JP2013022462A5 - 運動対象輪郭トラッキング装置及び運動対象輪郭トラッキング方法 - Google Patents

Description

本発明はコンピュータによる画像解析分野に関し、具体的には、運動対象輪郭トラッキング装置及び運動対象輪郭トラッキング方法に関する。

本発明が解決しようとする課題は、スライス画像の時間シーケンスの中から運動対象の輪郭を正確に抽出することができる運動対象輪郭トラッキング装置及び運動対象輪郭トラッキング方法を提供することである。

実施の形態の運動対象輪郭トラッキング装置は、複数の時刻に収集されたスライス画像において、周期的に変形運動する運動対象の輪郭をトラッキングし、前記複数の時刻に収集されたスライス画像がそれぞれ前記運動対象の一運動周期における複数の時刻において取得された複数のスライス画像を含む運動対象輪郭トラッキング装置において、輪郭トラッキング部と、輪郭比較部と、輪郭補正部とを備える。輪郭トラッキング部は、前記複数の時刻に収集された前記運動対象のスライス画像に対して第一時間方向で輪郭トラッキングを行い前記複数の時刻に収集されたスライス画像における各スライス画像の第一輪郭を取得し、前記複数の時刻に収集されたスライス画像に対して第二時間方向で輪郭トラッキングを行い前記複数の時刻に収集されたスライス画像における各スライス画像の第二輪郭を取得する。輪郭比較部は、前記複数の時刻に収集された前記運動対象のスライス画像における第１のスライス画像における初期輪郭と前記第１のスライス画像における第一輪郭との相似度を計算して第一相似度とし、前記複数の時刻に収集された前記運動対象のスライス画像における第２のスライス画像における初期輪郭と前記第２のスライス画像における第二輪郭との相似度を計算して第二相似度とする。輪郭補正部は、前記輪郭トラッキング部において前記第一相似度と前記第二相似度とで大きい方に対応する輪郭トラッキング方向において得られた各スライス画像の輪郭を前記運動対象の相応するスライス画像における輪郭とする。

Claims (11)

