KR100333678B1 - Method for obtaining subtraction by rib segmentation in chest images - Google Patents

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야1. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

본 발명은 흉부 영상에서 늑골이 분리된 차영상 획득 방법에 관한 것임.The present invention relates to a method of obtaining a difference image from which ribs are separated from a chest image.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제2. The technical problem to be solved by the invention

본 발명은 시간 간격을 두고 촬영한 흉부 영상에서 늑골을 분리한 후에 영상 변환을 통해 오류가 적은 차영상을 획득하는 방법 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있음.The present invention provides a method of obtaining a difference-free image having a low error through image conversion after separating ribs from a chest image taken at a time interval, and a computer-readable recording medium recording a program for realizing the method. For that purpose.

3. 발명의 해결방법의 요지3. Summary of Solution to Invention

본 발명은, 상기 시간 간격을 두고 촬영한 흉부 영상에서 늑골을 분리하여 제거하는 제 1 단계; 및 상기 늑골이 분리된 흉부 영상을 영상 변환하여 차영상을 획득하는 제 2 단계를 포함한다.The present invention, the first step of separating and removing the rib from the chest image taken at the time interval; And a second step of obtaining a difference image by image-converting the ribbed chest image.

4. 발명의 중요한 용도4. Important uses of the invention

본 발명은 의료 영상 처리 분야 등에 이용됨.The present invention is used in the field of medical image processing.

Description

흉부 영상에서 늑골이 분리된 차영상 획득 방법{Method for obtaining subtraction by rib segmentation in chest images}Method for obtaining subtraction by rib segmentation in chest images}

본 발명은 의료 영상 처리 기술에 관한 것으로, 특히 흉부 영상에서 오류가 적은 차영상을 획득하는 방법 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to medical image processing technology, and more particularly, to a method for obtaining a difference-free image in a chest image and a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for realizing the method.

영상 처리는 1920년대 전송 사진에 응용된 이후로 많은 다양한 분야에서 응용되고 있다. 특히, 의료 영상 처리는 엑스(x)선 단순 촬영 영상에의 응용을 시작으로 1970년대 전산화 단층 촬영과 자기 공명 단층 촬영, 초음파 진단, 단 광자 방사 전산화 단층 촬영 및 양전자 방사 단층 촬영 등 다양한 의료 영상 기기의 개발로 중요성이 날로 증대되고 있다. 이러한 의료 영상 기기는 인체의 단층 영상을 제공함으로써, 인체 내부 장기의 3차원 입체 영상 합성을 가능하게 하였고, 또한 가상 현실과 관련하여 수술의 위험도를 낮추기 위한 가상 수술 시뮬레이션도 많은 연구가 진행되고 있다.Image processing has been applied in many different fields since it was applied to transmission photography in the 1920s. In particular, medical image processing began with application to X-ray X-ray imaging, and various medical imaging devices such as computerized tomography, magnetic resonance tomography, ultrasound diagnostics, photon emission computed tomography, and positron emission tomography in the 1970s. Its importance is increasing day by day. Such medical imaging apparatuses enable to synthesize 3D stereoscopic images of organs inside the human body by providing a tomography image of the human body, and also a lot of researches have been conducted on the virtual surgery simulation to reduce the risk of surgery in relation to virtual reality.

그리고, 최근에는 3차원 영상 합성, 가상 수술 시뮬레이션 등의 시각화뿐만 아니라 영상 정보 처리를 통한 자동 진단에 대한 관심이 크게 고조되어 컴퓨터 도움 진단 분야가 활발하게 연구되고 있다. 특히, 폐암의 조기 진단을 위한 폐종양 자동 검출, 영상의 시간에 따른 변이 추출, 폐 기능 검사를 위한 폐 체적 측정 및 비만도 검사를 위한 체지방 측정 등 다양한 응용 분야에서 연구가 진행되고 있다.Recently, the interest in automatic diagnosis through image information processing as well as visualization of 3D image synthesis, virtual surgery simulation, etc. has been greatly increased, and the field of computer aided diagnosis has been actively studied. In particular, research is being conducted in various applications such as automatic detection of lung tumors for early diagnosis of lung cancer, extraction of mutations over time of images, measurement of lung volume for pulmonary function test, and body fat measurement for obesity test.

