JP2860048B2 - Nonlinear image conversion apparatus and standard image calculation method - Google Patents
Nonlinear image conversion apparatus and standard image calculation methodInfo
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Landscapes
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- Image Analysis (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明はMRI画像やPET画
像に代表される医用画像間の非線形写像処理や、衛星か
ら撮影された歪んだ地表画像の標準地図への写像、さら
には異なった標記法上の地図の自動変換など、画像処理
分野で幅広く必要とされる非線形写像を行う非線形画像
変換装置、および、収集された複数の標本画像に対する
標準画像を構成する標準画像計算方法に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-linear mapping process between medical images typified by MRI and PET images, a mapping of a distorted ground image taken from a satellite onto a standard map, and a different notation method. The present invention relates to a non-linear image conversion device that performs a non-linear mapping widely required in the field of image processing, such as automatic conversion of the above map, and a standard image calculation method for forming a standard image for a plurality of collected sample images.
【0002】[0002]
【従来の技術】形状の異なる2つの脳から得られた断層
像をお互いに重ね合わせるという操作は従来ほとんど
縦、横ごとに一定倍率を掛ける線形変換に限られていた
ため、脳の輪郭については大まかなマッチングが行えて
も、被験者ごとに異なった内部組織分布を持つ医用画像
を、対応する組織ごとに異なった倍率をもって写像する
ことはほとんど不可能とされていた。ここで要求される
像の重ね合わせは、いわばゴム膜上に描かれた像を部分
的に伸縮して他の像に合わせるという非線形な変換であ
るが、周囲との近傍関係を維持した滑らかな関数による
変換を暗に仮定するものである。なお、最近では、ジャ
ーナル オブ コンピュータ アシステッドトモグラフ
ィ(Joernal of Computer Ass
istedTomography)のVol.15,N
o.4(1991年)にフリストン(Karl J.F
riston)等によって発表された論文「プラスティ
ック トランスフォーメーション オブ ピー・イー・
ティー イメージズ(Plastic Transfo
rmation of PET Images)」のよ
うに、脳の断層像を走査して得られる1次元の濃淡分布
関数に対して積分変換を施し、変位量の分布が滑らかな
関係であるという条件のもとに逆変換を行い、2つのP
ET画像の位置合わせを行うことも試みられている。2. Description of the Related Art The operation of superimposing tomographic images obtained from two brains having different shapes on one another has been generally limited to linear transformation in which a constant magnification is applied vertically and horizontally. Even if such matching can be performed, it has been almost impossible to map a medical image having a different internal tissue distribution for each subject with a different magnification for each corresponding tissue. The superposition of the images required here is a non-linear transformation in which the image drawn on the rubber film is partially expanded and contracted to match another image, but it is a smooth transformation that maintains the neighborhood relationship with the surroundings. It implicitly assumes conversion by a function. Incidentally, recently, Journal of Computer Assisted Tomography (Journal of Computer Assassin)
vol. 15, N
o. 4 (1991) Friston (Karl J.F.)
paper, “Plastic Transformation of P.E.
Tea Images (Plastic Transfo
"Ration of PET Images)", the one-dimensional density distribution function obtained by scanning the tomographic image of the brain is subjected to integral conversion, and under the condition that the distribution of the displacement amount has a smooth relationship. Perform an inverse transformation and obtain two P
Attempts have also been made to align ET images.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来の非線形画像変換
は以上のように構成されているので、2次元画像どうし
の位置ずれを1次元的な変換で補正しようとするもので
あるため、医用画像における組織分布の個人差や、衛星
画像などに見られる撮像系の不具合による像の歪を自動
補正する場合のように、微視的に見た近傍関係は保持し
つつ、各部分画像が対応する位置へ移動する滑らかな非
線形変換を実現する必要がある場合には、必ずしも満足
な結果が得られないなどの問題点があった。Since the conventional non-linear image conversion is configured as described above, it is intended to correct the positional displacement between two-dimensional images by one-dimensional conversion, so that a medical image conversion is performed. Each partial image corresponds to each other while preserving the microscopic neighborhood relationship, such as in the case of automatically correcting image differences due to individual differences in tissue distribution in and imaging system defects found in satellite images etc. When it is necessary to realize a smooth non-linear transformation for moving to a position, there has been a problem that satisfactory results are not always obtained.
【0004】請求項1〜3に記載の発明は、上記のよう
な問題点を解消するためになされたものであり、2次元
画像にあっては2次元空間内で、3次元画像にあっては
3次元空間内で位相関係を保持しつつ画素の移動ベクト
ルを生成することができる非線形画像変換装置を得るこ
とを目的とする。The inventions described in claims 1 to 3 have been made to solve the above-mentioned problems, and in a two-dimensional image, in a two-dimensional space, in a three-dimensional image. An object of the present invention is to provide a nonlinear image conversion device capable of generating a pixel motion vector while maintaining a phase relationship in a three-dimensional space.
