ES2387118B1 - METHOD OF SEGMENTATION OF A HEPATIC ORGAN IN A SEQUENCE OF TOMOGRAPHIC IMAGES - Google Patents
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Abstract
Método de segmentación de un órgano hepático en una secuencia de imágenes tomográficas.#Método de segmentación de un órgano hepático en una secuencia de imágenes [n{sub,1} ? n{sub,j} ? n{sub,i} ? n{sub,k} ? n{sub,N}] tomográficas que comprende: realizar una selección manual del órgano hepático en dos imágenes de referencia (n{sub,j} n{sub,k}); calcular para cada imagen de la secuencia una media de intensidad, una desviación típica de intensidad y un centroide de los píxeles de cada región seleccionada; calcular unos valores de media **IMAGEN-01**, desviación típica **IMAGEN-02** y posición estimada (xi, yi); binarizar la imagen asignando un valor a los píxeles cuya intensidad está comprendida en un intervalo **IMAGEN-03**, siendo **IMAGEN-04** y **IMAGEN-05** proporcionales a **IMAGEN-02**; seleccionar un conjunto de píxeles adyacentes con dicho valor que comprenden el pixel de la posición (xi, yi); y asignar como resultado dicho conjunto de píxeles. En el caso de n{sub,i}, j<i<=k, la media, desviación típica y posición estimada se calculan interpolando los valores de media, desviación típica y posición obtenidos para (n{sub,j} n{sub,k}); para i>k, se utilizan los valores obtenidos para la imagen anterior (n{sub,i-1}); y para i<=j, los valores de la imagen n{sub,j}.Segmentation method of a liver organ in a sequence of tomographic images # Segmentation method of a liver organ in a sequence of images [n {sub, 1}? n {sub, j}? n {sub, i}? n {sub, k}? n {sub, N}] tomographic comprising: making a manual selection of the hepatic organ in two reference images (n {sub, j} n {sub, k}); calculating for each image of the sequence an intensity mean, an intensity standard deviation and a centroid of the pixels of each selected region; calculate mean values ** IMAGE-01 **, standard deviation ** IMAGE-02 ** and estimated position (xi, yi); binarize the image by assigning a value to the pixels whose intensity is comprised in an interval ** IMAGE-03 **, where ** IMAGE-04 ** and ** IMAGE-05 ** are proportional to ** IMAGE-02 **; selecting a set of adjacent pixels with said value that comprise the pixel of the position (xi, yi); and assigning said set of pixels as a result. In the case of n {sub, i}, j <i <= k, the mean, standard deviation and estimated position are calculated by interpolating the mean, standard deviation and position values obtained for (n {sub, j} n {sub , k}); for i> k, the values obtained for the previous image are used (n {sub, i-1}); and for i <= j, the values of the image n {sub, j}.
Description
CAMPO DE LA INVENCIÓN FIELD OF THE INVENTION
La presente invención se aplica al campo del tratamiento de imágenes médicas, más concretamente, a la segmentación del órgano hepático en imágenes tomográficas. The present invention applies to the field of medical imaging, more specifically, to the segmentation of the liver organ in tomographic images.
En el ámbito del procesado de imágenes médicas, son numerosos los sistemas comerciales que proporcionan medios para el manejo y visualización de las imágenes obtenidas mediante cualquiera de los medios técnicos disponibles In the field of medical image processing, there are numerous commercial systems that provide means for the management and visualization of the images obtained by any of the technical means available.
(resonancia magnética, tomografía computerizada, radiografía, etc.). Así por ejemplo, WO 2003/043490 Al se centra en un sistema de visualización, manejo de información y manejo de herramientas para el tratamiento genérico de imágenes. Proporciona herramientas para definir las Regiones de Interés (ROI, del inglés Region of Interest) y mostrar los resultados en 2D y 3D, sin adaptarse a ningún órgano en concreto. (MRI, CT, X-ray, etc.). Thus, for example, WO 2003/043490 Al focuses on a visualization, information management and tool management system for the generic treatment of images. It provides tools to define the Regions of Interest (ROI) and display the results in 2D and 3D, without adapting to any specific organism.
