JP2015130971A - 情報処理装置、情報処理方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、同一の被検体の異なる体位における体表点の対応付けを正確に行うことを目的とする。
(第1の実施形態)
まず、第1の実施形態を説明する。
図1は、診断システムの構成の一例を示す図である。特に図1では、情報処理装置100の機能的な構成の一例を示す。
情報処理装置100は、伏臥位の状態で被検体の乳房を撮像したMRI画像に変形処理を施すことで、超音波検査時の被検体の形状(仰臥位の被検体の乳房の形状)に一致するMRI画像を生成する。そのために、情報処理装置100は、MRI画像(伏臥位の被検体の乳房の形状)から、体表点群(体表面上の位置)と基準点(乳頭位置)とを取得する。また、情報処理装置100は、超音波画像(仰臥位の被検体の乳房の形状)から、体表点群と基準点(乳頭位置)を取得する。このとき、情報処理装置100は、伏臥位の体表点群に関しては、乳頭からの測地線距離(体表に沿って測った最短の長さ)を算出し、仰臥位の体表点群に関しては、乳頭からの直線距離(ユークリッド距離)を算出する。そして、情報処理装置100は、算出した測地線距離と直線距離とに基づき、MRI画像の体表点と超音波画像の体表点とを相互に対応付ける。そして、情報処理装置100は、体表点同士の対応付けに基づき、MRI画像の変形推定を行う。このように本実施形態では、被検体(の乳房)が対象物体の一例であり、伏臥位が第1体位の一例であり、仰臥位が第2体位の一例である。
データサーバ120は、MRI装置110が撮像したMRI画像等を保持する装置である。
超音波画像撮影装置150は、超音波を送受信する不図示の超音波プローブを被検体に接触させることで、被検体の内部を超音波撮影する。本実施形態では、超音波画像撮影装置150は、仰臥位の被検体の乳房の断面領域を撮影した二次元のBモード超音波画像を撮影する。
位置姿勢計測装置140は、三次元空間における前記超音波プローブの位置と姿勢とを計測する装置である。位置姿勢計測装置140は、例えば磁気式や光学式の6自由度計測装置を超音波プローブに装着することで構成される。
MRI画像取得部1001は、MRI装置110が撮像したMRI画像(伏臥位の被検体の乳房の画像)を、データサーバ120を介して取得する。
第一基準位置取得部1011は、MRI画像取得部1001が取得したMRI画像に対して画像解析処理を施し、第一の基準位置(第1基準点)として乳頭の位置を取得する第1の取得処理を行う。
第一表面位置取得部1012は、MRI画像取得部1001が取得したMRI画像に対して画像解析処理を施し、第一の表面位置(第1表面点)として乳房の体表点群の位置を取得する第2の取得処理を行う。また、第一表面位置取得部1012は、被検体の形状を表す情報として、体表と大胸筋面とで囲まれる乳房領域を算出する。
変形モデル生成部1003は、変形シミュレーション部1002が算出した被検体に生じる複数の変形の結果に基づき、被検体の変形を複数のパラメータの組によって表現する変形モデルを生成する。本実施形態では、前記複数のパラメータの組を必要に応じてパラメータベクトルと称する。
第二基準位置取得部1013は、形状計測装置130が計測した、超音波検査時の被検体の乳頭の位置を、第二の基準位置(第2基準点)として取得する第3の取得処理を行う。
第二表面位置取得部1014は、形状計測装置130が計測した、超音波検査時の仰臥位の被検体の数点の体表点の位置を、第二の表面位置(第2表面点)として取得する第4の取得処理を行う。
第二距離算出部1010は、第二基準位置取得部1013が取得した乳頭の位置と、第二表面位置取得部1014が取得した数点の体表点の位置に基づいて、仰臥位における乳頭から夫々の体表点までの直線距離を第2距離として算出する第2の導出処理を行う。
超音波画像取得部1007は、超音波画像撮影装置150が取得した被検体の内部を超音波撮影した超音波画像を取得する。
観察画像生成部1008は、変形パラメータ算出部1005が算出したパラメータベクトルに基づいて、伏臥位の被検体の乳房が撮像されたMRI画像に対して変形処理を施し、仰臥位の被検体の乳房のMRI画像(変形MRI画像)を生成する。そして、観察画像生成部1008は、位置姿勢計測値取得部1006が取得した超音波プローブの位置と姿勢の計測値に基づいて、超音波画像に対応する断面の画像(対応断面画像)を変形MRI画像から切り出して生成する。そして、観察画像生成部1008は、超音波画像取得部1007が取得した超音波画像と、前記生成した対応断面画像とを合成することで、観察画像を生成する。
