CN116433476A - Ct图像处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及图像处理技术领域，提供了一种CT图像处理方法及装置。该方法包括：获取待拍摄对象的目标位置的三维CT图像，目标位置包括待拍摄对象的头部，从初始投影方向开始，通过改变对三维CT图像的投影方向确定目标投影方向，依据目标投影方向确定第一平面，第一平面是在头部坐标系下头部的矢状面，利用第一平面对三维CT图像包含的数据点进行空间位置划分得到第一CT图像和第二CT图像，对第一CT图像和/或第二CT图像进行投影，得到相应的侧位片图像。相对于直接对头部进行X光片拍摄来说，省去了大部分的头部摆位流程，即使头部摆位存在一定偏差也能够通过实际矢状面来正确分割出两侧部分。

Description

CT图像处理方法及装置

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及CT图像处理方法及装置。

背景技术

在进行头影测量时，需要先对待拍摄对象的头部进行摆位，从而保持头部的位置和角度正确，然后对待拍摄对象头部进行一次拍摄，直接得到二维的侧位片图像，侧位片图像的拍摄视角为头部的左侧或右侧，侧位片图像中同时包括头部的左右两侧。

在上述方式中，对头部的摆位步骤较为复杂，例如需要使定位孔入耳，摆位过程耗时较长且流程繁琐，降低了头影测量的效率。并且，很多人的头颅左侧和右侧会存在一定的不对称性。如果待拍摄对象的左下颌骨和右下颌骨不对称，则在侧位片图像中，位于头部左右两侧的标志点就难以重合。此时，在确定标志点位置的时候，就需要选择该两个标志点的中点，而这会导致标志点的位置存在较大误差，不利于后续对待拍摄对象头部区域进行形态分析。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本发明提供了CT图像处理方法及装置。

本发明第一方面提出了一种CT图像处理方法，包括：获取待拍摄对象的目标位置的三维CT图像，所述目标位置包括待拍摄对象的头部；从初始投影方向开始，通过改变对所述三维CT图像的投影方向确定目标投影方向，以所述三维CT图像在所述目标投影方向下形成的投影图像为目标投影图像，所述目标投影图像满足预设的图像特征要求；依据所述目标投影方向确定第一平面，所述第一平面是在头部坐标系下所述头部的矢状面；利用所述第一平面对所述三维CT图像包含的数据点进行空间位置划分得到第一CT图像和第二CT图像；以及对所述第一CT图像和/或所述第二CT图像进行投影，得到相应的侧位片图像。

根据本发明的一个实施方式，所述初始投影方向对应于所述三维CT图像中头部的侧视视角。

根据本发明的一个实施方式，从初始投影方向开始，通过改变对所述三维CT图像的投影方向从而确定目标投影方向，包括：以初始投影方向为当前投影方向对所述三维CT图像的进行投影得到投影图像；以及第一确定步骤或第二确定步骤，所述第一确定步骤通过用户的输入来改变所述初始投影方向从而确定目标投影方向，所述第二确定步骤通过使投影中心绕预设旋转中心进行转动来改变投影方向从而确定目标投影方向。

根据本发明的一个实施方式，所述第一确定步骤包括：接收用户的第一指示，并依据所述第一指示确定新的当前投影方向；以及接收用户的第二指示，并依据所述第二指示和最新的当前投影方向确定目标投影方向。

根据本发明的一个实施方式，所述第二确定步骤包括：投影更新步骤：使投影中心绕预设旋转中心进行转动来确定新的当前投影方向，并按所述新的当前投影方向对所述三维CT图像的进行投影得到新的投影图像；重复执行所述投影更新步骤，直至满足预设条件；以及对投影得到的各投影图像进行分析从而确定目标投影方向。

根据本发明的一个实施方式，使投影中心绕预设旋转中心进行转动，包括：以所述三维CT图像所处空间区域的中心点为旋转中心，使投影中心在预设转动范围内绕所述旋转中心进行转动，所述预设转动范围对应于以所述旋转中心为球心形成的球体的一部分表面。

根据本发明的一个实施方式，使投影中心在预设转动范围内绕所述旋转中心进行转动，包括：使投影中心绕预设旋转轴按预设角度区间进行转动，其中，所述预设旋转轴经过所述旋转中心，所述预设旋转轴包括所述三维CT图像所处空间区域的垂直轴和/或矢状轴，所述预设角度区间对应于所述一部分表面上的曲线段，所述预设角度区间包括0°。

根据本发明的一个实施方式，所述预设角度区间为[-10°, 10°]。

根据本发明的一个实施方式，在使投影中心绕预设旋转中心进行转动时，使投影中心按预设角度变化规则进行转动。

根据本发明的一个实施方式，所述预设条件包括：在所述预设转动范围内，所有待进行投影的投影方向均完成投影。

根据本发明的一个实施方式，对投影得到的各投影图像进行分析从而确定目标投影方向，包括：对于每个投影图像，确定所述投影图像中目标部分的重合度；以及以满足所述图像特征要求的投影图像为目标投影图像，依据所述目标投影图像的投影方向确定目标投影方向，所述图像特征要求包括：所述目标部分的重合度最高。

根据本发明的一个实施方式，所述目标部分为兴趣区域或多组头部标志点，所述兴趣区域为所述投影图像的图像范围内预设的部分区域或全部区域，每组所述头部标志点为成对的标志点且分别位于头部的左部分和右部分。

根据本发明的一个实施方式，所述兴趣区域包括所述多组头部标志点中的至少一组头部标志点。

根据本发明的一个实施方式，所述多组头部标志点包括眶点和/或颧牙槽嵴点。

根据本发明的一个实施方式，在所述目标部分为兴趣区域时，确定所述投影图像中目标部分的重合度，包括：确定所述目标部分的图像梯度，并依据所述图像梯度确定所述目标部分的重合度。

