CN109035141B - 肋骨展开装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于图像处理技术领域，具体提供了一种肋骨展开装置及方法，旨在解决现有技术对微小骨折不敏感且计算速度慢的问题。为此目的，本发明提供了一种肋骨展开方法，包括基于预先获取的肋骨中心线获取肋骨中心线上每个特定点对应的第一特定平面；基于肋骨中心线上的特定点对相应的第一特定平面进行极坐标变换得到第二特定平面；获取第二特定平面中每个特定角度对应的像素值最大的像素点，连接像素点与相应的特定点，得到每个特定角度对应的展开线条；将第二特定平面中所有的特定角度对应的展开线条拼接得到肋骨的展开图像。基于上述步骤，本发明提供的方法具有可以准确地发现肋骨中微小的骨折并且计算速度快。

Description

肋骨展开装置及方法

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种肋骨展开装置及方法。

背景技术

影像科的医生通常会借助CT图像来检测肋骨骨折和癌症的肋骨转移。每个病人的CT图像的数量可能达到百余张，为了检查CT图像中存在的病灶和异常，医生往往需要逐层对CT图像进行检查，跟踪每根肋骨在不同层的片子上的动态变化，以便在视觉上跟踪肋骨截面积的改变。对于CT图像的检查相当耗时，并且在实际应用中，人工检查容易造成失误而遗漏细微骨折。

通过将CT图像的肋骨进行多维展示，可以消除在临床诊断时肋骨遮挡导致微小骨折及骨裂等骨折被遗漏等问题。现有的肋骨展开方法可以包括下述方法：

1、利用曲面重建完成肋骨展开：该方法包括获取图片、识别图片中的肋骨、人工修正以及展开肋骨四个步骤。

2、基于肋骨中心线进行肋骨投影：该方法包括识别肋骨、提取肋骨中心线、在中心线上每一点计算肋骨的Up-vector、以中心上上每一点为中心，根据Up-vector和中心线的切线方向提取一个肋骨切片、将所有肋骨切片堆叠到一起形成3D图像，再将其投影到2D平面。

参阅附图1和附图2，附图1和附图2为现有技术的肋骨展开图，图1和图2中箭头指示的地方表示现有技术的肋骨展开图中肋骨存在的异常。现有的肋骨展开方法通过堆叠等形式将肋骨投影到2D平面，在展开肋骨的过程中，微小的骨折信号可能会丢失，得到的肋骨展开图像中，难以发现微小的骨折或者遗漏骨裂等情况；且现有的肋骨展开方法计算步骤较为繁琐，计算速度慢。

因此，如何提出一种解决现有肋骨展开方法对微小骨折不敏感且计算速度慢的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有技术对微小骨折不敏感且计算速度慢的问题，本发明的第一方面提供了一种肋骨展开装置，包括：

第一获取模块，配置为基于预先获取的肋骨中心线获取所述肋骨中心线上每个特定点对应的第一特定平面；

极坐标变换模块，配置为基于所述肋骨中心线上的特定点对相应的第一特定平面进行极坐标变换得到第二特定平面；

第二获取模块，配置为获取所述第二特定平面中每个特定角度对应的像素值最大的像素点，连接所述像素点与相应的特定点，得到每个特定角度对应的展开线条；

拼接模块，配置为将所述第二特定平面中所有的特定角度对应的展开线条拼接得到肋骨展开图像；

其中，某个所述特定点对应的第一特定平面是经过所述某个特定点且与所述肋骨中心线在该特定点的切线方向垂直的平面，所述特定角度的角度值取决于基于所述某个特定点对所述第一特定平面进行极坐标变换后得到的极角范围。

在上述装置的优选技术方案中，所述第一获取模块进一步配置为执行如下操作：

获取多张包含肋骨和脊柱的目标图像中所述肋骨在二维平面的投影区域，计算每个所述投影区域的重心；

根据所述每个投影区域的重心确定相应目标图像中脊柱的二维坐标；

根据多个所述脊柱的二维坐标和每个所述肋骨中心线的两个端点，确定所述每个肋骨中心线的起点，并且根据所述每个肋骨中心线对应肋骨的重心和相应脊柱的二维坐标确定所述每个肋骨中心线的方向；

