CN115619792A - 一种ct影像中肋骨二维展开方法、装置及应用 - Google Patents

一种ct影像中肋骨二维展开方法、装置及应用 Download PDF

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CN115619792A CN202211636909.7A CN202211636909A CN115619792A CN 115619792 A CN115619792 A CN 115619792A CN 202211636909 A CN202211636909 A CN 202211636909A CN 115619792 A CN115619792 A CN 115619792A
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Abstract

本方案提供了一种CT影像中肋骨二维展开方法、装置及应用,该方案通过将三维影像的CT影像中的肋骨中心线进行补充和延长,并且在肋骨的上方和下方新增虚拟中心线,自上而下的顺序将三维影像的肋骨中心线映射到二维曲线上,得到二维肋骨展开图。直接将人体肋骨所在的3D曲面转变为二维图像,且保证了在二维图像上可以准确地还原肋骨及肋骨、脊柱、肋骨及脊柱的对应关系,以及肋骨尺寸及肋骨周围组织,实现了在二维图像上依旧可以还原肋骨在人体内的真实结构特征。

Description

一种CT影像中肋骨二维展开方法、装置及应用
技术领域
本申请涉及医学影像处理领域,特别是涉及一种CT影像中肋骨二维展开方法、装置及应用。
背景技术
肋骨是一种弧形小骨,一端连于躯干部脊柱骨的两侧,路体壁向展面弯曲,另一端呈游肉状态或连于胸部中央的胸骨上。CT断层扫描技术在肋骨骨折和其他肋骨病变的检查中是较为常用的医学手段,CT是用X射线束对人体某部一定厚度的层面进行扫描,由探测器接收透过该层面的X射线,转变为可见光后,由光电转换变为电信号,再经模拟/数字转换器(analog/digital converter)转为数字,输入计算机处理,其虽然能够可视化地检测到肋骨的情况,但是CT影像数量多达几百张,对于需要看清楚每根肋骨的肋骨检测场景来说,医生阅览体验感较差,即便是有伪彩图等图像辅助的情况也还是需要花费较多的时间。
现有技术提出了将CT影像输入到神经网络模型中进行肋骨病变情况识别的方案,如CN110458799A提供了一种基于肋骨展开图的肋骨骨折自动检测方法,该方案中提到了基于每根肋骨的肋骨CT图像获取每根肋骨的肋骨展开图,但是其展开肋骨的方式是通过在肋骨中心线上构建特定平面,再将肋骨中心线上的点转换到该特定平面上,在特定平面上特定角度的像素点最大的像素点,以像素点和特定点的连线作为肋骨二维展开图,然而该方案是对单根肋骨骨皮质进行展开,以方便检测的实现,并不是将肋骨和特定人体结构进行显示,且其方法在构建特定平面以及在选取像素点进行连线时都会给肋骨展开带来误差,导致最终展开的二维肋骨图的精准度较低。再如CN107154038A提供了一种肋骨可视化的肋骨骨折辅助诊断方法,该方法的处理手段十分复杂,且其是采用一根根处理肋骨的方式,只显示肋骨及肋骨周边有限区域,实质上是对每根肋骨的中心线进行曲面重建操作,并没有对肋骨所在的曲面进行统一处理,导致其无法准确还原肋骨在人体中的结构和效果。
发明内容
本申请实施例提供了一种CT影像中肋骨二维展开方法、装置及应用,可在还原肋骨在人体中结构和效果的前提下将人体肋骨展开为二维图像,协助阅片人员在简单的二维图像上进行人体肋骨的查看。
第一方面,本申请实施例提供了一种CT影像中肋骨二维展开方法,包括以下步骤:
获取肋骨CT影像,其中所述肋骨CT影像为包含肋骨的肋骨mask以及脊柱的三维空间影像,对所述肋骨mask进行骨架化处理得到肋骨中心线;
分类同一水平方向上分置于脊柱左右两侧的肋骨中心线为一组肋骨,取每一组肋骨的肋骨中心线中距离脊柱最近的端点之间的中点,并将所述中点移动至脊柱所在位置得到脊柱点,连接脊柱点和对应的两侧的端点;
取单侧的所有肋骨中心线中最长的肋骨中心线为基准肋骨中心线,沿着所述基准肋骨中心线结束的方向延长基准肋骨中心线得到基准延长线,沿着与所述基准延长线同位置的切线方向延长单侧的所有肋骨中心线中其余的肋骨中心线;
增加位于肋骨上方的上方虚拟中心线和位于所有肋骨下方的下方虚拟中心线,所述上方虚拟中心线和所述下方虚拟中心线均作为肋骨中心线;
