CN104173071B - 自动确定岩骨的扫描范围的方法和装置 - Google Patents
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- CN104173071B CN104173071B CN201310202957.XA CN201310202957A CN104173071B CN 104173071 B CN104173071 B CN 104173071B CN 201310202957 A CN201310202957 A CN 201310202957A CN 104173071 B CN104173071 B CN 104173071B
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Abstract
本发明涉及自动确定岩骨的扫描范围的方法和装置，所述方法包括：根据头部定位图像确定头骨的边缘；根据所确定的头骨的边缘进行头部圆形拟合，以得到头骨环；根据头骨环确定岩骨的初始感兴趣区域；以及使用所述初始感兴趣区域作为岩骨的扫描范围。通过本发明的实施例，可以自动地设置岩骨的扫描范围，避免了费时耗力的手动操作以及由此导致的人为错误、效率低下等缺点，简化了工作流程，提高了效率。另外，通过本发明的实施例，还可以自动探测眼睛位置并自动设置可避开对眼睛的扫描的岩骨扫描范围。
Description
技术领域
本发明涉及CT成像技术领域，具体地涉及自动确定岩骨的扫描范围的方法和装置。
背景技术
对岩骨的CT扫描被广泛用于诊断听力缺陷、内耳疾病、眩晕、面部或听觉神经疾病、畸形、骨疾病和外伤等。当前，扫描范围参数或者所谓的CT扫描定位是基于定位（Scout）图像手动设置的，该手动操作导致以下三个主要的潜在问题。
首先，手动设置费力耗时，尤其是对于一些繁忙的CT室来说。而自动处理可以有助于提高效率并减少操作者的疲劳感。
其次，如果操作者不熟悉，手动设置可能不是每次都足够稳定，或者可能受到操作者心理或生理状态的影响。当设置的扫描范围不够时，医生可能会由于一些重要信息的丢失而要求操作者重复设置、扫描。当设置的扫描范围太宽时，对于诊断来说没有问题，但是过多不必要的X射线辐射剂量对患者是有害的。
再次，当前的设置岩骨扫描范围的工作流程没有考虑避免眼睛在扫描范围内被扫描，而眼睛是对X辐射剂量非常敏感的器官。
发明内容
为解决以上问题中的一个或多个，本发明的发明人提出用于基于定位图像自动检测并确定岩骨的扫描范围的方法。在优选实施例中，该方法还可以检测眼睛的位置，然后使所确定的扫描范围自动地避开眼睛的位置。
根据本发明的一方面，提供一种自动确定岩骨的扫描范围的方法，其包括：
根据头部定位图像确定头骨的边缘；
根据所确定的头骨的边缘进行头部圆形拟合，以得到头骨环；
根据头骨环确定岩骨的初始感兴趣区域；以及
使用所述初始感兴趣区域作为岩骨的扫描范围。
根据本发明的一个实施例，代替使用所述初始感兴趣区域作为岩骨的扫描范围，所述方法还包括：
对岩骨的初始感兴趣区域应用多特征分析以确定耳道孔的位置；
根据所确定的耳道孔的位置调整岩骨的初始感兴趣区域，以获得岩骨的调整后感兴趣区域；以及
使用所述调整后感兴趣区域作为岩骨的扫描范围。
根据本发明的一个实施例，代替使用所述初始感兴趣区域作为岩骨的扫描范围，所述方法还包括：
对岩骨的初始感兴趣区域应用图像分割技术以得到岩骨的前景；以及
根据岩骨的前景确定岩骨的扫描范围
根据本发明的一个实施例，代替使用所述调整后感兴趣区域作为岩骨的扫描范围，所述方法还包括：
对岩骨的调整后感兴趣区域应用图像分割技术以得到岩骨的前景；以及
根据岩骨的前景确定岩骨的扫描范围。
根据本发明的一个实施例，根据头部定位图像确定头骨的边缘的步骤包括：
对头部定位图像应用图像分割技术以得到其中头部作为前景的二值化图像；以及
对所述二值化图像应用边缘检测算法以提取头骨的边缘。
根据本发明的一个实施例，根据头部定位图像确定头骨的边缘的步骤包括：
对头部定位图像应用边缘检测算法以获得头骨的边缘。
根据本发明的一个实施例，通过对头骨的边缘上的点进行圆形霍夫变换来实现所述头部圆形拟合。
