JP5919296B2 - イメージレジストレーション装置 - Google Patents
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Description
US5633951は、体積画像のうちの1つに関する弾性幾何変換(elastic geometric transform)を実行することで、異なる画像形成様式から及び/又は異なる時間で得られる場合があるオブジェクトの比較的変形した第一及び第二の体積画像を位置合わせする3次元画像形成方法を開示している。この方法は、第一及び第二の画像から、第一及び第二の対応する表面を抽出することを含んでおり、この表面は、骨/組織のインタフェースのような同じ特徴の輪郭を描く。これは、それぞれの表面について輪郭のスタックを抽出することで行われる。第一の表面は、グローバルトランスレーションベクトルと残差表面歪みベクトルのセットとに到達するように、第二の表面とのアライメントに向かって繰返しワープされる。体積歪みベクトルは、残差表面歪みベクトルに重み関数を適用することで決定されるものであり、その補間された強度が格子点に移動されることとなる、ボクセルの中央の第二の体積画像における位置を示すために使用される。重み付け関数は、第二の体積の弾性スティフネスを示す定数を含む。第一の表面の抽出、表面のワープ、及び体積歪みベクトルの決定ステップは、体積画像間の位置ずれの測度が予め決定された値未満になるまで、連続的な繰返しにおいて繰り返される。
本発明の目的は、特にオブジェクトが複雑な特性を有する場合に、位置合わせの品質を改善することができる、第一の画像と第二の画像とを互いに関して位置合わせするイメージレジストレーション装置、イメージレジストレーション方法及びイメージレジストレーションコンピュータプログラムを提供することにある。
本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下に記載される実施の形態を参照して明らかとなるであろう。
Claims (15)
- 第一の画像と第二の画像とを互いにレジストレーションするイメージレジストレーション装置であって、
第一のオブジェクトの第一の画像と第二のオブジェクトの第二の画像とを供給する画像供給手段であって、前記第一のオブジェクトと前記第二のオブジェクトとは同じタイプのオブジェクトである、画像供給手段と、
前記第一のオブジェクトと前記第二のオブジェクトのモデルを供給するモデル供給手段であって、前記モデルは外側表面メッシュと、前記外側表面メッシュに結合した内側体積メッシュとを含み、前記モデルのモデルエレメントの数及びモデルエレメント間の隣接関係は固定されている、モデル供給手段と、
前記モデルを前記第一の画像に適合させて第一の適合されたモデルを生成し、前記モデルを前記第二の画像に適合して第二の適合されたモデルを生成する適合手段であって、前記内側体積メッシュは内部エネルギーに基づき適合され、前記適合手段は、形状モデルであって前記外側表面メッシュにより課せられる境界条件下で適合されるモデルとレジストレーションされ、オブジェクトの内側構造の形状を表す形状モデルと、適合された内側体積メッシュとの間のずれを決定することで前記内部エネルギーを決定する適合手段と、
前記第一の適合されたモデルに関する前記第一の画像における第一のイメージエレメントの空間的な位置と、前記第二の適合されたモデルに関する前記第二の画像における第二のイメージエレメントの空間的な位置とに基づいて、前記第一の画像と前記第二の画像とにおける対応するイメージエレメントを決定する対応イメージエレメント決定手段と、
を備えるイメージレジストレーション装置。 - 前記モデルは、第一の構造と、前記第一の構造に結合される第二の構造を有する、
請求項1記載のイメージレジストレーション装置。 - 前記第一の構造は、外側表面構造であり、前記第二の構造は、内側構造である、
請求項2記載のイメージレジストレーション装置。 - 前記外側表面構造は、外側表面メッシュである、
請求項3記載のイメージレジストレーション装置。 - 前記内側構造は、体積メッシュである、
請求項3記載のイメージレジストレーション装置。 - 前記適合手段は、前記第一の構造を前記第一のオブジェクトに適合させ、境界条件として前記適合された第一の構造を使用して前記第二の構造を適合させることで、前記第一の適合されたモデルを生成し、前記第一の構造を前記第二のオブジェクトに適合させ、境界条件として前記適合された第一の構造を使用して前記第二の構造を適合させることで、前記第二の適合されたモデルを生成する、
請求項2記載のイメージレジストレーション装置。 - 前記適合手段は、前記第二の構造の内部エネルギーが最小化されるように前記第二の構造を適合させる、
請求項6記載のイメージレジストレーション装置。 - 前記対応イメージエレメント決定手段は、前記第一の適合されたモデルの特徴を前記第二の適合されたモデルの対応する特徴に変換する変換を決定し、決定された変換に基づいて、前記第一の画像における対応するイメージエレメントと前記第二の画像における対応するイメージエレメントとを決定する、
