一種用於圖像分割的方法、系統和電腦程式的製作方法

2023-09-19 07:53:15 2

專利名稱：一種用於圖像分割的方法、系統和電腦程式的製作方法
一種用於圖像分割的方法、系統和電腦程式
本發明涉及一種圖像分割的方法，包括選取表示構建為在圖像中被分 割的結構的先驗模型的步驟。
本發明還涉及一種圖像分割的系統，包括輸入，用於選取表示構建為 在圖像中被分割的結構的先驗模型。
本發明又涉及一種能夠進行圖像分割的電腦程式，所述電腦程式 包括使處理器執行選取表示構建為在圖像中被分割的結構的先驗模型的步 驟的指令。
如在首段中提出的本方法的實施例從WO 2005/008587 Al中可知。已 知的方法被布置為使用基於模型的分割方法對圖像，尤其是醫學診斷圖像 進行分割，從而器官模型由柔性表面來表示，且適於感興趣對象的邊界。 為此，已知方法還被布置為使用器官特異性數據，例如器官的形狀特性、 或器官邊界特徵(例如梯度、梯度方向和強度範圍)、或器官的組織特性。 然後以其不變的形式使用形狀模型，並通過適當的圖像分割算法對其進行 變形，從而使用器官特異性數據來將所述模型適於對象邊界。
該己知方法的缺點在於，其使用了事先建立的先驗模型，尤其是形狀 模型，該模型基於多個示例圖像及各自圖像分割的相應結果而建立。對於 醫學應用，由於這些示例分割難以進行收集，因此這些示例分割通常表示 受試者正態總體(normal subject population)圖像。此外，事先建立的形狀模
型無法包括人類總體的各種形狀和尺寸，並且無法表示大多數的病理。這 兩種缺點導致了較差的分割結果，尤其是對於非典型的圖像。
本發明的目的是提供一種圖像分割的方法，其對於相當廣泛的對象具
有魯棒性。為此，根據本發明的方法包括以下步驟 選取輔助信息；
使用該輔助信息改變先驗模型從而產生另一模型。本發明的技術措施基於以下認識，即通過提供輔助信息，可容易地改 變先驗模型，以滿足當前情況的要求。注意到，先驗模型可包括形狀模型、 表示器官的實際尺寸的器官大小模型、運動模型、圖像對比度和/或外形模 型等。根據本發明，應當理解的是，術語"改變"指的是修改/調整選取的 先驗模型，或者轉向不同的先驗模型。當分割醫學數據顯示出如解剖數據 中的病理異常時，後一種可能性是有利的。
在根據本發明的方法的實施例中，輔助信息是從圖像數據中檢索的。
優選地，對於以DICOM (醫學數字通信)格式存儲的醫學圖像，可以 電子格式自動檢索諸如患者的年齡、性別和身體大小等的輔助信息。本發 明並不局限於操作DICOM圖像，數字數據提取得其它可能性包括醫學成像 和通信(PACS)、醫院信息系統(HIS)和/或放射信息系統(RIS)源，或能選取次 於圖像數據的輔助信息的任何其它電子格式。本發明的技術措施確保了數 據處理過程中自動化水平的增加。或者，輔助信息可由人類操作者以交互 式的方式提供，例如使用適當的用戶接口。使用該輔助信息例如通過縮放 先驗模型的整體大小適配構建為被分割的解剖結構的期望大小和/或期望形 狀。或者，可從預存儲的可用模型集合中選擇不同的先驗模型，以代替選 取的先驗模型，例如表示患者體內期望活診斷的病理的適當模型。又或者， 先驗模型可被表示患者所屬的總體組(populatkmgroup)的另一模型所代替。
在根據本發明的方法的另一實施例中，該方法還包括使用另一模型執 行圖像分割的步驟。
根據該技術措施，能夠進行魯棒的圖像分割方法，其對於各種的總體 組可提供可靠的分割結果，該方法具有年齡特異性並可處理表示病理的非 典型形狀。
在根據本發明的系統中，輸入被進一步布置用於選取輔助信息，該系 統還包括處理器單元，其用於使用輔助信息改變先驗模型從而產生另一模 型。權利要求7和8給出了根據本發明的系統的另一些有利實施例。根據 本發明的系統將參照圖2進行更詳細地描述。