영상의 시간에 따른 변이 추출을 이용한 컴퓨터 도움 진단은, 시간 간격을두고 촬영한 흉부 엑스(x)선 영상의 차영상을 컴퓨터 도움 진단에 활용하는 방법으로, 시간에 따른 병의 발생, 진행 및 소멸 과정의 변화를 명확히 보여주기 때문에 질병의 조기 진단과 전개 과정을 알아보는데 유용하게 쓰일 수 있다. 즉, 정기 검진과 같이 정기적으로 촬영한 다량의 엑스(x)선 영상을 판독해야 하는 경우에 이상 부위를 선명하게 보여줌으로써, 빠른 시간에 정확한 진단을 내리는데 도움을 줄 수 있다. 특히, 폐암과 같이 조기 진단이 매우 어려운 질병에 대하여 정기 검진에서 정기적으로 촬영한 엑스(x)선 영상의 시간 추이에 따른 차영상을 보여줌으로써, 폐암의 조기 진단에 도움을 줄 수 있는 방법이다.Computer-aided diagnostics using time-dependent variance extraction is a method that utilizes differential images of chest X-rays taken at timed intervals for computer-aided diagnosis. Clear changes in the process can be useful for early diagnosis and development of the disease. That is, when it is necessary to read a large amount of regular X-ray (X) X-ray images, such as regular check-ups, by showing the abnormal part clearly, it can help to make an accurate diagnosis in a short time. In particular, it is a method that can help in early diagnosis of lung cancer by showing a difference image according to the time course of the X-ray image regularly taken in regular checkups for diseases that are difficult to diagnose early, such as lung cancer.

그러나, 엑스(x)선 촬영시의 여러 가지 조건들, 즉 엑스(x)선의 세기와 조영 시간 등과 같은 촬영 조건, 인화 조건, 환자의 자세, 호흡 상태 및 심장 박동 등에 따라 폐 및 늑골 등과 같은 해부학적 구조물의 영상내의 위치, 크기 및 형태 등이 크게 달라지기 때문에 단순한 영상 차에 의한 차영상은 진단에 도움을 주지 못한다.However, anatomy such as lungs and ribs according to various conditions in X-ray imaging, that is, imaging conditions such as X-ray intensity and imaging time, printing conditions, patient's posture, breathing state and heart rate, etc. Because the location, size and shape of the enemy structures are greatly different, the difference image by simple image difference does not help diagnosis.

따라서, 진단에 도움을 주기 위해서는 두 영상 사이의 전체적인 밝기와 대조도를 맞추고 늑골 및 쇄골 등 해부학적 구조물의 위치와 크기를 서로 맞추어 차영상을 얻는 영상 처리 기법이 필요하다. 또한, 폐의 크기와 위치도 서로 맞추어 차영상을 얻어야 한다. 이러한 보정을 위하여 여러 가지 영상 변환 방법이 사용된다.Therefore, in order to assist in diagnosis, an image processing technique is necessary to match the overall brightness and contrast between two images and to obtain a difference image by matching the position and size of anatomical structures such as ribs and collarbones. In addition, the difference in size and location of the lungs should be obtained according to the difference image. Various image conversion methods are used for such correction.

종래 기술의 일예로 A.Kano and K.Doi에 의해 1994년 10월 25일에 미국에서 특허 제5,359,513호(Method and system for detection of interval change in temporally sequential chest images)로 등록된 특허의 내용을 살펴보면 다음과 같다.As an example of the prior art, the contents of a patent registered as A.Kano and K.Doi in the United States on October 25, 1994, Patent 5,359,513 (Method and system for detection of interval change in temporally sequential chest images) As follows.

상기 종래의 특허는 시간 간격을 두고 촬영한 흉부 단순 엑스(x)선 영상에서 차영상을 얻어 시간에 따른 변화를 검출하여 진단에 도움을 주기 위한 방법에 관한 특허이다. 이 특허에서는 흉부 단순 엑스(x)선 영상에 나타나는 폐, 늑골 및 쇄골 등의 해부학적 구조물들을 서로 맞추어 차영상을 얻기 위하여 다음과 같은 과정을 거친다.The conventional patent relates to a method for assisting diagnosis by detecting a change over time by obtaining a difference image from a chest X-ray image taken at intervals of time. In this patent, the following procedures are used to obtain anatomical structures such as lungs, ribs and collarbones, which appear on chest X-ray images.

1) 시간 간격을 두고 촬영한 환자의 흉부 엑스(x)선 영상을 디지털 형식으로 얻는다.1) Chest X-ray images of patients taken at timed intervals are obtained in digital format.

2) 이 영상에서 폐, 늑골 및 쇄골 등의 해부학적 구조물들의 위치가 서로 일치하도록 배치한다.2) In this image, the anatomical structures such as lungs, ribs, and collarbones should be positioned to coincide with each other.

3) 두 영상 사이의 해부학적 구조물들의 불일치를 해소하기 위하여 한 영상에서 적당한 크기의 템플레이트를 선택한다.3) Choose a template of the appropriate size in one image to resolve discrepancies in the anatomical structures between the two images.

