JP4822669B2 - 画像の配向を決める方法 - Google Patents
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Images
Description
−垂直軸線に対する該胸郭中心線の回転、
−頭部/頸部、横隔膜下領域(sub-diaphragm region)及び腹領域の様な他の非胸郭領域の存在、
−疾患肺領域の片側性超高濃度の状況。
−診断範囲(diagnostic area)は患者解剖構造に対応する画素を含む。一般に、この画像形成された範囲の外形(outline)は何等かの形状を持つ。
−直接露光範囲(direct exposure area)は減衰されない放射を受けた画像領域である。この領域はノイズのみにより損なわれた一定濃度(constant intensity)を有するが、入射エネルギー{例えば、X線源ヒール効果(X-ray source Heel effect) }と受光部(receptor){例えば、計算機化された放射線写真法での種々の記憶型燐光感度}の非均質性がこのパターンを歪ませる。特許文献1では、これらの大域的非均質性を診断画像から遡及的に見積もり、外挿された背景信号により全画像部分で応答を平坦化する方法が開示されている。
−コリメートされた範囲(collimated area)は高度に減衰した画素として該画像上に現れる。これらの範囲の形状は典型的に直線性であるが、円形の又は曲線のコリメーション形状にも同様に適用されてもよい。
曲線表現
曲線又は輪郭は、その最も簡単な形では、(ことによると連鎖した)輪郭画素(contour pixel)のセットにより表現される。より高いレベルでは、該曲線は、近似する線セグメント(代わりにコーナー交わりにより表現される、多角形表現)、円弧、楕円弧、統語原形(syntactic primitives)、B−スプライン(B-splines)、スネークス(Snakes)及びアクチブ輪郭(active contours)、又は多スケール原形(multiscale primitives)の集まり(collection)の様な、原形(primitive forms)で近似されてもよい。最終的に、曲線は、例えば、平面曲線(plane curve)用に2成分ベクトルγ(t)={x(t)、y(t)}として、或いは複素信号u(t)=x(t)+jy(t)、チェーンコード(chain code)又はラン長さコード(run-length code)として、パラメーター式に表現されてもよい。
連続画像f(x、y)については、その導関数はそのエッジの方向で極大を取る。従って、1つのエッジ検出技術はx軸線に対し角度θを作る直線に沿ってfの勾配を測ることである。もしrが該線に沿った弧長さを示すパラメーターであるなら、変化
弧長さ、曲率及びねじれ率は3デーの一般的曲線の局所的性質を記述し、いわゆる主要法断面(principal normal sections)の曲率は3デーの面の局所的性質を記述する。この様な研究用の主なツールは該曲線又は面上の点にリンクした、局所的座標フレームである。
2次元曲線については、該ねじれ率は、該画像の平面内では、どこでもゼロであり、一般的パラメーター化用の曲率は下記に簡約され、
曲率メザー(curvature measures)は又複素輪郭表現(complex contour representation)から計算されてもよい。特定の表現に依り、2つの基本的方策がある。
・u(t)=(x(t)、y(t))
もしX(f)とY(f)が、信号f(t)のフーリエ変換F(f)上で成立するフーリエ導関数特性、すなわち
u(t)の導関数、すなわち、
前記微分幾何学の基礎に基づき、今度は、与えられた解析座標システム{例えば、元の画像軸線、すなわち直交座標、と整合する座標システム}に対する画像構造の選択的配向が、局所的に、すなわち、点
2デーの曲線の形状配向を評価するために、法ベクトルを局所的解析2デー座標システムの局所的象限に割り当てることにより曲率を使うと同様に、3デーの曲線又は面の形状配向を評価するために、法線及び従法線が、それらを局所的解析3デー座標システムの8分空間(octants)に割り当てるため使われてもよい。例えば、3デー空間曲線の各点
1.胸郭配向検出
肋骨(ribs)又は胸郭(ribcage)の曲率は胸郭X線画像(thoracic X-ray image)の配向及び鏡映(reflection)の推量に使用される。該曲率はエッジベースのセグメント化から生じる全てのエッジセグメントについて計算され、選択的方向(上から下、右から左、左から右又は下から上)が、解析座標システム象限割り当ての票決スキーム(voting scheme of analyzing coordinate system quadrant assignments)に基づいて推量される。直接露光輪郭に付随されるエッジセグメントは典型的により小さな影響しか及ぼさず、何故ならそれらの数は肋骨に属するエッジセグメントより遙かに少ないからである。代わりに、それらは診断/直接露光輪郭であるとしてそれらの分類に基づいて捨てられてもよい。
過程4:前に概説した原理及び技術に依る該エッジセグメントに沿う各エッジ点での曲率及び法線計算。