根據本發明的用於能夠進行圖像分割的電腦程式包括進一步使處理 器執行以下步驟的指令
選取輔助信息；使用輔助信息改變先驗模型從而產生另一模型。
權利要求10和11給出了根據本發明的電腦程式的另一些有利實施 例。根據本發明的電腦程式提供了能夠進行自動魯棒圖像分割的手段， 從而可獲得各種的結構，更具體地，各種的患者組和健康狀況的精確結果。 根據本發明的電腦程式的另一些優點將參照圖3進行討論。
本發明的這些和其它方面將參照以下附圖進行討論。


圖1呈現出根據本發明的方法的實施例的示意圖2呈現出根據本發明的系統的實施例的示意圖3呈現出根據本發明的電腦程式的流程圖的示意圖。
圖1呈現出根據本發明的方法的實施例的示意圖。在本發明的方法1
的步驟2中，對表示構建為在圖像中被分割的結構的先驗模型進行選取。 優選地，該圖像包括醫學診斷圖像。進一步優選地，以DICOM格式準備醫 學診斷圖像，從而除診斷數據外還存儲輔助信息。或者，可以任何其它格 式存儲診斷圖像，其包括例如源自PACS/HIS/RIS源的輔助信息。在這些情 況下根據本發明的方法1有利地進入步驟3，從而從電子文檔5中提取出輔 助信息，包括例如適當的患者相關信息5a，和/或適當的結構相關信息5b。 患者相關信息的示例包括患者的年齡、性別、組別等，而結構相關信息的 示例可包括諸如直腸、膀胱、肺等結構的解剖位置，或患者被懷疑/診斷的 病理。在根據本發明的方法1的備選實施例中，輔助信息由人類操作者在 步驟7中提供，在步驟7中該操作者可使用用戶接口 9輸入適當的輔助信 息9a、 9b。當載入輔助信息時，根據本發明的方法1進入步驟4，在該步 驟中使用輔助信息改變先驗模型從而產生另一模型。在本發明的上下文中 改變的過程應理解為更新初始的先驗模型(如調整大小)，或者，偏向不同 的先驗模型(如選擇表示特定患者組的先驗模型)，或在構建為被分割的結 構中檢測到(或從先驗的臨床檢査中懷疑的)的異常。在方法1的步驟6 中使用從而獲得的另一模型執行圖像分割，並且在步驟8中將分割步驟的 結果可視化在適當的觀察器上。
圖2呈現出根據本發明的系統的實施例的示意圖。根據本發明用於圖像分割的系統10包括具有輸入14的計算機12，該輸入用於選取表示構建 為在圖像15中被分割的結構的先驗模型11。輸入14被進一步布置為選取 輔助信息13，而處理器單元16被布置為按照該輔助信息改變先驗模型11。 如參照圖1已經解釋的，輔助信息13可從圖像15被直接載入，或者，可 在人類操作者提供的情況下從用戶接口載入。優選地，系統10還包括適當 的設備，尤其是布置用於提供圖像15的醫學診斷設備18。
圖3呈現出根據本發明的電腦程式的流程圖的示意圖。本發明的計 算機程序30的指令32使適當的處理器(未示出)選取表示構建為在圖像 中被分割的結構的先驗模型。優選地，該圖像包括醫學診斷圖像。進一步 優選地，以DICOM格式準備醫學診斷圖像，從而除診斷數據外還存儲輔助 信息。或者，可以任何其它格式存儲診斷圖像，其包括例如源自 PACS/HIS/RIS源的輔助信息。在這些情況下根據本發明的電腦程式30 有利地包括指令33，其使處理器從電子文檔35中提取出輔助信息。輔助信 息包括，例如，適當的患者相關信息35a，和/或適當的結構相關信息35b。 患者相關信息的示例包括患者的年齡、性別、組別等，而結構相關信息的 示例可包括諸如直腸、膀胱、肺等結構的解剖位置，或患者被懷疑/診斷的 病理。在根據本發明的電腦程式30的備選實施例中，電腦程式包括指 令37，其使用適當的用戶接口 39接收輔助信息39a、 39b。當載入輔助信 息時，根據本發明的電腦程式30進入另一步驟，在該步驟中藉助於指令 34使用輔助信息改變先驗模型從而產生另一模型。在本發明的上下文中改 變的過程應理解為更新初始的先驗模型(如調整大小)，或者，偏向不同的 先驗模型(如選擇表示特定患者組的先驗模型)，或在構建為被分割的結構 中檢測到的異常。通過使用另一指令36，電腦程式30使用獲得的另一模 型執行圖像分割。優選地，電腦程式30還包括指令38，其使處理器在適 當的觀察器上可視化分割步驟的結果。