其中，所述多张目标图像是在三维空间中Z轴方向上相邻的多个横状位视图图像，某个肋骨中心线的方向是所述某个肋骨中心线位于所述脊柱的左侧或右侧。

在上述装置的优选技术方案中，所述第一获取模块还配置为执行如下操作：

根据任意两个所述脊柱在三维空间的Y轴坐标，获取所述任意两个脊柱在所述三维空间中Y轴的对应点；

计算所述肋骨中心线的一个所述端点与所述任意两个脊柱中一个脊柱的对应点之间的欧式距离，以及计算所述肋骨中心线的另一个所述端点与所述任意两个脊柱中另一个脊柱的对应点之间的欧式距离；

将最小欧式距离对应的端点作为所述肋骨中心线的起点。

在上述装置的优选技术方案中，所述第一获取模块还配置为执行如下操作：

根据所述每个肋骨中心线的起点和预设的步长均匀选取所述每个肋骨中心线上的点，计算当前在所述肋骨中心线上选取的点与其相邻点的欧式距离，若所述欧式距离大于等于预设距离阈值，则将当前选取的点作为特定点，否则舍弃该点。

在上述装置的优选技术方案中，所述肋骨展开装置还包括肋骨匹配/展开模块，所述肋骨匹配/展开模块进一步配置为执行如下操作：

根据利用所述拼接模块预先获取的多个肋骨展开图像中每根肋骨在三维空间的Z轴坐标，对位于脊柱两侧的肋骨分别进行排序；

获取所述每个肋骨展开图像中肋骨的体积和重心；

根据每根肋骨的体积和重心并基于预设的肋骨匹配方法对所述位于脊柱两侧的肋骨进行匹配；

根据所述肋骨在脊柱两侧的排列顺序和匹配结果，对所述多个肋骨展开图像进行拼接得到完整的肋骨展开图像。

在上述装置的优选技术方案中，所述肋骨匹配/展开模块还配置为执行如下操作：

按照下式所示的肋骨匹配方法对所述位于脊柱两侧的肋骨进行匹配：

S[i,0]＝0,i≥0

S[0,j]＝0,j≥0

s(v0,v1)＝min(v0,v1)*30/(30+dist(c0,c1))

其中，L[i-1]表示位于脊柱左侧的第i-1根肋骨，R[j-1]表示位于脊柱右侧的第j-1根肋骨，s[i-1,j-1]表示所述第i-1根肋骨与第j-1根肋骨的匹配得分，v0和v1分别表示所述第i-1根肋骨和所述第j-1根肋骨的体积，c0和c1分别表示所述第i-1根肋骨和所述第j-1根肋骨的重心，dist表示欧式距离计算函数。

本发明的第二方面还提供了一种肋骨展开方法，包括：

基于预先获取的肋骨中心线获取所述肋骨中心线上每个特定点对应的第一特定平面；

基于所述肋骨中心线上的特定点对相应的第一特定平面进行极坐标变换得到第二特定平面；

获取所述第二特定平面中每个特定角度对应的像素值最大的像素点，连接所述像素点与相应的特定点，得到每个特定角度对应的展开线条；

将所述第二特定平面中所有的特定角度对应的展开线条拼接得到肋骨的展开图像；

其中，某个所述特定点对应的第一特定平面是经过所述某个特定点且与所述肋骨中心线在该特定点的切线方向垂直的平面，所述特定角度的角度值取决于基于所述某个特定点对所述第一特定平面进行极坐标变换后得到的极角范围。

在上述方法的优选技术方案中，在“基于预先获取的肋骨中心线获取所述肋骨中心线上每个特定点对应的第一特定平面”的步骤之前，所述方法还包括：

获取多张包含肋骨和脊柱的目标图像中所述肋骨在二维平面的投影区域，计算每个所述投影区域的重心；

根据所述每个投影区域的重心确定相应目标图像中脊柱的二维坐标；

根据多个所述脊柱的二维坐标和每个所述肋骨中心线的两个端点，确定所述每个肋骨中心线的起点，并且根据所述每个肋骨中心线对应肋骨的重心和相应脊柱的二维坐标确定所述每个肋骨中心线的方向；

其中，所述多张目标图像是在三维空间中Z轴方向上相邻的多个横状位视图图像，某个肋骨中心线的方向是所述某个肋骨中心线位于所述脊柱的左侧或右侧。

在上述方法的优选技术方案中，“根据多个所述脊柱的二维坐标和每个所述肋骨中心线的两个端点，确定所述每个肋骨中心线的起点”的步骤包括：

根据任意两个所述脊柱在三维空间的Y轴坐标，获取所述任意两个脊柱在所述三维空间中Y轴的对应点；

计算所述肋骨中心线的一个所述端点与所述任意两个脊柱中一个脊柱的对应点之间的欧式距离，以及计算所述肋骨中心线的另一个所述端点与所述任意两个脊柱中另一个脊柱的对应点之间的欧式距离；

