CN113240730A - 提取椎体中线的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种提取椎体中线的方法及装置，该方法包括：获取椎间盘分割结果中的多个椎间盘的多个几何中心，所述椎体包括所述多个椎间盘；将所述多个几何中心投影到多个平面，得到多个投影结果，所述多个投影结果分别表示所述多个几何中心在多个平面的投影；对所述多个投影结果进行曲线拟合，得到所述多个平面中的多个二维曲线，所述二维曲线表示所述椎体中线在其对应平面中的投影；将所述多个二维曲线合成为三维曲线。本申请实施例中的方法能够降低椎体中线的提取难度，提高椎体中线的提取效率，同时可以提高椎体中线的提取效果。

Description

提取椎体中线的方法及装置

技术领域

本申请涉及医学图像处理领域，具体涉及一种提取椎体中线的方法及装置。

背景技术

骨骼是人体的重要组织器官，是人体钙元素的存储部位，同时也是人体的重要造血器官，具有支持身体、保护内脏、完成运动和参与代谢等作用。近年来，随着深度学习方法及图像处理技术的快速发展，基于深度学习的图像处理方法在医学领域也得到了飞速的发展，许多研究人员已经开始研究和开发各种医学图像处理系统。

在基于医学图像对骨骼进行分析和诊断的中间过程中，往往需要参考椎体中线(或者，也可以称为椎骨中线)及椎体关键点的结果，但现有的椎体中线及椎体关键点的提取方法效率不高，提取过程耗费的时间成本和计算成本较高。因此，如何提高椎体中线及椎体关键点的提取效率成为一个亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例致力于提供一种提取椎体中线的方法及装置，以解决现有技术中椎体中线的提取方法效率不高的问题。

第一方面，提供了一种提取椎体中线的方法，该方法包括：

获取椎间盘分割结果中的多个椎间盘的多个几何中心，所述椎体包括所述多个椎间盘；将所述多个几何中心投影到多个平面，得到多个投影结果，所述多个投影结果分别表示所述多个几何中心在多个平面的投影；对所述多个投影结果进行曲线拟合，得到所述多个平面中的多个二维曲线，所述二维曲线表示所述椎体中线在其对应平面中的投影；将所述多个二维曲线合成为三维曲线。

在本申请实施例中，将所述多个几何中心投影到多个平面，得到所述多个平面中的多个投影结果，对这多个投影结果进行曲线拟合，得到所述多个平面中的多个二维曲线，此时，基于所述多个二维曲线就可以合成椎体中线(即所述三维曲线)，在这个过程中不包含形态学操作，也不依赖椎骨分割结果，因此，能够降低椎体中线的提取难度，从而可以提高椎体中线的提取效率。

进一步地，本申请实施例中将三维曲线(即三维的椎体中线)的拟合过程转化为两个二维曲线的拟合过程，因此，降低了椎体中线的提取难度，同时也提高了椎体中线的提取效果。

在一个实施例中，所述对所述多个投影结果进行曲线拟合，得到所述多个平面中的多个二维曲线，包括：使用Huber Regressor曲线对所述多个投影结果进行曲线拟合，得到所述多个平面中的多个二维曲线。

在一个实施例中，所述多个平面包括所述椎体的正视平面、以及所述椎体的左视平面或所述椎体的右视平面。

在一个实施例中，所述方法还包括：获取中点序列，所述中点序列包括所述多个椎间盘在所述三维曲线上的多个中点；判断所述三维曲线上满足预设条件的目标区域内是否存在中点；在所述目标区域内不存在中点的情况下，在所述目标区域内的预设位置对所述中点序列进行插值，得到关键点序列。

在本申请实施例中，通过判断所述三维曲线上满足预设条件的目标区域内是否存在中点，并在所述目标区域内不存在中点的情况下，在所述目标区域内的预设位置对所述中点序列进行插值，可以在输入的椎间盘分割结果精度无法保证的情况下，提高椎体关键点生成的鲁棒性。

在一个实施例中，在所述获取椎间盘分割结果中的多个椎间盘的多个几何中心之前，所述方法还包括：滤除所述椎间盘分割结果中的多个初始椎间盘中满足预设条件的初始椎间盘，得到多个椎间盘。

