CT影像中俯仰体位的自动检测及校正方法、系统、介质和计算设备

摘要

本发明公开了一种CT影像中俯仰体位的自动检测及校正方法、系统、介质和计算设备，包括：对全身CT影像进行二值化处理，得到二值化影像序列；对二值化影像序列的连通区域进行逐层查找，保留每层二值化影像的主要身体部位；主要身体部位包括盆部和腿部的身体区域；基于连续两层二值化影像的连通区域数量和面积，判断腿部与盆部的交界层；基于腿部与盆部的交界层，确定最佳盆骨层；对最佳盆骨层的盆骨区域进行椭圆拟合，记录盆骨质心和拟合椭圆质心；根据盆骨质心和拟合椭圆质心，确定体位；实施体位校正。本发明可以快速有效地检测CT影像中体位的朝向，进而为对体位校正提供准确的参数信息；具有计算复杂度低、耗时短、抗噪性高、数据适应好的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及影像检测技术领域，具体涉及一种CT影像中俯仰体位的自动 检测及校正方法、系统、介质和计算设备。

背景技术

医疗影像分析诊断技术通常对于要分析的影像形态有一定的要求，在临 床实践中被扫描对象经常因为各种原因(如昏迷、医嘱要求等)都是俯卧体 位参加扫描的；以腹部CT影像中的器官分割算法为例，通常都是假定所处理 的CT影像是在如仰卧或俯卧等某个特定的扫描体位的，若把各种不同扫描体 位的CT影像直接输入到模型训练算法中会大大增加影像分析算法的收敛速 度和出错概率。

为了能够增强影像分析算法的鲁棒性，通常需要有一套能够自适应地检 测判断俯仰体位，并将影像中的扫描体位校正到目标体位的预处理算法。目 前应用于CT影像中体位检测及校正的方法主要有基于图像几何矩、基于图像 惯量矩阵、基于奇异值分解等，上述传统的自动检测及校正方法存在计算复 杂度高、耗时长、抗噪性较差、数据适应性较差等问题，在实际应用中的性 能和鲁棒性不高。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明根据CT影像中盆骨与其周边区域在 影像上的特殊对比及盆骨区域天然表达的体位信息等特征，提供一种CT影像 中俯仰体位的自动检测及校正方法、系统、介质和计算设备。

本发明的第一目的在于提供一种CT影像中俯仰体位的自动检测及校正 方法，包括：

对全身CT影像进行二值化处理，得到二值化影像序列；

对所述二值化影像序列的连通区域进行逐层查找，保留每层二值化影像 的主要身体部位；所述主要身体部位包括盆部和腿部的身体区域；

基于连续两层二值化影像的连通区域数量和面积，判断腿部与盆部的交 界层；

基于腿部与盆部的交界层，确定最佳盆骨层；

对所述最佳盆骨层的盆骨区域进行椭圆拟合，记录盆骨质心和拟合椭圆 质心；

根据所述盆骨质心和拟合椭圆质心，确定体位；

实施体位校正。

作为本发明的进一步改进，所述全身CT影像为2D CT影像序列。

作为本发明的进一步改进，所述基于连续两层二值化影像的连通区域数 量和面积，判断腿部与盆部的交界层；包括：

按从上到下或从下到上的顺序求每连续两层的连通区域数量及连通区域 面积；

以相邻两层的连通区域数量差值绝对值为1且连通区域总面积的差值在 预设阈值内的位置，确定为腿部与盆部的交界层；

若未检测到上述满足条件层，则以影像最下界序列影像作为腿部与盆部 的交界层。

作为本发明的进一步改进，所述基于腿部与盆部的交界层，确定最佳盆 骨层；包括：

以腿部与盆部的交界层为起始层，向腹部方向取得所有包含盆骨的二值 化影像；

以盆骨HU阈值对所有包含盆骨的二值化影像做二值化处理，得到盆骨 区域；

对所有盆骨区域按照连通区域进行排序，选择面积最大的盆骨区域作为 最佳盆骨层。

作为本发明的进一步改进，所述以腿部与盆部的交界层为起始层，向腹 部方向取得所有包含盆骨的二值化影像；包括：

根据腿部与盆部的交界层的位置，向腹部方向取N层包含盆骨的二值化 影像；其中：

N＝L(mm)/CT扫描层厚(mm)，L取300mm。

作为本发明的进一步改进，所述根据所述盆骨质心和拟合椭圆质心，确 定体位；包括：

若所述拟合椭圆质心在所述盆骨质心上方，则确定体位为仰卧；

若所述拟合椭圆质心在所述盆骨质心下方，则确定体位为俯卧。

作为本发明的进一步改进，所述实施体位校正，包括：

若体位为仰卧，则不校正；

若体位为俯卧，则将影像顺时针或逆时针旋转180°，得到体位向上的校 正影像。

本发明的第二目的在于提供一种CT影像中俯仰体位的自动检测及校正 系统，包括：

盆部定位模块，用于：

对全身CT影像进行二值化处理，得到二值化影像序列；

对所述二值化影像序列的连通区域进行逐层查找，保留每层二值化影像 的主要身体部位；所述主要身体部位包括盆部和腿部的身体区域；

基于连续两层二值化影像的连通区域数量和面积，判断腿部与盆部的交 界层；

拟合模块，用于：

基于腿部与盆部的交界层，确定最佳盆骨层；

对所述最佳盆骨层的盆骨区域进行椭圆拟合，记录所述盆骨质心和所述 拟合椭圆质心；

校正模块，用于：

根据盆骨质心和拟合椭圆质心，确定体位；

实施体位校正。

本发明的第三目的在于提供一种计算机可读存储介质，其上存储有可执 行指令，所述指令在被处理器执行时使处理器执行上述的自动检测及校正方 法。

本发明的第四目的在于提供一种计算设备，包括：

一个或多个存储器，存储有可执行指令；

一个或多个处理器，执行所述可执行指令，用以实现上述的自动检测及 校正方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明可以快速有效地检测CT影像中体位的朝向(朝上还是朝下)， 进而为对体位校正提供准确的参数信息；