根据本发明的一个实施例，利用二次多项式对头骨的边缘进行圆形拟合来实现所述头部圆形拟合。
根据本发明的一个实施例，根据头骨环确定岩骨的初始感兴趣区域的步骤包括：基于统计结果和/或临床经验来根据头骨环确定岩骨的初始感兴趣区域。
根据本发明的一个实施例，所述初始感兴趣区域在头部朝上且为侧面头部图像的头部定位图像中位于头骨环的圆心正下方距离所述圆心0.3R至0.9R的区域处，其中R为所述头骨环的半径。
根据本发明的一个实施例，对岩骨的初始感兴趣区域应用多特征分析以确定耳道孔的位置的步骤包括：
在头部定位图像上对岩骨的初始感兴趣区域内的每个图像位置应用多个特征分析窗口；
针对所述每个图像位置，将在该图像位置处应用所述多个特征分析窗口后所得到的值进行加权求和，以得到所述每个图像位置的耳道模式分数；以及
将耳道模式分数值最大的图像位置确定为耳道孔的位置。
根据本发明的一个实施例，所述多个特征分析窗口包括最小块特征分析窗口、各向同性梯度特征分析窗口和灰度差异特征分析窗口。
根据本发明的一个实施例，根据如下公式计算岩骨的初始感兴趣区域内的每个图像位置(x,y)处的耳道模式分数EC(x,y)：
EC(x，y)＝a*IG(x，y)+b*GD(x，y)-c*MB(x，y)
其中，a、b和c是常数系数，MB(x,y)为在将最小块特征分析窗口应用到图像位置(x,y)时得到的该最小块特征分析窗口内的图像的最小值，IG(x,y)为在将各向同性梯度特征分析窗口应用到图像位置(x,y)时得到的该图像位置(x,y)在该各向同性梯度特征分析窗口内的各向同性梯度值的总和，GD(x,y)为在将灰度差异特征分析窗口应用到图像位置(x,y)时得到的该灰度差异特征分析窗口内的所有图像位置的灰度差异值的总和，其中任意图像位置的灰度差异值等于岩骨的初始感兴趣区域内的所有图像位置的灰度值减去在该图像位置处应用最小块特征分析窗口而得到的值MB(x,y)。
根据本发明的一个实施例，所述最小块特征分析窗口、各向同性梯度特征分析窗口和灰度差异特征分析窗口的窗口尺寸是根据岩骨的初始感兴趣区域的尺寸和/或头骨环的尺寸自适应地确定的。
根据本发明的一个实施例，在对岩骨的初始感兴趣区域应用最小块特征分析之后且在应用灰度差异特征分析之前对岩骨的初始感兴趣区域进行平滑处理。
根据本发明的一个实施例，a、b和c的值是根据统计结果和/或凭经验而确定的。
根据本发明的一个实施例，自动确定岩骨的扫描范围的方法还包括：
根据头部定位图像检测眼睛的位置；以及
在确定岩骨的扫描范围时避开眼睛的位置。
根据本发明的一个实施例，根据头部定位图像检测眼睛的位置的步骤包括：
根据头骨环确定上半部脸的感兴趣区域；
确定上半部脸的感兴趣区域内的上半部脸边缘曲线；
找出上半部脸边缘曲线上凹陷最大的位置；以及
将所述凹陷最大的位置作为眼睛的位置。
根据本发明的一个实施例，确定上半部脸的感兴趣区域内的上半部脸边缘曲线的步骤包括：
计算上半部脸的感兴趣区域内的上半部分图像的平均灰度值及其标准偏差分别作为空气的平均灰度值AVE（air）及其标准偏差STD（air）；
计算阈值T=AVE（air）+STD（air）；以及
根据该阈值将上半部脸的感兴趣区域分割成头部区域和空气区域，从而得到上半部脸边缘曲线，其中将灰度值大于该阈值的图像点归类为头部区域，将灰度值小于该阈值的图像点归类为空气区域。
根据本发明的一个实施例，找出上半部脸边缘曲线上凹陷最大的位置的步骤包括：
根据以下公式计算上半部脸的边缘上的每个点的凹陷得分ConcaveScore(X)：
ConcaveScore(X)＝(Yleft-Ycenter)*(Yright-Ycenter)
其中，Ycenter为表征该点处的凹陷程度的值，Yleft为表征位于该点左侧且与该点相距预定步长的点处的凹陷程度的值，Yright为表征位于该点右侧且与该点相距所述预定步长的点处的凹陷程度的值；以及
将凹陷得分最大的点视为凹陷最大的位置。
根据本发明的一个实施例，所述预定步长是根据头骨环的尺寸自适应地确定的。
根据本发明的一个实施例，根据岩骨的前景确定岩骨的扫描范围包括：
搜索岩骨的前景的最上位置和最下位置；以及
