CN110766704B - 乳房点云分割方法、装置、存储介质及计算机设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种乳房点云分割方法，其包括：获取三维点云数据；根据预设条件从三维点云数据中将床平面区域对应的点云删除，以获得胸部区域点云；通过离线标定确定胸部上侧分割边界和中心分割边界；按照预设的高度递增值向上构建水平切平面，直到水平切平面上的点云满足边界分割条件时，将当前水平切平面上的点云拟合成腋侧分割边界；根据胸部上侧分割边界构建胸部下侧分割边界；提取胸部扫查区域点云。本发明的技术方案能够将胸部区域点云快速、准确地分割出来，以获取乳房区域的三维空间信息，从而给后续的扫查轨迹规划提供基础。

Description

乳房点云分割方法、装置、存储介质及计算机设备

技术领域

本发明涉及点云数据处理技术领域，尤其涉及一种乳房点云分割方法、装置、存储介质及计算设备。

背景技术

超声波检查这种非手术的诊断性检查，对受检者无痛苦、无损伤、无放射性。并且，超声可以清晰地显示内脏器官及器官周围的各种断面图像，由于图像富于实体感，接近于解剖的真实结构，所以应用超声检查可以早期明确诊断。基于超声检查的诸多优势，从专业的医疗疾病诊断到日常化的健康指标评估，其应用范围越来越广。

随着医疗诊断技术的发展以及经济水平的提高，越来越多女性开始关注乳腺健康，而通过超声可以方便快捷地对乳腺生理状况进行初步判断，因此不管是公立医疗机构，还是盈利性健康服务机构，推出了多种乳腺筛查服务，以满足女性用户的需求。现有的乳腺筛查模式，基本上是借助于常规的超声设备，通过操作人员手持超声探头进行乳房区域的扫查，在扫查过程中，探头的扫查轨迹通常是操作人员的主观选择，可能存在未扫描到的位置，并且探头姿态也难以根据乳腺对应区域的乳房形状进行适应性调整，还可能存在超声图像信息缺失的现象，总的来说，仅依靠操作人员的主观操作来实现对乳房的全面扫查，存在诸多弊端，不利于对乳腺生理状况做出准确判断。

为了克服手持超声探头对乳房区域进行扫查而存在的多种弊端，最新的一种乳腺筛查模式是采用自动化的机械臂带动超声探头完成乳房区域的扫查过程，虽然依靠机械化的技术手段能够避免前述人工扫查存在的一些弊端，但是超声探头的运动轨迹是通过人工标定待扫查区域的若干坐标，并输入至相应的计算机软件编程得到的。然而，在确定超声探头的运动轨迹这一环节，通过人工标定坐标的方式不仅过程复杂，而且准确性差，从而对乳腺筛查的结果造成不利影响。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种乳房点云分割方法，旨在解决现有的机械化乳房超声扫查方式难以准确获取乳房区域的三维空间信息的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种乳房点云分割方法，包括：

获取三维点云数据；

根据预设条件从所述三维点云数据中将床平面区域对应的点云删除，以获得胸部区域点云；

通过离线标定确定所述胸部区域点云的胸部上侧分割边界和中心分割边界；

以所述床平面为基准，按照预设的高度递增值向上构建水平切平面，直到所述水平切平面上的点云满足预设的边界分割条件时，将当前水平切平面上的点云拟合成腋侧分割边界；

根据所述胸部上侧分割边界构建第一竖直切平面，并以所述第一竖直切平面为基准往人体的头部至脚部的方向偏移预设距离，以得到第二竖直切平面，将所述第二竖直切平面上的点云拟合成胸部下侧分割边界；

分别对左右两侧乳房提取以所述胸部上侧分割边界、中心分割边界、腋侧分割边界和胸部下侧分割边界围合区域内的点云作为胸部扫查区域点云。

优选地，在所述获取三维点云数据的步骤之后，所述方法还包括：

对所述三维点云数据进行预处理，所述预处理包括点云降采样、点云滤波和点云平滑。

优选地，所述根据预设条件从所述三维点云数据中将床平面区域对应的点云删除，以获得胸部区域点云包括：

根据预设条件从所述三维点云数据中将床平面区域对应的点云删除；

将剩余的点云分割成若干具有连续曲面特征的点云区域，并从若干所述点云区域中选择曲面面积最大的一个作为最显著点云区域，以所述最显著点云区域包含的点云作为胸部区域点云。

