專利名稱：椎骨和椎間盤的定位方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)X射線斷層成像(CT，Computed Tomograpgy)技術(shù)，特別涉
及一種椎骨和椎間盤的定位方法和一種椎骨和椎間盤的定位裝置。
背景技術(shù)：
在臨床應(yīng)用中，有時(shí)需要使用CT掃描儀對(duì)椎骨和椎間盤進(jìn)行掃描，在掃描之前 還需對(duì)待掃描的椎骨和椎間盤進(jìn)行定位，以確定椎骨和椎間盤的掃描區(qū)域。在現(xiàn)有技術(shù) 中，椎骨和椎間盤的定位方法為首先將CT掃描儀的X線管置于要求的角度(正位或側(cè) 位)固定不動(dòng)，然后將病人送入CT掃描儀的機(jī)架內(nèi)并進(jìn)行一系列X線曝光，從而獲得病 人整個(gè)身體的圖像，我們將這個(gè)圖像稱為定位像；醫(yī)生從定位像中觀測出需要進(jìn)行局部 橫斷掃描的椎骨或椎間盤(即發(fā)生病變的椎骨或椎間盤)，并依據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整掃描序列中的 相關(guān)參數(shù)，例如掃描范圍、圖像寬度和掃描傾角，以定位出需要進(jìn)行局部橫斷掃描的椎 骨或椎間盤。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的椎骨定位示意圖，如圖1所示，編號(hào)1至6的平行四 邊形分別為第一椎骨至第六椎骨的定位區(qū)域，掃描范圍由定位區(qū)域的寬度決定，定位區(qū) 域的寬度為平行四邊形的寬，圖像寬度由定位區(qū)域的長度決定，定位區(qū)域的長度為平行 四邊形的長，掃描傾角為平行四邊形的上邊或下邊與X軸的夾角。由此可見，在現(xiàn)有技術(shù)中，椎骨和椎間盤的定位是依靠醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)來完成的， 通常需要醫(yī)生花費(fèi)較長的時(shí)間，用較大的工作量才能手動(dòng)完成，這就會(huì)降低椎骨和椎間 盤的定位速度和精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提出一種椎骨和椎間盤的定位方法，以提高椎骨和椎間盤的定位速 度和精度。本發(fā)明還旨在提出一種椎骨和椎間盤的定位裝置，以提高椎骨和椎間盤的定位 速度和精度。因此，本發(fā)明提供了一種椎骨和椎間盤的定位方法，該方法包括在定位像中確定椎骨和椎間盤的粗定位區(qū)域；根據(jù)粗定位區(qū)域生成椎骨邊緣圖像；在椎骨邊緣圖像上確定所述椎間盤的水平位置；根據(jù)所述椎骨邊緣圖像上所述椎間盤的水平位置，確定所述椎骨的上下邊緣定 位線和所述椎間盤的定位線。優(yōu)選地，所述在定位像中確定椎骨和椎間盤的粗定位區(qū)域包括將定位像中相 同X坐標(biāo)處的像素的灰度值累加，并將累加的和作為X坐標(biāo)上的投影值；將定位像中一 確定X軸范圍內(nèi)投影值之和最大的區(qū)域作為粗定位區(qū)域。優(yōu)選地，所述生成椎骨邊緣圖像包括根據(jù)所述粗定位區(qū)域中像素的灰度值， 來確定所述椎骨邊緣圖像中的每一個(gè)像素的灰度值；根據(jù)所確定的像素的灰度值生成椎骨邊緣 圖像。優(yōu)選地，對(duì)于椎骨邊緣圖像中的每個(gè)像素，采用下式計(jì)算其灰度值g(x, y) = f(x+l, y+l)+2f(x, y+l)+f(x_l，y+l)_(f(x+l，y_l)+2f(x， y-l)+f(x-l, y_l))，其中，f(x，y)表示粗定位區(qū)域中像素(x，y)的灰度值，g(x，y)表示椎骨邊 緣圖像中像素(X，y)的灰度值。優(yōu)選地，所述確定所述椎間盤的水平位置包括將椎骨邊緣圖像上相同Y坐標(biāo) 處的像素的灰度值累加，并將累加的和作為Y坐標(biāo)上的投影值；對(duì)于每一行Y坐標(biāo)相同 的像素，如果在Y軸上該Y坐標(biāo)周圍的一確定區(qū)域內(nèi)有投影值大于一閾值，則將該行Y 坐標(biāo)相同的像素作為骨區(qū)域點(diǎn)；將Y坐標(biāo)連續(xù)的骨區(qū)域點(diǎn)構(gòu)成的區(qū)域作為骨區(qū)域；將所 述骨區(qū)域在Y軸上的中線位置作為相應(yīng)椎間盤的水平位置。優(yōu)選地，所述確定所述椎骨的上下邊緣定位線包括對(duì)于一椎骨，選取一組傾 角；對(duì)應(yīng)每一個(gè)傾角，獲取一組平行直線，該組平行直線的截距小于上一相鄰椎間盤的 水平位置，并大于下一相鄰椎間盤的水平位置；在對(duì)應(yīng)一傾角的一組平行直線中，將像 素的灰度值之和小于一閾值的直線作為候選定位線，將候選定位線中截距最大的直線作 為初始候選定位線，將候選定位線中截距最小的直線作為末端候選定位線；計(jì)算對(duì)應(yīng)每 一個(gè)傾角的初始候選定位線和末端候選定位線之間的距離，將距離為極大值時(shí)的初始候 選定位線作為當(dāng)前椎骨的上邊緣定位線，將距離為極大值時(shí)的末端候選定位線作為當(dāng)前 椎骨的下邊緣定位線。優(yōu)選地，所述確定所述椎間盤的定位線包括計(jì)算當(dāng)前椎間盤上一相鄰椎骨下 邊緣定位線的截距與當(dāng)前椎間盤下一相鄰椎骨上邊緣定位線的截距之和，將截距之和的 1/2作為當(dāng)前椎間盤的定位線的截距；計(jì)算當(dāng)前椎間盤上一相鄰椎骨下邊緣定位線的傾 角與當(dāng)前椎間盤下一相鄰椎骨上邊緣定位線的傾角之和，將傾角之和的1/2作為當(dāng)前椎 間盤的定位線的傾角。優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括去除椎骨邊緣圖像中的噪點(diǎn)。優(yōu)選地，所述去除椎骨邊緣圖像中的噪點(diǎn)包括搜索椎骨邊緣圖像中的直線； 對(duì)于搜索出的每一條直線，執(zhí)行如下操作提取該直線上的候選骨點(diǎn)；在候選骨點(diǎn)中確 定骨點(diǎn)與非骨點(diǎn)；將非骨點(diǎn)在椎骨邊緣圖像中的像素的灰度值置為0。優(yōu)選地，所述提取直線上的候選骨點(diǎn)包括沿直線方向依次選取每一個(gè)像素， 若每兩個(gè)相鄰像素中任一像素的灰度值大于椎骨邊緣圖像的平均灰度值的一比例，則將 這兩個(gè)相鄰像素中第一個(gè)像素所在的點(diǎn)視為候選骨點(diǎn)。優(yōu)選地，所述在候選骨點(diǎn)中確定骨點(diǎn)與非骨點(diǎn)包括A、若直線上的所有候選骨點(diǎn)是連續(xù)的，則計(jì)算所述候選骨點(diǎn)的像素?cái)?shù)之和N， 并執(zhí)行步驟B;若在直線上存在兩或三個(gè)不相連接的候選骨點(diǎn)線段，且每個(gè)候選骨點(diǎn)線 段的長度均大于10個(gè)像素，且每兩個(gè)相鄰的候選骨點(diǎn)線段之間的距離小于6個(gè)像素，則 計(jì)算直線上所有候選骨點(diǎn)的像素?cái)?shù)之和N，并執(zhí)行步驟B;否則，將直線上的所有點(diǎn)視 為非骨點(diǎn)，其中，N為正整數(shù)；B、若一條直線上所有候選骨點(diǎn)的像素?cái)?shù)之和N >Q，則執(zhí)行步驟C，其中，Q 為正整數(shù)；否則，將直線上的所有點(diǎn)視為非骨點(diǎn)；