【0005】また、請求項4に記載の発明は、収集され
た複数の標本画像に対する標準画像を容易に構成するこ
とができる標準画像計算方法を得ることを目的とする。Another object of the present invention is to provide a standard image calculation method capable of easily forming a standard image for a plurality of sample images collected.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明に
係る非線形画像変換装置は、変形を行いたい第1画像の
小エリアを基準となる第2画像上でスライドさせるスラ
イド機構、スライドした小エリアの画像と第2画像との
類似度を最大とする移動量を求める移動量算出機構、そ
の移動量を累積加算してエリア移動ベクトルを算出する
累積演算機構、および、それら各エリア移動ベクトル間
の矛盾を緩和する矛盾緩和機構を備えたものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a non-linear image conversion apparatus, comprising: a slide mechanism for sliding a small area of a first image to be deformed on a reference second image; A moving amount calculating mechanism for calculating a moving amount that maximizes the similarity between the image of the small area and the second image, a cumulative calculating mechanism for cumulatively adding the moving amounts to calculate an area moving vector, and each of these area moving vectors It is equipped with a contradiction mitigation mechanism that alleviates the contradiction between them.
【0007】また、請求項2に記載の発明に係る非線形
画像変換装置は、得られた周辺のエリア移動ベクトルを
その画素までの距離に応じて内分して画素移動ベクトル
を生成する内分補間機構を設けたものである。Further, according to a second aspect of the present invention, there is provided a nonlinear image conversion apparatus for internally dividing an obtained peripheral area movement vector according to a distance to a pixel to generate a pixel movement vector. A mechanism is provided.
【0008】また、請求項3に記載の発明に係る非線形
画像変換装置は、第1画像と第2画像の相互に対応する
有限個の点にマーカを付与するマーカ付与機構、およ
び、第1画像上のマーカを第2画像上の対応するマーカ
に一致させるためのマーカ移動ベクトルを生成するマー
カ移動ベクトル生成機構を設けたものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided a non-linear image conversion device, comprising: a marker providing mechanism for providing a marker to a finite number of points corresponding to each other between the first image and the second image; A marker movement vector generating mechanism for generating a marker movement vector for matching the upper marker with the corresponding marker on the second image is provided.
【0009】また、請求項4に記載の発明に係る標準画
像計算方法は、収集された標本画像のそれぞれを小エリ
アに分割し、それを設定された仮の標準画像上でスライ
ドさせて両者の類似度が最大となる移動量を求め、それ
に基づいて計算した画素移動ベクトルの各標本画像間の
標本間平均ベクトルと仮の標準画像とから真の標準画像
を計算するものである。In the standard image calculation method according to the present invention, each of the collected specimen images is divided into small areas, which are slid on the provisional standard image to set both of them. The amount of movement that maximizes the similarity is obtained, and the true standard image is calculated from the inter-sample average vector between each sample image of the pixel movement vector calculated based on the moving amount and the temporary standard image.
【0010】[0010]
【作用】請求項1に記載の発明における非線形画像変換
装置は、小エリア毎の微視的なマッチングと、当該マッ
チングによって生成されたエリア移動ベクトル相互の矛
盾の解消とを交互に行うことにより、微視的な情報を有
効に積み上げてマッチングの検索候補領域を発見的に成
長させ、部分から全体の自己組織化へと導いて、2次元
もしくは3次元内での画像の直接的な非線形変換を効果
的に実行する。The non-linear image conversion apparatus according to the first aspect of the present invention alternately performs microscopic matching for each small area and resolution of inconsistencies between the area movement vectors generated by the matching. Effectively accumulates microscopic information, heuristically grows matching search candidate areas, leads from the part to the entire self-organization, and performs direct non-linear transformation of images in two or three dimensions. Perform effectively.
【0011】また、請求項2に記載の発明における内分
補間機構は、得られた周辺のエリア移動ベクトルをその
画素までの距離に応じて内分して画素移動ベクトルを生
成することにより、各画素毎の変化量を滑らかなものと
する。Further, the internal division interpolation mechanism according to the second aspect of the present invention internally divides the obtained peripheral area motion vector according to the distance to the pixel to generate a pixel motion vector. The amount of change for each pixel is made smooth.
【0012】また、請求項3に記載の発明におけるマー
カ移動ベクトル生成機構は、マーカ付与機構によって付
与された第1画像上のマーカを、第2画像上の対応する
マーカに一致させるためのマーカ移動ベクトルを生成す
ることにより、強制的な対応付けを含む非線形画像変換
を可能とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided a marker moving vector generating mechanism for moving a marker on the first image assigned by the marker attaching mechanism to a corresponding marker on the second image. Generating a vector enables non-linear image conversion including forced association.