En general la mayoría de los sistemas orientados a segmentar un órgano u estructura genéricos se inscriben en un entorno o sistema basado en ordenador con herramientas para manejo y visualización tanto de las secuencias de In general, most of the systems aimed at segmenting a generic organ or structure are inscribed in an environment or computer-based system with tools for managing and visualizing both the sequences of
- imagen image
- originales como de los resultados y medidas original What from the results and measures
- obtenidas obtained
- tras las operaciones de segmentación y/o after the operations from segmentation me
- definición definition
- de contorno. Algunos de estos sistemas se from outline. Some from these systems I know
describen como orientados a segmentar cualquier órgano, como ocurre con el descrito en US 2006/0228009 Al, que describe as oriented to segment any organ, as is the case with the one described in US 2006/0228009 Al, which
presenta un método automático basado en algoritmos de superficies deformables, o en US 2006/0159341 Al, que utiliza un método diferente también basado en el ajuste de modelos deformables. us 2005/0207628 presenta una estrategia alternativa basada en operaciones morfológicas como dilatación, erosión, cálculo de umbrales y relleno de presents an automatic method based on deformable surface algorithms, or in US 2006/0159341 Al, which uses a different method also based on the fitting of deformable models. us 2005/0207628 presents an alternative strategy based on morphological operations such as dilation, erosion, calculation of thresholds and filling of
- agujeros. holes.
- Todas estas soluciones de carácter general, All are solutions from character general,
- tienen have
- la ventaja de poder ser utilizadas en un amplio the advantage from can be used on a large
- rango rank
- de escenarios, pero adolecen en consecuencia una from scenarios, but suffer on consequence a
- falta lack
- de especialización que supone un peor resultacto, from specialization that supposes a worse result,
- tanto so much
- en precisión como en carga computacional, al on precision What on load computational, to the
enfrentarse a un escenario concreto, en este caso, a la segmentación del órgano hepático. face a specific scenario, in this case, the segmentation of the liver organ.
Una posible estrategia para la segmentación específica del órgano hepático es la presentada por us 2009/052756 Al, en la que parte de unas formas tridimensionales de entrenamiento que intenta ajustar a las imágenes sobre las que desea realizar la segmentación a través de rotaciones y traslaciones. El tratamiento tridimensional del problema, supone sin embargo, una elevada carga computacional, además de estar su precisión limitada por el conjunto de formas de entrenamiento. A possible strategy for the specific segmentation of the hepatic organ is the one presented by us 2009/052756 Al, in which it starts from three-dimensional forms of training that try to adjust to the images on which you want to perform the segmentation through rotations and translations. The three-dimensional treatment of the problem, however, supposes a high computational load, in addition to its precision being limited by the set of training forms.
Por otra parte, US 2009/097726 Al presenta un método de segmentación basado en imágenes tomográficas multifase, donde dichas fases se refieren a instantes en los que los agentes de contraste se concentran en distintas zonas del hígado (en este caso, venas o arterias) . Sobre dichas imágenes se aplica posteriormente un procesado que tiene en cuenta los histogramas de intensidad para cada una de las fases. Este método supone unos mayores requisitos sobre las imágenes de entrada, lo que se traduce en un mayor uso y exigencia del sistema de captura de imágenes. On the other hand, US 2009/097726 Al presents a segmentation method based on multiphase tomographic images, where said phases refer to moments in which contrast agents are concentrated in different areas of the liver (in this case, veins or arteries) . On said images, a processing is subsequently applied that takes into account the intensity histograms for each of the phases. This method places higher requirements on the input images, which translates into greater use and demand for the image capture system.
Asimismo, los valores y distribuciones de los píxeles difieren de forma importante de una paciente a otro, por lo que los métodos totalmente automáticos de segmentación son más susceptibles de verse alterados por Likewise, the values and distributions of the pixels differ significantly from one patient to another, so that fully automatic segmentation methods are more susceptible to being altered by
la diversidad de propiedades de las imágenes. the diversity of properties of images.
Sigue existiendo por lo tanto una necesidad de un método de segmentación del órgano hepático que se adapte a There therefore remains a need for a liver organ segmentation method that is tailored to
- la the
- morfología propia del mismo, realizando una morphology own of the same, doing a
- segmentación segmentation
- precisa, robusta, y computacionalmente precise, robust, and computationally
- eficiente. efficient.
La presente invención resuelve el problema anterior mediante un método de segmentación semiautomático que utiliza como información inicial una segmentación manual del órgano hepático en dos imágenes tomográficas de referencia de una secuencia de cortes axiales de un tronco humano que comprenden cortes axiales de dicho órgano hepático. The present invention solves the above problem by means of a semi-automatic segmentation method that uses as initial information a manual segmentation of the hepatic organ in two reference tomographic images of a sequence of axial sections of a human trunk comprising axial sections of said hepatic organ.
En el área segmentada de cada imagen de referencia, se calcula la media y desviación típica de los píxeles contenidos en dicha área segmentada, así como la posición del centroide de la misma. Estos valores de media, desviación típica y posición se interpolan para obtener un valor de media estimada, una desviación típica estimada y una posición estimada para cada imagen de la secuencia comprendida entre las dos imágenes de referencia. In the segmented area of each reference image, the mean and standard deviation of the pixels contained in said segmented area are calculated, as well as the position of the centroid thereof. These mean, standard deviation, and position values are interpolated to obtain an estimated mean value, an estimated standard deviation, and an estimated position for each image in the sequence between the two reference images.