4) 다른 영상의 검색 영역에서 템플레이트를 이동시켜 가며 상관함수를 계산하여 상관함수가 최대가 되는 위치를 측정한다.4) Measure the position where the correlation function is maximized by moving the template in the search area of another image and calculating the correlation function.

5) 템플레이트를 선택한 영상에서 템플레이트를 반씩 겹치도록 하여 다시 선택하고 4번을 반복 수행한다.5) Repeat the template 4 times by repeating the template halfway from the selected image.

6) 전체 영역에 대하여 템플레이트를 선택하여 두 영상 사이의 해부학적 구조물들의 불일치 정도를 얻는다.6) Select the template for the whole area to get the degree of inconsistency of the anatomical structures between the two images.

7) 측정된 불일치 값들을 2차원 다항함수로 근사한다.7) The measured discrepancies are approximated by a two-dimensional polynomial function.

8) 얻어진 2차원 다항함수를 이용하여 영상에 비선형 변환을 적용한다.8) Apply the nonlinear transformation to the image using the 2D polynomial obtained.

9) 변형된 영상과 변형되지 않은 영상의 차영상을 얻어 시간에 따른 이상 부위의 변화를 찾아낸다.9) Find the difference of the abnormal part over time by obtaining the difference image between the deformed image and the undeformed image.

이처럼 종래의 영상 변환 방법에서는 폐와 늑골을 동시에 변환하는 방법이 사용되었다. 이러한 종래의 방법은, 폐와 늑골이 서로 다른 해부학적 구조물로서 환자의 자세 및 호흡 등에 의해 서로 다르게 변형되기 때문에, 늑골과 폐의 크기와 위치 변화가 서로 일치하지 않는 문제점이 있었다.As described above, in the conventional image conversion method, a method of simultaneously converting a lung and a rib is used. This conventional method has a problem that the size and position of the ribs and the lungs do not coincide with each other because the lungs and the ribs are differently deformed by the patient's posture and breathing as different anatomical structures.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 시간 간격을 두고 촬영한 흉부 영상에서 늑골을 분리한 후에 영상 변환을 통해 오류가 적은 차영상을 획득하는 방법 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problem, and after separating ribs from a chest image taken at intervals of time, a method for acquiring a low difference image through image conversion and a program for realizing the method are recorded. Its purpose is to provide a computer readable recording medium.

도 1 은 본 발명이 적용되는 하드웨어 시스템의 일예시도.1 is an exemplary view of a hardware system to which the present invention is applied.

도 2 는 본 발명에 따른 흉부 영상에서 늑골이 분리된 차영상 획득 방법에 대한 일실시예 흐름도.2 is a flowchart illustrating an embodiment of a method for obtaining a difference image from which ribs are separated from a chest image according to the present invention;

도 3a 및 3b 는 시간간격을 두고 촬영한 흉부 엑스(x)선 영상의 일예시도.Figures 3a and 3b is an example of a chest x-ray image taken at time intervals.

도 3c 및 3d 는 폐와 늑골 경계를 나타낸 영상의 일예시도.3c and 3d are examples of images showing lung and rib boundaries.

도 4a 및 4b 는 도 3a 및 3b 에 나타낸 영상에서 늑골을 제거한 영상의 일예시도.Figures 4a and 4b is an example of the image of the ribs removed from the image shown in Figures 3a and 3b.

도 4c 는 도 4a 의 영상을 도 4b 의 영상에 맞추기 위하여 영상변환한 영상의 일예시도.4C is an exemplary view of an image obtained by image conversion in order to fit the image of FIG. 4A to the image of FIG. 4B.

도 4d 는 도 4c 로부터 얻어진 차영상의 일예시도.4D is an exemplary view of a difference image obtained from FIG. 4C.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

1 : 마이크로 프로세서 2 : 주 기억장치1: microprocessor 2: main storage

3 : 보조 기억장치 4 : 입출력 장치3: auxiliary storage device 4: input / output device

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 시간 간격을 두고 촬영한 흉부 영상에서 오류가 적은 차영상을 획득하기 위한 방법에 있어서, 상기 시간 간격을 두고 촬영한 흉부 영상에서 늑골을 분리하여 제거하는 제 1 단계; 및 상기 늑골이 분리된 흉부 영상을 영상 변환하여 차영상을 획득하는 제 2 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for acquiring a difference-less image from a chest image taken at a time interval, the method comprising: separating ribs from a chest image taken at a time interval to remove the ribs; step; And a second step of obtaining a difference image by image converting the ribbed chest image.

