專利名稱：用于在圖像中使用發(fā)散梯度場(chǎng)響應(yīng)進(jìn)行基于滑降的對(duì)象分割的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及多維圖像的分析，并且更特別地涉及在3-D圖像分析中使用滑降和發(fā)散梯度場(chǎng)響應(yīng)(DGFR，Divergent Gradient FieldResponse)。
相關(guān)技術(shù)的討論醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域自X射線被首次用于確定解剖學(xué)異常以來已呈現(xiàn)出巨大的進(jìn)步。醫(yī)學(xué)成像硬件以更新的機(jī)器的形式取得進(jìn)展，這些機(jī)器諸如醫(yī)學(xué)共振成像(MRI)掃描儀、計(jì)算機(jī)軸向斷層成像(CAT)掃描儀等。因?yàn)橛蛇@些現(xiàn)代醫(yī)學(xué)掃描儀產(chǎn)生大量圖像數(shù)據(jù)，所以需要研發(fā)在所掃描的醫(yī)學(xué)圖像中自動(dòng)確定解剖學(xué)異常的存在的圖像處理技術(shù)。
在數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像內(nèi)識(shí)別解剖學(xué)結(jié)構(gòu)存在多種困難。一方面涉及識(shí)別的準(zhǔn)確度。另一方面是識(shí)別的速度。因?yàn)獒t(yī)學(xué)圖像幫助醫(yī)生診斷疾病或病況，所以識(shí)別的速度對(duì)于幫助醫(yī)生實(shí)現(xiàn)及早診斷是極其重要的。因此，需要改善識(shí)別技術(shù)，這些識(shí)別技術(shù)提供精確而快速地識(shí)別醫(yī)學(xué)圖像中的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)。
數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像使用從例如CAT掃描儀、MRI等的掃描儀所獲得的原始圖像數(shù)據(jù)來被構(gòu)建。數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像典型地為由像素元素組成的2-D圖像或由體積元素(“體素”)組成的3-D圖像。這種2-D圖像或3-D圖像使用醫(yī)學(xué)圖像識(shí)別技術(shù)來處理，以確定存在諸如囊腫、腫瘤、息肉等的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)。但是，在給出通過任何給定圖像掃描所產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)目的情況下，優(yōu)選的是，自動(dòng)技術(shù)應(yīng)當(dāng)給醫(yī)生指出圖像的所選擇的區(qū)域中的解剖學(xué)特征，以用于進(jìn)一步診斷任何疾病或病況。
基于特征的識(shí)別技術(shù)被用于確定解剖學(xué)結(jié)構(gòu)在醫(yī)學(xué)圖像中的存在。但是，基于特征的識(shí)別技術(shù)受困于準(zhǔn)確度問題。因此，需要不基于特征的識(shí)別技術(shù)，這些識(shí)別技術(shù)提供改善地識(shí)別醫(yī)學(xué)圖像中的解剖學(xué)特征。
使用滑降、DGFR等的醫(yī)學(xué)圖像分析技術(shù)提供了改善的圖像分析。但是，如果使用這些技術(shù)的組合，那么通過使用這些技術(shù)所獲得的優(yōu)勢(shì)可以進(jìn)一步被增強(qiáng)。因此，需要確定圖像分析技術(shù)的組合，該技術(shù)組合與常規(guī)的圖像分析技術(shù)相比可以提供改善的結(jié)果。
醫(yī)學(xué)圖像分析的DGFR技術(shù)的使用在Senthil Periaswamy和LucaBogoni的題為“A SYSTEM AND METHOD FOR FILTERING AND AUTOMATICDETECTION OF CANDIDATE ANATOMICAL STRUCTURES IN MEDICALIMAGES(用于在醫(yī)學(xué)圖像中過濾和自動(dòng)檢測(cè)候選解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和方法)”的美國專利申請(qǐng)中被公開，該專利申請(qǐng)于2004年11月10日提交并且序列號(hào)為10/985,548，該專利申請(qǐng)?jiān)诖巳囊胱鳛閰⒖肌?br> 針對(duì)醫(yī)學(xué)圖像分析使用滑降技術(shù)在Luca Bogoni和JianmingLiang的題為“TOBOGGAN BASED SHAPE CHARECTERIZATION(基于滑降的形狀特征)”的美國專利申請(qǐng)中被公開，該專利申請(qǐng)于2004年12月7日提交并且序列號(hào)為11/006,282，該專利申請(qǐng)?jiān)诖巳囊胱鳛閰⒖肌?br> 概述本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種用于在具有圖像元素的圖像中分割一個(gè)或多個(gè)候選對(duì)象的方法和裝置。該方法包括識(shí)別所述候選對(duì)象之一在該圖像中的位置，其中，該位置基于給定的圖像元素；并在處于該位置附近的相鄰圖像元素處計(jì)算一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)值。根據(jù)所計(jì)算的響應(yīng)值創(chuàng)建圖像元素簇，并且一個(gè)或多個(gè)該圖像元素簇被選擇為一個(gè)或多個(gè)候選對(duì)象的對(duì)象分割。