将最小欧式距离对应的端点作为所述肋骨中心线的起点。

在上述方法的优选技术方案中，所述特定点的获取方法包括：

根据所述每个肋骨中心线的起点和预设的步长均匀选取所述每个肋骨中心线上的点，计算当前在所述肋骨中心线上选取的点与其相邻点的欧式距离，若所述欧式距离大于等于预设距离阈值，则将当前选取的点作为特定点，否则舍弃该点。

在上述方法的优选技术方案中，在“将所述第二特定平面中所有的特定角度对应的展开线条拼接得到肋骨的展开图像”的步骤之后，所述方法还包括：

基于预先获取的多个肋骨展开图像中每根肋骨在三维空间的Z轴坐标，对位于脊柱两侧的肋骨分别进行排序；

获取所述每根肋骨展开图像中肋骨的体积和重心；

根据每根肋骨的体积和重心并基于预设的肋骨匹配方法对所述位于脊柱两侧的肋骨进行匹配；

根据所述肋骨在脊柱两侧的排列顺序和匹配结果，对所述多个肋骨展开图像进行拼接得到完整的肋骨展开图像。

在上述方法的优选技术方案中，“根据每根肋骨的体积和重心并基于预设的肋骨匹配方法对所述位于脊柱两侧的肋骨进行匹配”的步骤包括按照下式所示的方法对所述位于脊柱两侧的肋骨进行匹配：

S[i,0]＝0,i≥0

S[0,j]＝0,j≥0

s(v0,v1)＝min(v0,v1)*30/(30+dist(c0,c1))

其中，L[i-1]表示位于脊柱左侧的第i-1根肋骨，R[j-1]表示位于脊柱右侧的第j-1根肋骨，s[i-1,j-1]表示所述第i-1根肋骨与第j-1根肋骨的匹配得分，v0和v1分别表示所述第i-1根肋骨和所述第j-1根肋骨的体积，c0和c1分别表示所述第i-1根肋骨和所述第j-1根肋骨的重心，dist表示欧式距离计算函数。

本发明的第三方面提供了一种存储装置，其中存储有多条程序，所述程序适于由处理器加载以执行上述任一项所述的肋骨展开方法。

本发明的第四方面提供了一种控制装置，包括处理器和存储设备；所述存储设备，适于存储多条程序；所述程序适于由所述处理器加载以执行上述任一项所述的肋骨展开方法。

与最接近的现有技术相比，上述技术方案至少具有如下有益效果：

1、本发明提供的肋骨展开方法，可以通过获取第二特定平面中每个特定角度对应的像素值最大的像素点，连接像素点和对应的特定点，得到每个特定角度对应的展开线条，可以准确地发现肋骨中微小的骨折等不易察觉的情况，从而能够在肋骨展开图像中将不易察觉的情况清晰地展示出来；

2、本发明提供的肋骨展开方法还可以基于肋骨中心线上的特定点对相应的第一特定平面进行极坐标变换得到第二特定平面，基于第二特定平面进行后续的操作，可以简化计算过程，并且提高计算速度；

3、本发明提供的肋骨展开方法还可以通过获取每根肋骨在三维空间的Z轴坐标，对位于脊柱两侧的肋骨分别进行排序，根据每根肋骨的体积和重心并基于预设的肋骨匹配方法对位于脊柱两侧的肋骨进行匹配，根据肋骨的排列顺序和匹配结果，对多个肋骨展开图像进行拼接得到完整的肋骨展开图像，可以解决因为人体结构复杂性和CT扫描时人体姿势发生倾斜导致展开图像不完整的问题。

