CN107045594A - 一种脊柱损伤测量中x射线标志物的数字化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统，包括可视化交互模块，根据控制指令调用对应执行模块执行对应操作，显示反馈的操作结果；图片显示执行模块，调取对应X光照片并发送给可视化交互模块；数字IO执行模块，根据输入的各预定参数的数值形成配置文件，利用反馈数据更新配置文件；X光照片处理执行模块，利用配置文件并调用X光照片处理程序，识别标定珠和终板珠，提取网线，执行围针数字化过程，在X光照片处理程序执行完成后得到的数据反馈给数字IO执行模块；三维计算执行模块，利用更新后的配置文件并调用三维坐标计算程序，计算X光照片中的标志物的三维坐标；将全部数字化工作整合到统一界面为X射线数字化提供方便。

Description

一种脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统

技术领域

本发明涉及数字化技术领域，特别涉及一种脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统。

背景技术

椎间盘具有联络相邻椎骨、传导压力并限制脊柱运动的重要功能，一些特殊的剧烈活动可能导致椎间盘受到非常严重的损伤，然而，不同的活动类型和强度与椎间盘的内部形变之间的定量关系的研究尚不充分，什么样的活动会导致最严重的脊柱损伤尚无定论，因此，如何确定脊柱损伤程度与受力类型和强度之间的关系有着重要的临床价值。

为此，有研究人员开发了一种简便的测量脊柱在力的作用下形变的系统。该系统在脊柱样品中放入特殊类型的金属标志物，通过X光双目照相系统获取标志物在不同类型和强度的压力和扭力作用下的位移，进而找出可能导致脊柱严重损伤的受力类型和强度。其具体过程如下：

在不受力的状态下在脊柱样品的特定部位植入钛合金微珠和细网格，并在样品外周围绑定细短棍，这些作为金属标志物。然后，通过X射线照相系统获得金属标志物在同一时刻不同角度的两张照片，再通过手工在两张照片中标出金属标志物的位置，采用直接线性变换算法(Direct Linear Transform)计算标志物的三维坐标，这样，就获得了标志物在无载荷状态下的空间位置。随后，利用机器人系统对脊柱样品施加力，再次对样品和技术标志物进行X光照相，并使用同样的方法计算金属标志物在此时的三维坐标。将坐标规范化之后，即获得了金属标志物的在受力前后的位移和旋转变化，从而可以分析出椎间盘受到的最大剪切应力的区域，进而确定可能导致间盘严重损伤的活动类型，指导运动和医疗实践。

标志物的类型主要分为标定珠、终板珠、网线和围针。其中，标定珠共有12个，为固定在测量装置上的直径为2mm的钛合金球，其主要作用是用来对双目X光照片进行标定。终板珠是在脊柱上通过手工钻出5个直径为2mm的小孔，其分别分布在椎骨的中心和前后左右五个方位，当钻孔遇到阻力时，即认为到达了终板(endplate)。将直径1.5mm的钛合金珠放入小孔中固定，即为终板珠。在椎骨侧向打一定数量的穿透孔，将钛合金金属丝穿过其中，构成钛合金金属网，每个金属丝即为一条网线(wire)。在椎骨外一周用弹性皮套固定住一定数量的细短金属棍，即为围针(cercumference)。

在上述过程中，手工标定X光照片中的金属标志物对于测量标志物的三维坐标具有决定性意义。而手工标定不仅耗费人力，且其准确性不能够得到保证。因此，如何准确、方便、快速的标定，不仅能保证坐标计算的准确性，而且能把人们从繁重枯燥的手工标定工作中解放出来，提高整个计算过程的效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统，该系统将全部的数字化工作整合到一个统一的界面中，为工程人员对X射线照片进行数字化提供了极大的方便。

