CN110969698A - 颞骨空间坐标系的构建方法、空间定位方法及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种颞骨空间坐标系的构建方法、空间定位方法及电子设备。构建方法包括：基于含有双侧外半规管骨管结构的第一图像，确定一处于双侧外半规管骨管结构间的参照面；根据参照面，确定双侧外半规管骨管结构各自对应的对称特征点；根据双侧外半规管骨管结构各自对应的对称特征点，确定坐标原点及正中矢状面；利用第一图像中对应双侧外半规管骨管结构的体素点信息确定横轴面；根据横轴面和正中矢状面确定冠状面；基于坐标原点、正中矢状面、横轴面及冠状面，建立颞骨空间坐标系。本申请提供的实施例能够解决颞骨结构或空间点的绝对定位问题，便于为颞骨图像处理、手术导航或研究颞骨空间位置建立基础。
Description
技术领域
本申请属于计算机技术领域，尤其涉及一种颞骨空间坐标系的构建方法、空间定位方法及电子设备。
背景技术
颞骨是人体骨骼中结构和功能最精细、最复杂的骨结构，内涵有重要的听觉系统、血管、动脉等精细结构。在相关的手术过程中，通常要求医生不但具有丰富手术经验和技巧，同时还必须对颞骨解剖拥有全面、透彻的认识，以免在手术中对颞骨内部的精细结构造成损伤。目前，医生主要是通过颞骨的三维重建模型来提高对颞骨的认识与其相关的手术技能。而在研究颞骨的三维模型过程中，常需要依据一空间坐标系来分析颞骨结构或空间点的绝对定位问题。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种基于标准化坐标系的颞骨结构空间定位方法及电子设备，以实现颞骨结构或空间点的标准化定位。
在本申请的一个实施例中，提供了一种颞骨空间坐标系的构建方法。该方法包括：
基于含有双侧外半规管骨管结构的第一图像，确定一处于所述双侧外半规管骨管结构间的参照面；根据所述参照面，确定所述双侧外半规管骨管结构各自对应的对称特征点；根据所述双侧外半规管骨管结构各自对应的对称特征点，确定坐标原点及正中矢状面；利用所述第一图像中对应所述双侧外半规管骨管结构的体素点信息确定横轴面；根据所述横轴面和所述正中矢状面，确定冠状面；基于所述坐标原点、所述正中矢状面、所述横轴面及所述冠状面，建立颞骨空间坐标系，以便于参照所述颞骨空间坐标系标定所述第一图像中一点的坐标，用以展示给用户。
在本申请的一个实施例中，提供了一种空间定位方法，该方法包括：获取第一图像中一待标定点和/或预设结构对应的点集；基于所述颞骨空间坐标系，确定所述待标定点的坐标值和/或所述预设结构对应的点集的坐标值；在所述第一图像中突出显示所述待标定点以及该待标定点的坐标值，和/或所述预设结构以及所述预设结构对应的点集的坐标值，其中，所述颞骨空间坐标系为通过上述的颞骨空间坐标系的构建方法建立的坐标系。
在本申请的一个实施例中，提供了一种电子设备，该电子设备包括：存储器及处理器；其中，所述存储器，用于存储程序；所述处理器，与所述存储器耦合，用于执行所述存储器中存储的所述程序，以用于：基于含有双侧外半规管骨管结构的第一图像，确定一处于所述双侧外半规管骨管结构间的参照面；根据所述参照面，确定所述双侧外半规管骨管结构各自对应的对称特征点；根据所述双侧外半规管骨管结构各自对应的对称特征点，确定坐标原点及正中矢状面；利用所述第一图像中对应所述双侧外半规管骨管结构的体素点信息确定横轴面；根据所述横轴面和所述正中矢状面，确定冠状面；基于所述坐标原点、所述正中矢状面、所述横轴面及所述冠状面，建立颞骨空间坐标系，以便于参照所述颞骨空间坐标系标定所述第一图像中一点的坐标，用以展示给用户。
本申请实施例提供的方案能够基于含有双侧外半规管骨管结构的第一图像中的双侧外半规管骨管结构对应的所述坐标原点、所述正中矢状面、所述横轴面及所述冠状面建立一颞骨空间坐标系。该颞骨空间坐标系可以有效解决颞骨结构或空间点的绝对定位问题，以便于为研究颞骨空间位置建立基础。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本申请一实施例提供的颞骨空间坐标系构建的流程示意图；
图2为本申请一实施例提供的半规管骨管结构的结构示意图；
图3为本申请一实施例提供的扫描系统的结构示意图；
图4为本申请一实施例提供的人体解剖学中对应的三面以及三轴的结构示意图；
图5为本申请一实施例提供的待映射图像及其对应的水平翻转图像的结构示意图；
图6为本申请一实施例提供的各层图像对应的对称轴偏移量的结构示意图；
图7为本申请又一实施例提供的半规管骨管结构的结构示意图；
图8为本申请一实施例提供的空间定位方法的流程示意图；
图9为本申请一实施例提供的颞骨空间坐标系构建装置的结构示意图；
图10为本申请一实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
在介绍本申请各实施例提供的技术方案之前，先对本文中涉及到专有名词进行简单的介绍。
