JP2008049158A - 映像処理システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】対象客体のボリュームを正確に測定できる映像処理システム及び方法を提供する。
【解決手段】ボリュームデータ形成部は、対象客体の映像データに基づいてボリュームデータを形成することができる。入力部は、対象客体の基準断面に関する基準断面情報、基準断面に垂直な複数のスライス断面に関するスライス断面情報、及び輪郭情報をユーザから入力を受けることができる。プロセッサは、基準断面情報及びスライス断面情報にそれぞれ基づいて基準断面客体及びスライス断面客体を設定することができる。また、プロセッサは、輪郭情報に基づいて基準断面客体の輪郭を検出し、輪郭情報及びスライス断面情報に基づいてスライス断面の映像で対象客体のシードポイントを検出し、検出されたシードポイントに基づいてスライス断面客体の輪郭を検出し、基準断面客体及びスライス断面客体の輪郭に基づいて対象客体のボリュームを算出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、映像処理システム及び方法に関し、具体的にはディスプレイされた対象体の特定部位のボリュームを測定する映像処理システム及び方法に関する。

映像処理システムは、ユーザが関心を見せる物体（以下、「対象体」という）の映像を処理してディスプレイするシステムであって、多様な分野で用いられている。映像処理システムの一例として、超音波診断のための映像処理システム（以下、「超音波システム」という）を説明する。

超音波システムは、医療分野で多様に応用されている重要な診断システムの一つである。特に、超音波システムは、人体臓器のような対象体に対して無侵襲及び非破壊の特性を有しているため、医療分野に広く用いられている。近来の高性能の超音波システムは、対象体の内部形状（例えば、心臓、肝、肺などのような患者の内臓器官）の２次元または３次元映像を形成するのに用いられている。

一般に、超音波システムは、超音波信号を送信及び受信するために広帯域トランスデューサを含むプローブを備える。トランスデューサが電気的に刺激されると、超音波信号が生成されて人体に送信される。人体に伝達された超音波信号は、人体の内臓器官の境界で反射され、人体の内臓器官の境界からトランスデューサに伝達される超音波エコー信号は、電気的信号に変換される。変換された電気的信号を増幅及び信号処理して内臓器官の映像のための超音波データが生成される。

一方、超音波システムは、獲得された超音波データに基づいて対象体の特定部位（以下、「対象客体」という）のボリュームを測定する機能を提供している。超音波システムは、まず任意の基準断面に該当する対象体の２Ｄ超音波映像をディスプレイし、ユーザが基準断面に垂直な多数のスライス断面と、各スライス断面に対するシードポイントを設定すれば、設定された多数のスライス断面とシードポイントに基づいて対象客体のボリュームが測定される。

しかし、従来の超音波システムでは、計算の簡単化のために全てのスライス断面ごとに同一の位置になり得る各スライス断面の中央に１つのシードポイントのみが入力できた。従って、１つのシードポイントのみでは、対象客体の輪郭を測定するのに誤差が発生する可能性が大きく、対象客体のボリュームを正確に測定できない問題があった。

本発明は、前述した問題を解決するためのものであって、対象体でボリュームを測定しようとする対象客体の輪郭を検出するための２つのシードポイントを自動で設定し、設定されたシードポイントを用いて対象客体の輪郭を正確に検出し、対象客体のボリュームを正確に測定できる映像処理システム及び方法を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために、本発明の映像処理システムは、対象客体の映像データに基づいて前記対象客体のボリュームデータを形成するためのボリュームデータ形成部と、ユーザから前記対象客体の基準断面に関する基準断面情報、前記基準断面に垂直な多数のスライス断面に関するスライス断面情報、及び輪郭情報の入力を受けるための入力部と、前記ボリュームデータに基づいて前記基準断面の映像及び前記スライス断面の映像を形成し、ディスプレイするためのディスプレイ部と、前記基準断面情報及び前記スライス断面情報にそれぞれ基づいて、前記基準断面の映像で前記対象客体に該当する基準断面客体及び前記スライス断面の映像で前記対象客体に該当するスライス断面客体を設定し、前記輪郭情報に基づいて前記基準断面客体の輪郭を検出し、前記輪郭情報及び前記スライス断面情報に基づいて前記スライス断面の映像で前記対象客体のシードポイントを検出し、前記検出されたシードポイントに基づいて前記スライス断面客体の輪郭を検出し、前記基準断面客体の輪郭及び前記スライス断面客体の輪郭に基づいて前記対象客体のボリュームを算出するためのプロセッサとを備える。