根据本发明的一个实施方式，依据所述目标投影方向确定第一平面，包括：确定与所述目标投影方向相垂直且经过所述旋转中心的平面作为第一平面。

本发明第二方面提出一种CT图像处理装置，包括：存储器，所述存储器存储执行指令；以及处理器，所述处理器执行所述存储器存储的执行指令，使得所述处理器执行上述任一实施方式所述的CT图像处理方法。

附图说明

附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是待拍摄对象头部的左右两侧的下颌骨不对称的投影图像。

图2是根据本发明的一个实施方式的CT图像处理方法的流程示意图。

图3是根据本发明的一个实施方式的确定目标投影方向的流程示意图。

图4是根据本发明的另一个实施方式的确定目标投影方向的流程示意图。

图5是根据本发明的一个实施方式的投影中心绕旋转中心转动形成投影方向的示意图。

图6是根据本发明的一个实施方式的待拍摄对象头部的投影图像示意图。

图7是根据本发明的另一个实施方式的投影中心绕旋转中心转动形成投影方向的示意图。

图8是根据本发明的又一个实施方式的确定目标投影方向的流程示意图。

图9是待拍摄对象头部的左右两侧重合度较低的投影图像。

图10是标识有头部标志点的投影图像。

图11是进行CT图像处理之前的头部左右两侧不对称的侧位片图像。

图12是经过CT图像处理后得到的待拍摄对象头部其中一侧的侧位片图像。

图13是经过CT图像处理后得到的待拍摄对象头部另一侧的侧位片图像。

图14是根据本发明的一个实施方式的采用处理系统的硬件实现方式的CT图像处理装置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明的技术方案。

除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本发明的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本发明的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。

本文使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。

在进行头影测量时，可以先识别出骨骼和软组织的标志点，然后测量标志点与参考平面之间的角度和距离。其中，有些标志点位于头颅颌面的中心处，例如蝶鞍点；有些标志点分别位于左右两侧的颌骨上，例如下颌角点。待拍摄对象头部的左右两侧有可能是不对称的，例如图1中示出了投影图像，图中左部分为头部正视图，右部分为头部侧视图，侧视图中箭头指示的部位示出了头部左右两侧不对称的情况。若待拍摄对象头部的左右两侧不对称，则在通过拍摄X光片得到的侧位片图像中，两侧标志点在侧位片图像中无法重合。并且若在拍摄X光片之前的头部摆位时未严格按照当前的复杂摆位流程来摆好，则会导致识别出的标志点位置与与真实位置之间存在误差。

下面以通过拍摄三维CT图像来获取侧位片图像为例，参考附图描述本发明的CT图像处理方法及装置。

图2是根据本发明的一个实施方式的CT图像处理方法的流程示意图。参阅图2，本实施方式的CT图像处理方法M10可以包括以下步骤S100、步骤S200、步骤S300、步骤S400和步骤S500。

S100，获取待拍摄对象的目标位置的三维CT图像，目标位置包括待拍摄对象的头部。

S200，从初始投影方向开始，通过改变对三维CT图像的投影方向确定目标投影方向，以三维CT图像在目标投影方向下形成的投影图像为目标投影图像，目标投影图像满足预设的图像特征要求。

S300，依据目标投影方向确定第一平面，第一平面是在头部坐标系下头部的矢状面。

S400，利用第一平面对三维CT图像包含的数据点进行空间位置划分得到第一CT图像和第二CT图像。

S500，对第一CT图像和/或第二CT图像进行投影，得到相应的侧位片图像。

根据本发明的实施方式提出的CT图像处理方法，通过对待拍摄对象的头部进行CT拍摄并对拍摄到的三维CT图像进行处理来生成侧位片图像，并在图像处理过程中确定出头部的实际矢状面，由此能够通过实际矢状面来对待拍摄对象头部进行分割，分别得到头部左半部分和右半部分的CT数据，进而能够得到头部左半部分和右半部分各自的侧位片图像，相对于直接对头部进行X光片拍摄来说，省去了大部分的头部摆位流程，待拍摄对象保持正常咬合即可进行拍摄，从而提升了拍摄效率，即使头部摆位存在一定偏差也能够通过实际矢状面来正确分割出两侧部分，提升了头影测量效率，避免了两侧部分的特征点难以重合的问题，提升了特征点的检测精度，并且能够分别对两侧的侧位片图像进行单独呈现而不是对整个头部进行完整显示，由此可以对任一侧进行单独分析诊断从而给出更具针对性的治疗方案。

待拍摄对象即为需要拍摄侧位片图像的对象，例如需要进行牙颌、颅面畸形诊断的患者。

三维CT图像是通过将三维CT数据加载到三维空间得到。三维CT数据是先对待拍摄对象进行扫描拍摄并对得到的扫描数据进行三维重建得到。三维CT图像可以通过CBCT（Cone beam Computed Tomography，锥形束CT）设备对待拍摄对象的头部进行扫描拍摄并进行成像后得到。在采用CBCT设备进行拍摄之前，可以仅需要颌托和头夹来对头部进行简单定位，使得头部尽量保持位姿正确，也就是使头部尽量保持左右对称的姿态。此时若头部存在一定的摆位偏差，例如头部存在一定的横滚角和偏向角，也能够通过后续步骤来避免偏差带来的影响。由于最终需要得到侧位片，因此即使存在俯仰角，也难以对侧位片的正确生成产生影响，因此俯仰角可以不作为引起摆位偏差的因素。