优选地，所述以所述床平面为基准，按照预设的高度递增值向上构建水平切平面，直到所述水平切平面上的点云满足预设的边界分割条件时，将当前水平切平面上的点云拟合成腋侧分割边界包括：

从所述床平面的预设高度开始，按照预设的高度递增值向上构建水平切平面；

计算所述水平切平面上的每一个点云的曲面法线，并计算所述曲面法线与水平切平面的夹角；

若所述夹角的平均值大于或等于预设角度值，则将当前水平切平面上的点云拟合成腋侧分割边界。

优选地，所述方法还包括：

根据所述胸部区域点云计算胸部左右两侧的直线方程，并根据左右两侧的直线方程确定出角平分线，若所述角平分线与预设参考线之间所成的夹角小于预设值，则根据左右两侧的直线方程计算身体宽度；

根据如下公式计算所述预设距离的大小：

d＝max(W_bd·r,d_min)

其中，W_bd为所述身体宽度，r为比例系数，d_min为最小扫查长度。

优选地，所述根据所述胸部区域点云计算胸部左右两侧的直线方程包括：

对胸部区域点云进行身体横向等间隔分片，以得到若干横向切片；

从每个所述横向切片中选取身体边缘的极值点并投影至预设平面；

将所述预设平面上与胸部左右两侧分别对应的点分别进行直线拟合，以得到胸部左右两侧的直线方程。

本发明还提出一种乳房点云分割装置，包括：

点云获取模块，用于获取三维点云数据；

曲面分割模块，用于根据预设条件从所述三维点云数据中将床平面区域对应的点云删除，以获得胸部区域点云；

第一边界获取模块，用于通过离线标定确定所述胸部区域点云的胸部上侧分割边界和中心分割边界；

第二边界获取模块，用于以所述床平面为基准，按照预设的高度递增值向上构建水平切平面，直到所述水平切平面上的点云满足预设的边界分割条件时，将当前水平切平面上的点云拟合成腋侧分割边界；

第三边界获取模块，用于根据所述胸部上侧分割边界构建第一竖直切平面，并以所述第一竖直切平面为基准往人体的头部至脚部的方向偏移预设距离，以得到第二竖直切平面，将所述第二竖直切平面上的点云拟合成胸部下侧分割边界；

点云提取模块，用于分别对左右两侧乳房提取以所述胸部上侧分割边界、中心分割边界、腋侧分割边界和胸部下侧分割边界围合区域内的点云作为胸部扫查区域点云。

本发明还提出一种计算机程序存储介质，所述计算机程序存储介质中存储有计算机程序代码，该计算机程序代码被处理器执行时实现上述乳房点云分割方法的步骤。

本发明还提供一种计算机设备，包括处理器、存储器和存储在所述存储器中的计算机程序代码，所述处理器在调用所述计算机程序代码时，实现上述乳房点云分割方法的步骤。

相较于现有技术，本发明通过制定一套适用于女性乳房特点的点云分割算法，能够将胸部区域点云快速、准确地分割出来，以获取乳房区域的三维空间信息，从而给后续的扫查轨迹规划提供基础，在采用全自动机械化的扫查方式来对用户乳房区域进行超声扫查时，可以使超声探头能够根据接触区域的形状调整扫查姿态，保证获取到的每一帧超声图像所涵盖的信息全面、准确，从而对乳腺及其周边器官、组织的生理状况进行全面、准确的判断，以避免因人为操作而导致扫查得到的超声图像覆盖面不全、信息缺失等情况的发生。