モニタ160は、観察画像生成部1008が生成した観察画像を表示する。
診断システムは、情報処理装置100、MRI装置110、データサーバ120、形状計測装置130、位置姿勢計測装置140、超音波画像撮影装置150、モニタ160、マウス170、及びキーボード180を有する。
情報処理装置100は、例えばパーソナルコンピュータ(PC)等で実現することができる。情報処理装置100は、中央演算処理装置(CPU)211、主メモリ212、磁気ディスク213、及び表示メモリ214を有する。
まず、ステップS300において、MRI画像取得部1001は、MRI装置110が撮像した三次元のMRI画像をデータサーバ120から取得する。ここでは、MRI画像取得部1001は、伏臥位の被検体の乳房が撮像された三次元のMRI画像をデータサーバ120から取得するものとする。
ステップS305において、第一基準位置取得部1011は、ステップS300で取得したMRI画像に対して画像解析処理を施し、第一の基準位置として乳頭の位置を取得すると共に、第一の表面位置として密な体表点群の位置を取得する。また、第一基準位置取得部1011は、被検体の形状を表す情報として、体表と大胸筋面とで囲まれる乳房領域を算出する。
ステップS310において、変形シミュレーション部1002は、伏臥位の被検体が超音波の検査体位である仰臥位に姿勢を変えた際に被検体の乳房に生じる変形を、物理シミュレーションにより算出する。この処理は、例えば、有限要素法等の公知の方法により実行できる。この処理の方法の一例について説明する。
まず、変形シミュレーション部1002は、ステップS305でMRI画像から取得した乳房領域および乳頭の位置を取得し、その領域を物理シミュレーションの対象領域として設定する。
次に、変形シミュレーション部1002は、物理シミュレーションの対象領域を構成する材料の機械的な特性や、変形の原因となる重力方向の変動等のシミュレーション条件を設定し、それに基づいて剛性行列を算出する。例えば、乳房が線形弾性体であると仮定すると、変形シミュレーション部1002は、前記材料の機械的な特性として、ヤング率、ポアソン比等をシミュレーション条件として設定する。ただし、ヤング率、ポアソン比は未知であるものとし、変形シミュレーション部1002は、ヤング率、ポアソン比を複数の組み合わせで設定した場合の複数の異なる条件毎に後述の処理を実行する。例えば、ヤング率が500[Pa]、1000[Pa]、2000[Pa]、4000[Pa]の4種類の場合とポアソン比が0.3、0.4、0.49の3種類の場合との全ての組み合わせ(12通り)のシミュレーション条件を設定して後述の処理を実行する。
尚、ここでは、伏臥位から検査体位である仰臥位に姿勢を変えた際に被検体の乳房に生じる変形を、有限要素法を用いてシミュレーションする場合を例に挙げて説明した。しかしながら、例えば、差分法や粒子法等、他の手法を用いて、伏臥位から仰臥位に姿勢を変えた際に被検体の乳房に生じる変形をシミュレーションしてもよい。
ステップS320において、変形モデル生成部1003は、ステップS310におけるシミュレーションの結果di(被検体の乳房の変形をシミュレーションした結果)に基づき、その変形をパラメトリックに表現する変形モデルを生成する。変形モデルの生成は、例えば、非特許文献1に記載の方法で実行することができる。非特許文献1は、「Yipeng Hu, et al., "A Statistical motion model based on biomechanical simulations for data fusion during image-guided prostate interventions," MICCAI 2008, Part I, LNCS 5241, pp.737-744, 200」である。
図3の説明に戻り、ステップS330において、第二基準位置取得部1013は、形状計測装置130が計測した、仰臥位の被検体の乳頭の位置を取得する。また、第二表面位置取得部1014は、形状計測装置130が計測した、仰臥位の被検体の乳頭以外の任意の数点の体表点の位置を取得する。本実施形態では、計測された乳頭の位置座標をt0と表記する。また、j番目の体表点をqj、その位置座標をtjと表記する。ただし、1≦j≦Lであり、Lは計測点の数を意味する。
