CN105574846A - 图像处理设备及图像处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种图像处理设备及图像处理方法，所述图像处理设备：接收在第一捕获图像组中指定目标的输入，第一捕获图像组通过在第一时间点处将三维身体切片成捕获图像来获得；从第一捕获图像组中的捕获图像提取围绕所指定的目标的特征点；在第二捕获图像组中的捕获图像中指定所提取的每一个特征点的切片位置，第二捕获图像组通过在第二时间点处将三维身体切片成捕获图像来获得；并且输出以下图像，所述图像与基于每个所提取的特征点的指定切片位置而指定的切片位置范围对应，并且与基于每个所提取的特征点在第二平面上的位置而指定的第一平面上的范围对应。

Description

图像处理设备及图像处理方法
技术领域
本文所讨论的实施方式涉及图像处理设备、图像处理方法以及存储有图像处理程序的计算机可读存储介质。
背景技术
在医疗行业中，医生可能希望确认患病或染病部位在一段时间过后的变化。例如，在使用CT(计算机断层扫描)设备进行该确认的情况下，需要从在不同的时间点被捕获的CT图像组提取同一患病或染病部位的图像。
CT设备生成身体的从头顶骨沿朝脚趾的方向被切片的图像。在期望的身体部位的位置在身体内没有变化并且从头顶骨或脚趾的图像序列中该期望身体部位的图像的位置可以被指定在另外的时间点处被捕获的CT图像组中的情况下，所述图像序列中的指定位置处的图像可以从在不同时间点处被捕获的CT图像组提取，以获得该期望身体部位的图像。
例如，在国际公开No.WO2009/150882中描述了相关技术的示例。
然而，肺脏的末端部位(远离支气管的一侧)的位置等例如取决于呼吸时横膈膜的运动而上下运动，并且捕获期望身体部位的图像的切片位置可能改变。因此，难以确定期望身体部位的图像处于在一个时间点处被捕获的图像序列中的位置，难以确定期望身体部位的图像处于在另外的时间点处被捕获的图像序列中的位置。
可以使用比较图像特征的技术从在一个时间点处被捕获的CT图像组中搜索特征与在所述另外的时间点处被捕获的CT图像组中所包括的期望身体部位的特征相似的身体部位。在此情况下，必须从上述多个切片图像检测特征并且核对在不同时间点处被捕获的切片图像以寻找匹配。因此，搜索并且寻找与期望部位类似的身体部位的图像会花费很长的处理时间，并且期望长度的时间内可能完不成对特征与期望身体部位的特征类似的身体部位的图像的搜索。
发明内容
因此，实施方式的一个方面的目的在于提供图像处理设备、图像处理方法以及计算机可读存储介质，其能够缩短从在一个时间点处被捕获的图像中对在另外的时间点处被捕获的图像中被指定的目标进行搜索和寻找所需的处理时间。
根据实施方式的一个方面，图像处理设备包括用于存储程序的存储器；以及用于执行所述程序并且执行以下处理的处理器，所述处理包括：接收对在第一捕获图像组中指定目标的输入，所述第一捕获图像组通过在第一时间点处将三维身体切片成多个捕获图像来获得；从所述第一捕获图像组中的所述多个捕获图像提取围绕所指定的目标的多个特征点；在第二捕获图像组中的多个捕获图像中指定所提取的所述多个特征点中的每一个特征点的切片位置，所述第二捕获图像组通过在第二时间点处将所述三维身体切片成所述第二捕获图像组中的所述多个捕获图像来获得；以及输出以下图像，所述图像与基于所提取的所述多个特征点而指定的切片位置范围对应，并且与基于所提取的所述多个特征点中的每一个特征点在第二平面上的位置而指定的第一平面上的范围对应。
将借助于在权利要求中具体指出的要素和组合来实现和获得本发明的目的和优点。
应当理解，前述一般性描述和后续的详细描述都为示例性和说明性的而非对如所要求保护的本发明的限制。
附图说明
图1是示出了CT图像捕获系统的示例的示图；
图2是示出了图像处理设备的硬件配置的示图；
图3是示出了图像处理设备中的诊断支持部件的处理内容、用户的操作内容以及显示屏幕的显示内容的关系的示图；
图4是示出了图像处理设备中的诊断支持部件的处理内容、用户的操作内容以及并行显示屏幕的显示内容的关系的示图；
图5A、图5B和图5C是用于说明患者的取向与坐标轴的关系以及所捕获的区域的特征的示图；
图6是示出了第一登记部件的功能配置的示图；
图7是所选择的比较源CT图像和指定目标点的示图；
图8A、图8B、图8C和图8D是示出了目标点与比较源CT图像中的采样点之间的关系以及比较源CT图像中的采样点与比较目的CT图像中的对应点之间的关系的示图；
图9是示出了存储在采样点数据库中的采样点信息的示例的示图；
图10是示出了第二登记部件的功能配置的示图；
图11是示出了在从Z轴方向观察的状态下采样点的对应点的位置关系的示图；
图12A、图12B和图12C是用于说明目标点的对应点的存在范围的示图；
图13A和图13B是用于说明通过搜索范围确定部件来生成重构图像的方法的示图；
图14A和图14B是示意性地示出了由搜索范围确定部件生成的重构图像的示图；
图15是用于计算采样点的对应点的处理的流程图；
图16是用于计算目标点的对应点的处理的流程图；
图17A和图17B是用于说明确定偏移数的方法的示图；
图18是用于计算目标点的对应点的处理的流程图；
图19是用于计算目标点的对应点的处理的流程图；
图20是示出并行显示屏幕的示例的示图；
图21A和图21B是示出了并行显示屏幕的变化的示例的示图；
图22A和图22B是示出了并行显示屏幕的变化的示例的示图；
图23是示出了其中采样点的对应点通过曲线而连接的示例的示图；以及
图24A、图24B和图24C是用于说明目标点和采样点的位置关系的示图。
具体实施方式
将参考附图来描述本发明的优选实施方式。
现在将描述根据本发明的每种实施方式中的图像处理设备、图像处理方法以及计算机可读存储介质。在说明书和附图中，具有基本上相同的配置和/或功能的组成要素由相同的附图标记来指代，并且将不会重复描述这些组成要素。
[第一实施方式]