또한, 본 발명은, 시간 간격을 두고 촬영한 흉부 영상에서 오류가 적은 차영상을 획득하기 위하여, 컴퓨터에, 상기 시간 간격을 두고 촬영한 흉부 영상에서 늑골을 분리하여 제거하는 제 1 기능; 및 상기 늑골이 분리된 흉부 영상을 영상 변환하여 차영상을 획득하는 제 2 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.In addition, the present invention, the first function for separating and removing the rib from the chest image taken at the time interval in a computer, in order to obtain a difference image less error in the chest image taken at a time interval; And a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for realizing a second function of acquiring a difference image by image-converting the ribbed chest image.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 일예를 통하여 본 발명의 요지를 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.First, looking at the gist of the present invention through an example as follows.

본 발명에서는 시간 간격을 두고 촬영한 흉부 엑스(x)선 영상에서 늑골과 폐를 분리하여 늑골을 제거한 폐의 영상을 얻고, 늑골이 제거된 폐 영상의 차영상을 얻어 늑골과 폐의 크기와 위치 변화의 불일치에서 오는 오류를 줄이는 방법을 제안한다. 이러한 본 발명은 또한 흉부 엑스(x)선 영상에서 늑골을 제거한 폐의 영상을 얻음으로써, 늑골에 의하여 가려진 이상 부위를 찾아내는데 도움을 준다.In the present invention, the ribs and lungs are separated from the chest X (x) images taken at time intervals to obtain an image of the lungs from which the ribs are removed, and the ribs and the lungs are removed from the lung image. Suggest ways to reduce errors that result from inconsistencies in change. The present invention also helps to find the abnormal region covered by the ribs by obtaining an image of the lungs from which the ribs are removed from the chest x-ray image.

이를 위하여 본 발명에서는, 시간 간격을 두고 촬영한 흉부 단순 엑스(x)선 영상을 이용하여 차영상을 얻을 때 폐와 늑골을 분리하여 늑골의 밝기를 폐와 늑골의 밝기의 평균값의 차이만큼 어둡게 하여 늑골의 영상을 제거한 후에 기존의 영상 변환 방법을 이용하여 차영상을 얻는 것을 특징으로 한다.To this end, in the present invention, when the difference image is obtained using a chest X-ray image taken at time intervals, the lungs and ribs are separated to make the brightness of the ribs darker by the difference between the average values of the brightness of the lungs and the ribs. After removing the image of the rib, the difference image is obtained by using an existing image conversion method.

도 1 은 본 발명이 적용되는 하드웨어 시스템의 일예시도이다.1 is an exemplary view of a hardware system to which the present invention is applied.

먼저, 시간 간격을 두고 촬영한 흉부 단순 엑스(x)선 영상에서 폐와 늑골을 분리한 후에 영상 변환을 통해 오류가 적은 차영상을 획득하는 알고리즘을 수행하기 위해 기본적으로 사용되는 시스템의 구성을 도 1 을 참조하여 간략하게 설명하면 다음과 같다.First of all, the system is basically used to perform algorithms that separate the lungs and ribs from chest X-rays taken at time intervals and then acquire the difference-free images through image transformation. Briefly described with reference to 1 is as follows.

도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 하드웨어 시스템은, 외부의 사용자와 데이터를 입/출력하기 위한 입출력 장치(4), 시간 간격을 두고 촬영한 흉부 단순 엑스(x)선 영상에서 폐와 늑골을 분리한 후에 영상 변환을 통해 오류가 적은 차영상을 획득하는 과정에서 필요한 데이터를 저장하기 위한 주/보조 기억장치(2,3) 및 상기 주/보조 기억장치(2,3)와 입/출력 장치(4)를 제어하고, 시간 간격을 두고 촬영한 흉부 단순 엑스(x)선 영상에서 폐와 늑골을 분리한 후에 영상 변환을 통해 오류가 적은 차영상을 획득하기 위한 마이크로 프로세서(1)를 구비한다.As shown in FIG. 1, the hardware system to which the present invention is applied includes an input / output device 4 for inputting / outputting data with an external user and a lung in chest X-ray images taken at intervals. Main / secondary storage device (2,3) and the main / secondary storage device (2,3) for storing necessary data in the process of acquiring the difference-free image through image conversion after separating the frame and the ribs. Microprocessor (1) for controlling the / output device (4) and for obtaining the error-free difference image through image conversion after separating lung and rib from chest X-ray image taken at time intervals It is provided.

