【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及形态特征测量，特别是涉及一种三维椎骨特征的测量方法、系统及电子设备。
技术介绍
1、椎骨的形态特征测量在脊柱手术指导，儿童生长发育评估等方面具有重要意义。当前形态特征测量主要有两种方法，一种是使用滑动卡尺和测角仪，另一种是使用自动坐标机。但两种方法繁琐且耗时，并且都使用接触式测量仪器，不能在体内使用。即使是熟练的专家，使用这两种方法测量的重现性也很低。
2、近年来，di angelo等人将坐标测量机(coordinate measure machine，cmm)用于椎骨参数的测量，并对最主要的两种方法的性能进行了详细的评价。他们报告了使用卡尺测量获得的用户内部和用户之间的最大变异，其标准差分别为8.11和17.83，基于cmm的测量分别为6.95和7.13。两种方法都使用接触式测量仪器，仅能用于解剖结构，无法在人体内使用。使用计算机断层扫描(computerised tomography，ct)重建的三维几何模型，可以根据模型上测量的特征点在体内测量形态特征。通常，特征点是手动或半自动测量的。campbell等人开发了一种全自动的标测量方法，用于腰椎的有限元建模。该方法需要一个参考框架作为基准，但是参考框架的测量可能会受到脊柱侧凸形状变形的影响。sugisaki等人的研究自动检测了椎弓根中心点。yao等提出了一种自动识别43个解剖标志的方法。他们的方法很大程度上依赖于ct扫描的像素强度。因此，它很容易受到ct扫描噪声的影响。由di angelo等人开发的方法自动识别了12个基于椎骨特征的初步识别，导出了
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种三维椎骨特征的测量方法、系统及电子设备，实现了椎骨形态特征测量的非接触式测量，避免了人工测量带来的随机误差，具有更高的稳定性和精度。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一种三维椎骨特征的测量方法，包括：
4、获取目标椎骨结构；所述目标椎骨结构为待测量椎骨的椎骨结构；
5、基于所述目标椎骨结构，确定所述待测量椎骨的椎骨对称平面；
6、确定所述椎骨对称平面和所述目标椎骨结构的交线，并获取所述交线上的多个点，得到交线三维点集；
7、利用k均值聚类算法将所述交线三维点集中的点分为第一分点集和第二分点集；
8、基于所述第一分点集、所述第二分点集和所述椎骨对称平面，绘制平行于椎弓根峡部的平面；
9、基于所述平行于椎弓根峡部的平面，确定第一冠状面和椎孔轴线；
10、基于所述第一冠状面和所述椎孔轴线，创建参考框架；
11、基于所述第一冠状面和所述参考框架，确定第二冠状面；
12、基于所述椎骨对称平面、所述平行于椎弓根峡部的平面、所述椎孔轴线和所述第二冠状面，计算所述待测量椎骨的特征；所述特征包括：棘突长度、棘突角、上椎体长度、上椎体宽度、下椎体长度、下椎体宽度、左侧椎体高度、右侧椎体高度、前侧椎体高度、后侧椎体高度、椎管长度和椎管宽度。
13、可选地，基于所述目标椎骨结构，确定所述待测量椎骨的椎骨对称平面，包括：
14、在所述目标椎骨结构上进行表面采样，得到表面三维点集；所述表面三维点集包括多个点；
15、确定所述表面三维点集的质心；
16、基于所述表面三维点集的质心，确定所述待测量椎骨的两个最远端点；
17、根据所述质心和两个所述最远端点，确定所述椎骨对称平面。
18、可选地，利用k均值聚类算法将所述交线三维点集中的点分为第一分点集和第二分点集，包括：
19、利用k均值聚类算法将所述交线三维点集中的点分为两个分点集；
20、将包含距离所述表面三维点集的质心最远的点的分点集确定为所述第一分点集，将另一个分点集确定为所述第二分点集。
21、可选地，基于所述第一分点集、所述第二分点集和所述椎骨对称平面，绘制平行于椎弓根峡部的平面，包括：
22、确定所述第一分点集和所述第二分点集中距离最近的两点，并确定两点的连线和连线的中点；
23、作过所述中点且垂直于所述椎骨对称平面和所述连线的平面为平行于椎弓根峡部的平面。