附图说明

图1为本发明公开的多个实施例可以在其中实施的示例环境的结构示意图；

图2为本发明公开的多个实施例中在采集胸部区域点云时的离线标定示意图；

图3为本发明公开的多个实施例中原始三维点云的示意图；

图4为本发明公开的多个实施例中对原始三维点云进行预处理后得到的点云的示意图；

图5为本发明公开的多个实施例中对胸部区域点云进行裁剪后得到的扫查区域点云的示意图；

图6为本发明的乳房点云分割方法一实施例的流程示意图；

图7为本发明的乳房点云分割方法另一实施例的流程示意图；

图8为本发明的乳房点云分割方法又一实施例的流程示意图；

图9为本发明的乳房点云分割方法又一实施例的流程示意图；

图10为本发明的乳房点云分割方法又一实施例的流程示意图；

图11为本发明的乳房点云分割装置一实施例的功能模块示意图；

图12为本发明公开的多个实施例能够在其中实施的计算机设备的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种乳房点云分割方法，其目的在于根据每位用户的胸部区域情况采集三维点云数据，并从原始三维点云数据中提取与胸部待扫查区域对应的点云，通过点云表示的位置信息制定超声扫查轨迹，以使乳房超声扫查设备能够根据该超声扫查轨迹执行扫查过程，进而生成包含信息全面、准确的超声图像。

如图1所示，为了给该方法的实施提供环境基础，前述乳房超声扫查设备主要包括扫查执行机构10、筛查平台20和点云获取装置30，其中扫查执行机构10包括主机11、与主机11连接的机械臂12以及安装在该机械臂12的执行末端处的超声探头13，本实施例中，主机11具有能够实现通信、数据处理和运动控制功能的相应硬件，主机11还具有用于安装机械臂12的基础架构，比如机械臂12被构造成能够提供三个直线运动自由度和两个以上旋转自由度的多轴结构，从而保证超声探头13能够根据待扫查区域的表面形状作适应性的姿态变换，具体应用时，机械臂12可以是五轴机械臂，或者是六轴机械臂。筛查平台20可以是固定式的支撑结构，也可以设置成能够提供位置调节的活动结构，比如通过设置升降机构，以调节筛查平台20的支撑面的高度，又比如通过设置水平移动机构，以调节筛查平台20的支撑面的水平位置，从而在不需要用户挪动身躯的情况下调节用户的初始位置。点云获取装置30设置在筛查平台20的上方，为了更加全面地获取三维点云数据，可以按照图1所示结构的指引，配置两套点云获取装置30，此示例中是以用户身躯的横向为参照方向布置点云获取装置30的，在其它实施方案中，以用户身躯的纵向为参照方向布置点云获取装置30也是能够满足要求的，本实施例的点云获取装置30可以是结构光传感器，当然也可以是激光雷达。

至此，已经详细介绍了本发明各个实施例的应用环境和相关设备的硬件结构和功能，并且上述乳房超声扫查设备的结构组成仅为基本功能的示例，并不是对乳房超声扫查设备实现方式的限制。下面，将基于上述应用环境和相关设备，详细介绍乳房点云分割方法的各个实施例。

如图6所示，在一实施例中，本发明提出的乳房点云分割方法包括：

步骤S10，获取三维点云数据。

用户的胸部区域(针对女性)作为容易受到自身姿势和外力影响而产生形状变化的部位，为了满足前述乳房超声扫查设备的技术要求，在执行全面的扫查动作前，需要对胸部区域进行束形，比如通过穿上具有一定弹性的束胸背心来调整胸部区域的形状，并保持外形的稳定性。因此，针对每一次的超声扫查过程，一般而言，均需要重新采集三维点云数据。在实际应用时，用户先平躺在筛查平台20上，并根据实际情况调整位置，直至满足三维点云数据采集和超声扫查的要求，然后通过点云获取装置30采集胸部区域的三维点云数据。

如图2所示，用户平躺在筛查平台20之后，可以通过与点云获取装置30配套设置的光标定位装置(图未示)对用户的位置进行调整，比如该光标定位装置能产生十字激光线(分别是正交的横向激光线C和纵向激光线L)，用户的姿势满足十字激光线对齐是点云分割算法输出准确结果的保证。在具体操作时，使用户的身体纵向中心线与纵向激光线L足够重合，同时使用户的身体胸部上侧的扫查起始线与横向激光线C足够重合，该处提及的扫查起始线大概位于锁骨所在位置或锁骨下方一定距离的位置，具体应用时可根据待扫查对象的差异性进行合理选择。