颞骨：属于颅骨中成对的脑颅骨之一，位于头颅两侧，界于蝶骨、顶骨及枕骨之间，体积小且形状不规则，内部结构及毗邻关系复杂，内藏有位觉器、听觉器、面神经、前庭蜗神经及颈内动脉，是颅骨中最精细、最复杂的结构。
半规管骨管：是骨迷路的组成部分，为三个相互垂直的半圆形小管。如参照图2示出的半规管骨管结构的结构示意图，位置最高者称为前半规管骨管11，位置靠后者称为后半规管骨管12，大致呈水平位者称为外半规管骨管13。每个半规管骨管均有一个单骨脚和一个壶腹骨脚，后者在近前庭处的膨大称骨壶腹，前后半规管骨管的单骨脚合成一总骨脚。
矢状面、横轴面及冠状面为解剖学术语，其相关定义可具体参见图4示出的人体解剖学中对应的矢状面、横轴面及冠状面的结构示意图。如图4所示，所述矢状面31是将人体按前后方向纵切为左、右两部分的所有断面，其中，将人体分为左、右对等两半的断面被称作正中矢状面；所述横轴面32(又称水平面)是与地平面平行将人体分为上、下两部的平面；所述冠状面33(又称额状面)是沿左、右方向将人体纵切为前后两部分的断面。所述矢状面31、所述横轴面32及所述冠状面33两两相交且相互垂直。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
应当理解，尽管在本申请实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述XXX，但这些XXX不应限于这些术语。这些术语仅用来将XXX彼此区分开。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一XXX也可以被称为第二XXX，类似地，第二XXX也可以被称为第一XXX。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于监测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果监测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当监测(陈述的条件或事件)时”或“响应于监测(陈述的条件或事件)”。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，藉此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
目前，在相关手术导航、解剖结构空间位置研究、解剖结构智能检测等过程中，必须对颞骨解剖结构或标志点进行定位。目前，对颞骨结构的定位主要采用三种方法：一是相对位置法，即用某一标志结构为参考点，描述另一结构相对该标志结构的相对位置，这种方法不能形成颞骨任意结构的统一坐标；第二种方法是随机坐标法，颞骨CT、MRI图像等主要采用随机坐标法，这种方法的坐标系在图像采集时依据采集系统而定，其坐标原点是随机的，不同个体的结构，其空间坐标不具有可比性。三是标准坐标系法，建立了以半规管总脚分叉点和眼球下缘为参考的标准空间坐标系，用来解决颞骨结构标准化定位问题，但与目前应用广泛的颞骨解剖以平行于双侧外半规管为参考的标准层面不同，实用性较差。因此，基于手术导航定位、解剖结构智能定位等方面的需求，需解决颞骨结构或空间点的标准化定位问题。
图1示出了本申请一实施例提供的颞骨空间坐标系的构建方法的流程示意图。本申请实施例提供的所述方法的执行主体可以是一装置，所述装置可以为但不限于集成于智能手机、平板电脑、PDA(Personal DigitalAssistant，个人数字助理)、智能电视、膝上型便携计算机、台式计算机、智能穿戴设备等任意终端设备上的装置。如图1所示，所述颞骨空间坐标系的构建方法，包括：
101、基于含有双侧外半规管骨管结构的第一图像，确定一处于所述双侧外半规管骨管结构间的参照面；
102、根据所述参照面，确定所述双侧外半规管骨管结构各自对应的对称特征点；
103、根据所述双侧外半规管骨管结构各自对应的对称特征点，确定坐标原点及正中矢状面；
104、利用所述第一图像中对应所述双侧外半规管骨管结构的体素点信息确定横轴面；
105、根据所述横轴面和所述正中矢状面，确定冠状面；
106、基于所述坐标原点、所述正中矢状面、所述横轴面及所述冠状面，建立颞骨空间坐标系，以便于参照所述颞骨空间坐标系标定所述第一图像中一点的坐标，用以展示给用户。
其中，104与101的执行顺序不分先后。
上述101中，所述第一图像可以为对三维重建模型进行分析得到的图像，其中，三维重建模型可以利用现有三维重建技术(如3D打印机、三维重建软件)并基于一系列不同角度的针对双侧外半规管骨管采集到的多个二维的第二图像，通过相关处理而获得。
具体地，三维重建模型可通过以下相关处理步骤：
获取针对双侧外半规管骨管采集到的多个第二图像；
对所述多个第二图像进行图像识别，以获得所述双侧外半规管骨管的三维建模参数；
基于所述三维建模参数，构建所述双侧外半规管骨对应的三维重建模型。
