一种脊柱图像识别处理方法及系统

本发明涉及医疗图像处理，具体涉及一种脊柱图像识别处理方法及系统。

背景技术：

1、骨架曲线提取是一种图像处理技术，可以将物体的形状简化为一条曲线，从而更容易分析和识别物体的结构和特征。用骨架曲线可以提取出物体的主要特征，如形状、大小。方向等，有助于对物体进行更精准的描述和分析。

2、现有的骨架提取通过腐蚀运腐蚀二值化后的骨架图像获取骨架曲线，但部分脊柱侧弯情况较为复杂，导致二值化后的脊柱图像特征不明显，且脊柱图像中包含肋骨，而用于判断脊柱侧弯的骨架曲线只需要考虑椎骨，直接对二值化后的脊柱图像进行腐蚀可能会得到多条包含肋骨区域的干扰曲线，这部分曲线还需要手动去除，且腐蚀后获取的脊柱骨架曲线可能不是连续曲线，需要手动补全。

技术实现思路

1、本发明提供一种脊柱图像识别处理方法及系统，以解决现有的问题：用图像腐蚀提取脊柱骨架曲线需要手动去除肋骨区域曲线，且需要手动补全脊柱骨架曲线。

2、本发明的一种脊柱图像识别处理方法及系统采用如下技术方案：

3、本发明第一方面，一种脊柱图像识别处理方法，该方法包括以下步骤：

4、采集站立位脊柱全长片，对脊柱全长片进行增强降噪处理并二值化，通过腐蚀运算获取多条骨架曲线；

5、根据多条骨架曲线标记所有曲线端点和交点；根据曲线的端点坐标确定曲线位置并根据曲线位置确定曲线分布角度；通过角度阈值与曲线分布角度进行对比，排除部分肋骨干扰曲线获得优化后的骨架曲线；根据优化后的骨架曲线中两个分叉点之间的曲线位置线段的斜率与该曲线对应分叉点处每条曲线的位置直线的斜率选择最接近椎骨骨架的曲线；

6、根据还原腐蚀的过程连接所有的相邻曲线获得完整的脊柱骨架曲线。

7、进一步地，所述采集站立位脊柱全长片，对脊柱全长片进行增强降噪处理并二值化，通过腐蚀运算获取多条骨架曲线，包括的具体方法为：

8、获取站立位脊柱全长片，用滤波算法对脊柱全长片进行增强降噪，并用阈值分割算法获取增强降噪后的站立位脊柱全长片进行分割，对分割后的站立位脊柱全长片进行多次腐蚀，每次腐蚀后记录腐蚀后的像素点排布，直至所有前景所在连通域都为单像素点为止，获得多条骨架曲线。

9、进一步地，所述根据多条骨架曲线标记所有曲线端点和交点，包括的具体方法为：

10、构建直角坐标系，横坐标为站立位脊柱全长片图像的下边缘所在直线，纵坐标为站立位脊柱全长片图像的侧边缘所在直线；若获取的曲线中没有分叉，则标记曲线的两个端点的坐标值；若获取的曲线中有分叉，则记录曲线的所有端点坐标，每个端点坐标对应曲线的另一个端点坐标为该曲线所在最近的分叉点；若两个相邻分叉点通过一条曲线连接且连接分叉点的曲线中不包含其他分叉点，则记录这两个相邻点的坐标作为两个相邻分叉点所在曲线的两个端点；按照上述方法获取所有不含分叉点的曲线并标记每条曲线的两个端点坐标。

11、进一步地，所述根据曲线的端点坐标确定曲线位置并根据曲线位置确定曲线分布角度，包括的具体方法为：

12、用线段连接每条曲线的两个端点获取每条曲线的位置线段，计算每条位置线段与横坐标所夹锐角，夹角计算方法如下：

13、

14、式中，ang(qn)表示第n条曲线的位置线段与横坐标所夹锐角，qn表示第n条曲线的位置线段，arctan为反正切函数，表示第n条曲线的位置线段的后端点的纵坐标数值，表示第n条曲线的位置线段的后端点的横坐标数值，表示第n条曲线的位置线段的前端点的纵坐标数值，表示第n条曲线的位置线段的前端点的横坐标数值。