为解决上述技术问题，本发明提供一种脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统，包括：

可视化交互模块，用于接收输入的控制指令，根据所述控制指令调用对应执行模块执行对应操作，并显示接收到的所述执行模块反馈的操作结果；其中，所述执行模块包括图片显示执行模块、数字IO执行模块、X光照片处理执行模块以及三维计算执行模块；

图片显示执行模块，用于调取对应的X光照片，并将所述X光照片发送给所述可视化交互模块；

数字IO执行模块，用于接收输入的各预定参数的数值形成配置文件，并利用接收到的反馈数据更新所述配置文件；

X光照片处理执行模块，用于利用所述配置文件并调用X光照片处理程序，识别所述X光照片中的标定珠和终板珠，提取所述X光照片中的网线，执行所述X光照片中的围针数字化过程，并在所述X光照片处理程序执行完成后得到的数据反馈给所述数字IO执行模块；

三维计算执行模块，用于利用更新后的配置文件并调用三维坐标计算程序，计算所述X光照片中的标志物的三维坐标。

可选的，所述X光照片处理执行模块包括：

标定珠执行单元，用于调用标定珠识别程序识别所述X光照片中的标定珠，并对所述标定珠进行排序；

终板珠执行单元，用于调用终板珠识别程序识别所述X光照片中的终板珠；

网线执行单元，用于利用所述配置文件并调用网线提取程序提取所述X光照片中的网线，并获取所述网线采样点像素值；

围针执行单元，用于调用围针数字化程序执行围针数字化过程。

可选的，所述标定珠执行单元，包括：

第一ROI区域子单元，用于根据在视图区域输入的矩形框拖拽指令，确定所述X光照片中矩形框对应的区域作为第一ROI区域；

标定珠识别子单元，用于根据输入的标定珠识别指令，调用标定珠识别算法对所述第一ROI区域进行识别，得到识别出的各标定珠的中心像素坐标；

排序子单元，用于根据输入的标定珠排序指令，调用设定的排序规则设定识别到的标定珠的ID。

可选的，所述标定珠执行单元，还包括：

标定珠调整子单元，用于根据在视图区域输入的移动指令，调整对应的标定珠的位置；

标定珠添加子单元，用于根据输入的添加指令，添加新的标定珠以及对应标定珠的ID。

可选的，所述终板珠执行单元，包括：

第二ROI区域子单元，用于根据在视图区域输入的矩形框拖拽指令，确定所述X光照片中矩形框对应的区域作为第二ROI区域；

终板珠识别子单元，用于根据输入的终板珠识别指令，调用终板珠识别算法对所述第二ROI区域进行识别。

可选的，所述网线执行单元，包括：

网线识别子单元，用于根据输入的网线识别指令，调用网线识别算法识别所述X光照片中的网线；

网线图像生成子单元，用于根据输入的背景模式，生成对应的网线图像；其中，所述背景模式包括显示X光背景片，仅显示金属网；

网线像素点采集子单元，用于根据在视图区域输入的网线样点选择指令，获取网线预定采样点的像素值。

可选的，所述网线像素点采集子单元，包括：

自动网线追踪子单元，用于根据在视图区域输入的网线两端位置样点选择指令，调用Dijkstra算法或方向搜索算法自动追踪网线上的全部像素点，并根据所述配置文件中自动模式下预定采样点的数值进行均匀采样；

手动网线追踪子单元，用于在视图区域输入的网线预定采样点选择指令，获取对应输入的网线预定采样点的像素值；其中，网线预定采样点为所述配置文件中手动模式下预定采样点的数值。

可选的，所述网线执行单元，还包括：

效果校验子单元，用于利用三次样条曲线拟合网线，并将拟合结果叠加到所述X光背景片上；

修改子单元，用于根据输入的新的网线采样点选择指令，获取新的网线采样点的像素值。

可选的，所述围针执行单元，包括：

围针拾取子单元，用于接收到在视图中拾取指令后，根据在视图区域输入的围针中心选定指令，确定各围针坐标和围针ID；

围针修改子单元，用于根据输入的围针修改指令，修改对应围针坐标和围针ID。

可选的，所述三维计算执行模块，还包括：

三维坐标对比单元，用于根据输入的两组三维坐标的模型名称，利用三维坐标对比程序，调用模型名称对应的两组三维坐标数据，将两组三维坐标数据进行对比，并将对比结果在所述X光照片中显示。