ステップS340において、第一距離算出部1009は、ステップS305で取得した仰臥位における密な体表点群の位置と乳頭の位置とに基づいて、乳頭から夫々の体表点までの測地線距離を算出する。そして、第一距離算出部1009は、密な体表点群の位置を表す各座標に、乳頭から自身(各体表点)までの測地線距離を保持するような測地線距離マップを作製する。
ステップS350において、第二距離算出部1010は、ステップS330で取得した仰臥位の被検体の体表点qj(1≦j≦L)の夫々について、乳頭からの直線距離fjを算出する。
ステップS360において、変形パラメータ算出部1005は、ステップS320で生成された変形モデルが表す変形状態が、ステップS330で取得した仰臥位の被検体の体表点の計測値と略一致する変形モデルの変形パラメータを算出する。以下、ステップS360の処理の詳細の一例を、図4のフローチャートを用いて説明する。
ステップS3600において、変形パラメータ算出部1005は、ステップS330で取得した仰臥位の被検体の乳頭の位置を原点に移動させる処理を行う。そして、変形パラメータ算出部1005は、乳頭の位置の移動量に基づいて、ステップS330で取得したその他の体表点群を並進移動させる。尚、以下の処理では、並進移動後の体表点qjの位置座標をtjと表記する。
ステップS3610において、変形パラメータ算出部1005は、パラメータベクトルcに初期値を与える。例えば、最も標準的なシミュレーション条件を予め定めておいて、そのシミュレーション条件に基づく変形形状を表現するベクトルcを求めて、パラメータベクトルcの初期値とすることができる。あるいは、ゼロベクトルをパラメータベクトルcの初期値としてもよい。この場合、(1)式より、各シミュレーションの結果diの平均ベクトルdaveが、初期の変形パラメータとなる。
ステップS3615において、変形パラメータ算出部1005は、ステップS310で生成したメッシュの頂点pk(1≦k≦Q)の夫々について、変形前の状態における乳頭からの測地線距離を取得する。まず、メッシュの頂点pkの変形前の位置skから最も近い体表点の座標を求める。そして、変形パラメータ算出部1005は、ステップS340で生成した測地線距離マップから、当該座標に対応付けられている測地線距離を取得し、これを、変形前の状態における乳頭とメッシュの頂点pkとの測地線距離gkとする。
ステップS3620において、変形パラメータ算出部1005は、ステップS330で取得した仰臥位の被検体の体表点qj(1≦j≦L)の夫々について、メッシュの頂点pkとの対応付けを行う。このとき、乳頭とメッシュの頂点pkとの測地線距離gkと、ステップS350で算出した仰臥位の被検体の体表点qjの乳頭からの直線距離fjとを比較し、これらの距離の関係に基づいて、対応点の絞り込みを行う。本実施形態では、直線距離fjに対する測地線距離gkの比が所定の範囲内(下限値から上限値までの範囲内)に収まるようなメッシュの頂点pkのみを、対応点の候補とする。そして、変形パラメータ算出部1005は、対応点の候補の中から、現在のパラメータベクトルcに基づく変形を施した際のメッシュの位置座標rk(c)が、仰臥位の被検体の位置座標tjに最も近接するメッシュの頂点pkを選択する。変形パラメータ算出部1005は、選択したメッシュの頂点pkを仰臥位の被検体の体表qjの対応点として選択する。
ここで、(3)式の意味についてより詳しく説明する。本ステップS3620における対応点の候補の絞り込み処理は、乳房の皮膚が、体位の変化から生じる変形によって伸び縮みしないという知識に基づくものである。この知識に基づけば、仰臥位の被検体の体表点qjの乳頭からの測地線距離oiは、以下の(4)式の関係を満たす。尚、本実施形態では、仰臥位の被検体の体表点qjの乳頭からの測地線距離oiは算出しない。
現実の被検体では測地線距離と直線距離は厳密には一致せず、(5)式におけるεgeは一般に0を上回る値を持つ。そのため、例えば、εge=α(正の定数値)とするようにしても良い。この場合、(4)式、(5)式により、直線距離fjに対する測地線距離gkの関係は、以下の(6)式のようになる。