考虑到获取的原始点云数据覆盖面较广，需要对原始点云数据进行界限过滤，以简化数据的后期处理难度。通过采集胸部区域的三维点云数据，可以准确地描述胸部区域的三维结构，由此通过后期的扫查轨迹规划算法生成符合实际扫查接触面的超声探头13运动轨迹。

进一步地，在一较佳实施例中，该乳房点云分割方法还包括：

对三维点云数据进行预处理，该预处理包括点云降采样、点云滤波和点云平滑。

该步骤是在获取到三维点云数据之后执行的，通过对三维点云数据进行预处理操作，可以获得更加符合超声扫查应用场景的点云数据，同时降低数据的复杂程度，提高设备的数据处理效率。具体地，输入的点云比较稠密，全部处理的话耗时较长，因此先对输入点云进行降采样，降低点云的密度，加快处理速度。直观上来说，点云降采样就是对原始点云每间隔一定的空间距离取一个点代表其邻域内的其它点，这样就可以得到一个更稀疏的点云，具体的点云降采样设定标准可以根据点云获取装置30的数据采集规格和后期数据处理精度选择，在此不作限制。此外，理论上胸部区域的点云应当构成一个平滑连续的曲面，但由于各种原因会存在一些异常点云(如孤立的几个离散点)，通过点云滤波就可以滤除这些异常点云，输出一个更高质量的点云供后续步骤使用。滤波后的点云由于传感器的测量误差，会有不平滑的现象，如水浪般的波纹，因此，还可以进一步对点云进行平滑处理，使点云曲面更加平滑。

此外，为了更进一步提高点云数据的处理效率，减少冗余数据的影响，本实施例还可以在点云处理算法中增加感兴趣3D区域裁剪这一环节。由于点云获取装置30是固定的，而且人躺在床上后所处的3D空间也是在一个确定的有限区域内，因此可以仅考虑一定空间范围内的点云数据。在本实施例中，感兴趣3D区域定义为一个3D立方体包围盒，具体地，按照能够包含筛查平台20行程范围内的床面和人体胸部区域的原则，通过离线标定确定包围盒XYZ三个方向的最大和最小坐标值。离线标定出包围盒后，直接裁剪出包围盒内的所有点云供后续算法步骤使用。图4给出了对图3所示点云进行感兴趣3D区域裁剪后的结果，在图3中A区域示出的部分为关键的胸部区域，该裁剪后的结果主要包含胸部区域P1和床平面区域P2，点云数据得到了极大简化。需要说明的是，图3和图4中所示点云仅为人体其中一侧乳房对应的胸部区域。

步骤S20，根据预设条件从三维点云数据中将床平面区域对应的点云删除，以获得胸部区域点云。

如图4所示，以其中一侧的乳房位置为例，通过对点云进行感兴趣3D区域裁剪后，得到包含胸部区域P1和床平面区域P2的点云集合。在本实施例中，还需要将床平面区域P2的点云删除，床平面和人体表面有着显著的区别特征，即床平面在点云采集空间内是一片具有较大面积的平面区域，而人体表面在点云采集空间内是一片具有较大面积的曲面区域，在实际应用时，因为床平面显露出来的面积受到人体覆盖位置的影响，所以点云中表示床平面的区域会在一定范围内变化，但是不会对本实施例中准确检测床平面造成影响。

具体地，这里的预设条件主要包括两点，一是平面区域的面积，二是平面区域是否位于整个点云的下部，通过从整个点云中分离出平面区域，并利用该预设条件对平面区域进行判断即可。在一较佳实施方式中，可以采用PCL(Point Cloud Library)中的相关算法识别属于平面区域的点云(比如利用每个点的特征向量作为关联参数)，以及计算平面区域的面积，关于点云覆盖区域的面积计算方法已为PCL的算法库中较为常见的内容，在此不作赘述。

将床平面区域对应的点云删除后，剩下的点云包含胸部区域点云和噪声点云。然后，根据连续性将剩下的点云分割成若干连续的曲面。参见图7，在一具体实施方式中，上述步骤S20包括：

步骤S21，根据预设条件从三维点云数据中将床平面区域对应的点云删除；

在该步骤中，关于如何识别床平面区域，以及将床平面区域对应的点云删除所采用的技术手段已经在上述内容中详细阐述，在此不作赘述。

步骤S22，将剩余的点云分割成若干具有连续曲面特征的点云区域，并从若干点云区域中选择曲面面积最大的一个作为最显著点云区域，以最显著点云区域包含的点云作为胸部区域点云。