【0013】また、請求項4に記載の発明における標準
画像計算方法は、標本画像を小エリアに分割して、仮の
標準画像との微視的なマッチングによって画素移動ベク
トルを求め、その画素移動ベクトルの各標本画像間の標
本間平均ベクトルと仮の標準画像から真の標準画像を算
出することにより、収集した多くの標本画像からの標準
画像の構成を容易化する。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a standard image calculation method, comprising dividing a sample image into small areas, obtaining a pixel movement vector by microscopic matching with a provisional standard image, and calculating the pixel movement vector. By calculating the true standard image from the inter-sample average vector between each sample image of the vector and the temporary standard image, the configuration of the standard image from many collected sample images is facilitated.
【0014】[0014]
実施例1.以下、この発明の実施例1を図について説明
する。図1は請求項1に記載した発明の一実施例を示す
ブロック図である。図において、1は変形したい第1画
像を小エリアに分割して保持している第1画像層であ
り、2はこの第1画像の基準となる第2画像を保持して
いる第2画像層である。3は前記第1画像の小エリアを
第2画像上でスライドさせるスライド機構であり、4は
スライドした小エリアの画像と第2画像との類似度が最
大となる小エリアの移動量を求める移動量算出機構であ
る。5はそのようにして得られた移動量を累積加算して
エリア移動ベクトルを得る累積演算機構であり、6は得
られた各小エリアのエリア移動ベクトル間の矛盾を緩和
して小エリアの画像間の位相関係を保持したエリア移動
ベクトルを生成してスライド機構3にフィードバックす
る矛盾緩和機構である。Embodiment 1 FIG. Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the invention described in claim 1. In the figure, reference numeral 1 denotes a first image layer that holds a first image to be deformed divided into small areas, and 2 denotes a second image layer that holds a second image serving as a reference of the first image. It is. Reference numeral 3 denotes a slide mechanism for sliding the small area of the first image on the second image, and reference numeral 4 denotes a movement for obtaining the movement amount of the small area in which the degree of similarity between the image of the small area and the second image is maximum. It is a quantity calculation mechanism. Reference numeral 5 denotes a cumulative operation mechanism for cumulatively adding the movement amounts obtained in this way to obtain an area movement vector, and 6 denotes an image of the small area by mitigating the contradiction between the obtained area movement vectors of each small area. This is an inconsistency mitigation mechanism that generates an area movement vector that holds the phase relationship between them and feeds it back to the slide mechanism 3.
【0015】次に動作について説明する。まず、第1画
像層1に保持されている第1画像を分割して得られた小
エリアDijをスライド機構3によって、初期値をゼロ
としたエリア移動ベクトルDVijの先端を中心とする
所定の範囲(例えば半径Rの範囲)内で、第2画像層2
に保持された第2画像の上をスライドさせる。当該範囲
内で最もよく似た第2画像の上まで小エリアDijをス
ライドさせた時の移動量dVijを移動量算出機構4に
よって求める。次に、累積演算機構5によってその移動
量dVijを以下の式に従って累積加算することで、新
たな移動ベクトルDVij(t+1)を得る。Next, the operation will be described. First, a small area Dij obtained by dividing the first image held in the first image layer 1 is moved by the slide mechanism 3 to a predetermined range centered on the tip of the area movement vector DVij whose initial value is zero. (For example, within the range of the radius R), the second image layer 2
Is slid on the second image held in. The movement amount dVij when the small area Dij is slid to the top of the most similar second image within the range is obtained by the movement amount calculation mechanism 4. Next, a new movement vector DVij (t + 1) is obtained by accumulatively adding the movement amount dVij according to the following equation by the accumulation operation mechanism 5.
【0016】 DVij(t+1)=DVij(t)+dVij‥‥‥‥‥‥‥‥(1)DVij (t + 1) = DVij (t) + dVij ‥‥‥‥‥‥‥‥ (1)
【0017】上記の動作を第1画像上の全ての小エリア
について行う。各小エリアでは各々独自に移動ベクトル
を生成するが、画像の位相関係をなるべく保持するよ
う、近傍関係にある移動ベクトルどうしが矛盾しないよ
うにするため矛盾緩和機構6で次式の操作を行い、位相
関係を保持したエリア移動ベクトルDVijを得る。The above operation is performed for all small areas on the first image. In each of the small areas, a movement vector is generated independently. However, in order to keep the phase relation of the image as much as possible, in order to prevent the movement vectors in the neighborhood relation from being inconsistent, the following operation is performed by the inconsistency mitigation mechanism 6, An area movement vector DVij maintaining the phase relationship is obtained.