首先，将描述CT(计算机断层扫描)图像捕获系统，其包括第一实施方式中的图像处理设备。图1是示出了CT图像捕获系统的示例的示图。
CT图像捕获系统100包括CT设备110和图像处理设备120。CT设备110和图像处理设备120电连接，并且可以在两个设备110和120之间接收和发送数据。
CT设备110使用辐射等在患者身体内进行扫描，并且使用计算机进行处理以生成作为患者的切片图像的CT图像。在以下描述中，“生成”CT图像还可以被称为“捕获”CT图像。CT设备110将所捕获的CT图像发送至图像处理设备120。
图像处理设备120存储由CT设备110捕获的CT图像，并且并行显示在不同时间点(例如，在第一时间点和第二时间点处)处被捕获的CT图像。
图像处理设备120包括诊断支持部件140，并且被连接至图像DB(数据库)130和采样点DB(数据库)150。
图像DB130存储由CT设备110捕获的CT图像。图像DB130将从CT设备110发送的CT图像存储在不同的CT图像组中，其中，每个CT图像组包括在相同时间点处被捕获的CT图像。
诊断支持部件140是由健康护理专业人员(如医生等)在对患者进行诊断时所利用的功能。此功能可以在当例如计算机执行诊断支持程序时通过该计算机来实现。
诊断支持部件140例如并行地显示在不同时间点处被捕获的CT图像，以使得健康护理专业人员能够通过比较CT图像来对患者进行诊断。在以下描述中，并行显示的两个CT图像之一(如在开药方治疗之前所捕获的一个CT图像)还可以被称为“比较源CT图像”。另一方面，并行显示的两个CT图像中的另一个(如在开药方治疗之后所捕获的另一个CT图像)还可以被称为“比较目的CT图像”。
诊断支持部件140在比较源CT图像内按照放大比例来显示由健康护理专业人员指定的目标(或目标点)。此外，诊断支持部件140提取其中与指定的目标点对应的对应点(即，与目标点类似并且具有超出阈值的相似度的点)被捕获的比较目的CT图像，并且在放大显示屏幕上以放大比例显示包括对应点的区域。
为了执行上面的处理，诊断支持部件140包括第一登记部件141、第二登记部件142和显示控制部件143。
第一登记部件141的功能当计算机执行第一登记程序时通过该计算机来实现。第一登记部件141基于由健康护理专业人员指定的目标点从作为围绕目标点的采样点的多个特征点提取比较源CT图像。此外，第一登记部件141计算比较目的CT图像的对应点，其对应于所提取的采样点。此外，第一登记部件141将所计算的对应点与采样点相关，以获得采样点信息并且将采样点信息存储在采样点DB150中。
第二登记部件142的功能当计算机执行第二登记程序时通过该计算机来实现。第二登记部件142基于由第一登记部件141计算的采样点的对应点来生成采样点的对应点之间的重构图像。此外，第二登记部件142使用所生成的重构图像作为执行搜索的搜索范围来提取目标点的对应点，并且将目标点的对应点的坐标连同所生成的重构图像通知给显示控制部件143。
显示控制部件143的功能当计算机执行显示程序时通过该计算机来实现。显示控制部件143显示由健康护理专业人员选择的比较源CT图像，并且还显示以放大比例显示由健康护理专业人员指定的目标点。此外，显示控制部件143显示其中从第二登记部件142通知的目标点的对应点被捕获的比较目的CT图像，并且还在放大的显示屏幕上以放大比例显示所通知的重构图像作为包括目标点的对应点的区域。
采样点DB150与采样点对应地存储采样点的对应点，所述采样点的对应点由第一登记部件141计算。
接着，将描述图像处理设备120的硬件配置。图2是示出了图像处理设备的硬件配置的示图。如图2所示，图像处理设备120包括CPU(中央处理单元)201、ROM(只读存储器)202和RAM(随机存取存储器)203。此外，图像处理设备120包括存储部件204、连接部件205、显示部件206和操作部件207。图像处理设备120的每个部件通过总线208互相连接。
CPU201是可以执行被存储在存储部件204中的各种程序(如第一登记程序、第二登记程序、显示程序等)的计算机的示例。
ROM202是非瞬态存储器的示例。ROM202存储为了使CPU201执行存储在存储部件204中的各种程序所需的各种程序、数据等。更特别地，ROM202存储自启程序，如BIOS(基本输入/输出系统)、EFI(扩展固件接口)等。
RAM203是主存储器(如DRAM(动态随机存取存储器)、SRAM(静态随机存取存储器)等)的示例。RAM203用作当CPU201执行存储在存储部件204中的各种程序时所使用的工作区域。
存储部件204是以下非瞬时性计算机可读存储介质的示例，其用于存储安装在图像处理设备120中的各种程序、当执行各种程序时生成的数据等等。例如，能够用于非瞬时性计算机可读存储介质的记录介质包括硬盘、光盘、磁光盘、CD-ROM(致密盘只读存储器)、CD-R(致密盘可记录)、磁带、非易失性存储卡、ROM等等。
连接部件205连接至CT设备110，并且与CT设备110交换数据。显示部件206显示由CT设备110捕获的并且被存储在图像DB130中的CT图像。操作部件207接收或接受健康护理专业人员针对图像处理设备120而执行的各种操作。
接着，将描述图像处理设备120的诊断支持部件140的处理内容、用户的操作内容以及图像处理设备120的显示部件206上显示的显示内容的关系。
图3和图4是示出了图像处理设备中的诊断支持部件的处理内容、用户的操作内容以及显示屏幕的显示内容的关系的示图。
当诊断支持部件140的处理在图像处理设备120中开始时，显示控制部件143的处理如图3所示开始，并且显示部件206显示并行显示屏幕300以并行地显示在不同时间点处被捕获的CT图像。在其中并行显示屏幕300被显示的状态下，健康护理专业人员选择在预定时间点处被捕获的预定患者的预定身体部位的捕获图像组作为比较源CT图像组(或第一捕获图像组)。因此，显示控制部件143从图像DB130读取所选择的比较源CT图像组。此外，当健康护理专业人员从所选择的比较源CT图像组指定预定的比较源CT图像时，显示控制部件143在并行显示屏幕300上显示所指定的比较源CT图像。