2、本发明应用于CT影像，具有计算复杂度低、耗时短、抗噪性高、数 据适应好的优点；

3、本发明对不同年龄、不同体态的人群的CT影像都具有良好的适应性；

4、本发明可进一步拓展应用到其他自带朝向信息、具有明显组织边界的 人体部位用于对不同场景下的人体校正，具有较好的可拓展性。

附图说明

图1为本发明一种实施例公开的CT影像中俯仰体位的自动检测及校正方 法的流程图；

图2为本发明一种实施例公开的CT影像中俯仰体位的自动检测及校正系 统的框架图；

图3为本发明一种实施例公开的对俯卧体位的校正影像处理示意图；

图4为本发明一种实施例公开的确定的最佳盆骨层示意图；

图5为本发明一种实施例公开的对俯卧体位的影像处理校正前、后对比 示意图；其中，(a)为校正前的CT影像；(b)为校正后的CT影像。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发 明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，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的前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

如图1所示，本发明提供一种CT影像中俯仰体位的自动检测及校正方法， 其根据CT影像中盆骨与其周边区域在影像上的特殊对比及盆骨区域天然表 达的体位信息等特征，来自动检测CT影像中的俯仰体位，并校正；

具体包括：

S1、对全身CT影像进行二值化处理，得到二值化影像序列；其中，

全身CT影像为2D CT影像序列，对2D CT影像序列依次进行二值化处 理，得到处理后的二值化影像序列，二值化影像如图3所示；

S2、对二值化影像序列的连通区域进行逐层查找，保留每层二值化影像 的主要身体部位；其中，

对S1得到的二值化影像序列的连通区域进行逐层查找，并以保留最大连 通区域面积等方法来去除每层CT影像中的非主要身体部位，只保留主要身体 部位；主要身体部位包括盆部和腿部的身体区域。

S3、基于连续两层二值化影像的连通区域数量和面积，判断腿部与盆部 的交界层；其中，

交界层的具体判断方法为：

按从上到下或从下到上的顺序求每连续两层的连通区域数量及连通区域 面积；

以相邻两层的连通区域数量差值绝对值为1且连通区域总面积的差值在 预设阈值内的位置，确定为腿部与盆部的交界层；

若未检测到上述满足条件层，则以影像最下界序列影像作为腿部与盆部 的交界层。

S4、基于腿部与盆部的交界层，确定最佳盆骨层；其中，

最佳盆骨层的具体确定方法为：

以腿部与盆部的交界层为起始层，向腹部方向取得所有包含盆骨的二值 化影像；

以盆骨HU阈值对所有包含盆骨的二值化影像做二值化处理，得到盆骨 区域；

对所有盆骨区域按照连通区域进行排序，选择面积最大的盆骨区域作为 最佳盆骨层，所确定的最佳盆骨层如图4所示。

进一步，根据腿部与盆部的交界层的位置，向腹部方向取N层包含盆骨 的二值化影像；其中：N＝L(mm)/CT扫描层厚(mm)的向下取整值，其中 L的经验值为300mm足以包含所有盆骨的二值化影像。

S5、对最佳盆骨层的盆骨区域进行椭圆拟合，记录盆骨质心和拟合椭圆 质心，椭圆拟合结果如图5所示；其中，S4中得到的最佳盆骨层为一个连通 区域，对该连通区域处理即可获得该连通区域的所有属性(包括质心)；盆骨开 口方向(仰卧时人体盆骨下方密度大)相对稳定，图5所示的两条质心线中， 上面一条为盆骨质心，下面一条为拟合椭圆质心。

S6、根据盆骨质心和拟合椭圆质心，确定体位；其中，

若拟合椭圆质心在盆骨质心上方，则确定体位为仰卧；

若拟合椭圆质心在盆骨质心下方，则确定体位为俯卧。

S7、实施体位校正；其中，

若体位为仰卧，则不校正；

若体位为俯卧，则将影像顺时针或逆时针旋转180°，得到体位向上的校 正影像；

图5中的(a)为校正前的CT影像，图5中的(b)为校正后的CT影像。

如图2所示，本发明提供一种CT影像中俯仰体位的自动检测及校正系统， 包括：盆部定位模块、拟合模块和校正模块；

盆部定位模块，用于实现自动检测及校正的S1～S3；

拟合模块，用于实现自动检测及校正的S4～S5；

校正模块，用于实现自动检测及校正的S6～S7。

本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行指令，指令在 被处理器执行时使处理器执行上述的自动检测及校正方法。

本发明提供一种计算设备，包括：

一个或多个存储器，存储有可执行指令；

一个或多个处理器，执行可执行指令，用以实现上述的自动检测及校正 方法。

本发明的优点为：

1、本发明可以快速有效地检测CT影像中体位的朝向(朝上还是朝下)， 进而为对体位校正提供准确的参数信息；

2、本发明应用于CT影像，具有计算复杂度低、耗时短、抗噪性高、数 据适应好的优点；

3、本发明对不同年龄、不同体态的人群的CT影像都具有良好的适应性；

4、本发明可进一步拓展应用到其他自带朝向信息、具有明显组织边界的 人体部位用于对不同场景下的人体校正，具有较好的可拓展性。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域 的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则 之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围 之内。