投影方向是在得到三维CT图像之后，针对三维CT图像进行虚拟投影时的方向。投影方向决定了观测三维CT图像时的观测视角。在将三维CT数据加载到三维空间得到三维CT图像之后，在三维空间中的位于三维CT图像范围之外的位置可以设置虚拟相机（图中未示出），虚拟相机就是投影中心，从投影中心的位置向三维CT图像投射平行光从而得到在当前投影视角下的三维图像。投影方向的不同会引起三维CT图像的观测视角不同，得到的投影图像也不同，呈现给用户的图像也不同。此时得到的投影图像为二维图像。

初始投影方向是在初始时刻对三维CT图像的投影方向，相当于投影方向的默认值。按初始投影方向得到的三维CT图像可以称为初始CT图像，此时的当前投影方向即为初始投影方向。得到初始CT图像后，可以手动或自动地改变当前投影方向，相当于移动投影中心的位置，但投影中心始终面向三维CT图像所在的空间区域。投影中心位置的改变代表了投影光线在方向上的改变，相当于改变了当前投影方向。例如，当前投影方向相对于上一投影方向来说，投影中心在自身所在的水平面上绕三维CT图像所处空间区域的垂直轴转动了180度，则按当前投影方向得到的三维CT图像与按上一投影方向得到的三维CT图像之间存在镜像关系，镜像面即为三维CT图像所处空间区域的其中一个垂直于水平面的垂直面，该垂直面与垂直轴重合，且当前投影方向和上一投影方向相对于垂直面对称。

在每次改变投影方向后，可以对本次得到的投影图像进行分析。在多次改变投影方向之后，能够得到多个投影图像的分析结果，从这些分析结果中能够确定出唯一满足图像特征要求的投影图像，该投影图像即为目标投影图像，满足图像特征要求使得目标投影方向能够作为确定矢状面的依据，或者说满足图像特征要求是能够利用投影方向确定矢状面的前提条件。

矢状面是沿头部的前后方向将头部分为左半部分和右半部分的平面。本实施方式中确定出的矢状面为正中矢状面，正中矢状面经过头部的中心。

头部坐标系指的是以头部为观测主体的坐标系，无论待拍摄对象头部的左右下颌骨是否对称，在头部坐标系中，头部坐标系的矢状面（以下简称第一矢状面）始终能够将头部对称划分为左半部分和右半部分。这里的“对称”指的是头部整体上对称，即使头部的左右两侧下颌骨等部分在事实上存在结构上的不对称，也不会影响头部整体上的对称。

以三维CT图像所处空间区域的坐标系为世界坐标系，若待拍摄对象头部的摆位完全标准且正确，则在世界坐标系中，三维CT图像的矢状面（以下简称第二矢状面）与第一矢状面为同一平面。但若待拍摄对象头部的摆位不正，则第二矢状面与第一矢状面为不同平面，两者具有一定的角度差，该角度差即为待拍摄对象头部的摆位偏差角度。例如，若在拍摄时，若头部的摆位与标准摆位之间存在横滚角度差p1和偏向角度差p2，则第二矢状面与第一矢状面之间就会存在φ1的横滚角度差和φ2的偏向角度差。

通过从多个投影方向中确定出目标投影方向，进而确定出头部实际的第一矢状面，从而能够通过第一矢状面来对三维CT图像进行空间区域的划分，得到互相对称的头部左半部分图像和头部右半部分图像，相当于通过将投影方向调整为目标投影方向来补偿头部摆位的偏差，使得在目标投影方向的视角下，头部的摆位是正确的，由此避免了复杂的摆位流程，使得即使仅用头夹进行简单摆位也能得到准确的侧位片图像。其中，左半部分图像为第一CT图像，右半部分图像为第二CT图像，第一CT图像和第二CT图像均为三维CT图像，即第一CT图像和第二CT图像表征的均为头部立体模型。

由于分别得到了头部左右两侧单独的图像，因此可以根据需要对左右两侧进行单独投影成像。例如，目前只需要对待拍摄对象头部左半部分进行诊断，则可以在对第一CT图像进行投影时，将投影方向设置为垂直于第一平面（矢状切面）并进行投影，得到左侧的侧位片图像。又例如，需要对待拍摄对象头部的左右两侧均进行诊断，则可以在对第一CT图像和第二CT图像进行投影时，将投影方向设置为垂直于第一平面（矢状切面）并分别进行投影，得到左右两侧各自的侧位片图像，从而能够用于研究颅面生长发育，或者用于牙颌、颅面畸形的诊断分析，或者用于确定错合畸形的矫治设计，或者用于研究矫治过程中及矫治后的牙颌、颅面形态结构变化。

可以理解的是，在对左右两侧分别进行成像时，由于成像的投影厚度与对完整头部进行成像时的投影厚度不同，因此在对左右两侧分别进行成像时，采用的亮度系数和对比度系数会与对完整头部进行成像时采用的系数值不同。

示例性地，初始投影方向可以对应于三维CT图像中头部的侧视视角。也就是说，投影方向可以从垂直于第二矢状面（世界坐标系下的三维CT图像矢状面）开始进行改变。

图3是根据本发明的一个实施方式的确定目标投影方向的流程示意图。参阅图3，步骤S200可以包括步骤S210和步骤S220。

S210，以初始投影方向为当前投影方向对三维CT图像的进行投影得到投影图像。

S220，第一确定步骤或第二确定步骤，第一确定步骤通过用户的输入来改变初始投影方向从而确定目标投影方向，第二确定步骤通过使投影中心绕预设旋转中心进行转动来改变投影方向从而确定目标投影方向。