将位于所述最上位置和所述最下位置之间的区域作为岩骨的扫描范围。
根据本发明的一个实施例，根据岩骨的前景确定岩骨的扫描范围包括：
从耳道孔的位置向上搜索岩骨的前景的最上位置，并从耳道孔的位置向下搜索岩骨的前景的最下位置；以及
将位于所述最上位置和所述最下位置之间的区域作为岩骨的扫描范围。
根据本发明的一个实施例，根据所确定的耳道孔的位置调整岩骨的初始感兴趣区域包括：
根据耳道孔的位置基于统计结果和/或临床经验来重新确定岩骨的感兴趣区域，以作为调整后的感兴趣区域。
根据本发明的另一方面，提供一种自动确定岩骨的扫描范围的装置，其包括：
根据头部定位图像确定头骨的边缘的单元；
根据所确定的头骨的边缘进行头部圆形拟合以得到头骨环的单元；
根据头骨环确定岩骨的初始感兴趣区域的单元；以及
使用所述初始感兴趣区域作为岩骨的扫描范围的单元。
根据本发明的一个实施例，代替使用所述初始感兴趣区域作为岩骨的扫描范围的单元，所述装置还包括：
对岩骨的初始感兴趣区域应用多特征分析以确定耳道孔的位置的单元；
根据所确定的耳道孔的位置调整岩骨的初始感兴趣区域以获得岩骨的调整后感兴趣区域的单元；以及
使用所述调整后感兴趣区域作为岩骨的扫描范围的单元。
根据本发明的一个实施例，代替使用所述调整后感兴趣区域作为岩骨的扫描范围的单元，所述装置还包括：
对岩骨的调整后感兴趣区域应用图像分割技术以得到岩骨的前景的单元；以及
根据所确定的耳道孔的位置以及岩骨的前景确定岩骨的扫描范围的单元。
根据本发明的一个实施例，代替使用所述初始感兴趣区域作为岩骨的扫描范围的单元，所述装置还包括：
对岩骨的初始后感兴趣区域应用图像分割技术以得到岩骨的前景的单元；以及
根据所确定的耳道孔的位置以及岩骨的前景确定岩骨的扫描范围的单元。
通过根据本发明的实施例的自动确定岩骨的扫描范围的方法和/或装置，可以自动地设置岩骨的扫描范围，避免了费时耗力的手动操作以及由此导致的人为错误、效率低下等缺点，简化了工作流程，提高了效率。另外，通过本发明的其它实施例，还可以自动探测眼睛位置并自动设置可避开对眼睛的扫描的扫描范围，从而避免扫描对辐射剂量敏感的眼睛。
附图说明
为了更透彻地理解本公开的内容，在下文中参考以下附图对本发明的实施例进行了详细描述，在附图中：
图1是示出了根据现有技术的包括岩骨扫描范围确定的岩骨扫描方法的流程示意图；
图2是示出了头部定位图像上的合适的岩骨扫描范围的示意图；
图3是示出了根据本发明的一个实施例的自动确定岩骨扫描范围的方法的示意流程图；
图4A-C是示出了根据本发明的一个实施例的根据头部定位图像确定头骨边缘的示意图；
图5A是示出了根据本发明的一个实施例的根据头骨的边缘进行头部圆形拟合以得到头骨环的示意图；
图5B是示出了根据本发明的一个实施例的根据拟合的头骨环确定岩骨的初始感兴趣区域的示意图；
图6是示出了根据本发明的另一实施例的自动确定岩骨扫描范围的方法的示意流程图；
图7是示出了根据本发明的又一实施例的自动确定岩骨扫描范围的方法的示意流程图；
图8是示出了根据本发明的再一实施例的自动确定岩骨扫描范围的方法的示意流程图；
图9A-C是示出了根据本发明的实施例的对岩骨的感兴趣区域（初始感兴趣区域或调整后感兴趣区域）进行图像分割以得到岩骨的扫描范围的示意图；
图10A-C是示出了根据本发明的实施例的对岩骨的初始感兴趣区域应用多特征分析以确定耳道孔的位置的示意图；
图11是示出了根据图10A-C中的实施例所确定出的耳道孔的位置的示意图；
图12是示出了根据本发明的实施例的用于确定头部定位图像中的眼睛位置的方法的流程图；
图13A示出了包括根据本发明的实施例所确定出的上半部脸的感兴趣区域的头部定位图像；
图13B示出了包括根据本发明的实施例所确定出的上半部脸边缘曲线和眼睛位置的头部定位图像；以及
图14A-B示出了根据本发明的实施例的在避开眼睛位置的情况下自动确定的岩骨扫描范围。
具体实施方式
下面将参考附图来详细描述用于实现本发明的具体实施例。但应当理解的是，本发明并不限于下述具体实施例。
图1示出了根据现有技术的包括岩骨扫描范围确定的岩骨扫描方法的流程示意图。使患者置于检查床上之后，在正式扫描之前首先进行定位扫描（Scout Scan）以得到定位图像，然后由操作员在定位图像上手动地设置扫描位置和范围，在得到确认后才进行正式的轴向或螺旋扫描。