本发明所提供的脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统，该系统将全部的数字化工作整合到一个统一的界面中，为工程人员对X射线照片进行数字化提供了极大的方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统的结构框图；

图2为本发明实施例所提供的脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统的初始界面示意图；

图3为本发明实施例所提供的脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统的左眼X光照片的数字化后界面示意图；

图4为本发明实施例所提供的脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统的右眼X光照片的数字化后界面示意图；

图5为本发明实施例所提供的脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统的切换到标定珠标签后的界面示意图；

图6为本发明实施例所提供的脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统的切换到终板珠标签后的界面示意图；

图7为本发明实施例所提供的脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统的切换到网线标签后的界面示意图；

图8为本发明实施例所提供的脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统的切换到围针标签后的界面示意图；

图9为本发明实施例所提供的脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统的切换到Matlab标签后的界面示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统，该系统将全部的数字化工作整合到一个统一的界面中，为工程人员对X射线照片进行数字化提供了极大的方便。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例中为了提高系统的可靠性和适应性，该系统(下文中系统可以利用WireDig表示)可以是基于C++语言形成的，但是本实施例并不对具体的编写语言进行限定。为了进一步提高系统的稳定性和可靠性，可以利用Qt结合OpenCV实现界面和图形的可视化。本实施例并不限定必须使用Qt以及OpenCV实现，其他界面编程工具以及图形可视化工具也可以。其中，Qt是一个1991年由奇趣科技开发的跨平台C++图形用户界面应用程序开发框架。它既可以开发GUI程序，也可用于开发非GUI程序，比如控制台工具和服务器。Qt是面向对象的框架，使用特殊的代码生成扩展(称为元对象编译器(Meta ObjectCompiler,moc))以及一些宏，易于扩展，允许组件编程。OpenCV的全称是：Open Source ComputerVision Library。OpenCV是一个基于BSD许可(开源)发行的跨平台计算机视觉库，可以运行在Linux、Windows、Android和Mac OS操作系统上。它轻量级而且高效——由一系列C函数和少量C++类构成，同时提供了Python、Ruby、MATLAB等语言的接口，实现了图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法。

该系统有如下优点：首先，操作简单。系统的交互功能非常强大，几乎全部的数字化工作都可通过点选(例如鼠标进行点选，或者触摸屏中手指点选)来完成，并可实时的对标志物进行任意的拖拽、编号、删除、保存、修改等多项操作，极大地提高了数字化的效率。其次，IO灵活。基于xml语言定义的一套用来保存数字化结果的规则，系统可以随时对数字化结果进行保存和载入，方便对数字化结果进行多次编辑和校正。第三，运行稳定。主要基于C++语言开发，采用Qt来设计界面和信号传递，通过Coin3D完成图形图像可视化，进行图像处理和分析，保证了开发效率和系统的稳定性。具体请参考图1，图1为本发明实施例所提供的脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统的结构框图；该系统可以包括：

可视化交互模块100，用于接收输入的控制指令，根据控制指令调用对应执行模块执行对应操作，并显示接收到的执行模块反馈的操作结果；其中，执行模块包括图片显示执行模块200、数字IO执行模块300、X光照片处理执行模块400以及三维计算执行模块500。