在本申请实施例中，通过滤除所述椎间盘分割结果中的多个初始椎间盘中满足预设条件的初始椎间盘，有助于提高后续椎体中线提取和关键点提取的效果。

在一个实施例中，所述预设条件包括所述初始椎间盘的外接立方体的长、宽及高满足第一预设条件。

在一个实施例中，所述预设条件包括所述初始椎间盘的体积满足第二预设条件。

第二方面，提供了一种提取椎体中线的装置，包括：

第一获取单元，用于获取椎间盘分割结果中的多个椎间盘的多个几何中心，所述椎体包括所述多个椎间盘；投影单元，用于将所述多个几何中心投影到多个平面，得到多个投影结果，所述多个投影结果分别表示所述多个几何中心在多个平面的投影；拟合单元，用于对所述多个投影结果进行曲线拟合，得到所述多个平面中的多个二维曲线，所述二维曲线表示所述椎体中线在其对应平面中的投影；合成单元，用于将所述多个二维曲线合成为三维曲线。

在本申请实施例中，将所述多个几何中心投影到多个平面，得到所述多个平面中的多个投影结果，对这多个投影结果进行曲线拟合，得到所述多个平面中的多个二维曲线，此时，基于所述多个二维曲线就可以合成椎体中线(即所述三维曲线)，在这个过程中不包含形态学操作，也不依赖椎骨分割结果，因此，能够降低椎体中线的提取难度，从而可以提高椎体中线的提取效率。

进一步地，本申请实施例中将三维曲线(即三维的椎体中线)的拟合过程转化为两个二维曲线的拟合过程，因此，降低了椎体中线的提取难度，同时也提高了椎体中线的提取效果。

在一个实施例中，所述拟合单元具体用于：使用Huber Regressor曲线对所述多个投影结果进行曲线拟合，得到所述多个平面中的多个二维曲线。

在一个实施例中，所述多个平面包括所述椎体的正视平面、以及所述椎体的左视平面或所述椎体的右视平面。

在一个实施例中，所述装置还包括：第二获取单元，用于获取中点序列，所述中点序列包括所述多个椎间盘在所述三维曲线上的多个中点；判断单元，用于判断所述三维曲线上满足预设条件的目标区域内是否存在中点；插值单元，用于在所述目标区域内不存在中点的情况下，在所述目标区域内的预设位置对所述中点序列进行插值，得到关键点序列。

在本申请实施例中，通过判断所述三维曲线上满足预设条件的目标区域内是否存在中点，并在所述目标区域内不存在中点的情况下，在所述目标区域内的预设位置对所述中点序列进行插值，可以在输入的椎间盘分割结果精度无法保证的情况下，提高椎体关键点生成的鲁棒性。

在一个实施例中，在所述获取椎间盘分割结果中的多个椎间盘的多个几何中心之前，所述装置还包括滤除单元，用于滤除所述椎间盘分割结果中的多个初始椎间盘中满足预设条件的初始椎间盘，得到多个椎间盘。

在本申请实施例中，通过滤除所述椎间盘分割结果中的多个初始椎间盘中满足预设条件的初始椎间盘，有助于提高后续椎体中线提取和关键点提取的效果。

在一个实施例中，所述预设条件包括所述初始椎间盘的外接立方体的长、宽及高满足第一预设条件。

在一个实施例中，所述预设条件包括所述初始椎间盘的体积满足第二预设条件。

第三方面，提供了一种提取椎体中线的装置，所述装置包括存储介质和处理器，所述存储介质可以是非易失性存储介质，所述存储介质中存储有计算机可执行程序，所述处理器与所述非易失性存储介质连接，并执行所述计算机可执行程序以实现所述第一方面或者第一方面的任一可能的实现方式中的方法。

第四方面，提供一种芯片，所述芯片包括处理器与数据接口，所述处理器通过所述数据接口读取存储器上存储的指令，执行第一方面或第一方面的任一可能的实现方式中的方法。

可选地，作为一种实现方式，所述芯片还可以包括存储器，所述存储器中存储有指令，所述处理器用于执行所述存储器上存储的指令，当所述指令被执行时，所述处理器用于执行第一方面或第一方面的任一可能的实现方式中的方法。

第五方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读介质存储用于设备执行的程序代码，所述程序代码包括用于执行第一方面或者第一方面的任一可能的实现方式中的方法的指令。