图2示出了头部定位图像上的合适的岩骨扫描范围的示意图，其中椭圆内的区域表示岩骨的大概范围，两条水平虚线之间的区域表示合适的岩骨扫描范围。
在根据本发明的实施例中，岩骨扫描范围可以被自动地确定，无需操作员进行手动设置。图3示出了根据本发明的一个实施例的自动确定岩骨扫描范围的方法的示意流程图。在该实施例中，根据本发明的自动确定岩骨的扫描范围的方法包括：步骤301，根据头部定位图像确定头骨的边缘；步骤302，根据所确定的头骨的边缘进行头部圆形拟合，以得到头骨环；步骤303，根据头骨环确定岩骨的初始感兴趣区域；以及步骤304，使用所述初始感兴趣区域作为岩骨的扫描范围。下面将对上述各步骤分别进行详细的说明。
图4A-C示出了根据本发明的实施例的根据头部定位图像确定头骨边缘的步骤示意图。图4A示出的是通过Scout扫描获得的头部定位图像，在该定位图像中，头部朝上且为侧面头部图像。如图4B所示，对头部定位图像应用图像分割技术以得到其中头部作为前景的二值化图像。所述图像分割技术诸如OTSU算法。对所得到的二值化图像应用边缘检测算法即可得到如图4C中所示的头骨边缘。例如，可以使用诸如CANNY/Sobel/Roberts的边缘运算符来针对头部的二值化图像提取头骨边缘。在其它实施例中，也可以直接对头部的定位图像应用诸如CANNY边缘检测器的边缘检测算法，以得到头骨边缘。
图5A示出了根据头骨的边缘进行头部圆形拟合以得到头骨环的示意图。由图4C可以看出，所得到的头骨边缘曲线为近似的大概2/3圆形，通过圆形拟合，可以得到近似完整圆形的头骨环曲线。在一个实施例中，通过对头骨边缘上的点进行循环Hough变换来进行圆形拟合以得到头骨环。在另一实施例中，通过二次多项式的正常循环来进行圆形拟合以得到头骨环，该拟合可以迭代地进行直到得到满意的结果。图5A中的虚线圆即为所得到的头骨环。
然后，可以基于头骨环来确定岩骨的初始感兴趣区域。图5B示出了根据本发明的一个实施例的根据拟合的头骨环确定岩骨的初始感兴趣区域的示意图。人类岩骨在头部中的大概位置、尤其是相对于头骨环的大概位置可以通过统计分析、临床结果分析等手段而被确定出来。因此，基于头骨环，可以根据大量的统计结果和/或临床专家的经验而得出岩骨的初始感兴趣区域。在一个实施例中，将岩骨的初始感兴趣区域确定为头骨环的圆心正下方的矩形区域，其高度为距圆心0.3R至0.9R，其中R为头骨环的半径。在另一实施例中，还进一步确定初始感兴趣区域的宽度范围。图5B中的矩形即为基于统计结果和/或临床经验根据头骨环所确定的岩骨的初始感兴趣区域，图中的十字标表示头骨环的圆心。在图3所示的实施例中，岩骨的该初始感兴趣区域被作为岩骨的扫描范围，在此基础上对岩骨进行扫描。
在本发明的另一实施例中，对图3中所示的实施例做出了改进，以使得所确定的岩骨扫描范围更加精确。图6示出了根据该实施例的自动确定岩骨扫描范围的方法的示意流程图。如图6所示，该方法包括：步骤601，根据头部定位图像确定头骨的边缘；步骤602，根据所确定的头骨的边缘进行头部圆形拟合，以得到头骨环；步骤603，根据头骨环确定岩骨的初始感兴趣区域；步骤604，对岩骨的初始感兴趣区域应用图像分割技术以得到岩骨的前景；以及步骤605，根据岩骨的前景确定岩骨的扫描范围。
可以看出，步骤601-603与图3中所示的步骤301-303是相同的。在根据头骨环确定出岩骨的初始感兴趣区域（步骤603/303）之后，在图6中示出的实施例并不是直接将该初始感兴趣区域作为岩骨的扫描范围，而是通过对初始感兴趣区域应用图像分割技术来得到其中初始感兴趣区域内的岩骨被突显为前景的图像（步骤604），从而根据岩骨前景的范围确定出更加精确的岩骨扫描范围（步骤605）。