健康护理专业人员选择在不同时间点处被捕获的相同预定患者的相同预定身体部位的捕获图像组作为比较目的CT图像组(或第二捕获图像组)来与所指定的比较源CT图像进行比较。更特别地，健康护理专业人员输入患者的名称、图像捕获的日期和时间、所捕获的身体部位等等。从而，显示控制部件143从图像DB130读取由输入的患者的姓名、图像捕获的日期和时间、所捕获的身体部位等标识的捕获图像组，作为比较目的CT图像组。
如图4所示，当健康护理专业人员进一步指定所显示的比较源CT图像中的目标点F时，显示控制部件143获取所指定的目标点F的坐标，并且将所获取的坐标通知给第一登记部件141。此外，显示控制部件143还在显示包括目标点F的区域的放大显示屏幕401上以放大比例显示比较源CT图像。
第一登记部件141基于目标点F的坐标来提取采样点，从比较目的CT图像组计算与所提取的采样点对应的对应点，并且将与采样点对应的对应点存储在采样点DB150中作为采样点信息。第二登记部件142使用位于所计算的采样点的对应点之间的比较目的CT图像组来生成重构图像。第二登记部件142在所生成的重构图像内进行搜索以提取目标点F的对应点。第二登记部件142向显示控制部件143通知所生成的重构图像以及通过搜索找到的目标点F的对应点的坐标。
显示控制部件143基于从第二登记部件142通知的目标点F的对应点的坐标来显示其中与目标点F对应的对应点F'被捕获的比较目的CT图像以及对应点F'。此外，显示控制部件143对从第二登记部件142通知的重构图像执行处理以切出并且放大包括对应点F'的区域，并且在比较目的CT图像上显示切出和放大的区域作为放大显示屏幕402。
根据图像处理设备120，可以自动提取其中与比较源CT图像中的由健康护理专业人员指定的目标点F对应的对应点F'被捕获的比较目的CT图像，并且显示比较目的CT图像连同放大的显示屏幕402。因此，健康护理专业人员可以容易地知晓包括在不同时间点处被捕获的捕获图像组中的每个CT图像的对应部位，并且可以容易地比较在不同时间点处被捕获的患病或染病部位的CT图像以检测该患病或染病部位的变化。
接着，将描述诊断支持部件140的部件具体是第一登记部件141和第二登记部件142。
首先，将描述作为三维捕获目标的患者的取向与为X轴、Y轴和Z轴的坐标轴之间的关系。此外，还将描述作为CT设备110的捕获区域的示例的患者胸腔的特征。图5A、图5B和图5C是用于说明患者的取向与坐标轴的关系以及所捕获的区域的特征的示图。
如图5A所示，在此实施方式中，患者500的左右方向被限定为X轴方向，并且患者500的前后方向被限定为Y轴方向，并且患者500的上下方向被限定为Z轴方向。CT设备110生成在XY平面沿Z轴方向被切片的患者500的多个CT图像，并且将所生成的CT图像发送至图像处理设备120。
患者500的胸腔的位置在呼吸时取决于横膈膜的运动而变化。将通过参考在图5B和图5C示出的X光照片来描述患者500的胸腔的位置的该变化。因为横膈膜当患者500呼吸时沿Z轴方向运动，所以当在图5B的左边示出的呼气状态下的肺脏的上部的位置以及在图5B的右边示出的吸气状态下的肺脏的上部的位置被匹配以比较肺脏的图像时，肺脏的下部处的位置在上述图像之间沿Z轴方向有很大不同。
另一方面，当在图5c中的上部示出的呼气状态下右肺与左肺之间的中心位置以及在图5c中的下部示出的吸气状态下右肺与左肺之间的中心位置被匹配以比较左肺和右肺的图像时，左右肺壁的位置在上述图像之间沿X轴方向仅稍微不同。类似地，尽管未示出，当左右肺壁的位置在呼气状态和吸气状态下的图像之间沿Y轴方向仅稍微不同。
换言之，在被捕获在由图像处理设备处理的CT图像中的患者的胸腔具有以下特征，所述特征使得由呼吸造成的位置偏差在Z轴方向大而在X轴方向和Y轴方向小。
接着，将更加详细地描述第一登记部件141的功能。图6是示出了第一登记部件的功能配置的示图。
如图6所示，在图像处理设备120中，第一登记部件141使计算机用作采样点提取部件601、对应点搜索部件602和DB生成部件603。
采样点提取部件601根据比较源CT图像中的用户所指定的目标点来从比较源CT图像提取采样点。
对应点搜索部件602从比较目的CT图像组搜索与由采样点提取部件601提取的采样点对应的对应点。
DB生成部件603通过将由对应点搜索部件602搜索到的比较目的CT图像组中的与比较源CT图像的采样点对应的对应点写入采样点信息来生成采样点信息。由DB生成部件603生成的采样点信息被存储在采样点DB150中。
接着，将通过参考图7至图9来描述第一登记部件141的处理的具体示例。图7是示出了所选择的比较源CT图像和指定目标点的示图。图7示出了以下示例状态，其中，Z＝50处的XY平面图像被选为比较源CT图像，并且在比较源CT图像中指定目标点F。
图8A、图8B、图8C和图8D是示出了目标点与比较源CT图像中的采样点之间的关系以及比较源CT图像中的采样点与比较目的CT图像中的对应点之间的关系的示图。
如图8A所示，采样点提取部件601基于比较源CT图像组来计算具有预定Y坐标(在图8A所示的示例中Y＝256)的竖直横截面图像(XZ平面图像)。采样点提取部件601从比较源CT图像组提取由健康护理专业人员选择的比较源CT图像(Z＝50处的XY平面图像)。此外，采样点提取部件601从以下(在图8A中用虚线表示的)直线提取多个采样点(在图8A所示的示例中是点A、B和C)：所计算的XZ平面图像与由健康护理专业人员选择的XY平面图像相交于所述直线。在此情况下，采样点提取部件601提取所述多个采样点以围绕目标点F。
对应点搜索部件602针对所提取的上述多个采样点(点A、B和C)中的每一个采样点来搜索比较目的CT图像组中的对应点。更特别地，对应点搜索部件602针对搜索目标来搜索对应点，所述搜索目标为基于比较目的CT图像组被计算的具有预定Y坐标(当提取比较源CT图像中的采样点时使用Y坐标Y＝256)的XZ平面图像。
