CBCT图像的金属分割方法、金属分割装置与流程

本发明涉及医疗影像，具体涉及一种cbct(cone beam computertomography，口腔颌面锥形束ct)图像的金属分割方法、一种cbct图像的金属分割装置。

背景技术：

1、口腔颌面部锥形束ct(cbct)以其较低的辐射剂量、较高的空间分辨率和三维可视化图像等优点，为口腔医师提供了可靠的影像学数据，是目前最有前途和实用性的成像方式之一。但随着口腔种植修复手术中修复和种植材料的广泛应用，金属材料在cbct图像中产生的金属伪影会严重影响口腔医师的术前评估和疾病诊断。

2、目前，cbct的去金属伪影算法主要有插值法，即从原重建图像或投影数据中分割出金属区域，并对金属区域插值，再将重建图像与金属图像融合，实现金属伪影校正。金属分割作为插值法的第一步，分割准确性至关重要。相关技术中，常用的金属分割方法有阈值分割法、直方图法、迭代法、最大类间方差法，由于cbct图像中金属复杂多样，上述数金属分割方法存在以下不足：

3、(1)cbct图像中金属ct值(像素值)可能和部分牙齿、骨骼相近，多数分割算法会对牙齿、骨骼误分割。

4、(2)连续罐状植体、金属内部填充植体重建图像中呈现四周亮内部暗的情况、分割时金属内部存在孔洞，无法完整分割金属。

技术实现思路

1、本发明为解决上述技术问题，提出了一种cbct图像的金属分割方法。

2、本发明还提出一种cbct图像的金属分割装置。

3、本发明采用的技术方案如下：

4、本发明第一方面实施例提出了一种cbct图像的金属分割方法，包括以下步骤：获取cbct图像并进行预处理；将预处理后的cbct图像像素点的像素值线性映射至0-255；根据映射后的像素值选取区域生长种子点，根据所述区域生长种子点采用区域生长算法预分割出所述cbct图像中的金属轮廓；对预分割出的金属轮廓内部采用泛洪填充方式进行孔洞填充；根据预分割后的金属轮廓图像和孔洞填充后的金属轮廓图像获取所述cbct图像的完整金属轮廓。

5、本发明上述的cbct图像的金属分割方法还具有如下附加技术特征：

6、根据本发明的一个实施例，获取cbct图像并进行预处理，具体包括：采用重建算法对所述cbct图像进行重建；根据重建后的cbct图像中判断重建图像内是否存在金属；如果判断存在金属，则对所述cbct图像进行双边滤波，以去除金属伪影。

7、根据本发明的一个实施例，具体根据以下公式将预处理后的cbct图像像素点的像素值线性映射至0-255：

8、

9、其中，max为像素值最大阈值，min为像素值最小阈值，a为像素点，t(a)为像素点a线性映射后的像素值。

10、根据本发明的一个实施例，根据映射后的像素值选取区域生长种子点，根据所述区域生长种子点采用区域生长算法预分割出所述cbct图像中的金属轮廓，具体包括：将像素值为255的像素点作为所述区域生长种子点，将所述区域生长种子点压入种子点堆栈中；读取堆栈中的种子点，对种子点的八邻域点按照区域生长准则生长，判断种子点八邻域是否满足区域生长准则，所述区域生长准则为：种子点与邻域点的差值绝对值小于第一预设阈值，且所述邻域点在第二阈值分割的掩膜mask内；若所述种子点八邻域满足区域生长准则，则将对应的邻域点压入堆栈中；当读取堆栈中的种子点为空时，结束区域生长，预分割出所述cbct图像中的金属轮廓。

11、根据本发明的一个实施例，对预分割出的金属轮廓内部采用泛洪填充方式进行孔洞填充，具体包括：选取cbct图像(0，0)像素点作为种子点，在行方向从左向右逐个点搜索填充，将金属轮廓图像背景区域中像素值为0的像素点的像素值填充为255；完成一条扫描线填充后，把前一个扫描线状态压入栈，弹出时，向上下搜索相邻的扫面线段，再进行填充、压栈，直到栈中状态被弹出为止，完成孔洞填充。

12、根据本发明的一个实施例，根据预分割后的金属轮廓图像和孔洞填充后的金属轮廓图像获取所述cbct图像的完整金属轮廓，具体包括：对孔洞填充后的图像取反；将取反后的图像与预分割后的金属轮廓图像相加，生成cbct图像的完整金属轮廓。