【0018】[0018]
【数1】 (Equation 1)
【0019】但し、上記領域ε1は第1画像上の格子点
(i,j)を取り囲む最小の正方形上の8点を、領域ε
2は更に外部の正方形上の16点を表す。また、Snは
Sn=c+8+16bで示される正規化係数であり、係
数b、cは位相関係をどれ程重視するかを表すパラメー
タである。However, the above-mentioned area ε1 is obtained by dividing the eight points on the smallest square surrounding the grid point (i, j) on the first image into the area ε1.
2 further represents 16 points on the outer square. Sn is a normalization coefficient represented by Sn = c + 8 + 16b, and coefficients b and c are parameters indicating how much importance is placed on the phase relationship.
【0020】矛盾の取り除かれたエリア移動ベクトルは
スライド機構3へフィードバックされ、次の逐次過程で
小エリアを第2画像上でスライドさせる際のスライド範
囲の中心点を与える。The area movement vector from which the contradiction has been removed is fed back to the slide mechanism 3 to provide the center point of the slide range when the small area is slid on the second image in the next sequential process.
【0021】この発明が特徴的なのは、一定範囲内のス
ライドによって見いだされた類似度を最大とするエリア
移動ベクトルを全ての小エリアについて算出し、それら
の矛盾を解消した後にエリア移動ベクトルに従ってスラ
イド範囲、すなわちマッチングの検索範囲を変えてゆく
という動作を複数回繰り返すことで、逐次的にマッチン
グの良好な写像関係を見いだしていく点にある。The present invention is characterized in that an area movement vector that maximizes the similarity found by a slide within a certain range is calculated for all the small areas, and after the inconsistency is eliminated, the slide range is calculated according to the area movement vector. That is, by repeating the operation of changing the matching search range a plurality of times, a good mapping relationship with good matching is sequentially found.
【0022】次に、この発明の重要な構成要素である移
動量算出機構4の具体的構成について図2を参照して説
明する。図2において、10は内部に多数の2乗素子と
加算素子、および最小値選択器を備えた相関ユニットで
あり、それぞれ第1画像上の1つの小エリアの最適移動
量dVijを出力する役割を持つ。これら各相関ユニッ
ト10は第1画像の小エリア内の画素をスライド範囲内
で第2画像上を動かしたときの各ピクセル値の差の2乗
和を、可能性のある移動量毎にまとめあげる。また、最
小値選択器では、スライド範囲内の全ての移動量に対し
て得られるピクセル値の平均2乗誤差を比較し、最も小
さい2乗誤差を与える移動量をdVijとして出力す
る。得られたエリア移動ベクトルは前述のごとく、矛盾
緩和機構6で周囲との矛盾を解消した後、再度スライド
機構3へと送られ、次の回のマッチング検索領域を指定
する。小エリア毎に評価される2乗誤差を全領域につい
て加算した値が画像全体のマッチングの誤差量を与える
が、この値が所望の設定値を下回った段階で上記逐次過
程は終了し、その時点でのエリア移動ベクトルが出力と
して得られる。Next, a specific configuration of the movement amount calculating mechanism 4, which is an important component of the present invention, will be described with reference to FIG. In FIG. 2, reference numeral 10 denotes a correlation unit including a number of squaring elements, addition elements, and a minimum value selector therein, each of which serves to output an optimal movement amount dVij of one small area on the first image. Have. Each of these correlation units 10 summarizes the sum of squares of the difference of each pixel value when a pixel in the small area of the first image is moved on the second image within the slide range for each possible movement amount. The minimum value selector compares the average square errors of the pixel values obtained for all the movement amounts within the slide range, and outputs the movement amount that gives the smallest square error as dVij. As described above, the obtained area movement vector is sent to the slide mechanism 3 again after resolving the contradiction with the surroundings by the contradiction alleviating mechanism 6, and specifies the next matching search area. The value obtained by adding the square error evaluated for each small area for the entire area gives the amount of error in matching of the entire image. When this value falls below a desired set value, the above-described sequential process ends. Is obtained as an output.
【0023】実施例2.次に、この発明の実施例2を図
について説明する。図3は請求項2に記載した発明の一
実施例を示すブロック図であり、図1と同一の部分には
同一符号を付してその説明を省略する。図において、7
は矛盾緩和機構6より出力された周辺のエリア移動ベク
トルを当該画素までの距離に応じて内分し、画素移動ベ
クトルを生成する内分補間機構である。Embodiment 2 FIG. Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a block diagram showing one embodiment of the invention described in claim 2, and the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. In the figure, 7
Is an internal division interpolation mechanism that internally divides the peripheral area movement vector output from the contradiction mitigation mechanism 6 according to the distance to the pixel and generates a pixel movement vector.