また、本発明の映像処理方法は、対象客体の映像データに基づいて前記対象客体のボリュームデータを形成する段階と、ユーザから前記対象客体の基準断面に関する基準断面情報の入力を受ける段階と、前記入力を受けた基準断面情報に基づいて前記基準断面の映像を形成し、ディスプレイする段階と、前記ユーザから前記基準断面の映像で前記対象客体に該当する基準断面客体の輪郭に関する輪郭情報と、前記基準断面に垂直な多数のスライス断面に関するスライス断面情報の入力を受ける段階と、前記入力を受けた輪郭情報に基づいて前記基準断面の映像で前記基準断面客体の輪郭を設定する段階と、前記入力を受けたスライス断面情報に基づいて前記スライス断面の映像を形成する段階と、前記スライス断面及び前記基準断面客体の輪郭に基づいて、シードポイントを設定する段階と、前記シードポイントに基づいて、前記スライス断面の前記映像で前記対象客体に該当するスライス断面客体の輪郭を検出する段階と、前記基準断面客体の輪郭及び前記スライス断面客体の輪郭に基づいて前記対象客体のボリュームを算出する段階とを備える。

本発明によれば、基準断面の２Ｄ超音波映像で基準断面客体の輪郭と基準断面の２Ｄ超音波映像に設定された多数のスライス断面に基づいて、各スライス断面に対するシードポイントを自動かつ正確に検出することができ、各スライス断面のスライス断面客体の輪郭を正確に検出することができ、対象客体のボリュームをさらに正確に測定することができる。

以下、図１〜図７を参照して本発明の実施例を説明する。
図１は、本発明による映像処理システムの一例として超音波システムを示す。図１に示すように、本発明による超音波システム１００は、超音波データ獲得部１１０、入力部１２０、ボリュームデータ形成部１３０、ボリュームデータ格納部１４０、プロセッサ１５０及びディスプレイ部１６０を含む。

超音波データ獲得部１１０は、超音波映像を形成するために超音波信号を対象体に送信し、対象体から反射された超音波信号を受信し、対象体に対する超音波データを獲得する。

入力部１２０は、ユーザから対象体の２Ｄ超音波映像を形成する基準断面情報、２Ｄ超音波映像に輪郭を手動で設定するための輪郭情報及び２Ｄ超音波映像にスライス断面を設定するスライス断面情報の入力を受けるためのものであって、タッチパッド、トラックボール、キーボードなどの入力手段を備えることができる。また、入力部１２０は、情報の入力のためにディスプレイ部を備えるか、または後述するディスプレイ部１６０と統合され得る。基準断面、輪郭及びスライス断面は次の通り定義する。

(1)基準断面は、図４に示すように、ボリュームデータ形成部１３０により形成されるボリュームデータにおいてＡ断面、Ｂ断面及びＣ断面になることができる。基準断面は、各断面において所定距離離隔された断面を含むことができる。図４において、図面符号４２０は、対象体４１０において特にボリュームを測定したい客体を示す。

(2)輪郭は、基準断面にディスプレイされた２Ｄ超音波映像でボリュームを測定したい対象客体を残りの客体と区分するためのものである。一例として、図５に示すように、輪郭５３０は、基準断面に該当する２Ｄ超音波映像５１０で対象客体（以下、「基準断面客体」という）５２０を他の客体５４０と区分させるためである。

(3)スライス断面は、基準断面に垂直な断面である。例えば、図４で基準断面がＡ断面の場合、スライス断面はＢ断面と水平な断面（Ｂ断面も含まれる）またはＣ断面と水平な断面（Ｃ断面も含まれる）である。また、スライス断面設定情報は、図６に示すように、基準断面の２Ｄ超音波映像の両端に設定される基準スライス断面６１０及び６２０の情報と両基準スライス断面６１０及び６２０間に設定されるスライス断面の個数情報を含む。基準スライス断面の位置とスライス断面の個数情報は、情報処理時間及び対象客体の体積計算の誤り程度を決定するので、ユーザの経験により適切に設定されるようになる。