請求項1記載のイメージレジストレーション装置。 - 前記第一の適合されたモデルと前記第二の適合されたモデルは、モデルエレメントからそれぞれ構成され、
前記対応イメージエレメント決定手段は、
第一のイメージエレメントを含む第一のモデルエレメントであって、前記第一の適合されたモデルのモデルエレメントである第一のモデルエレメントを決定し、
前記第二の適合されたモデルのモデルエレメントである第二のモデルエレメントであって、決定された第一のモデルエレメントに対応するように決定される第二のモデルエレメントを決定し、
前記第一のモデルエレメントと前記第二のモデルエレメントとに共通する特徴に関して、前記第一のモデルエレメントにおける第一のローカル座標系と前記第二のモデルエレメントにおける第二のローカル座標系とを定義し、
前記第一の画像と前記第二の画像における共通の特徴の位置に基づいて、前記第一のローカル座標系と前記第二のローカル座標系との間の変換を決定し、
前記第一のローカル座標系における前記第一のイメージエレメントの位置を決定し、
前記第一のローカル座標系における前記第一のイメージエレメントの決定された位置及び決定された変換に依存して、前記第二のローカル座標系における、前記第一のイメージエレメントに対応する、前記第二の画像の第二のイメージエレメントの位置を決定する、
ことで、前記第一の画像の提供された第一のイメージエレメントに対応する、前記第二の画像の第二のイメージエレメントを決定する、
請求項1記載のイメージレジストレーション装置。 - 前記供給されたモデルにおいて位置が示され、
前記対応イメージエレメント決定手段は、前記第一の適合されたモデルと前記第二の適合されたモデルとに基づいて、前記供給されたモデルにおいて示された位置に対応する、前記第一の画像における対応するイメージエレメントと前記第二の画像における対応するイメージエレメントとを決定する、
請求項1記載のイメージレジストレーション装置。 - 前記供給されたモデルにおいて示された位置に値が割り当てられ、
前記第一の画像と前記第二の画像のイメージエレメントに前記位置に対応する前記値を割り当てる割り当て手段を更に備える、
請求項10記載のイメージレジストレーション装置。 - 前記対応するイメージエレメントの画像の値を処理する画像値処理手段を更に備える、
請求項1記載のイメージレジストレーション装置。 - 前記画像値処理手段は、前記対応するイメージエレメントの前記画像の値に依存して処理された値を生成し、
前記対応イメージエレメント決定手段は、前記第一の適合されたモデルに関する前記第一のイメージエレメントと、前記第二の適合されたモデルに関する前記第二のイメージエレメントのうちの少なくとも1つの空間的な位置に依存して、前記対応するイメージエレメントに対応する、前記供給されたモデルにおける位置を決定し、
前記処理された値を前記供給されたモデルにおける決定された位置に割り当てる割り当て手段を更に備える、
請求項12記載のイメージレジストレーション装置。 - 第一の画像と第二の画像とを互いにレジストレーションするイメージレジストレーション方法であって、
第一のオブジェクトの第一の画像と第二のオブジェクトの第二の画像とを供給する段階であって、前記第一のオブジェクトと前記第二のオブジェクトは同じタイプのオブジェクトからなる、段階と、
前記第一のオブジェクトと前記第二のオブジェクトのモデルを供給する段階であって、前記モデルは外側表面メッシュと、前記外側表面メッシュに結合した内側体積メッシュとを含み、前記モデルのモデルエレメントの数及びモデルエレメント間の隣接関係は固定されている、段階と、
前記モデルを前記第一の画像に適合させて第一の適合されたモデルを生成し、前記モデルを前記第二の画像に適合させて第二の適合されたモデルを生成する段階であって、前記内側体積メッシュは内部エネルギーに基づき適合され、形状モデルであって前記外側表面メッシュにより課せられる境界条件下で適合されるモデルとレジストレーションされ、オブジェクトの内側構造の形状を表す形状モデルと、適合された内側体積メッシュとの間のずれを決定することで前記内部エネルギーを決定する、段階と、
前記第一の適合されたモデルに関する前記第一の画像における第一のイメージエレメントの空間的な位置と、前記第二の適合されたモデルに関する前記第二の画像における第二のイメージエレメントの空間的な位置とに基づいて、前記第一の画像と前記第二の画像とにおける対応するイメージエレメントを決定する段階と、
を含むイメージレジストレーション方法。 - 第一の画像と第二の画像とを位置合わせするイメージレジストレーションコンピュータプログラムであって、
前記イメージレジストレーションコンピュータプログラムは、請求項1記載のイメージレジストレーション装置に、前記イメージレジストレーションコンピュータプログラムが前記イメージレジストレーション装置を制御するコンピュータで実行されたときに、請求項14記載のイメージレジストレーション方法の段階を実行させるプログラムコードを含む、
イメージレジストレーションコンピュータプログラム。
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