一种CT影像中头部倾斜的自动检测及校正方法技术

本发明专利技术属于放疗技术领域，涉及一种CT影像中头部倾斜的自动检测及校正方法、设备和存储介质。该方法包括如下步骤：对全身CT影像进行二值化操作；进行最大连通区域查找，删除所有非最大连通区域，并去除每层CT影像中的非主要身体部位，只保留主要身体部位；判断肩部与颈部的交界层；确定最佳颌骨层；对最佳颌骨层中的颌骨区域进行椭圆拟合；记录颌骨的质心和拟合椭圆的质心；确定体位，实施头部校正。本发明专利技术可以快速有效地检测CT影像中头部的倾角及朝向，进而为对头部影像的倾斜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；本方法还可拓展应用于对不同场景下的人体倾斜校正，具有较好的可拓展性。

An Automatic Detection and Correction Method for Head Tilt in CT Images

【技术实现步骤摘要】
一种CT影像中头部倾斜的自动检测及校正方法
本专利技术属于放疗
，涉及一种CT影像中头部倾斜的自动检测及校正方法、设备和存储介质。
技术介绍
自动化的计算机断层扫描(CT)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。以自动检测头部CT影像中的眼睛算法为例，为降低算法的空间搜索时间和出错概率，通常都是假定被扫描对象是在某个特定的扫描体位的(如仰卧体位)。但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)都是头部歪斜着参加扫描。由此导致的由各个不同的扫描体位得到的CT影像会大大增加影像分析算法的出错概率。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头部倾斜角度并进行倾斜校正的预处理算法。目前对医学影像做倾斜校正的方法主要服务于医学影像配准，在应用于针对CT影像中头部的倾斜检测及校正时，现有的基于图像几何矩、基于图像惯量矩阵、基于奇异值分解等的医学影像倾斜校正方法均存在计算复杂度高、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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为克服现有技术的缺陷，提供一种全身CT影像中头部倾斜角度自动检测及校正方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术根据全身CT影像中头部下颌骨区域与其周边区域的影像的特殊对比及下颌骨区域天然表达的头部朝向信息等特征，提供一种基于CT影像中头部下颌骨朝向的头部倾斜角度自动检测及校正方法。一种全身CT影像中头部倾斜的自动检测及校正方法，适于在计算设备中执行，该方法包括如下步骤：(1)对全身CT影像进行二值化操作；(2)把步骤(1)中得到的所有二值化影像逐层进行最大连通区域查找，删除所有非最大连通区域，并去除每层CT影像中的非主要身体部位，只保留主要身体部位；(3)判断肩部与颈部的交界层；(4)确定最佳颌骨层；(5)对最佳颌骨层中的颌骨区域进行椭圆拟合；(6)根据对最佳颌骨层中的颌骨区域的椭圆拟合，判定椭圆长轴及其相对于水平轴在逆时针方向的水平倾角α,记录颌骨的质心和拟合椭圆的质心；(7)确定体位，实施头部校正。本实施例进一步优选地，所述的CT影像为2DCT影像。所述的主要身体部位为每层CT影像中的头颈、躯干和腿脚的区域。步骤(3)中，判断肩部与颈部的交界层进一步包括：检测经步骤(2)处理过的各层CT影像数据中的身体宽度，按从上到下或从下到上的顺序求每连续两层的宽度差值绝对值，以差值的绝对值最大的那层为肩部与颈部分界层。步骤(4)中，确定最佳颌骨层进一步包括：以肩部与颈部的交界层为起始层，向头部方向取得所有包含下颌骨的CT图；对所有包含下颌骨的CT图以颌骨HU阈值做二值化得到颌骨区域，对所有颌骨区域按照最大连通面积进行排序，面积最大者则为最佳颌骨层。步骤(4)中，根据人体肩部与颈部的交界层的位置，向头部方向取N层图像，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200mm足以包含所有下颌骨的CT图步骤(7)中，所述的确定体位进一步包括：根据椭圆质心与颌骨质心的相对位置以确定体位是仰卧还是俯卧；若椭圆质心在颌骨质心下方，则判定为仰卧；若椭圆质心在颌骨质心上方，则判定为俯卧。步骤(7)中，所述的实施头部校正进一步包括：对于仰卧状态的头部倾斜校正方法为:若水平倾角α小于90度,则逆时针旋转(90-α)度，若水平倾角α大于90度,则顺时针旋转(α-90)度,最终得到头部垂直向上的校正图像；对于俯卧状态的头部倾斜校正方法为:若水平倾角α小于90度,则逆时针旋转(90-α)度；若水平倾角α大于90度,则顺时针旋转(α-90)度,此时的CT图像头部朝向为垂直向下；再顺时针或逆时针旋转180度，得到头部垂直向上的校正图像。本专利技术还提供一种计算设备，包括：一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个程序，其中所述一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由一个或多个处理器执行，所述的一个或多个程序包括用于执行上述全身CT影像中头部倾斜的自动检测及校正方法的指令。本专利技术还提供一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述的一个或多个程序包括指令，所述指令适于由存储器加载并执行上述全身CT影像中头部倾斜的自动检测及校正方法。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术可以快速有效地检测CT影像中头部的倾角及朝向(朝上还是朝下、朝左还是朝右)，进而为对头部影像的倾斜校正提供准确的参数信息；2、本方法应用于CT头部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、本方法对不同年龄、不同头部形状的人群的CT头部影像都具有良好的适应性；4、本方法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倾斜校正，具有较好的可拓展性。附图说明图1为本专利技术一个实施例中的CT影像中头部倾斜的自动检测及校正方法流程图。图2为本专利技术一个实施例中对仰卧体位的头部倾斜校正影像处理示意图。图3为本专利技术一个示例实施例中确定的最佳颌骨层示意图。图4为本专利技术一个示例实施例中对仰卧体位的最佳颌骨层中的颌骨进行椭圆拟合后的结果示意图。图5为本专利技术一个示例实施例中对仰卧体位的头部倾斜影像处理校正前、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。具体实施方式以下结合实施例和附图进一步说明本专利技术。一种全身CT影像中头部倾斜的自动检测及校正方法，适于在计算设备中执行，该方法包括如下步骤(流程图如图1所示)：步骤210，对全身CT影像进行二值化操作；本实施例进一步优选地，上述CT影像为2DCT影像；步骤220，把步骤210中得到的所有二值化影像逐层进行最大连通区域查找，删除所有非最大连通区域，并去除每层CT影像中的非主要身体部位，只保留主要身体部位；本实施例进一步优选地，上述主要身体部位为每层CT影像中的头颈、躯干和腿脚的区域，图2为包含下颌骨的CT影像示意图；。步骤230，判断肩部与颈部的交界层；本实施例进一步优选地，判断肩部与颈部的交界层进一步包括：检测经步骤步骤220，处理过的各层CT影像数据中的身体宽度，按从上到下或从下到上的顺序求每连续两层的宽度差值绝对值，以差值的绝对值最大的那层为肩部与颈部分界层；步骤240，确定最佳颌骨层；本实施例进一步优选地，确定最佳颌骨层包括：以肩部与颈部的交界层为起始层，向头部方向取得所有包含下颌骨的CT图；对所有包含下颌骨的CT图以颌骨HU阈值做二值化得到颌骨区域，对所有颌骨区域按照最大连通面积进行排序，面积最大者则为最佳颌骨层；如图3所示为一个示例实施例中确定的最佳颌骨层示意图。步骤250，对最佳颌骨层中的颌骨区域进行椭圆拟合；其中图4为对仰卧体位的颌骨进行椭圆拟合后的结果示意图。步骤260，根据对最佳颌骨层中的颌骨区域的椭圆拟合，判定椭圆长轴及其相对于水平轴在逆时针方向的水平倾角α,记录颌骨的质心和拟合椭圆的质心；步骤270，确定体位，实施头部校正：本实施例进一步优选地，确定体位进一步包括：根据椭圆质心与颌骨质心的相对位置以确定体位是仰卧还是俯卧；若椭圆质心在颌骨质心下方，则判定为仰卧；若椭圆质心在颌骨质心上方，则判定为俯卧；实施头部校正进一步包括：对于仰卧状态的头部倾斜校正方法为:若水平倾角α小于90度,则本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全身CT影像中头部倾斜的自动检测及校正方法，适于在计算设备中执行，其特征在于：该方法包括如下步骤：(1)对全身CT影像进行二值化操作；(2)把步骤(1)中得到的所有二值化影像逐层进行最大连通区域查找，删除所有非最大连通区域，并去除每层CT影像中的非主要身体部位，只保留主要身体部位；(3)判断肩部与颈部的交界层；(4)确定最佳颌骨层；(5)对最佳颌骨层中的颌骨区域进行椭圆拟合；(6)根据对最佳颌骨层中的颌骨区域的椭圆拟合，判定椭圆长轴及其相对于水平轴在逆时针方向的水平倾角α,记录颌骨的质心和拟合椭圆的质心；(7)确定体位，实施头部校正。