これらの方法により、仰臥位の被検体の体表点qjの乳頭からの測地線距離oiと、その体表点qjの乳頭からの直線距離fjとの違いを考慮した、より正確な対応点の候補に絞り込みが行える。
また、以上の処理において、直線距離fjと測地線距離gkの比の代わりに、これらの差分を採用してもよい。
ステップS3630において、変形パラメータ算出部1005は、以下の(7)式に示す距離関数Ldist(c)が最小となるパラメータベクトルcを求める(パラメータベクトルcを更新する)処理を実行する。
ステップS3640において、変形パラメータ算出部1005は、パラメータベクトルcの算出処理を終了するか否かを判定する。例えば、(7)式の残差が所定の値以上であれば処理を継続すると判定し、所定の値未満であれば処理を終了すると判定する。そして、処理を継続すると判定した場合はステップS3620に処理を進める。そして、更新後のパラメータベクトルcに基づいて、ステップS3620(仰臥位の被検体の体表点qjの夫々と、メッシュの頂点pkとの対応付け)とステップS3630(パラメータベクトルcの更新)を再度実行する。
以上によって、ステップS360における変形パラメータの算出処理が実行される。
ステップS365において、観察画像生成部1008は、ステップS360で算出した変形パラメータに基づいて、ステップS300で得たMRI画像に変形処理を加え、超音波検査時の被検体の体位に形状を一致させた変形MRI画像を生成する。
(ステップS370)
ステップS370において、超音波画像取得部1007は、超音波画像撮影装置150が撮像した超音波画像(仰臥位の被検体の乳房の画像)を取得する。
ステップS380において、位置姿勢計測値取得部1006は、位置姿勢計測装置140が計測した超音波プローブの位置と姿勢に関する計測値を取得する。
ステップS390において、観察画像生成部1008は、ステップS365で生成した変形MRI画像から、ステップS380で取得した超音波プローブの位置と姿勢で定める面の画像を切り取り、断面画像を生成する。そして、観察画像生成部1008は、ステップS370で取得した超音波画像に、生成した断面画像を重畳した観察画像を生成して、その表示画像をモニタ160に表示する。尚、超音波画像と断面画像を並列的に表示してもよい。
ステップS395において、情報処理装置100は、処理を終了するか否かの判定に基づき、処理を終了すると判定した場合には処理を終了させ、そうでない場合にはステップS370に処理を戻す。この判定は、ユーザによるマウス170やキーボード180による入力操作に基づいて行うことができる。
以上によって、情報処理装置100の処理が実施される。
特に、本実施形態では、仰臥位の被検体の体表点qjと、メッシュの頂点pk(伏臥位の被検体の体表点)との対応付けを行う際に、pkの乳頭からの測地線距離gkと、qjの乳頭からの直線距離fjとの関係に基づいて、対応点の絞り込みを行う。そのため、現在の変形の推定値が不適切な状態であるために実際には対応点でないメッシュの頂点pkが、仰臥位の被検体の体表点qjの近くに位置してしまっている場合であっても、誤対応を回避することができる。その結果、被検体の体位の変化による乳房等の観察部位の変形の推定精度を向上させることができる。これにより、例えば、伏臥位で撮像されたMRI画像を仰臥位における形状に変形し、超音波画像の撮像の際に、撮像体位である仰臥位に合わせたMRI画像を作業者に提示することができる。
本実施形態では、ステップS3620の処理において、対応点を絞り込むための情報として、仰臥位の被検体の乳頭から体表点qjまでの直線距離を第2距離として用いた。しかしながら、第2距離は直線距離に限定されるものではない。例えば、ステップS330で取得した、仰臥位の被検体の複数の体表点の位置を用いて、複数の三角パッチからなる簡易形状を求め、その形状に基づいて、乳頭からの測地線距離を求めるようにしてもよい。また、ステップS330で取得した、仰臥位の被検体の複数の体表点の位置に、陰多項式等で表現される低次の曲面モデルを当てはめ、その曲面モデル上における乳頭からの測地線距離を求めるようにしてもよい。これらの方法によれば、乳頭から体表点までの直線距離と比較して、実際の測地線距離により近い値を算出できるという効果がある。