Preferentemente, para las imágenes cuyo índice es menor que el de la imagen de referencia de menor índice, la media estimada, la desviación típica estimada y la posición estimada toman los valores calculados de media, desviación típica y posición en dicha imagen de referencia de menor índice. Preferably, for images whose index is lower than that of the reference image with the lowest index, the estimated mean, the estimated standard deviation and the estimated position take the calculated values of mean, standard deviation and position in said reference image of lower index.
También preferentemente, para las imágenes cuyo índice es mayor que el de la imagen de referencia de mayor índice, la media estimada, la desviación típica estimada y la posición estimada toman unos valores de media, desviación típica y posición calculados para la imagen segmentada con un índice una unidad menor. Dicha selección de media, desviación típica y posición Also preferably, for the images whose index is higher than that of the reference image with the highest index, the estimated mean, the estimated standard deviation and the estimated position take values of mean, standard deviation and position calculated for the image segmented with a index one smaller unit. Said selection of mean, standard deviation and position
estimadas permiten al método adaptarse a los cambios de intensidad típicos de los extremos superior e inferior del hígado. Estimates allow the method to adapt to typical intensity changes of the upper and lower extremities of the liver.
Para cada imagen de la secuencia se define entonces un rango de intensidades a partir de la media estimada y la desviación típica estimada para esa imagen, utilizando dicho rango para binarizar la imagen. Es decir, a los píxeles cuya intensidad esté comprendida en dicho rango se les asigna un primer valor, y a los píxeles cuya intensidad quede fuera del rango, se les asigna un segundo valor. For each image in the sequence, a range of intensities is then defined from the estimated mean and the estimated standard deviation for that image, using said range to binarize the image. That is, pixels whose intensity falls within that range are assigned a first value, and pixels whose intensity falls outside the range are assigned a second value.
Finalmente, se selecciona como área correspondiente al órgano hepático un conjunto de píxeles adyacentes que tienen dicho primer valor y que incluyen el pixel que se encuentra en la posición estimada para dicha imagen. Finally, a set of adjacent pixels that have said first value and that include the pixel that is in the position estimated for said image is selected as the area corresponding to the hepatic organ.
- Se I know
- consigue así un método computacionalmente get So a method computationally
- eficiente efficient
- que se adapta a las variaciones en los that I know adapts to the variations on the
- parámetros parameters
- de las imágenes de los cortes del órgano from the images from the cuts of the organ
- hepático hepatic
- según la altura de dichos cortes. También se according the height from sayings cuts. Too I know
adapta a las variaciones entre distintos pacientes y a las condiciones de medida al extraer los datos iniciales de una segmentación manual. adapts to patient-to-patient variations and measurement conditions by extracting initial data from manual segmentation.
Preferentemente, la precisión y robustez del método se mejoran incorporando procesado morfológico (erosión, rellenado de huecos y dilatación) . Preferably, the precision and robustness of the method are improved by incorporating morphological processing (erosion, gap filling, and dilation).
Preferentemente las imágenes sobre las que se realiza la segmentación manual corresponden al corte de máxima superficie del órgano hepático en el caso de la imagen de referencia de mayor índice, y a un corte correspondiente a la región inferior del órgano hepático en el caso de la imagen de referencia de menor índice, en ambos casos mediante una inspección visual de las imágenes por parte del usuario. Preferably, the images on which manual segmentation is performed correspond to the maximum surface section of the hepatic organ in the case of the reference image with the highest index, and to a section corresponding to the lower region of the hepatic organ in the case of the image of lower index reference, in both cases through a visual inspection of the images by the user.
Con el fin de aumentar la robustez del método, éste comprende, preferentemente, un paso de verificación de resultados, en el que comprueba que el área segmentada es In order to increase the robustness of the method, it preferably comprises a results verification step, in which it verifies that the segmented area is
no nula y no ha sufrido una variación respecto al área segmentada de la imagen anterior mayor que un umbral predefinido. Si cualquiera de las verificaciones no se cumplen, el método calcula una nueva área segmentada. not null and has not undergone a variation with respect to the segmented area of the previous image greater than a predefined threshold. If any of the checks are not met, the method calculates a new segmented area.
En otro aspecto de la presente invención, se presenta un programa de ordenador que comprende código de programa de ordenador adaptado para realizar las etapas del método descrito cuando el mencionado programa se ejecuta en un ordenador, un procesador digital de la In another aspect of the present invention, a computer program is presented comprising computer program code adapted to perform the steps of the described method when said program is executed on a computer, a digital processor of the
- señal, sign,
- un circuito integrado específico de la aplicación, a circuit specific integrated from the app,
- un a
- microprocesador, un microcontrolador o cualquier otra microprocessor, a microcontroller or any other
- forma shape
- de hardware programable. from hardware programmable.
Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo y para complementar esta descripción, se acompaña como parte integrante de la misma las siguientes figuras, cuyo carácter es ilustrativo y no limitativo: In order to help a better understanding of the characteristics of the invention according to a preferred example of practical embodiment thereof and to complement this description, the following figures are attached as an integral part thereof, the character of which is illustrative and not limiting:
La figura 1 ilustra los pasos de segmentación para una imagen de ejemplo. Figure 1 illustrates the segmentation steps for an example image.
La figura 2 muestra el resultado de aplicar el método de la invención a una secuencia de imágenes tomográficas, mostrándose imágenes diezmadas de la secuencia completa. Figure 2 shows the result of applying the method of the invention to a sequence of tomographic images, showing decimated images of the complete sequence.
La figura 3 muestra una medida de precisión del método según una realización particular del mismo. Figure 3 shows a precision measure of the method according to a particular embodiment thereof.
En este texto, el término 11 comprende11 y sus derivaciones (como 11 comprendiendo 11 , etc.) no deben entenderse en un sentido excluyente, es decir, estos términos no deben interpretarse como excluyentes de la posibilidad de que lo que se describe y define pueda incluir más elementos, etapas, etc. In this text, the term 11 comprises11 and its derivations (such as 11 comprising 11, etc.) should not be understood in an exclusive sense, that is, these terms should not be interpreted as excluding the possibility that what is described and defined may include more elements, stages, etc.
El método parte de una secuencia de imágenes [n1 nJ ni nk nNl tomográficas que corresponden a cortesThe method starts from a sequence of tomographic images [n1 nJ ni nk nNl that correspond to sections
000 000 000 000
axiales de la sección de un tronco humano en la que se encuentra el órgano hepático. n1 corresponde al corte inferior (es decir, el más cercano a los pies), mientras que nN corresponde al corte superior (el más cercano a la cabeza) . axial section of a human trunk in which the hepatic organ is located. n1 corresponds to the lower cut (that is, the one closest to the feet), while nN corresponds to the upper cut (the one closest to the head).
En las las figuras 1 y 2, cada imagen de ejemplo forma parte de una secuencia en la que cada imagen se ha tomado con una resolución de 256x256 píxeles, con una distancia de 3 milímetros entre dos cortes consecutivos, aunque el método es perfectamente válido para otras configuraciones de las imágenes de entrada. In Figures 1 and 2, each example image is part of a sequence in which each image has been taken with a resolution of 256x256 pixels, with a distance of 3 millimeters between two consecutive cuts, although the method is perfectly valid for other settings of the input images.
Para dar inicio al método, el usuario selecciona una región hígado para cada una de dos imágenes de referencia nJ y nk. Dicha segmentación manual no requiere una gran precisión, puesto que sólo se utiliza para obtener los parámetros de referencia del método, siendo el resultado final de la segmentación para dichas imágenes de referencia determinado con precisión de manera automática por el propio método en pasos posteriores. To start the method, the user selects a liver region for each of two nJ and nk reference images. Said manual segmentation does not require great precision, since it is only used to obtain the reference parameters of the method, the final result of the segmentation for said reference images being precisely determined automatically by the method itself in subsequent steps.
Para cada una de las regiones segmentadas se calcula: For each of the segmented regions, the following is calculated:
-La media de intensidad de los píxeles de dicha región (mJ y mk) . -The average intensity of the pixels in said region (mJ and mk).
- --
- La desviación típica de la intensidad de los The standard deviation of the intensity of the
píxeles de dicha región (oJ Y Ok) . pixels of that region (oJ Y Ok).
- --
- La posición de dicha región, calculada como el centroide de dicha región ( (xJ, y J) y (xk, Yk) ) The position of said region, calculated as the centroid of said region ((xJ, y J) and (xk, Yk))
5 La imagen nk se escoge manualmente por parte del usuario como la imagen en la que, aproximadamente, el corte del órgano hepático tiene una superficie máxima, mientras que la imagen nJ se escoge, también manualmente, de la región inferior del hígado, verificando por tanto 5 The nk image is chosen manually by the user as the image in which, approximately, the section of the hepatic organ has a maximum surface area, while the nJ image is chosen, also manually, of the lower region of the liver, verifying by so much
10 k>j. 10 k> j.
A continuación para cada una de las N imágenes, se estima una media, una desviación típica, y una posición de los píxeles correspondientes al órgano hepático. Dicha estimación depende de la posición de cada imagen respecto Then for each of the N images, a mean, a standard deviation, and a position of the pixels corresponding to the liver organ are estimated. This estimate depends on the position of each image with respect to
15 a las imágenes de relaciones: 15 to relationship images:
m.= m. =
l l
l l
i-ji-j
1 k . 11 k. 1
- --
- ] ]
(J"j (J "j
i-j i-j
( (J"k -(J".) --+(J".((J "k - (J".) - + (J ".