ボリュームデータ形成部１３０は、図４に示すように、超音波データ獲得部１１０から対象体４１０に対する超音波データの入力を受け、対象客体４２０の情報を含むボリュームデータを形成する。

ボリュームデータ格納部１４０は、ボリュームデータ形成部１３０により形成されたボリュームデータを格納する。一方、ボリュームデータ格納部１４０は、２Ｄ超音波映像に対象客体の輪郭を自動で設定するために予め設定された輪郭情報を格納することができる。輪郭情報は、人体臓器など対象客体の形状について予め収集しておいた情報であって、２Ｄ超音波映像でこの輪郭情報と類似の形状を対象客体と認識し、輪郭を自動で設定できるようになる。

プロセッサ１５０は、ボリュームデータ格納部１４０に格納されたボリュームデータから入力部１２０を通じて入力された基準断面選択情報に基づいて基準断面に該当する超音波データを、また、入力部１２０を通じて入力されたスライス断面設定情報に基づいて各スライス断面に該当する超音波データをそれぞれ抽出する。そして、プロセッサ１５０は、基準断面の超音波データに基づいて基準断面の２Ｄ超音波映像信号を形成し、各スライス断面の超音波データに基づいて各スライス断面の２Ｄ超音波映像信号を形成する。また、プロセッサ１５０は、入力部１２０を通じて入力された輪郭情報に基づいて基準断面の２Ｄ超音波映像に輪郭を設定する。このとき、輪郭情報は、ユーザがマウス、電子ペンなどを用いてディスプレイ部を通じて対象客体の輪郭を直接図面として入力されることができる。その後、基準断面の２Ｄ超音波映像と各スライス断面の２Ｄ超音波映像の輪郭に基づいて対象客体のボリュームを測定する。スライス断面の２Ｄ超音波映像の輪郭測定方法については後述する。また、プロセッサ１５０は、ボリュームデータに基づいて３Ｄ超音波映像信号を形成することもできる。

ディスプレイ部１６０は、プロセッサ１５０から２Ｄ超音波映像信号の入力を受けて２Ｄ超音波映像をディスプレイし、ユーザから入力部１２０を通じて各種選択情報がプロセッサ１５０に入力されると、３Ｄ超音波映像をディスプレイしたりプロセッサ１５０から対象客体のボリューム測定値の入力を受けてボリューム測定値をディスプレイする。

以下、図２〜図７を参照して対象客体のボリュームを測定する手続を詳細に説明する。 図２に示すように、超音波データ獲得部１１０を通じて対象体に関する超音波データが獲得されると（Ｓ２０５）、ボリュームデータ形成部１３０は、超音波データに基づいて対象体のボリュームデータを形成する（Ｓ２１０）。このとき、ボリュームデータ格納部１４０は、ボリュームデータ形成部１３０により形成されたボリュームデータを格納する。

プロセッサ１５０は、ユーザから入力部１２０を通じて基準断面に関する選択情報の入力を受け（Ｓ２１５）、ボリュームデータ格納部１４０に格納されたボリュームデータから基準断面に該当する超音波データを読み出す（Ｓ２２０）。そして、読み出された超音波データに基づいて基準断面の２Ｄ超音波映像信号を形成し（Ｓ２２５）、ディスプレイ部１６０は、プロセッサ１５０から２Ｄ超音波映像信号の入力を受けて２Ｄ超音波映像をディスプレイする（Ｓ２３０）。

プロセッサ１５０は、ユーザから入力部１２０を通じて、２Ｄ超音波映像に基準断面客体の輪郭を設定する輪郭情報が入力されるかを判断する（Ｓ２３５）。段階Ｓ２３５で輪郭情報が入力されたと判断されれば、プロセッサ１５０は、入力された輪郭情報に基づいて図５に示すように、２Ｄ超音波映像５１０に対象客体５２０の輪郭５３０を設定する（Ｓ２４０）。一方、段階Ｓ２３５で輪郭情報が入力されていないと判断されれば、プロセッサ１５０は、ボリュームデータ格納部１４０に格納された予め設定された輪郭情報に基づいて２Ｄ超音波映像５１０に輪郭５３０を設定する（Ｓ２４５）。