本実施形態では、ステップS3620の処理において、測地線距離gkと直線距離fjとの比率等に基づいて対応点の候補の絞り込みを行い、その対応点の候補の中から、直線距離fjに基づいて対応点を選択する方法を例として説明した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。
例えば、第1の方法として、仰臥位の被検体の体表点qjの各々に関して以下の処理を実行してもよい。すなわち、当該仰臥位の被検体の体表点qjに対して、全てのメッシュの頂点pkの変形後の位置座標rk(c)との3次元距離を算出し、その3次元距離に対して、測地線距離gkと直線距離fjの差分に応じた重み付けを施した値を対応付けの評価値とする。そして、この評価値が最も小さくなるメッシュの頂点pkを、仰臥位の被検体の体表点qjの対応点と定めるようにできる。
以上に説明した変形例2によれば、本実施形態で説明した手法と比較して、対応点の候補を絞り込む処理を必要としないため、より簡易な手順で処理を実行できる効果がある。
また、本実施形態では、ステップS320の処理において、変形モデルを生成し、ステップS360の処理において、変形パラメータを算出する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。
例えば、ステップS310の処理において実行されたシミュレーションの結果diで示される各メッシュの頂点群と、仰臥位の被検体の体表点群とを比較して、最も形状が近いシミュレーションの結果を探索し、それに基づいて変形MRI画像を生成しても良い。
次に、本発明の第2の実施形態を説明する。第1の実施形態では、仰臥位の被検体の体表点qjの夫々について、乳頭からの直線距離fjを算出することを基本とした。これに対して、本実施形態では、仰臥位の被検体の密な体表の情報を得て、そこから乳頭と体表点との間の測地線距離を第2距離として算出し、算出した測地線距離を利用して対応点の絞り込みを行う。体位により乳頭から体表点までの測地線距離は大きく変化しないという特性を利用し、仰臥位の被検体の体表点とメッシュの頂点(伏臥位の被検体の体表点)とのより正確な対応付けが可能になる。したがって、算出される変形パラメータは、仰臥位の被検体の乳房形状をより正確に表現するものになる。このように本実施形態と第1の実施形態とは、仰臥位の被検体の体表点qjの乳頭からの距離の算出方法が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、第1の実施形態と同一の部分については、図1〜図4に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
形状計測装置530は、被検体の体表の形状を計測する装置である。形状計測装置530は、例えば被検体に対して光学的に非接触に形状を計測するレンジセンサ等、周知の方法により構成される。
第二基準位置取得部5013は、形状計測装置530が計測した、超音波検査時の被検体の形状データから、乳頭の位置を検出し、第二の基準位置として取得する第3の取得処理を行う。
第二表面位置取得部5014は、形状計測装置530が計測した、超音波検査時の被検体の形状データから、乳房の体表面に相当する領域を抽出し、抽出した領域の数点の体表点の位置を、第二の表面位置として取得する第4の取得処理を行う。
変形パラメータ算出部5005は、変形モデル生成部1003が生成した変形モデルを取得する。また、変形パラメータ算出部5005は、第一距離算出部1009が算出した伏臥位における乳頭から体表点までの測地線距離と、第二距離算出部5010が算出した仰臥位における乳頭から体表点までの測地線距離とを取得する。そして、変形パラメータ算出部5005は、変形モデルと、伏臥位における乳頭から体表までの測地線距離と、仰臥位における乳頭から体表までの測地線距離とに基づき、伏臥位における体表点と仰臥位における体表点との間の対応を求める。そして、変形パラメータ算出部5005は、求めた対応に基づいて、変形モデルのパラメータベクトルを算出する。
ステップS630において、第二基準位置取得部5013は、形状計測装置530が計測した形状データから突起部を検出することで乳頭を同定し、その位置を取得する。また、第二表面位置取得部5014は、形状計測装置530が計測した形状データから乳房の体表面に相当する領域を切り出す処理を実行する。
ステップS650において、第二距離算出部5010は、ステップS630で取得した被検体の体表面の形状の計測値から、仰臥位の被検体の体表点qj(1≦j≦L)の夫々について、乳頭からの測地線距離を算出する。