C、若當(dāng)前直線和與其相鄰的上下各一條平行直線中均不存在候選骨點(diǎn)，則將當(dāng) 前直線上的所有點(diǎn)視為非骨點(diǎn)；否則，執(zhí)行步驟D；D、若當(dāng)前候選骨點(diǎn)在原始圖像的CT值大于椎骨邊緣圖像的平均灰度值的一倍 數(shù)，則將當(dāng)前候選骨點(diǎn)視為骨點(diǎn)；否則，將當(dāng)前候選骨點(diǎn)視為非骨點(diǎn)。本發(fā)明還提供了一種椎骨和椎間盤的定位裝置，該裝置包括一個(gè)粗定位區(qū)域獲取單元，用于在定位像中確定椎骨和椎間盤的粗定位區(qū)域；一個(gè)椎骨邊緣圖像獲取單元，用于根據(jù)粗定位區(qū)域生成椎骨邊緣圖像； 一個(gè)椎間盤水平位置確定單元，用于在椎骨邊緣圖像上確定所述椎間盤的水平 位置；一個(gè)椎骨定位單元，用于根據(jù)所述椎骨邊緣圖像上每個(gè)椎間盤的水平位置，確 定所述椎骨的上下邊緣定位線；以及一個(gè)椎間盤定位單元，用于根據(jù)所述椎骨的上下邊緣定位線，確定所述椎間盤 的定位線。優(yōu)選地，所述粗定位區(qū)域獲取單元包括一個(gè)X投影子單元，用于將定位像中 相同X坐標(biāo)處的像素的灰度值累加，并將累加的和作為X坐標(biāo)上的投影值；以及一個(gè)極 大值計(jì)算子單元，用于將定位像中一確定X軸范圍內(nèi)投影值之和最大的區(qū)域作為粗定位 區(qū)域。優(yōu)選地，所述椎骨邊緣圖像獲取單元包括一個(gè)計(jì)算子單元，用于利用下列公 式根據(jù)所述粗定位區(qū)域中像素的灰度值確定椎骨邊緣圖像中每一個(gè)像素的灰度值g(x，
y) = f(x+l, y+l)+2f(x, y+l)+f(x_l，y+l)-(f(x+l, y_l)+2f(x，y-l)+f(x_l，y_l))，
其中，f(x，y)表示粗定位區(qū)域中像素(x，y)的灰度值，g(x，y)表示椎骨邊緣圖像中 像素(X，y)的灰度值；以及一個(gè)圖像生成子單元，用于根據(jù)所確定的像素的灰度值生成 椎骨邊緣圖像。優(yōu)選地，所述椎間盤水平位置確定單元包括一個(gè)Y投影子單元，用于將椎骨 邊緣圖像上相同Y坐標(biāo)處的像素的灰度值累加，并將累加的和作為Y坐標(biāo)上的投影值； 一個(gè)骨區(qū)域確定子單元，用于對(duì)于每一行Y坐標(biāo)相同的像素，判斷在Y軸上該Y坐標(biāo)周 圍的一確定區(qū)域內(nèi)是否有投影值大于一閾值，如果有，則將該行Y坐標(biāo)相同的像素作為 骨區(qū)域點(diǎn)，并將Y坐標(biāo)連續(xù)的骨區(qū)域點(diǎn)構(gòu)成的區(qū)域作為骨區(qū)域；以及一個(gè)中線確定子單 元，用于將所述骨區(qū)域在Y軸上的中線位置作為相應(yīng)椎間盤的水平位置。優(yōu)選地，所述椎骨定位單元包括一個(gè)傾角選取子單元，用于對(duì)于一椎骨，選 取一組傾角；一個(gè)平行直線獲取子單元，用于對(duì)應(yīng)每一個(gè)傾角，獲取一組平行直線，該 組平行直線的截距小于當(dāng)前椎骨的上一相鄰椎間盤的水平位置，并大于當(dāng)前椎骨的下一 相鄰椎間盤的水平位置；一個(gè)候選定位線確定子單元，用于在對(duì)應(yīng)一傾角的一組平行直 線中，將像素的灰度值之和小于一閾值的直線作為候選定位線，將候選定位線中截距最 大的直線作為初始候選定位線，將候選定位線中截距最小的直線作為末端候選定位線； 以及一個(gè)定位線確定子單元，用于計(jì)算對(duì)應(yīng)每一個(gè)傾角的初始候選定位線和末端候選定 位線之間的距離，將距離為極大值時(shí)的初始候選定位線作為當(dāng)前椎骨的上邊緣定位線， 將距離為極大值時(shí)的末端候選定位線作為當(dāng)前椎骨的下邊緣定位線。優(yōu)選地，所述椎間盤定位單元包括一個(gè)截距確定子單元，用于計(jì)算當(dāng)前椎間盤上一相鄰椎骨下邊緣定位線的截距與當(dāng)前椎間盤下一相鄰椎骨上邊緣定位線的截距之 和，將截距之和的1/2作為當(dāng)前椎間盤的定位線的截距；以及一個(gè)傾角確定子單元，用 于計(jì)算當(dāng)前椎間盤上一相鄰椎骨下邊緣定位線的傾角與當(dāng)前椎間盤下一相鄰椎骨上邊緣 定位線的傾角之和，將傾角之和的1/2作為當(dāng)前椎間盤的定位線的傾角。優(yōu)選地，該裝置進(jìn)一步包括一個(gè)噪點(diǎn)去除單元，用于去除椎骨邊緣圖像中的噪 點(diǎn)ο優(yōu)選地，所述噪點(diǎn)去除單元包括一個(gè)直線搜索子單元，用于搜索椎骨邊緣圖 像中的直線；一個(gè)候選骨點(diǎn)提取子單元，用于提取直線上的候選骨點(diǎn)；一個(gè)骨點(diǎn)確定子 單元，用于在候選骨點(diǎn)中確定骨點(diǎn)與非骨點(diǎn)；一個(gè)置零子單元，用于將非骨點(diǎn)在椎骨邊 緣圖像中的像素的灰度值置為0。優(yōu)選地，所述候選骨點(diǎn)提取子單元包括一個(gè)像素選取子模塊，用于沿直線方 向依次選取每一個(gè)像素；一個(gè)候選骨點(diǎn)判斷子模塊，用于判斷每兩個(gè)相鄰像素中任一像 素的灰度值是否大于椎骨邊緣圖像的平均灰度值的一比例，若是，則將這兩個(gè)相鄰像素 中的第一個(gè)像素所在的點(diǎn)視為骨點(diǎn)。