[发明专利]基于先验知识的医学断层图像闭合骨骼轮廓计算方法

权利要求书

1.基于先验知识的医学断层图像闭合骨骼轮廓计算方法，其特征在于：利用单

回路骨骼轮廓、已有同类型骨骼模板轮廓为先验知识共同引导，自动获取其他医

学断层图像闭合骨骼轮廓的过程；计算所有医学断层图像闭合骨骼轮廓，其计算

方法包括以下步骤：

（1）将所有医学断层图像提取出的骨骼轮廓做预处理并分类成参考模板 和非参

考模板，该步骤包括如下：

步骤 S01：依次读入医学断层图像，利用 Canny 方法获得医学断层图像的骨骼轮

廓地图，结合边界跟踪算法得到每张医学断层图像若干条连续或不连续的骨骼轮

廓；

步骤 S02：将得到的骨骼轮廓称为目标轮廓，若能从目标轮廓中搜索出接近闭合

的骨骼轮廓，则利用三次样条插值法连接断点得到闭合骨骼轮廓作为预参考模板 ；

否则标记为非参考模板 ；其中，接近闭合的骨骼轮廓是指轮廓线存在断点且相邻

断点间欧式距离均小于距离阈值 T，通过插值得到不失真的闭合骨骼轮廓；

步骤 S03：去除预参考模板 中由于插值产生的多余支线，将单回路预参考模板 标

记为参考模板；否则标记为非参考模板 ；

（2）建立非参考模板与同类型骨骼模板对应关系，该步骤包括如下：

步骤 S04：设定同类型骨骼模板等高线间距，重采样得到一组闭合骨骼轮廓；

步骤 S05：利用特征值法在对应参考模板和同类型骨骼模板间作相似性判断，从

而找到与非参考模板匹配的同类型骨骼模板；

（3）以相邻参考模板、同类型骨骼模板为先验知识，补全断边并除去非参考模

板 中不相关的轮廓线，该步骤包括如下：

步骤 S06：对不相关轮廓线情况分类；

步骤 S07：利用公共夹角计算同类型骨骼模板、相邻参考模板中的参考向量以及

非参考模板断点平均向量共同约束计算出断点后续点的插值坐标以补全断边；

步骤 S08：利用同类型骨骼模板、相邻参考模板中的参考向量作为先验知识去除

出现的不相关轮廓线；

步骤 S09：重复步骤 S07 到步骤 S08 直至非参考模板成为单回路闭合骨骼轮廓并

将其标记为参考模板。

2.根据权利要求1所述的基于先验知识的医学断层图像闭合骨骼轮廓计算方法，

其特征在于：步骤 S02 中，所述闭合骨骼轮廓是指一条或一组骨骼轮廓均为闭合

状态；

预参考模板 是指经插值后形成带有多余支线和多回路的闭合骨骼轮廓；

不闭合的骨骼轮廓是指轮廓线存在断点且相邻断点间欧式距离均大于距离

阈值，无法通过插值得到不失真的闭合骨骼轮廓。

3.根据权利要求1所述的基于先验知识的医学断层图像闭合骨骼轮廓计算方法，

其特征在于：所述步骤 S02 中，若能从目标轮廓中搜索出接近闭合的骨骼轮廓，

则利用三次样条插值法连接断点得到闭合骨骼轮廓，具体步骤为：

步骤 i01：搜索当前层骨骼轮廓的断点数并记录坐标位置，若无断点则认为是闭

合的骨骼轮廓；

步骤 i02：逐一搜索该层骨骼轮廓每个断点邻域判断是否存在其他轮廓线断点，

若存在则计算两断点间欧氏距离；

步骤 i03：给定距离阈值 T，若所有相邻断点间欧氏距离均小于距离阈值 T，则

认为是接近闭合的的骨骼轮廓，利用三次样条插值连接断点；

步骤 i04：重复步骤 i01 到步骤 i03 直至找到所有接近闭合的骨骼轮廓，并将其标

记为预参考模板 ，记录预参考模板 编号。

4.根据权利要求 1 所述的基于先验知识的医学断层图像闭合骨骼轮廓计算方法，

其特征在于：步骤 S03 中，所述支线分为断边、相交两类，断边是指支线为通路

且某一端点为断点，相交是指支线为回路；多余支线是指闭合骨骼轮廓中存在交

点，从某一交点出发的分支为断边；参考模板 是指从预参考模板 中筛选出无多余

支线且不出现相交情况的单回路骨骼轮廓。