本發(fā)明屬于醫(yī)療圖像技術處理，尤其涉及一種腎結石的三維坐標確定方法、系統(tǒng)、設備及存儲介質。

背景技術：

1、腎結石是一種常見的泌尿系統(tǒng)疾病，早期準確的診斷對于治療和預防具有重要意義。傳統(tǒng)的腎結石檢測方法主要依賴于醫(yī)生的經驗和肉眼觀察，存在主觀性強、漏診率高的問題。

2、近年來，隨著醫(yī)學影像技術的發(fā)展，基于三維ct圖像的自動腎結石提取方法逐漸成為研究熱點。然而，現(xiàn)有的方法在數(shù)據預處理、輪廓提取和結石定位等方面仍存在不足，影響了診斷的準確性和可靠性。

3、上述內容僅用于輔助理解本發(fā)明的技術方案，并不代表承認上述內容是現(xiàn)有技術。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供了一種腎結石的三維坐標確定方法、系統(tǒng)、設備及存儲介質，旨在解決如何高效、準確地提取腎結石的三維坐標的技術問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種腎結石的三維坐標確定方法，所述腎結石的三維坐標確定方法包括：

3、獲取腎結石患者的三維ct圖像，并對所述三維ct圖像進行切片預處理，獲得多張二維ct灰度圖像；

4、將多張二維ct灰度圖像輸入至改進活動輪廓模型中，通過改進能量泛函獲得各張二維ct灰度圖像對應的改進能量泛函值，所述改進活動輪廓模型由改進chan-vese模型的能量泛函構建，所述改進能量泛函由整體能量項、局部能量擬合項及正則化項組合構建；

5、在所述改進能量泛函值收斂后，使所述改進活動輪廓模型輸出各張二維ct灰度圖像對應的腎臟輪廓內部像素點信息；

6、根據各張二維ct灰度圖像對應的腎臟輪廓內部像素點信息生成腎臟三維點云數(shù)據；

7、基于腎結石像素閾值約束條件從所述腎臟三維點云數(shù)據中選取多個腎結石像素點信息，并根據多個腎結石像素點信息確定腎結石的三維坐標。

8、可選地，所述將多張二維ct灰度圖像輸入至改進活動輪廓模型中，通過改進能量泛函獲得各張二維ct灰度圖像對應的改進能量泛函值的步驟，包括：

9、將多張二維ct灰度圖像輸入至改進活動輪廓模型中，計算各張二維ct灰度圖像的整體能量值、局部能量擬合值及正則化值；

10、根據所述整體能量值、所述局部能量擬合值及所述正則化值通過改進能量泛函計算各張二維ct灰度圖像的改進能量泛函值。

11、可選地，所述計算各張二維ct灰度圖像的整體能量值的步驟，包括：

12、從多張二維ct灰度圖像中選取目標ct灰度圖像；

13、確定所述目標ct灰度圖像的初始腎臟輪廓參數(shù)，并確定各張二維ct灰度圖像中像素點的灰度值、輪廓內部平均灰度值、輪廓外部平均灰度值及像素點紋理特征值；

14、根據所述初始腎臟輪廓參數(shù)、所述像素點的灰度值、所述輪廓內部平均灰度值、所述輪廓外部平均灰度值及所述像素點紋理特征值通過整體能量項計算各張二維ct灰度圖像的整體能量值。

15、可選地，所述確定各張二維ct灰度圖像的像素點紋理特征值的步驟，包括：

16、分別對各張二維ct灰度圖像進行高斯模糊預處理，得到多張二維平滑圖像；

17、分別對多張二維平滑圖像進行腎臟加窗處理，獲得多張加窗的二維圖像；

18、通過lbp算法分別提取各張加窗的二維圖像的局部紋理特征，得到多張lbp特征圖；

19、將多張二維平滑圖像和多張lbp特征圖分別進行線性組合，獲得各張二維ct灰度圖像對應的像素點紋理特征值。

20、可選地，所述計算各張二維ct灰度圖像的局部能量擬合值的步驟，包括：

21、確定各張二維ct灰度圖像中像素點的灰度值及所述像素點的局部區(qū)域均值；

22、根據所述像素點的灰度值和所述像素點的局部區(qū)域均值通過局部能量擬合項計算各張二維ct灰度圖像的局部能量擬合值。

23、可選地，所述計算各張二維ct灰度圖像的正則化值的步驟，包括：

24、分別確定各張二維ct灰度圖像對應的腎臟輪廓平衡曲線長度及腎臟輪廓區(qū)域面積；

25、根據所述腎臟輪廓平衡曲線長度及所述腎臟輪廓區(qū)域面積通過正則化項計算各張二維ct灰度圖像的正則化值。

26、此外，為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出一種腎結石的三維坐標確定系統(tǒng)，所述腎結石的三維坐標確定系統(tǒng)包括：