进一步地，所述方法还包括以下执行步骤：获取针对所述双侧外半规管骨管结构采集到的多个第二图像；对所述多个第二图像进行图像识别，以获得对应所述双侧外半规管骨管结构的体素点信息。其中，对应所述双侧外半规管骨管结构的体素点信息可以为：对应所述双侧外半规管骨管管面的体素点信息，或对应所述双侧外半规管骨管结构的管面以及双侧外半规管骨管管内的体素点信息，或对应右侧外半规管骨管结构及左侧外半规管骨管结构的外侧线的体素点信息，或对应右侧外半规管骨管结构及左侧外半规管骨管结构的内侧线的体素点信息，或对应右侧外半规管骨管结构及左侧外半规管骨管结构的中心线的体素点信息。
进一步地，所述双侧外半规管骨管结构包括：左侧外半规管骨管结构和右侧外半规管骨管结构；相应的，所述对称特征点包括：所述左侧外半规管骨管结构对应的左对称特征点和所述右侧外半规管骨管结构对应的右对称特征点。
在实际应用中，为保证第一图像中的信息与人体解剖结构一致，第一图像需要以患者个体相应的医学图像为基础，获取针对双侧外半规管骨管结构的多个断面扫描影像；其中，所述医学图像的获取可以通过但不限于从患者图像数据库中调取、通过扫描设备直接扫描获取等。在利用所述多个断面扫描影像进行三维建模时，要先获取所述三维建模参数，根据所述三维建模参数，对多个断面扫描影像进行建模，得到多个重建断面图像；在根据所述多个重建断面图像，获取所述双侧外半规管骨管结构的三维几何模型的构造参数；根据所述多个重建断面图像及所述构造参数，构建所述双侧外半规管骨管结构的三维重建模型。
举一实际的应用场景，如图3示出的计算机断层扫描系统(即CT系统)。参照图3所示，用户(如扫描设备操作者)通过计算机操作控制台22(也可称为终端设备)对CT扫描设备21进行扫描参数(如层厚、扫描方式、矩阵、管电流、管电流量等)设置，进而完成对患者的扫描，获取患者的针对所述双侧外半规管骨管采集到多个断面的数据信息；在将所述数据信息发送至终端设备22，由所述终端设备22对所述数据信息进行处理得到相应图像；所述图像可显示在所述终端设备22的显示器上，也可以被拍成照片通过打印设备23打印出来或通过网络传输到其他显示终端，以便于供其他人员进一步分析处理；另外，用户也可以通过所述终端设备22上的应用(如三维重建软件)对所述重建图像进行识别，获得所述双侧外半规管骨管的三维建模参数，进而基于所述三维建模参数，利用所述应用来构建所述双侧外半规管骨管的三维重建模型。
进一步地，上述101中“基于含有双侧外半规管骨管结构的第一图像，确定一处于所述双侧外半规管骨管结构间的参照面”，具体可以为：
1011、获取所述第一图像对应的所述多个第二图像中各第二图像对应的水平翻转图像、以及预设角度范围；
1012、利用所述第二图像、所述水平翻转图像以及所述预设角度范围内的角度计算得到各第二图像对应的相关性得分；
1013、基于所述各第二图像对应的相关性得分确定最大旋转角度；
1014、获取所述多个第二图像中各第二图像所在层的取值；
1015、获取所述多个第二图像中各第二图像的对称轴分别至一标定轴的迁移量；
1016、基于所述最大旋转角度、各第二图像对应的迁移量以及各第二图像所在层的取值，确定所述参照面。
可选地，水平翻转图像可以为将第二图像根据对称轴映射得到的映射后的图像。
上述1012中“利用所述第二图像、所述水平翻转图像以及所述预设角度范围内的角度计算得到各第二图像对应的相关性得分”可通过以下公式进行实现：
Scorei(θj)＝{corr(Pi，rot(2θj，flipH(Pi)))}
其中，Pi为第i个第二图像，θj为第j个的角度值，具体可以为根据预设角度范围与预设角度步长确定的第二图像各自对应的对称轴偏离其垂直中心线的角度，此处，θj为预设值。θj的范围，即预设角度范围可以为-16°～16°；corr(·)函数用来计算外半规管骨管的对称相关性；flipH(Pi)为第i个第二图像对应的水平翻转图像，rot(·)函数用来计算第二图像Pi水平翻转图像flipH(Pi)旋转2θj后的图像。Scorei(θj)为第i个第二图像在预设角度范围内的角度为θj时对应的相关性得分。
需要说明的是，上述i的取值范围可以为1-M，j的取值范围为N,其中，M所有第二图像的数目，N为根据预设角度步长将预设角度范围的角度划分为各个角度的角度个数。
关于2θj可根据以下内容进行理解，双侧对称的定义为：假定一张待映射图像为A，所述待映射图像A经过对称轴映射产生的映射后图像为B，则所述映射后图像B近似于所述待映射图像A。具体地，参照图5示出的待映射图像201及其对应的水平翻转图像202(即映射后图像)，若所述待映射图像201的对称轴51偏离其垂直中心线52的角度为θ，则所述映射后图像202的对称轴51偏离其垂直中心线52的角度为-θ，所以所述映射后图像202需要旋转2θ以实现与所述待映射图像201的最大相似度得分(即所述映射后图像202需要旋转2θ以实现最大程度上近似于所述待映射图像201)。这里需要旋转的角度2θ。
上述1013中“基于所述各第二图像对应的相关性得分确定最大旋转角度”，可具体包括：