图8B示出了由对应点搜索部件602执行的搜索的结果是使用具有预定Y坐标(Y＝256)的XZ平面图像来搜索每个采样点(点A、B和C)对应的对应点作为基于比较目的CT图像组被计算的搜索目标。图8B示出了以下状态：其中，点A'、B'和C'被计算作为与每个采样点(点A、B和C)对应的对应点。为了方便起见而假设：点A'、B'和C'分别存在于Z＝55的XY平面图像、Z＝49的XY平面图像以及Z＝48的XY平面图像。换言之，为了方便起见而假设点A'、B'和C'位于不同的XY平面图像上。
对应点不必从比较目的CT图像组针对从比较源CT图像组提取的所有采样点来提取。
图8C示出了以下情况：其中，基于所指定的目标点F从XZ平面图像(Y＝256处的XZ平面图像)和XY平面图像(Z＝50处的XY平面图像)相交的直线提取采样点(点A、B、C、D和E)。如图8D所示，针对点D和E，在XZ平面图像(Y＝256处的XZ平面图像)内不存在基于计算目的CT图像组而计算的对应点。
图9是示出了存储在采样点数据库中的采样点信息的示例的示图。如图9所示，采样点DB150彼此对应地存储从指定的比较源CT图像提取的采样点以及基于比较目的CT图像组而计算的对应点。
接着，将更加详细地描述第二登记部件142的功能。图10是示出了第二登记部件的功能配置的示图。
如图10所示，在图像处理设备120中，第二登记部件142使计算机用作采样点获取部件1001、搜索范围确定部件1002和对应点搜索部件1003。
采样点获取部件1001从采样点DB150获取与由第一登记部件141计算的上述多个采样点对应的对应点。
搜索范围确定部件1002使用处于由采样点获取部件1001获取的采样点的对应点之间的比较目的CT图像组来生成重构图像，并且确定要搜索的目标点的对应点的搜索范围。
对应点搜索部件1003针对由搜索范围确定部件1002确定为搜索范围的重构图像来搜索目标点的对应点。此外，对应点搜索部件1003输出重构图像以及所搜索的目标点的对应点的坐标(重构图像中的坐标以及比较目的CT图像中的坐标)。从对应点搜索部件1003输出的重构图像被一次输出至RAM203等或被存储在RAM203等中。此后，显示控制部件143在并行显示屏幕300的放大显示屏幕402上输出(显示)重构图像。
接着，将通过参考图11至图14来描述第二登记部件142的处理的具体示例。
图11是示出了在从Z轴方向观察的状态下采样点的对应点的位置关系的示图。如上所述，点A'、B'和C'分别存在于Z＝55的XY平面图像、Z＝49的XY平面图像以及Z＝48的XY平面图像。换言之，点A'、B'和C'位于Y＝256处的XZ平面图像，并且如图11所示，点A'、B'和C'的Y坐标相同。
在如图11所示的示例的情况下，采样点获取部件1001获取(100,256,55)处的点A'、(302,256,49)处的点B'以及(403,256,48)处的点C'作为对应点。
针对采样点A、B和C的对应点A'、B'和C'的位置关系如图11所示的情况，将考虑可能存在目标点F的对应点F'的范围(当搜索目标点F的对应点F'时范围要被搜索)。图12A、图12B和图12C是用于说明目标点的对应点所存在的范围的示图。如上所述，因为患者体内的组织不会进行扭曲运动，所以目标点F由沿X轴方向的采样点(在此实施方式中点A和B)围绕，并且因此，目标点F和对应点F'还由如图12A所示的采样点的对应点(点A'和B')围绕。为此，可以通过搜索图12B所示的以下范围来提取目标点F的对应点F'。
Z＝55处的XY平面图像：从点A'的X坐标(X＝100)至点B'的X坐标(X＝302)的所有Y坐标；
Z＝50处的XY平面图像：从点A'的X坐标(X＝100)至点B'的X坐标(X＝302)的所有Y坐标；以及
Z＝49处的XY平面图像：从点A'的X坐标(X＝100)至点B'的X坐标(X＝302)的所有Y坐标。
换言之，如图12C所示，在基于围绕目标点的采样点的对应点的切片位置而指定的切片位置范围(Z＝49至55)内来搜索采样点的对应点的在XY平面上的范围(X＝100至302)。因此，可以提取目标点F的对应点F'。
在此实施方式中，不直接针对上述范围来执行搜索，并且针对基于上述范围而生成的重构图像来执行搜索。
图13A和图13B是用于说明通过搜索范围确定部件来生成重构图像的方法的示图。图13A示出了从Y轴方向观察的采样点(点A、B和C)的对应点(点A'、B'和C')的状态。
如图13A所示，搜索范围确定部件1002计算穿过围绕(或夹围)目标点F的采样点(点A和B)的对应点(点A'和B')的直线1301。
此外，搜索范围确定部件1002计算与直线1301平行的两条直线，即，沿Z轴方向由箭头1304表示以特定间隔(间距)被布置的直线1302和1303。直线1302和1303被布置在直线1301的相对侧上，以使得从直线1302至直线1301的沿Z轴方向的间隔变得与从直线1303至直线1301的沿Z轴方向的间隔相同。包括在由箭头1304表示的间隔中的XY平面的数量还可以被称为“偏移数(K)”。在图13A和图13B所示的示例中，计算直线1302和1303以使得偏移数K变为K＝2。
此外，搜索范围确定部件1002从存在点A'的XY平面图像(Z＝55)至存在点B'的XY平面图像(在Z＝49)的XY平面图像中指定由直线1302和1303围成的区域(沿X轴方向的部分区域)。例如，在Z＝55处的XY平面图像的情况下，部分区域1305被指定为沿X轴方向的由直线1302和1303围成的区域。例如，在Z＝49处的XY平面图像的情况下，部分区域1306被指定为沿X轴方向的由直线1302和1303围成的区域。
图13B示出了以下状态：从Z＝55处的XY平面图像至Z＝49处的XY平面图像的每个XY平面图像提取沿X轴方向的部分区域，并且沿X轴方向被布置并且从Z轴方向来观察。