優(yōu)選地，所述骨點(diǎn)確定子單元包括一個(gè)第一判斷子模塊、一個(gè)第二判斷子模 塊、一個(gè)第三判斷子模塊和一個(gè)第四判斷子模塊；其中，所述第一判斷子模塊用于判斷直線上所有候選骨點(diǎn)是否連續(xù)，若是，則計(jì)算連 續(xù)的候選骨點(diǎn)的像素?cái)?shù)之和N，并執(zhí)行第二判斷子模塊；若在直線上存在兩或三個(gè)不相 連接的候選骨點(diǎn)線段，且每個(gè)候選骨點(diǎn)線段的長度均大于10個(gè)像素，且每兩個(gè)相鄰的候 選骨點(diǎn)線段之間的距離小于6個(gè)像素，則計(jì)算直線上所有候選骨點(diǎn)的像素?cái)?shù)之和N，并執(zhí) 行第二判斷子模塊；否則，將直線上的所有點(diǎn)視為非骨點(diǎn)，其中，N為正整數(shù)；所述第二判斷子模塊，用于判斷一條直線上所有候選骨點(diǎn)的像素?cái)?shù)之和N是否 >Q,如果是，則執(zhí)行第三判斷子模塊，其中Q為正整數(shù)；否則，將直線上的所有點(diǎn)視 為非骨點(diǎn)；所述第三判斷子模塊，用于判斷當(dāng)前直線和與其相鄰的上下各一條平行直線中 是否存在候選骨點(diǎn)，如果均不存在候選骨點(diǎn)，則將當(dāng)前直線上的所有點(diǎn)視為非骨點(diǎn)；否 貝U，執(zhí)行第四判斷子模塊；所述第四判斷子模塊，用于判斷當(dāng)前候選骨點(diǎn)在原始圖像的CT值是否大于椎骨 邊緣圖像的平均灰度值的一倍數(shù)，若是，則將當(dāng)前候選骨點(diǎn)視為骨點(diǎn)；否則，將當(dāng)前候 選骨點(diǎn)視為非骨點(diǎn)。 由上述技術(shù)方案可見，本發(fā)明所提供的椎骨和椎間盤的定位方法和裝置在椎骨 邊緣圖像中確定每個(gè)椎間盤的水平位置，并在上下相鄰椎間盤的水平位置范圍內(nèi)確定每 一椎骨的上下邊緣定位線，根據(jù)上一相鄰椎骨的下邊緣定位線和下一椎骨的上邊緣定位 線確定每一椎間盤的定位線，這樣就無需醫(yī)生根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整掃描參數(shù)以進(jìn)行椎骨和椎間 盤的定位，提高了椎骨和椎間盤的定位速度和精度。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的椎骨定位示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例的一種椎骨和椎間盤的定位方法的流程圖。
圖3為 粗定位區(qū)域示意圖。圖4為椎骨邊緣圖像的示意圖。圖5為去除噪點(diǎn)后的椎骨邊緣圖像。圖6為椎間盤的水平位置示意圖。圖7為確定第二椎骨的上下邊緣定位線的示意圖。圖8為確定第七椎間盤的定位線的示意圖。圖9為本發(fā)明實(shí)施例的一種椎骨和椎間盤的定位裝置的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施 例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明提供了一種對(duì)椎骨和錐間盤進(jìn)行自動(dòng)定位的方法，首先獲取椎骨和椎間 盤的粗定位區(qū)域，并根據(jù)粗定位區(qū)域獲取椎骨邊緣圖像，然后在椎骨邊緣圖像中確定出 椎間盤的水平位置，并根據(jù)兩個(gè)相鄰椎間盤的水平位置確定這兩個(gè)相鄰椎間盤之間的椎 骨的上下邊緣定位線，最后根據(jù)兩個(gè)相鄰椎骨的上下邊緣定位線確定這兩個(gè)相鄰椎骨之 間的椎間盤的定位線，采用上述定位方法可自動(dòng)確定椎骨和椎間盤的定位線，能夠提高 椎骨和椎間盤的定位速度和精度。圖2為本發(fā)明實(shí)施例的一種椎骨和椎間盤的定位方法的流程圖。如圖2所示， 該方法包括以下步驟步驟201，在定位像中獲取椎骨和椎間盤的粗定位區(qū)域。圖3為粗定位區(qū)域示意圖，如圖3所示，水平方向用X軸表示，垂直方向用Y 軸表示。獲取粗定位區(qū)域包括將定位像中相同X坐標(biāo)處的像素的灰度值累加，并將累 加的和作為X坐標(biāo)上的投影值，按照這個(gè)方法，可獲得每個(gè)X坐標(biāo)上的投影值；從X坐 標(biāo)零點(diǎn)開始，選取一確定寬度的區(qū)域(窗口)，優(yōu)選的窗口寬度為圖像在X方向上總寬度 的1/7至1/8;計(jì)算當(dāng)前窗口內(nèi)的X坐標(biāo)上的投影值之和；然后將窗口延X軸移動(dòng)，計(jì) 算下一窗口內(nèi)的投影值之和，重復(fù)此計(jì)算步驟直至窗口移出圖像區(qū)域?yàn)橹梗贿@樣得到每 個(gè)窗口內(nèi)的投影值的和值，將投影值之和的極大值所對(duì)應(yīng)的窗口區(qū)域作為粗定位區(qū)域。如圖3所示，將圖像中每個(gè)像素的灰度值投影至X坐標(biāo)上，并將同一 X坐標(biāo)處 的灰度值之和作為X坐標(biāo)上的投影值，圖中直線Ll和L2之間的區(qū)域?yàn)閄坐標(biāo)上的投影 值之和為極大值的區(qū)域，即粗定位區(qū)域。在下述步驟中，將粗定位區(qū)域作為研究對(duì)象，圖3中直線Ll和L2之間的圖像即 為粗定位區(qū)域。步驟202，根據(jù)粗定位區(qū)域生成椎骨邊緣圖像。在本步驟中，椎骨邊緣圖像中像素的灰度值與粗定位子圖中該像素周圍像素的 灰度值相關(guān)。優(yōu)選地，設(shè)像素(X，y)在粗定位區(qū)域中的灰度值為f(x，y)，設(shè)像素(x，y)在 椎骨邊緣圖像中的灰度值為g(x，y)，則一種計(jì)算g(x，y)的方法如下式所示(也可以采 用例如拉格朗日算子等其它方法計(jì)算g(x，y)，這里不一一介紹)g(x, y) = f(x+l, y+l)+2f(x, y+l)+f(x_l，y+l)-(f(x+l，y_l)+2f(x，y-l)+f(x-l，y-1)) 采用上述方法從粗定位區(qū)域中提取出椎骨邊緣，并生成椎骨邊緣圖像。圖4為 椎骨邊緣圖像的示意圖，如果4所示，圖中灰度值較大的區(qū)域?yàn)樗崛〉淖倒沁吘?，?時(shí)，也有部分灰度值較大的區(qū)域?yàn)樵朦c(diǎn)。步驟203，進(jìn)一步，可以去除椎骨邊緣圖像中的噪點(diǎn)。圖5為去除噪點(diǎn)后的椎骨邊緣圖像。在本步驟中，將椎骨邊緣近似看作一直 線，而在現(xiàn)有技術(shù)中，霍夫(Hough)變換是一種經(jīng)典的搜索直線的方法，假設(shè)沿y =
11八] +^方向進(jìn)行搜索，其中，ytl為椎骨邊緣圖像中像素的縱坐標(biāo)，I ^AAIctan(I)，n為
正整數(shù)，Ak為預(yù)設(shè)的斜率搜索間隔，Ak可根據(jù)具體情況設(shè)定，但一般小于0.1，對(duì)于每
一個(gè)yo和滿足l〃M|<tan(f)的所有n，沿直線y = nAkx+ytl方向，通過χ的變化來進(jìn)行
直線搜索。以上內(nèi)容為霍夫變換的基本原理，可參見現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)容。在所搜索出的直 線中，如果直線上的像素同時(shí)滿足以下5個(gè)條件，則將像素所在的點(diǎn)作為椎骨邊緣上的 骨占.