根据本实施方式提出的CT图像处理方法，先对三维CT图像进行初始投影得到初始的投影图像，然后开始通过手动或自动的方式来改变投影方向，从而得到目标投影方向，使得目标投影方向的确定方式具有多样性，能够满足不同场景下的用户需求。

投影中心的位置表征了虚拟相机相对于头部的位置。在最初将三维CT数据加载到三维空间时，采用默认的投影方向（即初始投影方向）来得到投影图像。此时待拍摄对象的头部摆位是否标准是未知的，因此需要根据场景需求来执行第一确定步骤或执行第二确定步骤。

第一确定步骤适于手动进行投影方向的改变。示例性地，第一确定步骤可以包括：接收用户的第一指示，并依据第一指示确定新的当前投影方向；以及接收用户的第二指示，并依据第二指示和最新的当前投影方向确定目标投影方向。

在以初始投影方向对三维CT图像的进行投影得到投影图像后，可以通过显示设备对投影图像进行显示，然后用户可以通过鼠标等外设来对投影图像进行拖动，从而调整投影中心（虚拟相机）与头部之间的相对位置关系，也就是调整了投影光线，相当于使投影中心以三维CT图像的空间中心点为旋转中心进行旋转，实时生成新的投影图像。可以理解的是，用户也可以通过输入调整指令或输入坐标数据的方式来改变投影方向从而生成新的投影图像。用户每次进行拖动，均相当于向系统做出了一次第一指示，系统接收到用户的第一指示后，确定出新的投影方向，并生成相应的投影图像。

当用户在进行了至少一次拖动后，通过查看相应的投影图像是否满足要求来确定管是否做出第二指示。若用户在进行到了第n次拖动时，确认了本次拖动形成的投影图像满足要求，则用户向系统做出第二指示。系统接收到第二指示后，将当前投影方向作为目标投影方向。

第二确定步骤适于自动进行投影方向的改变。图4是根据本发明的另一个实施方式的确定目标投影方向的流程示意图。参阅图4，步骤S220中的第二确定步骤可以包括步骤S221、步骤S222和步骤S223。

S221，投影更新步骤：使投影中心绕预设旋转中心进行转动来确定新的当前投影方向，并按新的当前投影方向对三维CT图像的进行投影得到新的投影图像。

S222，重复执行投影更新步骤，直至满足预设条件。

S223，对投影得到的各投影图像进行分析从而确定目标投影方向。

根据本实施方式提出的CT图像处理方法，遍历多个不同投影方向得到多个投影图像，并通过对投影图像进行分析来确定出满足预设的图像特征要求的投影图像，进而确定出目标投影方向，实现了目标投影方向的自动化确定。

预设旋转中心可以为三维CT图像中的某个坐标点，例如可以是三维CT图像的所处空间区域的中心点。通过调整投影中心与头部之间的相对位置关系来更新投影方向，预设条件则是触发对投影方向停止进行更新的触发条件。示例性地，预设条件可以包括：在预设转动范围内，所有待进行投影的投影方向均完成投影。在停止更新投影方向后，对所有投影方向的投影图像进行分析，确定出满足预设的图像特征要求的投影图像，该投影图像即为上述目标投影图像，而形成目标投影图像的投影方向即为上述目标投影方向。

图5是根据本发明的一个实施方式的投影中心绕旋转中心转动形成投影方向的示意图。参阅图5，步骤S221中，使投影中心绕预设旋转中心进行转动的方式可以包括：以三维CT图像所处空间区域的中心点为旋转中心，使投影中心在预设转动范围内绕旋转中心进行转动，预设转动范围对应于以旋转中心为球心形成的球体的一部分表面。

根据本实施方式提出的CT图像处理方法，将实际转动范围限制在了预设转动范围以内，减少了投影方向和投影图像的数量，降低了确定目标投影方向的运算量，提高了运算效率。

O点为三维CT图像的空间中心，也就是旋转中心。旋转中心的位置是不变的，且由于投射的是平行光（平行投影），因此投影中心与旋转中心之间的距离可以视为不变，即在得到的投影图像中，旋转中心的坐标点不变，且头部的尺寸不变。在投影中心绕旋转中心转动时，该距离即为旋转半径，因此投影中心的可转动范围（即虚拟相机的位置调整范围）为一个球体的表面S，球体的半径即为旋转半径，投影中心的位置可以设置于该球体表面s上的任意位置点处。每次转动都相当于一次位置调整，同时也会形成新的投影方向，新的投影方向可能和之前得到过的任一投影方向均不同。

在通过转动投影中心来调整投影方向时，无需对可转动范围内的所有投影方向均进行投影，因为待拍摄对象的头部的摆位不是任意的，而是在大致上摆位正确的，即使存在摆位偏差也不会偏差过大，例如不会出现后脑朝前或面部朝上的情况。因此可以仅对预设转动范围以内的各位置点作为待转动位置点来实施投影更新步骤。

预设转动范围为可转动范围的一部分，并且初始投影方向可以包含于预设转动范围内，即初始投影方向为投影中心在位置调整范围内的某个位置点处形成的投影方向。预设转动范围具体可以是整个球面的一半，也可以是小于一半球面的区域，该区域的截面可以呈规则形状，例如圆形或长圆形，该圆形的半径小于球体半径。例如，图5中示出的区域A为预设转动范围，区域A为表面S的一部分球面区域，投影光线可以从区域A中的任一点向O点进行投射。三个虚线箭头表示的是从区域A中的三个不同位置点投射出的平行光的方向（投影方向），其中两个位置点位于区域A的边缘，一个位置点位于区域A的中心，位于区域A中心的位置点对应的投影方向可以是初始投影方向。

