颞下颌关节CBCT图像关键点的定位方法和装置

摘要

本发明提供了一种颞下颌关节CBCT图像关键点的定位方法和装置，包括：获取包含颞下颌关节的待处理CBCT图像；采用关键点定位模型对待处理CBCT图像中的颞下颌关节的关键点进行定位，得到待处理CBCT图像中颞下颌关节的关键点的位置坐标。本发明的颞下颌关节CBCT图像关键点的定位方法是采用关键点定位模型对待处理CBCT图像中的颞下颌关节的关键点进行自动定位，提高了待处理CBCT图像中颞下颌关节关键点的定位效率，智能程度高，缓解了现有的手工标记CBCT图像中关键点位置的方法效率低、智能程度差的技术问题。

说明书

技术领域

本发明涉及医学图像处理的技术领域，尤其是涉及一种颞下颌关节CBCT图像关键点的定位方法和装置。

背景技术

颞下颌关节是全身唯一的左右联动关节，是人体最复杂的关节之一。由颞骨的颞骨关节面、下颌骨的髁突、二者之间的关节盘、关节四周的关节囊和关节韧带组成。

颞下颌关节病指累及颞下颌关节和(或)咀嚼肌系统，引起关节疼痛、弹响及张口受限等一组疾病的总称。颞下颌关节病的临床检查中锥形束CT(Cone Beam CT，CBCT)已成为骨质变化的金标准成像方式，利用颞下颌关节CBCT图像进行骨结构的定量分析是进行病情诊断的重要依据。

为了实现颞下颌关节骨结构的定量分析，需要对颞下颌关节CBCT图像中的关键点进行定位，以便于后续的定量分析。现有技术在对颞下颌关节的CBCT图像中的关键点进行定位时，一般都是由经验丰富的医生对图像中的关键点进行手工标记，进而得到关键点的坐标信息。

上述手工标记CBCT图像中的关键点位置的方法效率低、智能程度差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种颞下颌关节CBCT图像关键点的定位方法和装置，以缓解现有的手工标记CBCT图像中关键点位置的方法效率低、智能程度差的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种颞下颌关节CBCT图像关键点的定位方法，包括：

获取包含颞下颌关节的待处理CBCT图像；

采用关键点定位模型对所述待处理CBCT图像中的颞下颌关节的关键点进行定位，得到所述待处理CBCT图像中所述颞下颌关节的关键点的位置坐标。

进一步的，获取包含颞下颌关节的待处理CBCT图像，包括：

获取包含颞下颌关节的初始待处理CBCT图像；

若所述初始待处理CBCT图像的分辨率不是预设分辨率，则将所述初始待处理CBCT图像调整至所述预设分辨率，并将调整之后的所述初始待处理CBCT图像作为所述待处理CBCT图像；

若所述初始待处理CBCT图像的分辨率是所述预设分辨率，则将所述初始待处理CBCT图像作为所述待处理CBCT图像。

进一步的，采用关键点定位模型对所述待处理CBCT图像中的颞下颌关节的关键点进行定位，包括：

将所述待处理CBCT图像输入至所述关键点定位模型，输出得到所述待处理CBCT图像中所述颞下颌关节的关键点的位置坐标。

进一步的，所述关键点定位模型包括：特征提取模块和坐标回归模块。

进一步的，所述方法还包括：

部署所述关键点定位模型的原始关键点定位模型；

获取训练样本集，其中，所述训练样本集包括：颞下颌关节的CBCT图像样本和与所述CBCT图像样本对应的关键点的位置坐标；

利用所述训练样本集对所述原始关键点定位模型进行监督训练，得到所述关键点定位模型。

进一步的，利用所述训练样本集对所述原始关键点定位模型进行监督训练，包括：

将所述训练样本集中的CBCT图像样本输入至所述原始关键点定位模型，输出得到关键点的位置坐标；

将所述原始关键点定位模型输出的关键点的位置坐标和所述训练样本集中对应的关键点的位置坐标代入预设损失函数，得到误差值；

将所述误差值反向传播至所述原始关键点定位模型对所述原始关键点定位模型进行迭代优化，直至达到预设迭代次数，得到所述关键点定位模型。

进一步的，所述与所述CBCT图像样本对应的关键点的位置坐标为手工标记得到的。

第二方面，本发明实施例还提供了一种颞下颌关节CBCT图像关键点的定位装置，包括：

获取单元，用于获取包含颞下颌关节的待处理CBCT图像；

定位单元，用于采用关键点定位模型对所述待处理CBCT图像中的颞下颌关节的关键点进行定位，得到所述待处理CBCT图像中所述颞下颌关节的关键点的位置坐标。

第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面任一项所述的方法的步骤。

第四方面，本发明实施例提供了一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行上述第一方面任一项所述的方法的步骤。