搜索范围确定部件1002获得从每个XY平面图像提取的每个部分区域中的沿X轴方向具有相同范围的部分区域(当从Z轴方向观察时交叠的部分区域)中的每个对应像素的平均值，并且基于上述部分区域的平均像素值来重构图像。
例如，从在Z＝55处的XY平面图像提取的部分区域1305以及从Z＝54的XY平面图像提取的部分区域1305沿X轴方向具有相同的范围。为此，针对从Z＝55处的XY平面图像提取的部分区域1305的每个像素的像素值以及从Z＝54处的XY平面图像提取的部分区域1305的每个像素的像素值来获得平均值，以重构部分区域1305的图像。
类似地，从在Z＝50处的XY平面图像提取的部分区域1306以及从Z＝49的XY平面图像提取的部分区域1306沿X轴方向具有相同的范围。为此，针对从Z＝50处的XY平面图像提取的部分区域1306的每个像素的像素值以及从Z＝49处的XY平面图像提取的部分区域1306的每个像素的像素值来获得平均值，以重构部分区域1306的图像。
从而，搜索范围确定部件1002可以重构点A'与点B'之间的每个部分区域中的图像。因此，搜索范围确定部件1002可以使用位于点A'与点B'之间的比较目的CT图像组来生成一个重构图像，所述一个重构图像包括目标点F的对应点F'以及当从Z轴观察时交叠的少数部分区域。在当从Z轴方向观察时交叠的部分区域的数量大的情况下，难以搜索目标点F的对应点F'。然而，可以通过减少从Z轴方向观察时交叠的部分区域的数量来提高目标点F的对应点F'的搜索速度。
搜索范围确定部件1002确定通过上述方法生成的重构图像作为要搜索目标点F的对应点F'的搜索范围。对应点搜索部件1003可以在由搜索范围确定部件1002确定的该搜索范围内搜索目标点F的对应点F'。
因此，搜索范围确定部件1002使用包括在计算目的CT图像组中的比较目的CT图像的一部分中的一部分区域来生成重构图像，并且对应点搜索部件1003使用所生成的重构图像作为搜索范围来搜索目标点F的对应点F'。为此，与使用包括于比较目的CT图像组中的所有比较目的CT图像作为搜索范围来执行的搜索的情况相比，此实施方式可以减小搜索目标点F的对应点F'所需的搜索时间。
此外，搜索范围确定部件1002通过在包括于比较目的CT图像中的一部分区域中排除由图13A中的由影线表示的区域来生成重构图像。因此，可以在不降低搜索的准确度的情况下减小生成重构图像所需的时间。
生成重构图像的方法不限于上述基于每个像素的像素值的平均值的方法。例如，可以使用基于每个像素的像素值的最大值的方法来生成重构图像。
图14A和图14B是示意性地示出了由搜索范围确定部件生成的重构图像的图。图14A示出了以下状态：其中，健康护理专业人员在比较源CT图像中的Z＝50处的XY平面图像上指定目标点F。图14B示出了在比较目的CT图像中搜索目标点F的对应点F'的搜索范围。
如图14B所示,在由采样点(点A和B)的对应点(点A'和B')围成的区域中，沿连接采样点(点A和B)的对应点(点A'和B')的直线来生成重构图像1400。对应点搜索部件1003在重构图像1400中搜索目标点F的对应点F'。
接着，将描述用于计算采样点的对应点的第一登记部件141的处理。图15是用于计算采样点的对应点的处理的流程图。
当第一登记部件141的处理开始时，在步骤S1501中采样点提取部件601从存储在图像DB130中的捕获图像组来读取由健康护理专业人员选择的捕获图像组作为比较源CT图像组和比较目的CT图像组。在需要确认经过一段时间后患病或染病部位的变化的捕获图像组中，在所述一段时间过去之前被捕获的捕获图像组由健康护理专业人员选择作为比较源CT图像组，并且在所述一段时间过后被捕获的捕获图像组由健康护理专业人员选择作为比较目的CT图像组。
在步骤S1502中采样点提取部件601从所读取的比较源CT图像组中识别由健康护理专业人员指定的比较源CT图像，并且获取所识别的比较源CT图像中的由健康护理专业人员指定的目标点的坐标。
在步骤S1503中采样点提取部件601基于在步骤S1501中读取的比较源CT图像组来获取预定Y坐标处的XZ平面图像。
在步骤S1504中采样点提取部件601获取在步骤S1502中识别的比较源CT图像作为XY平面图像。
采样点提取部件601在步骤S1505中获得在步骤S1503中获取的XZ平面图像与在步骤S1504中获取的XY平面图像相交的交线。此外，采样点提取部件601从该交线提取围绕目标点的多个采样点。
在步骤S1506中对应点搜索部件602使用在步骤S1503中用于获取XZ平面图像的预定Y坐标来从比较目的CT图像组获取XZ平面图像。
在步骤S1507中对应点搜索部件602通过针对在步骤S1505中提取的上述多个采样点而在在步骤S1506中获取的XZ平面图像内进行搜索，提取采样点的对应点。
在步骤S1508中DB生成部件603通过获得在步骤S1505中提取的采样点与在步骤S1507中搜索的对应点之间的对应关系来生成采样点信息。DB生成部件603将所生成的采样点信息存储在采样点DB150中。
接着，将描述用于计算目标点的对应点的第二登记部件142的处理。图16是用于计算目标点的对应点的处理的流程图。
当第二登记部件142的处理开始时，在步骤S1601中采样点获取部件1001判断针对由第一登记部件141提取的采样点是否存在两个或更多个对应点。如果针对采样点不存在两个或更多个对应点并且在步骤S1601中的判断结果为否，则处理前进至步骤S1607。
在步骤S1607中，搜索范围确定部件1002确定全部比较目的CT图像(XY平面图像)作为搜索范围，并且对应点搜索部件1003在所确定的搜索范围内搜索目标点的对应点。
在步骤S1608中对应点搜索部件1003输出在步骤S1607中搜索到的目标点的对应点的坐标(XY平面图像中的坐标)。
另一方面，如果针对采样点存在两个或更多个对应点并且在步骤S1601中的判断结果为是，则处理前进至步骤S1602。在步骤S1602中搜索范围确定部件1002在比较目的CT图像组中计算连接采样点的对应点的直线。
