[发明专利]一种基于多项式曲线拟合的脊柱侧弯检测方法

说明书

该发明公开了一种多项式曲线拟合的脊柱侧弯检测识别方法,该发明属于使用机器视觉方案对背部脊柱中线进行自动提取并结合背部特征点进行曲线拟合并进行cobb角计算。本发买了方法能高效且精准的通过深度相机得到人的脊柱中线，并对脊柱中线进行cobb角计算进行侧弯判断，大大减少人工检测的劳动强度，提高诊断精度。通过三次多项式拟合既可以保证数据的后续处理，也避免了更高次多项式拟合在实际使用中会产生震荡，影响数据精度的情况，为数据的准确性提供了保障。

技术领域

本发明属于使用机器视觉方案对背部脊柱中线进行自动提取并结合背部特征点进行曲线拟合并进行cobb角计算，具体指的是一种基于多项式曲线拟合与曲率提取法的的脊柱侧弯检测方法。

背景技术

脊柱侧弯也称之为脊柱测凸，具有多发性的特点，近年来，人群中出现脊柱测凸的情况正在逐年增加，对人们的工作和生活造成一定程度的影响。因此脊柱检测有着相当广泛的应用。脊柱侧弯检测目前常用的方法是脊柱侧凸尺，Adams向前弯腰试验。然而，由于人工检测效率低、劳动强度大、易出错等缺点，在机器视觉不断发展的今天脊柱侧弯检测正逐渐从人工处理发展到计算机自动处理。

脊柱曲线的提取与拟合对于基础侧弯检测系统来说是至关重要的。传统的脊柱侧弯提取，会存在许多弊端。第一，运用脊柱侧凸尺来测量躯干的旋转角度、Adams向前弯腰试验等方法会存在工作量大，且在对大量人群进行普查的时候，人工检测会变得相当的繁琐，效率很低，而且医生也有可能会因为疲劳造成错判和误判。第二，脊柱侧弯检测中采用的X光线具有一定量的放射性，对人体健康存在一定影响。而在国外新开发的无害检测价格非常高昂，这很难让普通医院的一般患者使用，因而开发无害可靠且高效率的检测设备可以为脊柱检测问题带来极大的改善。

发明内容

本发明提出了一种对脊柱侧弯进行自动识别的方法。所述方法能高效且精准的通过深度相机得到人的脊柱中线，并对脊柱中线进行cobb角计算进行侧弯判断，大大减少人工检测的劳动强度，提高诊断精度。

本发明采取了一种多项式曲线拟合的脊柱侧弯检测识别方法，该方法步骤包括：

步骤A：利用深度相机获取人体背部网格化图像；

步骤B：将步骤A得到的网格图像进行梯度化处理，得到梯度图像；

步骤C：根据步骤B得到的梯度图像提取背部中线区域；

步骤D：获取隆骨点坐标与胯骨点坐标，将步骤C得到的背部中线区域的左右边界取边界中值，得到部分脊柱中线，然后对部分脊柱中线进行多项式插值拟合处理，得到人体背部脊柱中线，具体包括以下分步骤：

S1、设方程组为P＝a+b*y+c*y²+d*y³,其中a、b、c、d为未知参数，y为离散点纵坐标，P为拟合公式，根据脊椎中线特征点求得的脊柱横坐标；

S2、根据脊柱中线曲线两端点确定方程的边界坐标，可得出各脊柱中线待拟合点到该拟合曲线的横向距离平方和为

其中R为该距离，x为拟合公式求得脊柱中线的横坐标，n为上述需拟合的脊柱中线离散点个数，y_k为第k个离散点纵坐标；

为了求得和数的a,b,c,d，分别对该公式的a,b,c,d求偏导，

得到如下公式：

将其进行化简可得：