具体的，该模块实现系统与用户交互过程。可以接收用户输入的各种数据或者是用户在该界面发出的各种指令。可视化交互模块100可以形成一个系统的交互界面。用户可以直接在该界面中输入各种数字化指令，实现指令信号传递，以便调用对应执行模块获取相应参数数据以及指令数据，从而执行对应的操作，实现脊柱损伤测量中X射线(即X光照片)标志物的数字化。该可视化交互模块100形成界面大致可以包括视图区域、控制面板区域。本实施例对此并不进行限定，可以根据用户需求进行相应界面的设计。具体可以参考图2以及图3、图4，图2给出了一个初始界面的示意图。图2中具体布局和功能设计仅为一种具体实施例，对此并不进行限定。图3图4为两张X光照片的数字化后界面示意图。一张为左眼视图，一张为右眼视图。具体介绍如下：

图2是系统WireDig的初始界面。界面中可以包含菜单栏、工具栏、状态栏、视图区域、控制面板。其中，视图区域和控制面板是最重要的两个部分。在视图区域中用户可以直接使用鼠标完成全部标志物的数字化工作，并可随时修改和删除数字化的结果。在控制面板中，实现了数据IO控制，数字化过程的精细控制，以及查看数字化过程中的详细信息。

图3、图4是经过数字化之后的系统WireDig界面。在视图区域中，以左眼图片和右眼图片两个标签分别放置左、右两个方向获得的X光照片作为背景图片。在每个视图的左上角，都有一些简单的信息提示当前数字化的结果。

图片显示执行模块200，用于调取对应的X光照片，并将X光照片发送给可视化交互模块。

具体的，该模块主要实现对界面中视图区域的控制，即根据用户输入的选择指令，调取该指令对应的X光照片，并将X光照片发送给可视化交互模块以在其视图区域中显示。例如用户可以选择显示左眼图片还是右眼图片，以及左眼图片还是右眼图片的图片源，2D视图还是3D视图，是否需要重新载入图片信息等。即完成根据用户输入的具体要求，获取该具体要求对应图片数据，并将该对应图片数据在可视化交互模块100对应显示区域进行显示的功能。进一步还可以有微调图片的功能，例如是窗口适合物体等。

数字IO执行模块300，用于接收输入的各预定参数的数值形成配置文件，并利用接收到的反馈数据更新配置文件。

具体的，该模块具体用于实现数字的IO，即接收用户通过界面输入的各预定参数数值，还可以接收各个执行模块完成处理后生成的数据，最终形成配置文件。该配置文件中可以包含脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化过程中所需要的数据。具体可以参考图2，可以包含图片源，预定参数设置，结果保存形式，XDG文件获取保存等。本实施例并不对具体的预定参数进行限定，用户可以根据数字化过程的需求进行设置和修改。

即该模块主要实现控制系统与外部数据文件之间的交换和数字化过程中的参数设定，包括X光图片的读取，数字化结果的保存和载入、标志物的数量设定等。

X光照片处理执行模块400，用于利用配置文件并调用X光照片处理程序，识别X光照片中的标定珠和终板珠，提取X光照片中的网线，执行X光照片中的围针数字化过程，并在X光照片处理程序执行完成后得到的数据反馈给数字IO执行模块。

具体的，该模块界面中可以位于控制面板区域。主要实现对X照片的处理过程。可以包括标定珠和终板珠识别，网线提取，围针设定等过程，还要将获取的数据发送给数字IO执行模块300以便进行数据记录保存以及对一些参数的修订和新参数数值的补充等。