在本发明实施例中，提供了一种颞下颌关节CBCT图像关键点的定位方法，包括：获取包含颞下颌关节的待处理CBCT图像；然后，采用关键点定位模型对待处理CBCT图像中的颞下颌关节的关键点进行定位，得到待处理CBCT图像中颞下颌关节的关键点的位置坐标。通过上述描述可知，本发明的颞下颌关节CBCT图像关键点的定位方法是采用关键点定位模型对待处理CBCT图像中的颞下颌关节的关键点进行自动定位，提高了待处理CBCT图像中颞下颌关节关键点的定位效率，智能程度高，缓解了现有的手工标记CBCT图像中关键点位置的方法效率低、智能程度差的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1为本发明实施例提供的颞下颌关节CBCT图像关键点的定位方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的获取包含颞下颌关节的待处理CBCT图像的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的训练关键点定位模型的方法流程图；

图4为本发明实施例提供的关键点定位模型的训练示意图；

图5为本发明实施例提供的热度图的示意图；

图6为本发明实施例提供的颞下颌关节的CBCT图像的示意图；

图7为本发明实施例提供的利用训练样本集对原始关键点定位模型进行监督训练的方法流程图；

图8为本发明实施例提供的一种颞下颌关节CBCT图像关键点的定位装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种颞下颌关节CBCT图像关键点的定位方法进行详细介绍。

实施例一：

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种颞下颌关节CBCT图像关键点的定位方法进行详细介绍，参见图1所示的一种颞下颌关节CBCT图像关键点的定位方法的流程示意图，主要包括以下步骤：

步骤S102，获取包含颞下颌关节的待处理CBCT图像；

步骤S104，采用关键点定位模型对待处理CBCT图像中的颞下颌关节的关键点进行定位，得到待处理CBCT图像中颞下颌关节的关键点的位置坐标。

上述关键点定位模型为预先通过训练样本对原始关键点定位模型进行训练得到的。

上述关键点是指具有医学解剖学意义的位置点，一般包括髁突关节顶点、外耳道顶点等。

在本发明实施例中，提供了一种颞下颌关节CBCT图像关键点的定位方法，包括：获取包含颞下颌关节的待处理CBCT图像；然后，采用关键点定位模型对待处理CBCT图像中的颞下颌关节的关键点进行定位，得到待处理CBCT图像中颞下颌关节的关键点的位置坐标。通过上述描述可知，本发明的颞下颌关节CBCT图像关键点的定位方法是采用关键点定位模型对待处理CBCT图像中的颞下颌关节的关键点进行自动定位的，提高了待处理CBCT图像中颞下颌关节关键点的定位效率，智能程度高，缓解了现有的手工标记CBCT图像中关键点位置的方法效率低、智能程度差的技术问题。

上述内容对本发明的颞下颌关节CBCT图像关键点的定位方法进行了简要介绍，下面对其中涉及到的具体内容进行详细描述。

在本发明的一个可选实施例中，参考图2，上述步骤S102，获取包含颞下颌关节的待处理CBCT图像，具体包括如下步骤：

步骤S201，获取包含颞下颌关节的初始待处理CBCT图像；

步骤S202，若初始待处理CBCT图像的分辨率不是预设分辨率，则将初始待处理CBCT图像调整至预设分辨率，并将调整之后的初始待处理CBCT图像作为待处理CBCT图像；

步骤S203，若初始待处理CBCT图像的分辨率是预设分辨率，则将初始待处理CBCT图像作为待处理CBCT图像。

上述预设分辨率是指关键点定位模型对CBCT图像进行关键点定位时，所要求的分辨率，该预设分辨率为关键点定位模型训练时CBCT图像样本的分辨率。

在本发明的一个可选实施例中，上述步骤S104，采用关键点定位模型对待处理CBCT图像中的颞下颌关节的关键点进行定位，包括：将待处理CBCT图像输入至关键点定位模型，输出得到待处理CBCT图像中颞下颌关节的关键点的位置坐标。

上述关键点定位模型包括：特征提取模块和坐标回归模块，坐标回归模块与特征提取模块连接。

上述内容对关键点定位模型的应用过程进行了介绍，下面对关键点定位模型的训练过程进行详细描述。

在本发明的一个可选实施例中，参考图3，关键点定位模型的训练过程具体包括如下步骤：

步骤S301，部署关键点定位模型的原始关键点定位模型；

上述原始关键点定位模型是由特征提取和坐标回归两个模块网络组成的一种卷积神经网络，模型结构如图4所示，其中，特征提取模块的网络Net-1采用3D U-Net，以原始CBCT图像作为数据输入，生成对应于每个关键点位置分布的热度图，热度图表示为：