상기와 같은 시스템을 통하여, 시간 간격을 두고 촬영한 흉부 단순 엑스(x)선 영상에서 폐와 늑골을 분리한 후에 영상 변환을 통해 오류가 적은 차영상을 획득하는 방법을 실행하게 되는데, 후술되는 도 2 의 처리 과정을 포함하고 있는 프로그램을 상기 마이크로 프로세서(1)에 내장시킨 상태에서 흉부 단순 엑스선 영상을 입력하여 상기 프로그램을 실행시키면, 상기 프로그램이 시간 간격을 두고 촬영한 흉부 단순 엑스(x)선 영상에서 폐와 늑골을 분리한 후에 영상 변환을 통해 오류가 적은 차영상을 획득하게 된다. 이러한 상세 동작을 도 2 내지 도 4 를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.Through such a system, after separating the lung and the rib from the chest X-ray image taken at time intervals, a method of obtaining a difference-free image through image conversion is performed. When the program including the process of 2 is embedded in the microprocessor 1 and the chest X-ray image is input and the program is executed, the chest X-ray photographed at a time interval by the program is executed. After separating the lungs and the ribs from the image, the difference-free image with less error is obtained through image transformation. This detailed operation will be described with reference to FIGS. 2 to 4.

도 2 는 본 발명에 따른 흉부 영상에서 늑골이 분리된 차영상 획득 방법에 대한 일실시예 흐름도이다. 그리고, 도 3a 및 3b 는 시간간격을 두고 촬영한 흉부엑스(x)선 영상의 일예시도이고, 도 3c 및 3d 는 폐와 늑골 경계를 나타낸 영상의 일예시도이며, 도 4a 및 4b 는 도 3a 및 3b 에 나타낸 영상에서 늑골을 제거한 영상의 일예시도이고, 도 4c 는 도 4a 의 영상을 도 4b 의 영상에 맞추기 위하여 영상변환한 영상의 일예시도이며, 도 4d 는 도 4c 로부터 얻어진 차영상의 일예시도로서, 원은 폐종양을 나타낸다.2 is a flowchart illustrating a method of obtaining a difference image in which ribs are separated from a chest image according to the present invention. 3A and 3B are examples of chest X-ray images taken at time intervals, and FIGS. 3C and 3D are examples of images showing lung and rib boundaries, and FIGS. 4A and 4B are views of FIGS. An example of an image with ribs removed from the images shown in FIGS. 3A and 3B, FIG. 4C is an example of an image converted to fit the image of FIG. 4A to the image of FIG. 4B, and FIG. 4D is a difference obtained from FIG. 4C. As an example of an image, a circle represents a lung tumor.

도 2 에 도시된 바와 같이 차영상을 얻기 위해서는, 먼저 시간 간격을 두고 촬영한 흉부 단순 엑스(x)선 영상을 얻는다(21). 도 3a 와 도 3b 는 시간 간격을 두고 촬영한 흉부 엑스(x)선 영상의 일예를 나타낸다. 영상의 크기는 가로 210 픽셀, 세로 450 픽셀이고, 각 픽셀은 12비트 값을 갖는다. 도 3a 의 영상은 어느 한 환자를 1998년 3월 27일에 촬영한 영상이고, 도 3b 의 영상은 같은 환자를 1997년 3월 18일에 촬영한 영상으로, 두 영상은 약 1년간의 시간 간격을 갖는다.In order to obtain a difference image as shown in FIG. 2, first, a chest X-ray image taken at time intervals is obtained (21). 3A and 3B show an example of a chest X-ray image taken at time intervals. The size of the image is 210 pixels in width and 450 pixels in length, and each pixel has a 12-bit value. The image of FIG. 3A is an image of a patient taken on March 27, 1998, and the image of FIG. 3B is an image of the same patient taken on March 18, 1997, and the two images are about one year apart. Has

이후, 상기 시간 간격을 두고 획득한 흉부 엑스선 영상으로부터 폐와 늑골의 경계를 추출한다(22). 이때, 폐와 늑골의 경계는 소벨 연산(Sobel operator) 방법 또는 임계치(threshold) 방법 등과 같은 이미 알려진 여러 가지 경계 검출 방법을 사용하여 얻는다. 도 3c 와 도 3d 는 이러한 방법으로 얻은 폐와 늑골의 경계를 나타낸다.Thereafter, the boundary between the lungs and the ribs is extracted from the chest X-ray images obtained at the time intervals (22). At this time, the boundary between the lung and the ribs is obtained by using various known boundary detection methods such as a Sobel operator method or a threshold method. 3C and 3D show the lung and rib boundaries obtained by this method.

이후, 상기 얻어진 폐와 늑골의 경계를 이용하여 폐와 늑골의 영상을 분리한다(23). 그러면, 여러 조각의 폐와 늑골의 영상이 얻어진다. 여기서, 늑골의 영상은 늑골과 폐가 겹쳐진 영상이다. 이러한 영상에서 늑골만의 영향을 제거하면 폐만의 영상을 얻을 수 있다. 그 과정을 상세히 살펴보면 다음과 같다.Thereafter, images of the lungs and the ribs are separated using the obtained borders of the lungs and the ribs (23). Then, several pieces of images of lungs and ribs are obtained. Here, the image of the rib is an image in which the rib and the lung overlap. Removing these effects from the ribs alone can produce images of lungs. Looking at the process in detail as follows.