自上至下的顺序将每一所述肋骨中心线在三维空间影像中的三维曲线映射至二维图像上的二维曲线;
对所述肋骨中心线的三维曲线和对应的二维曲线进行插值并构建映射关系;
基于所述映射关系将三维曲面的像素点映射到二维图像中得到二维肋骨展开图。
第二方面,本申请实施例提供了一种CT影像中肋骨二维展开装置,包括:
CT影像获取单元,用于获取肋骨CT影像,其中所述肋骨CT影像为包含肋骨的肋骨mask以及脊柱的三维空间影像;
肋骨中心线获取单元,用于对所述肋骨mask进行骨架化处理得到肋骨中心线;
补充延长单元,用于分类同一水平方向上分置于脊柱左右两侧的肋骨中心线为一组肋骨,取每一组肋骨的肋骨中心线中距离脊柱最近的端点之间的中点,并将所述中点移动至脊柱所在位置得到脊柱点,连接脊柱点和对应的两侧的端点;取单侧的所有肋骨中心线中最长的肋骨中心线为基准肋骨中心线,沿着所述基准肋骨中心线结束的方向延长基准肋骨中心线得到基准延长线;沿着与所述基准延长线同位置的切线方向延长单侧的所有肋骨中心线中其余的肋骨中心线;
虚拟线增加单元,用于增加位于肋骨上方的上方虚拟中心线和位于所有肋骨下方的下方虚拟中心线,所述上方虚拟中心线和所述下方虚拟中心线均作为肋骨中心线;
对应关系构建单元,用于自上至下的顺序将每一所述肋骨中心线在三维空间影像中的三维曲线映射至二维图像上的二维曲线;
映射关系构建单元,用于对所述肋骨中心线的三维曲线和对应的二维曲线进行插值并构建映射关系;
展开单元,用于基于所述映射关系将三维曲面的像素点映射到二维图像中得到二维肋骨展开图。
第三方面, 本申请实施例提供了一种电子装置,包括存储器和处理器,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行任一所述的CT影像中肋骨二维展开方法。
第四方面,本申请实施例提供了一种可读存储介质,所述可读存储介质中存储有计算机程序,所述计算机程序包括用于控制过程以执行过程的程序代码,所述过程包括任一所述的CT影像中肋骨二维展开方法。
本发明的主要贡献和创新点如下:
本申请实施例采用简便的方式直接将人体肋骨所在的3D曲面转变为二维图像,且保证了在二维图像上可以准确地还原肋骨及肋骨、脊柱、肋骨及脊柱的对应关系,以及肋骨尺寸及肋骨周围组织,实现了在二维图像上依旧可以还原肋骨在人体内的真实结构特征。具体的,本方案是通过定位肋骨所在的三维曲面,并将三维曲面映射至二维平面上以获取包含展开肋骨的二维肋骨展开图,而该二维肋骨展开图的灰度来源于原始CT图像,进而准确地还原了肋骨在人体内的真实结构特征,方便阅片人员的阅片的同时保证了肋骨显示的质量,协助医护人员快速、准确地定位肋骨上的病变位置。
本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出,以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1是根据本申请实施例的肋骨CT影像图的示意图;
图2是根据本申请一种实施例的肋骨mask的示意图;
图3是根据本申请一种实施例的肋骨中心线的示意图;
图4是根据本申请一种实施例的单侧肋骨中心线的示意图;
图5是对肋骨中心线进行延长的示意图;
图6是增加虚拟中心线的示意图;
图7是三维曲面的示意图;
图8是展开的二维肋骨展开图的示意图;
图9是本申请实施例的CT影像中肋骨平面展开装置的示意图;
图10是根据本申请实施例的电子装置的硬件结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本说明书一个或多个实施例相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本说明书一个或多个实施例的一些方面相一致的装置和方法的例子。
需要说明的是:在其他实施例中并不一定按照本说明书示出和描述的顺序来执行相应方法的步骤。在一些其他实施例中,其方法所包括的步骤可以比本说明书所描述的更多或更少。此外,本说明书中所描述的单个步骤,在其他实施例中可能被分解为多个步骤进行描述;而本说明书中所描述的多个步骤,在其他实施例中也可能被合并为单个步骤进行描述。
实施例一
本方案提供了一种CT影像中肋骨二维展开方法、装置及应用,旨在可还原肋骨在人体中的结构特征的前提下,将肋骨所在的三维曲面映射为二维平面上的二维肋骨展开图。