【0024】前述の実施例1において、矛盾緩和機構6
より得られる出力とは、小エリアの個数分のエリア移動
ベクトルであるが、実際に画像の非線形変換をスムーズ
に行うためには、各画素毎に滑らかな変化量を与える必
要がある。そのため、この実施例2では、周辺のエリア
移動ベクトルをその画素までの距離に応じて内分して画
素移動ベクトルを得ている。このような内分法として
は、例えば対象となっている画素が最も近い4個の小エ
リアのエリア移動ベクトルをその画素までの画像上の距
離に応じて内分する方法がある。図4(c)は同図4
(a)に示した脳のMRI画像を図4(b)に示す人為
的に作成した三角形状のモデル画像に合うように、前記
内分補間機構7の付加された非線形画像変換装置を用い
て写像した結果を示すもので、画像上の大まかな特徴を
捉え、位相関係を保持した写像が実現されている。In the first embodiment, the contradiction mitigation mechanism 6
The output obtained is an area movement vector corresponding to the number of small areas. However, in order to actually perform the non-linear conversion of the image smoothly, it is necessary to provide a smooth change amount for each pixel. Therefore, in the second embodiment, the pixel movement vector is obtained by internally dividing the peripheral area movement vector according to the distance to the pixel. As such an internal division method, for example, there is a method of internally dividing an area movement vector of four small areas in which a target pixel is closest in accordance with an image distance to the pixel. FIG. 4C is the same as FIG.
The non-linear image conversion device with the internal interpolation mechanism 7 is used so that the MRI image of the brain shown in (a) matches the artificially created triangular model image shown in FIG. 4 (b). This shows the result of mapping, and a rough feature on the image is captured, and a mapping maintaining the phase relationship is realized.
【0025】実施例3.次に、この発明の実施例3を図
について説明する。図5は請求項3に記載した発明の一
実施例を示すブロック図であり、図において、8は第1
画像と第2画像の相互に対応する有限個の点にマーカを
付与するマーカ付与機構、9は第1画像上に付与された
マーカを第2画像上の対応マーカに一致させるためのマ
ーカ移動ベクトルを生成して、それを矛盾緩和機構6に
出力するマーカ移動ベクトル生成機構であり、他の部分
は図1に同一符号を付した部分と同一である。Embodiment 3 FIG. Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a block diagram showing one embodiment of the invention described in claim 3, in which 8 is the first embodiment.
A marker providing mechanism for providing a marker to a finite number of points corresponding to each other between the image and the second image; 9 is a marker movement vector for matching the marker provided on the first image with the corresponding marker on the second image Is generated, and is output to the contradiction mitigation mechanism 6. The other parts are the same as the parts denoted by the same reference numerals in FIG.
【0026】上記実施例1および2の場合には、あらか
じめ対応する点を陽に教授することなく、写像は実現さ
れる。しかしながら、医用画像への適用の際、小エリア
ごとに評価される画像の類似度は解剖学的要請を必ずし
も優先的に満たしているとは限らない。例えばタライラ
ック(Talairach)の標準脳では前交連と後交
連を結ぶAC−PC線が座標原点とされるが、解剖学的
な知識を持たずに後交連を自動的に認識することは大き
な困難を伴う。また、大脳生理学的見地からは、個人差
の大きいシルヴィウス裂や中心溝など、主要な断裂部は
正確に合わせておく必要がある。そこで、この実施例3
に示したマーカ付の写像では、CRT上に表示した第1
画像および第2画像の対応点にマーカ付与機構8によっ
てマーカを付与する。具体的にはマウスクリックなどに
よってこのマーカ点の付与は行われる。次にマーカ移動
ベクトル生成機構9によって、その画像上の点間の距離
からマーカ点に関してのマーカ移動ベクトルを求め、こ
のマーカ点を含んだ小エリアの移動ベクトルDVijは
逐次過程中、この値に固定するという強制的対応づけを
行う。In the first and second embodiments, the mapping is realized without explicitly teaching the corresponding points in advance. However, when applied to medical images, the similarity of the images evaluated for each small area does not always satisfy the anatomical requirements with priority. For example, in the standard brain of Talairach, an AC-PC line connecting the anterior commissure and the posterior commissure is used as the coordinate origin, but it is very difficult to automatically recognize the posterior commissure without having anatomical knowledge. Accompanied by Also, from the cerebral physiological point of view, it is necessary to precisely align major ruptures such as the Sylvian fissure and the central groove, which vary greatly between individuals. Therefore, the third embodiment
In the mapping with a marker shown in Fig. 7, the first image displayed on the CRT
A marker is provided to the corresponding point of the image and the second image by the marker providing mechanism 8. Specifically, the marker point is provided by a mouse click or the like. Next, a marker movement vector for the marker point is obtained from the distance between the points on the image by the marker movement vector generation mechanism 9, and the movement vector DVij of the small area including the marker point is fixed to this value during the sequential process. To make a forced correspondence.