在步骤S1603中搜索范围确定部件1002使用在步骤S1602中计算的直线作为参考来从比较目的CT图像组中提取XY平面图像的总计偏移数(K)个的部分区域。
在步骤S1604中搜索范围确定部件1002通过获得在步骤S1603中提取的每个部分区域中的具有沿X轴方向的相同范围的部分区域中的每个对应像素的平均值，来生成重构图像。此外，搜索范围确定部件1002确定所生成的重构图像作为要搜索目标点F的对应点F'的搜索范围。
在步骤S1605中对应点搜索部件1003使用在步骤S1604中生成的重构图像作为搜索范围，来搜索目标点F的对应点F'。
在步骤S1606中对应点搜索部件1003输出重构图像中的坐标和在步骤S1605中搜索到的对应点F'的XY平面图像中的坐标，以及重构图像。
从对应点搜索部件1003输出的重构图像在经过对包括对应点F'的区域的切出并放大的处理之后被显示在放大显示屏幕402上。从对应点搜索部件1003输出的XY平面图像中的对应点F'的坐标被显示为作为被显示在并行显示屏幕300上的比较目的CT图像中的对应点F'。
因此，在上述图像处理设备120中，当搜索目标点的对应点时，可以使用比较目的CT图像中的与比较源CT图像中的围绕目标点的上述多个采样点对应的对应点来限制搜索范围。
因此，可以缩短从在其他时间点处被捕获的CT图像搜索在一个时间点处被捕获的CT图像中的被指定的目标点的对应点所需的处理时间。
[第二实施方式]
在上述第一实施方式中，当从位于采样点的对应点之间的比较目的CT图像组提取部分区域时偏移数(K)是固定的。然而，如在下文所描述的第二实施方式的情况下，偏移数(K)可以是可变的。
图17A和图17B是用于说明在偏移数是可变的情况下确定偏移数的方法的示图。图17A示出了当K＝2时由搜索范围确定部件1002计算的直线1302和1303。如图17A所示，在偏移数(K)小的情况下，目标点F的对应点F'位于用于生成重构图像的部分区域组1700的外侧。在此情况下，即使当在基于部分区域组1700而生成的重构图像中执行搜索时，也不会提取到目标点F的对应点F'。
图17B示出了当偏移数(K)根据采样点的对应点之间的沿X轴方向的距离变化时由搜索范围确定部件1002计算的直线1302和1303。在图17B所示的示例中，计算直线1302和1303以使得采样点A的对应点A'与采样点B的对应点B'之间的距离变为K＝7。因此，与图17A所示的示例相比，部分区域组1700的大小沿Z轴方向变大。计算直线1302和1303以使得采样点B的对应点B'与采样点C的对应点C'之间的距离变为K＝2。
根据第二实施方式，当采样点的对应点之间的距离长时将偏移数(K)设置得大，并且当采样点的对应点之间的距离短时将偏移数(K)设置得小。当采样点的对应点之间的距离长时，Z轴方向上的偏差宽度在比较源CT图像中的目标点F与比较目的CT图像中的对应点F'之间也变大。因此，第二实施方式将偏移数(K)设置得大，以使得目标点F的对应点F'被包括在部分区域组1700中，并且对应点F'可以通过避免遗漏而必定被搜索到。
接着，将描述第二实施方式中的用于计算目标点的对应点的第二登记部件142的处理。图18是用于计算目标点的对应点的处理的流程图。
当第二登记部件142的处理开始时，处理从步骤S1601开始。步骤S1601和步骤S1602的处理与图16中的对应步骤的处理相同，并且将省略其描述。
在步骤S1801中搜索范围确定部件1002根据采样点的对应点之间的距离来设置偏移数(K)。此外，搜索范围确定部件1002使用在步骤S1602中计算的直线作为参考来提取比较目的CT图像组中的XY平面图像的部分区域。步骤S1604至步骤S1608的处理与图16中的对应步骤的处理相同，并且将省略其描述。
如上所述，在第二实施方式的图像处理设备120中，可以根据采样点的对应点之间的距离来可变地设置偏移数(K)。因此，通过避免遗漏必定可以搜索到目标点的对应点。
[第三实施方式]
在上述第一实施方式和第二实施方式中，包括对应点F'的区域从重构图像被切出并且被放大以在放大显示屏幕上显示。另一方面，在第三实施方式中，包括目标点的对应点的区域从存在目标点的对应点的XY平面图像被切出、放大并且被显示在放大显示屏幕上，如下文所描述的。
图19是第三实施方式的用于计算目标点的对应点的处理的流程图。当第二登记部件142的处理开始时，处理从步骤S1601开始。步骤S1601至S1603、S1607和S1608的处理与图16中的对应步骤的处理相同,并且将省略其描述。
在步骤S1901中对应点搜索部件1003使用在步骤S1603中从每个XY平面图像提取的部分区域作为搜索范围，来搜索目标点F的对应点F'。
在步骤S1902中对应点搜索部件1003输出通过步骤S1901而搜索到的目标点的对应点的坐标(XY平面图像中的坐标)。因此，显示控制部件143可以基于从对应点搜索部件1003输出的目标点的对应点的坐标来执行对来自存在目标点的对应点的XY平面图像的包括目标点的对应点的区域进行切出和放大的处理，来显示放大显示屏幕。
图20是示出并行显示屏幕的示例的示图。图20示出了基于在步骤S1902中从对应点搜索部件1003输出的目标点的对应点的坐标而显示在显示部件206上的并行显示屏幕300的示例。当显示图20所示的放大显示屏幕202时，显示控制部件143从图像DB130读取具有与在步骤S1902中从对应点搜索部件1003输出的目标点的对应点的Z坐标相同的Z坐标的比较目的CT图像。
显示控制部件143将所读取的比较目的CT图像显示在并行显示屏幕300上。此外，显示控制部件143从所读取的比较目的CT图像切出并且放大包括从对应点搜索部件1003输出的目标点的对应点的坐标的区域，并且在放大显示屏幕2002上显示所切出并且放大的区域。
因此，当对目标点进行诊断时，可以解决健康护理专业人员期望在放大显示屏幕上显示XY平面图像替代重构图像的需要。
[第四实施方式]
