骨匹配方法对所述位于脊柱两侧的肋骨进行匹配；根据所述肋骨在脊柱两侧的排列顺序和匹配结果，对所述多个肋骨展开图像进行拼接得到完整的肋骨展开图像。在上述装置的优选技术方案中，所述肋骨匹配/展开模块还配置为执行如下操作：按照下式所示的肋骨匹配方法对所述位于脊柱两侧的肋骨进行匹配：S[i,0]＝0,i≥0S[0,j]＝0,j≥0s(v0,v1)＝min(v0,v1)*30/(30+dist(c0,c1))其中，L[i-1]表示位于脊柱左侧的第i-1根肋骨，R[j-1]表示位于脊柱右侧的第j-1根肋骨，s[i-1,j-1]表示所述第i-1根肋骨与第j-1根肋骨的匹配得分，v0和v1分别表示所述第i-1根肋骨和所述第j-1根肋骨的体积，c0和c1分别表示所述第i-1根肋骨和所述第j-1根肋骨的重心，dist表示欧式距离计算函数。本专利技术的第二方面还提供了一种肋骨展开方法，包括：基于预先获取的肋骨中心线获取所述肋骨中心线上每个特定点对应的第一特定平面；基于所述肋骨中心线上的特定点对相应的第一特定平面进行极坐标变换得到第二特定平面；获取所述第二特定平面中每个特定角度对应的像素值最大的像素点，连接所述像素点与相应的特定点，得到每个特定角度对应的展开线条；将所述第二特定平面中所有的特定角度对应的展开线条拼接得到肋骨的展开图像；其中，某个所述特定点对应的第一特定平面是经过所述某个特定点且与所述肋骨中心线在该特定点的切线方向垂直的平面，所述特定角度的角度值取决于基于所述某个特定点对所述第一特定平面进行极坐标变换后得到的极角范围。在上述方法的优选技术方案中，在“基于预先获取的肋骨中心线获取所述肋骨中心线上每个特定点对应的第一特定平面”的步骤之前，所述方法还包括：获取多张包含肋骨和脊柱的目标图像中所述肋骨在二维平面的投影区域，计算每个所述投影区域的重心；根据所述每个投影区域的重心确定相应目标图像中脊柱的二维坐标；根据多个所述脊柱的二维坐标和每个所述肋骨中心线的两个端点，确定所述每个肋骨中心线的起点，并且根据所述每个肋骨中心线对应肋骨的重心和相应脊柱的二维坐标确定所述每个肋骨中心线的方向；其中，所述多张目标图像是在三维空间中Z轴方向上相邻的多个横状位视图图像，某个肋骨中心线的方向是所述某个肋骨中心线位于所述脊柱的左侧或右侧。在上述方法的优选技术方案中，“根据多个所述脊柱的二维坐标和每个所述肋骨中心线的两个端点，确定所述每个肋骨中心线的起点”的步骤包括：根据任意两个所述脊柱在三维空间的Y轴坐标，获取所述任意两个脊柱在所述三维空间中Y轴的对应点；计算所述肋骨中心线的一个所述端点与所述任意两个脊柱中一个脊柱的对应点之间的欧式距离，以及计算所述肋骨中心线的另一个所述端点与所述任意两个脊柱中另一个脊柱的对应点之间的欧式距离；将最小欧式距离对应的端点作为所述肋骨中心线的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种肋骨展开装置，其特征在于包括：第一获取模块，配置为基于预先获取的肋骨中心线获取所述肋骨中心线上每个特定点对应的第一特定平面；极坐标变换模块，配置为基于所述肋骨中心线上的特定点对相应的第一特定平面进行极坐标变换得到第二特定平面；第二获取模块，配置为获取所述第二特定平面中每个特定角度对应的像素值最大的像素点，连接所述像素点与相应的特定点，得到每个特定角度对应的展开线条；拼接模块，配置为将所述第二特定平面中所有的特定角度对应的展开线条拼接得到肋骨展开图像；其中，某个所述特定点对应的第一特定平面是经过所述某个特定点且与所述肋骨中心线在该特定点的切线方向垂直的平面，所述特定角度的角度值取决于基于所述某个特定点对所述第一特定平面进行极坐标变换后得到的极角范围。

【技术特征摘要】
