[发明专利]一种脊椎骨识别装置及方法

权利要求书

1.一种脊椎骨识别装置，其特征在于，所述脊椎骨识别装置包括：图像采集单元、端面识别单元、端面分析单元、包围盒生成单元、图像处理单元；

其中，所述端面识别单元基于对图像采集单元采集的脊椎图像完成脊椎骨端面识别并将完成识别过程生成的拟合曲面发送至端面分析单元；

所述端面分析单元利用识别出的拟合曲面求出曲面的中心点和法向量，以曲面中心点为原点建立三维空间坐标系，并求出曲面在三维坐标轴三个方向的值域；

所述包围盒生成单元基于识别出的拟合曲面中心点和曲面各点在三维坐标轴三个方向的值域确定包围盒的位置和大小并生成包围盒完成脊椎骨截取；

所述图像处理单元对所述包围盒截取的脊椎骨取最大连通区域，以最大连通区域涉及体积为脊椎骨本体，完成影像内多余杂质去除；

其中，所述包围盒基于脊椎骨两个端面对应的拟合曲面的中心点连线确定包围盒的中心，并根据所述拟合曲面的法向量选择与竖直方向夹角较小的法向量作为包围盒对应两平面的法向量，拟合曲面的中心线的长度作为包围盒中对应脊椎骨两端面处平面的距离，从而确定一个包围盒。

2.如权利要求1所述的脊椎骨识别装置，其特征在于，所述端面识别是利用三角面选取器在脊椎骨端面的曲面上选取一个三角面为种子三角面，并利用所述种子三角面为种子点进行生长，基于新生成的各个相邻三角片的位置信息以及法向量信息，生成近似脊椎骨端面的拟合曲面。

3.如权利要求2所述的脊椎骨识别装置，其特征在于，所述利用所述种子三角面为种子点进行生长为根据所述种子三角面的法向量和每个新生长成的三角面法向量的夹角选取夹角在较小范围内的相邻三角面，进行有阈值迭代次数的相邻平面生长，从而得到基于种子三角面的整个端面范围内的相邻平面三角片。

4.如前述权利要求之一所述的脊椎骨识别装置，其特征在于，所述包围盒为根据识别得到的拟合曲面确定一个立方体包围盒，所述包围盒的内部空间至少包含单个脊椎骨两个端面对应的拟合曲面。

5.如权利要求1至3之一所述的脊椎骨识别装置，其特征在于，所述包围盒中对应于脊椎骨中类似于环形柱面的四个平面的尺寸为基于脊椎骨最大横截面尺寸确定。

6.如权利要求1至3之一所述的脊椎骨识别装置，其特征在于，所述包围盒设有七个控制小球和/或控制点分别用于调整所述包围盒各个面的位置和所述包围盒整体位置；用户基于选中的所述包围盒的平面实现所述平面沿着选中平面对应的控制小球和/或控制点旋转运动，从而实现包围盒囊括区域的调整。

7.一种脊椎骨识别方法，其特征在于，所述脊椎骨识别至少包括如下步骤：

S202：对脊柱上的各个脊椎骨进行端面识别；

S203：利用识别出的拟合曲面求出曲面的中心点和法向量，以曲面中心点为原点建立三维空间坐标系，并求出曲面在三维坐标轴三个方向的值域；

S204：基于识别出的拟合曲面中心点和曲面各点在三维坐标轴三个方向的值域确定包围盒的位置和大小并生成包围盒完成脊椎骨截取；

S205：对截取出来的脊椎骨取最大连通区域，以最大连通区域涉及体积为脊椎骨本体，完成影像内多余杂质去除；

其中，所述包围盒基于脊椎骨两个端面对应的拟合曲面的中心点连线确定包围盒的中心，并根据所述拟合曲面的法向量选择与竖直方向夹角较小的法向量作为包围盒对应两平面的法向量，拟合曲面的中心线的长度作为包围盒中对应脊椎骨两端面处平面的距离，从而确定一个包围盒。

8.如权利要求7所述的脊椎骨识别方法，其特征在于，所述脊椎骨识别步骤还包括步骤S201：导入脊柱模型步骤；所述脊柱模型为基于对CT断层扫描图进行三维重建获得单块脊椎骨模型和/或整个脊柱模型；所述脊柱模型还包括完成初步去除杂质的单个脊椎骨模型。

9.如权利要求7或8所述的脊椎骨识别方法，其特征在于，所述脊椎骨识别步骤还包括步骤S206：循环步骤S201至步骤S205操作，直至截取完成所有的单个脊椎骨。