プロセッサ１５０は、ユーザから入力部１２０を通じて輪郭が設定された基準断面の２Ｄ超音波映像にスライス断面を設定するスライス断面設定情報の入力を受け（Ｓ２５０）、入力されたスライス断面設定情報に基づいて対象客体のボリュームを測定する（Ｓ２５５）。段階Ｓ２５５は、図３〜図７を参照して後述する。

次に、プロセッサ１５０は、超音波システム１００で実行されている超音波映像処理プロセスを終了させる（Ｓ２６０）。

図３は、本発明の実施例に従って入力されたスライス断面設定情報に基づいて対象客体のボリュームを測定する手続を示すフローチャートである。

図示するように、入力部１２０を通じてスライス断面設定情報が入力されると、プロセッサ１５０は、入力されたスライス断面設定情報に基づいて、ディスプレイ部１６０にディスプレイされた基準断面の２Ｄ超音波映像にスライス断面を設定する（Ｓ３０５）。図６を参照して段階Ｓ３０５をさらに詳細に説明すれば次の通りである。

(1)プロセッサ１５０は、入力されたスライス断面設定情報の基準スライス断面情報に基づいて、第１及び第２基準スライス断面６１０及び６２０を基準断面の２Ｄ超音波映像５１０に設定する。

(2)プロセッサ１５０は、入力されたスライス断面設定情報のスライス断面個数情報（例えば、スライス断面個数＝４）に基づいて、第１基準スライス断面６１０と第２基準スライス断面６２０間に４つのスライス断面６３１〜６３４を設定する。このとき、スライス断面６３１〜６３４は、第１基準スライス断面６１０と第２基準スライス断面６２０間で同一の間隔で離隔される。

プロセッサ１５０は、基準断面の２Ｄ超音波映像５１０に設定された基準断面客体の輪郭に基づいて、各スライス断面に対して対象客体の輪郭を自動で検出するためのシードポイントを検出する（Ｓ３１０）。より詳細に、プロセッサ１５０は、図６に示すように、各スライス断面と基準断面客体の輪郭が会う２つの点を検出し、検出された２つの点をシードポイント６４０及び６４５として設定する。

プロセッサ１５０は、設定されたスライス断面に基づいて、ボリュームデータ格納部１４０に格納されたボリュームデータから各スライス断面に該当する超音波データを抽出し（Ｓ３１５）、抽出された超音波データに基づいて各スライス断面の２Ｄ超音波映像信号を形成する（Ｓ３２０）。このとき、ディスプレイ部１６０は、プロセッサ１５０から各スライス断面の２Ｄ超音波映像信号の入力を受け、各スライス断面の２Ｄ超音波映像をディスプレイすることができる。

プロセッサ１５０は、各スライス断面のシードポイントに基づいて各スライス断面で対象客体（以下、「スライス断面客体」という）の輪郭を検出する（Ｓ３２５）。図７を参照していずれか一つのスライス断面客体の輪郭を検出する方法を説明すれば次の通りである。

(1)プロセッサ１５０は、スライス断面６１０に設定された２つのシードポイント６４０及び６４５に基づいて中点７１０を設定する。

(2)プロセッサ１５０は、設定された中点７１０を基準に放射方向にスライス断面客体の輪郭になる確率が高い地点、即ちエッジ７２０を検出する。本発明の実施例では、２つのシードポイント６４０及び６４５を設定し、この２つのシードポイント６４０及び６４５により定められる範囲内（７３０と７４０間）でスライス断面客体のエッジ７２０を決定する。それに対し、従来はスライス断面の中心に１つのシードポイントのみが設定されたので、エッジの決定に多くの誤差が発生した。ここで、エッジ７２０の検出方法は、従来知られている方法を用いることができるので詳細な説明は省略する。