若预设转动范围内包含N个坐标点，则可以依次从该N个坐标点向头部投射平行光，将投影中心调整至该N个坐标点进行投影，该过程共确定出N个投影方向以及生成N个投影图像。

图6是根据本发明的一个实施方式的待拍摄对象头部的投影图像示意图。图7是根据本发明的另一个实施方式的投影中心绕旋转中心转动形成投影方向的示意图。参阅图6和图7，步骤S221中，使投影中心在预设转动范围内绕旋转中心进行转动的方式可以包括：使投影中心绕预设旋转轴按预设角度区间进行转动，其中，预设旋转轴经过旋转中心，预设旋转轴包括三维CT图像所处空间区域的垂直轴和/或矢状轴，预设角度区间对应于一部分表面上的曲线段，预设角度区间包括0°。

X轴、Y轴和Z轴均为世界坐标系下的坐标轴。其中，Z轴为垂直轴，Z轴垂直于三维CT图像所在空间区域的水平面；Y轴为矢状轴，Y轴与上述空间区域的矢状面相重合并垂直于上述空间区域的冠状面；X轴为冠状轴，X轴与上述空间区域的冠状面相重合并垂直于上述空间区域的矢状面。

投影中心可以是仅绕Z轴（垂直轴）转动于预设角度区间内；也可以仅绕Y轴（矢状轴）转动于预设角度区间内；还可以如图7所示，既绕Z轴转动于预设角度区间内，又绕Y轴转动于预设角度区间内。在实施时，投影中心可以先绕Z轴转动然后绕Y轴转动，也可以先绕Y轴转动然后绕Z轴转动，本发明对此不作限定。

由于在拍摄之前已经对头部进行了简单固定和摆位，因此可以进一步将投影中心的转动范围从绕旋转中心转动限缩至绕旋转轴转动，使得转动范围从区域面缩小至线段，也就是使投影中心的移动范围从面变为了线，减少了对很多位置点的投影，大幅降低了运算量。可以理解的是，投影中心绕旋转轴转动时也是在绕旋转中心转动。

C1为投影中心绕Z轴转动时的转动范围，C2为投影中心绕Y轴转动时的转动范围，C1和C2均为球体表面S上的曲线段。C1和C2相交的位置点可以是设置为0°位置，也就是说，该位置点位于X轴上，此时0°位置可以对应于初始投影方向。在该0°位置进行投影形成的投影图像即为图6中所示的图像。可以理解的是，0°位置的Z轴数值和Y轴数值均为0。

上述曲线段的长度表征了预设角度区间的范围大小。图6中的两条虚线分别表征了Z轴的预设角度区间的两端端点值，两条点划线线分别表征了Y轴的预设角度区间的两端端点值。Z轴和Y轴可以分别设置有不同的预设角度区间，也可以采用相同的预设角度区间。示例性地，Z轴和Y轴的预设角度区间可以为[-10°, 10°]。

示例性地，在使投影中心绕预设旋转中心进行转动时，可以使投影中心按预设角度变化规则进行转动。预设角度变化规则设置了投影中心转动时采用的角度变化顺序或角度变化值。例如可以从0°位置开始，以1°为差值，先按Y轴正方向进行角度递增，即绕Z轴顺时针（图7的视角下）转动，每增加1°则确定一个当前投影方向并神成一个投影图像，直至转至10°位置，过程中得到了10个投影方向和10个投影图像。然后可以跳转至-1°并按Y轴负方向进行角度递减，过程中同样得到了10个投影方向和10个投影图像。加上初始投影方向（0°位置）及相应的投影图像，共21个投影方向及投影图像。Z轴的转动同理，可得到20个投影方向及投影图像。此时满足预设条件，所有待投影方向均完成投影。因此以[-10°, 10°]为预设角度区间可得到41个投影方向及投影图像。

图8是根据本发明的又一个实施方式的确定目标投影方向的流程示意图。参阅图8，步骤S223中，对投影得到的各投影图像进行分析从而确定目标投影方向的方式可以包括：对于每个投影图像，确定投影图像中目标部分的重合度；以及以满足图像特征要求的投影图像为目标投影图像，依据目标投影图像的投影方向确定目标投影方向，图像特征要求包括：目标部分的重合度最高。

根据本实施方式提出的CT图像处理方法，对投影图像中的部分要素计算重合度，从而确定出最接近于头部的标准侧视视角的投影方向，以此来确定出目标投影方向，提高了计算效率和结果的准确性。

继续以上述41个投影方向及投影图像为例，每个投影图像均包括有目标部分，目标部分是图像中用于计算重合度的部分，通过几何要素进行表示，例如目标部分可以是整体的投影图像，目标部分也可以是投影图像中的一些点、线、区域的单体或组合。得到41个投影图像后，从中确定出目标部分，然后算出目标部分的重合度作为相应投影图像的重合度。

图9是待拍摄对象头部的左右两侧重合度较低的投影图像。参阅图9，眼眶边沿和牙槽嵴边沿会出现不重合两条曲线，且曲线之间存在一定距离，说明图9的重合度不高。此时的投影方向与头部的标准侧视视角存在有一定角度差。在侧视视角下，重合度表示的是头部左半部分和右半部分之间的重合程度，重合度越高，说明当前投影方向越接近于头部的标准侧视视角，也就是与第一矢状面（头部坐标系下的矢状面）之间越接近于垂直关系。对于重合度最高的投影图像，相应的投影方向则与第一矢状面完全垂直。