本發(fā)明的另一目的涉及一種方法，該方法用于通過從圖像中提取子圖像體積來在該圖像中分析候選對(duì)象，其中，該子圖像體積包括圖像元素，并使用這些圖像元素進(jìn)行滑降，以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)滑降簇。這些滑降簇被結(jié)合，以將與候選對(duì)象之一相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)滑降簇確定為最終的滑降簇，并且使用該最終的滑降簇來分割該子圖像體積，以分析所述候選對(duì)象之一。
附圖簡述本發(fā)明的示例性實(shí)施例參照附圖來描述，其中

圖1是示出了在本發(fā)明的實(shí)施例中使用DGFR和滑降的候選對(duì)象檢測(cè)的流程圖；圖2示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的所示的子體積中的示例性息肉的3D正交視圖；圖3示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的示例性息肉的標(biāo)準(zhǔn)化梯度場(chǎng)；圖4示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的尺寸為11的示例性模板向量蒙版(mask)；圖5示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的針對(duì)圖4中所示的示例性蒙版尺寸11所生成的DGFR響應(yīng)圖像；圖6示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的針對(duì)尺寸為9的示例性蒙版所生成的DGFR響應(yīng)圖像；圖7示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的針對(duì)尺寸為7的示例性蒙版所生成的DGFR響應(yīng)圖像；圖8示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的針對(duì)尺寸為5的示例性蒙版所生成的DGFR響應(yīng)圖像；圖9示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的滑降技術(shù)；圖10示出了使用蒙版尺寸為11的示例性實(shí)施例中的在DGFR響應(yīng)上所形成的滑降簇；圖11示出了使用蒙版尺寸為11的DGFR的示例性實(shí)施例中的在原始圖像響應(yīng)的子體積上所形成的滑降簇；圖12示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的結(jié)合滑降簇的過程的流程圖42；圖13示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的包括被擴(kuò)展的滑降簇的滑降簇的軸向視圖；圖14示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的包括被擴(kuò)展的滑降簇的滑降簇的軸向視圖；圖15示出了在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中執(zhí)行簇的結(jié)合過程之后的所形成的簇；圖16示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的在執(zhí)行形態(tài)學(xué)操作之后所獲得的最終滑降簇；以及圖17示出了被用在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的示例性計(jì)算機(jī)。
示例性實(shí)施例詳述本發(fā)明的示例性實(shí)施例將參照附圖來描述。
圖1是示出了在本發(fā)明的實(shí)施例中使用DGFR和滑降的候選對(duì)象檢測(cè)的流程圖。流程圖10開始于步驟12，在步驟12中，根據(jù)原始圖像體積中的位置提取子圖像體積I(x，y，z)。該子體積或者是各向同性的或者是各向異性的。該子圖像體積充分覆蓋了需要檢測(cè)其在該圖像體積內(nèi)存在的候選對(duì)象(多個(gè)候選對(duì)象)。該原始子體積在下面圖2的上下文中被描述。使用發(fā)散梯度場(chǎng)響應(yīng)(DGFR)的基于滑降的對(duì)象分割(TBOS)(以下被稱為TBOS-DGFR)假設(shè)，使用手動(dòng)的或自動(dòng)的過程，已經(jīng)將感興趣的候選對(duì)象置于圖像體積內(nèi)。被定位的圖像周圍的區(qū)域?yàn)樽芋w積，而該候選對(duì)象的特性需要被確定。
圖2示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的所示子體積中的示例性息肉的3D正交視圖。在被用于檢測(cè)結(jié)腸癌的虛擬結(jié)腸鏡檢查過程中，作為示例而把結(jié)腸中的息肉看作是候選對(duì)象。那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，該示例性息肉僅僅是示例，并且(醫(yī)學(xué)圖像中的或非醫(yī)學(xué)圖像中的)其他任何候選對(duì)象都能夠被檢測(cè)到。如果能夠計(jì)算梯度場(chǎng)并且在其上可以執(zhí)行滑降，那么來自不同形式的具有任意維數(shù)的圖像就可以被處理，以檢測(cè)候選對(duì)象。在此，I(x，y，z)是具有原始強(qiáng)度圖像的子體積并且包含息肉的實(shí)例。