具体的,本方案提供一种CT影像中肋骨二维展开方法,包括以下步骤:
获取肋骨CT影像,其中所述肋骨CT影像为包含肋骨的肋骨mask以及脊柱的三维空间影像,对所述肋骨mask进行骨架化处理得到肋骨中心线;
分类同一水平方向上分置于脊柱左右两侧的肋骨中心线为一组肋骨,取每一组肋骨的肋骨中心线中距离脊柱最近的端点之间的中点,并将所述中点移动至脊柱所在位置得到脊柱点,连接脊柱点和对应的两侧的端点;
取单侧的所有肋骨中心线中最长的肋骨中心线为基准肋骨中心线,沿着所述基准肋骨中心线结束的方向延长基准肋骨中心线得到基准延长线;沿着与所述基准延长线同位置的切线方向延长单侧的所有肋骨中心线中其余的肋骨中心线;
增加位于肋骨上方的上方虚拟中心线和位于所有肋骨下方的下方虚拟中心线,所述上方虚拟中心线和所述下方虚拟中心线均作为肋骨中心线;
自上至下的顺序将每一所述肋骨中心线在三维空间影像中的三维曲线映射至二维图像上的二维曲线;
对所述肋骨中心线的三维曲线和对应的二维曲线进行插值并构建映射关系;
基于所述映射关系将三维曲面的像素点映射到二维图像中得到二维肋骨展开图。
在本方案中的实施例中,将三维空间影像中以三维曲线存在的肋骨转换为二维肋骨展开图,且在展开时借助三维空间影像充分地考虑了肋骨在人体内部的结构特征,提高了得到的二维肋骨展开图的精准度。
在“获取肋骨CT影像”步骤中,本方案获取的肋骨CT影像内至少涵盖完整的肋骨区域和脊柱。本方案将拍摄获取的肋骨CT影像利用分割算法或者分割网络处理得到肋骨CT影像中的肋骨mask,不同的肋骨标注不同的肋骨mask。关于肋骨CT图像中的肋骨mask的获取是本领域的常规技术手段,故不在本方案的讨论范围之内。
如图1和图2所示,图1的左图为原始的肋骨CT影像,图1中的右图为标记肋骨mask的肋骨CT影像,由于肋骨CT影像是三维空间影像,故如图2所示,其内的肋骨mask也是以三维的状态显示。
值得一提的是,由于肋骨mask是依据次序排布的,故将肋骨进行骨架化处理得到的肋骨中心线也是有次序的。如图3所示,将肋骨mask进行骨架化处理后即可得到肋骨中心线。
然而由于仅对肋骨mask进行骨架化处理得到的肋骨近似中心线在局部细化上存在分支或者不光滑的凸起,故需要对其进行优化处理才能得到光滑的肋骨中心线。对应的,在一些实施例中,在“对所述肋骨mask进行骨架化处理得到肋骨中心线”步骤中,将肋骨mask骨架化处理得到肋骨近似中心线,处理所述肋骨近似中心线得到肋骨中心线。
在本方案中采用最短路径法处理存在分支的肋骨近似中心线得到肋骨中心线,采用平滑拟合法处理存在不光滑凸起的肋骨近似中心线得到肋骨中心线。
具体的,在采用最短路径法处理存在分支的肋骨近似中心线得到肋骨中心线时:以最靠近脊柱的点为起点遍历整根肋骨近似中心线的所有点并取最长路径,根据最长路径终点得到最短路径,保留最短路径作为肋骨中心线。由于肋骨CT图像中脊柱的位置相对固定,每条肋骨最靠近脊柱的点可以搜寻离CT中一个脊柱近似位置最近的点获得。
在采用平滑拟合法处理存在不光滑凸起的肋骨近似中心线得到肋骨中心线时:对肋骨近似中心线进平滑或拟合处理,对依据序列排布的肋骨近似中心线进行拟合并使用拟合得到的点代替原肋骨近似中心线中的点可以去掉突起等问题。
本方案不同于现有技术很大的一点在于本方案对肋骨中心线进行了延长和补充,之所以需要对肋骨中心线进行延长是由于人的每根肋骨的长短不一,为了保证展开后的视觉效果,优选保证展开后的肋骨二维展开图中的反应人体的真实结构;之所以对肋骨中心线进行补充是由于两侧的肋骨之间还存在脊柱,故需要对两侧肋骨之间的间隙也进行处理,以使得左右两侧的肋骨可以构成一条完整的弧线,进而保证左右两侧的肋骨可以构成完整的曲面。
本方案首先对肋骨中心线进行补充。一般而言,人有24根肋骨,左右两侧各有12根相对对称的肋骨,故首先本方案将分类同一水平方向上分置于脊柱左右两侧的肋骨中心线为一组肋骨,则一共有12组肋骨。
在“取每一组肋骨的肋骨中心线中距离脊柱最近的端点之间的中点,并将所述中点移动至脊柱所在位置得到脊柱点,连接脊柱点和对应的两侧的端点”步骤中,取每一组肋骨的肋骨中心线中距离脊柱最近的端点之间的中点,将所述中点朝向前方移动一定行程至脊柱所在位置得到脊柱点,以所述脊柱点为基础向该组肋骨的肋骨中心线中距离脊柱最近的端点做直线。
