JP4918048B2 - 画像処理装置及び方法 - Google Patents
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Description
さらに、本発明は、コンピュータで前記画像処理方法を実現するコンピュータプログラムに関する。
図1は、MSCT画像のサブボリュームからの血液のプールの等値面の三角形化を示す。この等値面の三角形化は、Hounsfield値の閾値の適用によりセグメント化されている。達成することができる解像度は、ボクセルの間隔と同様に精密であり、心臓のMSCT画像において約0.5mmである。図1からわかるように、このケースでは心房である関心のあるオブジェクトのみでなく、Hounsfieldの閾値を超える近くの構造もこの画像データのサブセットに含まれる。図1の中央において、左の心耳が明らかに目に見ることができ、その下で、冠状動脈、左の肺静脈枝及び肺動脈の左枝の両者も見ることができる。
正確に手動でセグメント化されるデータがモデル構築のために利用可能でない場合、連続的なモデルビルディング及びリファインメントのためのブートストラップアプローチが後続される場合がある。専用のサンプル画像について、関心のある基本の心臓の構造(心房の本体、心耳、左上の肺静脈のトランク(LUPVT)、左下のPVT、右上のPVT、及び右下のPVT)は、以下に説明される方法を使用して幾何学的なプリミティブ(球面及び管状)から開始する三角形の表面モデルでフィットされる。約V=2500の頂点ν0,i及びT=4800の三角形t0,iを有する結合された表面モデルa0は、それぞれの三角形t0,iがラベルliに付属される位置から生成される。結果的に得られる表面モデルは、図2に示されている。単一の接続された表面へのフィットされたプリミティブの結合は、J. von Berg, C. Lorenzによる“Multi-surface cardiac modeling, segmentation and tracking. Functional Imaging and Modeling of the Heart, 3rd International Workshop 2005”から採用される方法により達成される。
(外1)
は、以下によりν0の座標系で計算される。
(外2)
は、全ての他のサンプルの形状の情報を保持するが、サンプルm自身については保持しない。この平均モデルは、先験情報の使用により画像で理想的に位置される。第二に、完全な自動的なフィッティング
(外3)
が行われ、その頂点ν*m及び三角形t*mにより適合されたモデルが得られる。式(1)と同様に、平均モデル
(外4)
は、類似性の変換T*n:ν*n→ν*1と共通の座標系で計算される。この平均モデルは、図2bに示されている。
gmax=130HU/mm,σ=1mm,l=10,D=1,
Imin=−200HU,Imax=400HU。
画像データの7つのサンプルデータセットを使用した本発明の実現からの結果は、以下のように要約される。
(外6)
は、頂点間の直接的な対応関係が存在しないため、
(外7)
と同様に計算することはできない。
(外8)
は、両方の変形の間にトポロジーの差がないために、leave-one-out試験で適切にこれらの画像に適合することができる。したがって、方法は、観察された構造上の変異性にもかかわらず、全てのケースにおける4つの主要な肺静脈洞のセグメント化及びラベリングで続く。図13a及び図13bが示すように、この小さなサンプルにおける変位性は、表面モデルがひとたび共に登録されると、全ての5つの付属のエンティティが互いに空間的に分離されるようなものである(4つの主要な静脈洞及び耳介)。
のような表面モデルがひとたび利用可能になると、手順は自動的に機能し、ハードドライブアクセスを除いて一般的な2.6GHz PCでの約1分における図11a及び図11bにおけるような所与のMSCT画像についての表現が得られる。
Claims (17)
- 画像データからなる多次元のデータセット、特に3次元の医療ボリュームの画像データを処理する画像処理装置であって、
当該画像処理装置は、前記データセットにおけるイメージオブジェクトのセグメント化を行うセグメント化ユニットを含み、
前記セグメント化ユニットは、
前記イメージオブジェクトの第一の近似を表す多次元モデルを取得するために前記データセットのモデルに基づいたセグメント化を行うモデルベースのセグメント化手段と、
前記イメージオブジェクトの第二の近似を表す多次元のデータセットの多次元のサブセットを取得するため、前記多次元のデータセットのデータにより駆動されるセグメント化を行うデータ駆動セグメント化手段と、
前記第一の近似と前記第二の近似との間の類似性の値を最適化するために前記モデル及び/又は前記サブセットを調整する最適化手段と、
前記イメージオブジェクトのセグメント化として、調整されたモデル又は調整されたサブセットを選択する選択手段と、
を有する画像処理装置。 - 前記モデルベースのセグメント化手段は、メッシュに基づいたセグメント化、関数近似に基づいたセグメント化、及び/又はこれらの組み合わせを行うために調整される、