在该步骤中，主要是将空间中存在的噪声点云进一步滤除，而噪声点云一般是较小范围的区域，因此通过以连续曲面特征为划分条件，即可将剩余的点云分割成若干点云区域。乳房所在的点云区域的面积最大，通过计算各个点云区域的面积并进行比较，即可将曲面面积最大的一个作为最显著点云区域，从而以最显著点云区域包含的点云作为胸部区域点云。进一步地，还可以对胸部区域点云进行筛选处理，剔除一些在后期规划扫查轨迹中使用不到的点云，比如筛选出所有离最高点(比如乳头位置)的垂直距离小于一定值(比如25cm)的点云，构成优化后的胸部区域点云。

步骤S30，通过离线标定确定胸部区域点云的胸部上侧分割边界和中心分割边界。

参见图5，对于胸部上侧分割边界和中心分割边界，其切平面是固定的，可以离线标定出来，也即采集点云数据时，用户的身体纵向中心线与纵向激光线L的重合线，以及用户的身体胸部上侧的扫查起始线与横向激光线C重合的重合线。由此，可以直接根据离线标定数据确定胸部上侧分割边界的横向竖直切平面，和中心分割边界的纵向竖直切平面。

步骤S40，以床平面为基准，按照预设的高度递增值向上构建水平切平面，直到水平切平面上的点云满足预设的边界分割条件时，将当前水平切平面上的点云拟合成腋侧分割边界。

在该步骤中，腋侧分割边界可以是腋中线或接近腋中线的位置，具体位置可以根据扫查执行机构10的运动行程确定，当乳房超声扫查设备配置不同的扫查执行机构10时，腋侧分割边界的选取位置是可能产生变化的。在本实施例中，采用等距切片的方式来确定腋侧分割边界的位置，具体是以床平面为基准，结合图5，比如由XY轴确定的坐标平面与床平面重合，也就是沿着Z轴往上按一定步长(比如0.5cm)构建水平切平面，针对每一次构建的水平切平面，均判断水平切平面上的点云是否满足预设的边界分割条件，当满足时停止向上的切片操作，并将当前水平切平面上的点云拟合成腋侧分割边界。可以理解的是，因为胸部区域点云表现出来的是曲面特征，所以水平切平面与胸部区域点云相交时会形成一条相交线，即水平切平面上的点云为该相交线上的点云。

参见图8，在一较佳实施方式中，采用点云的曲面法线特征判断点云是否预设的边界分割条件，具体实现过程详见下述内容：

步骤S41，从床平面的预设高度开始，按照预设的高度递增值向上构建水平切平面；

本实施例中，可以从床平面的预设高度开始构建水平切平面，该预设高度可以根据每一位用户的身材作具体选择，并输入数据处理设备中，比如预设高度为5～8cm，通过重新设定构建水平切平面的起始位置，可以计算出符合实际情况的腋中线的位置。

步骤S42，计算水平切平面上的每一个点云的曲面法线，并计算曲面法线与水平切平面的夹角；

水平切平面上的点云的曲面法线代表了腋侧表面的曲面走向，因此通过计算点云的曲面法线，并计算曲面法线与水平切平面的夹角，可以评估腋侧表面的位置是否满足扫查执行机构10的行程要求。

步骤S43，若夹角的平均值大于或等于预设角度值，则将当前水平切平面上的点云拟合成腋侧分割边界。

在本实施例中，因为水平切平面上的点云足够多，所以将夹角的平均值与预设角度值作比较，具有更高的准确性。

步骤S50，根据胸部上侧分割边界构建第一竖直切平面，并以第一竖直切平面为基准往人体的头部至脚部的方向偏移预设距离，以得到第二竖直切平面，将第二竖直切平面上的点云拟合成胸部下侧分割边界。