在本申请实施例中，将所述多个几何中心投影到多个平面，得到所述多个平面中的多个投影结果，对这多个投影结果进行曲线拟合，得到所述多个平面中的多个二维曲线，此时，基于所述多个二维曲线就可以合成椎体中线(即所述三维曲线)，在这个过程中不包含形态学操作，也不依赖椎骨分割结果，因此，能够降低椎体中线的提取难度，从而可以提高椎体中线的提取效率。

进一步地，本申请实施例中将三维曲线(即三维的椎体中线)的拟合过程转化为两个二维曲线的拟合过程，因此，降低了椎体中线的提取难度，同时也提高了椎体中线的提取效果。

附图说明

图1为本申请实施例涉及的一种椎骨的结构示意图。

图2为适用于本申请实施例的一个应用场景图。

图3为本申请一个实施例中的提取椎体中线的方法的示意性框图。

图4为本申请另一个实施例中的提取椎体中线的方法的示意性框图。

图5为本申请一个实施例中的椎间盘分割结果的结构示意图。

图6为本申请一个实施例中的正视平面中的投影的示意性框图。

图7为本申请一个实施例中的左视平面中的投影的示意性框图。

图8为本申请一个实施例中的在中点序列中插值的示意性框图。

图9为本申请一个实施例提供的提取椎体中线的装置的示意性框图。

图10为本申请另一个实施例提供的提取椎体中线的装置的示意性框图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅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。

首先，为了便于理解，对本申请实施例中涉及的几个术语进行解释。

1、椎骨(vertebrae)

椎骨又称脊柱骨(backbone)或脊椎，人体的脊柱包括多块椎骨。小孩在刚出生时有32块或33块椎骨，成人的脊柱包括26块椎骨，根据椎骨在人体的位置不同，具体可以分为7块颈椎，12块胸椎，5块腰椎，1块骶椎(刚出生时有5块，成年人的5块骶椎愈合成1块骶椎)和1块尾椎(刚出生时有4块，成年人的4块骶椎愈合成1块骶椎)。

图1中所示为胸椎(即椎骨100)的解剖结构示意图。如图1所示，椎骨100可以包括椎体110、椎弓120、棘突130、横突140及关节突150。对椎骨的更详细的示例可以参照现有技术，本申请实施例中不再赘述。

颈椎及腰椎的解剖结构与胸椎类似，具体可以参考图1中椎骨100的结构，这里不再赘述。

脊柱由椎骨、借韧带、关节及椎间盘连接而成。脊柱上端承托颅骨，下联髋骨，中附肋骨，并作为胸廓、腹腔和盆腔的后壁。脊柱具有支持躯干、保护内脏、保护脊髓和进行运动的功能。脊柱内部自上而下形成一条纵行的脊管，内有脊髓。

关于脊柱和椎骨的详细介绍可以参见现有技术中的描述，这里不再赘述。

2、椎体关键点及椎体中线

在本申请实施例中，椎体可以是指椎骨中除椎弓、棘突、横突、关节突等部分以外的部分。例如，图1中的椎体110。

本申请实施例中的椎体关键点可以是指椎体的中心，或者椎体关键点也可以是指椎体中的其他目标点，本申请实施例中对此并不限定。

椎体中线(或者也可以称为椎骨中线)可以是指连接(脊柱中多个椎骨中的)多个椎体的椎体关键点的光滑曲线，该光滑曲线与人体整个脊柱的曲线一致(或者说，该光滑曲线与人体整个脊柱的弯曲程度一致)。

本申请实施例中的方法可以应用于各种需要提取椎体关键点及椎体中线的场景，本申请实施例中对此并不限定。例如，本申请实施例中的方法可以应用于基于椎间盘分割结果提取椎体关键点及椎体中线的场景。

图2为适用于本申请实施例的一个应用场景图。

图2中的应用场景200可以包括椎间盘分割装置210、椎体中线提取装置220及椎体关键点提取装置230。

需要说明的是，图2所示的应用场景仅为示例而非限定，图2所示的应用场景中可以包括更多或更少的装置或设备，本申请实施例中对此并不限定。

其中，所述椎间盘分割装置210可以为深度学习模型、基于传统方法的计算模型或其他能够进行椎间盘分割的装置或设备；所述椎体中线提取装置220可以为计算机、终端设备、服务器(例如，云端服务器)或其他能够提取椎体中线的装置或设备；所述椎体关键点提取装置230可以为计算机、终端设备、服务器(例如，云端服务器)或其他能够提取椎体关键点的装置或设备。