遍历所述各第二图像对应的所有相关性得分，将所有第二图像对应的所有相关性得分中最高相关性得分对应的角度作为所述最大旋转角度。
综上，利用所述相关性得分Scorei(θj)便可得出所述外半规管骨管出现的所有层面中的第二图像各自对应的对称轴所共享的一最大旋转角度。
上述1016中“基于所述最大旋转角度、各第二图像对应的迁移量以及各图像所在层的取值，确定所述参照面”，可具体包括：
S21、根据所述最大旋转角度，计算得到第一参数及第二参数；
S22、根据所述各第二图像对应的迁移量以及各第二图像所在层的取值，确定第三参数及第四参数；
S23、将所述第一参数、第二参数、第三参数及第四参数代入如下空间平面数学表达式得到所述参照面：
aX+bY+cZ+d＝0
其中，a为第一参数，b为第二参数，c为第三参数，d为第四参数。
具体地，将所述最大旋转角度记为θmax，可根据公式a＝cosθmax以及b＝sinθmax获得上述步骤S23中所述空间平面数学表达式中的第一参数a和第二参数b的值。此外，参见图6示出的各层第二图像对应的对称轴偏移的结构示意图，可获得所述各层第二图像对应的迁移量以及各层第二图像所在层的取值。如图6所示，将所述第i层第二图像Pi的对称轴51到一标定轴Z的迁移量记为tranPi以及将其所在层的取值记为Zi，则利用公式tranPi＝cZi+d便可获得上述步骤S23中所述空间平面数学表达式中的第三参数c和第四参数d，这里所述标定轴可以为所述各层第二图像对应的垂直中心线。将上述根据所述各第二图像对应的迁移量以及各第二图像所在层的取值计算得出的所述第一参数a、所述第二参数b、所述第三参数c和第四参数d代入上述步骤S23中的所述空间平面数学表达式：aX+bY+cZ+d＝0中，即可确定所述参照面。
进一步地，上述102中“根据所述参照面，确定所述双侧外半规管骨管结构各自对应的对称特征点”可具体包括：
1021、在所述左侧外半规管骨管结构上，查找距所述参照面最远的体素点作为左特征点；
1022、在所述右侧外半规管骨管结构上，查找距所述参照面最远的体素点作为右特征点；
1023、基于所述左特征点及所述右特征点，重新确定所述参照面，以继续分别在所述左侧外半规管骨管结构及所述右侧外半规管骨管结构上查找距重新确定出的参照面最远的左特征点及右特征点，直至查找到最优的左特征点、最优的右特征点，以及确定出最优的参照面；
1024、将所述最优的左特征点及所述最优的右特征点，分别作为所述双侧外半规管骨管结构各自对应的对称特征点。
具体的，参见图7示出的外半规管的结构示意图。如图7所示，假定在上述1016中确定的所述参照面为平面α，在所述左侧外半规管骨管结构41上查找得到距所述参照面α最远的体素点为a1，则将所述体素点a1作为左特征点；在所述右侧外半规管骨管结构42上查找得到距所述参照面α最远的体素点为b1，则将所述体素点b1作为右特征点；连接所述体素点a1和b1得到一直线a1b1，取所述直线a1b1对应的中点O1，过点O1做垂直于所述直线a1b1的垂面α1，将所述垂面α1作为新的所述参照面；进而继续分别在所述左侧外半规管骨管结构及所述右侧外半规管骨管结构上查找距重新确定出的所述参照面α1最远的左特征点及右特征点，直至查找到最优的左特征点(如点L)、最优的右特征点(如点R)，以及确定出最优的参照面(如平面31)；并将所述最优的左特征点和所述最优的右特征点分别作为所述双侧外半规管骨管结构各自对应的对称特征点，即所述最优的左特征点为所述左侧外半规管结构对应的左对称特征点，所述最优的右特征点为所述右侧外半规管结构对应的右对称特征点。
在本申请的一些可选的实施例中，根据所述参照面，确定所述双侧外半规管骨管结构各自对应的对称特征点，还可以通过以下方式进行实现：在所述左侧外半规管骨管结构上，查找距所述参照面最近的体素点作为左特征点；在所述右侧外半规管骨管结构上，查找距所述参照面最近的体素点作为右特征点；基于所述左特征点及所述右特征点，重新确定所述参照面，以继续分别在所述左侧外半规管骨管结构及所述右侧外半规管骨管结构上查找距重新确定出的参照面最近的左特征点及右特征点，直至查找到最优的左特征点、最优的右特征点，以及确定出最优的参照面；将所述最优的左特征点及所述最优的右特征点，分别作为所述双侧外半规管骨管结构各自对应的对称特征点。
需要说明的是，由于所述双侧外半规管骨管结构为半圆形小管，所以在上述1023根据新确定出的参照面重复查找所述双侧外半规管结构上各自对应的最远的左特征点及右特征点的过程中，也可以只查找所述双侧外半规管骨管结构上中间半圆形小管(如图7中所述左侧外半规管骨管结构41对应的中间半圆形小管L1L2以及所述右侧外半规管骨管结构42对应的中间半圆形小管R1R2)对应的体素点到所述参照面的距离。
进一步地，上述103中“根据所述双侧外半规管骨管结构各自对应的对称特征点，确定坐标原点及正中矢状面”，可具体包括：
1031、获取所述左侧外半规管骨管结构对应的对称特征点和所述右侧外半规管骨管结构对应的对称特征点连线的中点；
1032、根据所述中点，确定所述双侧外半规管骨管结构的坐标原点；
