一种双腿膝关节运动状态图像处理方法、设备及存储介质与流程

本发明涉及医学图像处理，特别涉及一种双腿膝关节运动状态图像处理方法、设备及存储介质。

背景技术：

1、目前在进行膝关节骨骼检查过程中，通常采用锥束计算机断层成像方法（cbct，cone-beam computed tomography）采集患者单个膝关节站立位的三维成像数据，站立位cbct设备不仅可以支持静态下的负重位图像处理，也因为其成像速度快的优势使其可以支持动态dr二维成像，在膝关节骨科诊断、运动康复和术后诊断等领域具有较高的临床价值。

2、但是在采用cbct设备进行双腿运动状态下动态膝关节成像时，会出现患者行走过程导致图像中双腿膝关节重叠的问题，无论是人工识别还是机械识别，针对重叠帧的膝关节图像难以准确判断其膝关节的位姿及状态，运动状态下双腿膝关节重叠时图像识别效率低且错误率高，难以高效地对运动状态下膝关节状态难以进行有效判断。

3、因此目前需要一种双腿膝关节运动状态图像处理方法，针对运动状态下膝关节cbct图像中双腿膝关节重叠问题，结合膝关节图像特征场景进行重叠帧处理筛选可识别的图像供后续医学诊断和治疗方案使用。

技术实现思路

1、为解决运动状态下双腿膝关节重叠时图像识别效率低且错误率高的技术问题，本发明提供一种双腿膝关节运动状态图像处理方法、设备及存储介质，具体的技术方案如下：

2、本发明提供一种双腿膝关节运动状态图像处理方法，包括步骤：

3、获取双腿运动状态下的膝关节二维图像；

4、根据预设的膝关节二维图像分割模型分割所述膝关节二维图像中二维骨骼特征；

5、根据分割后所述膝关节二维图像中连通域数量判断当前帧所述膝关节二维图像是否为重叠帧；

6、在所述连通域数量大于预设阈值时，判断当前帧所述膝关节二维图像为非重叠帧图像，通过第一通道输出所述非重叠帧图像；

7、在所述连通域数量不大于预设阈值时，判断当前帧所述膝关节二维图像为重叠帧图像，通过第二通道输出所述重叠帧图像。

8、本发明提供的双腿膝关节运动状态图像处理方法针对双腿膝关节运动状态图像检测场景，基于膝关节二维图像的连通域情况判断当前图像是否为非重叠帧图像，并在不同通道输出非重叠帧图像和重叠帧图像用于后续不同人工检测或图形计算方案，避免非重叠帧图像中骨骼特征不明显影响正常图像识别过程或降低人工识别效率。

9、在一些实施方式中，所述二维骨骼特征包括二维股骨特征、二维髌骨特征和二维胫腓骨特征；

10、所述的根据分割后所述膝关节二维图像中连通域数量判断当前帧所述膝关节二维图像是否为重叠帧，具体包括：

11、在所述连通域数量大于三个时，判断当前帧所述膝关节二维图像为所述非重叠帧图像；

12、在所述连通域数量不大于三个时，判断当前帧所述膝关节二维图像为所述重叠帧图像。

13、在一些实施方式中，所述连通域数量为所述二维股骨特征中连通域、所述二维髌骨特征中连通域和所述二维胫腓骨特征中连通域的总连通域数量。

14、在一些实施方式中，所述的通过第一通道输出所述非重叠帧图像之后，还包括：

15、提取所述非重叠帧图像中不同区域的所述二维骨骼特征各自对应的骨骼尺寸信息；

16、根据不同区域所述二维骨骼特征的所述骨骼尺寸信息，将所述非重叠帧图像划分为左腿区域图像和右腿区域图像。

17、在一些实施方式中，所述的根据不同区域所述二维骨骼特征的所述骨骼尺寸信息，将所述重叠帧图像划分为左腿区域图像和右腿区域图像，具体包括：

18、获取所述二维骨骼特征中的骨骼边缘拟合直线对应的斜率直线；

19、在所述膝关节二维图像上生成与所述斜率直线相垂直的宽度直线，将所述宽度直线与当前所述二维骨骼特征的相交长度作为所述骨骼宽度信息；

20、根据获取所述膝关节二维图像时图像采集设备与膝关节之间的方向，结合所述骨骼宽度信息将所述重叠帧图像划分为所述左腿区域图像或所述右腿区域图像。

21、在一些实施方式中，本发明提供的一种双腿膝关节运动状态图像处理方法，还包括步骤：

22、获取双腿运动状态下的膝关节三维重建图像，所述膝关节三维重建图像包括左腿膝关节三维重建图像和右腿膝关节三维重建图像；

23、根据预设的膝关节三维重建图像分割模型分割所述膝关节三维重建图像中三维骨骼特征；

24、根据每帧所述重叠帧图像中所述左腿区域图像对应的所述二维骨骼特征和所述左腿区域图像对应的所述三维骨骼特征进行二维三维配准，计算每帧所述重叠帧图像对应的第一配准变换参数；