附图说明

图1为现有技术的一种肋骨展开图；

图2为现有技术的另一种肋骨展开图；

图3为本发明一种实施例的肋骨展开方法的主要步骤示意图；

图4为本发明一种实施例的包含脊柱和肋骨的横状位视图；

图5为本发明的实施例的一种肋骨展开图；

图6为本发明的实施例的另一种肋骨展开图；

图7为本发明一种实施例的肋骨展开装置的主要结构示意图。

具体实施方式

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

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

参阅附图3，图3示例性的给出了本实施例中肋骨展开方法的主要步骤。如图3所示，本实施例中肋骨展开方法包括下述步骤：

步骤S101：获取包含脊柱和肋骨的目标图像中脊柱的二维坐标和肋骨中心线的方向。

在实际应用中，直接对包含脊柱和肋骨的目标图像进行检查不仅耗时耗力，还容易遗漏微小骨折以及骨裂等问题，将目标图像进行二维展开后，可以很好地发现人为检查不容易发现的问题。在将目标图像进行二维展开时，可以以脊柱所在的位置为中心位置，将肋骨沿其两侧展开。一般情况下，脊柱位于目标图像的中间位置，但是由于人体的差异和CT扫描的姿势差异，得到的横状位视图中脊柱所在的位置不一定位于横状位视图的中心位置。参阅附图4，图4示例性地给出了本实施例中包含脊柱和肋骨的横状位视图，图4中箭头所指示的地方表示肋骨中存在一处细微的骨折。为了后续将肋骨沿脊柱两侧展开时，展开的肋骨能够均匀地分布在图像中，可以获取脊柱的二维坐标以及肋骨中心线的方向。

具体地，可以获取多张包含肋骨和脊柱的目标图像中肋骨在二维平面的投影区域，计算每个投影区域的重心，其中，多张目标图像可以是三维空间中Z轴方向上相邻的多个横状位视图图像。以当前获取的横状位视图的Z轴坐标为z为例，可以分别计算当其获取的横状位视图以及与其相邻的其他四张横状位视图在二维平面的投影，计算每个投影区域的重心(x，y)，以投影区域重心的y坐标近似代表当前获取的横状位视图中脊柱的Y轴坐标，可以通过脊柱的Y轴坐标判断脊柱是否位于图像的中心位置。

得到脊柱的二维坐标后，可以获取目标图像中肋骨中心线的两个端点的坐标，可以将肋骨中心线两个端点的坐标分别记为(x0，y0，z0)和(x1，y1，z1)，在肋骨中心线两个端点的Z轴坐标对应的平面上，可以将脊柱在该平面的Y轴坐标分别记为y2和y3，计算点(x0，y0)和点(0，y2)的欧式距离以及点(x1，y1)和点(0，y3)的欧式距离，将两个点的欧式距离分别记为d0和d1，若d0小于d1，则点(x0，y0，z0)更加靠近脊柱所在的位置，可以将其作为肋骨中心线的起点；若d0大于d1，则可以将点(x1，y1，z1)作为起点。此外，还可以根据脊柱的Y轴坐标和肋骨中心线重心的Y轴坐标，确定肋骨在人体的左侧还是右侧。确定肋骨的二维坐标和肋骨中心线的方向后，在后期将肋骨展开时，可以准确地显示肋骨在人体中的真实情况。

步骤S102：根据肋骨中心线的起点和预设步长均匀选取肋骨中心线上的特定点，基于特定点获取特定点对应的第一特定平面。

在实际应用中，从肋骨所在的三维空间图像中获取肋骨中心线时，三维空间图像的重心点与每根肋骨图像的距离越近，得到的肋骨中心线的长度越长，有可能肋骨中心线的长度与肋骨的实际长度不匹配。为了保证后期展开肋骨时，展开的图像能够大致反映肋骨的实际长度，可以根据肋骨中心点的起点和预设步长均匀选取肋骨中心线上的特定点。具体地，可以从肋骨中心线的起点按预设步长(如长度为1)均匀地遍历肋骨中心线上所有的点，计算当前在肋骨中心线上选取的点与其相邻点的欧式距离，若欧式距离大于等于预设距离阈值(如欧式距离为1)，则保留当前点，将其作为特定点，否则舍弃当前点。通过筛选中心线上的点，可以去除肋骨中心线上不合理的点，从而使后续展开肋骨时，展开的图像能够大致反映肋骨的实际长度。

得到肋骨中心线上的特定点后，可以通过肋骨中心线上的特定点获取特定点对应的第一特定平面。具体地，以特定点是(x0，y0，z0)，肋骨中心线在该点的切线方向为(a，b，c)为例，第一特定平面是经过该特定点，且与肋骨中心线在该点的切线方向垂直的平面，第一特定平面的平面方程可以表示为：a*x+b*y+c*z+d＝0，根据该平面方程，通过遍历肋骨中心线上x和y的值，可以求得z的值，进而得到每个特定点对应的第一特定平面方程。在实际应用中，第一特定平面可以是正方形区域，为了后续能够区分肋骨中不同部分，可以利用线性插值法提取第一特定平面图像的像素值。