1033、将过所述坐标原点，且与所述左侧外半规管骨管结构对应的对称特征点和所述右侧外半规管骨管结构对应的对称特征点连线垂直的面作为所述正中矢状面。
以及上述104中“利用所述第一图像中对应所述双侧外半规管骨管结构的体素点信息确定横轴面”可具体包括：
根据所述左侧外半规管骨管结构对应的体素点信息和所述右侧外半规管骨管结构对应的体素点信息，拟合出一与所述正中矢状面垂直的平面，将所述平面作为所述横轴面；其中，所述双侧外半规管骨管结构上所有体素点距所述横轴面的距离和最小。
具体地，继续参见图7所示，假定所述左侧外半规管骨管结构41对应的对称特征点为点L及所述右侧外半规管骨管结构42对应的对称特征点为点R，连接点L及点R得到一直线LR，取所述直线LR对应的中点O，则点O即为所述坐标原点。过所述坐标原点O作与所述直线LR垂直的垂面31，所述垂面31即为所述正中矢状面。
此外，利用现有技术(如最小二乘法)经过点L和点R可以拟合出一与所述正中矢状面垂直的平面32，将所述平面32作为所述横轴面。需要说明的是：对应所述双侧外半规管骨管结构的体素点距所述横轴面32的距离和最小。
进一步地，上述105中“根据所述横轴面和所述正中矢状面，确定冠状面”，可具体为：获取所述横轴面和所述正中矢状面各自对应的法向量；根据所述横轴面和所述正中矢状面各自对应的法向量，利用右螺旋定则，确定所述冠状面对应的法向量；根据所述冠状面对应的法向量，确定冠状面。
进一步地，结合图4不难看出，所述矢状面31、所述横轴面32和所述冠状面33三者之间两两相交、相互垂直，且其交线直线可形成一空间坐标系。由此，上述106中“基于所述坐标原点、所述正中矢状面、所述横轴面及所述冠状面，建立颞骨空间坐标系”，可具体包括：
1051、获取所述冠状面与所述横轴面相交形成的过所述坐标原点的第一直线，以所述第一直线作为X轴；
1052、获取所述正中矢状面与所述横轴面相交形成的过所述坐标原点的第二直线，以所述第二直线作为Y轴；
1053、获取所述正中矢状面与所述冠状面相交形成的过所述坐标原点的第三直线，以所述第三直线作为Z轴。
下面结合一实际应用场景对上述步骤106进行说明。假设由上述步骤103、104及105而确定的所述正中矢状面、所述横轴面以及所述冠状面分别对应图4中示出的所述矢状面31、所述横轴面32以及所述冠状面33，则可基于所述坐标原点、所述横轴面、所述冠状面及所述正中矢状面，建立一颞骨空间坐标系。具体地：可将获取到的所述冠状面与所述横轴面相交形成的过所述坐标原点的第一直线作为X轴，并以解剖学中冠状轴的正方向(即左侧方向)为X轴的正方向；将所述正中矢状面与所述横轴面相交形成的过所述坐标原点的第二直线作为Y轴，且以解剖学中矢状轴的正方向(即后方)为Y轴正方向；将获取所述正中矢状面与所述冠状面相交形成的过所述坐标原点的第三直线作为Z轴，且以解剖学中垂直轴的正方向(即上方或头部方向)为Z轴正方向。
进一步地，本申请实施例提供的所述方法还可包括如下步骤：
107、获取第一图像中一待标定点和/或预设结构对应的点集；
108、基于所述颞骨空间坐标系，确定所述待标定点的坐标值和/或所述预设结构对应的点集的坐标值；
109、在所述第一图像中突出显示所述待标定点以及该待标定点的坐标值，和/或所述预设结构以及所述预设结构对应的点集的坐标值。
其中，预设结构可以为预先设定的人体部分结构，例如：内耳结构、耳蜗结构等等。另外，还可以基于所述颞骨空间坐标系，确定第一图像中所有体素点的在颞骨空间坐标系中的坐标信息，并进行显示。
具体地，在图像中任意标定一定点和/或预设结构对应的点集，然后根据所构建的颞骨空间坐标系来确定所述待标定点和/或预设结构对应的点集的具体坐标值，可以将所述坐标值进行输出。另外，也可以将所述待标定点及所述待标定点对应的坐标值，和/或所述预设结构以及所述预设结构对应的点集的坐标值在图像中进行突出显示，所述突出显示的方式可以为对所述定点及所述坐标值进行颜色提亮或加粗等。其中，标定点和/或预设结构对应的点集的坐标值可通过(x，y，z)的方式进行展示。
本实施例提供技术方案，可基于获取到的所述第一图像中双侧外半规管骨管结构对应的所述坐标原点、所述正中矢状面、所述横轴面及所述冠状面两两相交形成的过所述坐标原点的直线来构建一颞骨空间坐标系，以便于解决颞骨结构或空间点的绝对定位问题，并为研究颞骨空间位置建立基础。同时，利用所述颞骨空间坐标系也可以有效保证双侧图像的完整性，使得在临床图像阅览中更符合当前医学习惯，且为计算机自动计算图像处理提供基础。
图8示出了本申请一实施例提供的空间定位方法的流程示意图。该方法包括：
601、获取第一图像中一待标定点和/或预设结构对应的点集；
602、基于所述颞骨空间坐标系，确定所述待标定点的坐标值和/或所述预设结构对应的点集的坐标值；
603、在所述第一图像中突出显示所述待标定点以及该待标定点的坐标值，和/或所述预设结构以及所述预设结构对应的点集的坐标值，其中，所述颞骨空间坐标系为通过上述颞骨空间坐标系的构建方法建立的坐标系。