1 k . 11 k. 1
- --
- ] ]
referencia, siguiendo las siguientes reference, following the following
isJ J<isk k <i isJ J <isk k <i
isJ J<is k k<i isJ J <is k k <i
donde el operador std () se refiere al cálculo de la where the std () operator refers to the calculation of the
desviación típica. typical deviation.
is J is J
i-ji-j
1 1 1 11 1 1 1
k-j k-j
k< i k <i
Es decir, en la zona inferior a la primera imagen de That is, in the area below the first image of
referencia (ni, i:-s; j), se utilizan los valores obtenidos para el área seleccionada manualmente en dicha primera imagen de referencia. Para ni, con j<i:-s;k, se realiza una interpolación de los valores obtenidos para las imágenes de referencia. Finalmente, para las imágenes ni, con k<i, se utilizan valores calculados sobre el área segmentada en la imagen anterior (Ai-d . reference (ni, i: -s; j), the values obtained for the area selected manually in said first reference image are used. For ni, with j <i: -s; k, an interpolation of the values obtained for the reference images is performed. Finally, for the images ni, with k <i, values calculated on the segmented area in the previous image are used (Ai-d.
Una vez se dispone de los parámetros estimados descritos, se realiza una umbralización, es decir, se Once the estimated parameters described are available, a thresholding is carried out, that is, a
- binariza binarized
- la imagen asignando a cada pixel un valor u otro the image assigning to each pixel a value or other
- dependiendo depending
- de si su intensidad está compr endida en un from Yes its intensity is bought endida on a
- intervalo determinado: determined interval:
oia < ni(x, y) < ml + oib oia <ni (x, y) <ml + oib
Bi (x, y) --{lo Bi (x, y) - {lo
resto rest
donde where
oia aloi hey aloi
y and
i < ki <k
oib = oib =
¿Do you
b2oi i k Para optimizar el funcionamiento del método, se verifica a1<b1. De esta forma se consigue excluir de la segmentación la pared torácica, separada del órgano hepático por píxeles de menor intensidad que dicho órgano hepático. En las imágenes correspondientes a los cortes superiores, se restringe el rango imponiendo b 2<b1, para evitar la inclusión en la segmentación de órganos como el corazón, presente en dichas imágenes. En concreto, según una realización preferente, las variables a1, b1 y b2 se optimizan asignándoles los siguientes valores: a1=2; b1=4; b2=3. El método es asimismo válido variando dichos valores b2oi i k To optimize the performance of the method, a1 <b1 is checked. In this way, it is possible to exclude the thoracic wall from the segmentation, separated from the hepatic organ by pixels of less intensity than said hepatic organ. In the images corresponding to the upper slices, the range is restricted by imposing b 2 <b1, to avoid the inclusion in the segmentation of organs such as the heart, present in these images. Specifically, according to a preferred embodiment, the variables a1, b1 and b2 are optimized by assigning them the following values: a1 = 2; b1 = 4; b2 = 3. The method is also valid by varying these values
de la realización preferente, siendo especialmente recomendable mantenerlos dentro de una variación del 10% respecto a dichos valores. of the preferred embodiment, being especially advisable to keep them within a 10% variation with respect to said values.
A continuación, sobre la imagen binarizada Bi, se aplican operadores de erosión para romper las conexiones entre los píxeles correspondientes al órgano hepático y otros tejidos cercanos, y de rellenado de agujeros para unificar el interior de dicho órgano hepático. Next, on the binarized image Bi, erosion operators are applied to break the connections between the pixels corresponding to the hepatic organ and other nearby tissues, and hole-filling operators are applied to unify the interior of said hepatic organ.
Sobre la imagen resultante, se selecciona el grupo de píxeles adyacentes de valor 1 que contienen el pixel de la posición estimada para la imagen que se está segmentando. A dicho grupo se le aplica un operador de dilatación para compensar el efecto del operador de erosión, segmentando como órgano hepático para dicha imagen (Ai) el grupo de píxeles resultante. On the resulting image, the group of adjacent pixels of value 1 containing the pixel of the estimated position for the image being segmented is selected. A dilation operator is applied to said group to compensate for the effect of the erosion operator, segmenting the resulting group of pixels as a liver organ for said image (Ai).
Esta primera segmentación se verifica comprobando que el número de píxeles segmentados no es nulo, y que su variación respecto al número de píxeles segmentados para la imagen anterior es menor que un determinado umbral, por ejemplo, una variación relativa del 70% entre Ai y AiThis first segmentation is verified by verifying that the number of segmented pixels is not null, and that its variation with respect to the number of segmented pixels for the previous image is less than a certain threshold, for example, a relative variation of 70% between Ai and Ai
l. l.