15、进一步地，所述通过角度阈值与曲线分布角度进行对比，排除部分肋骨干扰曲线获得优化后的骨架曲线，包括的具体方法为：

16、判断每条曲线位置线段与横坐标所夹锐角与角度阈值的大小关系，若位置线段与横坐标所夹锐角大于等于角度阈值，则保留位置线段对应的曲线，若位置线段与横坐标所夹锐角小于角度阈值，则舍弃该曲线并将该曲线所在像素点标记为0，标记为1的像素点所在曲线则为优化后的骨架曲线。

17、进一步地，所述根据优化后的骨架曲线中两个分叉点之间的曲线位置线段的斜率与该曲线对应分叉点处每条曲线的位置直线的斜率选择最接近椎骨骨架的曲线，包括的具体方法为：

18、计算某分叉点处每条曲线的位置直线的斜率，若存在一条曲线的两个端点都为分叉点，且一个分叉点为所述某分叉点，则分别对比这两个端点都为分叉点的曲线的位置直线的斜率与所述分叉点处每条曲线的位置直线的斜率，保留分叉点处所有曲线的位置直线斜率与之最接近的位置直线对应的曲线；若不存在一条曲线的两个端点都为分叉点，则对比分叉点处每条曲线位置直线的斜率大小，选择并保留斜率最大的位置直线对应的曲线。

19、进一步地，所述根据还原腐蚀的过程连接所有的相邻曲线获得完整的脊柱骨架曲线，包括的具体方法为：

20、若相邻曲线没有重合的端点，则标记曲线的两个端点，用直线连接两条相邻曲线相距较近的端点，将该直线记为这两条相邻曲线的标准连接线，将相邻曲线映射在上一次腐蚀后的站立位脊柱全长片中，分别记录每条曲线所在连通域边缘像素点中距离标准连接线最近的像素点并记为延长点，连接延长点与延长点所在连通域对应曲线的且与延长点相距较近的端点，将延长点记为新的曲线端点，若新的相邻曲线没有重合的端点，则将新的相邻曲线映射在再上一次腐蚀后的站立位脊柱全长片中，重复上述操作进行迭代，直至相邻曲线存在重合的端点，记录所有端点的坐标值，用直线依次连接每个端点，获取完整的脊柱骨架曲线。

21、本发明第二方面，一种脊柱图像识别处理系统，该系统包括采集模块、计算模块以及处理模块，其中：

22、采集模块，用于采集站立位脊柱全长片，对脊柱全长片进行增强降噪处理并二值化，通过腐蚀运算获取多条骨架曲线；

23、计算模块，用于根据多条骨架曲线标记所有曲线端点和交点；根据曲线的端点坐标确定曲线位置并根据曲线位置确定曲线分布角度；通过角度阈值与曲线分布角度进行对比，排除部分肋骨干扰曲线获得优化后的骨架曲线；根据优化后的骨架曲线中两个分叉点之间的曲线位置线段的斜率与该曲线对应分叉点处每条曲线的位置直线的斜率选择最接近椎骨骨架的曲线；

24、处理模块，用于根据还原腐蚀的过程连接所有的相邻曲线获得完整的脊柱骨架曲线。

25、本发明第三方面，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种脊柱图像识别处理方法的步骤。

26、本发明第四方面，一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种脊柱图像识别处理方法的步骤。

27、本发明的技术方案的有益效果是：通过对腐蚀运算后的多条骨架曲线的端点坐标获取曲线分布位置，对分布位置进行角度分析，一定程度上排除了肋骨区域骨架曲线对椎骨区域骨架曲线的影响，并通过对比交叉点处曲线分布位置角度和交叉点之间曲线分布位置角度的相似程度排除交叉点处的干扰曲线，进一步排除了肋骨区域骨架曲线和噪声干扰对椎骨区域骨架曲线的影响，且通过腐蚀原理反推并连接不连续的相邻曲线，对比拟合的方法获取的骨架曲线更准确。