단순 엑스(x)선 영상에서의 밝기는 밀도에 비례한다. 즉, 뼈와 같이 밀도가 높은 부분은 밝게 나타나고, 공기와 같이 밀도가 낮은 부분은 어둡게 나타난다. 폐와 늑골의 영상에서도 이와 같은 현상이 나타난다. 즉, 폐의 영상이 늑골의 영상보다 상대적으로 어둡게 나타난다. 늑골의 밀도가 일정하다고 하면, 폐와 늑골이 겹쳐져서 생기는 영상은 폐의 영상에 비해 일정한 밝기만큼 밝게 나올 것이다. 이것을 고려하여 분리된 늑골 영상의 밝기의 평균값과 폐 영상의 밝기의 평균값의 차이를 얻어 그 차이만큼 늑골 영상의 밝기를 줄이면, 늑골의 영상이 제거된 폐만의 영상을 얻을 수 있다(24). 이것을 수식으로 나타내면, 다음의 (수학식 1)과 같다.The brightness in a simple X-ray image is proportional to the density. In other words, dense parts such as bones appear bright, while low-density parts such as air appear dark. The same is true for images of the lungs and ribs. That is, the lung image appears relatively darker than the rib image. If the density of the ribs is constant, the images of the lungs and ribs overlap will be brighter with a certain brightness than the lungs. In consideration of this, if the average value of the brightness of the separated rib image and the average value of the brightness of the lung image are obtained and the brightness of the rib image is reduced by the difference, an image of the lung of which the rib image is removed can be obtained (24). If this is expressed by a formula, it is as following (Equation 1).

PR→ PR- (mR- mL)P R → P R- (m R -m L )

여기서, PR은 늑골에서의 픽셀값이고, mR과 mL은 각각 늑골과 폐에서의 픽셀값의 평균값이다. 이와 같은 방법으로 흉부 단순 엑스(x)선 영상에서 늑골의 영상을 제거한다(24). 늑골의 영상을 제거한 흉부 단순 엑스(x)선 영상을 도 4a 와 도 4b 에 나타내었다.Where P R is the pixel value in the ribs, and m R and m L are the average values of the pixel values in the ribs and lungs, respectively. In this way, the rib image is removed from the chest X-ray image (24). Chest X-ray images with the ribs removed are shown in FIGS. 4A and 4B.

도 4 에서 볼 수 있듯이 상기와 같은 방법으로 얻어진 폐만의 영상도 촬영 조건, 환자의 자세, 호흡 및 심박 등에 의해 폐의 크기, 위치 및 형태 등이 서로 다르게 나타난다. 이러한 차이를 보정하기 위하여 기존의 여러 가지 영상 변환 과정을 거친다.As can be seen in Figure 4 the image of the lungs obtained by the above-described method, the size, location and shape of the lungs are different from each other due to the photographing conditions, the patient's posture, breathing and heart rate. In order to correct such a difference, various image conversion processes are performed.

우선, 대조도를 맞추기 위하여 두 영상의 평균과 표준 편차가 같아지도록 한 영상의 밝기를 다음의 (수학식 2)와 같이 바꾸어준다.First, in order to match the contrast, the brightness of one image is changed as shown in Equation 2 so that the average and standard deviation of the two images are the same.

PA→ (PA- mA) x (σBA) + mB P A → (P A -m A ) x (σ B / σ A ) + m B

여기서, PA, mA, σA는 변환하고자 하는 영상 A의 밝기, 밝기의 평균, 표준편차를 나타내고, mB와 σB는 다른 영상 B의 밝기의 평균과 표준편차를 나타낸다. 이러한 기존의 변환 과정을 거치면 두 영상의 대조도가 같아진다.Here, P A , m A and sigma A represent the brightness, mean and standard deviation of the image A to be converted, and m B and σ B represent the mean and standard deviation of the brightness of another image B. Through this conventional conversion process, the contrast between the two images is the same.

이후, 대조도가 같아진 두 영상의 해부학적 구조물의 위치와 형태의 차이를 보정하기 위하여 적당한 크기의 템플레이트를 변환하고자 하는 영상 A에서 잡고, 이것을 다른 영상 B에서 상기 템플레이트 크기의 2배가 되는 검색 영역을 잡아 템플레이트와 가장 유사한 위치를 찾는다.Then, in order to correct the difference between the position and the shape of the anatomical structure of the two images with the same contrast, the image is grabbed from the image A to be converted into a template of a suitable size, and the search region is twice the size of the template in another image B. Grab and find the location that most closely resembles the template.