nJ / …·1)沿直線方向依次選取每一個(gè)像素，例如，若直線是水平方向的，可沿從左至 右的方向，也可沿從右至左的方向依次選取像素。若每兩個(gè)相鄰像素中任一像素的灰度 值大于椎骨邊緣圖像的平均灰度值的1/4(也可以采用其它比例)，則將這兩個(gè)相鄰像素 中的第一個(gè)像素所在的點(diǎn)視為候選骨點(diǎn)，然后執(zhí)行條件2)的判斷；若兩個(gè)相鄰像素均小 于等于椎骨邊緣圖像的平均灰度值的1/4，則不做任何處理，并選取下一個(gè)像素，再重復(fù) 執(zhí)行上述判斷步驟。2)若直線上的所有候選骨點(diǎn)是連續(xù)的，則計(jì)算這些連續(xù)的候選骨點(diǎn)的像素?cái)?shù)之 和N，并執(zhí)行條件3)的判斷；若在直線上存在多個(gè)不相連接的候選骨點(diǎn)線段，且每個(gè)候 選骨點(diǎn)線段的長度均大于10個(gè)像素，且不連續(xù)的候選骨點(diǎn)線段小于等于3個(gè)(即直線上 存在兩個(gè)或三個(gè)候選骨點(diǎn)線段)，且每兩個(gè)相鄰的候選骨點(diǎn)線段之間的距離小于6個(gè)像 素，則計(jì)算直線上所有候選骨點(diǎn)的像素?cái)?shù)之和N，并執(zhí)行條件3)的判斷。否則，將直線 上的所有點(diǎn)視為非骨點(diǎn)，其中，N為正整數(shù)。需要說明的是，候選骨點(diǎn)線段是指大于等于兩個(gè)的連續(xù)骨點(diǎn)構(gòu)成的線段。3)若一條直線上所有候選骨點(diǎn)的像素?cái)?shù)之和N > Q，則執(zhí)行條件4)的判斷；否 貝U，將直線上的所有點(diǎn)視為非骨點(diǎn)。其中，Q為正整數(shù)，具體數(shù)值根據(jù)實(shí)際情況而定， 例如Q的初始值可設(shè)為22。4)如果當(dāng)前直線和與其相鄰的上下各一條平行直線中均不存在候選骨點(diǎn)，則將 當(dāng)前直線上的所有點(diǎn)視為非骨點(diǎn)；否則，進(jìn)入條件5)的判斷。5)若當(dāng)前候選骨點(diǎn)在原始圖像的CT值大于椎骨邊緣圖像的平均灰度值的1.2倍 (可以根據(jù)具體應(yīng)用選用其他倍數(shù))，則將當(dāng)前候選骨點(diǎn)視為骨點(diǎn)；否則，將當(dāng)前候選骨 點(diǎn)視為非骨點(diǎn)。確定出所有直線上候選骨點(diǎn)為骨點(diǎn)和或非骨點(diǎn)后，骨點(diǎn)在椎骨邊緣圖像中的像 素的灰度值保持不變，將非骨點(diǎn)在椎骨邊緣圖像中的像素的灰度值置為0。步驟204，在椎骨邊緣圖像上確定椎間盤的水平位置。圖6為椎間盤的水平位置示意圖。具體地說，確定椎間盤的水平位置的方法為將椎骨邊緣圖像上相同Y坐標(biāo)處的像素的灰度值累加，并將累加的和作為Y坐標(biāo)上 的投影值，按照這個(gè)方法，可獲得每個(gè)Y坐標(biāo)上的投影值；對(duì)于每一行Y坐標(biāo)為y的像 素，若在直線Y = y和Y = y+m之間的區(qū)域內(nèi)存在一個(gè)大于一閾值的投影值，則認(rèn)為該 行像素為骨區(qū)域點(diǎn)(其中m為正整數(shù)，優(yōu)選地，m的值為6，閾值為Y坐標(biāo)上的平均投 影值的1/10)，將Y坐標(biāo)連續(xù)的骨區(qū)域點(diǎn)構(gòu)成的區(qū)域作為骨區(qū)域；將骨區(qū)域在Y軸上的 中線位置作為相應(yīng)椎間盤的水平位置，從而可以確定各個(gè)椎間盤的水平位置。步驟205，根據(jù)椎骨邊緣圖像上椎間盤的 水平位置，確定椎骨的上下邊緣定位 線。在圖像中，直線的描述參數(shù)為傾角和截距。本發(fā)明的實(shí)施例中，傾角為直線與 X軸的正方向之間的夾角，截距為直線與Y軸的交點(diǎn)的縱坐標(biāo)。由于定位線的表現(xiàn)形式 為直線，因此在本步驟中，通過確定定位線的傾角和截距來確定定位線的位置。具體來說，首先需要選取一組傾角，優(yōu)選地，在60度與120度之間選取一組傾 角。對(duì)應(yīng)每一個(gè)傾角，得到一組傾角相同但具有不同截距的平行直線，該組平行直線的 截距小于當(dāng)前椎骨的上一相鄰椎間盤的水平位置，且大于當(dāng)前椎骨的下一相鄰椎間盤的 水平位置；在對(duì)應(yīng)一個(gè)傾角的一組平行直線中，將一條直線上每個(gè)像素的灰度值之和小 于閾值(其中，閾值優(yōu)選為椎骨邊緣圖像的平均灰度值的1/4，也可以采用其它比例) 的直線作為候選定位線，這樣，對(duì)應(yīng)一個(gè)傾角就有一組平行的候選定位線，為了方便起 見，可將一組候選定位線中截距最大的直線稱為初始候選定位線，將一組候選定位線中 截距最小的直線稱為末端候選定位線；計(jì)算對(duì)應(yīng)每一個(gè)傾角的初始候選定位線和末端候 選定位線之間的距離，將距離為極大值時(shí)的初始候選定位線作為當(dāng)前椎骨的上邊緣定位 線，將距離為極大值時(shí)的末端候選定位線作為當(dāng)前椎骨的下邊緣定位線。圖7為確定第二椎骨的上下邊緣定位線的示意圖。如圖7所示，對(duì)應(yīng)每一個(gè)傾 角α，可得到截距小于第二椎間盤的水平位置，且截距大于第三椎間盤的水平位置的一 組平行直線；在對(duì)應(yīng)每一個(gè)傾角α的一組平行直線中，將一條直線上每個(gè)像素的灰度值 之和小于閾值的直線作為候選定位線，這樣，對(duì)應(yīng)每個(gè)傾角α就有一組平行的候選定位 線，將一組候選定位線中截距最大的直線記作L(a，bl)，將一組候選定位線中截距最小 的直線記為L(a，b2)其中，bl和b2為直線的截距；計(jì)算對(duì)應(yīng)每一個(gè)傾角α的L(a， bl)和L(a，b2)之間的距離，將距離為極大值時(shí)的L(a，b2)作為第二椎骨的上邊緣 定位線L3(afind，blfind)，將距離為極大值時(shí)的L(a，b2)作為第二椎骨的下邊緣定位線 L4( Qfind, b2find)，其中，0&1(1為第二椎骨上下邊緣定位線的傾角，blfind為第二椎骨的上 邊緣定位線的截距，b2find為第二椎骨的下邊緣定位線的截距。步驟206，確定椎間盤的定位線。計(jì)算當(dāng)前椎間盤上一相鄰椎骨下邊緣定位線的截距與當(dāng)前椎間盤下一相鄰椎骨 上邊緣定位線的截距之和，將截距之和的1/2作為當(dāng)前椎間盤的定位線的截距；計(jì)算當(dāng) 前椎間盤上一相鄰椎骨下邊緣定位線的傾角與當(dāng)前椎間盤下一相鄰椎骨上邊緣定位線的 傾角之和，將傾角之和的1/2作為當(dāng)前椎間盤的定位線的傾角。這樣就可以確定各個(gè)椎 間盤的定位線。圖8為確定第七椎間盤定位線的示意圖。如圖8所示，若第六椎骨的下邊緣定 位線為L5(a5，b5)，第七椎骨的上邊緣定位線為L6( α 6，b6)，則第七椎間盤的定位線、，τ nt 5 + α6 65 + 66、