在本申请实施例中，所述椎间盘分割装置210可以基于医学图像进行椎间盘分割，得到椎间盘分割结果。例如，椎间盘分割结果可以指椎间盘分割掩膜(mask)。

需要说明的是，这里的医学图像可以包括电子计算机断层扫描(computedtomography，CT)图像及磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)图像或其他应用于医学领域的图像，本申请实施例中对此并不限定。

在本申请的一个实施例中，所述椎体中线提取装置220可以基于椎间盘分割结果(例如，所述椎间盘分割装置210进行椎间盘分割后得到的所述椎间盘分割结果)提取椎体中线。

例如，所述椎体中线提取装置220可以为计算机设备，所述计算机设备可以是通用型计算机或者由专用的集成电路组成的计算机装置等，本申请实施例中对此不做限定。

本领域技术人员可以知晓，上述计算机设备的数量可以为一个或大于一个，多个计算机设备的类型可以相同或者不同。本申请实施例中对终端的数量和设备类型不加以限定。

例如，计算机设备可以基于椎间盘分割结果(例如，所述椎间盘分割装置210进行椎间盘分割后得到的所述椎间盘分割结果)进行处理，得到椎体中线。

计算机设备可以为服务器或云端服务器，直接对椎间盘分割结果进行处理，得到椎体中线。

或者，计算机设备也可以与服务器(图2中未示出)之间通过通信网络相连。计算机设备可以将其从椎间盘分割装置获取到的椎间盘分割结果等发送给服务器，服务器基于椎间盘分割结果(例如，所述椎间盘分割装置210进行椎间盘分割后得到的所述椎间盘分割结果)进行处理，得到椎体中线。

在本申请的一个实施例中，所述椎体关键点提取装置230可以基于椎体中线生成椎体关键点。与所述椎体中线提取装置220类似，所述椎体关键点提取装置230也可以为计算机、服务器或云端服务器，本申请实施例中对此并不限定。

可选地，所述椎体中线提取装置220和所述椎体关键点提取装置230可以为同一个装置，本申请实施例中对此并不限定。

图3是本申请一个实施例的提取椎体中线的方法300的示意性框图。所述方法300可以由图2中的所述椎体中线提取装置220或椎体关键点提取装置230执行。

应理解，图3示出了方法300的步骤或操作，但这些步骤或操作仅是示例，本申请实施例还可以执行其他操作或者图3中方法300的各个操作的变形，或者，并不是所有步骤都需要执行，或者，这些步骤可以按照其他顺序执行。

S310，获取椎间盘分割结果中的多个椎间盘的多个几何中心。

其中，所述椎体可以包括所述多个椎间盘，所述椎间盘分割结果可以用于指示所述椎体中的多个椎间盘。

例如，如图5所示，椎间盘分割结果可以为椎间盘分割掩膜(mask)。

可选地，可以基于医学图像进行椎间盘分割，得到椎间盘分割结果。

需要说明的是，在本申请实施例中，对得到椎间盘分割结果的方式(即基于医学图像进行椎间盘分割的方法)并不作限定。例如，可以使用深度学习模型对医学图像进行椎间盘分割，或者，也可以使用其他分割模型对医学图像进行椎间盘分割，或者，还可以通过人工对医学图像进行椎间盘分割。本申请实施例中对此并不限定。

可选地，在S310之前，所述方法300还可以包括步骤301。

S301，滤除所述椎间盘分割结果中的多个初始椎间盘中满足预设条件的初始椎间盘，得到多个椎间盘。

所述预设条件可以包括：从所述椎间盘分割结果中的多个初始椎间盘中，筛选出边长(或周长)满足边长阈值(或周长阈值)、边长之间的关系满足关系阈值和/或体积满足体积阈值的初始椎间盘。