マンモグラフイーの皮膚の線の曲率(Curvature of the mammographic skin line)がマンモグラフイーのX線画像の配向と鏡映を推量するため使われる。該曲率はエッジベースのセグメント化から生じる全ての皮膚境界エッジセグメント(skin border edge segments)について計算され、そして胸郭配向検出と同様に、解析座標システム象限割り当ての票決スキームに基づいて選択方向(上から下、右から左、左から右又は下から上)が推量されてもよい。該皮膚の線のエッジは特許文献2で開示された様なセグメント化により得られる領域移行上の画素を選択し、繋ぎ合わせることにより決定出来る。
前記方法は実際には曲線が画像データから、例えば、エッジ検出により抽出されることを必要とする。しかしながら、カーブした対象の良く規定された境界が無い場合は、該対象の全体的形状の曲率も又該対象内に埋め込まれた等濃度線(iso-intensity lines)を使うことにより計算出来る。従って、前記概説した票決戦略は今度は、入手可能な又は選択された対象画素の局所的に定量化された曲率を使って該対象内部の画素のグループに適用されてもよい。
その最も簡単な形では、領域は、問題に特定的な意味合い(problem-specific semantic)(例えば、全ての画素が対象部分に属する)を有する実体に属する画素のグループ化又は集まりと見られる。より高いレベルの抽象化では、領域はより小さい原始的形(primitive forms){多角形又は四部木(quadtrees)の様な}へのその分解により記述されてもよい。又領域は、フエレット箱(Feret box)、最小の包囲する長方形(minimum enclosing rectangle)又は凸型殻(convex hull)の様なその境をなす領域により記述されてもよい。最後に、領域はその骨格(skeleton)の様なその内部特徴、又はランレングス表現(run-length representation)により表されてもよい。
等濃度線(iso-intensity line)は、時には等光線(isophote)と呼ばれる、一定濃度の曲線である。点(x、y)での幾何学的性質はグレイ値関数f(x、y)をそのテイラー級数により近似することにより記述出来て下記の様である。
該等光線輪郭方向ν=(fy、−fx)での該2階導関数は、下記の様に、該等光線の路に沿って移動した時の正接角の配向の変化(change in orientation of the tangent angle)として規定される等光線曲率と関係付けられる。
n 法線
r 任意の線に沿う弧長さ
x 直交座標軸
Claims (10)
- プロセッサによって実行される、画像の配向を決定するコンピユータ実行方法であって、
デジタル画像のデジタル表現に関連した1組のポイントの局所的曲率と関連している法線ベクトルの方向および大きさから配向を決定する過程を備え、
該配向を決定する過程は、前記デジタル表現の1つ以上の画素について1階及び2階の導関数ベクトル計算を行う過程と、
該計算された1階及び2階の導関数ベクトルの方向及び大きさを、一組の量子化された1階及び2階の導関数の方向の1つに変換する過程と、
量子化された1階及び2階の導関数の方向に、重み付けされた票決が、座標システムの軸心の方向決めに基づいており且つ最大票決を決めている重み付けされた票決で、票決を行う手段を適用する過程と、
最大票を有する画像配向を選択する過程と、
を備えることを特徴とする画像の配向を決定するコンピューター実行方法。 - 曲率が計算され、そして前記画像の該配向に関する決定が該計算された曲率の値に基づいて得られることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記デジタル表現がエッジ表現であることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記画像が胸郭の画像であり、そして該曲率が前記胸郭画像の肋骨又は胸郭で決定されることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記画像がマンモグラフイーの画像であり、そして前記曲率が前記画像の皮膚境界エッジセグメントについて計算されることを特徴とする請求項1記載の方法。
- コリメーション範囲が前記デジタル信号表現から排除されることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 直接露光範囲が前記デジタル表現から排除されることを特徴とする請求項1記載の方法。
- デジタル信号表現により表現された画像を望ましい配向内へ配向する方法に於いて、
前記画像から配向を導出する過程と、
該画像の前記望ましい配向を生じるために前記画像を配向修正用幾何学的変換に供する過程と、を具備しており、
前記配向が請求項1から7の何れか1記載の方法により導出されることを特徴とする配向する方法。 - コンピュータ上でランさせられた時、請求項1から8の何れかの過程を実行するよう適合されたコンピュータプログラム。
- 請求項1から8の何れかの過程を実行するよう適合されたコンピュータで実行可能なプログラムコードを具備するコンピュータ読み出し可能なキャリア媒体。
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