為 L7(~-，~-~)c需要說明的是，在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)對(duì)椎骨進(jìn)行掃描時(shí)，椎骨的掃描區(qū)域?yàn)樯弦?個(gè)相鄰椎間盤的定位線與下一相鄰椎間盤定位線之間的區(qū)域，當(dāng)對(duì)椎間盤進(jìn)行掃描時(shí)， 椎間盤僅掃描一層，因此僅根據(jù)椎間盤的定位線的位置就可確定椎間盤的掃描位置。基于上述椎骨和椎間盤的定位方法，圖9為本發(fā)明實(shí)施例的一種椎骨和椎間盤 的定位裝置的結(jié)構(gòu)圖。如圖9所示，該裝置包括一個(gè)粗定位區(qū)域獲取單元101、一個(gè)椎 骨邊緣圖像獲取單元102、一個(gè)椎間盤水平位置確定單元104、一個(gè)椎骨定位單元105和 一個(gè)椎間盤定位單元106。其中，粗定位區(qū)域獲取單元101在定位像中確定椎骨和椎間盤的粗定位區(qū)域； 椎骨邊緣圖像獲取單元102根據(jù)粗定位區(qū)域生成椎骨邊緣圖像；椎間盤水平位置確定單 元104在椎骨邊緣圖像上確定椎間盤的水平位置；椎骨定位單元105根據(jù)所述椎骨邊緣圖 像上椎間盤的水平位置，確定椎骨的上下邊緣定位線；椎間盤定位單元106根據(jù)所述椎 骨的上下邊緣定位線，確定椎間盤的定位線。粗定位區(qū)域獲取單元101包括一個(gè)X投影子單元1011和一個(gè)極大值計(jì)算子單 元1012。其中，X投影子單元1011將定位像中相同X坐標(biāo)處的像素的灰度值累加，并 將累加的和作為X坐標(biāo)上的投影值；極大值計(jì)算子單元1012將定位像中一確定X軸范圍 內(nèi)投影值之和最大的區(qū)域作為粗定位區(qū)域。椎骨邊緣圖像獲取單元102包括一個(gè)計(jì)算子單元1021和一個(gè)圖像生成子單元 1022。計(jì)算子單元1021根據(jù)粗定位區(qū)域中像素的灰度值確定椎骨邊緣圖像中每一個(gè)像 素的灰度值，g(x，y)=f(x+l，y+l)+2f(x, y+l)+f(x_l，y+l)-(f(x+l, y-l)+2f(x, y-l)+f(x-l, y-1))，像素(x，y)在粗定位區(qū)域中的灰度值為f(x，y)，像素(x，y)在 椎骨邊緣圖像中的灰度值為g(x，y)。圖像生成子單元1022根據(jù)所確定的像素的灰度值 生成椎骨邊緣圖像。椎間盤水平位置確定單元104包括一個(gè)Y投影子單元1041、一個(gè)骨區(qū)域確定 子單元1042和一個(gè)中線確定子單元1043。其中，Y投影子單元1041將椎骨邊緣圖像上 相同Y坐標(biāo)處的像素的灰度值累加，并將累加的和作為Y坐標(biāo)上的投影值；骨區(qū)域確定 子單元1042對(duì)于每一行Y坐標(biāo)相同的像素，判斷在Y軸上該Y坐標(biāo)周圍的一確定區(qū)域內(nèi) 是否有投影值大于一閾值，如果在Y軸上該Y坐標(biāo)周圍的一確定區(qū)域內(nèi)有投影值大于所 述閾值，則將該行Y坐標(biāo)相同的像素作為骨區(qū)域點(diǎn)，并將Y坐標(biāo)連續(xù)的骨區(qū)域點(diǎn)構(gòu)成的 區(qū)域作為骨區(qū)域；中線確定子單元1043將骨區(qū)域在Y軸上的中線位置作為相應(yīng)椎間盤的 水平位置。 椎骨定位單元105包括一個(gè)傾角選取子單元1051、一個(gè)平行直線獲取子單元 1052、一個(gè)候選定位線確定子單元1053和一個(gè)定位線確定子單元1054。其中，傾角選 取子單元1051對(duì)于一椎骨，選取一組傾角；平行直線獲取子單元1052對(duì)應(yīng)每一個(gè)傾角， 獲取一組平行直線，所述平行直線的截距小于當(dāng)前椎骨的上一相鄰椎間盤的水平位置， 并大于當(dāng)前椎骨的下一相鄰椎間盤的水平位置；候選定位線確定子單元1053在對(duì)應(yīng)一個(gè) 傾角的一組平行直線中，將像素的灰度值之和小于閾值的直線作為候選定位線，將候選 定位線中截距最大的直線作為初始候選定位線，將候選定位線中截距最小的直線作為末端候選定位線；定位線確定子單元1054計(jì)算對(duì)應(yīng)每一個(gè)傾角的初始候選定位線和末端候 選定位線之間的距離，將距離為極大值時(shí)的初始候選定位線作為當(dāng)前椎骨的上邊緣定位 線，將距離為極大值時(shí)的末端候選定位線作為當(dāng)前椎骨的下邊緣定位線。椎間 盤定位單元106包括一個(gè)截距確定子單元1061和一個(gè)傾角確定子單元 1062。其中，截距確定子單元1061計(jì)算當(dāng)前椎間盤上一相鄰椎骨下邊緣定位線的截距與 當(dāng)前椎間盤下一相鄰椎骨上邊緣定位線的截距之和，將截距之和的1/2作為當(dāng)前椎間盤 的定位線的截距。傾角確定子單元1062計(jì)算當(dāng)前椎間盤上一相鄰椎骨下邊緣定位線的傾 角與當(dāng)前椎間盤下一相鄰椎骨上邊緣定位線的傾角之和，將傾角之和的1/2作為當(dāng)前椎 間盤的定位線的傾角。該裝置進(jìn)一步包括一個(gè)噪點(diǎn)去除單元103，噪點(diǎn)去除單元103用于去除椎骨邊緣 圖像中的噪點(diǎn)。噪點(diǎn)去除單元103包括一個(gè)直線搜索子單元1031、一個(gè)候選骨點(diǎn)提取子單元 1032、一個(gè)骨點(diǎn)確定子單元1033和一個(gè)置零子單元1034。其中，直線搜索子單元1031采 用例如霍夫變換等方法搜索椎骨邊緣圖像中的直線；候選骨點(diǎn)提取子單元1032提取直線 上的候選骨點(diǎn)；骨點(diǎn)確定子單元1033在候選骨點(diǎn)中確定骨點(diǎn)與非骨點(diǎn)；置零子單元1034 將非骨點(diǎn)在椎骨邊緣圖像中的像素的灰度值置為0，還可以保持骨點(diǎn)在椎骨邊緣圖像中的 像素的灰度值不變。