图9示出了本申请一实施例提供的颞骨空间坐标系的构建装置。如图9所示，所述颞骨空间坐标系的构建装置包括：
参照面确定模块61，用于基于含有双侧外半规管骨管结构的第一图像，确定一处于所述双侧外半规管骨管结构间的参照面；
对称特征点确定模块62，用于根据所述参照面，确定所述双侧外半规管骨管结构各自对应的对称特征点；
第一确定模块63，用于根据所述双侧外半规管骨管结构各自对应的对称特征点，确定坐标原点及正中矢状面；
第二确定模块64，用于利用所述第一图像中对应所述双侧外半规管骨管结构的体素点信息确定横轴面；
第三确定模块65，用于根据所述横轴面和所述正中矢状面，确定冠状面；
坐标系创建模块66，用于基于所述坐标原点、所述正中矢状面、所述横轴面及所述冠状面，建立颞骨空间坐标系，以便于参照所述颞骨空间坐标系标定所述第一图像中一点的坐标，用以展示给用户。
进一步地，本实施例提供的颞骨空间坐标系的构建装还包括获取模块，用于获取针对所述双侧外半规管骨管结构采集到的多个第二图像；对所述多个第二图像进行图像识别，以获得对应所述双侧外半规管骨管结构的体素点信息。
进一步地，所述双侧外半规管骨管结构可包括：左侧外半规管骨管结构和右侧外半规管骨管结构；相应的，所述对称特征点包括：所述左侧外半规管骨管结构对应的左对称特征点和所述右侧外半规管骨管结构对应的右对称特征点。
进一步地，所述参照面确定模块61在用于基于含有双侧外半规管骨管结构的第一图像，确定一处于所述双侧外半规管骨管结构间的参照面时，具体用于：获取所述第一图像对应的所述多个第二图像中各第二图像对应的水平翻转图像，以及预设角度范围；利用所述第二图像、所述水平翻转图像以及所述预设角度范围内的角度计算得到各第二图像对应的相关性得分；基于所述各第二图像对应的相关性得分确定最大旋转角度；获取所述多个第二图像中各第二图像所在层的取值；获取所述多个第二图像中各第二图像的对称轴分别至一标定轴的迁移量；基于所述最大旋转角度、各第二图像对应的迁移量以及各第二图像所在层的取值，确定所述参照面。
进一步地，所述参照面确定模块61在用于基于所述各第二图像对应的相关性得分确定最大旋转角度时，具体用于：遍历所述各第二图像对应的所有相关性得分，将所有第二图像对应的所有相关性得分中最高相关性得分对应的角度作为所述最大旋转角度。
进一步地，所述参照面确定模块61在用于基于所述最大旋转角度、各第二图像对应的迁移量以及各第二图像所在层的取值，确定所述参照面时，具体用于：根据所述最大旋转角度，计算得到第一参数及第二参数；根据所述各第二图像对应的迁移量以及各第二图像所在层的取值，确定第三参数及第四参数；将所述第一参数、第二参数、第三参数及第四参数代入如下空间平面数学表达式得到所述参照面：
aX+bY+cZ+d＝0
其中，a为第一参数，b为第二参数，c为第三参数，d为第四参数。
进一步地，对称特征点确定模块62在根据所述参照面，确定所述双侧外半规管骨管结构各自对应的对称特征点时，具体用于：在所述左侧外半规管骨管结构上，查找距所述参照面最远的体素点作为左特征点；在所述右侧外半规管骨管结构上，查找距所述参照面最远的体素点作为右特征点；基于所述左特征点及所述右特征点，重新确定所述参照面，以继续分别在所述左侧外半规管骨管结构及所述右侧外半规管骨管结构上查找距重新确定出的参照面最远的左特征点及右特征点，直至查找到最优的左特征点、最优的右特征点，以及确定出最优的参照面；将所述最优的左特征点及所述最优的右特征点，分别作为所述双侧外半规管骨管结构各自对应的对称特征点。
进一步地，第一确定模块63在用于根据所述双侧外半规管骨管结构各自对应的对称特征点，确定坐标原点及正中矢状面时，具体用于：获取所述左侧外半规管骨管结构对应的对称特征点和所述右侧外半规管骨管结构对应的对称特征点连线的中点；根据所述中点，确定所述双侧外半规管骨管结构的坐标原点；将过所述坐标原点，且与所述左侧外半规管骨管结构对应的对称特征点和所述右侧外半规管骨管结构对应的对称特征点连线垂直的面作为所述正中矢状面；以及进一步地，第二确定模块64在用于利用所述第一图像中对应所述双侧外半规管骨管结构的体素点信息确定横轴面时，具体用于：根据所述左侧外半规管骨管结构对应的体素点信息和所述右侧外半规管骨管结构对应的体素点信息，拟合出一与所述正中矢状面垂直的平面，将所述平面作为所述横轴面；其中，所述双侧外半规管骨管结构上所有体素点距所述横轴面的距离和最小。
进一步地，第三确定模块65在用于根据所述横轴面和所述正中矢状面，确定冠状面时，具体用于：获取所述横轴面和所述正中矢状面各自对应的法向量；根据所述横轴面和所述正中矢状面各自对应的法向量，利用右螺旋定则，确定所述冠状面对应的法向量；根据所述冠状面对应的法向量，确定冠状面。
进一步地，坐标系创建模块66在用于基于所述坐标原点、所述正中矢状面、所述横轴面及所述冠状面，建立颞骨空间坐标系时，具体用于：获取所述冠状面与所述横轴面相交形成的过所述坐标原点的第一直线，以所述第一直线作为X轴；获取所述正中矢状面与所述横轴面相交形成的过所述坐标原点的第二直线，以所述第二直线作为Y轴；获取所述正中矢状面与所述冠状面相交形成的过所述坐标原点的第三直线，以所述第三直线作为Z轴。