由于两侧肋骨相对于脊柱是对称的,故同一组肋骨的肋骨中心线求取的中点和脊柱应当位于同一纵向上,但由于肋骨中心线为三维曲线,故同一组的肋骨中心线求取的中点可能位于脊柱的后侧,故需要将中点朝向前方移动一定的行程使其置于脊柱内方可得到脊柱点。一般而言,CT影像的拍摄位置是相对固定的,其获取的肋骨中心线的方位也是相对固定的,本方案所指代的前方对应的病人的前胸方向。在一些实施例中,将中点朝向前方移动10mm得到脊柱点。
随后本方案对肋骨中心线进行补充。首先本方案选取单侧的所有肋骨中心线中最长的肋骨中心线作为基准肋骨中心线,如图4所示,图4为单侧的经过光滑处理的肋骨中心线的示意图,一般而言,基准肋骨中心线为位于中间位置的肋骨中心点。沿着所述基准肋骨中心线结束的方向延长基准肋骨中心线得到基准延长线,其中基准肋骨中心线结束的方向指的是以基准肋骨中心线远离脊柱(靠近胸骨)的端点为终点与前一点向量方向为基准肋骨中心线的延伸方向,本方案设定延长基准肋骨中心线约10mm左右的距离。
随后沿着与所述基准延长线同位置的切线方向延长单侧的所有肋骨中心线中其余的肋骨中心线。具体的,延长单侧的所有肋骨中心线中其余的肋骨中心线至与所述基准延长线长度一致。
具体的,取单侧的所有肋骨中心线中任一肋骨中心线作为当前肋骨中心线,获取所述基准延长线在所述当前肋骨中心线无法对应的第一基准点,以及所述基准延长线在所述当前肋骨中心上最后一个可以对应的第二基准点,计算每一第一基准点和第二基准点之间的补充方向和补充距离;在取所述当前肋骨中心线上对应所述第二基准点的点作为补充基准点,从所述补充基准点出发以每一第一基准点对应的补充方向和补充距离在所述当前肋骨中心线上补充点。遍历单侧的所有肋骨中心线上的剩余肋骨中心线以完成剩余肋骨中心线的补充。
也就是说,当延长最长的基准肋骨中心线得到基准延长线后,则会发现基准延长线和最近的肋骨中心线上的点进行对应即可发现基准延长线很多点在肋骨中心线上是无法有对应的点的,则需要计算出基准延长线上当前没有对应的点到最后一个可以有对应的点的方向和距离,在对应的肋骨中心线上从同样的点按照上面的方向和距离增加补充点,一直补充到两条肋骨中心线上的点可以一一对应。当然,两侧都需要进行相同的单侧操作。
如图 5所示,本方案对单侧的肋骨中心线进行补充和延长后得到延长后的肋骨中心线。
为了后续插值方便,本方案需要在肋骨上方增加上方虚拟中心线,需要在肋骨下方增加下方虚拟中心线。
具体的,在“增加位于肋骨上方的上方虚拟中心线”步骤中,获取位于肋骨最上方的肋骨中心线的每个点同领近的肋骨中心线上对应的点之间的向量,遍历肋骨最上方的肋骨中心线的每个点,在每个点的上方按照对应的向量绘制上方虚拟中心线上的虚拟点,汇总所有虚拟点得到上方虚拟中心线。
在“增加位于肋骨下方的下方虚拟中心线”步骤中,获取位于肋骨最下方的肋骨中心线的每个点同领近的肋骨中心线上对应的点之间的向量,遍历肋骨最下方的肋骨中心线的每个点,在每个点的下方按照对应的向量绘制下方虚拟中心线上的虚拟点,汇总所有虚拟点得到下方虚拟中心线。
如图6所示,增加上方虚拟中心线和下方虚拟中心线后的图像如图6所示。
在“自上至下的顺序将每一所述肋骨中心线在三维空间影像中的三维曲线映射至二维图像上的二维曲线”步骤中,依据所述肋骨中心线的三维曲线自上而下的顺序计算每一根肋骨中心线在二维图像上的纵坐标和横坐标,以得到二维图像上的二维曲线。
在计算每一根肋骨中心线在二维图像上的二维曲线的纵坐标时采用以下的计算方法:
获取当前肋骨中心线和上方的肋骨中心线对应的脊柱点之间的距离作为纵向叠加距离,上方的肋骨中心线的二维曲线的纵坐标叠加所述纵向叠加距离得到当前肋骨中心线的二维曲线的纵坐标,自上而下遍历所有肋骨中心线得到所有肋骨中心线的纵坐标。
本方案获取的每条二维曲线的纵坐标是一致的,相邻二维曲线之间的差距是两根肋骨之间的间距。
在计算每一根肋骨中心线在二维图像上的二维曲线的横坐标时采用以下的计算方法:
取每一根肋骨中心线的三维曲线中靠近脊柱的点为第一个点,设定第一个点在所述二维曲线上的横坐标为0,自第一个点出发遍历所述三维曲线上的两个领近的点之间的横向叠加距离,并依据遍历次序将所述横向叠加距离在二维曲线的第一个点的横坐标的基础上进行叠加得到肋骨中心线的二维曲线上的横坐标。
值得一提的是,本方案对左侧的所有肋骨中心线以及右侧的所有肋骨中心线均进行展开处理,对于右侧的肋骨中心线的横向叠加距离为正值,左侧的肋骨中心线的横向叠加距离为负值。
本方案在得到左侧的展开的肋骨中心线以及右侧的展开的肋骨中心线后,将两侧的肋骨中心线分别拼接在脊柱的两侧,且设置每条肋骨中心线的起点为脊柱的中间点位置。