候選骨點(diǎn)提取子單元1032包括一個(gè)像素選取子模塊10321和一個(gè)候選骨點(diǎn)判 斷子模塊10322。其中，像素選取子模塊10321沿直線方向依次選取每一個(gè)像素；候選 骨點(diǎn)判斷子模塊10322判斷每兩個(gè)相鄰像素中其中任一像素的灰度值是否大于椎骨邊緣 圖像的平均灰度值的一比例(例如1/4)，若是，則將這兩個(gè)相鄰像素中的第一個(gè)像素所 在的點(diǎn)視為骨點(diǎn)。骨點(diǎn)確定子單元1033包括一個(gè)第一判斷子模塊10331、一個(gè)第二判斷子模塊 10332、一個(gè)第三判斷子模塊10333和一個(gè)第四判斷子模塊10334。其中，第一判斷子模塊10331判斷直線上所有候選骨點(diǎn)是否連續(xù)，若是，則計(jì) 算這些連續(xù)的候選骨點(diǎn)的像素?cái)?shù)之和N，并執(zhí)行第二判斷子模塊10332 ；若在直線上存在 多個(gè)不相連接的候選骨點(diǎn)線段，且每個(gè)候選骨點(diǎn)線段的長度均大于10個(gè)像素，且不連續(xù) 的候選骨點(diǎn)線段小于等于3個(gè)(即直線上存在兩個(gè)或三個(gè)不連續(xù)的候選骨點(diǎn)線段)，且每 兩個(gè)相鄰的候選骨點(diǎn)線段之間的距離小于6個(gè)像素，則計(jì)算直線上所有候選骨點(diǎn)的像素 數(shù)之和N，并執(zhí)行第二判斷子模塊10332;否則，將直線上的所有點(diǎn)視為非骨點(diǎn)。其中， N為正整數(shù)。第二判斷子模塊10332判斷一條直線上所有候選骨點(diǎn)的像素?cái)?shù)之和N是否> Q， 若一條直線上所有候選骨點(diǎn)的像素?cái)?shù)之和N >Q，則執(zhí)行第三判斷子模塊10333，其中， Q為正整數(shù)，Q根據(jù)實(shí)際情況而定，并可根據(jù)實(shí)際情況而調(diào)整，例如Q的初始值為22; 否則，將直線上的所有點(diǎn)視為非骨點(diǎn)。第三判斷子模塊10333判斷當(dāng)前直線和與其相鄰的上下各一條平行直線中是否 存在候選骨點(diǎn)，如果當(dāng)前直線和與其相鄰的上下各一條平行直線中均不存在候選骨點(diǎn)， 則將當(dāng)前直線上的所有點(diǎn)視為非骨點(diǎn)；否則，執(zhí)行第四判斷子模塊10334。第四判斷子模塊10334判斷當(dāng)前候選骨點(diǎn)在原始圖像的CT值是否大于椎骨邊緣圖像的平均灰度值的一倍數(shù)(例如1.2倍)，若是，則將當(dāng)前候選骨點(diǎn)視為骨點(diǎn)；否則， 將當(dāng)前候選骨點(diǎn)視為非骨點(diǎn)。本發(fā)明所提供的一種椎骨和椎間盤的定位裝置的實(shí)施例的具體說明請(qǐng)參照?qǐng)D2 所示方法實(shí)施例中的相應(yīng)說明，此處不再贅述?？梢?，基于上述椎骨和椎間盤的定位方法，首先在定位像中獲取椎骨和椎間盤 的粗定位區(qū)域，然后根據(jù)粗定位區(qū)域生成椎骨邊緣圖像，其次在椎骨邊緣圖像上確定椎 間盤的水平位置，根據(jù)椎骨邊緣圖像上 椎間盤的水平位置確定椎骨的上下邊緣定位線和 椎間盤的定位線。當(dāng)對(duì)椎骨進(jìn)行掃描時(shí)，椎骨的掃描區(qū)域?yàn)樯弦粋€(gè)相鄰椎間盤的定位線 與下一相鄰椎間盤定位線之間的區(qū)域，當(dāng)對(duì)椎間盤進(jìn)行掃描時(shí)，椎間盤的定位線即為椎 間盤的掃描位置，這樣就不需要醫(yī)生花費(fèi)較長時(shí)間調(diào)整掃描序列的相關(guān)參數(shù)以對(duì)待掃描 的椎骨和椎間盤進(jìn)行定位，提高了椎骨和椎間盤的定位速度，同時(shí)，也提高了椎骨和椎 間盤的定位精度。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換以及改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā) 明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種椎骨和椎間盤的定位方法，該方法包括 在定位像中確定椎骨和椎間盤的粗定位區(qū)域； 根據(jù)粗定位區(qū)域生成椎骨邊緣圖像；在椎骨邊緣圖像上確定所述椎間盤的水平位置；根據(jù)所述椎骨邊緣圖像上所述椎間盤的水平位置，確定所述椎骨的上下邊緣定位線 和所述椎間盤的定位線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在定位像中確定椎骨和椎間盤的粗 定位區(qū)域包括將定位像中相同X坐標(biāo)處的像素的灰度值累加，并將累加的和作為X坐標(biāo)上的投影值；將定位像中一確定X軸范圍內(nèi)投影值之和最大的區(qū)域作為粗定位區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成椎骨邊緣圖像包括根據(jù)所述粗定位區(qū)域中像素的灰度值，來確定所述椎骨邊緣圖像中的每一個(gè)像素的 灰度值；根據(jù)所確定的像素的灰度值生成椎骨邊緣圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，對(duì)于椎骨邊緣圖像中的每個(gè)像素，采用 下式計(jì)算其灰度值g(x, y) = f(x+l, y+l)+2f(x, y+l)+f(x_l，y+l)-(f(x+l, y_l)+2f(x， y-l)+f(x-l, y_l))，其中，f(x，y)表示粗定位區(qū)域中像素(x，y)的灰度值，g(x，y)表示椎骨邊緣圖 像中像素(X，y)的灰度值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定所述椎間盤的水平位置包括將椎骨邊緣圖像上相同Y坐標(biāo)處的像素的灰度值累加，并將累加的和作為Y坐標(biāo)上 的投影值；對(duì)于每一行Y坐標(biāo)相同的像素，如果在Y軸上該Y坐標(biāo)周圍一確定區(qū)域內(nèi)有投影值 