进一步地，颞骨空间坐标系的构建装置还包括定位模块，用于：获取第一图像中一待标定点和/或预设结构对应的点集；基于所述颞骨空间坐标系，确定所述待标定点的坐标值和/或所述预设结构对应的点集的坐标值；在所述第一图像中突出显示所述待标定点以及该待标定点的坐标值，和/或所述预设结构以及所述预设结构对应的点集的坐标值。
本申请实施例提供的一种颞骨空间坐标系的构建装置各个模块的工作原理及过程可参考上述实施例提供的一种颞骨空间坐标系的构建方法，在此不做赘述。
图10示出了本申请一实施例提供的电子设备的结构示意图。如图10所示，所述电子设备包括：存储器71以及处理器72；其中，
所述存储器71，用于存储程序；
所述处理器72，与所述存储器耦合，用于执行所述存储器中存储的所述程序，以用于：
基于含有双侧外半规管骨管结构的第一图像，确定一处于所述双侧外半规管骨管结构间的参照面；根据所述参照面，确定所述双侧外半规管骨管结构各自对应的对称特征点；根据所述双侧外半规管骨管结构各自对应的对称特征点，确定坐标原点及正中矢状面；利用所述第一图像中对应所述双侧外半规管骨管结构的体素点信息确定横轴面；根据所述横轴面和所述正中矢状面，确定冠状面；基于所述坐标原点、所述正中矢状面、所述横轴面及所述冠状面，建立颞骨空间坐标系，以便于参照所述颞骨空间坐标系标定所述第一图像中一点的坐标，用以展示给用户。
上述存储器71可被配置为存储其它各种数据以支持在计算设备上的操作。这些数据的示例包括用于在计算设备上操作的任何应用程序或方法的指令。存储器71可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
上述处理器72在执行存储器71中的程序时，除了上面的功能之外，还可实现其它功能，具体可参见前面各实施例的描述。
进一步，如图10所示，电子设备还包括：显示器73、电源组件74、通讯组件75等其它组件。图10中仅示意性给出部分组件，并不意味着该电子设备只包括图10所示组件。
相应的，本申请实施例还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被计算机执行时能够实现上述各实施例提供的颞骨空间坐标系的构建方法的步骤或功能。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (13)
1.一种颞骨空间坐标系的构建方法，其特征在于，包括：
基于含有双侧外半规管骨管结构的第一图像，确定一处于所述双侧外半规管骨管结构间的参照面；
根据所述参照面，确定所述双侧外半规管骨管结构各自对应的对称特征点；
根据所述双侧外半规管骨管结构各自对应的对称特征点，确定坐标原点及正中矢状面；
利用所述第一图像中对应所述双侧外半规管骨管结构的体素点信息确定横轴面；
根据所述横轴面和所述正中矢状面，确定冠状面；
基于所述坐标原点、所述正中矢状面、所述横轴面及所述冠状面，建立颞骨空间坐标系，以便于参照所述颞骨空间坐标系标定所述第一图像中一点的坐标，用以展示给用户。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
获取针对所述双侧外半规管骨管结构采集到的多个第二图像；
所述多个第二图像进行图像识别，以获得对应所述双侧外半规管骨管结构的体素点信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述双侧外半规管骨管结构包括：左侧外半规管骨管结构和右侧外半规管骨管结构；相应的，所述对称特征点包括：所述左侧外半规管骨管结构对应的左对称特征点和所述右侧外半规管骨管结构对应的右对称特征点。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于含有双侧外半规管骨管结构的第一图像，确定一处于所述双侧外半规管骨管结构间的参照面，包括：
获取所述第一图像对应的所述多个第二图像中各第二图像对应的水平翻转图像，以及预设角度范围；
利用所述第二图像、所述水平翻转图像以及所述预设角度范围内的角度计算得到各第二图像对应的相关性得分；
基于所述各第二图像对应的相关性得分确定最大旋转角度；
获取所述多个第二图像中各第二图像所在层的取值；
获取所述多个第二图像中各第二图像的对称轴分别至一标定轴的迁移量；
基于所述最大旋转角度、各第二图像对应的迁移量以及各第二图像所在层的取值，确定所述参照面。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
基于所述各第二图像对应的相关性得分确定最大旋转角度包括：
遍历所述各第二图像对应的所有相关性得分，将所有第二图像对应的所有相关性得分中最高相关性得分对应的角度作为所述最大旋转角度。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述最大旋转角度、各第二图像对应的迁移量以及各第二图像所在层的取值，确定所述参照面，包括：