可选的，X光照片处理执行模块400可以包括：

标定珠执行单元，用于调用标定珠识别程序识别X光照片中的标定珠，并对标定珠进行排序。

终板珠执行单元，用于调用终板珠识别程序识别X光照片中的终板珠。

网线执行单元，用于利用配置文件并调用网线提取程序提取X光照片中的网线，并获取网线采样点像素值。

围针执行单元，用于调用围针数字化程序执行围针数字化过程。

三维计算执行模块500，用于利用更新后的配置文件并调用三维坐标计算程序，计算X光照片中的标志物的三维坐标。

具体的，该模块主要实现对标志物的三维坐标的计算。

具体的，上述各功能在控制面板中可以以标签的形式进行布局。具体可以参考图2。可以设置“数据IO”、“标定珠”、“终板珠”、“网线”、“围针”、“Matlab”几个标签。其中，Matlab标签即进行三维坐标计算。每个标签下分别有一些控制相应标志物的功能按钮，其中，Matlab是在数字化之后调用Matlab代码进行后续的三维坐标计算的界面。其中图2标签的顺序是按照标定人员的标定习惯从前往后依次排列的。每个标签下的具体功能可以根据用户需求进行设定，例如均可以包括结果是否保存，以何种形式保存等常用功能。例如结果保存可以分为：保存当前眼结果，在入当前眼结果，保存双目结果，载入双目结果。还可以包括清除结果等。设置还可以设定数据保存的格式。本实施例对此并不进行限定。

可选的，标定珠执行单元可以包括：

第一ROI区域子单元，用于根据在视图区域输入的矩形框拖拽指令，确定X光照片中矩形框对应的区域作为第一ROI区域。

标定珠识别子单元，用于根据输入的标定珠识别指令，调用标定珠识别算法对第一ROI区域进行识别，得到识别出的各标定珠的中心像素坐标。

排序子单元，用于根据输入的标定珠排序指令，调用设定的排序规则设定识别到的标定珠的ID。

具体的，参考图5，根据图5中数据IO标签中用户设定的标定珠数量12为例对该标定珠执行单元进行说明：当载入X光照片之后，可切换到“标定珠”标签进行标定珠的数字化。在“标定珠”标签中，提供了对标定珠进行自动识别和排序的功能按钮：“自动识别”(即相当于标定珠识别指令)和“自动排序”(即相当于标定珠排序指令)。

首先，在视图区域用鼠标调整标定珠ROI控制器，通过鼠标拖拽调整视图中的矩形边框以将12个标定珠在视图中的大致范围圈定(即相当于在视图区域输入的矩形框拖拽指令)，然后，当“自动识别”按钮被按下之后，系统将调用内嵌的标定珠识别算法对ROI区域内的圆形物体进行识别，进而计算出标定珠的中心像素坐标。当所有标定珠的坐标均满意的时候，可通过单击“自动排序”将12个标定珠的ID按照事先约定顺序重新设置(即根据设定的排序规则进行排序)，免去了逐个设定标定珠ID的麻烦。提高了设定效率。并可以在视图区域进行显示。

进一步，为了提高标定珠标定的灵活性以及结果的可靠性，标定珠执行单元还可以包括：

标定珠调整子单元，用于根据在视图区域输入的移动指令，调整对应的标定珠的位置。

标定珠添加子单元，用于根据输入的添加指令，添加新的标定珠以及对应标定珠的ID。

具体的，若自动识别的结果需要进行调整，可直接在视图区域用鼠标的左键对标定珠进行拖拽(即相当于在视图区域输入的移动指令)，并通过鼠标右键(即相当于添加指令)添加新标定珠以及重设标定珠的ID。当工具栏上的“在视图中拾取”按钮被选定的时候，直接在视图中用鼠标左键点击即可新增标定珠即相当于在在视图区域输入添加指令，并根据此在用户选定位置新增标定珠，后续可以进一步修改配置文件中标定珠数量。

可选的，终板珠执行单元可以包括：

第二ROI区域子单元，用于根据在视图区域输入的矩形框拖拽指令，确定X光照片中矩形框对应的区域作为第二ROI区域。

终板珠识别子单元，用于根据输入的终板珠识别指令，调用终板珠识别算法对第二ROI区域进行识别。

具体的，请参考图6，以图6为例对该终板珠执行单元进行说明：当载入X光照片之后，也可直接进入终板珠的标签中，进行终板珠的数字化。终板珠的数字化过程与标定珠非常类似，通过在视图区中调整ROI区域(即根据在视图区域输入的矩形框拖拽指令确定第二ROI区域)之后，点击“自动识别”(相当于终板珠识别指令)，即可将ROI中的终板珠识别出来。并可以在视图区域进行显示。