在旋转轴同时包含垂直轴和矢状轴时，对绕Z轴旋转得到的投影图像的重合度进行比较，以及对绕Y轴旋转得到的投影图像的重合度进行比较，得到绕Z轴旋转的重合度最高的投影图像（以下简称第一目标投影图像）和绕Y轴旋转的重合度最高的投影图像（以下简称第二目标投影图像），假设第一目标投影图像的投影方向与初始投影方向的夹角为θ1度，第二目标投影图像的投影方向与初始投影方向的夹角为为θ2度，则结合θ1和θ2即可得到目标投影方向与初始投影方向的夹角，从而得到目标投影方向。

图10是标识有头部标志点的投影图像。参阅图10，目标部分可以为兴趣区域或多组头部标志点，目标部分既可以仅选用标志点作为计算重合度的依据，也可以仅选用兴趣区域作为计算重合度的依据。兴趣区域为投影图像的图像范围内预设的部分区域或全部区域，每组头部标志点为成对的标志点且分别位于头部的左部分和右部分。

根据本实施方式提出的CT图像处理方法，仅通过对图像的部分区域进行重合度计算即可确定出目标投影方向，提高了运算效率，并且选用本身较为对称的部分作为目标部分，提升了算出的重合度的真实性。

示例性地，头部标志点为可以包括眼眶点200（眼眶下沿最低点）和颧牙槽嵴点300（在牙槽嵴边沿的最低点），眼眶点和颧牙槽嵴点均为成对的标志点，在头部的左半部分和右半部分各有一个眼眶点和颧牙槽嵴点。眼眶点和颧牙槽嵴点容易被识别到，因此可以作为目标部分。在投影图像中，通常会存在两个眼眶点和两个颧牙槽嵴点，两个眼眶点之间距离越近，以及两个颧牙槽嵴点之间距离越近，则投影图像的重合度越高。图10中还示出了鼻根点100（颅部正中矢状面上鼻额缝之最前点）和前鼻棘点400（前鼻棘最尖的点），鼻根点和前鼻棘点位于面部的中轴面上，头部仅存在一个鼻根点和一个前鼻棘点，因此不存在重合的情况。

兴趣区域为一块区域，位于投影图像的图像区域内或者直接为投影图像本身。兴趣区域可以是依据侧视视角下头部最为对称的区域来划分得到。示例性地，兴趣区域可以包括上述多组头部标志点中的至少一组头部标志点。例如图10中的右上区域，右上区域包含眼眶等部位，作为头部标志点的眼眶点也位于右上区域内，可以在右上区域中划分兴趣区域；也可以划分出一个同时包含眼眶点和颧牙槽嵴点的区域，眼眶点和颧牙槽嵴点位于该区域的靠近区域边界的位置，并将该区域作为兴趣区域；图10中的下半部分区域包含下颌骨等部位，下颌骨容易发生左右两侧不对称的情况，因此不适宜作为兴趣区域，若采用下半部分作为兴趣区域，则在重合度较低时，无法确定是因为摆位不正导致的还是因为下颌骨等部分不对称导致的。

示例性地，在目标部分为兴趣区域时，确定投影图像中目标部分的重合度的方式可以包括：确定目标部分的图像梯度，并依据图像梯度确定目标部分的重合度。

图像的梯度值用于衡量图像灰度的变化率，灰度值变化越大，梯度值越大。在进行图像梯度计算时，可以采用Sobel算子、Robinson算子或Laplace算子进行计算，进而算出每个像素的梯度。

对于图像区域来说，重合度可以用梯度值来表征。若左右两侧重合度较高，则骨骼和软组织的区域较为重叠和集中，使得该区域的灰度值较高（更接近于白色），因此从黑色背景到骨骼和软组织的区域之间的变化情况偏向于骤变，灰度变化率较大。若左右两侧重合度较低，则骨骼和软组织的区域较为分散，使得该区域的灰度值较低（更接近于黑色），因此从黑色背景到骨骼和软组织的区域之间的变化情况偏向于渐变，灰度变化率较小。由此可知，重合度和图像的梯度值之间存在关联关系，可以通过计算梯度值来确定重合度。由于兴趣区域为头部较为对称的部分，因此若兴趣区域之间重合度较高，则能够代表整个头部的重合度较高。

示例性地，步骤S300中，依据目标投影方向确定第一平面的方式可以包括：确定与目标投影方向相垂直且经过旋转中心的平面作为第一平面。

在得到重合度并据此确定出目标投影方向之后，由于目标投影方向垂直于第一矢状面，相当于目标投影方向是第一矢状面的平面法向量，并且在转动投影中心时依据的是旋转中心，因此第一矢状面既垂直于目标投影方向，又经过旋转中心，第一平面即为第一矢状面。旋转中心可以是三维CT图像的空间中心。即使待拍摄对象的头部摆位不正，使得第一矢状面偏离了三维CT图像空间区域的中轴面，但通过步骤S200确定出目标投影方向，进而通过步骤S300确定出了第一矢状面，作为后续对三维CT图像进行切割的依据。

图11是进行CT图像处理之前的头部左右两侧不对称的侧位片图像。参阅图11，该待拍摄对象的头部左右两侧不对称，下颌部分存在偏颌情况，左右下颌边沿无法重叠，在计算下颌角和髁突点时，无法精确定点。

图12是经过CT图像处理后得到的待拍摄对象头部其中一侧的侧位片图像。图13是经过CT图像处理后得到的待拍摄对象头部另一侧的侧位片图像。参阅图12和图13，可以看出左右两侧的髁突点500和下颌角点600分别显示在了各自的侧位片图像中，通过对左右两侧分别进行投影和成像，使得成对的标志点点不会发生偏差，能够精确定位标志点。