胸部下侧分割边界确定的原则是至少超过乳房下边界，从而保证超声扫查的范围能将整个乳房所在区域覆盖。因此，根据已经确定的胸部上侧分割边界构建第一竖直切平面，并以第一竖直切平面为基准往人体的头部至脚部的方向偏移预设距离，即可得到第二竖直切平面。作为一种实现方式，偏移距离可以设置为若干组常量，在实际应用时，根据用户的年龄、身高和体重等信息从数据库中选择其中一个常量作为偏移距离即可，比如该常量可以是20～30cm范围中任意选择的数值。得到第二竖直切平面后，就可以从胸部区域点云中筛选出与第二竖直切平面相交的点云，并根据该部分点云拟合成胸部下侧分割边界。

步骤S60，分别对左右两侧乳房提取以胸部上侧分割边界、中心分割边界、腋侧分割边界和胸部下侧分割边界围合区域内的点云作为胸部扫查区域点云。

针对每一侧的乳房，在获取了其对应的胸部上侧分割边界、中心分割边界、腋侧分割边界和胸部下侧分割边界后，就可以利用该四处分割边界的切平面来筛选胸部扫查区域点云，为后续的扫查轨迹规划算法提供精确的点云基础。

参见图9，在本发明的另一实施例中，为了保证数据处理的准确性，增加一个平躺位姿校验环节，具体地，该乳房点云分割方法还包括：

步骤S70，根据胸部区域点云计算胸部左右两侧的直线方程，并根据左右两侧的直线方程确定出角平分线，若角平分线与预设参考线之间所成的夹角小于预设值，则根据左右两侧的直线方程计算身体宽度。

理想的受试者平躺位姿是身体中线与床体中线平行，当身体中线相对床体中线倾斜超过一定角度时，会造成扫查不完全或出现意外情况。因此，为了保证扫查的安全性和获取到全面、准确的超声图像，需要检测受试者的位姿是否符合要求，如果不符合足够平行的要求则程序返回并提示调整位姿。通过求得角平分线，就可以评估平躺位姿的实际情况。

参见图10，在一较佳实施方式中，步骤S70包括：

步骤S71，对胸部区域点云进行身体横向等间隔分片，以得到若干横向切片；

步骤S72，从每个横向切片中选取身体边缘的极值点并投影至预设平面；

步骤S73，将预设平面上与胸部左右两侧分别对应的点分别进行直线拟合，以得到胸部左右两侧的直线方程。

对单侧胸部，首先对胸部区域点云进行身体横向等间隔分片，间隔距离可调(比如取0.5cm)，这样得到胸部区域点云的一系列横向切片。然后，从每个横向切片中选取身体边缘的极值点，也就是每个切片的最低且最靠身体边缘的点，对图5示出的情况(表示左胸)就是Y坐标最大且Z坐标最小的点，但对右胸则是Y坐标最小且Z坐标最小的点。最后，将提取出的所有点投影到XY轴所在平面并进行直线拟合，得到直线方程。在本实施例中，可以采用RANSAC最小二乘法将点云拟合成直线方程。以图5所示的坐标系为例，上述预设参考线与X轴平行，如果角平分线与X轴的角度足够小则通过平行校验，比如用作参照的夹角预设值为0～5°，否则返回失败。

此外，在获取到了胸部左右两侧的直线方程后，还可以根据该两直线方程计算前述步骤S50中涉及的竖直切平面偏移距离。具体地，根据如下公式计算所述预设距离的大小：

d＝max(W_bd·r，d_min)

其中，W_bd为身体宽度，r为比例系数，d_min为最小扫查长度。

身体宽度可以根据两直线方程确定，比如取两条边缘直线的中点，并计算两个中点之间的距离作为身体宽度。比例系数可以根据用户的个体差异设置，或者采用通用值，比如r＝0.7。最小扫查长度的设置是为了避免估算得到的身体宽度过小，而未能全面覆盖待扫查区域，比如d_min＝20cm，或者是大于20cm的一些可用数值。因此，采用量化的计算方式确定第一竖直切平面的偏移距离，准确性更高。

由此可见，本发明通过制定一套适用于女性乳房特点的点云分割算法，能够将胸部区域点云快速、准确地分割出来，以获取乳房区域的三维空间信息，从而给后续的扫查轨迹规划提供基础，在采用全自动机械化的扫查方式来对用户乳房区域进行超声扫查时，可以使超声探头能够根据接触区域的形状调整扫查姿态，保证获取到的每一帧超声图像所涵盖的信息全面、准确，从而对乳腺及其周边器官、组织的生理状况进行全面、准确的判断，以避免因人为操作而导致扫查得到的超声图像覆盖面不全、信息缺失等情况的发生。