【0027】図6はこのようなマーカ付画像変換の一例
を示す説明図であり、小脳及び後頭部、脳幹の10点に
白点で示したマーカを付与している。この場合図6
(a)に示した画像を同図(b)に示す画像に重ねる変
換を実行したもので、移動ベクトルを同図(d)に、写
像結果を同図(e)にそれぞれ示す。マーカ点数の多い
後頭部および小脳付近では、図6(c)に示すマーカを
用いない時の移動ベクトル分布と比し、各組織の輪郭を
正確に合わせるための大きな移動ベクトルの発生が見ら
れ、小脳の縦横比を数値的に評価した場合でも、以下の
表1に示すように逐次回数の増加とともに図6(a)の
脳の画像が同図(b)の脳の画像に近づく過程でのマー
カの有効性が理解される。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of such an image conversion with markers, in which markers indicated by white dots are added to ten points of the cerebellum, occipital region and brain stem. In this case, FIG.
The image shown in (a) is converted to be superimposed on the image shown in (b), and the movement vector is shown in (d) and the mapping result is shown in (e). In the vicinity of the occipital region and the cerebellum where the number of marker points is large, a large movement vector is generated to accurately match the contour of each tissue, as compared with the movement vector distribution when no marker is used as shown in FIG. Even when the aspect ratio is numerically evaluated, as shown in Table 1 below, the marker in the process in which the brain image of FIG. 6A approaches the brain image of FIG. The effectiveness of is understood.
【0028】[0028]
【表1】 [Table 1]
【0029】実施例4.次に、この発明の実施例4を図
について説明する。図7は請求項4に記載した発明の位
置実施例を示すフローチャートである。まずステップS
T1では、例えば脳のMRI画像のような標本画像が多
数収集される。次に、その収集された標本画像に対する
仮の標準画像がステップST2において設定される。な
お、この仮の標準画像の設定の処理は、例えば収集され
た多数の標本画像中の1つを選択して、それを仮の標準
画像として設定することによって行われる。次いでステ
ップST3において、各標本画像に対して前記仮の基準
画像を用いた画素移動ベクトルの計算が行われる。この
画素移動ベクトルは、各標本画像のそれぞれを小エリア
に分割し、その小エリアを仮の標準画像上をスライドさ
せて、当該小エリアの画像と仮の標準画像との類似度が
最大となる移動量を求め、その移動量に基づいて計算す
るものであり、実施例1〜3にて既に詳しく説明してい
るため、ここではその説明は割愛する。次に、ステップ
ST4で各標本画像間での画素移動ベクトルの平均値で
ある標本間平均ベクトルが求められる。そして、この標
本間平均ベクトルと前述の仮の標準画像とを用いて、ス
テップST5にて真の標準画像を計算する。具体的に
は、設定された仮の標準画像の各画素に対して、ステッ
プST4で算出された標本間平均ベクトルによる移動処
理を実行する。このようにして、収集された多くの標本
画像より標準画像を構成することができる。Embodiment 4 FIG. Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a flowchart showing a position embodiment according to the fourth aspect of the present invention. First, step S
At T1, a large number of sample images such as brain MRI images are collected. Next, a provisional standard image for the collected sample image is set in step ST2. The process of setting the temporary standard image is performed, for example, by selecting one of a large number of collected sample images and setting it as a temporary standard image. Next, in step ST3, a pixel movement vector is calculated for each sample image using the temporary reference image. This pixel movement vector divides each of the sample images into small areas, slides the small areas on the temporary standard image, and maximizes the similarity between the image of the small area and the temporary standard image. The amount of movement is calculated and calculated based on the amount of movement. Since the details have already been described in the first to third embodiments, the description is omitted here. Next, in step ST4, an inter-sample average vector that is the average value of the pixel movement vectors between the sample images is obtained. Then, a true standard image is calculated in step ST5 using the inter-sample average vector and the above-mentioned temporary standard image. Specifically, a moving process is performed on each pixel of the set provisional standard image using the inter-sample average vector calculated in step ST4. In this way, a standard image can be constructed from many sample images collected.
【0030】[0030]
【発明の効果】以上のように、請求項1に記載の発明に
よれば、小エリア毎のマッチングと大局的に見た矛盾の
解消とを交互に行うように構成したので、比較的少ない
逐次回数で微視的な情報を有効に積み上げて部分から全
体の自己組織化へと導くことが可能となり、従来の線形
変換では不可能であった局部的に歪んだ画像を、標準画
像に合わせるための移動ベクトルを効率よく生成するこ
とができ、MRIやPET画像などの医用画像の標準化
が容易となり、生理学的機能の解明や病状の診断が的確
に行えるようになる効果がある。As described above, according to the first aspect of the present invention, since matching for each small area and elimination of inconsistency from a global perspective are alternately performed, a relatively small number of sequential operations are performed. It is possible to effectively accumulate microscopic information by the number of times and lead from the part to the whole self-organization, and to match the locally distorted image that was impossible with the conventional linear transformation to the standard image Can be efficiently generated, standardization of medical images such as MRI and PET images is facilitated, and physiological functions can be clarified and pathological diagnosis can be accurately performed.
