[发明专利]基于计算机视觉的人体背部脊柱侧弯角度测量方法

说明书

本发明公开了一种基于计算机视觉的人体背部脊柱侧弯角度测量方法。其采用深度相机获取人体背部深度图像并对人体背部深度图像进行预处理，再采用Lawson算法进行三角剖分处理，得到人体背部三维重构模型，通过构建人体背部表面曲貌的等高线图，结合等高线相关特征找到了人体背部中线，对背部中线进行整数插值获取背部中线上各点曲率，利用解剖学标志点求得脊柱躯干长度并获得脊椎主体长度表达式，最后代入相关性模型重构脊柱中线三维曲线，大大提高了重建精度，重建效果优良。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，尤其涉及一种基于计算机视觉的人体背部脊柱侧弯角度测量方法。

背景技术

脊柱是人体的中轴，一旦发生侧弯，不仅使人出现畸形外观，而且还会使儿童精神受到严重创伤。早年发生的脊柱畸形，还将影响儿童心肺的发育和成熟，有的还可能影响脊髓和神经。脊柱侧弯在人口中发生率约为1％，很多时候在早期对生活影响较小，很多家长忽视，体检也不是常规项目。导致很多青少年错过了容易矫正的时机，造成影响一生生活质量的健康问题。

脊柱侧弯又称脊柱侧凸，是由于人体冠状面上脊柱节段对背部中心线形成偏离，并向侧方弯曲造成的。一般还伴有脊柱旋转以及矢状面上的后凸或前凸等症状。造成脊柱侧弯的因素很多，其中原因不明确的称为特发性脊柱侧弯，刘尚礼等在脊柱侧弯的普查中发现特发性患者占96.9％。对于脊柱侧弯的衡量标准不完全相同，部分学者将在冠状面所测得的Cobb角大于5°的患者判断为脊柱侧弯，而一般是将Cobb角大于10°的患者判断为脊柱侧弯。

刘尚礼等2002年对广东87546名青少年进行了脊柱侧弯普查，患病率为0.7500。周惠清等2009年对福建省惠安县32280名中小学生脊柱侧弯进行了普查，患病率为0.73％。脊柱侧弯除了引起背部的不对称，造成体形瑕疵，严重时会导致继发性胸廓畸形，进而引起内脏功能障碍，尤其对生长发育阶段青少年的身心造成严重伤害。从上述普查的结果可知，脊柱侧弯在青少年中有一定的患病比例，如果不能尽早发现并治疗，会给很多青少年的身心发育造成危害。

传统脊柱侧弯检测用的X光线具有强放射性，对青少年生长发育不利。国外新开发的无害检测系统价格高昂，很难让普通医院一般患者用的起，因为目前只是北京市有几台，西南地区华西医院尚且没有，更不用说其他医院了。因而研究简单易行的脊柱侧弯检查方法具有十分重要的社会价值和意义。

对脊柱侧弯进行检查的方法有很多，大致可分为物理测量方法及图像测量方法两类。物理测量方法是指在对脊柱侧弯进行测量时与人体背部有直接接触的方法，主要有Adams向前弯腰试验、应用脊柱侧凸尺测量躯干旋转角度、测量肋骨隆凸等方法；图像测量方法是指在检查时不与人体背部进行直接接触的方法，主要有莫尔(Moire)图像测量法、X光片测量法、结构光测量法、激光扫描仪测量法等。在普查中除了观察如双肩是否等高特征外，都使用了Adams向前弯腰试验，并对可疑患者进一步利用X光片测量法进行检查。Patias等对Adams向前弯腰试验、光学测量技术等多种测试方法的测量参数做出了说明及比较。熊龙等自制脊柱侧弯测量仪用于脊柱侧弯筛查。