13、本发明第二方面实施例提出了一种cbct图像的金属分割装置，包括：预处理模块，所述预处理模块用于获取cbct图像并进行预处理；映射模块，映射模块用于将预处理后的cbct图像像素点的像素值线性映射至0-255；预分割模块，所述预分割模块用于根据映射后的像素值选取区域生长种子点，根据所述区域生长种子点采用区域生长算法预分割出所述cbct图像中的金属轮廓；填充模块，所述填充模块用于对预分割出的金属轮廓内部采用泛洪填充方式进行孔洞填充；获取模块，所述获取模块用于根据预分割后的金属轮廓图像和孔洞填充后的金属轮廓图像获取所述cbct图像的完整金属轮廓。

14、根据本发明的一个实施例，所述映射模块具体根据以下公式将预处理后的cbct图像像素点的像素值线性映射至0-255：

15、

16、其中，max为像素值最大阈值，min为像素值最小阈值，a为像素点，t(a)为像素点a线性映射后的像素值。

17、根据本发明的一个实施例，所述预分割模块具体用于：将像素值为255的像素点作为所述区域生长种子点，将所述区域生长种子点压入种子点堆栈中；读取堆栈中的种子点，对种子点的八邻域点按照区域生长准则生长，判断种子点八邻域是否满足区域生长准则，所述区域生长准则为：种子点与邻域点的差值绝对值小于第一预设阈值，且所述邻域点在第二阈值分割的掩膜mask内；若所述种子点八邻域满足区域生长准则，则将对应的邻域点压入堆栈中；当读取堆栈中的种子点为空时，结束区域生长，预分割出所述cbct图像中的金属轮廓。

18、根据本发明的一个实施例，所述填充模块具体用于：选取cbct图像(0，0)像素点作为种子点，在行方向从左向右逐个点搜索填充，将金属轮廓图像背景区域中像素值为0的像素点的像素值填充为255；完成一条扫描线填充后，把前一个扫描线状态压入栈，弹出时，向上下搜索相邻的扫面线段，再进行填充、压栈，直到栈中状态被弹出为止，完成孔洞填充。

19、本发明的有益效果：

20、本发明针对cbct图像金属与骨骼、牙齿像素值类似导致难以分割、金属分割容易出现孔洞的问题，采用区域生长结合泛洪填充的分割方式，可以完整、准确地分割出cbct图像的金属，为后续金属区域插值提供准确位置，从而可以较好地抑制金属伪影，有效辅助口腔医师进行术前评估和疾病诊断。

技术特征：

1.一种cbct图像的金属分割方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的cbct图像的金属分割方法，其特征在于，获取cbct图像并进行预处理，具体包括：

3.根据权利要求1所述的cbct图像的金属分割方法，其特征在于，具体根据以下公式将预处理后的cbct图像像素点的像素值线性映射至0-255：

4.根据权利要求1所述的cbct图像的金属分割方法，其特征在于，根据映射后的像素值选取区域生长种子点，根据所述区域生长种子点采用区域生长算法预分割出所述cbct图像中的金属轮廓，具体包括：

5.根据权利要求1所述的cbct图像的金属分割方法，其特征在于，对预分割出的金属轮廓内部采用泛洪填充方式进行孔洞填充，具体包括：

6.根据权利要求1所述的cbct图像的金属分割方法，其特征在于，根据预分割后的金属轮廓图像和孔洞填充后的金属轮廓图像获取所述cbct图像的完整金属轮廓，具体包括：

7.一种cbct图像的金属分割装置，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的cbct图像的金属分割装置，其特征在于，所述映射模块具体根据以下公式将预处理后的cbct图像像素点的像素值线性映射至0-255：

9.根据权利要求7所述的cbct图像的金属分割装置，其特征在于，所述预分割模块具体用于：

10.根据权利要求7所述的cbct图像的金属分割装置，其特征在于，所述填充模块具体用于：

技术总结
本发明提供一种CBCT图像的金属分割方法、金属分割装置，所述方法包括：获取CBCT图像并进行预处理；将预处理后的CBCT图像像素点的像素值线性映射至0‑255；根据映射后的像素值选取区域生长种子点，根据区域生长种子点采用区域生长算法预分割出CBCT图像中的金属轮廓；对预分割出的金属轮廓内部采用泛洪填充方式进行孔洞填充；根据预分割后的金属轮廓图像和孔洞填充后的金属轮廓图像获取CBCT图像的完整金属轮廓。本发明采用区域生长结合泛洪填充的分割方式，可以完整、准确地分割出CBCT图像的金属，为后续金属区域插值提供准确位置，从而可以较好地抑制金属伪影，有效辅助口腔医师进行术前评估和疾病诊断。

技术研发人员：杨振华,于业齐
受保护的技术使用者：常州博恩中鼎医疗科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16