En caso de que alguna de las condiciones a verificar no se cumplan, se desecha el grupo de píxeles Ai y se obtiene un grupo de píxeles alternativo A'i mediante una nueva segmentación repitiendo el proceso descrito para la primera segmentación con las modificaciones descritas a continuación. En primer lugar, el valor de Bib se reduce, utilizando una nueva constante b3 menor que b 1 • Es decir, Bib =b3 Bi, donde la utilización de b 3 =2 permite conseguir un comportamiento óptimo del método, aunque el método sigue siendo válido variando dicho valor, especialmente dentro de un margen del 10%. If any of the conditions to be verified are not met, the group of pixels Ai is discarded and an alternative group of pixels A'i is obtained by means of a new segmentation, repeating the process described for the first segmentation with the modifications described below. . First, the value of Bib is reduced, using a new constant b3 less than b 1 • That is, Bib = b3 Bi, where the use of b 3 = 2 allows to achieve an optimal behavior of the method, although the method remains valid varying said value, especially within a 10% margin.
Adicionalmente, la condición de que el grupo de píxeles seleccionado debe contener el pixel de la posición (xi, yd, se relaja sustituyéndola por la Additionally, the condition that the selected group of pixels must contain the pixel of the position (xi, yd, is relaxed by replacing it with the
- condición condition
- de que el grupo de píxeles seleccionado debe from that the group from pixels selected has to
- contener contain
- un pixel cuya distancia al pixel de la posición a pixel whose distance to the pixel from the position
- (xi, (xi,
- Yi) sea menor que un determinado umbral. Yi) be less that a determined threshold.
- Si Yes
- el grupo de píxeles resultantes de la segunda the group from pixels resulting from the second
- segmentación segmentation
- A'i verifica que contiene un número de Ai verify that contains a number from
- píxeles pixels
- no nulo y que su variación respecto al número de no null and that its variation respect to the number from
píxeles segmentados para la imagen anterior es menor que un determinado umbral, se acepta como segmentación del órgano hepático. En caso contrario, se descarta A'i, y se toma como área segmentada la misma área obtenida para la imagen anterior (Ai-d . Segmented pixels for the above image is less than a certain threshold, it is accepted as segmentation of the liver organ. Otherwise, A'i is discarded, and the same area obtained for the previous image is taken as the segmented area (Ai-d.
Cuando el método dispone de todas las áreas segmentadas, calcula el volumen total del hígado sumando el volumen de pixel asociado a cada uno de los píxeles segmentados, siendo dicho volumen de pixel el resultado de multiplicar la longitud representada por dicho pixel en cada uno de los ejes cartesianos. Estas longitudes quedan determinadas por la resolución de la imagen según sus dos ejes, y por la distancia entre dos imágenes consecutivas. When the method has all the segmented areas, it calculates the total volume of the liver by adding the pixel volume associated with each of the segmented pixels, said pixel volume being the result of multiplying the length represented by said pixel in each of the Cartesian axes. These lengths are determined by the resolution of the image along its two axes, and by the distance between two consecutive images.
En la figura 1, se observan los estadios iniciales, intermedios y finales de una imagen sometida a los pasos del método. La imagen 1 muestra la imagen original, a la que se le aplica la umbralización descrita, obteniendo la imagen 2. La imagen 3 muestra el resultado de aplicar erosión para separar el órgano hepático, y la imagen 4 muestra el resultado de aplicar el rellenado de agujeros. En la imagen 5 se selecciona el grupo de píxeles correspondiente al órgano hepático en función de la posición estimada del mismo. Dicho órgano hepático aparece aislado en la imagen 6, en la que se le aplica una dilatación, invirtiendo el efecto de la erosión. El resultado final aparece superpuesto a la imagen original en la imagen 7. In Figure 1, the initial, intermediate and final stages of an image subjected to the steps of the method are observed. Image 1 shows the original image, to which the described thresholding is applied, obtaining image 2. Image 3 shows the result of applying erosion to separate the liver organ, and image 4 shows the result of applying the filling of holes. In image 5, the group of pixels corresponding to the liver organ is selected based on its estimated position. This liver organ appears isolated in image 6, in which a dilation is applied, reversing the effect of erosion. The final result appears superimposed on the original image in image 7.
La figura 2 muestra un ejemplo del resultado de aplicar la realización preferente del método de la invención a una secuencia de imágenes tomográficas de muestra. Están representadas 24 imágenes diezmadas de una secuencia completa de 52 imágenes. En dichas imágenes se aprecian las diferencias en los cortes del órgano hepático dependiendo de la altura de los mismos, así como los órganos presentes en cada caso durante el proceso de segmentación, siendo el método aplicado a todas las imágenes de la secuencia, no sólo a las aquí representadas. Figure 2 shows an example of the result of applying the preferred embodiment of the method of the invention to a sequence of sample tomographic images. 24 decimated images out of a complete sequence of 52 images are represented. These images show the differences in the sections of the hepatic organ depending on their height, as well as the organs present in each case during the segmentation process, the method being applied to all images in the sequence, not only to those represented here.