權利要求
1、一種圖像分割的方法(1)，包括以下步驟選取(2)表示構建為在圖像中被分割的結構的先驗模型；選取(3)輔助信息(5a，5b)；使用所述輔助信息(5a，5b)改變(4)所述先驗模型從而產生另一模型。
2、 根據權利要求1所述的方法，其中，所述輔助信息(5a， 5b)是從所 述圖像數據(5)中檢索的。
3、 根據權利要求1或2中任一權利要求所述的方法，其中，對於圖像 而選擇醫學圖像，所述方法還包括選擇所述輔助信息的患者相關信息(5a) 的步驟。
4、 根據權利要求1或2所述的方法，其中，對於圖像而選擇醫學圖像， 所述方法還包括選擇所述輔助信息的結構相關信息(5b)的歩驟。
5、 根據權利要求1到4所述的方法，所述方法還包括使用所述另一模 型執行圖像分割(6)的步驟。
6、 一種用於圖像分割的系統(IO)，包括 輸入(14)，其用於i. 選取表示構建為在圖像(15)中被分割的結構的先驗模型(11);ii. 選取輔助信息(13);處理器單元(16)，其用於使用所述輔助信息改變所述先驗模型從而產生 另一模型。
7、 根據權利要求6所述的系統，其中，所述輸入被進一步布置用於選 取構建為被分割的圖像，所述處理器被進一步布置用於從所述圖像(15)中檢 索所述輔助信息(13)。
8、 根據權利要求6或7所述的系統，其中，所述處理器單元(16)被進 一步布置為使用所述另一模型分割所述圖像。
9、 一種能夠進行圖像分割的電腦程式(30)，所述電腦程式包括使 處理器執行以下步驟的指令選取(32)表示構建為在圖像中被分割的結構的先驗模型； 選取(33)輔助信息(35a， 35b);使用所述輔助信息改變(34)所述先驗模型從而產生另一模型。
10、 根據權利要求9所述的電腦程式，還包括用於選取圖像數據並 從所述圖像數據(35)中檢索所述輔助信息的指令(33)。
11、 根據權利要求10所述的電腦程式，還包括用於使用所述另一模 型執行圖像分割的指令(36)。
全文摘要
本發明涉及一種圖像分割的方法1，其中在步驟2中對表示構建為在圖像中被分割的結構的先驗模型進行選取。優選地，該圖像包括醫學診斷圖像。進一步優選地，以DICOM格式準備醫學診斷圖像，從而除診斷數據外還存儲輔助信息。在這些情況下根據本發明的方法1有利地進入步驟3，從而從電子文檔5中提取出輔助信息，包括例如適當的患者相關信息5a，和/或適當的結構相關信息5b。患者相關信息的示例包括患者的年齡、性別、組別等，而結構相關信息的示例可包括諸如直腸、膀胱、肺等結構的解剖位置，或該患者被懷疑/診斷的病理。根據本發明的方法1的備選實施例中，輔助信息由人類操作者在步驟7中提供，在步驟7中該操作者可使用用戶接口9輸入適當的輔助信息9a、9b。當載入輔助信息時，根據本發明的方法1進入步驟4，在該步驟中使用輔助信息改變先驗模型從而產生另一模型。在方法1的步驟6中使用獲得的另一模型執行圖像分割，在步驟8中將分割步驟的結果可視化在適當的觀察器上。
文檔編號G06T7/00GK101443811SQ200680034775
公開日2009年5月27日 申請日期2006年9月7日 優先權日2005年9月23日
發明者C·A·科科斯科, D·貝斯特羅夫, S·揚, T·內奇 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司