例如，所述预设条件可以包括所述初始椎间盘的外接立方体的长、宽及高满足第一预设条件。

其中，所述外接立方体可以指所述初始椎间盘的最小外接斜立方体。

所述斜立方体可以是指长、宽、高三边与坐标轴具有一定的偏斜角度的直立方体。可以看出，这里所说的斜立方体是相对于长、宽、高三边与坐标轴平行的直立方体而言的。

再例如，所述预设条件可以包括所述初始椎间盘的体积满足第二预设条件。

所述第二预设条件可以包括椎间盘的体积阈值，该体积阈值可以表示椎间盘的最小体积。

这样，通过设置椎间盘的体积阈值，可以计算单个椎间盘的物理空间体积，并将体积低于体积阈值的初始椎间盘视为碎片假阳，从所述多个初始椎间盘中予以滤除。

需要说明的是，上述实施例中的各种条件仅为示例而非限定，在本申请实施例中，可以根据实际情况设定各条件中的各种阈值，本申请实施例中对此并不限定。

S320，将所述多个几何中心投影到多个平面，得到多个投影结果。

其中，所述多个投影结果可以分别表示所述多个几何中心在多个平面的投影。

所述多个几何中心可以理解为多个三维点，所述多个投影结果可以为理解为所述多个几何中心投影到多个平面后得到的多个二维点。

可选地，所述多个平面可以包括所述椎体的正视平面、以及所述椎体的左视平面或所述椎体的右视平面。

或者，所述多个平面也可以包括所述多个几何中心能够投影的其他平面，本申请实施例中对此并不限定。

S330，对所述多个投影结果进行曲线拟合，得到所述多个平面中的多个二维曲线。

其中，所述二维曲线可以表示所述椎体中线在其对应平面中的投影。

例如，可以将所述多个几何中心在椎体的正视平面中的投影称为第一投影结果，对所述第一投影结果进行曲线拟合后可以得到的第一二维曲线。

所述第一二维曲线就可以表示所述椎体中线在正视平面中的投影。

类似地，也可以将所述多个几何中心在椎体的左视平面中的投影称为第二投影结果，对所述第二投影结果进行曲线拟合后可以得到的第二二维曲线。

所述第二二维曲线就可以表示所述椎体中线在左视平面中的投影。

或者，还可以将所述多个几何中心在椎体的右视平面中的投影称为第三投影结果，对所述第三投影结果进行曲线拟合后可以得到的第三二维曲线。

所述第三二维曲线就可以表示所述椎体中线在左视平面中的投影。

本领域技术人员可知，对于在其他平面中的投影结果进行曲线拟合后得到的其他二维曲线，也可以表示类似的含义，这里不再赘述。

可选地，所述对所述多个投影结果进行曲线拟合，得到所述多个平面中的多个二维曲线，可以包括：

使用Huber Regressor曲线对所述多个投影结果进行曲线拟合，得到所述多个平面中的多个二维曲线。

在使用Huber Regressor曲线进行曲线拟合过程中，可以枚举knot参数，选取曲线在椎体分割内最多的参数组合作为最终拟合结果(即多个二维曲线)，具体的曲线拟合方法可以参考现有技术，本申请实施例中对此不再赘述。

或者，在本申请实施例中，也可以使用其他的方式对所述多个投影结果进行曲线拟合，本申请实施例中对此并不限定。

S340，将所述多个二维曲线合成为三维曲线。

可选地，所述三维曲线可以表示所述椎体的中线，或者，也可以说，所述三维曲线就是通过上述处理后得到的椎体中线。

可选地，所述方法300还可以包括步骤350、步骤360及步骤370，用于生成所述椎体的关键点，具体如下。

S350，获取中点序列。

其中，所述中点序列可以包括所述多个椎间盘在所述三维曲线上的多个中点。

S360，判断所述三维曲线上满足预设条件的目标区域内是否存在中点。

例如，可以计算所述多个中点中的n个中点之间的平均步长m，对于这n个中点中的每个中点，可以在与该每个中点相距0.8m～1.5m的范围内寻找是否存在新的中点。

其中，m和n均为正数。

S370，在所述目标区域内不存在中点的情况下，在所述目标区域内的预设位置对所述中点序列进行插值，得到关键点序列。

例如，在所述目标区域内不存在中点的情况下，可以依照平均步长在中线上进行插值得到新的“中点”，并将该“中点”加入所述中点序列。

相应地，在所述目标区域内存在中点的情况下，直接将该中点加入所述中点序列。

可以通过上述S350、S360及S370依次遍历所述中点序列中的所有中点，此时，通过上述处理后得到的目标中点序列就是所述关键点序列。

图4是本申请另一个实施例的提取椎体中线的方法400的示意性框图。所述方法400可以由图2中的所述椎体中线提取装置220或椎体关键点提取装置230执行。

应理解，图4示出了方法400的步骤或操作，但这些步骤或操作仅是示例，本申请实施例还可以执行其他操作或者图4中方法400的各个操作的变形，或者，并不是所有步骤都需要执行，或者，这些步骤可以按照其他顺序执行。