La figura 3 muestra la precisión del método descrito mediante su comparación con una segmentación precisa realizada manualmente por dos expertos en radiología hepática. Para ello, parte de diez secuencias de imágenes utilizadas para la medida de dicha precisión, sobre las que se ejecuta el método de la invención. Posteriormente, un experto realiza manualmente la segmentación y se almacena en formado digital para la medida de las diferencias. La figura muestra el porcentaje del área total que representan las áreas que el experto añade respecto a la segmentación automática (indicadas mediante las barras 8), y el porcentaje del área total que representan las áreas que el experto elimina respecto a la segmentación automática (indicadas mediante los puntos 9) . La diferencia entre el área añadida y el área eliminada, representa la diferencia total entre la superficie medida por el método de la invención y por la selección manual. Figure 3 shows the precision of the described method by comparing it with a precise segmentation performed manually by two experts in liver radiology. To do this, part of ten sequences of images used to measure said precision, on which the method of the invention is executed. Subsequently, an expert performs the segmentation manually and it is stored in digital format to measure the differences. The figure shows the percentage of the total area represented by the areas that the expert adds with respect to the automatic segmentation (indicated by the bars 8), and the percentage of the total area represented by the areas that the expert removes with respect to the automatic segmentation (indicated through points 9). The difference between the added area and the removed area represents the total difference between the surface measured by the method of the invention and by manual selection.
A la vista de esta descripción y figuras, el experto en la materia podrá entender que la invención ha sido descrita según algunas realizaciones preferentes de la misma, pero que múltiples variaciones pueden ser introducidas en dichas realizaciones preferentes, sin salir del objeto de la invención tal y como ha sido reivindicada. In view of this description and figures, the person skilled in the art will be able to understand that the invention has been described according to some preferred embodiments thereof, but that multiple variations can be introduced in said preferred embodiments, without departing from the object of the invention such and how it has been claimed.
Claims (11)
- --
- para una primera imagen de referencia nJ: for a first nJ reference image:
- --
- seleccionar manualmente una primera región comprendida dentro del corte axial del órgano manually select a first region within the axial section of the organ
- --
- calcular una media mJ de la intensidad de los píxeles de dicha primera región seleccionada; calculating an average mJ of the intensity of the pixels of said first selected region;
- --
- calcular una desviación típica oJ de la intensidad de los píxeles de dicha primera región seleccionada; calculating a standard deviation oJ of the intensity of the pixels of said first selected region;
- --
- calcular una posición (xJ, yJ) de un centroide de dicha primera región seleccionada. calculate a position (xJ, yJ) of a centroid of said first selected region.
- --
- para una segunda imagen de referencia nk, siendo k>j: for a second reference image nk, where k> j:
- --
- seleccionar manualmente una segunda región comprendida dentro del corte axial del órgano hepático en dicha segunda imagen de referencia; manually selecting a second region comprised within the axial section of the hepatic organ in said second reference image;
- --
- calcular una media mk de la intensidad de los píxeles de dicha segunda región seleccionada; calculating an average mk of the intensity of the pixels of said second selected region;
- --
- calcular una desviación típica ok de la intensidad de los píxeles de dicha segunda región seleccionada; dicha segunda región seleccionada. calculating a standard deviation ok of the intensity of the pixels of said second selected region; said second selected region.
- --
- para cada imagen ni, con 1~i~N, for each image ni, with 1 ~ i ~ N,
- --
- calcular una media estimada mi, una desviación típica estimada Bi, una posición estimada (xi, yd, una primera longitud de intervalo Bia y una segunda longitud de intervalo Bib' donde si j<i~k: calculate an estimated mean mi, an estimated standard deviation Bi, an estimated position (xi, yd, a first interval length Bia and a second interval length Bib 'where if j <i ~ k:
- --
- la media estimada se calcula mediante interpolación de la media calculada para la primera imagen de referencia (mJ) y la media calculada para la segunda imagen de referencia (mk); the estimated mean is calculated by interpolation of the mean calculated for the first reference image (mJ) and the mean calculated for the second reference image (mk);
- --
- la desviación típica estimada Bi se calcula mediante interpolación de la desviación típica calculada para la primera imagen de referencia (oJ) y la desviación típica calculada para la segunda imagen de referencia (ok); the estimated standard deviation Bi is calculated by interpolation of the calculated standard deviation for the first reference image (oJ) and the calculated standard deviation for the second reference image (ok);
- --
- la posición estimada (xi, yd se calcula mediante la interpolación de la posición calculada para la primera imagen de referencia the estimated position (xi, yd is calculated by interpolating the position calculated for the first reference image
- --
- la primera longitud de intervalo ola se calcula multiplicando la desviación típica estimada Bi por un primer número positivo predefinido a 1 • the first wave interval length is calculated by multiplying the estimated standard deviation Bi by a first positive number predefined to 1 •
- --
- la segunda longitud de intervalo Bili se calcula multiplicando la desviación típica estimada Bl por un segundo número positivo predefinido b 1 • the second interval length Bili is calculated by multiplying the estimated standard deviation Bl by a second predefined positive number b 1 •
- --
- seleccionar en la imagen binarizada Bi un conjunto de píxeles Ai adyacentes y con dicho primer valor binario asignado que comprenden el pixel de la posición estimada (xi, yd ; selecting in the binarized image Bi a set of adjacent pixels Ai and with said first assigned binary value that comprise the pixel of the estimated position (xi, yd;
- --
- asignar como pixeles resultado para la imagen ni el conjunto de píxeles Ai. assign as result pixels for the image nor the set of pixels Ai.