经过上述操作即可获取肋骨中心线的三维曲线和二维曲线之间的位置对应关系,初步将肋骨中心线展开为置于二维图像上的二维曲线。但是由于每根肋骨中心线在二维图像上的排布是有空隙的,若空隙过大时可能会导致展开的图像像素缺失,此处说明的空隙指的是肋骨中心线上的点和点之间的空隙。故本方案还需要对二维曲线和三维曲线进行等距差值,以使得二维曲线可以按照整数排布在图像上,这样保证排布没有空隙。
换言之,同一条肋骨的肋骨中心线上要保持点与点之间等距,曲线上有很多点,必须保持相邻两点间距离是单位距离,也就是一个像素的距离。故本方案对其进行等距插值为了在二维图像上的致密排布,然而不同肋骨中心线之间的距离并不进行调整,以使本方案得到最终肋骨展开图是可以尽可能地还原肋骨在人体内的结构特征。
为了从三维图像中采集灰度值并填充到二维图像中,应建立二维图像中点到三维空间点的映射关系表。正常来说应该在三维空间中建立一个曲面然后计算二维图像中的每个点在三维曲面上的坐标进而取得灰度值,实际操作时因为经过等距插值后的肋骨中心线的二维曲线在二维图像上的排布已经是没有空隙的,因此本方法中曲面的建立是通过很多条曲线的插值实现的。
具体的,在“对所述肋骨中心线的三维曲线和对应的二维曲线进行插值并构建映射关系”步骤中,遍历取肋骨中心线上每一个点对应的三维曲线上的14个三维点以及二维曲线上的14个二维点,对14个二维点进行二维曲线插值得到二维直线,对14个三维点进行三维曲线插值得到三维插值曲线,汇总二维直线和对应的三维插值曲线上的映射关系得到所述肋骨中心线的三维曲线和对应的二维曲线。
在本步骤中,二维插值直线为竖直的竖线,三维插值曲线为曲线。在对14个二维点进行二维曲线插值时得到竖直的二维直线,值得一提是,本方案对14个二维点进行等距插值使得二维直线上的点的距离为1,在对14个三维点进行三维曲线插值时得到三维插值曲线时,保持三维插值曲线上的点保持等距且点的数量同于二维直线。由于本方案的二维直线和三维插值曲线上的点都是等距且对应的,故取二维直线上对应的点即可得到其在三维插值曲线上的映射关系。
具体的,本方案首先去肋骨中心线上靠近脊柱的点为起始点,以起始点求取对应的二维插值直线和三维插值曲线;随后取出肋骨中心线上的第二个点进行同样的计算得到对应的二维插值直线和三维插值曲线;以此方式对肋骨中心线上所有的点重复相同的方法得到所述肋骨中心线的三维曲线和对应的二维曲线的映射关系。
在“基于所述映射关系将三维曲面的像素点映射到二维图像中得到二维肋骨展开图”步骤中,根据所述映射关系从三维空间中取出像素点,并将所述像素点填充到二维图像对应的点得到完整的二维肋骨展开图。如图7所示,三维空间中的肋骨所在曲面由竖向的多条三维曲线组成,而每个三维曲面上的点对应二维图像上的每个点。
但是为了显示效果还需要进行最大密度投影,具体的,本方案对映射得到的二维肋骨展开图进行优化,包括以下步骤:按照三维曲面上每个点的外积方向移动三维曲面上每个点得到新的三维曲面,取不同三维曲面中相同位置的像素点的最大值组成最大密度投影图像,基于所述映射关系将所述最大密度投影图像的像素点映射到二维图像中得到二维肋骨展开图。
如图9所示,图8为最终得到的二维肋骨展开图,从二维肋骨展开图中可以明显地看到肋骨及肋骨病变信息。
实施例二
基于相同的构思,参考图9,本申请还提出了一种CT影像中肋骨二维展开装置,包括:
CT影像获取单元,用于获取肋骨CT影像,其中所述肋骨CT影像为包含肋骨的肋骨mask以及脊柱的三维空间影像;
肋骨中心线获取单元,用于对所述肋骨mask进行骨架化处理得到肋骨中心线;
补充延长单元,用于分类同一水平方向上分置于脊柱左右两侧的肋骨中心线为一组肋骨,取每一组肋骨的肋骨中心线中距离脊柱最近的端点之间的中点,并将所述中点移动至脊柱所在位置得到脊柱点,连接脊柱点和对应的两侧的端点;取单侧的所有肋骨中心线中最长的肋骨中心线为基准肋骨中心线,沿着所述基准肋骨中心线结束的方向延长基准肋骨中心线得到基准延长线;沿着与所述基准延长线同位置的切线方向延长单侧的所有肋骨中心线中其余的肋骨中心线;
虚拟线增加单元,用于增加位于肋骨上方的上方虚拟中心线和位于所有肋骨下方的下方虚拟中心线,所述上方虚拟中心线和所述下方虚拟中心线均作为肋骨中心线;
对应关系构建单元,用于自上至下的顺序将每一所述肋骨中心线在三维空间影像中的三维曲线映射至二维图像上的二维曲线;