【0031】また、請求項2に記載の発明によれば、得
られた周辺のエリア移動ベクトルをその画素までの距離
に応じて内分し、画素移動ベクトルを生成するように構
成したので、各画素毎の変化量を滑らかなものにするこ
とができる効果がある。According to the second aspect of the invention, the obtained peripheral area movement vector is internally divided according to the distance to the pixel to generate a pixel movement vector. There is an effect that the amount of change for each pixel can be made smooth.
【0032】また、請求項3に記載の発明によれば、第
1画像と第2画像の対応部分にマーカを付与し、第1画
像上のマーカを第2画像上の対応するマーカに一致させ
るマーカ移動ベクトルを生成するように構成したので、
強制的な対応付けを含む非線形画像変換によって、より
精度の高い標準画像との対応が得られる効果がある。According to the third aspect of the present invention, a marker is added to a corresponding portion between the first image and the second image, and a marker on the first image matches a corresponding marker on the second image. Since it was configured to generate a marker movement vector,
The non-linear image conversion including the forcible association has an effect of obtaining a more accurate association with the standard image.
【0033】また、請求項4に記載の発明によれば、各
標本画像の小エリアと仮の標準画像の微視的なマッチン
グによって得た画素移動ベクトルの標本間平均ベクトル
を求め、その標本間平均ベクトルと仮の標準画像より真
の標準画像を算出するように構成したので、収集した多
くの標本画像から標準画像を容易に構成することが可能
となり、標準画像がまだ決定されていない画像に対して
集合平均的な標準画像を容易に定義することができ、ま
た、教科書などに記載する画像として利用できるなどの
効果がある。According to the fourth aspect of the present invention, an inter-sample average vector of pixel movement vectors obtained by microscopic matching between a small area of each sample image and a provisional standard image is determined. Since the configuration is such that a true standard image is calculated from the average vector and the provisional standard image, it is possible to easily construct a standard image from many collected sample images, and to convert the standard image to an image for which the standard image has not yet been determined. On the other hand, a group average standard image can be easily defined, and the standard image can be used as an image described in a textbook or the like.
【図1】 この発明の実施例1を示すブロック図であ
る。FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図2】 上記実施例の移動量算出機構の具体的構成を
示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing a specific configuration of a movement amount calculation mechanism of the embodiment.
【図3】 この発明の実施例2を示すブロック図であ
る。FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図4】 上記実施例における非線形画像変換例のディ
スプレイ上に表示した中間調画像を示す写真である。[4] di nonlinear image transformation examples in the above embodiment
5 is a photograph showing a halftone image displayed on a spray .
【図5】 この発明の実施例3を示すブロック図であ
る。FIG. 5 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図6】 上記実施例におけるマーカ付きの非線形画像
変換例のディスプレイ上に表示した中間調画像を示す写
真および説明図である。FIG. 6 is a photograph showing a halftone image displayed on a display of a non-linear image conversion example with a marker in the embodiment.
It is true and explanatory drawing.
【図7】 この発明の実施例4を示すフローチャートで
ある。FIG. 7 is a flowchart showing a fourth embodiment of the present invention.