此外，本发明还提供一种乳房点云分割装置，如图11所示，该乳房点云分割装置包括：

点云获取模块100，用于获取三维点云数据；

曲面分割模块200，用于根据预设条件从三维点云数据中将床平面区域对应的点云删除，以获得胸部区域点云；

第一边界获取模块300，用于通过离线标定确定胸部区域点云的胸部上侧分割边界和中心分割边界；

第二边界获取模块400，用于以床平面为基准，按照预设的高度递增值向上构建水平切平面，直到水平切平面上的点云满足预设的边界分割条件时，将当前水平切平面上的点云拟合成腋侧分割边界；

第三边界获取模块500，用于根据胸部上侧分割边界构建第一竖直切平面，并以第一竖直切平面为基准往人体的头部至脚部的方向偏移预设距离，以得到第二竖直切平面，将第二竖直切平面上的点云拟合成胸部下侧分割边界；

点云提取模块600，用于分别对左右两侧乳房提取以胸部上侧分割边界、中心分割边界、腋侧分割边界和胸部下侧分割边界围合区域内的点云作为胸部扫查区域点云。

上述乳房点云分割装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中，也可以以软件形式存储于服务器中的存储器中，以便于计算机设备调用执行以上各个模块对应的操作。该计算机设备可以为中央处理单元(CPU)、微计算机设备、单片机等。上述各功能模块所起到的工作原理及起到的作用可参见图6～10中所示的乳房点云分割方法的实现过程，在此不作赘述。

本发明还提供一种计算机程序存储介质，该计算机程序存储介质中存储有计算机程序代码，该计算机程序代码被处理器执行时实现如下步骤：

获取三维点云数据；

根据预设条件从三维点云数据中将床平面区域对应的点云删除，以获得胸部区域点云；

通过离线标定确定胸部区域点云的胸部上侧分割边界和中心分割边界；

以床平面为基准，按照预设的高度递增值向上构建水平切平面，直到水平切平面上的点云满足预设的边界分割条件时，将当前水平切平面上的点云拟合成腋侧分割边界；

根据所述胸部上侧分割边界构建第一竖直切平面，并以第一竖直切平面为基准往人体的头部至脚部的方向偏移预设距离，以得到第二竖直切平面，将第二竖直切平面上的点云拟合成胸部下侧分割边界；

分别对应左右两侧乳房提取以胸部上侧分割边界、中心分割边界、腋侧分割边界和胸部下侧分割边界围合区域内的点云作为胸部扫查区域点云。

该计算机程序被处理器执行时还实现了乳房点云分割方法的其它步骤，具体可参见包括上述图7～10对应实施例在内的说明，在此不作赘述。

本发明还提供了一种计算机设备，如图12所示，该计算机设备包括处理器40、存储器50和存储在存储器50中的计算机程序代码，处理器40在调用该计算机程序代码时，实现上述各实施例中提供的一种乳房点云分割方法的步骤。

具体地，该计算机设备可为个人计算机或服务器。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器40、存储器50和通信接口(图未示)。其中，处理器40用于提供计算和控制能力，支撑整个计算机设备的运行。存储器50包括非易失性存储介质和内存储器。非易失性存储介质中存储有操作系统和计算机程序，该计算机程序被处理器40执行时以实现一种乳房点云分割方法。内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。通信接口用于与外部的服务器或终端通过网络连接通信。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种乳房点云分割方法，其特征在于，包括：

获取三维点云数据；

根据预设条件从所述三维点云数据中将床平面区域对应的点云删除，以获得胸部区域点云；

通过离线标定确定所述胸部区域点云的胸部上侧分割边界和中心分割边界；

以所述床平面为基准，按照预设的高度递增值向上构建水平切平面，直到所述水平切平面上的点云满足预设的边界分割条件时，将当前水平切平面上的点云拟合成腋侧分割边界；

根据所述胸部上侧分割边界构建第一竖直切平面，并以所述第一竖直切平面为基准往人体的头部至脚部的方向偏移预设距离，以得到第二竖直切平面，将所述第二竖直切平面上的点云拟合成胸部下侧分割边界；