在本发明的又一实施例中，对图3中所示的实施例做出了不同于图6所示的实施例的改进，以使得所确定的岩骨扫描范围更加精确。图7示出了根据该实施例的自动确定岩骨扫描范围的方法的示意流程图。如图7所示，该方法包括：步骤701，根据头部定位图像确定头骨的边缘；步骤702，根据所确定的头骨的边缘进行头部圆形拟合，以得到头骨环；步骤703，根据头骨环确定岩骨的初始感兴趣区域；步骤704，对岩骨的初始感兴趣区域应用多特征分析以确定耳道孔的位置；步骤705，根据所确定的耳道孔的位置调整岩骨的初始感兴趣区域，以获得岩骨的调整后感兴趣区域；以及步骤706，使用所述调整后感兴趣区域作为岩骨的扫描范围。在一实施例中，根据所确定的耳道孔的位置调整岩骨的初始感兴趣区域可以基于统计结果和/或临床经验根据耳道孔的位置进行调整。
可以看出，步骤701-703与图3中所示的步骤301-303是相同的。在根据头骨环确定出岩骨的初始感兴趣区域（步骤603/303）之后，在图7中示出的实施例并不是直接将该初始感兴趣区域作为岩骨的扫描范围，而是根据初始感兴趣区域确定耳道孔的位置（步骤704），并根据耳道孔的位置对初始感兴趣区域进行调整（步骤705），以得到调整后感兴趣区域作为更精确的岩骨扫描范围（步骤706）。
图8示出了对图7的进一步改进，其中，步骤801-805与图7中的步骤701-705相同。改进之处在于，代替将调整后感兴趣区域直接作为岩骨的扫描范围，在步骤806处对岩骨的调整后感兴趣区域应用图像分割技术以得到岩骨的前景，并在步骤807处根据岩骨的前景确定岩骨的扫描范围。根据该实施例所得到的岩骨扫描范围比图7所示的实施例更为精确。
图9A-C示出了对岩骨的感兴趣区域（步骤604中的初始感兴趣区域或步骤806中的调整后感兴趣区域）进行图像分割以得到岩骨的扫描范围的示意图。这里提到的图像分割技术与在对图4B的实施例进行描述时所提到的图像分割技术相同，都是为了得到其中骨头作为突显的前景的二值化图像。图9A示出了用矩形框表示岩骨的感兴趣区域（初始感兴趣区域或调整后感兴趣区域）的头部定位图像。图9B示出了经过运用图像分割技术而得到的其中岩骨为前景的图像，其中，在图中用圆圈标出了耳道孔的位置。图9C示出了根据岩骨前景确定出的岩骨扫描范围，在图中被示出为两条平行的虚线之间的区域，其中椭圆所圈住的区域为岩骨的大概范围，圆圈代表耳道孔的位置。两条平行的虚线中的上虚线表示根据岩骨的前景确定出的岩骨的最上位置，下虚线表示根据岩骨的前景确定出的岩骨的最下位置。
在一实施例中，根据岩骨的前景确定岩骨的扫描范围（步骤605和步骤807）可以包括：搜索岩骨的前景的最上位置和最下位置，并将位于最上位置和最下位置之间的区域（即图9C中两条平行的虚线之间的区域）作为岩骨的扫描范围。在一优选的实施例中，在已确定了耳道孔的位置的情况下，可以从耳道孔的位置向上搜索岩骨的前景的最上位置，并从耳道孔的位置向下搜索岩骨的前景的最下位置。这样可以减少用于搜索的计算量。
在上面的实施例中，提到了基于统计结果和/或临床经验根据头骨环确定初始感兴趣区域或根据耳道孔位置调整初始感兴趣区域。由于人体解剖结构的相似性，基于统计结果和/或临床经验可以得到头骨环与初始感兴趣区域的位置和大小关系以及耳道孔位置与调整后感兴趣区域的位置和大小关系。在一实施例中，这些位置和大小关系被事先存储在CT扫描系统中。这样，一旦得到了头骨环和/或耳道孔位置，就可以根据这些位置和大小关系确定出初始感兴趣区域和/或调整后的感兴趣区域。
对岩骨的初始感兴趣区域应用多特征分析以确定耳道孔的位置可以包括：在头部定位图像上对岩骨的初始感兴趣区域内的每个图像位置应用多个特征分析窗口；针对所述每个图像位置，将在该图像位置处应用所述多个特征分析窗口后所得到的值进行加权求和，以得到所述每个图像位置的耳道模式分数；以及将耳道模式分数值最大的图像位置确定为耳道孔的位置。其中，所述加权求和时用到相应的加权系数可以根据统计结果和/或凭经验而得出。
