[发明专利]一种基于数字图像处理的人体背部脊柱侧弯脊柱轮廓特征曲线拟合方法

说明书

本发明公开了一种基于数字图像处理的人体背部脊柱侧弯脊柱轮廓特征曲线拟合方法，采用普通数码相机拍摄获取正立人体背部图像，之后先对图像进行预处理获取感兴趣区域，再对感兴趣区域进行灰度化处理，再对灰度图像进行二值化处理得到人体背部轮廓二值化图像，通过对二值图像进行降噪处理得到脊柱轮廓特征点，再对特征点进行最小二乘法多项式拟合得到脊柱轮廓拟合曲线。本发明的方法简单实用，算法易于实现，能够有效的完成脊柱侧弯拟合得到脊柱轮廓拟合曲线的目的。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其是一种基于数字图像处理的人体背部脊柱侧弯脊柱轮廓特征曲线拟合方法。

背景技术

脊柱是人体的中轴，脊柱侧弯严重时不仅会造成身体外观异常、运动功能障碍，还可因胸廓畸形而造成心肺功能障碍，降低生活质量，严重影响青少年身心健康的发育。该病如果不及早发现并积极治疗，不仅影响患儿的体型和外观，而且可能造成心肺功能异常，使脊柱过早退变，出现疼痛，躯干不平衡。畸形严重的病儿，甚至早期出现心肺功能的衰竭，导致死亡。

脊柱侧弯又称脊柱侧凸，是指其脊柱的一个或数个节段向侧方弯曲并伴有椎体旋转和矢状面上后凸或前凸的增加或减少的脊柱畸形，国际脊柱侧凸研究学会定义脊柱侧弯：应用Cobb角法测量站立位脊柱正位X线片的脊柱弯曲，角度大于10度。

检查脊柱侧弯的方法有很多，大致可分为物理测量及图像测量两类。物理测量是指与人体背部直接接触测量脊柱侧弯，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；图像测量是指不与人体背部进行直接接触的检查方法,主要有莫尔图像测量法、X光片测量法、结构光测量法、激光扫描仪测量法等。

现有方法虽然能够对脊柱侧弯进行检查，但由于现有的普查方法是大多是基于人工的物理检测，在对大量的人群进行普查尤其是青少年体检时，人工检测繁琐，效率低，由于检查人员疲劳也会造成错判和误判。而用X光片来进行普查，会对青少年特别是儿童造成很多不必要的辐射伤害，并且费用较高。为减少人工钱财的浪费，提高脊柱侧弯检测效率，避免物理测量主观因素带来的误检，数字图像处理方法是一种快速高效的脊柱侧弯检测方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于数字图像处理的人体背部脊柱侧弯脊柱轮廓特征曲线拟合方法，无损无辐射，简单实用，快速有效，算法容易实现，能够有效地完成人体背部脊柱侧弯拟合得到脊柱轮廓拟合曲线的任务。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于数字图像处理的人体背部脊柱侧弯脊柱轮廓特征曲线拟合方法，包括如下步骤：

(1)采用数码相机拍摄获取人体背部图像：

(2)读取图像，获取图像的相关信息；

(3)对步骤(2)中的人体背部图像进行图像识别和分割预处理，截取感兴趣区域；

(4)将步骤(3)中的截取图像转化为灰度值图像，并进行灰度值均衡化处理；

(5)对步骤(4)中的人体背部灰度值图像作阈值处理和降噪处理，得到背部轮廓二值化图像；

(6)对步骤(5)中的人体背部轮廓二值化图像作模板比对以及细化处理，得到人体背部脊柱轮廓曲线特征点；

(7)将步骤(6)得到的人体背部脊柱轮廓特征点拟合成脊柱轮廓特征曲线。

优选的，步骤(1)中，对人体背部图像进行采集时，被采集人需要站正，图片包含从颈椎最上端到腰椎最下端的区域。

优选的，步骤(2)中，获取到图像的信息至少包括图像的高度和宽度信息以及每一像素点的RGB信息。

优选的，步骤(3)中，对图像进行识别分割截取时，舍去两侧多余轮廓干扰，保留主要的脊柱轮廓部分。