ステップS660において、変形パラメータ算出部5005は、ステップS620で生成された変形モデルが表す変形状態が、ステップS630で取得した仰臥位の被検体の体表点の計測値と略一致する変形モデルの変形パラメータを算出する。本ステップS660の処理は、ステップS360における変形パラメータ算出部1005の処理と概ね同じである。
以上によって、情報処理装置500の処理が実施される。
尚、本実施形態においても、第1の実施形態で説明した変形例を採用することができる。
次に、本発明の第3の実施形態を説明する。第1の実施形態では、被検体が仰臥位になった場合に生じる被検体(の乳房)の形状の変形をシミュレーションにより算出し、その変形から変形モデルを算出する。そして、変形モデルと、伏臥位における乳頭から体表までの測地線距離と、仰臥位における乳頭から体表までの直線距離とに基づき、伏臥位における体表点と仰臥位における体表点との間の対応を求める。これに対し、本実施形態では、乳房の形状と変形に関する統計モデルを算出する。そして、統計モデルと、伏臥位における乳頭から体表までの測地線距離と、仰臥位における乳頭から体表までの直線距離とに基づき、伏臥位における体表点と仰臥位における体表点との間の対応を求める。このように本実施形態と第1の実施形態とは、伏臥位における体表点と仰臥位における体表点との間の対応を求める際の処理の一部が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、第1の実施形態と同一の部分については、図1〜図4に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
変形パラメータ算出部7005は、統計モデル取得部7015が取得した統計モデルを取得する。また、変形パラメータ算出部7005は、第一距離算出部1009が算出した伏臥位における乳頭から体表までの測地線距離と、第二距離算出部1010が算出した、仰臥位における乳頭から体表までの直線距離とを取得する。そして、変形パラメータ算出部7005は、統計モデルと、伏臥位における乳頭から体表までの測地線距離と、仰臥位における乳頭から体表までの直線距離とに基づき、変形パラメータを算出する。この変形パラメータは、伏臥位から仰臥位に体位が変化したことによる被検体の乳房の変形を前記統計モデルで近似するためのものである。
ステップS915において、統計モデル取得部7015は、データサーバ120に蓄えられた乳房の形状と変形に関する統計モデルを取得する。尚、本実施形態では、以下の方法によって生成された統計モデルが、データサーバ120に予め記録されているものとする。
ここで、統計モデルとは、一つの乳房につき、伏臥位および仰臥位の異なる2種類の体位で撮像したMRI画像を一つの事例データとして、多数の事例データにおける乳房の形状と変形の挙動を統計処理することで生成したモデルである。統計モデルは、事例データの夫々において、伏臥位の被検体の乳房が撮像されたMRI画像における任意の画像座標値と、当該MRI画像と同一部位が仰臥位の状態で撮像されたMRI画像における画像座標値とを相互に対応付けたデータに基づいて生成される。このデータは、変形の正解値となる。
ステップS960において、変形パラメータ算出部7005は、変形パラメータである統計モデルの係数と剛体変換を算出する。統計モデルの係数と剛体変換は、ステップS905で取得した、伏臥位の被検体の体表点(により定まる形状)および乳頭の位置と、ステップS930で取得した、仰臥位の被検体の体表点(により定まる形状)および乳頭の位置とに基づいて算出される。以下、ステップS960の処理の詳細の一例を、図9のフローチャートを用いて説明する。
ステップS9610において、変形パラメータ算出部7005は、統計モデルの係数に初期値c'を設定する。初期値c'は、例えばゼロベクトルとすることができる。