下面参考图10A-C中示出的实施例详细说明如何对岩骨的初始感兴趣区域应用多特征分析以确定耳道孔的位置。在该实施例中，对岩骨的初始感兴趣区域内的每个图像位置应用三种特征分析：最小块特征分析、各向同性梯度特征分析和灰度差异特征分析。在将最小块特征分析窗口应用到一图像位置(x,y)时，可以得到该最小块特征分析窗口内图像的最小值MB(x,y)。在将各向同性梯度特征分析窗口应用到一图像位置(x,y)时，可以得到该图像位置(x,y)在该各向同性梯度特征分析窗口内的各向同性梯度值的总和IG(x,y)。在将灰度差异特征分析窗口应用到图像位置(x,y)（此时该图像位置已被应用了最小块特征分析窗口）时，可以得到该灰度差异特征分析窗口内的所有图像位置的灰度差异值的总和GD(x,y)，其中任意图像位置的灰度差异值等于岩骨的初始感兴趣区域内的所有图像位置的灰度值减去在该图像位置处应用最小块特征分析窗口而得到的值MB(x,y)。在一实施例中，在对岩骨的初始感兴趣区域应用最小块特征分析之后且在应用灰度差异特征分析之前可以先对岩骨的初始感兴趣区域进行平滑处理。可以理解的是，上述三个特征分析的应用并不受限于一定的顺序。还可以理解的是，本发明所提出的多特征分析方式并不限于上述三种特征分析窗口，而是可以应用能够突显耳道孔的图像特征的其它任何适用的图像特征分析窗口。
在一实施例中，最小块特征分析窗口、各向同性梯度特征分析窗口和灰度差异特征分析窗口的窗口尺寸是根据岩骨的初始感兴趣区域的尺寸和/或头骨环的尺寸自适应地确定的。在CT扫描系统中可以事先存储有基于统计和/实验结果得到的初始感兴趣区域的尺寸和/或头骨环的尺寸与各窗口尺寸之间的关系，如果确定了初始感兴趣区域的尺寸和/或头骨环的尺寸，则可以自适应地得出各窗口的尺寸。
基于上述多特征分析得到的结果，可以根据如下公式计算岩骨的初始感兴趣区域内的每个图像位置(x,y)处的耳道模式分数EC(x,y)：
EC(x，y)＝a*IG(x，y)+b*GD(x，y)-c*MB(x，y)
其中，a、b和c是常数系数。在一个实施例中，a、b和c的值可以根据统计结果和/或凭经验而确定。
耳道模式分数的大小可以表明一图像位置为耳道孔位置的可能性大小。根据一实施例，在对岩骨的初始感兴趣区域内的每个图像位置都计算耳道模式分数后，将耳道模式分数EC(x,y)值最大的图像位置确定为耳道孔的位置。图11是示出了根据图10A-C中的实施例所确定出的耳道孔的位置的示意图，其中用小圆圈表示耳道孔的位置。
以上描述了根据本发明的用于自动确定岩骨扫描范围的方法的各个实施例。通过上述任一实施例，可以自动地确定岩骨的扫描范围，避免了费时耗力的手动操作以及由此导致的人为错误、效率低下等缺点，简化了工作流程，提高了效率。
众所周知，人类的眼睛对于辐射剂量是非常敏感的。在上面所述的各个实施例中，扫描范围的确定没有特意避开眼睛。在下面将要描述的根据本发明的一个实施例中，在确定岩骨的扫描范围时还根据头部定位图像检测眼睛的位置并使岩骨的扫描范围避开眼睛的位置。
图12是示出了根据本发明的实施例的用于确定头部定位图像中的眼睛位置的方法的流程图。该方法包括：步骤1201，根据头骨环确定上半部脸的感兴趣区域；步骤1202，确定上半部脸的感兴趣区域内的上半部脸边缘曲线；步骤1203，找出上半部脸边缘曲线上凹陷最大的位置；以及步骤1204，将所述凹陷最大的位置作为眼睛的位置。其中，头骨环的确定在前面的实施例中已经进行了详细描述，在此不再赘述。
在一个实施例中，可以基于统计结果和/或临床经验确定出头骨环与上半部脸的感兴趣区域的位置和大小关系。因此，在确定了头骨环之后，根据该位置和大小关系可以确定出头部定位图像中上半部脸的感兴趣区域。在图13A中用矩形框示出了所确定出的上半部脸的感兴趣区域。在图13A中，头部定位图像为脸部朝上的侧面头部图像，其中，上半部脸的感兴趣区域为头骨环的圆心上方距圆心的垂直距离为0.5R至1.3R、距圆心的水平距离为-0.5R至R的矩形区域。
与前面所述的确定头骨边缘的方法相似地，通过对上半部脸的感兴趣区域应用图像分割技术和/或边缘检测算法，可以得到上半部脸的感兴趣区域内的上半部脸边缘曲线（如图13B中所示）。根据本发明的一个实施例，确定上半部脸的感兴趣区域内的上半部脸边缘曲线的步骤可以包括：计算上半部脸的感兴趣区域内的上半部分图像的平均灰度值及其标准偏差，以分别作为空气的平均灰度值AVE（air）及其标准偏差STD（air）；计算阈值T=AVE（air）+STD（air）；以及根据该阈值将上半部脸的感兴趣区域分割成头部区域和空气区域，从而得到上半部脸边缘曲线，其中将灰度值大于该阈值的图像点归类为头部区域，将灰度值小于该阈值的图像点归类为空气区域。