S410，椎间盘筛选。

在S410中，可以依照形态学条件对输入的椎间盘分割结果中的多个初始椎间盘进行筛选，滤除所述椎间盘分割结果中的假阳及形态不符合条件的初始椎间盘，得到多个椎间盘。

所述椎间盘分割结果可以指示所述椎体中的多个椎间盘。

本申请实施例通过分析后发现，在正常情况下，椎间盘是一个“扁的、不太小的”立方体，因此，可以根据椎间盘的这种形态特点，设定椎间盘的边长关系阈值及椎间盘体积阈值。

例如，可以按照下述方法设定边长关系阈值及椎间盘体积阈值，并筛选出不符合条件的椎间盘。

1、椎间盘的边长关系阈值：

椎间盘是三维分割结构，可以取椎间盘的最小外接斜立方体，将该最小外接斜立方体的长、宽、高定义为a，b，c，计算boxMetric＝(a+b)/c，并将boxMetric>3.5作为形态学条件对多个椎间盘进行筛选，对于所述多个初始椎间盘中的不合该形态学条件的初始椎间盘予以滤除。

其中，boxMetric、a、b及c均为正数。

所述斜立方体可以是指长、宽、高三边与坐标轴具有一定的偏斜角度的直立方体。可以看出，这里所说的斜立方体是相对于长、宽、高三边与坐标轴平行的直立方体而言的。

2、椎间盘的体积阈值：

可选地，可以设置椎间盘的体积阈值，并计算所述多个初始椎间盘中的每个椎间盘的物理空间体积，将体积低于该体积阈值的初始椎间盘视为碎片假阳，予以滤除。

例如，椎间盘的体积阈值可以设为0.5毫升(ml)。

通过上述步骤对所述多个初始椎间盘中的每个初始椎间盘进行处理，可以滤除其中不合形态学条件的初始椎间盘，此时，保留下来的多个初始椎间盘就可以称为多个椎间盘。

需要说明的是，上述实施例中的各种条件(或各种阈值)仅为示例而非限定，在本申请实施例中，可以根据实际情况设定各条件中的各种阈值，本申请实施例中对此并不限定。

S420，椎体中线拟合。

可选地，可以计算所述多个椎间盘中的每个椎间盘的几何中心，并通过这些几何中心拟合出两个二维曲线，此时，可以将这两个二维曲线合成为椎体中线。

例如，在S420中，具体可以通过下述步骤进行椎体中线拟合。

1、对于输入的所述椎间盘分割结果中的多个椎间盘，计算其中的每个椎间盘的几何中心。

2、可以将所述每个椎间盘的几何中心投影至xoz平面(正视平面)及yoz平面(左视平面)中。

具体地，将所述每个椎间盘的几何中心投影至xoz平面(正视平面)时，可以保留所述每个椎间盘的几何中心的x、z坐标，得到xoz平面的投影。例如，所述每个椎间盘的几何中心在xoz平面中的投影可以如图6所示。

将所述每个椎间盘的几何中心投影至yoz平面(左视平面)时，可以保留所述每个椎间盘的几何中心的y、z坐标，得到yoz平面的投影。

例如，所述每个椎间盘的几何中心在yoz平面中的投影可以如图7所示。

3、使用Huber Regressor曲线对所述每个椎间盘的几何中心在xoz平面的投影及yoz平面的投影进行拟合，得到这两个平面中的两个二维曲线。

具体地，在进行曲线拟合的过程中，可以枚举knot参数，选取曲线在椎体分割内最多的参数组合作为最终拟合结果，即上述两个平面中的两个二维曲线。

例如，曲线拟合后得到的xoz平面中的二维曲线可以如图6所示，得到的yoz平面中的二维曲线可以如图7所示。

本申请实施例中对曲线拟合的方法并不作限定，具体的实现方法可以参考现有技术，这里不再赘述。

4、将上述步骤计算后得到的两个平面中的两个二维曲线合成为三维曲线。

此时，该三维曲线可以表示椎体中线，或者，也可以说，该三维曲线是椎体中线。

S430，椎体关键点生成。

例如，可以通过下述步骤生成椎体关键点。

1、取所述多个椎间盘中的每个椎间盘在椎体中线(即所述三维曲线)上的中点，计算该中点在椎体中线上的位置(例如，该位置可以指测地线距离)，并对每个中点的位置进行排序。