步骤S103：基于肋骨中心线上的特定点对相应的第一特定平面进行极坐标变换，得到第二特定平面。

以肋骨中心线上的特定点为圆心发出稠密的射线，射线的长度固定为R，可以将第一特定平面记为W*W，肋骨中心线上的特定点位于第一特定平面的中心位置(W/2，W/2)，基于该点对第一特定平面进行极坐标变换，得到(R*A)平面，即第二特定平面，其中，A表示进行极坐标变换时，选择极坐标变换对应角度所需的射线条数。第二特定平面中的点(r，a)的像素值与第一特定平面中的点(r*cos(2*pi*a/A)，r*sin(2*pi*a/A))的像素值是对应的，这是对应身体左侧的像素值对应情况，对于身体右侧，射线的选取方向是逆时针的，即第二特定平面中的点(r，a)的像素值与第一特定平面中的点(r*cos(-2*pi*a/A)，r*sin(-2*pi*a/A))的像素值是对应的。

步骤S104：获取第二特定平面中每个特定角度对应的像素值最大的像素点，连接像素点和相应的特定点，得到每个特定角度对应的展开线条，将所有的特定角度对应的展开线条拼接得到肋骨展开图像。

基于肋骨中心线上的特定点将相应的第一特定平面进行极坐标变换可以得到特定点对应的极角范围，从极角范围中选一个特定角度，获取该特定角度对应的第二特定平面中像素值最大的像素点，连接像素点与相应的特定点，得到每个特定角度对应的展开线条，遍历特定点对应的极角范围，得到第二特定平面中所有的特定角度对应的展开线条，将所有的特定角度对应的展开线条拼接得到肋骨展开图像。通过连接每个特定角度对应的像素值最大的像素点和相应的特定点，可以准确地发现肋骨中微小的骨折等不易察觉的情况，在肋骨展开图像中，不易察觉的情况能够清晰的展示出来。

步骤S105：对肋骨展开图像中位于脊柱两侧的肋骨进行排序和匹配，得到完整的肋骨展开图像。

在实际应用中，由于人体结构的复杂性，某些肋骨可能缺失，如第23和第24根肋骨；由于CT扫描时人体姿势的倾斜，第1，2根肋骨可能扫描不完整，为了能够得到完整的肋骨展开图像，可以将脊柱两侧的肋骨进行排序和匹配。具体地，可以为每根肋骨确定一个Z轴坐标，表示该肋骨在人体中纵向的位置，将该肋骨中在Z轴所有坐标中最小的z值作为该肋骨在Z轴的坐标，根据肋骨的Z轴坐标确定该肋骨位于人体的左侧还是右侧，将左侧的肋骨记为L，右侧的肋骨记为R。

获取每根肋骨的体积和重心，根据肋骨的体积和重心计算肋骨的匹配得分，具体地，以两根肋骨的体积和重心分别是(v0，c0)和(v1，c1)为例，通过公式(1)所示的方法计算两根肋骨的匹配得分：

s(v0,v1)＝min(v0,v1)*30/(30+dist(c0,c1))

其中，v0和v1分别表示所述第i-1根肋骨和所述第j-1根肋骨的体积，c0和c1分别表示所述第i-1根肋骨和所述第j-1根肋骨的重心，dist表示欧式距离计算函数。两根肋骨的匹配得分越高，说明这两根肋骨的相似度越高。

根据每根肋骨的体积和重心并基于预设的肋骨匹配方法对位于脊柱两侧的肋骨进行匹配，可以按照公式(2)所示的方法进行匹配：

其中，L[i-1]表示位于脊柱左侧的第i-1根肋骨，R[j-1]表示位于脊柱右侧的第j-1根肋骨，s[i-1,j-1]表示所述第i-1根肋骨与第j-1根肋骨的匹配得分。

继续参阅附图5和附图6，附图5和附图6为本发明实施例的肋骨展开图，图5中箭头所指示的地方可以明显看到细微的骨折，图6中箭头所指的部分是将细微的骨折放大后的图像。根据肋骨在脊柱两侧的排列顺序和匹配结果，对多个肋骨展开图像进行拼接得到完整的肋骨展开图像。