大于一閾值，則將該行Y坐標(biāo)相同的像素作為骨區(qū)域點(diǎn)； 將Y坐標(biāo)連續(xù)的骨區(qū)域點(diǎn)構(gòu)成的區(qū)域作為骨區(qū)域； 將所述骨區(qū)域在Y軸上的中線位置作為相應(yīng)椎間盤的水平位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定所述椎骨的上下邊緣定位線包括對(duì)于一椎骨，選取一組傾角；對(duì)應(yīng)每一個(gè)傾角，獲取一組平行直線，該組平行直線的截距小于上一相鄰椎間盤的 水平位置，并大于下一相鄰椎間盤的水平位置；在一組平行直線中，將像素的灰度值之和小于一閾值的直線作為候選定位線，將候 選定位線中截距最大的直線作為初始候選定位線，將候選定位線中截距最小的直線作為 末端候選定位線；計(jì)算各組中初始候選定位線和末端候選定位線之間的距離，將距離為極大值時(shí)的初 始候選定位線作為當(dāng)前椎骨的上邊緣定位線，將距離為極大值時(shí)的末端候選定位線作為當(dāng)前椎骨的下邊緣定位線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定所述椎間盤的定位線包括 計(jì)算當(dāng)前椎間盤上一相鄰椎骨下邊緣定位線的截距與當(dāng)前椎間盤下一相鄰椎骨上邊緣定位線的截距之和，將截距之和的1/2作為當(dāng)前椎間盤的定位線的截距；計(jì)算當(dāng)前椎間盤上一相鄰椎骨下邊緣定位線的傾角與當(dāng)前椎間盤下一相鄰椎骨上邊 緣定位線的傾角之和，將傾角之和的1/2作為當(dāng)前椎間盤的定位線的傾角。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括去除椎骨邊緣圖 像中的噪點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述去除椎骨邊緣圖像中的噪點(diǎn)包括搜索椎骨邊緣圖像中的直線；對(duì)于搜索出的每一條直線，執(zhí)行如下操作提取該直線上的候選骨點(diǎn)；在候選骨點(diǎn) 中確定骨點(diǎn)與非骨點(diǎn)；將非骨點(diǎn)在椎骨邊緣圖像中的像素的灰度值置為O。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述提取直線上的候選骨點(diǎn)包括沿 直線方向依次選取每一個(gè)像素，若每兩個(gè)相鄰像素中任一像素的灰度值大于椎骨邊緣圖 像的平均灰度值的一比例，則將這兩個(gè)相鄰像素中第一個(gè)像素所在的點(diǎn)視為候選骨點(diǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述在候選骨點(diǎn)中確定骨點(diǎn)與非骨點(diǎn) 包括A、若直線上的所有候選骨點(diǎn)是連續(xù)的，則計(jì)算所述候選骨點(diǎn)的像素?cái)?shù)之和N，并執(zhí) 行步驟B;若在直線上存在兩或三個(gè)不相連接的候選骨點(diǎn)線段，且每個(gè)候選骨點(diǎn)線段的 長度均大于10個(gè)像素，且每兩個(gè)相鄰的候選骨點(diǎn)線段之間的距離小于6個(gè)像素，則計(jì)算 直線上所有候選骨點(diǎn)的像素?cái)?shù)之和N，并執(zhí)行步驟B;否則，將直線上的所有點(diǎn)視為非 骨點(diǎn)，其中，N為正整數(shù)；B、若一條直線上所有候選骨點(diǎn)的像素?cái)?shù)之和N>Q，則執(zhí)行步驟C，其中，Q為正 整數(shù)；否則，將直線上的所有點(diǎn)視為非骨點(diǎn)；C、若當(dāng)前直線和與其相鄰的上下各一條平行直線中均不存在候選骨點(diǎn)，則將當(dāng)前直 線上的所有點(diǎn)視為非骨點(diǎn)；否則，執(zhí)行步驟D；D、若當(dāng)前候選骨點(diǎn)在原始圖像的CT值大于椎骨邊緣圖像的平均灰度值的一倍數(shù)， 則將當(dāng)前候選骨點(diǎn)視為骨點(diǎn)；否則，將當(dāng)前候選骨點(diǎn)視為非骨點(diǎn)。
12.—種椎骨和椎間盤的定位裝置，該裝置包括一個(gè)粗定位區(qū)域獲取單元(101)，用于在定位像中確定椎骨和椎間盤的粗定位區(qū)域；一個(gè)椎骨邊緣圖像獲取單元(102)，用于根據(jù)粗定位區(qū)域生成椎骨邊緣圖像； 一個(gè)椎間盤水平位置確定單元(104)，用于在椎骨邊緣圖像上確定所述椎間盤的水平 位置；一個(gè)椎骨定位單元(105)，用于根據(jù)所述椎骨邊緣圖像上所述椎間盤的水平位置，確 定所述椎骨的上下邊緣定位線；以及一個(gè)椎間盤定位單元(106)，用于根據(jù)所述椎骨的上下邊緣定位線，確定所述椎間盤 的定位線。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述粗定位區(qū)域獲取單元(101)包 括一個(gè)X投影子單元(1011)，用于將定位像中相同X坐標(biāo)處的像素的灰度值累加，并 將累加的和作為X坐標(biāo)上的投影值；以及一個(gè)極大值計(jì)算子單元(1012)，用于將定位像 中一確定X軸范圍內(nèi)投影值之和最大的區(qū)域作為粗定位區(qū)域；和/或，所述椎骨邊緣圖像獲取單元(102)包括一個(gè)計(jì)算子單元(1021)，用于根據(jù)所述粗 定位區(qū)域中像素的灰度值，確定椎骨邊緣圖像中每一個(gè)像素的灰度值，其中，g(x，y)=f(x+l, y+l)+2f(x, y+l)+f(x-l, y+l)-(f(x+l, y_l)+2f(x，y-l)+f(x_l，y_l))，f(x, y)表示粗定位區(qū)域中像素(χ，y)的灰度值，g(x，y)表示椎骨邊緣圖像中像 素(χ，y)的灰度值；以及一個(gè)圖像生成子單元(1022)，用于根據(jù)所確定的像素的灰度值 生成椎骨邊緣圖像；和/或，所述椎間盤水平位置確定單元(104)包括一個(gè)Y投影子單元(1041)，用于將椎骨 邊緣圖像上相同Y坐標(biāo)處的像素的灰度值累加，并將累加的和作為Y坐標(biāo)上的投影值； 一個(gè)骨區(qū)域確定子單元(1042)，用于對(duì)于每一行Y坐標(biāo)相同的像素，判斷在Y軸上該Y 