27、處理模塊，用于獲取腎結石患者的三維ct圖像，并對所述三維ct圖像進行切片預處理，獲得多張二維ct灰度圖像；

28、腎臟輪廓提取模塊，用于將多張二維ct灰度圖像輸入至改進活動輪廓模型中，通過改進能量泛函獲得各張二維ct灰度圖像對應的改進能量泛函值，所述改進活動輪廓模型由改進chan-vese模型的能量泛函構建，所述改進能量泛函由整體能量項、局部能量擬合項及正則化項組合構建；

29、所述腎臟輪廓提取模塊，還用于在所述改進能量泛函值收斂后，使所述改進活動輪廓模型輸出各張二維ct灰度圖像對應的腎臟輪廓內部像素點信息。

30、所述處理模塊，還用于根據各張二維ct灰度圖像對應的腎臟輪廓內部像素點信息生成腎臟三維點云數(shù)據；

31、坐標確定模塊，用于基于腎結石像素閾值約束條件從所述腎臟三維點云數(shù)據中選取多個腎結石像素點信息，并根據多個腎結石像素點信息確定腎結石的三維坐標。

32、此外，為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出一種腎結石的三維坐標確定設備，所述設備包括：存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的腎結石的三維坐標確定程序，所述腎結石的三維坐標確定程序配置為實現(xiàn)如上文所述的腎結石的三維坐標確定方法的步驟。

33、此外，為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出一種存儲介質，所述存儲介質上存儲有腎結石的三維坐標確定程序，所述腎結石的三維坐標確定程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上文所述的腎結石的三維坐標確定方法的步驟。

34、本發(fā)明首先獲取腎結石患者的三維ct圖像，并對三維ct圖像進行切片預處理，獲得多張二維ct灰度圖像，然后將多張二維ct灰度圖像輸入至改進活動輪廓模型中，通過改進能量泛函獲得對應的改進能量泛函值，在改進能量泛函值收斂后，輸出各張二維ct灰度圖像對應的腎臟輪廓內部像素點信息，改進活動輪廓模型由改進chan-vese模型的能量泛函構建，改進能量泛函由整體能量項、局部能量擬合項及正則化項組合構建，之后根據各張二維ct灰度圖像對應的腎臟輪廓內部像素點信息生成腎臟三維點云數(shù)據，最后基于腎結石像素閾值約束條件從所述腎臟三維點云數(shù)據中選取多個腎結石像素點信息，并根據多個腎結石像素點信息確定腎結石的三維坐標。本發(fā)明結合紋理特征和局部能量擬合技術，可以更精確地捕捉腎臟和結石的邊界，通過改進活動輪廓模型與多階段圖像預處理結合，極大提高了腎結石識別的準確性和效率，減少誤診和漏診情況。

技術特征：

1.一種腎結石的三維坐標確定方法，其特征在于，所述腎結石的三維坐標確定方法包括以下步驟：

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述將多張二維ct灰度圖像輸入至改進活動輪廓模型中，通過改進能量泛函獲得各張二維ct灰度圖像對應的改進能量泛函值的步驟，包括：

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述計算各張二維ct灰度圖像的整體能量值的步驟，包括：

4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述確定各張二維ct灰度圖像的像素點紋理特征值的步驟，包括：

5.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述計算各張二維ct灰度圖像的局部能量擬合值的步驟，包括：

6.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述計算各張二維ct灰度圖像的正則化值的步驟，包括：

7.一種腎結石的三維坐標確定系統(tǒng)，其特征在于，所述腎結石的三維坐標確定系統(tǒng)包括：

8.一種腎結石的三維坐標確定設備，其特征在于，所述設備包括：存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的腎結石的三維坐標確定程序，所述腎結石的三維坐標確定程序配置為實現(xiàn)如權利要求1至6中任一項所述的腎結石的三維坐標確定方法的步驟。

9.一種存儲介質，其特征在于，所述存儲介質上存儲有腎結石的三維坐標確定程序，所述腎結石的三維坐標確定程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權利要求1至6任一項所述的腎結石的三維坐標確定方法的步驟。

技術總結
本發(fā)明公開了一種腎結石的三維坐標確定方法、系統(tǒng)、設備及存儲介質，所述方法包括：將多張二維CT灰度圖像輸入至改進活動輪廓模型中，通過改進能量泛函獲得對應的改進能量泛函值，在改進能量泛函值收斂后，輸出腎臟輪廓內部像素點信息，改進活動輪廓模型由改進Chan?Vese模型的能量泛函構建，根據各張二維CT灰度圖像對應的腎臟輪廓內部像素點信息生成腎臟三維點云數(shù)據；基于腎結石像素閾值約束條件從腎臟三維點云數(shù)據中選取多個腎結石像素點信息，并根據多個腎結石像素點信息確定腎結石的三維坐標。本發(fā)明融合紋理特征與局部能量擬合項的改進活動輪廓模型提取腎臟輪廓，更精確地捕捉腎臟和結石的邊界，減少誤診和漏診情況。

技術研發(fā)人員：李聰,朱穎心,尋陽,彭凱,何建文,王少剛,余虓,李震
受保護的技術使用者：華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬同濟醫(yī)院
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15