템플레이트를 서로 반씩 겹치게 하면서 변환하고자 하는 영상 A에서 이동하면서 A 전역에 대하여 위치값을 찾는다. 이렇게 하여 얻어진 위치 데이터를 연속함수로 피팅하고, 피팅하여 얻어진 연속함수를 이용하여 영상을 변형시켜주면 해부학적 구조물의 위치와 형태의 불일치를 줄일 수 있다.Find the position value for the entire area of A while moving the image A to be converted while overlapping the templates in half. By fitting the position data obtained in this way into a continuous function and transforming the image using the continuous function obtained by fitting, it is possible to reduce the inconsistency of the position and shape of the anatomical structure.

도 4c 에 가로 32 픽셀과 세로 32 픽셀 크기의 템플레이트를 가로 64 픽셀과 세로 64 픽셀 크기의 검색 영역에서 가장 유사한 위치를 찾아 2차원 5차 다항함수로 피팅하여 얻어진 함수를 이용하여 변환한 영상을 나타내었다. 이와 같은 방법으로 해부학적 구조물의 불일치를 최소화하여 두 영상의 차영상을 얻으면(26) 시간에 따른 영상의 변화를 명백히 볼 수 있다.FIG. 4C shows an image converted by using a function obtained by finding a template having a size of 32 pixels and a height of 32 pixels in a search area having a width of 64 pixels and a length of 64 pixels and fitting a 2-dimensional fifth order polynomial function. It was. By minimizing the inconsistency of anatomical structures in this way, and obtaining the difference images of the two images (26), the image changes over time can be clearly seen.

도 4d 에 이러한 방법으로 얻어진 차영상을 나타내었다. 도 4d 의 작은 원은 폐종양을 나타낸다. 도 3b 에는 폐종양이 없으나 도 3a 에 폐종양이 있어 두 영상의 차영상에서 나타난 것이다. 도 3a 와 도 3b 만으로는 폐종양을 찾기가 쉽지 않으나, 차영상을 나타내는 도 4d 에서는 쉽게 찾을 수 있다. 이렇듯이 차영상을 이용하면 시간에 따른 병의 발생 및 진행 과정을 명확하게 볼 수 있다.4d shows the difference image obtained by this method. The small circles in FIG. 4D represent lung tumors. There is no lung tumor in FIG. 3b, but there is a lung tumor in FIG. 3a, which is shown in the difference image of the two images. 3A and 3B alone, it is not easy to find a lung tumor, but it can be easily found in FIG. 4D showing a difference image. As such, using the difference image, it is possible to clearly see the occurrence and progress of the disease over time.

이상에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 보였는데, 여기에 사용한 수치나 방법들은 단순 엑스(x)선 영상에 따라 달라질 수 있다. 본 발명에서 중요한 것은 흉부 단순 엑스(x)선 영상에서 차영상을 얻을 때 지금까지는 폐와 늑골을 함께 영상 변환을 하여 얻었기 때문에 좋은 차영상을 얻을 수 없었으나, 본 발명에서는 늑골과 폐를 분리하여 늑골의 영상을 제거하고 폐 영상만을 이용하여 영상 변환을 하여 좋은 차영상을 얻을 수 있도록 한다.Above has shown a specific embodiment of the present invention, the numerical values or methods used herein may vary according to a simple X (x) ray image. Importantly, in the present invention, when a difference image is obtained from a chest X-ray image, a good difference image cannot be obtained because the lungs and ribs are obtained by image conversion up to now, but the ribs and lungs are separated in the present invention. Remove the rib image and convert the image using only the lung image to obtain a good difference image.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes can be made in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary knowledge.

상기와 같은 본 발명은, 흉부의 단순 엑스(x)선 영상을 이용하여 차영상을얻을 때 늑골과 폐 등의 해부학적 구조물의 불일치에서 발생하는 오류를 상당히 줄일 수 있는 효과가 있다.The present invention as described above, when the difference image is obtained by using a simple x-ray (x) X-ray image of the chest has an effect that can significantly reduce the error caused by the mismatch of anatomical structures such as ribs and lungs.

특히, 기존의 방식은 늑골과 폐를 동시에 영상 변환하여 차영상을 얻으나, 본 발명은 늑골을 제거하고 폐만의 영상을 영상 변환하여 차영상을 얻기 때문에 늑골의 영향을 줄일 수 있는 효과가 있다.In particular, the conventional method to obtain the difference image by image conversion of the ribs and lungs at the same time, the present invention has the effect of reducing the effect of the ribs to remove the ribs and to obtain a difference image by image conversion of the lung only.