坐標(biāo)周圍的一確定區(qū)域內(nèi)是否有投影值大于一閾值，如果有，則將該行Y坐標(biāo)相同的像 素作為骨區(qū)域點(diǎn)，并將Y坐標(biāo)連續(xù)的骨區(qū)域點(diǎn)構(gòu)成的區(qū)域作為骨區(qū)域；以及一個(gè)中線確 定子單元(1043)，用于將所述骨區(qū)域在Y軸上的中線位置作為相應(yīng)椎間盤的水平位置； 和/或，所述椎骨定位單元(105)包括一個(gè)傾角選取子單元(1051)，用于對(duì)于一椎骨， 選取一組傾角；一個(gè)平行直線獲取子單元(1052)，用于對(duì)應(yīng)每一個(gè)傾角，獲取一組平行 直線，該組平行直線的截距小于當(dāng)前椎骨的上一相鄰椎間盤的水平位置，并大于當(dāng)前椎 骨的下一相鄰椎間盤的水平位置；一個(gè)候選定位線確定子單元(1053)，用于在對(duì)應(yīng)一傾 角的一組平行直線中，將像素的灰度值之和小于一閾值的直線作為候選定位線，將候選 定位線中截距最大的直線作為初始候選定位線，將候選定位線中截距最小的直線作為末 端候選定位線；以及一個(gè)定位線確定子單元(1054)，用于計(jì)算對(duì)應(yīng)每一個(gè)傾角的初始候 選定位線和末端候選定位線之間的距離，將距離為極大值時(shí)的初始候選定位線作為當(dāng)前 椎骨的上邊緣定位線，將距離為極大值時(shí)的末端候選定位線作為當(dāng)前椎骨的下邊緣定位 線；和/或，所述椎間盤定位單元(106)包括一個(gè)截距確定子單元(1061)，用于計(jì)算當(dāng)前椎 間盤上一相鄰椎骨下邊緣定位線的截距與當(dāng)前椎間盤下一相鄰椎骨上邊緣定位線的截距 之和，將截距之和的1/2作為當(dāng)前椎間盤的定位線的截距；以及一個(gè)傾角確定子單元 (1062)，用于計(jì)算當(dāng)前椎間盤上一相鄰椎骨下邊緣定位線的傾角與當(dāng)前椎間盤下一相鄰 椎骨上邊緣定位線的傾角之和，將傾角之和的1/2作為當(dāng)前椎間盤的定位線的傾角。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，該裝置進(jìn)一步包括一個(gè)噪點(diǎn)去除單元 (103)，用于去除椎骨邊緣圖像中的噪點(diǎn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述噪點(diǎn)去除單元(103)包括一個(gè)直線搜索子單元(1031)，用于搜索椎骨邊緣圖像中的直線；一個(gè)候選骨點(diǎn)提取子單元(1032)，用于提取直線上的候選骨點(diǎn)；一個(gè)骨點(diǎn)確定子單元(1033)，用于在候選骨點(diǎn)中確定骨點(diǎn)與非骨點(diǎn)；一個(gè)置零子單元(1034)，用于將非骨點(diǎn)在椎骨邊緣圖像中的像素的灰度值置為0。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述候選骨點(diǎn)提取子單元(1032)包括一個(gè)像素選取子模塊(10321)，用于沿直線方向依次選取每一個(gè)像素；一個(gè)候選骨點(diǎn)判斷子模塊(10322)，用于判斷每兩個(gè)相鄰像素中任一像素的灰度值是 否大于椎骨邊緣圖像的平均灰度值的一比例，若是，則將這兩個(gè)相鄰像素中的第一個(gè)像 素所在的點(diǎn)視為骨點(diǎn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述骨點(diǎn)確定子單元(1033)包 括一個(gè)第一判斷子模塊(10331)、一個(gè)第二判斷子模塊(10332)、一個(gè)第三判斷子模塊 (10333)和一個(gè)第四判斷子模塊(10334)；其中，所述第一判斷子模塊(10331)，用于判斷直線上所有候選骨點(diǎn)是否連續(xù)，若是，則計(jì) 算所述候選骨點(diǎn)的像素?cái)?shù)之和N，并執(zhí)行第二判斷子模塊(10332)；若在直線上存在兩或 三個(gè)不相連接的候選骨點(diǎn)線段，且每個(gè)候選骨點(diǎn)線段的長度均大于10個(gè)像素，且每兩個(gè) 相鄰的候選骨點(diǎn)線段之間的距離小于6個(gè)像素，則計(jì)算直線上所有候選骨點(diǎn)的像素?cái)?shù)之 和N，并執(zhí)行第二判斷子模塊(10332)；否則，將直線上的所有點(diǎn)視為非骨點(diǎn)，其中，N 為正整數(shù)；所述第二判斷子模塊(10332)，用于判斷一條直線上所有候選骨點(diǎn)的像素?cái)?shù)之和N是 否>0，如果是，則執(zhí)行第三判斷子模塊(10333)，其中，Q為正整數(shù)；否則，將直線上 的所有點(diǎn)視為非骨點(diǎn)；所述第三判斷子模塊(10333)，用于判斷當(dāng)前直線和與其相鄰的上下各一條平行直線 中是否存在候選骨點(diǎn)，如果均不存在候選骨點(diǎn)，則將當(dāng)前直線上的所有點(diǎn)視為非骨點(diǎn)； 否則，執(zhí)行第四判斷子模塊(10334)；所述第四判斷子模塊(10334)，用于判斷當(dāng)前候選骨點(diǎn)在原始圖像的CT值是否大于 椎骨邊緣圖像的平均灰度值的一倍數(shù)，若是，則將當(dāng)前候選骨點(diǎn)視為骨點(diǎn)；否則，將當(dāng) 前候選骨點(diǎn)視為非骨點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種椎骨和椎間盤的定位方法，該方法包括在定位像中確定椎骨和椎間盤的粗定位區(qū)域；根據(jù)粗定位區(qū)域生成椎骨邊緣圖像；在椎骨邊緣圖像上確定每個(gè)椎間盤的水平位置；根據(jù)椎骨邊緣圖像桑每個(gè)椎間盤的水平位置，確定每一椎骨的上下邊緣定位線和每一椎間盤的定位線。同時(shí)，本發(fā)明還公開了一種椎骨和椎間盤的定位裝置。采用本發(fā)明所述的方法和裝置，能夠提高椎骨和椎間盤的定位速度和精度。
文檔編號(hào)A61B6/03GK102018525SQ20091017659
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者唐建軍, 王雨晨, 趙峰 申請(qǐng)人:上海西門子醫(yī)療器械有限公司