[发明专利]基于CT定位片的高性能椎骨检测与分割方法

说明书

技术领域

本发明属于医学领域，特别涉及基于CT定位片的高性能椎骨检测与分割方法。

背景技术

脊椎疾病严重危害人类的健康，常见的脊椎疾病有骨折、椎管狭窄、骨质疏松等。这些 疾病给人类带来巨大的痛苦，轻则疼痛酸胀，重则引起截瘫。目前，在医学脊椎疾病诊断领 域，借助医学影像设备采集的图像来提高诊断的科学性和准确性。其中，CT定位片不但具有 制定扫描方案的作用，还具有临床诊断价值。CT定位片是指将X线管置于所要求的角度， 检测器固定不动，移动检查台，将患者自动地送入机架内，拍摄获得类似X光片的图像，它 实际上是近似数字化的X光图像。

由于不同节椎骨在图像中的位置及倾斜角度不同，所以放射科技师需要根据每节椎骨的 位置及倾斜角度来分别确定扫描方案，这样就大大增加了技师的工作量，繁琐且耗时。

近年来，椎骨的计算机检测主要集中于X线、CT及MRI图像；由于CT定位片可以看 作是数字化的X光图像，因此对于X光图像的椎骨检测算法也可以应用到CT定位片中。对 于X光图像，Benjelloun等人提出一种基于兴趣点检测的椎骨检测算法，该算法使用Harris 角点检测器；Dong等人提出基于图形化模型的椎骨自动识别算法，该算法不需要训练过程； Ribeiro等人提出了一种基于Gabor滤波器的椎骨检测方法。

上述方法大多要求图像中椎骨数目确定且轮廓清晰，或者只针对特定部位，例如腰椎、 颈椎等。而本文以CT定位片中所有椎骨为具体研究对象，针对不同椎骨在图像中倾斜角度 不同且边缘模糊的特点，提出一种新颖的高性能椎骨检测与分割方法。

发明内容

本发明为了克服现有技术存在的缺陷，提供了基于CT定位片的高性能椎骨检测与分割 方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：基于CT定位片的高性能椎骨检测与分割方 法，该方法包括以下几个步骤：

步骤1：椎骨自动检测；

步骤2：椎骨假阳性目标去除；

步骤3：椎骨上下边界分割；

所述步骤1中椎骨自动检测包括以下几个步骤：

步骤1.1：提取HOG特征；

步骤1.2：基于支持向量机的分类器构造；

步骤1.3：椎骨检测；

步骤1.4，检测结果合并；

所述步骤3中椎骨上下边界分割包括以下几个步骤：

步骤3.1：提取检测结果中真阳性椎骨梯度图像；

步骤3.2：计算梯度图像中每个像素点的累积代价；

步骤3.3：使用背向搜索策略确定边界。

上述步骤1.1中提取HOG特征包括以下几个步骤：

步骤1.1.1：采用Gamma校正法对输入图像进行标准化；

步骤1.1.2：计算图像中每个像素的梯度；

步骤1.1.3：将图像划分成小细胞单元；

步骤1.1.4：统计每个细胞单元的梯度直方图，得到每个细胞单元的特征；

步骤1.1.5：将至少两个细胞单元组成一个块，串联一个块内所有细胞单元的特征得到该 块的HOG特征；

步骤1.1.6：串联所有块的HOG特征；得到输入图像的HOG特征。

上述步骤3.2中计算梯度图像中每个像素点的累积代价包括以下几个步骤：

步骤3.2.1：定义椎骨边界的累积代价的计算方法；

步骤3.2.2：从第一列开始依次计算每个像素点的累计代价，直到最后一列。

上述步骤3.3中使用背向搜索策略确定边界包括以下几个步骤：

步骤3.3.1：找到最后一列中累积代价和最小的像素点；

步骤3.3.2：从该像素点出发，依次向前追踪最优路径上的像素点，直到第一列。

与现有技术相比较，本发明的优点在于：以CT定位片中所有椎骨为具体研究对象， 针对不同椎骨在图像中倾斜角度不同且边缘模糊的特点，提出一种新颖的椎骨检测与分 割算法；可以自动识别椎骨的位置及倾斜角度，准确地标定扫描线的位置，提高病灶区 域椎骨成像的质量，获得较高的检测性能，协助放射科技师制定CT检测的扫描方案，且 能够有效减轻放射科技师的工作量。

附图说明

图1为本发明的正训练样本；

图2为本发明的负训练样本；