1.一种肋骨展开装置，其特征在于包括：第一获取模块，配置为基于预先获取的肋骨中心线获取所述肋骨中心线上每个特定点对应的第一特定平面；极坐标变换模块，配置为基于所述肋骨中心线上的特定点对相应的第一特定平面进行极坐标变换得到第二特定平面；第二获取模块，配置为获取所述第二特定平面中每个特定角度对应的像素值最大的像素点，连接所述像素点与相应的特定点，得到每个特定角度对应的展开线条；拼接模块，配置为将所述第二特定平面中所有的特定角度对应的展开线条拼接得到肋骨展开图像；其中，某个所述特定点对应的第一特定平面是经过所述某个特定点且与所述肋骨中心线在该特定点的切线方向垂直的平面，所述特定角度的角度值取决于基于所述某个特定点对所述第一特定平面进行极坐标变换后得到的极角范围。2.根据权利要求1所述的肋骨展开装置，其特征在于，所述第一获取模块进一步配置为执行如下操作：获取多张包含肋骨和脊柱的目标图像中所述肋骨在二维平面的投影区域，计算每个所述投影区域的重心；根据所述每个投影区域的重心确定相应目标图像中脊柱的二维坐标；根据多个所述脊柱的二维坐标和每个所述肋骨中心线的两个端点，确定所述每个肋骨中心线的起点，并且根据所述每个肋骨中心线对应肋骨的重心和相应脊柱的二维坐标确定所述每个肋骨中心线的方向；其中，所述多张目标图像是在三维空间中Z轴方向上相邻的多个横状位视图图像，某个肋骨中心线的方向是所述某个肋骨中心线位于所述脊柱的左侧或右侧。3.根据权利要求2所述的肋骨展开装置，其特征在于，所述第一获取模块还配置为执行如下操作：根据任意两个所述脊柱在三维空间的Y轴坐标，获取所述任意两个脊柱在所述三维空间中Y轴的对应点；计算所述肋骨中心线的一个所述端点与所述任意两个脊柱中一个脊柱的对应点之间的欧式距离，以及计算所述肋骨中心线的另一个所述端点与所述任意两个脊柱中另一个脊柱的对应点之间的欧式距离；将最小欧式距离对应的端点作为所述肋骨中心线的起点。4.根据权利要求2所述的肋骨展开装置，其特征在于，所述第一获取模块还配置为执行如下操作：根据所述每个肋骨中心线的起点和预设的步长均匀选取所述每个肋骨中心线上的点，计算当前在所述肋骨中心线上选取的点与其相邻点的欧式距离，若所述欧式距离大于等于预设距离阈值，则将当前选取的点作为特定点，否则舍弃该点。5.根据权利要求1-4中任一项所述的肋骨展开装置，其特征在于，所述肋骨展开装置还包括肋骨匹配/展开模块，所述肋骨匹配/展开模块进一步配置为执行如下操作：根据利用所述拼接模块预先获取的多个肋骨展开图像中每根肋骨在三维空间的Z轴坐标，对位于脊柱两侧的肋骨分别进行排序；获取所述每个肋骨展开图像中肋骨的体积和重心；根据每根肋骨的体积和重心并基于预设的肋骨匹配方法对所述位于脊柱两侧的肋骨进行匹配；根据所述肋骨在脊柱两侧的排列顺序和匹配结果，对所述多个肋骨展开图像进行拼接得到完整的肋骨展开图像。6.根据权利要求5所述的肋骨展开装置，其特征在于，所述肋骨匹配/展开模块还配置为执行如下操作：按照下式所示的肋骨匹配方法对所述位于脊柱两侧的肋骨进行匹配：S[i,0]＝0,i≥0S[0,j]＝0,j≥0s(v0,v1)＝min(v0,v1)*30/(30+dist(c0,c1))其中，L[i-1]表示位于脊柱左侧的第i-1根肋骨，R[j-1]表示位于脊柱右侧的第j-1根肋骨，s[i-1,j-1]表示所述第i-1根肋骨与第j-1根肋骨的匹配得分，v0和v1分别表示所述第i-1根肋骨和所述第j-1根肋骨的体积，c0和c1分别表示所述第i-1根肋骨和所述第j-1根肋骨的重心，dist表示欧式距离计算函数。7.一种肋骨展开方法，其特征在于包括：基于预先获取的肋骨中心线获取所述肋骨中心线上每个特定点对应的第一特定平面；基于所述肋骨中心线上的特定点对相应的第一特定平面进行极坐标变换得到第二特定平面...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯建兴，范晓晨，
申请(专利权)人：上海皓桦科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31