下面详细说明根据本发明的一实施例的用于找出上半部脸边缘曲线上凹陷最大的位置的方法步骤。在该实施例中，根据以下公式计算上半部脸的边缘上的每个点的凹陷得分ConcaveScore(X)：
ConcaveScore(X)＝(Yleft-Ycenter)*(Yright-Ycenter)
其中，Ycenter为表征该点处的凹陷程度的值，Yleft为表征位于该点左侧且与该点相距预定步长的点处的凹陷程度的值，Yright为表征位于该点右侧且与该点相距所述预定步长的点处的凹陷程度的值。比较根据上式计算出的上半部脸的边缘上的每个点的凹陷得分，将凹陷得分最大的点视为凹陷最大的位置，并将该位置作为眼睛的位置（如图13B中的椭圆位置所示）。这里提到的预定步长可以根据头骨环的尺寸自适应地确定。合适的预定步长与头骨环的大小关系可以通过统计结果和/或凭经验而被确定并被存储在CT扫描系统中，因此一旦确定了头骨环就可以得出合适的预定步长大小。
上面公式中的Ycenter、Yleft、Yright均为表征上半部脸边缘曲线上的点的凹陷程度的值。在笛卡尔坐标系中，它们可以用曲线的高度值来表示。应当理解的是，也可以用其它坐标系下的值来表征该凹陷程度。例如，在以头骨环的圆心为极坐标原点的极坐标系统中，坐标变量为θ及相对应的r，则对应某点的r的大小可以表征凹陷程度。
根据本发明的一个实施例，在检测出眼睛的位置之后，可以通过以耳道孔的位置为轴心使先前确定出的岩骨扫描范围（未避开眼睛位置）沿着该轴心逆时针或顺时针偏转，直到避开眼睛的位置，来确定出避开眼睛位置的岩骨扫描范围。图14A-B示出了根据上述方法确定出的岩骨扫描范围。
通过上面所述的实施例，本发明的用于自动确定岩骨扫描范围的方法可以自动地检测眼睛的位置并自动地确定出避开眼睛的位置的岩骨扫描范围，从而可以避免扫描对辐射剂量敏感的眼睛。
上面所述的确定岩骨扫描范围的方法的各种实施例可以由CT系统或设备自动地来执行。为此，本发明还提供一种自动确定岩骨扫描范围的装置，该装置可以位于CT系统或设备中，也可以与CT系统或设备分离但可通信地连接。根据本发明的一个实施例，一种自动确定岩骨的扫描范围的装置包括：根据头部定位图像确定头骨的边缘的单元；根据所确定的头骨的边缘进行头部圆形拟合以得到头骨环的单元；根据头骨环确定岩骨的初始感兴趣区域的单元；以及使用所述初始感兴趣区域作为岩骨的扫描范围的单元。
在本发明的另一个实施例中，代替使用所述初始感兴趣区域作为岩骨的扫描范围的单元，所述装置还包括：对岩骨的初始感兴趣区域应用多特征分析以确定耳道孔的位置的单元；根据所确定的耳道孔的位置调整岩骨的初始感兴趣区域以获得岩骨的调整后感兴趣区域的单元；以及使用所述调整后感兴趣区域作为岩骨的扫描范围的单元。
在本发明的又一个实施例中，代替使用所述调整后感兴趣区域作为岩骨的扫描范围的单元，所述装置还包括：对岩骨的调整后感兴趣区域应用图像分割技术以得到岩骨的前景的单元；以及根据所确定的耳道孔的位置以及岩骨的前景确定岩骨的扫描范围的单元。
在本发明的再一个实施例中，代替使用所述初始感兴趣区域作为岩骨的扫描范围的单元，所述装置还包括：对岩骨的初始后感兴趣区域应用图像分割技术以得到岩骨的前景的单元；以及根据所确定的耳道孔的位置以及岩骨的前景确定岩骨的扫描范围的单元。
虽然上述已经结合附图描述了本发明的具体实施例，但是本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种改变、修改和等效替代。这些改变、修改和等效替代都意为落入随附的权利要求所限定的精神和范围之内。
Claims (15)
1.一种自动确定岩骨的扫描范围的方法，包括：
根据头部定位图像确定头骨的边缘；
根据所确定的头骨的边缘进行头部圆形拟合，以得到头骨环；
根据头骨环确定岩骨的初始感兴趣区域；以及
使用所述初始感兴趣区域作为岩骨的扫描范围。
2.根据权利要求1所述的自动确定岩骨的扫描范围的方法，其中，代替使用所述初始感兴趣区域作为岩骨的扫描范围，所述方法还包括：
对岩骨的初始感兴趣区域应用多特征分析以确定耳道孔的位置；
根据所确定的耳道孔的位置调整岩骨的初始感兴趣区域，以获得岩骨的调整后感兴趣区域；以及
