JP2009178423A - 画像処理装置及びその方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の教示用画像について、基準三角形の3個の頂点の位置関係を有するように心筋境界上に指定されている3点の教示用位置に対応した教示用心筋領域境界データを格納し、診断画像中の心筋境界上に、基準三角形の各頂点に対応する3点の診断用位置を指定し、複数の教示用画像のそれぞれについて、3点の教示用位置と3点の診断用位置とを一致させて、診断画像と教示用心筋領域境界データとを比較して類似度を求め、最も高い類似度を有する教示用心筋領域境界データを出力する。
【選択図】 図1
Description
以下、本発明の第1の実施形態の画像処理装置である心筋セグメンテーション装置(以下、本装置という)10について図1〜図5に基づいて説明する。
図1は、本実施形態に係わる心解析を行う本装置10を示すブロック図である。
まず、心筋セグメンテーションの処理を行う事前の処理として、輪郭辞書20の学習を行う。輪郭辞書20の学習は心筋セグメンテーション処理時には行う必要はない。
まず、心筋境界上に指定する3点の位置関係を表す基準三角形を定める。基準三角形は、抽出対象とする心筋の形状である断面カテゴリーに応じて規定する。
次に、複数枚の教示用画像を準備する。そして、各教示用画像における教示用心筋領域境界上において前記基準三角形の相似形に類似するように3点の教示用位置、すなわち、三角形の頂点の位置を指定する。例として、図3を用いて説明する。図3では、短軸断面像において基準三角形が正三角形の場合について図示している。
次に、各教示用画像における、少なくとも3点の教示用位置と教示用心筋領域境界データを用いて輪郭辞書20に格納する学習データを作成する。
以上の学習処理によって、複数枚の教示用画像のそれぞれについて、位置指定部12で定める3点を基準とした輪郭形状の学習が行われ学習データが生成される。つまり、心筋の画像中での姿勢の分布までをも含めた輪郭学習を行うことができる。
次に、心筋セグメンテーション処理の手順について説明する。
まず、診断用心臓が写った診断用画像が画像入力部22によりメモリ24に格納される。診断用画像は超音波診断装置、X線CT装置、MRI装置等の医用画像診断装置から入力しても良いし、画像サーバー等に保存された画像を入力としても良い。
メモリ24に格納された診断用画像は表示部26に表示され、ユーザは表示された診断用画像を参照しながら、位置指定部12を用いて、診断用心臓の心筋境界上の3点の診断用位置を指定する。指定する3点は、心筋境界上で、事前に規定された基準三角形の相似形に類似するように配置する。
次に、姿勢推定部14では、診断用画像の指定された3点の診断用位置が、学習時に使用した正規化座標系の正規化三角形の頂点位置に重なるような座標変換式を求める。
セグメンテーション部16では、位置指定部12で指定された診断用画像の3点の診断位置と、診断用画像と、学習データから心筋の境界輪郭を抽出する。以下では、Active Shape Modelを利用した例について説明する。
次に、輪郭辞書20の輪郭形状の分布範囲において最も輝度プロファイルの類似度が、最も高い輪郭形状データの探索を行う。
最後に、出力部18は、抽出された輪郭形状データを出力する。
以上のように本実施形態であると、3点の教示用位置を用いた輪郭形状の学習と、3点位置指定による輪郭の抽出を用いれば、診断用画像上で解剖学的特徴点が明確でない場合においても、ユーザ入力に応じた適切な心筋セグメンテーション結果を得ることができる。これにより、関心領域の指定などのユーザ操作を簡単化する点で大きな効果を得ることができる。
第2の実施形態の本装置10について図6に基づいて説明する。
まず、学習処理について説明する。
次に、心筋セグメンテーション処理について説明する。
以上により第2の実施形態であると、心筋の部分領域の境界位置を合わせて学習しておくことで、同じ3点位置指定によって心筋セグメンテーションと部分領域境界の位置指定をも同時に行うことができる。このことは、関心領域の指定などのユーザ操作を簡単化する点でさらに大きな効果を有する。