(3)プロセッサ１５０は、検出されたエッジ７２０を連結することにより、スライス断面客体の輪郭を設定する。

前記手続を通じて全てのスライス断面６１０、６２０、６３１〜６３４に対するスライス断面客体の輪郭が設定されると、プロセッサ１５０は、２つの基準スライス断面６１０及び６２０間に仮想の追加のスライス断面を設定し（Ｓ３３０）、線形補間法（Ｌｉｎｅａｒ Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）を用いて隣接したスライス断面に対するスライス断面客体の輪郭に基づいて各追加スライス断面に対するスライス断面客体の輪郭を検出する（Ｓ３３５）。段階Ｓ３３０及びＳ３３５について図６を参照して説明すれば次の通りである。

(1)プロセッサ１５０は、スライス断面６１０とスライス断面６３１間に追加のスライス断面６３０ａを設定する。

(2)プロセッサ１５０は、スライス断面６１０に対するスライス断面客体の輪郭とスライス断面６３１に対するスライス断面客体の輪郭を線形補間法に適用し、追加のスライス断面６３０ａに対するスライス断面客体の輪郭を検出する。

(3)プロセッサ１５０は、前記(1)を通じて追加のスライス断面６３０ｂ〜６３０ｅを設定し、前記(2)を通じてスライス断面６３０ｂ〜６３０ｅに対するスライス断面客体の輪郭を検出する。

プロセッサ１５０は、基準断面客体の輪郭に基づいて基準断面客体の広さを算出し（Ｓ３４０）、スライス断面客体の輪郭に基づいて各スライス断面６１０、６２０、６３１〜６３４、６３０ａ〜６３０ｅのスライス断面客体の広さを算出する（Ｓ３４５）。ここで、輪郭を用いた広さ算出方法は、従来知られている方法を用いることができるので詳細な説明は省略する。

プロセッサ１５０は、段階Ｓ３４０で算出された広さと段階Ｓ３４５で算出された広さを加算して対象客体のボリュームを算出する（Ｓ３５０）。このとき、ディスプレイ部１６０は、プロセッサ１５０からボリューム測定値の入力を受けてディスプレイすることもできる。

本発明は望ましい実施例を通じて説明して例示したが、当業者であれば添付した請求の範囲の思想及び範疇を逸脱せずに様々な変形及び変更がなされ得ることが分かるだろう。

本発明の実施例による超音波システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施例による超音波映像処理の手続を示すフローチャートである。 本発明の実施例による対象客体のボリュームを測定する手続を示すフローチャートである。 対象体及び対象客体と基準断面の関係を示す例示図である。 本発明の実施例によるユーザにより入力された輪郭情報に基づいて基準断面の２Ｄ超音波映像に輪郭を設定した例を示す例示図である。 本発明の実施例により図５の基準断面の２Ｄ超音波映像に設定されたスライス断面及びシードポイントの例を示す例示図である。 本発明の実施例により図６のスライス断面の２Ｄ超音波映像でシードポイントと中点を用いて輪郭を検出する例を示す例示図である。

符号の説明

１００ 超音波システム
１１０ 超音波データ獲得部
１２０ 入力部
１３０ ボリュームデータ形成部
１４０ ボリュームデータ格納部
１５０ プロセッサ
１６０ ディスプレイ部

Claims (11)

