[发明专利]股骨头三维模型的重建方法、空间骨盆参数测量方法

权利要求书

1.一种股骨头三维模型的重建方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将包含股骨头的原始二维CT图像进行二值化处理，得到含股骨头的二值图；

S2、将含股骨头的二值图采用非梯度最大值抑制算法获得边缘轮廓；

S3、利用高斯卷积核在对边缘轮廓图像在水平和垂直方向上进行卷积，得到每个像素的梯度向量；

S4、获得的边缘轮廓中的所有像素均为三角形候选像素；计算每对像素的梯度模值，得到构成一个圆的像素对；

S5、对步骤S4中每对像素构成的圆的圆心点进行聚类，识别出股骨头区域；

S6、采用聚类算法对S5中识别出的股骨头区域进行聚类，得到三维股骨头坐标，重建股骨头三维模型。

2.根据权利要求1所述的 一种股骨头三维模型的重建方法，其特征在于，所述S3采用包括以下方式得到梯度向量：

Grad_x(x,y)＝G_x(x,y)*I_edge

Grad_y(x,y)＝G_y(x,y)*I_edge

其中，Grad_x(x，y)，Grad_x(x，y)分别表示每个像素在水平和垂直方向的梯度值，G_x(x，y)，G_y(x，y)为水平和垂直方向卷积核，卷积核采用sobel算子，I_edge为边缘轮廓图像，水平和垂直两个方向梯度构成一个梯度向量

Grad(x，y)＝(Grad_x(x，y)，Grad_x(x，y))。

3.根据权利要求1所述的 一种股骨头三维模型的重建方法，其特征在于，所述S4采用包括以下方式获得构成一个圆的像素对：

比较每一对像素的梯度模值|Grad(x，y)|的大小和构成三角形时两个底角的角度大小；角度相同的被认为是圆上的一对点；该对像素能构成一个圆；

边缘轮廓中两个像素P₁、P₂之间的连接线用表示，以为边构造等腰三角形，圆上像素的梯度向量都是指向圆心的，将归一化梯度向量用表示；构成三角形的两个底角θ₁、θ₂的计算方法如下：

4.根据权利要求1所述的一种股骨头三维模型的重建方法，其特征在于，所述S4采用相似性度量构成一个圆的一对像素的准确率；

相似性度量采用余弦形式，如下：

|cos(θ₁)-cos(θ₂)|≤ε

其中，ε是容错控制项，它的大小控制了等腰三角形识别的准确率，上式成立时，默认对应的P₁、P₂为同一个圆上的两个点，该圆的圆心为等腰三角形的顶点。

5.根据权利要求1所述的一种股骨头三维模型的重建方法，其特征在于，所述S5包括以下步骤：

S51、初始化聚类簇，簇的数量设定为0；将S4得到的所有圆心点作为圆心点集合C；

S52、在圆心点集合C中选择一个圆心点并遍历集合中所有的圆心点，计算当前圆心点与其他圆心点之间的距离；

S53、将当前圆心点和所有使S52的距离小于设定阈值的圆心聚类到同一个簇中；

S54、去除已聚类圆心点并更新圆心点集合C；

S55、直至圆心点集合为空，则完成圆心点聚类；否则，转S52；

统计各个聚类簇中的边长，拥有最多最长边长的聚类簇即为股骨头区域。