映射关系构建单元,用于对所述肋骨中心线的三维曲线和对应的二维曲线进行插值并构建映射关系;
展开单元,用于基于所述映射关系将三维曲面的像素点映射到二维图像中得到二维肋骨展开图。
关于实施例二中同于实施例一的内容在此不进行重复累赘说明。
实施例三
本实施例还提供了一种电子装置,参考图10,包括存储器404和处理器402,该存储器404中存储有计算机程序,该处理器402被设置为运行计算机程序以执行上述任一项CT影像中肋骨二维展开方法方法实施例中的步骤。
具体地,上述处理器402可以包括中央处理器(CPU),或者特定集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit,简称为ASIC),或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
其中,存储器404可以包括用于数据或指令的大容量存储器404。举例来说而非限制,存储器404可包括硬盘驱动器(HardDiskDrive,简称为HDD)、软盘驱动器、固态驱动器(SolidStateDrive,简称为SSD)、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(UniversalSerialBus,简称为USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下,存储器404可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下,存储器404可在数据处理装置的内部或外部。在特定实施例中,存储器404是非易失性(Non-Volatile)存储器。在特定实施例中,存储器404包括只读存储器(Read-OnlyMemory,简称为ROM)和随机存取存储器(RandomAccessMemory,简称为RAM)。在合适的情况下,该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(ProgrammableRead-OnlyMemory,简称为PROM)、可擦除PROM(ErasableProgrammableRead-OnlyMemory,简称为EPROM)、电可擦除PROM(ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory,简称为EEPROM)、电可改写ROM(ElectricallyAlterableRead-OnlyMemory,简称为EAROM)或闪存(FLASH)或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下,该RAM可以是静态随机存取存储器(StaticRandom-AccessMemory,简称为SRAM)或动态随机存取存储器(DynamicRandomAccessMemory,简称为DRAM),其中,DRAM可以是快速页模式动态随机存取存储器404(FastPageModeDynamicRandomAccessMemory,简称为FPMDRAM)、扩展数据输出动态随机存取存储器(ExtendedDateOutDynamicRandomAccessMemory,简称为EDODRAM)、同步动态随机存取内存(SynchronousDynamicRandom-AccessMemory,简称SDRAM)等。
存储器404可以用来存储或者缓存需要处理和/或通信使用的各种数据文件,以及处理器402所执行的可能的计算机程序指令。
处理器402通过读取并执行存储器404中存储的计算机程序指令,以实现上述实施例中的任意一种CT影像中肋骨二维展开方法。
可选地,上述电子装置还可以包括传输设备406以及输入输出设备408,其中,该传输设备406和上述处理器402连接,该输入输出设备408和上述处理器402连接。
传输设备406可以用来经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括电子装置的通信供应商提供的有线或无线网络。在一个实例中,传输设备包括一个网络适配器(Network Interface Controller,简称为NIC),其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中,传输设备406可以为射频(Radio Frequency,简称为RF)模块,其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