可选的，网线执行单元可以包括：

网线识别子单元，用于根据输入的网线识别指令，调用网线识别算法识别X光照片中的网线。

网线图像生成子单元，用于根据输入的背景模式，生成对应的网线图像；其中，背景模式包括显示X光背景片，仅显示金属网。

网线像素点采集子单元，用于根据在视图区域输入的网线样点选择指令，获取网线预定采样点的像素值。

具体的，请参考图7，网线的数字化需先进入“网线”标签。首先需要通过图像处理的方式将网线的图像提取出来。按下“自动提取网线”按钮(相当于网线识别指令)，即会调用系统内嵌的网线识别算法识别网线，然后根据在视图区域输入的网线样点选择指令将网线预定采样点的像素提取出来，叠加显示在视图区的界面中(以X光背景片为底)。也可以选择不叠加即仅显示金属网。

进一步为了提高网线的提取的准确性，网线像素点采集子单元可以包括：

自动网线追踪子单元，用于根据在视图区域输入的网线两端位置样点选择指令，调用Dijkstra算法或方向搜索算法自动追踪网线上的全部像素点，并根据配置文件中自动模式下预定采样点的数值进行均匀采样。

手动网线追踪子单元，用于在视图区域输入的网线预定采样点选择指令，获取对应输入的网线预定采样点的像素值；其中，网线预定采样点为配置文件中手动模式下预定采样点的数值。

具体的，若网线图像提取较好，可考虑使用自动搜索方式追踪出每条网线的像素。若网线图像提取质量不好，可通过手工选取的方式在每条网线上选取采样点。

其中，自动网线追踪方式的算法有两种：Dijkstra和方向搜索。二者的操作方式相同：在视图区的任意一条网线的两端单击鼠标(即在视图区域输入的网线两端位置样点选择指令)，系统会自动追踪出这条网线上的所有像素点，并按照“数据IO”标签中设定的“自动模式下预定采样点的数值”的值进行均匀采样。手工选取网线，可最大限度发挥人类在模式识别中的准确性优势，并与已有网线数字化方法兼容。选定“手工选取”的时候，直接在视图区用鼠标拣选网线上的点(即在视图区域输入的网线预定采样点选择指令)，当拣选数量达到“数据IO”标签页当中“手动模式下预定采样点的数值”的值后，会自动跳转到下一条网线的数字化进程中。

优选的，为了更加精准的对网线进行数字化，网线执行单元还可以包括：

效果校验子单元，用于利用三次样条曲线拟合网线，并将拟合结果叠加到X光背景片上。

修改子单元，用于根据输入的新的网线采样点选择指令，获取新的网线采样点的像素值。

具体的，网线是整个数字化过程中最复杂也最重要的部分，为了更加精准的对网线进行数字化，系统提供了可视化的方式辅助检查数字化结果。在鼠标拣选或自动搜索过程中，采用三次样条曲线拟合当前数字化结果并在视图中显示出来，叠加到X光背景图片之上，若曲线与网线贴合较好，可选择接受当前数字化结果，否则，可通过鼠标拖拽、右键菜单等方式(即新的网线采样点选择指令)调整采样点的位置、增加或移除采样点，以使曲线尽可能的贴合相应的网线。

可选的，围针执行单元可以包括：

围针拾取子单元，用于接收到在视图中拾取指令后，根据在视图区域输入的围针中心选定指令，确定各围针坐标和围针ID。

围针修改子单元，用于根据输入的围针修改指令，修改对应围针坐标和围针ID。

具体的，请参考图8，对围针的数字化主要通过手工拣选完成。进入“围针”标签页，单击工具栏上的“在视图中拾取”按钮(即接收到在视图中拾取指令)，在视图中用鼠标左键依次点选所有围针的中心(即相当于在视图区域输入的围针中心选定指令)。拣选完毕之后，可通过鼠标拖拽、右键菜单等形式(即相当于围针修改指令)修改围针的坐标和ID，以及删除某个围针。

