本发明涉及图像处理，具体为一种用于脊柱侧弯检测的图像处理方法及系统。
背景技术：
1、脊柱侧弯是一种常见的脊柱畸形疾病，通常表现为脊柱在正面观上偏离正常的垂直直线，形成异常的侧向弯曲，这种疾病多发于青少年时期，如不及时发现和治疗，可能会导致严重的健康问题，包括姿势异常、呼吸困难和脊柱功能障碍等。准确检测脊柱侧弯的程度和位置，对于制定有效的治疗方案至关重要。
2、现有技术如公告号为：cn117765062b的发明专利申请公开的用于青少年脊柱侧弯检测的图像处理方法及系统，包括获取分类模型的训练集合对分类模型进行训练，获得训练好的分类模型，将待分类的脊柱侧弯图像输入至训练好的分类模型，对脊柱侧弯图像进行分类；将待预测的脊柱侧弯图像输入训练好的深度学习模型中，对脊柱中心点进行预测；所述脊柱侧弯图像包括脊柱单弯图像、脊柱双弯图像和脊柱三弯图像；根据不同的图像结构选择不同的模型对脊柱中心点进行预测，使得输出的脊柱中心点更加准确，克服了脊柱的弯曲段的不同结构对中心点的预测难度，从而提高了cobb角的计算精度。
3、基于上述方案发现，现有技术存在的局限至少包括如下问题，首先，现有的脊柱侧弯检测方法主要依赖于深度学习模型对脊柱的中心点进行预测，随后根据中心点确定脊柱的弯曲端点，并计算cobb角，这种方法虽然在一定程度上提高了cobb角的测量精度，但由于脊柱的复杂性，特别是在存在多弯(如s形或c形脊柱)的情况下，模型对脊柱中心点的预测仍然存在误差，导致cobb角的测量结果不够准确，此外，现有技术的检测方法更多依赖于单一图像(如x光图像)进行分析，而没有充分利用多模态影像数据的优势，从而容易遗漏一些细节信息，降低了整体检测的可靠性。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于脊柱侧弯检测的图像处理方法及系统，解决了现有的脊柱侧弯检测方法主要依赖于深度学习模型对脊柱的中心点进行预测，随后根据中心点确定脊柱的弯曲端点，并计算cobb角，这种方法虽然在一定程度上提高了cobb角的测量精度，但由于脊柱的复杂性，特别是在存在多弯(如s形或c形脊柱)的情况下，模型对脊柱中心点的预测仍然存在误差，导致cobb角的测量结果不够准确，此外，现有技术的检测方法更多依赖于单一图像(如x光图像)进行分析，而没有充分利用多模态影像数据的优势，从而容易遗漏一些细节信息，降低了整体检测的可靠性的问题。
2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于脊柱侧弯检测的图像处理方法，包括以下步骤：获取待检测患者的脊柱图像数据，并进行预处理；对预处理之后的待检测患者的脊柱图像数据进行区域提取，得到脊柱区域数据；对脊柱区域数据进行区域划分，得到脊柱颈椎区域、脊柱胸椎区域、脊柱腰椎区域；对脊柱颈椎区域、脊柱胸椎区域、脊柱腰椎区域分别进行数据分析，得到脊柱颈椎区域、脊柱胸椎区域、脊柱腰椎区域的侧弯指数；将脊柱颈椎区域、脊柱胸椎区域、脊柱腰椎区域的侧弯指数分别与预设的对应区域阈值进行判断分析，并将不符合对应区域阈值的区域进行标记处理，并分析区域侧弯程度。
3、进一步地，所述脊柱图像数据具体为包含脊柱的每个像素点的像素值，所述脊柱区域数据具体为脊柱图像数据中每个脊柱灰度像素点的灰度脊柱像素值。
4、进一步地，对待检测患者的脊柱图像数据进行预处理的具体过程为：对待检测患者的脊柱图像数据进行去噪处理，同时对于去噪处理后的待检测患者的脊柱图像数据进行对比度增强处理。