請求項1記載の画像処理装置。 - 前記データ駆動によるセグメント化は、ピクセルに基づいたセグメント化、境界に基づいたセグメント化、領域に基づいたセグメント化、テクスチャに基づいたセグメント化、分岐点セグメント化、及び/又はこれらの組み合わせを行うために調整される、
請求項1記載の画像処理装置。 - 前記データ駆動セグメント化手段は、前記データにより駆動されるセグメント化において前記モデルに基づいたセグメント化からの前記モデルベースのセグメント化手段により導出された情報を使用するために調整される、
請求項1記載の画像処理装置。 - 前記モデルに基づいたセグメント化から導出された前記情報は、前記データにより駆動されるセグメント化のための開始値、前記データにより駆動されるセグメント化のための閾値、及び/又は、データにより駆動されるセグメント化が実行されるべき前記データセットのセグメント化を選択するための関心のある領域を含む、
請求項4記載の画像処理装置。 - 前記モデルベースのセグメント化手段は、前記モデルに基づいたセグメント化において、前記データにより駆動されるセグメント化からの前記データ駆動セグメント化手段により導出された情報を使用するために調整される、
請求項1記載の画像処理装置。 - 前記データにより駆動されるセグメント化により導出される前記情報は、前記モデルに基づいたセグメント化が実行されるべき前記データセットのサブセクションを選択するための関心のある領域、及び/又は、前記モデルに基づいたセグメント化のための開始値として前記オブジェクトの位置、向き及び/又はサイズの予測値を含む、
請求項6記載の画像処理装置。 - 前記情報はローカルに導出される、
請求項4又は6記載の画像処理装置。 - 前記類似性の値は、前記近似の間の近さ、及び/又は前記近似の部分的な面の向きの間の差から計算される、
請求項1記載の画像処理装置。 - 前記最適化手段は、前記モデル及び/又は前記モデルの一部を再モデル化し、前記サブセットから前記サブセットの一部を除外し、及び/又は、前記データセットの一部を前記サブセットに含めることで、前記モデル及び/又は前記サブセットを調整するために適合される、
請求項1記載の画像処理装置。 - 前記多次元のモデル、前記多次元のサブセット、前記類似性の値、前記調整されたモデル、前記調整されたサブセット、及び/又は前記導出された情報を表示する表示手段と、
ユーザからの補正入力を読み取るユーザ入力手段と、
前記モデルに基づいたセグメント化、前記データにより駆動されるセグメント化、前記モデル、前記サブセット、前記類似性の値の前記計算、前記類似性の値の前記最適化、前記調整されたモデル、前記調整されたサブセット、前記情報の導出、及び/又は、前記補正入力に従って導出された情報を補正及び/又は変更する補正手段と、
を更に有する請求項1記載の画像処理装置。 - 前記多次元のサブセットにおけるギャップを検出するギャップ検出手段と、
前記サブセットにおいて検出されたギャップを閉じる終了手段と、
を更に有する請求項1記載の画像処理装置。 - 前記終了手段は、多次元のモデルから導出される閉情報、特にトポロジーの閉情報を使用するために調節される、
請求項12記載の画像処理装置。 - 前記多次元のモデル、前記多次元のサブセット、前記類似性の値、前記調整されたモデル、前記調整されたサブセット、及び/又は前記導出された情報を表示する表示手段と、
ユーザからの選択入力を読み取るユーザ入力手段とを更に有し、
前記選択手段は、前記選択入力に従って前記調整されたモデル又は前記調整されたサブセットを選択するために適合される、
請求項1記載の画像処理装置。 - 前記モデルと予め決定されたリファレンスモデルの間の変換の関係を計算する計算手段と、
前記変換の関係を前記調整されたサブセットに適用することで、前記調整されたサブセットを変形する変形手段と、
を更に有する請求項1記載の画像処理装置。 - 画像データからなる多次元のデータセット、特に3次元の医療ボリュームの画像データを処理する画像処理方法であって、
当該画像処理方法は、前記データセットにおけるイメージオブジェクトのセグメント化を行うセグメント化ステップを含み、
前記セグメント化ステップは、
前記イメージオブジェクトの第一の近似を表す多次元モデルを取得するために前記データセットのモデルに基づいたセグメント化を行うモデルベースのセグメント化ステップと、
前記イメージオブジェクトの第二の近似を表す多次元のデータセットの多次元のサブセットを取得するため、前記多次元のデータセットのデータにより駆動されるセグメント化を行うデータ駆動セグメント化ステップと、
前記第一の近似と前記第二の近似との間の類似性の値を最適化するために前記モデル及び/又は前記サブセットを調整する最適化ステップと、
前記イメージオブジェクトのセグメント化として、調整されたモデル又は調整されたサブセットを選択する選択ステップと、
を有する画像処理方法。 - コンピュータプログラムがコンピュータで実行されたときに、コンピュータに、請求項16記載の画像処理方法のステップを実行させるプログラムコードを有するコンピュータプログラム。
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