上述实施例中虽然将各个步骤按照上述先后次序的方式进行了描述，但是本领域技术人员可以理解，为了实现本实施例的效果，不同的步骤之间不必按照这样的次序执行，其可以同时(并行)执行或以颠倒的次序执行，这些简单的变化都在本发明的保护范围之内。

基于上述肋骨展开方法实施例，本发明还提供了一种肋骨展开装置。下面结合附图，对该肋骨展开装置进行说明。

继续参阅附图7，图7示例性地给出了本实施例中肋骨展开装置的主要结构。肋骨展开装置包括第一获取模块1，极坐标变换模块2，第二获取模块3和拼接模块4。

第一获取模块1，配置为基于预先获取的肋骨中心线获取肋骨中心线上每个特定点对应的第一特定平面；

极坐标变换模块2，配置为基于肋骨中心线上的特定点对相应的第一特定平面进行极坐标变换得到第二特定平面；

第二获取模块3，配置为获取第二特定平面中每个特定角度对应的像素值最大的像素点，连接像素点与相应的特定点，得到每个特定角度对应的展开线条；

拼接模块4，配置为将第二特定平面中所有的特定角度对应的展开线条拼接得到肋骨展开图像；

其中，某个特定点对应的第一特定平面是经过某个特定点且与肋骨中心线在该特定点的切线方向垂直的平面，特定角度的角度值取决于基于某个特定点对第一特定平面进行极坐标变换后得到的极角范围。

在本发明实施例的一种优选实施方案中，第一获取模块1进一步配置为执行如下操作：

获取多张包含肋骨和脊柱的目标图像中肋骨在二维平面的投影区域，计算每个投影区域的重心；

根据每个投影区域的重心确定相应目标图像中脊柱的二维坐标；

根据多个脊柱的二维坐标和每个肋骨中心线的两个端点，确定每个肋骨中心线的起点，并且根据每个肋骨中心线对应肋骨的重心和相应脊柱的二维坐标确定每个肋骨中心线的方向；

其中，多张目标图像是在三维空间中Z轴方向上相邻的多个横状位视图图像，某个肋骨中心线的方向是某个肋骨中心线位于脊柱的左侧或右侧。

在本发明实施例的一种优选实施方案中，第一获取模块1还配置为执行如下操作：

根据任意两个脊柱在三维空间的Y轴坐标，获取任意两个脊柱在三维空间中Y轴的对应点；

计算肋骨中心线的一个端点与任意两个脊柱中一个脊柱的对应点之间的欧式距离，以及计算肋骨中心线的另一个端点与任意两个脊柱中另一个脊柱的对应点之间的欧式距离；

将最小欧式距离对应的端点作为肋骨中心线的起点。

在本发明实施例的一种优选实施方案中，第一获取模块1还配置为执行如下操作：

根据每个肋骨中心线的起点和预设的步长均匀选取每个肋骨中心线上的点，计算当前在肋骨中心线上选取的点与其相邻点的欧式距离，若欧式距离大于等于预设距离阈值，则将当前选取的点作为特定点，否则舍弃该点。

在本发明实施例的一种优选实施方案中，肋骨展开装置还包括肋骨匹配/展开模块，肋骨匹配/展开模块进一步配置为执行如下操作：

根据利用拼接模块4预先获取的多个肋骨展开图像中每根肋骨在三维空间的Z轴坐标，对位于脊柱两侧的肋骨分别进行排序；

获取每个肋骨展开图像中肋骨的体积和重心；

根据每根肋骨的体积和重心并基于预设的肋骨匹配方法对位于脊柱两侧的肋骨进行匹配；

根据肋骨在脊柱两侧的排列顺序和匹配结果，对多个肋骨展开图像进行拼接得到完整的肋骨展开图像。

在本发明实施例的一种优选实施方案中，肋骨匹配/展开模块还配置为执行如下操作：

按照公式(1)和(2)所示的肋骨匹配方法对位于脊柱两侧的肋骨进行匹配。

进一步地，基于上述方法实施例，本发明还提供了一种存储装置，其中该存储装置存储有多条程序并且这些程序可以适于由处理器加载以执行上述方法实施例的肋骨展开方法。

再进一步地，基于上述方法实施例，本发明还提供了一种控制装置，该控制装置包括处理器和存储设备；存储设备可以适于存储多条程序并且这些程序可以适于由处理器加载以执行上述方法实施例的肋骨展开方法。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，本发明装置实施例的具体工作过程以及相关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，且与上述方法具有相同的有益效果，在此不再赘述。