5、进一步地，得到脊柱区域数据的具体过程为：读取比度增强处理后的待检测患者的脊柱图像数据并进行灰度处理，得到包含脊柱的每个像素点的灰度像素值；对包含脊柱的每个像素点的灰度像素值进行灰度分析，得到灰度直方图；将灰度直方图中的峰值所对应的灰度像素值作为像素判断阈值；基于像素判断阈值对包含脊柱的每个像素点的灰度像素值进行筛分处理，得到脊柱图像数据中每个脊柱灰度像素点的灰度脊柱像素值。
6、进一步地，得到脊柱颈椎区域、脊柱胸椎区域、脊柱腰椎区域的具体步骤如下：连接脊柱区域数据中位于边界的每个脊柱灰度像素点，并视为脊柱轮廓；将位于脊柱轮廓底部的若干个脊柱灰度像素点的横坐标值进行均值分析，得到脊柱底部中心横坐标值；在脊柱区域数据中朝向脊柱轮廓顶部作垂直脊柱底部中心横坐标值的垂线，并将脊柱轮廓顶部与垂线相交的脊柱灰度像素点的纵坐标值作为脊柱顶部中心纵坐标值；读取脊柱底部中心的纵坐标值，并结合脊柱顶部中心纵坐标值进行长度分析，得到脊柱总长度值；将脊柱顶部中心纵坐标值、脊柱总长度值输入至区域划分模型中进行区域划分，得到脊柱颈椎区域、脊柱胸椎区域、脊柱腰椎区域。
7、进一步地，所述区域划分模型具体如下：其中，y′为脊柱的颈椎区域末端纵坐标，y0为脊柱顶部中心纵坐标值，α1为数据库中存储的颈椎区域占比系数，jzc为脊柱的总长度值，y"为脊柱的胸椎区域末端纵坐标，α2为数据库中存储的胸椎区域占比系数，y′"为脊柱的腰椎区域末端纵坐标，α3为数据库中存储的腰椎区域占比系数，α1+α2+α3＝1。
8、进一步地，得到脊柱颈椎区域、脊柱胸椎区域、脊柱腰椎区域的侧弯指数的具体步骤如下：获取脊柱颈椎区域、脊柱胸椎区域、脊柱腰椎区域的参考曲率值；基于脊柱区域数据分别分析脊柱颈椎区域、脊柱胸椎区域、脊柱腰椎区域的平均曲率值、区域长度值、区域脊柱垂直位移值；对脊柱颈椎区域、脊柱胸椎区域、脊柱腰椎区域的参考曲率值以及平均曲率值、区域长度值、区域脊柱垂直位移值分别进行综合分析，得到脊柱颈椎区域、脊柱胸椎区域、脊柱腰椎区域的侧弯指数。
9、进一步地，计算脊柱颈椎区域、脊柱胸椎区域、脊柱腰椎区域的侧弯指数的具体公式如下：其中，jz为脊柱颈椎区域的侧弯指数，jpq为脊柱颈椎区域的平均曲率值，jpq′为脊柱颈椎区域的参考曲率值，jcw为脊柱颈椎区域的区域脊柱垂直位移值，jcd为脊柱颈椎区域的区域长度值，xz为脊柱胸椎区域的侧弯指数，xpq为脊柱胸椎区域的平均曲率值，xpq′为脊柱胸椎区域的参考曲率值，xcw为脊柱胸椎区域的区域脊柱垂直位移值，xcd为脊柱胸椎区域的区域长度值，yz为脊柱腰椎区域的侧弯指数，ypq为脊柱腰椎区域的平均曲率值，ypq′为脊柱腰椎区域的参考曲率值，ycw为脊柱腰椎区域的区域脊柱垂直位移值，ycd为脊柱腰椎区域的区域长度值。
10、一种用于脊柱侧弯检测的图像处理系统，包括：数据获取模块、区域提取模块、区域划分模块、侧弯分析模块、异常标记模块；所述数据获取模块，用于获取待检测患者的脊柱图像数据，并进行预处理；所述区域提取模块，用于对预处理之后的待检测患者的脊柱图像数据进行区域提取，得到脊柱区域数据；所述区域划分模块，用于对脊柱区域数据进行区域划分，得到脊柱颈椎区域、脊柱胸椎区域、脊柱腰椎区域；所述侧弯分析模块，用于对脊柱颈椎区域、脊柱胸椎区域、脊柱腰椎区域分别进行数据分析，得到脊柱颈椎区域、脊柱胸椎区域、脊柱腰椎区域的侧弯指数；所述异常标记模块，用于将脊柱颈椎区域、脊柱胸椎区域、脊柱腰椎区域的侧弯指数分别与预设的对应区域阈值进行判断分析，并将不符合对应区域阈值的区域进行标记处理，并分析区域侧弯程度。
11、本发明具有以下有益效果：