1. 複数の時刻に収集されたスライス画像において、周期的に変形運動する運動対象の輪郭をトラッキングし、前記複数の時刻に収集されたスライス画像がそれぞれ前記運動対象の一運動周期における複数の時刻において取得された複数のスライス画像を含む運動対象輪郭トラッキング装置において、
   前記複数の時刻に収集された前記運動対象のスライス画像に対して第一時間方向で輪郭トラッキングを行い前記複数の時刻に収集されたスライス画像における各スライス画像の第一輪郭を取得し、前記複数の時刻に収集されたスライス画像に対して第二時間方向で輪郭トラッキングを行い前記複数の時刻に収集されたスライス画像における各スライス画像の第二輪郭を取得する輪郭トラッキング部と、
   前記複数の時刻に収集された前記運動対象のスライス画像における第１のスライス画像における初期輪郭と前記第１のスライス画像における第一輪郭との相似度を計算して第一相似度とし、前記複数の時刻に収集された前記運動対象のスライス画像における第２のスライス画像における初期輪郭と前記第２のスライス画像における第二輪郭との相似度を計算して第二相似度とする輪郭比較部と、
   前記輪郭トラッキング部において前記第一相似度と前記第二相似度とで大きい方に対応する輪郭トラッキング方向において得られた各スライス画像の輪郭を前記運動対象の相応するスライス画像における輪郭とする輪郭補正部と、
   を備えたことを特徴とする運動対象輪郭トラッキング装置。
2. 前記輪郭トラッキング部は、
   前記運動対象の任意のスライス画像を直前スライス画像とし、前記直前スライス画像における輪郭に対して拡大を行い、輪郭関心領域を得る関心領域生成部と、
   前記輪郭関心領域を複数の所定の大きさのトラッキング単位領域に分割するトラッキング単位領域分割部と、
   パターンマッチングにより前記複数のトラッキング単位領域の次のスライス画像上の位置を得るマッチング部と、
   前記複数のトラッキング単位領域の次のスライス画像上の位置に基づいて前記複数のトラッキング単位領域の直前スライス画像から次のスライス画像までの運動ベクトルを計算する運動ベクトル計算部と、
   前記運動対象の直前スライス画像における輪郭と前記複数のトラッキング単位領域の直前スライス画像から次のスライス画像までの運動ベクトルに基づいて前記運動対象の次のスライス画像における輪郭を得る次輪郭確定部とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の運動対象輪郭トラッキング装置。
3. 前記運動ベクトル計算部は、前記運動対象の直前スライス画像の輪郭上での各輪郭点の所定の範囲内の隣接するトラッキング単位領域の運動ベクトルの加算平均を計算し、それを該輪郭点の直前スライス画像から次のスライス画像までの運動ベクトルとし、
   前記次輪郭確定部は、前記運動対象の直前スライス画像の輪郭上での各輪郭点の運動ベクトルに基づいて前記運動対象の直前スライス画像の輪郭を移動し、前記運動対象の次のスライス画像における輪郭を得ることを特徴とする請求項２に記載の運動対象輪郭トラッキング装置。
4. 前記運動対象は左心室であり、前記複数の時刻に収集されたスライス画像は、それぞれ一心周期における複数の時刻で前記左心室の左心室長軸に互いに交わる一断面に基づいて得られる複数のスライス画像を含み、
   前記装置は、前記初期輪郭を取得するための初期輪郭取得部を備え、
   前記初期輪郭取得部は、
   前記初期輪郭を取得するスライス画像を極座標系へ変換し、前記極座標系で取得された前記左心室の心内膜輪郭を初期輪郭として前記初期輪郭を取得するスライス画像へ投影する座標変換部と、
   前記極座標系において前記左心室の心内膜輪郭を取得する心内膜輪郭取得部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の運動対象輪郭トラッキング装置。
5. 前記心内膜輪郭取得部は、
   前記初期輪郭を取得するスライス画像におけるエッジを検出するエッジ検出部と、
   前記極座標系において前記初期輪郭を取得するスライス画像のグレイスケール画像の水平投影に基づいて前記初期輪郭を取得するスライス画像における前記左心室の心内膜輪郭の半径を取得する輪郭定位部と、
   前記極座標系において直線検出法に基づいて前記左心室の心内膜輪郭の半径付近に位置するエッジから前記左心室の心内膜輪郭を取得する輪郭フィティング部とを備えることを特徴とする請求項４に記載の運動対象輪郭トラッキング装置。
6. 前記運動対象は左心室であり、前記複数の時刻に収集されたスライス画像は、それぞれ一心周期における複数の時刻で前記左心室の左心室長軸に互いに交わる一断面に基づいて得られる複数のスライス画像を含み、
   前記装置は、前記初期輪郭を取得するための初期輪郭取得部を備え、
   前記初期輪郭取得部は、
   前記初期輪郭を取得するスライス画像を極座標系へ変換し、前記極座標系で取得された前記左心室の心外膜輪郭を初期輪郭として前記初期輪郭を取得するスライス画像へ投影する座標変換部と、
   前記極座標系において前記左心室の心外膜輪郭を取得する心外膜輪郭取得部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の運動対象輪郭トラッキング装置。
7. 前記心外膜輪郭取得部は、
   前記初期輪郭を取得するスライス画像におけるエッジを検出するエッジ検出部と、
   前記極座標系において前記初期輪郭を取得するスライス画像のグレイスケール画像の水平投影に基づいて前記初期輪郭を取得するスライス画像における前記左心室の心内膜輪郭の半径、および前記極座標系において前記初期輪郭を取得するスライス画像のエッジ画像の水平投影と前記左心室の心内膜輪郭の半径に基づいて前記初期輪郭を取得するスライス画像における前記左心室の心外膜輪郭の半径を取得する輪郭定位部と、
   前記極座標系において曲線フィティング法に基づいて前記左心室の心外膜輪郭の半径付近に位置するエッジから前記左心室の心外膜輪郭を取得する輪郭フィティング部とを備えることを特徴とする請求項６に記載の運動対象輪郭トラッキング装置。
8. 前記複数の時刻に収集されたスライス画像の跨ぐ時間間隔が前記運動対象の運動周期より小さいか否かを判断する補間判断部と、
   前記複数の時刻に収集されたスライス画像の跨ぐ時間間隔が前記運動対象の運動周期よりも小さい場合、前記複数の時刻に収集されたスライス画像において画像補間方法を用いて推測された補償スライス画像を挿入する補間実行部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の運動対象輪郭トラッキング装置。
9. 前記複数の時刻に収集されたスライス画像は、医用画像診断装置により取得されたデータに基づいて生成された医用画像シーケンスであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の運動対象輪郭トラッキング装置。
10. 複数の時刻に収集された三次元画像における、周期的に変形運動する運動対象の輪郭をトラッキングするための運動対象輪郭トラッキング装置であって、前記複数の時刻に収集された三次元画像は、それぞれ運動対象の一運動周期における複数の時刻で取得された複数の三次元画像を含み、各三次元画像は互いに平行の複数の二次元スライス画像からなり、前記複数の三次元画像において同一位置での複数の二次元スライス画像は前記複数の時刻に収集されたスライス画像の一組を構成する運動対象輪郭トラッキング装置において、
    請求項１乃至９のいずれか一項に記載の運動対象輪郭トラッキング装置によって実行され、前記複数の時刻に収集されたスライス画像の各組における、運動対象の輪郭をトラッキングするためのトラッキング部を有し、
    前記運動対象の同一時刻における前記複数の二次元スライス画像の輪郭は前記運動対象の該時刻における三次元輪郭を構成することを特徴とする運動対象輪郭トラッキング装置。
11. 複数の時刻に収集されたスライス画像において、周期性変形運動の運動対象の輪郭をトラッキングし、前記複数の時刻に収集されたスライス画像はそれぞれ前記運動対象の一運動周期における複数の時刻において取得された複数のスライス画像を含む運動対象輪郭トラッキング方法において、
    前記複数の時刻に収集された前記運動対象の前記スライス画像に対して第一時間方向で輪郭トラッキングを行い前記複数の時刻に収集されたスライス画像における各スライス画像の第一輪郭を取得し、前記複数の時刻に収集されたスライス画像に対して第二時間方向で輪郭トラッキングを行い前記複数の時刻に収集されたスライス画像における各スライス画像の第二輪郭を取得し、
    前記複数の時刻に収集された前記運動対象のスライス画像における第１のスライス画像における初期輪郭と前記第１のスライス画像における第一輪郭との相似度を計算して第一相似度とし、前記複数の時刻に収集された前記運動対象のスライス画像における第２のスライス画像における初期輪郭と前記第２のスライス画像における第二輪郭との相似度を計算して第二相似度とし、
    前記第一相似度と前記第二相似度とで大きい方に対応する輪郭トラッキング方向において得られた各スライス画像の輪郭を前記運動対象の相応するスライス画像における輪郭とすることを特徴とする運動対象輪郭トラッキング方法。