1 第1画像層 2 第2画像層 3 スライド機構 4 移動量算出機
構 5 累積演算機構 6 矛盾緩和機構 7 内分補間機構 8 マーカ付与機
構 9 マーカ移動ベクトル生成機構DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st image layer 2 2nd image layer 3 Slide mechanism 4 Movement amount calculation mechanism 5 Accumulation calculation mechanism 6 Conflict reduction mechanism 7 Internal division interpolation mechanism 8 Marker addition mechanism 9 Marker movement vector generation mechanism
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 592214818 百瀬 敏光 東京都杉並区清水2−5−5 (73)特許権者 000006013 三菱電機株式会社 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 (72)発明者 小杉 幸夫 東京都世田谷区東玉川1−2−16 (72)発明者 佐瀬 幹哉 神奈川県横浜市緑区桂台1−3−7 桂 台コートハウスC101 (72)発明者 桑谷 浩 神奈川県相模原市古淵3−7−40 (72)発明者 西川 潤一 東京都狛江市泉本町1−6−1 (72)発明者 百瀬 敏光 東京都文京区本駒込6−13−12−402 (72)発明者 依田 潔 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社 中央研究所内 (56)参考文献 特開 平4−307682(JP,A) 特開 平4−76788(JP,A) 特開 昭63−182961(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G06T 1/00 G06T 3/00 G06T 7/00──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (73) Patent holder 592214818 Tomomitsu Momose 2-5-5 Shimizu, Suginami-ku, Tokyo (73) Patent holder 000006013 Mitsubishi Electric Corporation 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo (72 Inventor Yukio Kosugi 1-2-16 Higashitamagawa, Setagaya-ku, Tokyo (72) Inventor Mikiya Sase 1-3-7 Katsuradai, Midori-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Pref. 3-7-40 Ichikobuchi, Japan (72) Inventor Junichi Nishikawa 1-6-1, Izumotocho, Komae-shi, Tokyo (72) Inventor Toshimitsu Momose 6-13-12-402, Honkomagome, Bunkyo-ku, Tokyo (72) Inventor Kiyoshi Yoda 8-1-1, Tsukaguchi-Honmachi, Amagasaki City Mitsubishi Electric Corporation Central Research Laboratory (56) References JP-A-4-307682 (JP, A) JP-A-4-76788 (JP, A) JP 63-1829 61 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G06T 1/00 G06T 3/00 G06T 7/00
Claims (4)
割して保持する第1画像層と、前記第1画像の基準とな
る第2画像を保持する第2画像層と、前記第1画像の小
エリアを前記第2画像上でスライドさせるスライド機構
と、前記第2画像上をスライドする前記小エリアの画像
が前記第2画像と最大の類似度を示す位置への当該小エ
リアの移動量を求める移動量算出機構と、得られた前記
移動量を累積加算してエリア移動ベクトルを算出する累
積演算機構と、得られた前記各小エリアのエリア移動ベ
クトル間の矛盾を緩和して、前記小エリアの画像間の位
相関係を保持したエリア移動ベクトルを生成し、前記ス
ライド機構にフィードバックする矛盾緩和機構とを備え
た非線形画像変換装置。A first image layer that holds a first image to be transformed divided into small areas and a second image layer that holds a second image that is a reference of the first image; A slide mechanism that slides a small area of an image on the second image, and movement of the small area to a position where the image of the small area that slides on the second image has the highest similarity to the second image A moving amount calculating mechanism for calculating an amount, a cumulative calculating mechanism for calculating an area moving vector by cumulatively adding the obtained moving amounts, and mitigating a contradiction between the obtained area moving vectors of each of the small areas, A non-linear image conversion device comprising: an area movement vector that retains a phase relationship between images of the small area; and a contradiction mitigation mechanism that feeds back to the slide mechanism.
リア移動ベクトル中の、着目した画素の周辺のエリア移
動ベクトルを当該画素までの距離に応じて内分して画素
移動ベクトルを生成する内分補間機構を設けたことを特
徴とする請求項1に記載の非線形画像変換装置。2. An internal division for generating a pixel movement vector by internally dividing an area movement vector around a pixel of interest in the area movement vector output from the contradiction mitigation mechanism in accordance with a distance to the pixel. The nonlinear image conversion device according to claim 1, further comprising an interpolation mechanism.
する有限個の点にマーカを付与するマーカ付与機構と、
前記第1画像上のマーカを前記第2画像上の対応するマ
ーカに一致させるためのマーカ移動ベクトルを生成し、
前記矛盾緩和機構に出力するマーカ移動ベクトル生成機
構を設けたことを特徴とする請求項1に記載の非線形画
像変換装置。3. A marker providing mechanism for providing a marker to a finite number of mutually corresponding points in the first image and the second image,
Generating a marker movement vector for matching a marker on the first image with a corresponding marker on the second image;
2. The nonlinear image conversion device according to claim 1, further comprising a marker movement vector generation mechanism for outputting the marker movement vector to the contradiction mitigation mechanism.
を構成する標準画像計算方法において、収集された前記
標本画像に対する仮の標準画像を設定し、前記標本画像
のそれぞれを小エリアに分割してその小エリアを前記仮
の標準画像上をスライドさせ、当該小エリアの画像と前
記仮の標準画像との類似度が最大となる移動量に基づい
て画素移動ベクトルの計算を行い、得られた画素移動ベ
クトルの前記各標本画像間での平均値である標本間平均
ベクトルを求め、この標本間平均ベクトルと前記仮の標
準画像とを用いて真の標準画像を計算することを特徴と
する標準画像計算方法。4. A standard image calculation method for constructing a standard image from a plurality of collected sample images, wherein a provisional standard image for the collected sample image is set, and each of the sample images is divided into small areas. Then, the small area is slid on the temporary standard image, and a pixel movement vector is calculated based on a movement amount at which the similarity between the image of the small area and the temporary standard image is maximized. A standard characterized by obtaining an inter-sample average vector which is an average value of the pixel movement vector between the respective sample images, and calculating a true standard image using the inter-sample average vector and the temporary standard image. Image calculation method.
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