12、(1)、该用于脊柱侧弯检测的图像处理方法，通过详细的区域划分和逐区域分析，从而能够更精确地评估脊柱的颈椎、胸椎、腰椎的结构状态，相比于传统仅依赖整体脊柱图像进行单一测量的方法，这种分区处理方式能够更好地捕捉到局部区域的异常，提高了侧弯检测的精确性，此外，通过综合分析各区域的侧弯指数，从而有效降低了测量误差，提高了脊柱侧弯检测的可靠性。
13、(2)、该用于脊柱侧弯检测的图像处理方法，通过在图像预处理阶段应用了先进的去噪和对比度增强技术，从而有效提高了脊柱区域的可视性，确保了后续数据分析的准确性，通过提取并分析每个像素点的灰度值，该方法能够精确地识别和处理脊柱的细微结构，这种精细的图像处理方式使得脊柱区域的分割和分析更加精准，从而在整个检测过程中提供了更为详尽和可靠的数据支持。
14、(3)、该用于脊柱侧弯检测的图像处理方法，通过在检测出不符合预设阈值的异常区域后，通过标记和进一步分析，有效地识别出了脊柱侧弯的具体位置和程度，这种标记处理不仅为临床诊断提供了直观的参考，同时通过对异常区域的深入分析，能够为医生提供更有针对性的治疗建议，这种综合性的分析与标记机制，极大地提高了对脊柱异常区域的检测敏感度和诊断精度，为患者的后续治疗提供了科学依据。
15、(4)、该用于脊柱侧弯检测的图像处理系统，通过模块化设计，将脊柱侧弯检测过程中的各个关键步骤分解为独立的功能模块，包括数据获取模块、区域提取模块、区域划分模块、侧弯分析模块和异常标记模块，这种设计不仅简化了系统的开发和维护，还为系统的后续升级和扩展提供了便利，各模块之间的独立性使得系统能够更灵活地适应不同的应用场景，例如不同类型的脊柱图像数据处理或特定临床需求的分析，通过模块化设计，系统可以方便地引入新的算法或技术，提高了系统的适应性和未来扩展的可能性，从而为脊柱侧弯检测提供了更加全面和灵活的技术支持。
16、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
1.一种用于脊柱侧弯检测的图像处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于脊柱侧弯检测的图像处理方法，其特征在于，所述脊柱图像数据具体为包含脊柱的每个像素点的像素值，所述脊柱区域数据具体为脊柱图像数据中每个脊柱灰度像素点的灰度脊柱像素值。
3.根据权利要求1所述的用于脊柱侧弯检测的图像处理方法，其特征在于，对待检测患者的脊柱图像数据进行预处理的具体过程为：对待检测患者的脊柱图像数据进行去噪处理，同时对于去噪处理后的待检测患者的脊柱图像数据进行对比度增强处理。
4.根据权利要求2所述的用于脊柱侧弯检测的图像处理方法，其特征在于，得到脊柱区域数据的具体过程为：
5.根据权利要求4所述的用于脊柱侧弯检测的图像处理方法，其特征在于，得到脊柱颈椎区域、脊柱胸椎区域、脊柱腰椎区域的具体步骤如下：
6.根据权利要求5所述的用于脊柱侧弯检测的图像处理方法，其特征在于，所述区域划分模型具体如下：
7.根据权利要求1所述的用于脊柱侧弯检测的图像处理方法，其特征在于，得到脊柱颈椎区域、脊柱胸椎区域、脊柱腰椎区域的侧弯指数的具体步骤如下：
8.根据权利要求7所述的用于脊柱侧弯检测的图像处理方法，其特征在于，计算脊柱颈椎区域、脊柱胸椎区域、脊柱腰椎区域的侧弯指数的具体公式如下：
9.一种用于脊柱侧弯检测的图像处理系统，应用权利要求1-8任意一项所述的用于脊柱侧弯检测的图像处理方法，其特征在于，包括：数据获取模块、区域提取模块、区域划分模块、侧弯分析模块、异常标记模块；