【技术特征摘要】
2018.10.26 CN 20181126053381.一种全身CT影像中头部倾斜的自动检测及校正方法，适于在计算设备中执行，其特征在于：该方法包括如下步骤：(1)对全身CT影像进行二值化操作；(2)把步骤(1)中得到的所有二值化影像逐层进行最大连通区域查找，删除所有非最大连通区域，并去除每层CT影像中的非主要身体部位，只保留主要身体部位；(3)判断肩部与颈部的交界层；(4)确定最佳颌骨层；(5)对最佳颌骨层中的颌骨区域进行椭圆拟合；(6)根据对最佳颌骨层中的颌骨区域的椭圆拟合，判定椭圆长轴及其相对于水平轴在逆时针方向的水平倾角α,记录颌骨的质心和拟合椭圆的质心；(7)确定体位，实施头部校正。2.根据权利要求1所述的全身CT影像中头部倾斜的自动检测及校正方法，其特征在于：所述的CT影像为2DCT影像。3.根据权利要求1所述的全身CT影像中头部倾斜的自动检测及校正方法，其特征在于：步骤(2)中，所述的主要身体部位为每层CT影像中的头颈、躯干和腿脚的区域。4.根据权利要求1所述的全身CT影像中头部倾斜的自动检测及校正方法，其特征在于：步骤(3)中，判断肩部与颈部的交界层进一步包括：检测经步骤(2)处理过的各层CT影像数据中的身体宽度，按从上到下或从下到上的顺序求每连续两层的宽度差值绝对值，以差值的绝对值最大的那层为肩部与颈部分界层。5.根据权利要求1所述的全身CT影像中头部倾斜的自动检测及校正方法，其特征在于：步骤(4)中，确定最佳颌骨层进一步包括：以肩部与颈部的交界层为起始层，向头部方向取得所有...

【专利技术属性】
技术研发人员：常敦瑞，朱林林，朱森华，章桦，
申请(专利权)人：北京连心医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11