分别对左右两侧乳房提取以所述胸部上侧分割边界、中心分割边界、腋侧分割边界和胸部下侧分割边界围合区域内的点云作为胸部扫查区域点云。

2.根据权利要求1所述的乳房点云分割方法，其特征在于，在所述获取三维点云数据的步骤之后，所述方法还包括：

对所述三维点云数据进行预处理，所述预处理包括点云降采样、点云滤波和点云平滑。

3.根据权利要求1所述的乳房点云分割方法，其特征在于，所述根据预设条件从所述三维点云数据中将床平面区域对应的点云删除，以获得胸部区域点云包括：

根据预设条件从所述三维点云数据中将床平面区域对应的点云删除；

将剩余的点云分割成若干具有连续曲面特征的点云区域，并从若干所述点云区域中选择曲面面积最大的一个作为最显著点云区域，以所述最显著点云区域包含的点云作为胸部区域点云。

4.根据权利要求1所述的乳房点云分割方法，其特征在于，所述以所述床平面为基准，按照预设的高度递增值向上构建水平切平面，直到所述水平切平面上的点云满足预设的边界分割条件时，将当前水平切平面上的点云拟合成腋侧分割边界包括：

从所述床平面的预设高度开始，按照预设的高度递增值向上构建水平切平面；

计算所述水平切平面上的每一个点云的曲面法线，并计算所述曲面法线与水平切平面的夹角；

若所述夹角的平均值大于或等于预设角度值，则将当前水平切平面上的点云拟合成腋侧分割边界。

5.根据权利要求1所述的乳房点云分割方法，其特征在于，还包括：

根据所述胸部区域点云计算胸部左右两侧的直线方程，并根据左右两侧的直线方程确定出角平分线，若所述角平分线与预设参考线之间所成的夹角小于预设值，则根据左右两侧的直线方程计算身体宽度；

根据如下公式计算所述预设距离的大小：

d＝max(W_bd·r，d_min)

其中，W_bd为所述身体宽度，r为比例系数，d_min为最小扫查长度。

6.根据权利要求5所述的乳房点云分割方法，其特征在于，所述根据所述胸部区域点云计算胸部左右两侧的直线方程包括：

对胸部区域点云进行身体横向等间隔分片，以得到若干横向切片；

从每个所述横向切片中选取身体边缘的极值点并投影至预设平面；

将所述预设平面上与胸部左右两侧分别对应的点分别进行直线拟合，以得到胸部左右两侧的直线方程。

7.一种乳房点云分割装置，其特征在于，包括：

点云获取模块，用于获取三维点云数据；

曲面分割模块，用于根据预设条件从所述三维点云数据中将床平面区域对应的点云删除，以获得胸部区域点云；

第一边界获取模块，用于通过离线标定确定所述胸部区域点云的胸部上侧分割边界和中心分割边界；

第二边界获取模块，用于以所述床平面为基准，按照预设的高度递增值向上构建水平切平面，直到所述水平切平面上的点云满足预设的边界分割条件时，将当前水平切平面上的点云拟合成腋侧分割边界；

第三边界获取模块，用于根据所述胸部上侧分割边界构建第一竖直切平面，并以所述第一竖直切平面为基准往人体的头部至脚部的方向偏移预设距离，以得到第二竖直切平面，将所述第二竖直切平面上的点云拟合成胸部下侧分割边界；

点云提取模块，用于分别对左右两侧乳房提取以所述胸部上侧分割边界、中心分割边界、腋侧分割边界和胸部下侧分割边界围合区域内的点云作为胸部扫查区域点云。

8.一种计算机程序存储介质，其特征在于，所述计算机程序存储介质中存储有计算机程序代码，该计算机程序代码被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述乳房点云分割方法的步骤。

9.一种计算机设备，包括处理器、存储器和存储在所述存储器中的计算机程序代码，其特征在于，所述处理器在调用所述计算机程序代码时，实现权利要求1至6中任意一项所述乳房点云分割方法的步骤。

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