使用所述调整后感兴趣区域作为岩骨的扫描范围。
3.根据权利要求1所述的自动确定岩骨的扫描范围的方法，其中，代替使用所述初始感兴趣区域作为岩骨的扫描范围，所述方法还包括：
对岩骨的初始感兴趣区域应用图像分割技术以得到岩骨的前景；以及
根据岩骨的前景确定岩骨的扫描范围。
4.根据权利要求2所述的自动确定岩骨的扫描范围的方法，其中，代替使用所述调整后感兴趣区域作为岩骨的扫描范围，所述方法还包括：
对岩骨的调整后感兴趣区域应用图像分割技术以得到岩骨的前景；以及
根据岩骨的前景确定岩骨的扫描范围。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的自动确定岩骨的扫描范围的方法，其中根据头部定位图像确定头骨的边缘的步骤包括：
对头部定位图像应用图像分割技术以得到其中头部作为前景的二值化图像；以及
对所述二值化图像应用边缘检测算法以提取头骨的边缘。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的自动确定岩骨的扫描范围的方法，其中根据头部定位图像确定头骨的边缘的步骤包括：
对头部定位图像应用边缘检测算法以获得头骨的边缘。
7.根据权利要求2所述的自动确定岩骨的扫描范围的方法，其中对岩骨的初始感兴趣区域应用多特征分析以确定耳道孔的位置的步骤包括：
在头部定位图像上对岩骨的初始感兴趣区域内的每个图像位置应用多个特征分析窗口；
针对所述每个图像位置，将在该图像位置处应用所述多个特征分析窗口后所得到的值进行加权求和，以得到所述每个图像位置的耳道模式分数；以及
将耳道模式分数值最大的图像位置确定为耳道孔的位置。
8.根据权利要求7所述的自动确定岩骨的扫描范围的方法，其中所述多个特征分析窗口包括最小块特征分析窗口、各向同性梯度特征分析窗口和灰度差异特征分析窗口。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的自动确定岩骨的扫描范围的方法，还包括：
根据头部定位图像检测眼睛的位置；以及
在确定岩骨的扫描范围时避开眼睛的位置。
10.根据权利要求9所述的自动确定岩骨的扫描范围的方法，其中根据头部定位图像检测眼睛的位置的步骤包括：
根据头骨环确定上半部脸的感兴趣区域；
确定上半部脸的感兴趣区域内的上半部脸边缘曲线；
找出上半部脸边缘曲线上凹陷最大的位置；以及
将所述凹陷最大的位置作为眼睛的位置。
11.根据权利要求3或4所述的自动确定岩骨的扫描范围的方法，其中根据岩骨的前景确定岩骨的扫描范围包括：
搜索岩骨的前景的最上位置和最下位置；以及
将位于所述最上位置和所述最下位置之间的区域作为岩骨的扫描范围。
12.一种自动确定岩骨的扫描范围的装置，包括：
根据头部定位图像确定头骨的边缘的单元；
根据所确定的头骨的边缘进行头部圆形拟合以得到头骨环的单元；
根据头骨环确定岩骨的初始感兴趣区域的单元；以及
使用所述初始感兴趣区域作为岩骨的扫描范围的单元。
13.根据权利要求12所述的自动确定岩骨的扫描范围的装置，其中，代替使用所述初始感兴趣区域作为岩骨的扫描范围的单元，所述装置还包括：
对岩骨的初始感兴趣区域应用多特征分析以确定耳道孔的位置的单元；
根据所确定的耳道孔的位置调整岩骨的初始感兴趣区域以获得岩骨的调整后感兴趣区域的单元；以及
使用所述调整后感兴趣区域作为岩骨的扫描范围的单元。
14.根据权利要求13所述的自动确定岩骨的扫描范围的装置，其中，代替使用所述调整后感兴趣区域作为岩骨的扫描范围的单元，所述装置还包括：
对岩骨的调整后感兴趣区域应用图像分割技术以得到岩骨的前景的单元；以及
根据所确定的耳道孔的位置以及岩骨的前景确定岩骨的扫描范围的单元。
15.根据权利要求13所述的自动确定岩骨的扫描范围的装置，其中，代替使用所述初始感兴趣区域作为岩骨的扫描范围的单元，所述装置还包括：
对岩骨的初始感兴趣区域应用图像分割技术以得到岩骨的前景的单元；以及
根据所确定的耳道孔的位置以及岩骨的前景确定岩骨的扫描范围的单元。
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