例如，上述位置可以指每个中点的测地线距离，可以对每个中点的位置按照从低到高的顺序进行排序，得到排序后的中点序列。

2、计算该中点序列中的3个中点之间的平均步长，沿中线继续扫描，在每个中点周围的0.8～1.5倍平均步长的区域内寻找是否存在新的“中点”；若存在，则可以将该“中点”加入所述中点序列，若不存在，则可以依照平均步长在中线上“插值”出新的“中点”，并将新的“中点”加入所述中点序列。

该步骤可以简单理解为：在相邻椎间盘的步长基本稳定的前提下，按照局部步长在中线上寻找有否椎间盘中点(即新的“中点”)，有则直接使用(即将该“中点”加入所述中点序列)，没有则在“预期位置”加入新的“中点”并使用，这样做的目的是减少由于椎间盘分割丢失带来不利影响。

例如，如图8所示，图8中从上至下依次为椎间盘A、椎间盘B、椎间盘C、椎间盘D，从图中可以看出，椎间盘A与椎间盘B之间存在椎间盘缺失(图8中所示的实施例中缺失了三个椎间盘)，此时，若不进行插值的话，椎间盘A与椎间盘B之间仅存在一个椎体关键点。

而使用本申请实施例中的方法，可以根据椎间盘B、椎间盘C及椎间盘D之间的位置关系(例如，平均步长)，在椎间盘A与椎间盘B之间插值后得到四个关键点，因此，可以在椎间盘分割结果(中的椎间盘)存在严重缺失的情况下，使椎体关键点与椎体的正被位置保持最大程度的靠近，从而可以在输入的椎间盘分割结果精度无法保证的情况下，提高椎体关键点生成的准确率和鲁棒性。

3、将步骤2处理后得到的中点序列中的各个中点按其位置进行排序，得到关键点序列(即排序后得到的中点序列)。例如，图8中的各个圆点即为各个椎体关键点。

此时，可以将通过上述实施例得到的关键点序列与椎体中线一起输出。

图9是本申请一个实施例提供的提取椎体中线的装置900的示意性框图。应理解，图9示出的装置900仅是示例，本申请实施例的装置900还可包括其他模块或单元。

应理解，装置900能够执行图3及图4的方法中的各个步骤，为了避免重复，此处不再详述。

在本申请一种可能的实现方式中，所述装置包括：

第一获取单元910，用于获取椎间盘分割结果中的多个椎间盘的多个几何中心，所述椎体包括所述多个椎间盘；

投影单元920，用于将所述多个几何中心投影到多个平面，得到多个投影结果，所述多个投影结果分别表示所述多个几何中心在多个平面的投影；

拟合单元930，用于对所述多个投影结果进行曲线拟合，得到所述多个平面中的多个二维曲线，所述二维曲线表示所述椎体中线在其对应平面中的投影；

合成单元940，用于将所述多个二维曲线合成为三维曲线。

可选地，所述拟合单元930具体用于：使用Huber Regressor曲线对所述多个投影结果进行曲线拟合，得到所述多个平面中的多个二维曲线。

可选地，所述多个平面包括所述椎体的正视平面、以及所述椎体的左视平面或所述椎体的右视平面。

可选地，所述装置900还包括：第二获取单元950，用于获取中点序列，所述中点序列包括所述多个椎间盘在所述三维曲线上的多个中点；判断单元960，用于判断所述三维曲线上满足预设条件的目标区域内是否存在中点；插值单元970，用于在所述目标区域内不存在中点的情况下，在所述目标区域内的预设位置对所述中点序列进行插值，得到关键点序列。

可选地，在所述获取椎间盘分割结果中的多个椎间盘的多个几何中心之前，所述装置900还包括：滤除单元980，用于滤除所述椎间盘分割结果中的多个初始椎间盘中满足预设条件的初始椎间盘，得到多个椎间盘。

可选地，所述预设条件包括所述初始椎间盘的外接立方体的长、宽及高满足第一预设条件。

可选地，所述预设条件包括所述初始椎间盘的体积满足第二预设条件。

应理解，这里的提取椎体中线的装置900以功能模块的形式体现。这里的术语“模块”可以通过软件和/或硬件形式实现，对此不作具体限定。例如，“模块”可以是实现上述功能的软件程序、硬件电路或二者结合。所述硬件电路可能包括应用特有集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、电子电路、用于执行一个或多个软件或固件程序的处理器(例如共享处理器、专有处理器或组处理器等)和存储器、合并逻辑电路和/或其它支持所描述的功能的合适组件。