可选的，三维计算执行模块，还可以包括：

三维坐标对比单元，用于根据输入的两组三维坐标的模型名称，利用三维坐标对比程序，调用模型名称对应的两组三维坐标数据，将两组三维坐标数据进行对比，并将对比结果在X光照片中显示。

具体的，请参考图9，当全部数字化过程完成之后，可进入到“Matlab”标签并对数字化结果进行三维坐标计算和比对操作。首先，回到“数据IO”标签，单击“保存为XDG或XDG2文件”按钮，系统会自动根据每条网线上采样点的数量将数字化结果保存成相应文件以备在Matlab代码中调用。进入“Matlab”标签中，通过点击“设置Matlab目录”来设置Matlab源代码的目录，然后，点击“计算三维坐标”框中的“运行”即会运行Matlab目录下的wirewgrid.m，在其中会自动载入刚才保存的XDG/XDG2文件(在更新后的配置文件中)，并计算标志物的三维坐标。即利用更新后的配置文件并调用三维坐标计算程序，计算X光照片中的标志物的三维坐标。

在“Matlab”标签中还可对比两次数字化之后的三维坐标的差异。首先，要在“对比两组坐标”框中的文本输入框中输入待对比的两组坐标所在模型的名字(例如S11C1)，若采用当前数字化结果的模型，可勾选“使用当前模型”达到。随后，点击“对比两组三维坐标”框中的“运行”，系统会自动在Matlab目录下寻找Matlab代码fmatchf.m并运行，其会根据输入的模型名字自动查找在Matlab目录下相应的数字化结果的三维坐标，并对两个模型的坐标进行比对和可视化显示。

上述说明过程中鼠标，左键，右键，点击等操作对应的指令仅为一种具体实现形式，并不对该指令的生成进行限定。仅以此为例进行说明。例如选定指令可以是鼠标点击的形式选定，也可以是直接在触摸屏上进行点击形式选定，也可以是双击选定等等。只要用户可以通过在界面中的输入进行选定目标即可。其他指令也可以类似解释，都应该以指令的实际功能进行理解。

基于上述技术方案，本发明实施例提的脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统，采用视图与控制面板相结合的方式控制标志物的数字化，在视图中显示X光照片和数字化的结果，数字化工作可通过用户在视图上点击相应的位置完成。在控制面板中实现数据的输入输出并对数字化过程进行精细化控制，包括X光照片的载入、数字化结果的输入和输出，自动识别和排序标定珠、自动识别终板珠、自动提取网线图像、在不同的网线追踪模式间切换、控制围针数字化过程、调用Matlab程序对数字化结果进行三维计算和比对。即将全部的数字化工作整合到一个统一的界面中，为工程人员对X射线照片进行数字化提供了极大的方便。

以上对本发明所提供的脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统，其特征在于，包括：

可视化交互模块，用于接收输入的控制指令，根据所述控制指令调用对应执行模块执行对应操作，并显示接收到的所述执行模块反馈的操作结果；其中，所述执行模块包括图片显示执行模块、数字IO执行模块、X光照片处理执行模块以及三维计算执行模块；

图片显示执行模块，用于调取对应的X光照片，并将所述X光照片发送给所述可视化交互模块；

数字IO执行模块，用于接收输入的各预定参数的数值形成配置文件，并利用接收到的反馈数据更新所述配置文件；

X光照片处理执行模块，用于利用所述配置文件并调用X光照片处理程序，识别所述X光照片中的标定珠和终板珠，提取所述X光照片中的网线，执行所述X光照片中的围针数字化过程，并在所述X光照片处理程序执行完成后得到的数据反馈给所述数字IO执行模块；