图14是根据本发明的一个实施方式的采用处理系统的硬件实现方式的CT图像处理装置的示意图。参阅图14，本实施方式的CT图像处理装置1000可以包括存储器1300和处理器1200。存储器1300存储执行指令，处理器1200执行存储器1300存储的执行指令，使得处理器1200执行上述任一实施方式的CT图像处理方法。

该装置1000可以包括执行上述流程图中各个或几个步骤的相应模块。因此，可以由相应模块执行上述流程图中的每个步骤或几个步骤，并且该装置可以包括这些模块中的一个或多个模块。模块可以是专门被配置为执行相应步骤的一个或多个硬件模块、或者由被配置为执行相应步骤的处理器来实现、或者存储在计算机可读介质内用于由处理器来实现、或者通过某种组合来实现。

例如，CT图像处理装置1000可以包括图像获取模块1002、目标方向确定模块1004、第一平面确定模块1006、图像划分模块1008和侧位片图像生成模块1010。

图像获取模块1002用于获取待拍摄对象的目标位置的三维CT图像，目标位置包括待拍摄对象的头部。

目标方向确定模块1004用于从初始投影方向开始，通过改变对三维CT图像的投影方向确定目标投影方向，以三维CT图像在目标投影方向下形成的投影图像为目标投影图像，目标投影图像满足预设的图像特征要求。初始投影方向可以对应于三维CT图像中头部的侧视视角。

从初始投影方向开始，通过改变对三维CT图像的投影方向从而确定目标投影方向可以包括：以初始投影方向为当前投影方向对三维CT图像的进行投影得到投影图像；以及第一确定步骤或第二确定步骤，第一确定步骤通过用户的输入来改变初始投影方向从而确定目标投影方向，第二确定步骤通过使投影中心绕预设旋转中心进行转动来改变投影方向从而确定目标投影方向。

第一确定步骤可以包括：接收用户的第一指示，并依据第一指示确定新的当前投影方向；以及接收用户的第二指示，并依据第二指示和最新的当前投影方向确定目标投影方向。

第二确定步骤可以包括：投影更新步骤：使投影中心绕预设旋转中心进行转动来确定新的当前投影方向，并按新的当前投影方向对三维CT图像的进行投影得到新的投影图像；重复执行投影更新步骤，直至满足预设条件；以及对投影得到的各投影图像进行分析从而确定目标投影方向。使投影中心绕预设旋转中心进行转动可以包括：以三维CT图像所处空间区域的中心点为旋转中心，使投影中心在预设转动范围内绕旋转中心进行转动，预设转动范围对应于以旋转中心为球心形成的球体的一部分表面。使投影中心在预设转动范围内绕旋转中心进行转动可以包括：使投影中心绕预设旋转轴按预设角度区间进行转动，其中，预设旋转轴经过旋转中心，预设旋转轴包括三维CT图像所处空间区域的垂直轴和/或矢状轴，预设角度区间对应于一部分表面上的曲线段，预设角度区间包括0°。预设角度区间可以为[-10°, 10°]。在使投影中心绕预设旋转中心进行转动时，可以使投影中心按预设角度变化规则进行转动。预设条件可以包括：在预设转动范围内，所有待进行投影的投影方向均完成投影。

对投影得到的各投影图像进行分析从而确定目标投影方向可以包括：对于每个投影图像，确定投影图像中目标部分的重合度；以及以满足图像特征要求的投影图像为目标投影图像，依据目标投影图像的投影方向确定目标投影方向，图像特征要求包括：目标部分的重合度最高。目标部分可以为兴趣区域或多组头部标志点，兴趣区域为投影图像的图像范围内预设的部分区域或全部区域，每组头部标志点为成对的标志点且分别位于头部的左部分和右部分。兴趣区域可以包括多组头部标志点中的至少一组头部标志点。多组头部标志点可以包括眶点和/或颧牙槽嵴点。在目标部分为兴趣区域时，确定投影图像中目标部分的重合度可以包括：确定目标部分的图像梯度，并依据图像梯度确定目标部分的重合度。

第一平面确定模块1006用于依据目标投影方向确定第一平面，第一平面是在头部坐标系下头部的矢状面。依据目标投影方向确定第一平面可以包括：确定与目标投影方向相垂直且经过旋转中心的平面作为第一平面。

图像划分模块1008用于利用第一平面对三维CT图像包含的数据点进行空间位置划分得到第一CT图像和第二CT图像。

侧位片图像生成模块1010用于对第一CT图像和/或第二CT图像进行投影，得到相应的侧位片图像。

需要说明的是，本实施方式的CT图像处理装置1000中未披露的细节，可参照本发明提出的上述实施方式的CT图像处理方法M10中所披露的细节，此处不再赘述。

该硬件结构可以利用总线架构来实现。总线架构可以包括任何数量的互连总线和桥接器，这取决于硬件的特定应用和总体设计约束。总线1100将包括一个或多个处理器1200、存储器1300和/或硬件模块的各种电路连接到一起。总线1100还可以将诸如外围设备、电压调节器、功率管理电路、外部天线等的各种其他电路1400连接。

总线1100可以是工业标准体系结构(ISA，Industry Standard Architecture)总线、外部设备互连(PCI，Peripheral Component)总线或扩展工业标准体系结构(EISA，Extended Industry Standard Component)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，该图中仅用一条连接线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施方式所属技术领域的技术人员所理解。处理器执行上文所描述的各个方法和处理。例如，本发明中的方法实施方式可以被实现为软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储器。在一些实施方式中，软件程序的部分或者全部可以经由存储器和/或通信接口而被载入和/或安装。当软件程序加载到存储器并由处理器执行时，可以执行上文描述的方法中的一个或多个步骤。备选地，在其他实施方式中，处理器可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行上述方法之一。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，可以具体实现在任何可读存储介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施方式方法的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，该程序可以存储于一种可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施方式的步骤之一或其组合。该存储介质可以是易失性/非易失性存储介质。