- 2. 2.
- Método según la reivindicación 1 caracterizado porque verifica a1<b1. Method according to claim 1 characterized in that it verifies a1 <b1.
- 3. 3.
- Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque, en el paso de calcular Method according to any of the preceding claims characterized in that, in the step of calculating
- --
- a la media estimada ml se asigna la media calculada para la primera imagen de referencia the estimated mean ml is assigned the mean calculated for the first reference image
- -a -to
- la desviación típica estimada oi se asigna the deviation typical Dear I heard I know assigns
- la desviación típica imagen de referencia the standard deviation reference image
- calculada (oJ); para la primera calculated (oJ); for the first
- -a la posición estimada posición calculada para referencia (xJ, y J) ; -a the position estimated position calculated for reference (xJ, y J);
- (xi, yd se la primera asigna imagen la de (xi, yd be the first assign image that of
- y el número anterior predefinido; and the predefined previous number;
- de es píxeles mayor resultado o igual para que la un imagen umbral of is larger pixels result or equal for what the one threshold image
- y si se ambas: and if I know both:
- cumple cu alqu iera de las condici ones i) y ii) o meets cu rent go from the condition ones i) and ii) or
- --
- seleccionar en Bi un conjunto de píxeles adyacentes A'i con dicho primer valor binario que comprenden un pixel cuya distancia al pixel de la posición (xi, yil es menor que un umbral predefinido; selecting in Bi a set of adjacent pixels A'i with said first binary value comprising a pixel whose distance to the pixel from the position (xi, yil is less than a predefined threshold;
- --
- asignar como pixeles resultado para la imagen ni el conjunto de píxeles A'i· assign as result pixels for the image nor the set of pixels A'i
- --
- asignar como pixeles resultado para la imagen ni los píxeles resultacto de la imagen anterior ni-1 ; assign as result pixels for the image neither the pixels resulting from the previous image ni-1;
- un a
- conjunto de píxeles Ai con el primer valor binario, set from pixels Ai with the first value binary,
- un a
- paso He passed
- de aplicar a la imagen binarizada Bi un proceso de from Apply to the image binarized Bi a process from
- erosión y erosion and
- rellenado de huecos; filled in from gaps;
- -después -after
- del paso de seleccionar en la imagen binarizada of the He passed from to select on the image binarized
- una a
- media estimada mi, una desviación típica estimada oi, half Dear me, a deviation typical Dear I heard,
- una a
- posición estimada (xi, yd, una primera longitud de position Dear (xi, and d, a first length from
- intervalo interval
- oia y una segunda longitud de intervalo oib, si hey and a second Lenght of interval oib, Yes
- k<i::s;N: k <i :: s; N:
- --
- la media estimada ml se calcula como la media de las intensidades de los píxeles resultado para la imagen la imagen anterior ni-l; the estimated mean ml is calculated as the mean of the intensities of the resulting pixels for the image the previous image ni-l;
- --
- la desviación típica estimada 6i se calcula como la desviación típica de las intensidades de los píxeles resultado para la imagen la imagen anterior ni-l; the estimated standard deviation 6i is calculated as the standard deviation of the resulting pixel intensities for the previous image ni-l image;
- --
- la posición estimada (xi, yd se calcula como el centroide de los píxeles resultado para la imagen la imagen anterior ni-l; the estimated position (xi, yd is calculated as the centroid of the resulting pixels for the image the previous image ni-l;
- 9. 9.
- Método según la reivindicación 6 caracterizado porque verifica b2<b1. Method according to claim 6 characterized in that it verifies b2 <b1.
- 10. 10.
- Método según cualquiera de las reivindicaciones Method according to any of the claims
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