第3の実施形態の本装置10について図8に基づいて説明する。
事前に行う学習処理では、心筋境界上に指定する2点を通る直線の傾きを表す基準直線を定める。例えば、輪郭上の最上点と最下点を指定する場合には基準直線は縦直線と規定する。
まず、心筋セグメンテーション処理では、心筋領域の想定重心に規定の基準直線を配置した場合に心筋境界と交差する2点の診断用位置を指定する。
以上により本実施形態によれば、基準図形として直線を用い、2点の入力により心筋セグメンテーションを行うことで、学習時の形状変動幅が大きくなり精度面で不利になる反面、指定する点数を減らすことができる。また、断面像内に解剖学的特徴点のない場合においても、より少ない2点の入力により心筋セグメンテーションを行うことができる。
なお、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
12 位置指定部
14 姿勢推定部
16 セグメンテーション部
18 出力部
20 輪郭辞書
22 画像入力部
24 メモリ
26 表示部
Claims (13)
- 教示用心臓が写った複数の教示用画像のそれぞれについて、予め定めた基準三角形の3個の頂点の位置関係を有するように前記心臓の心筋境界上に指定されている3点の教示用位置に対応した前記教示用心臓の教示用心筋領域境界データを、学習データとして格納した記憶部と、
診断用心臓が写った診断画像を入力する入力部と、
前記診断画像中の前記診断用心臓の心筋境界上に、前記基準三角形の相似形と類似するように、前記基準三角形の各頂点に対応する3点の診断用位置を指定する位置指定部と、
前記複数の教示用画像のそれぞれについて、前記3点の教示用位置と前記3点の診断用位置とを一致させて、前記診断画像と前記教示用心筋領域境界データとを比較して類似度を求める計算部と、
最も高い前記類似度を有する前記教示用心筋領域境界データを、前記診断用心臓の心筋領域境界データとして出力する出力部と、
を有する画像処理装置。 - 教示用心臓が写った複数の教示用画像のそれぞれについて、予め定めた基準直線の両端の点の位置関係を有するように前記心臓の心筋境界上に指定されている2個の教示用位置に対応した前記教示用心臓の教示用心筋領域境界データを、学習データとして格納した記憶部と、
診断用心臓が写った診断画像を入力する入力部と、
前記診断画像中の前記診断用心臓の心筋境界上に、前記基準直線に対応する2点の診断用位置を指定する位置指定部と、
前記複数の教示用画像のそれぞれについて、前記2点の教示用位置と前記2点の診断用位置とを一致させて、前記診断画像と前記教示用心筋領域境界データとを比較して類似度を求める計算部と、
最も高い前記類似度を有する前記教示用心筋領域境界データを、前記診断用心臓の心筋領域境界データとして出力する出力部と、
を有する画像処理装置。 - 前記教示用画像について、前記基準三角形の相似形と類似するように、前記教示用心臓の心筋境界上に、3点の前記教示用位置を指定する教示用位置指定部と、
3点の前記教示用位置に対応した前記教示用心臓の教示用心筋領域境界データを前記教示用画像から抽出して前記記憶部に格納する学習部と、
を有する請求項1記載の画像処理装置。 - 前記教示用画像について、前記基準直線に対応するように、前記教示用心臓の心筋境界上に、2点の前記教示用位置を指定する教示用位置指定部と、
2点の前記教示用位置に対応した前記教示用心臓の教示用心筋領域境界データを前記教示用画像から抽出して前記記憶部に格納する学習部と、
を有する請求項2記載の画像処理装置。 - 前記記憶部が格納している前記各学習データが、前記教示用心臓の心筋輪郭形状データ及び心筋部分領域の境界データを含み、
前記出力部は、最も高い前記類似度を有する前記教示用心筋領域境界データに対応した前記心筋輪郭形状データ及び前記心筋部分領域の境界データに基づいて、前記診断用心臓の心筋の境界形状と心筋部分領域の境界位置を出力する、
請求項1または2記載の画像処理装置。 - 前記診断画像が心臓短軸断面像である場合に、
前記位置指定部における前記3点の診断用位置が、前記診断画像における画像座標系において心筋境界上の最上部、最下部、最右部、または、最左部の中の1点と、前記心筋境界上の他の2点である、