三维计算执行模块，用于利用更新后的配置文件并调用三维坐标计算程序，计算所述X光照片中的标志物的三维坐标。

2.根据权利要求1所述的脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统，其特征在于，所述X光照片处理执行模块包括：

标定珠执行单元，用于调用标定珠识别程序识别所述X光照片中的标定珠，并对所述标定珠进行排序；

终板珠执行单元，用于调用终板珠识别程序识别所述X光照片中的终板珠；

网线执行单元，用于利用所述配置文件并调用网线提取程序提取所述X光照片中的网线，并获取所述网线采样点像素值；

围针执行单元，用于调用围针数字化程序执行围针数字化过程。

3.根据权利要求2所述的脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统，其特征在于，所述标定珠执行单元，包括：

第一ROI区域子单元，用于根据在视图区域输入的矩形框拖拽指令，确定所述X光照片中矩形框对应的区域作为第一ROI区域；

标定珠识别子单元，用于根据输入的标定珠识别指令，调用标定珠识别算法对所述第一ROI区域进行识别，得到识别出的各标定珠的中心像素坐标；

排序子单元，用于根据输入的标定珠排序指令，调用设定的排序规则设定识别到的标定珠的ID。

4.根据权利要求3所述的脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统，其特征在于，所述标定珠执行单元，还包括：

标定珠调整子单元，用于根据在视图区域输入的移动指令，调整对应的标定珠的位置；

标定珠添加子单元，用于根据输入的添加指令，添加新的标定珠以及对应标定珠的ID。

5.根据权利要求2所述的脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统，其特征在于，所述终板珠执行单元，包括：

第二ROI区域子单元，用于根据在视图区域输入的矩形框拖拽指令，确定所述X光照片中矩形框对应的区域作为第二ROI区域；

终板珠识别子单元，用于根据输入的终板珠识别指令，调用终板珠识别算法对所述第二ROI区域进行识别。

6.根据权利要求2所述的脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统，其特征在于，所述网线执行单元，包括：

网线识别子单元，用于根据输入的网线识别指令，调用网线识别算法识别所述X光照片中的网线；

网线图像生成子单元，用于根据输入的背景模式，生成对应的网线图像；其中，所述背景模式包括显示X光背景片，仅显示金属网；

网线像素点采集子单元，用于根据在视图区域输入的网线样点选择指令，获取网线预定采样点的像素值。

7.根据权利要求6所述的脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统，其特征在于，所述网线像素点采集子单元，包括：

自动网线追踪子单元，用于根据在视图区域输入的网线两端位置样点选择指令，调用Dijkstra算法或方向搜索算法自动追踪网线上的全部像素点，并根据所述配置文件中自动模式下预定采样点的数值进行均匀采样；

手动网线追踪子单元，用于在视图区域输入的网线预定采样点选择指令，获取对应输入的网线预定采样点的像素值；其中，网线预定采样点为所述配置文件中手动模式下预定采样点的数值。

8.根据权利要求6所述的脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统，其特征在于，所述网线执行单元，还包括：

效果校验子单元，用于利用三次样条曲线拟合网线，并将拟合结果叠加到所述X光背景片上；

修改子单元，用于根据输入的新的网线采样点选择指令，获取新的网线采样点的像素值。

9.根据权利要求2所述的脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统，其特征在于，所述围针执行单元，包括：

围针拾取子单元，用于接收到在视图中拾取指令后，根据在视图区域输入的围针中心选定指令，确定各围针坐标和围针ID；

围针修改子单元，用于根据输入的围针修改指令，修改对应围针坐标和围针ID。

10.根据权利要求1所述的脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统，其特征在于，所述三维计算执行模块，还包括：

三维坐标对比单元，用于根据输入的两组三维坐标的模型名称，利用三维坐标对比程序，调用模型名称对应的两组三维坐标数据，将两组三维坐标数据进行对比，并将对比结果在所述X光照片中显示。