또한, 늑골과 폐의 경계 부분에 위치한 이상 부위는 늑골을 제거하기 전에는 잘 나타나지 않으나, 본 발명에서는 늑골의 영상을 제거함으로써 늑골과 폐의 경계 부분에 위치한 이상 부위도 잘 나타나게 되어 진단의 오류를 줄이는데 도움을 줄 수 있는 효과가 있다.In addition, the abnormal part located at the border portion of the ribs and lungs does not appear well before removing the ribs, but in the present invention, the abnormal part located at the boundary parts of the ribs and lungs is also well displayed by removing the image of the ribs, thereby reducing errors in diagnosis. There is an effect that can help.

Claims (6)

시간 간격을 두고 촬영한 흉부 영상에서 오류가 적은 차영상을 획득하기 위한 방법에 있어서,In the method for obtaining a difference-free image from the chest image taken at intervals of time, 상기 시간 간격을 두고 촬영한 흉부 영상에서 늑골을 분리하여 제거하는 제 1 단계; 및A first step of separating and removing ribs from the chest image taken at intervals of time; And 상기 늑골이 분리된 흉부 영상을 영상 변환하여 차영상을 획득하는 제 2 단계A second step of image-converting the ribbed chest image to obtain a difference image 를 포함하는 흉부 영상에서 늑골이 분리된 차영상 획득 방법.Differential image acquisition method ribs are separated from the chest image comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 단계는,The first step is, 상기 시간 간격을 두고 촬영한 흉부 영상을 획득하는 제 3 단계;Obtaining a chest image photographed at the time intervals; 상기 시간 간격을 두고 획득한 흉부 영상으로부터 폐와 늑골의 경계를 추출하는 제 4 단계;Extracting a boundary between the lung and the rib from the chest image obtained at intervals of time; 상기 얻어진 폐와 늑골의 경계를 이용하여 폐와 늑골의 영상을 분리하는 제 5 단계; 및A fifth step of separating the images of the lungs and the ribs using the obtained borders of the lungs and the ribs; And 상기 분리된 흉부 영상에서 늑골의 영상을 제거하여 폐 영상을 획득하는 제 6 단계A sixth step of obtaining a lung image by removing an image of the rib from the separated chest image 를 포함하는 흉부 영상에서 늑골이 분리된 차영상 획득 방법.Differential image acquisition method ribs are separated from the chest image comprising a. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 늑골 영상의 제거 과정은,The process of removing the rib image, 늑골의 밝기를 폐와 늑골의 밝기의 평균값의 차이만큼 어둡게 하여 늑골의 영상을 제거하여 폐 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 흉부 영상에서 늑골이 분리된 차영상 획득 방법.A method of obtaining a difference image in which ribs are separated from a chest image, characterized in that the brightness of the ribs is darkened by the difference between the average values of the brightness of the lungs and the ribs to remove the images of the ribs. 시간 간격을 두고 촬영한 흉부 영상에서 오류가 적은 차영상을 획득하기 위하여, 컴퓨터에,In order to obtain a difference-free image from a chest image taken at intervals, 상기 시간 간격을 두고 촬영한 흉부 영상에서 늑골을 분리하여 제거하는 제 1 기능; 및A first function of separating and removing ribs from a chest image taken at intervals of time; And 상기 늑골이 분리된 흉부 영상을 영상 변환하여 차영상을 획득하는 제 2 기능A second function of image-converting the ribbed chest image to obtain a difference image 을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for realizing this. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제 1 기능은,The first function, 상기 시간 간격을 두고 촬영한 흉부 영상을 획득하는 제 3 기능;A third function of acquiring a chest image photographed at the time intervals; 상기 시간 간격을 두고 획득한 흉부 영상으로부터 폐와 늑골의 경계를 추출하는 제 4 기능;A fourth function of extracting a border between a lung and a rib from the chest image obtained at the time intervals; 상기 얻어진 폐와 늑골의 경계를 이용하여 폐와 늑골의 영상을 분리하는 제 5 기능; 및A fifth function of separating the images of the lungs and the ribs using the obtained borders of the lungs and the ribs; And 상기 분리된 흉부 영상에서 늑골의 영상을 제거하여 폐 영상을 획득하는 제 6 기능A sixth function of obtaining a lung image by removing an image of the rib from the separated chest image 을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for realizing this. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,The method according to claim 4 or 5, 상기 늑골 영상의 제거 과정은,The process of removing the rib image, 늑골의 밝기를 폐와 늑골의 밝기의 평균값의 차이만큼 어둡게 하여 늑골의 영상을 제거하여 폐 영상을 획득하는 기능The function of obtaining a lung image by removing the image of the rib by darkening the brightness of the rib by the difference between the average values of the brightness of the lung and the rib. 을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for realizing this.
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