根据所述最大旋转角度，计算得到第一参数及第二参数；
根据所述各第二图像对应的迁移量以及各第二图像所在层的取值，确定第三参数及第四参数；
将所述第一参数、第二参数、第三参数及第四参数代入如下空间平面数学表达式得到所述参照面：
aX+bY+cZ+d＝0
其中，a为第一参数，b为第二参数，c为第三参数，d为第四参数。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述参照面，确定所述双侧外半规管骨管结构各自对应的对称特征点，包括：
在所述左侧外半规管骨管结构上，查找距所述参照面最远的体素点作为左特征点；
在所述右侧外半规管骨管结构上，查找距所述参照面最远的体素点作为右特征点；
基于所述左特征点及所述右特征点，重新确定所述参照面，以继续分别在所述左侧外半规管骨管结构及所述右侧外半规管骨管结构上查找距重新确定出的参照面最远的左特征点及右特征点，直至查找到最优的左特征点、最优的右特征点，以及确定出最优的参照面；
将所述最优的左特征点及所述最优的右特征点，分别作为所述双侧外半规管骨管结构各自对应的对称特征点。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述双侧外半规管骨管结构各自对应的对称特征点，确定坐标原点及正中矢状面，包括：
获取所述左侧外半规管骨管结构对应的对称特征点和所述右侧外半规管骨管结构对应的对称特征点连线的中点；
根据所述中点，确定所述双侧外半规管骨管结构的坐标原点；
将过所述坐标原点，且与所述左侧外半规管骨管结构对应的对称特征点和所述右侧外半规管骨管结构对应的对称特征点连线垂直的面作为所述正中矢状面；以及
利用所述第一图像中对应所述双侧外半规管骨管结构的体素点信息确定横轴面，包括：
根据所述左侧外半规管骨管结构对应的体素点信息和所述右侧外半规管骨管结构对应的体素点信息，拟合出一与所述正中矢状面垂直的平面，将所述平面作为所述横轴面；其中，所述双侧外半规管骨管结构上所有体素点距所述横轴面的距离和最小。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述横轴面和所述正中矢状面，确定冠状面，包括：
获取所述横轴面和所述正中矢状面各自对应的法向量；
根据所述横轴面和所述正中矢状面各自对应的法向量，利用右螺旋定则，确定所述冠状面对应的法向量；
根据所述冠状面对应的法向量，确定冠状面。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，基于所述坐标原点、所述正中矢状面、所述横轴面及所述冠状面，建立颞骨空间坐标系，包括：
获取所述冠状面与所述横轴面相交形成的过所述坐标原点的第一直线，以所述第一直线作为X轴；
获取所述正中矢状面与所述横轴面相交形成的过所述坐标原点的第二直线，以所述第二直线作为Y轴；
获取所述正中矢状面与所述冠状面相交形成的过所述坐标原点的第三直线，以所述第三直线作为Z轴。
11.根据权利要求1至10任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
获取所述第一图像中一待标定点和/或预设结构对应的点集；
基于所述颞骨空间坐标系，确定所述待标定点的坐标值和/或所述预设结构对应的点集的坐标值；
在所述第一图像中突出显示所述待标定点以及该待标定点的坐标值，和/或所述预设结构以及所述预设结构对应的点集的坐标值。
12.一种空间定位方法，其特征在于，包括：
获取第一图像中一待标定点和/或预设结构对应的点集；
基于所述颞骨空间坐标系，确定所述待标定点的坐标值和/或所述预设结构对应的点集的坐标值；
在所述第一图像中突出显示所述待标定点以及该待标定点的坐标值，和/或所述预设结构以及所述预设结构对应的点集的坐标值，其中，所述颞骨空间坐标系为通过权利要求1至10任一项所述的颞骨空间坐标系的构建方法建立的坐标系。
13.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器及处理器；其中，
所述存储器，用于存储程序；
所述处理器，与所述存储器耦合，用于执行所述存储器中存储的所述程序，以用于：
基于含有双侧外半规管骨管结构的第一图像，确定一处于所述双侧外半规管骨管结构间的参照面；
根据所述参照面，确定所述双侧外半规管骨管结构各自对应的对称特征点；
根据所述双侧外半规管骨管结构各自对应的对称特征点，确定坐标原点及正中矢状面；
利用所述第一图像中对应所述双侧外半规管骨管结构的体素点信息确定横轴面；
根据所述横轴面和所述正中矢状面，确定冠状面；
基于所述坐标原点、所述正中矢状面、所述横轴面及所述冠状面，建立颞骨空间坐标系，以便于参照所述颞骨空间坐标系标定所述第一图像中一点的坐标，用以展示给用户。
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