一种基于颅骨CT图像的计算机辅助测量方法技术

一种基于颅骨ＣＴ图像的计算机辅助测量方法，属于图像处理及应用技术领域。本发明专利技术通过自编计算程序对活体人头颅ＣＴ图像进行格式转换、图像分割及二值化、修补缺损轮廓及去除干扰点、图像纠偏、边缘提取等处理后，确定测量参考点，实现了对颅骨ＣＴ图像的自动测量。本方法借助ＣＤｖｉｅｗｅｒ、Ｍａｔｌａｂ等软件，对人体头颅ＣＴ图像中前额骨、顶骨及枕骨厚度进行快速、准确的测量。这种方法解决了单纯使用ＣＤｖｉｅｗｅｒ软件测量时手工操作引起的随机误差。该测量方法既可实现对单一ＣＴ图像中不同位置的测量，也可实现对大批量ＣＴ图像中同一位置的统计测量。本测量方法将为建立人体头颅数据库、头部的生物力学仿真等领域的研究提供可靠的数据和理论依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于图像处理及应用
，特别涉及一种基于颅骨CT图像的计算机辅助测量方法。
技术介绍
颅骨厚度测量在人体解剖学、临床医学、头部损伤的生物力学仿真等研究领域具有重要的应用价值。常用的颅骨测量工具有直脚规、弯脚规、游标卡尺等，但这些适合于对标本的测量，而不适用于活体数据的测量。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于颅骨CT图像的计算机辅助测量方法。该测量方法通过自编计算程序，对活体人头颅CT图像进行处理，实现对颅骨厚度的快速、准确、大批量、非接触、自动测量。从而为建立人体头颅数据库、头部生物力学造型等研究提供可靠数据。附图说明图1经过预处理的CT图像图2二值图像图3有轮廓缺损的图像图4有干扰点的图像图5修补缺损后的二值图像图6去除干扰点后的二值图像图7(a)偏斜的原始图像图7(b)经过纠偏的图像图8颅骨厚度测量图示具体实施方式1.数据的获取及格式转换在医院拍摄的活体颅脑CT扫描图像中选取无颅面骨断裂史、无肿瘤史、具有“正常”颅脑几何尺寸的样本。借助CDViewer软件选取初见脑室的一层CT图像，调整窗宽、窗位等于2000、600，以使骨骼显示最为清晰，将该图像导出并存储为JEPG格式，如图1所示，为后期处理提供数据。2.图像的分割及二值化在Matlab软件中读入经过预处理的图像，X为读入后的图像数据；给定阈值为0.3，由BW＝im2bw(X，0.3)将X转化为二值图像数据BW，如图2所示。BW是一个512×512的矩阵，元素为0或1；3.修补缺损轮廓及去除干扰点由于每个人头骨结构的不同和做CT时操作的原因，在得到的CT图像中有的轮廓不清楚或内部有干扰点，如图3、4所示。调用下面程序段，对二值图像进行一次闭运算，然后再对反色图像进行一次闭运算，可以去除图像外围的干扰点及修补轮廓缺损，如图5、6、所示。se＝strel(’disk’，5)；BW＝imclose(BW，se)；se＝strel(’disk’，1)；BW＝imclose(～BW，se)；BW＝～BW；4.图像纠偏在进行大量统计测量时，为了保证每幅CT图像的测量点在同一位置，对拍摄出的偏斜图像需要进行纠偏校正；由于颅骨CT切片图中前额骨部分可以近似为抛物线，所以这里采用了抛物线纠偏原理对CT切片图像进行纠偏，如图7所示。5.边缘提取经过上述处理后的CT图像为骨骼最清晰、正切面图像，利用“sobel”算子对骨骼作边缘提取。6.确定测量参考点如图8所示，经过边缘提取后的二值图像边界是由内外两个圈构成，圈上点的纵横坐标分别是该数据点在BW矩阵中的第一个下标和第二个下标；记外圈上横坐标最小--即最左边--的点为A(xmin，yxmin)，横坐标最大--即最右边--的点为B(xmax，yxmax)，取参照点C(x0，yxmin)，过参照点C作水平线L1，将内外两圈各分为上下两个半圈；记图中外圈上最上方点的坐标为(xymin，ymin)，最下方点的坐标为(xymax，ymax)，选取参照点E(x0，(ymin+yxmin)/2)用来测量前额骨上同一位置的厚度，选取F(x0，(ymax+ymin)/2)为测量枕骨上同一点的厚度，C点作为测量顶骨厚度的参考点；7.