24、可选地，基于所述椎骨对称平面、所述平行于椎弓根峡部的平面、所述椎孔轴线和所述第二冠状面，计算所述待测量椎骨的特征，包括：
25、基于所述椎骨对称平面和所述椎孔轴线，计算所述椎管长度、所述棘突长度和所述棘突角；
26、基于所述平行于椎弓根峡部的平面，计算所述椎管宽度；
27、基于所述椎骨对称平面，计算所述前侧椎体高度、所述后侧椎体高度、所述下椎体长度和所述上椎体长度；
28、基于所述第二冠状面，计算所述左侧椎体高度、所述右侧椎体高度、所述下椎体宽度和所述上椎体宽度。
29、一种三维椎骨特征的测量系统，包括：
30、结构获取模块，用于获取目标椎骨结构；所述目标椎骨结构为待测量椎骨的椎骨结构；
31、对称平面确定模块，用于基于所述目标椎骨结构，确定所述待测量椎骨的椎骨对称平面；
32、交线三维点集确定模块，用于确定所述椎骨对称平面和所述目标椎骨结构的交线，并获取所述交线上的多个点，得到交线三维点集；
33、聚类模块，用于利用k均值聚类算法将所述交线三维点集中的点分为第一分点集和第二分点集；
34、绘制模块，用于基于所述第一分点集、所述第二分点集和所述椎骨对称平面，绘制平行于椎弓根峡部的平面；
35、第一冠状面和椎孔轴线确定模块，用于基于所述平行于椎弓根峡部的平面，确定第一冠状面和椎孔轴线；
36、参考框架创建模块，用于基于所述第一冠状面和所述椎孔轴线，创建参考框架；
37、第二冠状面确定模块，用于基于所述第一冠状面和所述参考框架，确定第二冠状面；
38、特征测量模块，用于基于所述椎骨对称平面、所述平行于椎弓根峡部的平面、所述椎孔轴线和所述第二冠状面，计算所述待测量椎骨的特征；所述特征包括：棘突长度、棘突角、上椎体长度、上椎体宽度、下椎体长度、下椎体宽度、左侧椎体高度、右侧椎体高度、前侧椎体高度、后侧椎体高度、椎管长度和椎管宽度。
39、一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行上述所述的三维椎骨特征的测量方法。
40、可选地，所述存储器为可读存储介质。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种三维椎骨特征的测量方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的三维椎骨特征的测量方法，其特征在于，基于所述目标椎骨结构，确定所述待测量椎骨的椎骨对称平面，包括：
3.根据权利要求2所述的三维椎骨特征的测量方法，其特征在于，利用K均值聚类算法将所述交线三维点集中的点分为第一分点集和第二分点集，包括：
4.根据权利要求1所述的三维椎骨特征的测量方法，其特征在于，基于所述第一分点集、所述第二分点集和所述椎骨对称平面，绘制平行于椎弓根峡部的平面，包括：
5.根据权利要求1所述的三维椎骨特征的测量方法，其特征在于，基于所述椎骨对称平面、所述平行于椎弓根峡部的平面、所述椎孔轴线和所述第二冠状面，计算所述待测量椎骨的特征，包括：
6.一种三维椎骨特征的测量系统，其特征在于，所述系统包括：
7.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行权利要求1至5中任一项所述的三维椎骨特征的测量方法。
8.根据权利要求7所述
...【技术特征摘要】
1.一种三维椎骨特征的测量方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的三维椎骨特征的测量方法，其特征在于，基于所述目标椎骨结构，确定所述待测量椎骨的椎骨对称平面，包括：
3.根据权利要求2所述的三维椎骨特征的测量方法，其特征在于，利用k均值聚类算法将所述交线三维点集中的点分为第一分点集和第二分点集，包括：
4.根据权利要求1所述的三维椎骨特征的测量方法，其特征在于，基于所述第一分点集、所述第二分点集和所述椎骨对称平面，绘制平行于椎弓根峡部的平面，包括：
5....
【专利技术属性】
技术研发人员：张俊华，李博，林睿，刘双齐，王泽彤，赵阳，李宏键，王启阳，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：
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