输入输出设备408用于输入或输出信息。在本实施例中,输入的信息可以是肋骨CT影像等,输出的信息可以是二维肋骨展开图等。
可选地,在本实施例中,上述处理器402可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤:
获取肋骨CT影像,其中所述肋骨CT影像为包含肋骨的肋骨mask以及脊柱的三维空间影像,对所述肋骨mask进行骨架化处理得到肋骨中心线;
分类同一水平方向上分置于脊柱左右两侧的肋骨中心线为一组肋骨,取每一组肋骨的肋骨中心线中距离脊柱最近的端点之间的中点,并将所述中点移动至脊柱所在位置得到脊柱点,连接脊柱点和对应的两侧的端点;
取单侧的所有肋骨中心线中最长的肋骨中心线为基准肋骨中心线,沿着所述基准肋骨中心线结束的方向延长基准肋骨中心线得到基准延长线;沿着与所述基准延长线同位置的切线方向延长单侧的所有肋骨中心线中其余的肋骨中心线;
增加位于肋骨上方的上方虚拟中心线和位于所有肋骨下方的下方虚拟中心线,所述上方虚拟中心线和所述下方虚拟中心线均作为肋骨中心线;
自上至下的顺序将每一所述肋骨中心线在三维空间影像中的三维曲线映射至二维图像上的二维曲线;
对所述肋骨中心线的三维曲线和对应的二维曲线进行插值并构建映射关系;
基于所述映射关系将三维曲面的像素点映射到二维图像中得到二维肋骨展开图。
需要说明的是,本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例,本实施例在此不再赘述。
通常,各种实施例可以以硬件或专用电路、软件、逻辑或其任何组合来实现。本发明的一些方面可以以硬件来实现,而其他方面可以以可以由控制器、微处理器或其他计算设备执行的固件或软件来实现,但是本发明不限于此。尽管本发明的各个方面可以被示出和描述为框图、流程图或使用一些其他图形表示,但是应当理解,作为非限制性示例,本文中描述的这些框、装置、系统、技术或方法可以以硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备或其某种组合来实现。
本发明的实施例可以由计算机软件来实现,该计算机软件由移动设备的数据处理器诸如在处理器实体中可执行,或者由硬件来实现,或者由软件和硬件的组合来实现。包括软件例程、小程序和/或宏的计算机软件或程序(也称为程序产品)可以存储在任何装置可读数据存储介质中,并且它们包括用于执行特定任务的程序指令。计算机程序产品可以包括当程序运行时被配置为执行实施例的一个或多个计算机可执行组件。一个或多个计算机可执行组件可以是至少一个软件代码或其一部分。另外,在这一点上,应当注意,如图中的逻辑流程的任何框可以表示程序步骤、或者互连的逻辑电路、框和功能、或者程序步骤和逻辑电路、框和功能的组合。软件可以存储在诸如存储器芯片或在处理器内实现的存储块等物理介质、诸如硬盘或软盘等磁性介质、以及诸如例如DVD及其数据变体、CD等光学介质上。物理介质是非瞬态介质。
本领域的技术人员应该明白,以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种CT影像中肋骨二维展开方法,其特征在于,包括以下步骤:
获取肋骨CT影像,其中所述肋骨CT影像为包含肋骨的肋骨mask以及脊柱的三维空间影像,对所述肋骨mask进行骨架化处理得到肋骨中心线;
分类同一水平方向上分置于脊柱左右两侧的肋骨中心线为一组肋骨,取每一组肋骨的肋骨中心线中距离脊柱最近的端点之间的中点,并将所述中点移动至脊柱所在位置得到脊柱点,连接脊柱点和对应的两侧的端点;
取单侧的所有肋骨中心线中最长的肋骨中心线为基准肋骨中心线,沿着所述基准肋骨中心线结束的方向延长基准肋骨中心线得到基准延长线,沿着与所述基准延长线同位置的切线方向延长单侧的所有肋骨中心线中其余的肋骨中心线;
增加位于肋骨上方的上方虚拟中心线和位于所有肋骨下方的下方虚拟中心线,所述上方虚拟中心线和所述下方虚拟中心线均作为肋骨中心线;
自上至下的顺序将每一所述肋骨中心线在三维空间影像中的三维曲线映射至二维图像上的二维曲线;
对所述肋骨中心线的三维曲线和对应的二维曲线进行插值并构建映射关系;
基于所述映射关系将三维曲面的像素点映射到二维图像中得到二维肋骨展开图。