1. 対象客体の映像データに基づいて前記対象客体のボリュームデータを形成するためのボリュームデータ形成部と、
   ユーザから前記対象客体の基準断面に関する基準断面情報、前記基準断面に垂直な多数のスライス断面に関するスライス断面情報、及び輪郭情報の入力を受けるための入力部と、
   前記ボリュームデータに基づいて前記基準断面の映像及び前記スライス断面の映像を形成してディスプレイするためのディスプレイ部と、
   前記基準断面情報及び前記スライス断面情報にそれぞれ基づき、前記基準断面の映像で前記対象客体に該当する基準断面客体及び前記スライス断面の映像で前記対象客体に該当するスライス断面客体を設定し、前記輪郭情報に基づいて前記基準断面客体の輪郭を検出し、前記輪郭情報及び前記スライス断面情報に基づいて前記スライス断面の映像で前記対象客体のシードポイントを検出し、前記検出されたシードポイントに基づいて前記スライス断面客体の輪郭を検出し、前記基準断面客体の輪郭及び前記スライス断面客体の輪郭に基づいて前記対象客体のボリュームを算出するためのプロセッサと
   を備える映像処理システム。
2. 前記映像データは、超音波データである請求項１記載の映像処理システム。
3. 前記ボリュームデータを格納するためのボリュームデータ格納部をさらに備える請求項１記載の映像処理システム。
4. 前記プロセッサは、
   前記スライス断面情報に基づいて前記スライス断面の映像を獲得するために前記スライス断面を前記基準断面の映像に多数設定し、
   前記基準断面客体の輪郭と各スライス断面が会う点を検出し、前記検出された点を前記各スライス断面のシードポイントとして設定し、
   前記シードポイントに基づいて前記各スライス断面に対する前記スライス断面客体の輪郭を検出する請求項１記載の映像処理システム。
5. 前記プロセッサは、
   各スライス断面に設定された２つのシードポイントの中点を検出し、
   前記検出された中点を基準に放射線方向に前記スライス断面客体のエッジを検出し、
   前記検出されたエッジを連結して前記スライス断面客体の輪郭を形成する請求項４記載の映像処理システム。
6. 前記プロセッサは、
   前記基準断面客体の輪郭に基づいて前記基準断面客体の広さを算出し、
   前記スライス断面客体の輪郭に基づいて前記各スライス断面に対するスライス断面客体の広さを算出し、
   前記基準断面客体の広さ及び前記スライス断面客体の広さに基づいて前記対象客体のボリュームを算出する請求項５記載の映像処理システム。
7. ａ）対象客体の映像データに基づいて前記対象客体のボリュームデータを形成する段階と、
   ｂ）ユーザから前記対象客体の基準断面に関する基準断面情報の入力を受ける段階と、
   ｃ）前記入力を受けた基準断面情報に基づいて前記基準断面の映像を形成してディスプレイする段階と、
   ｄ）前記ユーザから前記基準断面の映像で前記対象客体に該当する基準断面客体の輪郭に関する輪郭情報と、前記基準断面に垂直な多数のスライス断面に関するスライス断面情報の入力を受ける段階と、
   ｅ）前記入力を受けた輪郭情報に基づいて前記基準断面の映像で前記基準断面客体の輪郭を設定する段階と、
   ｆ）前記入力を受けたスライス断面情報に基づいて前記スライス断面の映像を形成する段階と、
   ｇ）前記スライス断面及び前記基準断面客体の輪郭に基づいてシードポイントを設定する段階と、
   ｈ）前記シードポイントに基づいて前記スライス断面の前記映像で前記対象客体に該当するスライス断面客体の輪郭を検出する段階と、
   ｉ）前記基準断面客体の輪郭及び前記スライス断面客体の輪郭に基づいて前記対象客体のボリュームを算出する段階と
   を備える映像処理方法。
8. 前記映像データは、超音波データである請求項７記載の映像処理方法。
9. 前記段階ｇ）は、
   ｇ１）前記基準断面客体の輪郭と前記スライス断面が会う点を検出する段階と、
   ｇ２）前記検出された点を前記シードポイントとして設定する段階と
   を備える請求項７記載の映像処理方法。
10. 前記段階ｈ）は、
    ｈ１）各スライス断面に設定された２つのシードポイントの中点を検出する段階と、
    ｈ２）前記検出された中点を基準に放射線方向に前記スライス断面客体のエッジを検出する段階と
    を備える請求項７記載の映像処理方法。
11. 前記段階ｉ）は、
    ｉ１）前記基準断面客体の輪郭に基づいて前記基準断面客体の広さを算出する段階と、
    ｉ２）前記スライス断面客体の輪郭に基づいて前記各スライス断面のスライス断面客体の広さを算出する段階と、
    ｉ３）前記基準断面客体の広さ及び前記スライス断面客体の広さに基づいて前記対象客体のボリュームを算出する段階と
    を備える請求項１０記載の映像処理方法。

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