ステップS9620において、変形パラメータ算出部7005は、統計モデルの係数の暫定値c'に基づいて、統計モデルの係数の候補c"h(1≦h≦H1)を生成する。そして、変形パラメータ算出部7005は、生成した統計モデルの候補c"hの夫々に対し、(9)式の計算により、形状x"hを夫々算出する。さらに、変形パラメータ算出部7005は、ICPアルゴリズム等の周知の方法を用いて、夫々の形状x"hと、ステップS930で取得した、仰臥位の被検体の体表の形状との一致度を求める。そして、変形パラメータ算出部7005は、仰臥位の被検体の体表の形状との一致度が最大となる形状x"hを与える係数c"hを、係数の新たな暫定値c'として選択する。また、変形パラメータ算出部7005は、当該係数の新たな暫定値c'によって定まる形状を、新たな暫定形状x'とする。そして、所定の終了条件を満たすまで、これらの処理(c"hの生成とc'の更新)を反復実行する。
ステップS9630において、変形パラメータ算出部7005は、係数の暫定値c'に基づいて、ステップS9620と同様の方法で、統計モデルの係数の候補c"h(1≦h≦H2)を生成する。そして、変形パラメータ算出部7005は、統計モデルの係数の候補c"hに基づいて、暫定形状群x"hを算出する。
ステップS9640において、変形パラメータ算出部7005は、暫定形状x"hの変形前の体表ノード(メッシュの頂点)の夫々について、変形前の状態における乳頭からの測地線距離を取得する。この処理は、第1の実施形態におけるステップS3615の処理と同様の方法によって行うことができる。以上の処理を、暫定形状群x"hの夫々に対して行う。
ステップS9650において、変形パラメータ算出部7005は、仰臥位の被検体の体表点qj(1≦j≦L)の夫々について、暫定形状x"hの変形前後の体表ノードとの対応付けを行う。このとき、変形パラメータ算出部7005は、暫定形状x"hの変形前の体表ノードの夫々が持つ乳頭からの測地線距離(ステップS9640で取得)と、仰臥位の被検体の乳頭から体表点qjまでの直線距離(ステップS950で算出)とを比較する。そして、変形パラメータ算出部7005は、これらの距離の関係に基づいて、対応点の絞り込みを行う。ここで、対応点の絞り込みの方法として、例えば、第1実施形態のステップS3620と同様の方法を用いることができる。そして、変形パラメータ算出部7005は、対応点の候補の中から、変形後の体表ノードが、仰臥位の被検体の体表点qjの最近傍に位置する点を対応点として選択する。以上の処理を、暫定形状群x"hの夫々に対して行う。
ステップS9660において、変形パラメータ算出部7005は、暫定形状群x"hの中から、ステップS9650で求めた対応点間の距離の平均値を最小とする形状を選択する。そして、その形状を与える統計モデルの係数の変動の候補c"hを、統計モデルの係数c'の新たな暫定値とする。
ステップS9670において、変形パラメータ算出部7005は、ステップS960の処理を終了させるか否かの判定を行う。所定の終了条件を満たす場合には、ステップS960の処理を終了し、満たさない場合には、統計モデルの係数c'の新たな暫定値を用いてステップS9630以降の処理を再度実行する。
以上によって、ステップS960における変形推定処理が実行される。
以上によって、情報処理装置700の処理が実施される。
本実施形態においても第1の実施形態で説明した変形例を適用することができる。また、本実施形態の手法を第2の実施形態に適用してもよい。
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、まず、以上の実施形態の機能を実現するソフトウェア(コンピュータプログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給する。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ(又はCPUやMPU等)が当該コンピュータプログラムを読み出して実行する。
Claims (9)
- 第1体位における対象物体の表面上の基準点である第1基準点の位置を取得する第1の取得手段と、
前記第1体位における前記対象物体の表面上の点である第1表面点の位置を取得する第2の取得手段と、
前記第1体位と異なる第2体位における前記対象物体の表面上の前記基準点である第2基準点の位置を取得する第3の取得手段と、
前記第2体位における前記対象物体の表面上の点である第2表面点の位置を取得する第4の取得手段と、
前記第1基準点の位置と、前記第1表面点の位置との距離である第1距離を導出する第1の導出手段と、
前記第2基準点の位置と、前記第2表面点の位置との距離である第2距離を導出する第2の導出手段と、