在上述第三实施方式中，比较源CT图像中的目标点被固定地指定。另一方面，在第四实施方式中，在比较源CT图像中被指定的目标点的位置是可动的。即使在比较源CT图像中被指定的目标点的位置被移动的情况下，仍可以利用在搜索目标点的位置被移动之前在搜索目标点的对应点时所使用的XY平面图像的部分区域，如下文所描述的。
图21A和图21B是示出了第四实施方式中的并行显示屏幕的变化的示例的示图。图21A示出了在从Y轴方向观察的状态下移动目标点F位置之前和之后，采样点(A、B和C)的对应点(A'、B'和C')与目标点F的对应点F'之间的位置关系。另一方面，图21B示出了移动所指定的目标点F的位置之前和之后，并行显示屏幕300的显示内容。
如图21A所示，假设在Z＝55处的XY平面图像以及Z＝49的XY平面图像中的每个XY平面图像中存在在目标点F的位置被移动之前的围绕目标点F的采样点(点A和B)的对应点(点A'和B')。此外，假设在Z＝49处的XY平面图像中存在在目标点F的位置被移动之前目标点F的对应点F'。
在此情况下，对应点搜索部件1003从Z＝49处的XY平面图像至Z＝55处的XY平面图像的每个XY平面图像提取部分区域。因此，在目标点F的位置被移动之后的目标点F(即，经移动的目标点F)仍旧位于采样点(点A和B)之间的情况下，可以针对从Z＝49处的XY平面图像至Z＝55处的XY平面图像的每个XY平面图像所提取的部分区域执行对经移动的目标点F的对应点F'的搜索。
图21B示出了以下情况：其中，在Z＝48、Z＝47，...，以及Z＝55处的XY平面图像中搜索经移动的目标点F的对应点F'。在此情况下，包括对应点F'的区域的图像从搜索到对应点F'的XY平面图像被切出，被放大并且被显示在放大显示屏幕2002上。
因此，经移动的目标点F的对应点F'可以使用当计算目标点F的位置被移动之前目标点F的对应点F'时提取的部分区域来搜索。因此，以高的速度来搜索经移动的目标点F的对应点F'成为可能。
[第五实施方式]
在上述第四实施方式中，包括对应点F'和放大显示屏幕的比较目的CT图像根据所指定的目标点F的移动来切换。另一方面，在第五实施方式中，在目标点F被指定并且包括对应点F'和放大显示屏幕的比较目的CT图像被显示的状态下，在包括对应点F'及其放大显示屏幕的比较目的CT图像之前和之后的比较目的CT图像根据滚动操作来显示，如下文所描述的。
图22A和图22B是示出了第五实施方式中的并行显示屏幕的变化的示例的示图。图22A示出了在从Y轴方向观察的状态下移动目标点F的位置之前和之后采样点(A、B和C)的对应点(A'、B'和C')与目标点F的对应点F'之间的位置关系。另一方面，图22B示出了当目标点F被指定之后执行滚动操作时并行显示屏幕300的显示内容。
如图22A所示，假设在Z＝55处的XY平面图像以及Z＝49处的XY平面图像中的每个XY平面图像中存在围绕目标点F的采样点(点A和B)的对应点(点A'和B')。此外，假设在Z＝53处的XY平面图像中存在目标点F的对应点F'。
在此情况下,假设健康护理专业人员执行滚动操作。在此情况下，Z＝52处的XY平面图像至Z＝49处的XY平面图像，或者Z＝54处的XY平面图像至Z＝55处的XY平面图像相继被显示作为并行显示屏幕300的比较目的CT图像。
每个XY平面图像的放大显示屏幕2002显示由对应点A'和B'沿X轴方向围绕的区域的从每个XY平面图像切出并且被放大的一部分。根据第五实施方式，根据滚动操作，不仅可以显示包括所指定的目标点F的对应点F'的XY平面图像，而且还可以显示沿Z轴方向与上述XY平面图像相邻的其他XY平面图像。因此，健康护理专业人员能够通过简单的操作在视觉上确认存在所指定的目标的对应点的比较目的CT图像之前和之后的比较目的CT图像。
[第六实施方式]
在上述第一至第五实施方式中，两个采样点的对应点当从XY平面图像提取部分区域时通过直线来连接。然而，采样点的对应点可以通过曲线来连接。在此情况下，上述曲线可以基于多个采样点的对应点的坐标通过使用高阶等式进行近似而获得。
图23是示出了第六实施方式中的其中采样点的对应点通过曲线连接的示例的示图。在图23所示的示例中,通过高阶等式来近似上述多个采样点(点A、B和C)的对应点(点A'、B'和C')以计算曲线2300。
当采样点的对应点通过曲线2300来连接时，类似于在上述第二实施方式的情况下，可以根据对应点之间的距离来改变偏移数(K)。
在上述第一实施方式至第五实施方式中，沿着X轴方向围绕目标点的采样点被提取作为围绕目标点的采样点。然而，围绕目标点的采样点不限于沿X轴方向围绕目标点的采样点，并且可以是例如沿Y轴方向围绕目标点的采样点。
图24A、图24B和图24C是用于说明目标点和采样点的位置关系的示图。如图24A所示，假设健康护理专业人员在Z＝50处的XY平面图像上指定目标点F。
在此情况下，可以提取如图21B所示的具有相同的Y坐标并且沿X轴方向围绕目标点F的采样点，或提取如图21C所示的具有相同的X坐标并且沿Y轴方向围绕目标点F的采样点。
在其中沿X轴方向围绕目标点F的采样点被提取的情况下，在基于比较目的CT图像组而计算的XZ平面图像中搜索采样点的对应点。另一方面，在其中沿Y轴方向围绕目标点F的采样点被提取的情况下，在基于比较目的CT图像组而计算的YZ平面图像中搜索采样点的对应点。
在沿X轴方向围绕目标点F的采样点(点A和B)的情况下，当点A和B的X坐标分别用XA和XB来表示并且目标点F的X坐标用XF来表示时，关系XA<XF<XB成立。另一方面，在沿Y轴方向围绕目标点F的采样点(点α和β)的情况下，当点α和β分别用Yα和Yβ来表示并且目标点F的Y坐标用YF来表示时，关系Yβ<YF<Yα成立。
在上述第一实施方式至第六实施方式中，在不存在采样点的两个或更多个对应点的情况下，当执行第二登记部件142的处理时，针对比较目的CT图像组中的所有比较目的CT图像来搜索目标点的对应点。然而，在不存在采样点的两个或更多个对应点的情况下，可以在第一登记部件141中重复对采样点的提取直至采样点的对应点的数量变为2或大于2。