本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当的情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种肋骨展开装置，其特征在于包括：

第一获取模块，配置为基于预先获取的肋骨中心线获取所述肋骨中心线上每个特定点对应的第一特定平面；

极坐标变换模块，配置为基于所述肋骨中心线上的特定点对相应的第一特定平面进行极坐标变换得到第二特定平面；

第二获取模块，配置为获取所述第二特定平面中每个特定角度对应的像素值最大的像素点，连接所述像素点与相应的特定点，得到每个特定角度对应的展开线条；

拼接模块，配置为将所述第二特定平面中所有的特定角度对应的展开线条拼接得到肋骨展开图像；

其中，某个所述特定点对应的第一特定平面是经过所述某个特定点且与所述肋骨中心线在该特定点的切线方向垂直的平面，所述特定角度的角度值取决于基于所述某个特定点对所述第一特定平面进行极坐标变换后得到的极角范围；

所述第一获取模块进一步配置为执行如下操作：

获取多张包含肋骨和脊柱的目标图像中所述肋骨在二维平面的投影区域，计算每个所述投影区域的重心；

根据所述每个投影区域的重心确定相应目标图像中脊柱的二维坐标；

根据多个所述脊柱的二维坐标和每个所述肋骨中心线的两个端点，确定所述每个肋骨中心线的起点，并且根据所述每个肋骨中心线对应肋骨的重心和相应脊柱的二维坐标确定所述每个肋骨中心线的方向；

其中，所述多张目标图像是在三维空间中Z轴方向上相邻的多个横状位视图图像，某个肋骨中心线的方向是所述某个肋骨中心线位于所述脊柱的左侧或右侧；

所述第一获取模块还配置为执行如下操作：

根据所述每个肋骨中心线的起点和预设的步长均匀选取所述每个肋骨中心线上的点，计算当前在所述肋骨中心线上选取的点与其相邻点的欧式距离，若所述欧式距离大于等于预设距离阈值，则将当前选取的点作为特定点，否则舍弃该点。

2.根据权利要求1所述的肋骨展开装置，其特征在于，所述第一获取模块还配置为执行如下操作：

根据任意两个所述脊柱在三维空间的Y轴坐标，获取所述任意两个脊柱在所述三维空间中Y轴的对应点；

计算所述肋骨中心线的一个所述端点与所述任意两个脊柱中一个脊柱的对应点之间的欧式距离，以及计算所述肋骨中心线的另一个所述端点与所述任意两个脊柱中另一个脊柱的对应点之间的欧式距离；

将最小欧式距离对应的端点作为所述肋骨中心线的起点。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的肋骨展开装置，其特征在于，所述肋骨展开装置还包括肋骨匹配/展开模块，所述肋骨匹配/展开模块进一步配置为执行如下操作：

根据利用所述拼接模块预先获取的多个肋骨展开图像中每根肋骨在三维空间的Z轴坐标，对位于脊柱两侧的肋骨分别进行排序；

获取所述每个肋骨展开图像中肋骨的体积和重心；

根据每根肋骨的体积和重心并基于预设的肋骨匹配方法对所述位于脊柱两侧的肋骨进行匹配；

根据所述肋骨在脊柱两侧的排列顺序和匹配结果，对所述多个肋骨展开图像进行拼接得到完整的肋骨展开图像。

4.根据权利要求3所述的肋骨展开装置，其特征在于，所述肋骨匹配/展开模块还配置为执行如下操作：

按照下式所示的肋骨匹配方法对所述位于脊柱两侧的肋骨进行匹配：

S[i,0]＝0,i≥0

S[0,j]＝0,j≥0

s(v0,v1)＝min(v0,v1)*30/(30+dist(c0,c1))

其中，L[i-1]表示位于脊柱左侧的第i-1根肋骨，R[j-1]表示位于脊柱右侧的第j-1根肋骨，s[i-1,j-1]表示所述第i-1根肋骨与第j-1根肋骨的匹配得分，v0和v1分别表示所述第i-1根肋骨和所述第j-1根肋骨的体积，c0和c1分别表示所述第i-1根肋骨和所述第j-1根肋骨的重心，dist表示欧式距离计算函数。