前記第1距離と前記第2距離との関係に基づいて、前記第1表面点と、前記第2表面点とを相互に対応付ける対応付け手段と、
を有することを特徴とする情報処理装置。 - 前記第2距離は、前記第2基準点の位置と、前記第2表面点の位置とのユークリッド距離または測地線距離であることを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。
- 前記第1の取得手段は、前記第1基準点の位置を、前記第1体位における前記対象物体を撮像した画像を解析した結果に基づいて取得し、
前記第2の取得手段は、複数の前記第1表面点の位置を、前記第1体位における前記対象物体を撮像した画像を解析した結果に基づいて取得し、
前記対応付け手段は、前記第1距離と前記第2距離との関係に基づいて、複数の前記第1表面点および複数の前記第2表面点から、相互に対応付けられる前記第1表面点および前記第2表面点の候補を絞り込む絞り込み手段と、
前記第1体位における前記対象物体を撮像した画像に対し、前記第1体位を前記第2体位に変形する処理を行った場合の、前記第1表面点に対応する点の位置を推定する推定手段と、
前記絞り込まれた候補から、前記推定手段により推定された前記第1表面点に対応する点のうち、前記第2体位における前記第2表面点の位置に最も近い点と、前記第2体位における前記第2表面点とを、選択する選択手段と、を更に有することを特徴とする請求項1または2に記載の情報処理装置。 - 前記絞り込み手段は、前記複数の第1表面点および前記複数の第2表面点のうち、前記第1距離と前記第2距離との比または前記第1距離と前記第2距離との差分が、下限値と上限値との間にあるものを、相互に対応付けられる前記第1表面点および前記第2表面点の候補とすることを特徴とする請求項3に記載の情報処理装置。
- 前記絞り込み手段は、前記上限値と下限値の少なくとも何れか一方を、前記第1距離または前記第2距離に応じて変更することを特徴とする請求項4に記載の情報処理装置。
- 前記第1の取得手段は、前記第1基準点の位置を、前記第1体位における前記対象物体を撮像した画像を解析した結果に基づいて取得し、
前記第2の取得手段は、複数の前記第1表面点の位置を、前記第1体位における前記対象物体を撮像した画像を解析した結果に基づいて取得し、
前記対応付け手段は、前記第1体位における前記対象物体を撮像した画像に対し、前記第1体位を前記第2体位に変形する処理を行った場合の、前記第1表面点に対応する点の位置を推定する推定手段と、
前記推定手段により推定された前記第1表面点に対応する点の位置と、前記第2体位における前記第2表面点の位置と、前記第1距離および前記第2距離の関係と、に基づいて、複数の前記第1表面点および複数の前記第2表面点から、相互に対応する前記第1表面点および前記第2表面点を1つずつ選択することを特徴とする請求項1または2に記載の情報処理装置。 - 前記第3の取得手段は、前記対象物体の形状を計測する計測装置による計測の結果に基づいて、前記第2基準点の位置を取得し、
前記第4の取得手段は、前記計測装置による計測の結果に基づいて、複数の前記第2表面点の位置を取得することを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の情報処理装置。 - 第1体位における対象物体の表面上の基準点である第1基準点の位置を取得する第1の取得工程と、
前記第1体位における前記対象物体の表面上の点である第1表面点の位置を取得する第2の取得工程と、
前記第1体位と異なる第2体位における前記対象物体の表面上の前記基準点である第2基準点の位置を取得する第3の取得工程と、
前記第2体位における前記対象物体の表面上の点である第2表面点の位置を取得する第4の取得工程と、
前記第1基準点の位置と、前記第1表面点の位置との距離である第1距離を導出する第1の導出工程と、
前記第2基準点の位置と、前記第2表面点の位置との距離である第2距離を導出する第2の導出工程と、
前記第1距離と前記第2距離との関係に基づいて、前記第1表面点と、前記第2表面点とを相互に対応付ける対応付け工程と、
を有することを特徴とする情報処理方法。 - 請求項1〜7の何れか1項に記載の情報処理装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
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