上面针对CT图像被显示的情况来描述第一实施方式至第六实施方式。然而，可以显示除了CT图像以外的医学图像，例如MRI(磁共振成像)图像。
根据上述实施方式，可以缩短从在其他时间点处被捕获的图像搜索并且寻找在一个时间点处被捕获的图像中指定的目标所需的处理时间。
上述描述使用术语如“确定”、“识别”等来描述实施方式，然而，这些术语是所执行的实际操作的抽象表示。因此，如对本领域技术人员而言是明显的，与这样的术语对应的实际操作可以取决于实现方式而变化。
尽管例如使用“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”或“第六”来对实施方式进行编号，但是这些序号并不暗示实施方式的优先级。许多其他变化方式和修改方式对于本领域技术人员而言将会是明显的。
本文所列举的所有示例和条件性语言意在于帮助读者理解本发明人对促进本领域而贡献的发明和概念的教示目的，并且应当被理解为不限于这些特别地列举的示例和条件，而且在本说明书中的这些示例的组织也不表明本发明的优劣性。尽管详细地描述了本发明的实施方式，但是应当理解，可以在不背离本发明的精神和范围的情况下对本发明做出各种改变、替换以及替代。

Claims (14)

1.一种图像处理设备，包括：
存储器，所述存储器用于存储程序；以及
处理器，所述处理器用于执行所述程序并且执行以下处理，所述处理包括：
接收在第一捕获图像组中指定目标的输入，所述第一捕获图像组通过在第一时间点处将三维身体切片成多个捕获图像来获得，
从所述第一捕获图像组中的所述多个捕获图像提取围绕所指定的目标的多个特征点，
在第二捕获图像组中的多个捕获图像中指定所提取的所述多个特征点中的每一个特征点的切片位置，所述第二捕获图像组通过在第二时间点处将所述三维身体切片成多个捕获图像来获得，以及
输出以下图像，所述图像与基于所提取的所述多个特征点中的每一个特征点的所指定的切片位置而指定的切片位置范围对应，并且与基于所提取的所述多个特征点中的每一个特征点在第二平面上的位置而指定的第一平面上的范围对应。
2.根据权利要求1所述的图像处理设备，
其中，所述提取从所述第一捕获图像组中提取在由三个坐标轴指定的线上的所述多个特征点，并且
其中，所述指定：针对所述第二捕获图像组中的由所述三个坐标轴中的两个坐标轴指定的第一平面上的所提取的所述多个特征点中的每一个特征点来指定具有超过阈值的相似度的点，以及指定所述三个坐标轴中的剩余的一个坐标轴上的点以指定所提取的所述多个特征点中的每一个特征点在所述第二捕获图像组中的切片位置。
3.根据权利要求2所述的图像处理设备，其中，所述处理还包括：
在连接所指定的点的线上的每个位置处使用沿着所述三个坐标轴中的所述剩余的一个坐标轴的方向上的预定数量的切片图像来重构并且输出所指定的点之间的图像。
4.根据权利要求3所述的图像处理设备，其中，用于重构所述图像的所述预定数量的所述切片图像与所述第一平面上所提取的所述多个特征点之间的距离成比例地被设置。
5.根据权利要求3所述的图像处理设备，其中，所述处理还包括：
搜索通过重构所指定的点之间的所述图像而获得的重构图像，来提取与所述目标对应的点。
6.根据权利要求3所述的图像处理设备，其中，所述处理还包括：
在连接所指定的点的线上的每个位置处来搜索沿所述三个坐标轴中的所述剩余的一个坐标轴的方向上的所述预定数量的切片图像，来提取与所述目标对应的点。
7.根据权利要求6所述的图像处理设备，其中，所述处理还包括：
根据所指定的所述目标的位置的移动来输出在其中提取与所述目标对应的点的切片图像。
8.一种图像处理方法，包括：
通过计算机接收在第一捕获图像组中指定目标的输入，所述第一捕获图像组通过在第一时间点处将三维身体切片成多个捕获图像来获得，
通过所述计算机，从所述第一捕获图像组中的所述多个捕获图像提取围绕所指定的目标的多个特征点，
通过所述计算机，在第二捕获图像组中的多个捕获图像中指定所提取的所述多个特征点中的每一个特征点的切片位置，所述第二捕获图像组通过在第二时间点处将所述三维身体切片成多个捕获图像来获得，以及
通过所述计算机输出以下图像，所述图像与基于所提取的所述多个特征点中的每一个特征点的所指定的切片位置而指定的切片位置范围对应，并且与基于所提取的所述多个特征点中的每一个特征点在第二平面上的位置而指定的第一平面上的范围对应。
9.根据权利要求8所述的图像处理方法，
其中，所述提取从所述第一捕获图像组中提取在由三个坐标轴指定的线上的所述多个特征点，并且
其中，所述指定：针对所述第二捕获图像组中的由所述三个坐标轴中的两个坐标轴指定的第一平面上的所提取的所述多个特征点中的每一个特征点来指定具有超过阈值的相似度的点，以及指定所述三个坐标轴中的剩余的一个坐标轴上的点以指定所提取的所述多个特征点中的每一个特征点在所述第二捕获图像组中的切片位置。
10.根据权利要求9所述的图像处理方法，还包括：
通过所述计算机，在连接所指定的点的线上的每个位置处使用沿着所述三个坐标轴中的所述剩余的一个坐标轴的方向上的预定数量的切片图像来重构并且输出所指定的点之间的图像。
11.根据权利要求10所述的图像处理方法，其中，用于重构所述图像的所述预定数量的所述切片图像与所述第一平面上所提取的所述多个特征点之间的距离成比例地被设置。
12.根据权利要求10所述的图像处理方法，还包括：
通过所述计算机，搜索通过重构所指定的点之间的所述图像而获得的重构图像，来提取与所述目标对应的点。
13.根据权利要求10所述的图像处理方法，还包括：
通过所述计算机，在连接所指定的点的线上的每个位置处搜索沿所述三个坐标轴中的所述剩余的一个坐标轴的方向上的所述预定数量的切片图像，来提取与所述目标对应的点。
14.根据权利要求13所述的图像处理方法，其中所述处理还包括：
通过所述计算机，根据所指定的所述目标的位置的移动来输出在其中提取与所述目标对应的点的切片图像。
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