作为一个示例，本申请实施例提供的提取椎体中线的装置900可以是处理器或芯片，以用于执行本申请实施例所述的方法。

图10是本申请一个实施例的提取椎体中线的装置400的示意性框图。图10所示的装置400包括存储器401、处理器402、通信接口403以及总线404。其中，存储器401、处理器402、通信接口403通过总线404实现彼此之间的通信连接。

存储器401可以是只读存储器(read only memory，ROM)，静态存储设备，动态存储设备或者随机存取存储器(random access memory，RAM)。存储器401可以存储程序，当存储器401中存储的程序被处理器402执行时，处理器402用于执行本申请实施例的提取椎体中线的方法的各个步骤，例如，可以执行图3及图4所示实施例的各个步骤。

处理器402可以采用通用的中央处理器(central processing unit，CPU)，微处理器，应用专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)，或者一个或多个集成电路，用于执行相关程序，以实现本申请方法实施例的提取椎体中线的方法。

处理器402还可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，本申请实施例的提取椎体中线的方法的各个步骤可以通过处理器402中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。

上述处理器402还可以是通用处理器、数字信号处理器(digital signalprocessing，DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(field programmable gatearray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器401，处理器402读取存储器401中的信息，结合其硬件完成本申请实施例中提取椎体中线的装置包括的单元所需执行的功能，或者，执行本申请方法实施例的提取椎体中线的方法，例如，可以执行图3及图4所示实施例的各个步骤/功能。

通信接口403可以使用但不限于收发器一类的收发装置，来实现装置400与其他设备或通信网络之间的通信。

总线404可以包括在装置400各个部件(例如，存储器401、处理器402、通信接口403)之间传送信息的通路。

应理解，本申请实施例所示的装置400可以是处理器或芯片，以用于执行本申请实施例所述的提取椎体中线的方法。

应理解，本申请实施例中的处理器可以为中央处理单元(central processingunit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signalprocessor，DSP)、专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

应理解，本文中术语“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，其中A,B可以是单数或者复数。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系，但也可能表示的是一种“和/或”的关系，具体可参考前后文进行理解。

本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a,b,或c中的至少一项(个)，可以表示：a,b,c,a-b,a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c可以是单个，也可以是多个。

应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种提取椎体中线的方法，其特征在于，包括：

获取椎间盘分割结果中的多个椎间盘的多个几何中心，所述椎体包括所述多个椎间盘；

将所述多个几何中心投影到多个平面，得到多个投影结果，所述多个投影结果分别表示所述多个几何中心在多个平面的投影；

对所述多个投影结果进行曲线拟合，得到所述多个平面中的多个二维曲线，所述二维曲线表示所述椎体中线在其对应平面中的投影；

将所述多个二维曲线合成为三维曲线。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述多个投影结果进行曲线拟合，得到所述多个平面中的多个二维曲线，包括：

使用Huber Regressor曲线对所述多个投影结果进行曲线拟合，得到所述多个平面中的多个二维曲线。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个平面包括所述椎体的正视平面、以及所述椎体的左视平面或所述椎体的右视平面。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取中点序列，所述中点序列包括所述多个椎间盘在所述三维曲线上的多个中点；

判断所述三维曲线上满足预设条件的目标区域内是否存在中点；

在所述目标区域内不存在中点的情况下，在所述目标区域内的预设位置对所述中点序列进行插值，得到关键点序列。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述获取椎间盘分割结果中的多个椎间盘的多个几何中心之前，所述方法还包括：

滤除所述椎间盘分割结果中的多个初始椎间盘中满足预设条件的初始椎间盘，得到多个椎间盘。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预设条件包括所述初始椎间盘的外接立方体的长、宽及高满足第一预设条件。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预设条件包括所述初始椎间盘的体积满足第二预设条件。

8.一种提取椎体中线的装置，其特征在于，所述装置用于执行权利要求1至7中任一项所述的方法。

9.一种提取椎体中线的装置，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储程序指令，所述处理器用于调用所述程序指令来执行权利要求1至7中任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有程序指令，当所述程序指令由处理器运行时，实现权利要求1至7中任一项所述的方法。

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