請求項1記載の画像処理装置。 - 前記心筋領域境界データが、心筋の内側及び外側の境界輪郭形状を示している、
請求項1または2記載の画像処理装置。 - 前記基準三角形を、心臓の断面カテゴリー毎に切り替える切り替え部を有する、
請求項1記載の画像処理装置。 - 前記基準直線を、心臓の断面カテゴリー毎に切り替える切り替え部を有する、
請求項2記載の画像処理装置。 - 教示用心臓が写った複数の教示用画像のそれぞれについて、予め定めた基準三角形の3個の頂点の位置関係を有するように前記心臓の心筋境界上に指定されている3点の教示用位置に対応した前記教示用心臓の教示用心筋領域境界データを、学習データとして格納する記憶ステップと、
診断用心臓が写った診断画像を入力する入力ステップと、
前記診断画像中の前記診断用心臓の心筋境界上に、前記基準三角形の相似形と類似するように、前記基準三角形の各頂点に対応する3点の診断用位置を指定する位置指定ステップと、
前記複数の教示用画像のそれぞれについて、前記3点の教示用位置と前記3点の診断用位置とを一致させて、前記診断画像と前記教示用心筋領域境界データとを比較して類似度を求める計算ステップと、
最も高い前記類似度を有する前記教示用心筋領域境界データを、前記診断用心臓の心筋領域境界データとして出力する出力ステップと、
を有する画像処理方法。 - 教示用心臓が写った複数の教示用画像のそれぞれについて、予め定めた基準直線の両端の点の位置関係を有するように前記心臓の心筋境界上に指定されている2個の教示用位置に対応した前記教示用心臓の教示用心筋領域境界データを、学習データとして格納する記憶ステップと、
診断用心臓が写った診断画像を入力する入力ステップと、
前記診断画像中の前記診断用心臓の心筋境界上に、前記基準直線に対応する2点の診断用位置を指定する位置指定ステップと、
前記複数の教示用画像のそれぞれについて、前記2点の教示用位置と前記2点の診断用位置とを一致させて、前記診断画像と前記教示用心筋領域境界データとを比較して類似度を求める計算ステップと、
最も高い前記類似度を有する前記教示用心筋領域境界データを、前記診断用心臓の心筋領域境界データとして出力する出力ステップと、
を有する画像処理方法。 - 教示用心臓が写った複数の教示用画像のそれぞれについて、予め定めた基準三角形の3個の頂点の位置関係を有するように前記心臓の心筋境界上に指定されている3点の教示用位置に対応した前記教示用心臓の教示用心筋領域境界データを、学習データとして格納する記憶機能と、
診断用心臓が写った診断画像を入力する入力機能と、
前記診断画像中の前記診断用心臓の心筋境界上に、前記基準三角形の相似形と類似するように、前記基準三角形の各頂点に対応する3点の診断用位置を指定する位置指定機能と、
前記複数の教示用画像のそれぞれについて、前記3点の教示用位置と前記3点の診断用位置とを一致させて、前記診断画像と前記教示用心筋領域境界データとを比較して類似度を求める計算機能と、
最も高い前記類似度を有する前記教示用心筋領域境界データを、前記診断用心臓の心筋領域境界データとして出力する出力機能と、
をコンピュータによって実現する画像処理プログラム。 - 教示用心臓が写った複数の教示用画像のそれぞれについて、予め定めた基準直線の両端の点の位置関係を有するように前記心臓の心筋境界上に指定されている2個の教示用位置に対応した前記教示用心臓の教示用心筋領域境界データを、学習データとして格納する記憶機能と、
診断用心臓が写った診断画像を入力する入力機能と、
前記診断画像中の前記診断用心臓の心筋境界上に、前記基準直線に対応する2点の診断用位置を指定する位置指定機能と、
前記複数の教示用画像のそれぞれについて、前記2点の教示用位置と前記2点の診断用位置とを一致させて、前記診断画像と前記教示用心筋領域境界データとを比較して類似度を求める計算機能と、
最も高い前記類似度を有する前記教示用心筋領域境界データを、前記診断用心臓の心筋領域境界データとして出力する出力機能と、
をコンピュータによって実現する画像処理プログラム。
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