此外，在本发明各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个可读存储介质中。存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式/方式”、“一些实施方式/方式”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施方式/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须是相同的实施方式/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施方式/方式或示例以及不同实施方式/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。

Claims (17)

1.一种CT图像处理方法，其特征在于，包括：

获取待拍摄对象的目标位置的三维CT图像，所述目标位置包括待拍摄对象的头部；

从初始投影方向开始，通过改变对所述三维CT图像的投影方向确定目标投影方向，以所述三维CT图像在所述目标投影方向下形成的投影图像为目标投影图像，所述目标投影图像满足预设的图像特征要求；

依据所述目标投影方向确定第一平面，所述第一平面是在头部坐标系下所述头部的矢状面；

利用所述第一平面对所述三维CT图像包含的数据点进行空间位置划分得到第一CT图像和第二CT图像；以及

对所述第一CT图像和/或所述第二CT图像进行投影，得到相应的侧位片图像。

2.根据权利要求1所述的CT图像处理方法，其特征在于，所述初始投影方向对应于所述三维CT图像中头部的侧视视角。

3.根据权利要求1或2所述的CT图像处理方法，其特征在于，从初始投影方向开始，通过改变对所述三维CT图像的投影方向从而确定目标投影方向，包括：

以初始投影方向为当前投影方向对所述三维CT图像的进行投影得到投影图像；以及

第一确定步骤或第二确定步骤，所述第一确定步骤通过用户的输入来改变所述初始投影方向从而确定目标投影方向，所述第二确定步骤通过使投影中心绕预设旋转中心进行转动来改变投影方向从而确定目标投影方向。

4.根据权利要求3所述的CT图像处理方法，其特征在于，所述第一确定步骤包括：

接收用户的第一指示，并依据所述第一指示确定新的当前投影方向；以及

接收用户的第二指示，并依据所述第二指示和最新的当前投影方向确定目标投影方向。

5.根据权利要求3所述的CT图像处理方法，其特征在于，所述第二确定步骤包括：

投影更新步骤：使投影中心绕预设旋转中心进行转动来确定新的当前投影方向，并按所述新的当前投影方向对所述三维CT图像的进行投影得到新的投影图像；

重复执行所述投影更新步骤，直至满足预设条件；以及

对投影得到的各投影图像进行分析从而确定目标投影方向。

6.根据权利要求5所述的CT图像处理方法，其特征在于，使投影中心绕预设旋转中心进行转动，包括：

以所述三维CT图像所处空间区域的中心点为旋转中心，使投影中心在预设转动范围内绕所述旋转中心进行转动，所述预设转动范围对应于以所述旋转中心为球心形成的球体的一部分表面。

7.根据权利要求6所述的CT图像处理方法，其特征在于，使投影中心在预设转动范围内绕所述旋转中心进行转动，包括：

使投影中心绕预设旋转轴按预设角度区间进行转动，其中，所述预设旋转轴经过所述旋转中心，所述预设旋转轴包括所述三维CT图像所处空间区域的垂直轴和/或矢状轴，所述预设角度区间对应于所述一部分表面上的曲线段，所述预设角度区间包括0°。

8.根据权利要求7所述的CT图像处理方法，其特征在于，所述预设角度区间为[-10°,10°]。

9.根据权利要求5-8中任一项所述的CT图像处理方法，其特征在于，在使投影中心绕预设旋转中心进行转动时，使投影中心按预设角度变化规则进行转动。

10.根据权利要求6-8中任一项所述的CT图像处理方法，其特征在于，所述预设条件包括：在所述预设转动范围内，所有待进行投影的投影方向均完成投影。

11.根据权利要求5-8中任一项所述的CT图像处理方法，其特征在于，对投影得到的各投影图像进行分析从而确定目标投影方向，包括：

对于每个投影图像，确定所述投影图像中目标部分的重合度；以及

以满足所述图像特征要求的投影图像为目标投影图像，依据所述目标投影图像的投影方向确定目标投影方向，所述图像特征要求包括：所述目标部分的重合度最高。

12.根据权利要求11所述的CT图像处理方法，其特征在于，所述目标部分为兴趣区域或多组头部标志点，所述兴趣区域为所述投影图像的图像范围内预设的部分区域或全部区域，每组所述头部标志点为成对的标志点且分别位于头部的左部分和右部分。

13.根据权利要求12所述的CT图像处理方法，其特征在于，所述兴趣区域包括所述多组头部标志点中的至少一组头部标志点。

14.根据权利要求12所述的CT图像处理方法，其特征在于，所述多组头部标志点包括眼眶点和/或颧牙槽嵴点。

15.根据权利要求12所述的CT图像处理方法，其特征在于，在所述目标部分为兴趣区域时，确定所述投影图像中目标部分的重合度，包括：

确定所述目标部分的图像梯度，并依据所述图像梯度确定所述目标部分的重合度。

16.根据权利要求3所述的CT图像处理方法，其特征在于，依据所述目标投影方向确定第一平面，包括：

确定与所述目标投影方向相垂直且经过所述旋转中心的平面作为第一平面。

17.一种CT图像处理装置，其特征在于，包括：

存储器，所述存储器存储执行指令；以及

处理器，所述处理器执行所述存储器存储的执行指令，使得所述处理器执行如权利要求1至16中任一项所述的CT图像处理方法。

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