关键词：计算机图像处理；模式识别；标志点；自动定位；头影测量

　　摘　要：目的　旨在研究用于X线头影测量分析的各标志点的计算机自动识别与定位方法，建立计算机自动定点的X线头影测量分析系统(CACAS)。方法　应用现代计算机图像处理与模式识别的相关技术，其中包括中值滤波、直方图均衡、基于小波变换的多尺度分析、Canny边缘检测、基于知识的边缘跟踪及可变模板匹配技术等，改善X线头影图像质量，提取软硬组织边缘轮廓，自动定位识别标志点。结果　CACAS系统成功实现了17个标志点的自动识别与定位及面下1/3轮廓描迹。结论　本研究建立CACAS系统所运用的技术方法是有效可靠的。

　　自1931年Broadbennt创立了定位X线头影测量技术以来，该项技术广泛应用于牙颌面畸形的定量分析诊断和治疗设计。早期X线头影测量包括手工描迹、标志点定位，相关距离、角度、比例关系的测量和计算；70年代，Walker将计算机测量分析技术应用于X线头影测量，然而仍在手工下进行描图和定点［1］；80年代起，计算机数字图象处理技术应用于X线头影测量分析，以人机交互方式下进行定点和描图［2］；但无论手工还是人机交互方式定点均造成较大的误差。因此本研究将基于现代计算机数字图象处理与模式识别技术的基础上，开发X线头影标志点的计算机自动识别与定位技术，为建立X线头影计算机自动分析系统奠定基础。

　　1　材料与方法

　　1.1　硬件组成

　　头颅定位X线摄片机(SIEMENS ORTHOCEPH 10s)；主机Pentium或更高档次微机；图象输入设备：扫描仪(Microtek ScanMakerE6+TMA)；图象输出设备：监视器(800×600,24bit),显卡(4M显示内存)，激光打印机HP-Ⅲ型(2M内存)。

　　1.2　软件系统

　　由操作系统软件、支持软件、功能软件组成。

　　系统软件：Windows95或98，提供应用软件运行的环境。

　　支持软件：Photoshop5.0;Scanwizard为数字图象的输入、方位校准及存取的支持系统。

　　功能软件：建立在Window95操作系统基础上，程序设计使用C++语言，上海交通大学图象所协助开发。其编程及实现的逻辑算法流程见图1。

　　1.3　头颅定位X线片的摄取

　　摄片时患者头部用定位仪严格固定，眶针指向右眶点，两耳塞与眶针所处平面于水平面平行，正中咬合位，上下唇自然姿势位。摄片机球管X线中心线对准两耳塞连线，球管至耳塞中心距离为150cm，胶片至耳塞中心距离越接近越好。摄片时管电压80kV、管电流10mA、曝光时间2s。曝光后胶片常规显影、定影及漂洗、烘干后备用。

　　1.4　侧位X线片数字化转换

　　将X线胶片置于已联机的扫描仪玻璃平台上，盖上TMA板，于Photoshop5.0支持环境下进行扫描，扫描的分辨率为72dpi，灰阶为256级，亮度为0～10%，图象存取格式为BMP。

　　1.5　X线数字图象方位校准

　　X线胶片扫描完成后，必须保持X线头影在标准头颅定位位置上进行标志点定位与边缘描迹，故图象输入之前，在Photoshop5.0软件运行环境下进行X线头影位置校正，以眶耳平面水平作为校正标准，通过测量耳点、眶点连线与水平面的夹角，利用软件的图象旋转指令进行数字X线头影方位校正。

　　1.6　图像的归一化的处理

　　将不同尺寸的图像通过放大和缩小，或者以P点为基准点，抽取图像中包含有用信息的子块，统一为尺寸一致的256级灰度图像；通常尺寸大小统一为550×670点阵，基本上包括临床上所需要各个标志点的图像区域。

　　1.7　图象的预处理

　　1.7.1　噪声的去除　我们采用中值滤波器去除噪声，提高图像信噪比。中值滤波器是非线性滤波器，可以在去除噪声的同时完成平滑边缘的工作。

　　1.7.2　灰度直方图均衡　由于X线投照的剂量不一样，使得不同的X线图像的亮度、灰度动态范围差别较大。采用直方图均衡增大灰度级，归一化灰度动态范围，使图像灰度分布层次分明，提高图像清晰度，间接起到增强边缘作用，方便进一步的处理。

责任编辑：姚红祥