2.根据权利要求1所述的CT影像中肋骨二维展开方法,其特征在于,将肋骨mask骨架化处理得到肋骨近似中心线,处理所述肋骨近似中心线得到肋骨中心线。
3.根据权利要求1所述的CT影像中肋骨二维展开方法,其特征在于,将所述中点朝向前方移动一定行程至脊柱所在位置得到脊柱点,以所述脊柱点为基础向该组肋骨的肋骨中心线中距离脊柱最近的端点做直线。
4.根据权利要求1所述的CT影像中肋骨二维展开方法,其特征在于,遍历取单侧的所有肋骨中心线中任一肋骨中心线作为当前肋骨中心线,获取所述基准延长线在所述当前肋骨中心线无法对应的第一基准点,以及所述基准延长线在所述当前肋骨中心上最后一个可以对应的第二基准点,计算每一第一基准点和第二基准点之间的补充方向和补充距离;在取所述当前肋骨中心线上对应所述第二基准点的点作为补充基准点,从所述补充基准点出发以每一第一基准点对应的补充方向和补充距离在所述当前肋骨中心线上补充点。
5.根据权利要求1所述的CT影像中肋骨二维展开方法,其特征在于,获取位于肋骨最上方的肋骨中心线的每个点同领近的肋骨中心线上对应的点之间的向量,遍历肋骨最上方的肋骨中心线的每个点,在每个点的上方按照对应的向量绘制上方虚拟中心线上的虚拟点,汇总所有虚拟点得到上方虚拟中心线。
6.根据权利要求1所述的CT影像中肋骨二维展开方法,其特征在于,获取位于肋骨最下方的肋骨中心线的每个点同领近的肋骨中心线上对应的点之间的向量,遍历肋骨最下方的肋骨中心线的每个点,在每个点的下方按照对应的向量绘制下方虚拟中心线上的虚拟点,汇总所有虚拟点得到下方虚拟中心线。
7.根据权利要求1所述的CT影像中肋骨二维展开方法,其特征在于,依据所述肋骨中心线的三维曲线自上而下的顺序计算每一根肋骨中心线在二维图像上的纵坐标和横坐标,以得到二维图像上的二维曲线。
8.根据权利要求1所述的CT影像中肋骨二维展开方法,其特征在于,遍历取肋骨中心线上每一个点对应的三维曲线上的14个三维点以及二维曲线上的14个二维点,对14个二维点进行二维曲线插值得到二维直线,对14个三维点进行三维曲线插值得到三维插值曲线,汇总二维直线和对应的三维插值曲线上的映射关系得到所述肋骨中心线的三维曲线和对应的二维曲线。
9.根据权利要求1所述的CT影像中肋骨二维展开方法,其特征在于,按照三维曲面上每个点的外积方向移动三维曲面上每个点得到新的三维曲面,取不同三维曲面中相同位置的像素点的最大值组成最大密度投影图像,基于所述映射关系将所述最大密度投影图像的像素点映射到二维图像中得到二维肋骨展开图。
10.一种CT影像中肋骨二维展开装置,其特征在于,包括:
CT影像获取单元,用于获取肋骨CT影像,其中所述肋骨CT影像为包含肋骨的肋骨mask以及脊柱的三维空间影像;
肋骨中心线获取单元,用于对所述肋骨mask进行骨架化处理得到肋骨中心线;
补充延长单元,用于分类同一水平方向上分置于脊柱左右两侧的肋骨中心线为一组肋骨,取每一组肋骨的肋骨中心线中距离脊柱最近的端点之间的中点,并将所述中点移动至脊柱所在位置得到脊柱点,连接脊柱点和对应的两侧的端点;取单侧的所有肋骨中心线中最长的肋骨中心线为基准肋骨中心线,沿着所述基准肋骨中心线结束的方向延长基准肋骨中心线得到基准延长线;沿着与所述基准延长线同位置的切线方向延长单侧的所有肋骨中心线中其余的肋骨中心线;
虚拟线增加单元,用于增加位于肋骨上方的上方虚拟中心线和位于所有肋骨下方的下方虚拟中心线,所述上方虚拟中心线和所述下方虚拟中心线均作为肋骨中心线;
对应关系构建单元,用于自上至下的顺序将每一所述肋骨中心线在三维空间影像中的三维曲线映射至二维图像上的二维曲线;
映射关系构建单元,用于对所述肋骨中心线的三维曲线和对应的二维曲线进行插值并构建映射关系;
展开单元,用于基于所述映射关系将三维曲面的像素点映射到二维图像中得到二维肋骨展开图。
11.一种电子装置,包括存储器和处理器,其特征在于,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行权利要求1到9任一所述的CT影像中肋骨二维展开方法。
12.一种可读存储介质,其特征在于,所述可读存储介质中存储有计算机程序,所述计算机程序包括用于控制过程以执行过程的程序代码,所述过程包括根据权利要求1到9任一所述的CT影像中肋骨二维展开方法。
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