步骤S302，获取训练样本集，其中，训练样本集包括：颞下颌关节的CBCT图像样本和与CBCT图像样本对应的关键点的位置坐标；

如图6所示，给出了一例颞下颌关节的CBCT图像的3个方向(冠状面、矢状面和横断面三个方向)的断层图像样本，图中，“+”表示颌关节髁突顶点这一关键点的位置。

上述与CBCT图像样本对应的关键点的位置坐标为手工标记得到的。一般由专业医生完成，首先专业医生根据医学应用需求给出CBCT图像中N个具有解剖学意义的关键点L

步骤S303，利用训练样本集对原始关键点定位模型进行监督训练，得到关键点定位模型。

参考图7，具体包括如下步骤：

步骤S701，将训练样本集中的CBCT图像样本输入至原始关键点定位模型，输出得到关键点的位置坐标；

步骤S702，将原始关键点定位模型输出的关键点的位置坐标和训练样本集中对应的关键点的位置坐标代入预设损失函数，得到误差值；

上述预设损失函数可以为：

其中的第一项约束了原始关键点定位模型输出的关键点位置坐标P

第二项约束了Net-1输出关键点分布概热度图H(I

步骤S703，将误差值反向传播至原始关键点定位模型对原始关键点定位模型进行迭代优化，直至达到预设迭代次数，得到关键点定位模型。

具体的，定义原始关键点定位模型输出的关键点的位置坐标和训练样本集中对应的关键点的位置坐标之间的欧式距离作为训练的损失函数经RMSProp方法迭代优化，最终得到关键点定位模型。

通过上述描述可知，本发明利用包含M例的CBCT图像样本I

本发明的方法能够实现颞下颌关节CBCT图像中的解剖学关键点的定位，获得关键点位于3D图像中的位置坐标，以便于临床医学中的颌关节形态的定量测量应用。

实施例二：

本发明实施例还提供了一种颞下颌关节CBCT图像关键点的定位装置，该颞下颌关节CBCT图像关键点的定位装置主要用于执行本发明实施例上述内容所提供的颞下颌关节CBCT图像关键点的定位方法，以下对本发明实施例提供的颞下颌关节CBCT图像关键点的定位装置做具体介绍。

图8是本发明实施例的一种颞下颌关节CBCT图像关键点的定位装置的示意图，如图8所示，该颞下颌关节CBCT图像关键点的定位装置主要包括：获取单元10和定位单元20，其中：

获取单元，用于获取包含颞下颌关节的待处理CBCT图像；

定位单元，用于采用关键点定位模型对待处理CBCT图像中的颞下颌关节的关键点进行定位，得到待处理CBCT图像中颞下颌关节的关键点的位置坐标。

在本发明实施例中，提供了一种颞下颌关节CBCT图像关键点的定位装置，包括：获取包含颞下颌关节的待处理CBCT图像；然后，采用关键点定位模型对待处理CBCT图像中的颞下颌关节的关键点进行定位，得到待处理CBCT图像中颞下颌关节的关键点的位置坐标。通过上述描述可知，本发明的颞下颌关节CBCT图像关键点的定位装置是采用关键点定位模型对待处理CBCT图像中的颞下颌关节的关键点进行自动定位的，提高了待处理CBCT图像中颞下颌关节关键点的定位效率，智能程度高，缓解了现有的手工标记CBCT图像中关键点位置的方法效率低、智能程度差的技术问题。

可选地，上述获取单元还用于：获取包含颞下颌关节的初始待处理CBCT图像；若初始待处理CBCT图像的分辨率不是预设分辨率，则将初始待处理CBCT图像调整至预设分辨率，并将调整之后的初始待处理CBCT图像作为待处理CBCT图像；若初始待处理CBCT图像的分辨率是预设分辨率，则将初始待处理CBCT图像作为待处理CBCT图像。

可选地，上述定位单元还用于：将待处理CBCT图像输入至关键点定位模型，输出得到待处理CBCT图像中颞下颌关节的关键点的位置坐标。

可选地，上述关键点定位模型包括：特征提取模块和坐标回归模块。

可选地，该装置还用于：部署关键点定位模型的原始关键点定位模型；获取训练样本集，其中，训练样本集包括：颞下颌关节的CBCT图像样本和与CBCT图像样本对应的关键点的位置坐标；利用训练样本集对原始关键点定位模型进行监督训练，得到关键点定位模型。

可选地，该装置还用于：将训练样本集中的CBCT图像样本输入至原始关键点定位模型，输出得到关键点的位置坐标；将原始关键点定位模型输出的关键点的位置坐标和训练样本集中对应的关键点的位置坐标代入预设损失函数，得到误差值；将误差值反向传播至原始关键点定位模型对原始关键点定位模型进行迭代优化，直至达到预设迭代次数，得到关键点定位模型。

可选地，该装置还用于：与CBCT图像样本对应的关键点的位置坐标为手工标记得到的。

本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。本申请实施例提供的颞下颌关节CBCT图像关键点的定位装置与上述实施例提供的颞下颌关节CBCT图像关键点的定位方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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发明各实施例技术方案的范围。