25、根据每帧所述重叠帧图像中所述右腿区域图像对应的所述二维骨骼特征和所述右腿区域图像对应的所述三维骨骼特征进行二维三维配准，计算每帧所述重叠帧图像对应的第二配准变换参数；

26、根据每帧所述重叠帧图像对应的所述第一配准变换参数和第二配准变换参数，分别对所述非重叠帧的所述膝关节三维重建图像中所述左腿膝关节三维重建图像和所述右腿膝关节三维重建图像进行位姿调节；

27、根据调节后的当前所述非重叠帧的所述膝关节三维重建图像和当前所述非重叠帧的所述膝关节二维图像，生成当前所述非重叠帧的双腿膝关节运动状态四维图像处理结果。

28、在一些实施方式中，本发明提供的一种双腿膝关节运动状态图像处理方法，还包括步骤：

29、将所述非重叠帧图像与相邻帧图像进行配准变换参数拟合；

30、根据拟合后的所述配准变换参数分别对所述重叠帧的所述膝关节三维重建图像中所述左腿膝关节三维重建图像和所述右腿膝关节三维重建图像进行位姿调节；

31、根据调节后的当前所述重叠帧的所述膝关节三维重建图像和当前所述重叠帧的所述膝关节二维图像，生成当前所述重叠帧的双腿膝关节运动状态四维图像处理结果。

32、在一些实施方式中，本发明提供的一种双腿膝关节运动状态图像处理方法，还包括步骤：

33、将所述非重叠帧图像与相邻帧图像进行二维骨骼特征参数拟合；

34、根据拟合后的所述非重叠帧图像中的所述左腿区域图像对应的二维骨骼特征，和所述左腿区域图像对应的所述三维骨骼特征进行二维三维配准，计算每帧所述非重叠帧图像对应的第三配准变换参数；

35、根据拟合后的所述非重叠帧图像中的所述右腿区域图像对应的二维骨骼特征，和所述右腿区域图像对应的所述三维骨骼特征进行二维三维配准，计算每帧所述重叠帧图像对应的第四配准变换参数；

36、根据每帧所述非重叠帧图像对应的所述第三配准变换参数和第四配准变换参数，分别对所述重叠帧的所述膝关节三维重建图像中所述左腿膝关节三维重建图像和所述右腿膝关节三维重建图像进行位姿调节；

37、根据调节后的当前所述重叠帧的所述膝关节三维重建图像和当前所述重叠帧的所述膝关节二维图像，生成当前所述重叠帧的双腿膝关节运动状态四维图像处理结果。

38、在另一方面，本发明还提供一种双腿膝关节运动状态图像处理设备，包括：

39、射线源，用于发射膝关节检测射线；

40、探测器，用于接收经过用户膝关节处的所述膝关节检测射线；

41、滑轨，所述射线源和所述探测器分别安装于两侧所述滑轨上，所述滑轨根据用户移动速度驱动所述射线源和所述探测器同步同向运动；

42、处理器，用于接收所述探测器发送的双腿运动状态下的膝关节二维图像，并根据预设的膝关节二维图像分割模型分割所述膝关节二维图像中二维骨骼特征，根据分割后所述膝关节二维图像中连通域数量判断当前帧所述膝关节二维图像是否为重叠帧，在所述连通域数量大于预设阈值时，判断当前帧所述膝关节二维图像为非重叠帧图像，通过第一通道输出所述非重叠帧图像，在所述连通域数量不大于预设阈值时，判断当前帧所述膝关节二维图像为重叠帧图像，通过第二通道输出所述重叠帧图像。

43、在另一方面，本发明还提供一种存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现上述的一种双腿膝关节运动状态图像处理方法所执行的操作。

44、本发明提供一种双腿膝关节运动状态图像处理方法和设备的技术效果如下：针对双腿膝关节运动状态图像检测场景，基于膝关节二维图像的连通域情况判断当前图像是否为非重叠帧图像，并在不同通道输出非重叠帧图像和重叠帧图像用于后续不同人工检测或图形计算方案，避免非重叠帧图像中骨骼特征不明显影响正常图像识别过程或降低人工识别效率。