5.一种肋骨展开方法，其特征在于包括：

基于预先获取的肋骨中心线获取所述肋骨中心线上每个特定点对应的第一特定平面；

基于所述肋骨中心线上的特定点对相应的第一特定平面进行极坐标变换得到第二特定平面；

获取所述第二特定平面中每个特定角度对应的像素值最大的像素点，连接所述像素点与相应的特定点，得到每个特定角度对应的展开线条；

将所述第二特定平面中所有的特定角度对应的展开线条拼接得到肋骨的展开图像；

其中，某个所述特定点对应的第一特定平面是经过所述某个特定点且与所述肋骨中心线在该特定点的切线方向垂直的平面，所述特定角度的角度值取决于基于所述某个特定点对所述第一特定平面进行极坐标变换后得到的极角范围；

在“基于预先获取的肋骨中心线获取所述肋骨中心线上每个特定点对应的第一特定平面”的步骤之前，所述方法还包括：

获取多张包含肋骨和脊柱的目标图像中所述肋骨在二维平面的投影区域，计算每个所述投影区域的重心；

根据所述每个投影区域的重心确定相应目标图像中脊柱的二维坐标；

根据多个所述脊柱的二维坐标和每个所述肋骨中心线的两个端点，确定所述每个肋骨中心线的起点，并且根据所述每个肋骨中心线对应肋骨的重心和相应脊柱的二维坐标确定所述每个肋骨中心线的方向；

其中，所述多张目标图像是在三维空间中Z轴方向上相邻的多个横状位视图图像，某个肋骨中心线的方向是所述某个肋骨中心线位于所述脊柱的左侧或右侧；

所述特定点的获取方法包括：

根据所述每个肋骨中心线的起点和预设的步长均匀选取所述每个肋骨中心线上的点，计算当前在所述肋骨中心线上选取的点与其相邻点的欧式距离，若所述欧式距离大于等于预设距离阈值，则将当前选取的点作为特定点，否则舍弃该点。

6.根据权利要求5所述的肋骨展开方法，其特征在于，“根据多个所述脊柱的二维坐标和每个所述肋骨中心线的两个端点，确定所述每个肋骨中心线的起点”的步骤包括：

根据任意两个所述脊柱在三维空间的Y轴坐标，获取所述任意两个脊柱在所述三维空间中Y轴的对应点；

计算所述肋骨中心线的一个所述端点与所述任意两个脊柱中一个脊柱的对应点之间的欧式距离，以及计算所述肋骨中心线的另一个所述端点与所述任意两个脊柱中另一个脊柱的对应点之间的欧式距离；

将最小欧式距离对应的端点作为所述肋骨中心线的起点。

7.根据权利要求5所述的肋骨展开方法，其特征在于，在“将所述第二特定平面中所有的特定角度对应的展开线条拼接得到肋骨的展开图像”的步骤之后，所述方法还包括：

基于预先获取的多个肋骨展开图像中每根肋骨在三维空间的Z轴坐标，对位于脊柱两侧的肋骨分别进行排序；

获取所述每根肋骨展开图像中肋骨的体积和重心；

根据每根肋骨的体积和重心并基于预设的肋骨匹配方法对所述位于脊柱两侧的肋骨进行匹配；

根据所述肋骨在脊柱两侧的排列顺序和匹配结果，对所述多个肋骨展开图像进行拼接得到完整的肋骨展开图像。

8.根据权利要求7所述的肋骨展开方法，其特征在于，“根据每根肋骨的体积和重心并基于预设的肋骨匹配方法对所述位于脊柱两侧的肋骨进行匹配”的步骤包括按照下式所示的方法对所述位于脊柱两侧的肋骨进行匹配：

S[i,0]＝0,i≥0

S[0,j]＝0,j≥0

s(v0,v1)＝min(v0,v1)*30/(30+dist(c0,c1))

其中，L[i-1]表示位于脊柱左侧的第i-1根肋骨，R[j-1]表示位于脊柱右侧的第j-1根肋骨，s[i-1,j-1]表示所述第i-1根肋骨与第j-1根肋骨的匹配得分，v0和v1分别表示所述第i-1根肋骨和所述第j-1根肋骨的体积，c0和c1分别表示所述第i-1根肋骨和所述第j-1根肋骨的重心，dist表示欧式距离计算函数。

9.一种存储装置，其中存储有多条程序，其特征在于，所述程序适于由处理器加载以执行权利要求5-8中任一项所述的肋骨展开方法。

10.一种控制装置，包括处理器和存储设备；所述存储设备，适于存储多条程序；其特征在于，所述程序适于由所述处理器加载以执行权利要求5-8中任一项所述的肋骨展开方法。

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