厚度测量过参考点E作斜率为tan(4*pi/9)的直线，与外圈的上半圈交于点G(x1，y1)，对外圈上G点附近的点作二次曲线拟合，从而得出G点附近的二次曲线；以-1/(2axl+b)为斜率，过G点作出二次曲线在G点处的法线L2，L2与内圈的上半圈交点记为H(x2，y2)。G、H两点的距离d＝((x1-x2)2+(y1-y2)2)0.5--像素距离--即为G点处的头骨厚度，即像素厚度，在CDviewer软件中像素与实际尺寸之间的系数为0.477，因此将测得的像素值乘上一个该标定系数0.477，就得到了G点处的头骨的真正厚度，即前额骨上测量点的厚度。同样地，过参考点F作斜率为tan(pi/3)的直线，与外圈的下半圈交于点I(x3，y3)，对外圈上I点附近的点作二次曲线拟合，然后过I点作法线与内圈下半圈交于点J(x4，y4)，就可以计算出I点处头骨的厚度，即枕骨上测量点的厚度；由于A点是图像上最左边的点，且A，C两点在同一条水平线上，所以过参考点C作水平直线，求出该直线与内圈的交点D，就可以计算出A点处头骨的厚度，即顶骨上测量点的厚度。从上面的分析可知，由于参考点E，F不变，以不同的斜率过参考点作直线，就可以求出不同点处的头骨厚度。权利要求1.基于颅骨CT图像的计算机辅助测量方法。2.颅骨CT图像的分割阈值。3.对CT图像中有轮廓不清楚或内部有干扰点的图像，调用下面程序段，去除图像的干扰点及修补轮廓缺损。se＝strel(’disk’，5)；BW＝imclose(BW，se)；se＝strel(’disk’，1)；BW＝imclose(～BW，se)；BW＝～BW.4.采用抛物线纠偏原理对偏斜的CT切片图像进行纠偏。5.确定测量参考点经过边缘提取后的二值图像边界是由内外两个圈构成，圈上点的纵横坐标分别是该数据点在二值图像矩阵中的第一个下标和第二个下标；记外圈上横坐标最小即最左边的点为A(xmin，yxmin)，横坐标最大即最右边的点为B(xmax，yxmax)，取参照点C(x0，yxmin)，过参照点C作水平线L1，将内外两圈各分为上下两个半圈；记图中外圈上最上方点的坐标为(xymin，ymin)，最下方点的坐标为(xymax，ymax)，选取参照点E(x0，(ymin+yxmin)/2)用来测量前额骨上同一位置的厚度，选取F(x0，(ymax+yxmin)/2)为测量枕骨上同一点的厚度，C点作为测量顶骨厚度的参考点。6.厚度测量过参考点E作斜率为tan(4*pi/9)的直线，与外圈的上半圈交于点G(x1，y1)，对外圈上G点附近的点作二次曲线拟合，从而得出G点附近的二次曲线；过G点作出二次曲线在G点处的法线L2，L2与内圈的上半圈交点记为H(x2，y2)。G、H两点的距离d＝((x1-x2)2+(y1-y2)2)0.5(像素距离)，即为G点处的头骨厚度，即像素厚度，将测得的像素值乘上一个标定系数，就得到了G点处的头骨的真正厚度，即前额骨上测量点的厚度。同样地，过参考点F作斜率为tan(pi/3)的直线，与外圈的下半圈交于点I(x3，y3)，对外圈上I点附近的点作二次曲线拟合，然后过I点作法线与内圈下半圈交于点J(x4，y4)，就可以计算出I点处头骨的厚度，即枕骨上测量点的厚度。过参考点C作水平直线，求出该直线与内圈的交点D，就可以计算出A点处头骨的厚度，即顶骨上测量点的厚度。从上面的分析可知，由于参考点E，F不变，以不同的斜率过参考点作直线，就可以求出不同点处的头骨厚度。全文摘要一种基于颅骨CT图像的计算机辅助测量方法，属于图像处理及应用
本专利技术通过自编计算程序对活体人头颅CT图像进行格式转换、图像分割及二值化、修补缺损轮廓及去除干扰点、图像纠偏、边缘提取等处理后，确定测量参考点，实现了对颅骨CT图像的自动测量。本方法借助CDviewer、Matlab等软件，对人体头颅CT图像中前额骨、顶骨及枕骨厚度进行快速、准确的测量。这种方法解决了单纯使用CDviewer软本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于颅骨ＣＴ图像的计算机辅助测量方法。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李海岩，阮世捷，谢中华，刘文岭，王浩，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]