該子體積I(x，y，z)可以由用戶通過使用鼠標(biāo)或其他類似點(diǎn)擊裝置(未示出)來點(diǎn)擊在屏幕上所顯示的息肉候選對(duì)象而被確定。可替換地，該候選位置可以通過檢測(cè)模塊來自動(dòng)定位。針對(duì)這種自動(dòng)的息肉測(cè)量，必需執(zhí)行息肉分割。息肉分割過程提出了確定將息肉與結(jié)腸壁分離的內(nèi)插表面(平的或較高階的表面)的難題。
當(dāng)蒙版尺寸與給定息肉的尺寸相適合時(shí)，該DGFR技術(shù)產(chǎn)生最佳的響應(yīng)。但是，在息肉被分割和測(cè)量之前，該息肉的尺寸是典型地未知的。因此，需要針對(duì)多個(gè)蒙版尺寸計(jì)算DGFR響應(yīng)，這導(dǎo)致多種標(biāo)度的DGFR響應(yīng)，其中不同的蒙版尺寸提供了多種標(biāo)度的基礎(chǔ)。
軸向視圖窗口241示出了圖像子體積I(x，y，z)中的示例性息肉的正交視圖。軸向視圖261示出了XZ軸平面視圖，該XZ軸平面視圖示出了原始圖像子體積中的息肉。十字準(zhǔn)線28被定位，以指示息肉在該子體積中的存在和位置。軸向視圖301示出了該息肉的XY平面視圖。軸向視圖321示出了該息肉的YZ平面視圖。
返回參照?qǐng)D1，在步驟14，該子體積的標(biāo)準(zhǔn)化梯度場(chǎng)被計(jì)算，以用于進(jìn)一步的計(jì)算。標(biāo)準(zhǔn)化梯度場(chǎng)表示梯度的方向。通過按其幅度對(duì)梯度場(chǎng)進(jìn)行劃分來估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化梯度場(chǎng)。標(biāo)準(zhǔn)化梯度場(chǎng)需要被計(jì)算，以便獨(dú)立于原始圖像中的強(qiáng)度。在下面圖3的上下文中描述了標(biāo)準(zhǔn)化梯度場(chǎng)示例。
圖3示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的示例性息肉的標(biāo)準(zhǔn)化梯度場(chǎng)。軸向視圖窗口242示出了圖像子體積I(x，y，z)中的示例性息肉的標(biāo)準(zhǔn)化梯度場(chǎng)的正交視圖。所示的梯度場(chǎng)根據(jù)圖像子體積I(x，y，z)來計(jì)算。軸向視圖262示出了原始圖像子體積中的息肉的標(biāo)準(zhǔn)化梯度場(chǎng)的XZ軸平面視圖。十字準(zhǔn)線28被定位，以指示息肉在該子體積中的存在和位置。軸向視圖302示出了該息肉的標(biāo)準(zhǔn)化梯度場(chǎng)的XY平面視圖。軸向視圖322示出了該息肉的標(biāo)準(zhǔn)化梯度場(chǎng)的YZ平面視圖。該標(biāo)準(zhǔn)化梯度場(chǎng)用(Ix(x，y，z)，Iy(x，y，z)，Iz(x，y，z))來表示，并在圖3中被描繪為小箭頭。
返回參照?qǐng)D1，在步驟16，所計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)化梯度場(chǎng)被用于計(jì)算多種標(biāo)度的標(biāo)準(zhǔn)化梯度場(chǎng)的DGFR(發(fā)散梯度場(chǎng)響應(yīng))響應(yīng)。DGFR響應(yīng)DGFR(x，y，z)被定義為梯度場(chǎng)(Ix，Iy，Iz)與尺寸為S的模板向量蒙版的卷積。該模板向量場(chǎng)蒙版在下面圖4的上下文中被討論。以等式形式表達(dá)的卷積在下面被列出DGFR(x,y,z)=Σk∈ΩΣj∈ΩΣi∈ΩMx(i,j,k)Ix(x-i,y-j,z-k)+]]>Σk∈ΩΣj∈ΩΣi∈ΩMy(i,j,k)Iy(x-i,y-j,z-k)+]]>Σk∈ΩΣj∈ΩΣi∈ΩMz(i,j,k)Iz(x-i,y-j,z-k)---(1)]]>其中蒙版尺寸S的模板向量場(chǎng)蒙版M(Mx(x，y，z)，My(x，y，z)，Mz(x，y，z))被定義為Mx(i,j,k)=i/(i2+j2+k2)---(2)]]>My(i,j,k)=j/(i2+j2+k2)---(3)]]>
Mz(i,j,k)=k/(i2+j2+k2)---(4)]]>其中Ω＝[-floor(S/2)，floor(S/2)]。
上面的卷積是向量卷積。雖然所定義的蒙版M不能被認(rèn)為是與一個(gè)觀察點(diǎn)相分離，但是該蒙版M可以利用單值分解來近似，并因此可以實(shí)現(xiàn)卷積的快速實(shí)現(xiàn)。
DGFR既是一種過濾方法(以其最簡單的形式)，又是一種復(fù)雜的用于執(zhí)行候選解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的自動(dòng)檢測(cè)的算法。例如，DGFR可被用于執(zhí)行自動(dòng)檢測(cè)用來檢測(cè)結(jié)腸癌的結(jié)腸息肉、動(dòng)脈瘤、用來檢測(cè)肺癌的肺結(jié)節(jié)等。DGFR還可被用于獲得候選損傷的其他描述性特征，以利于其識(shí)別和分類。
下面描述DGFR技術(shù)。假定I(x，y，z)是原始強(qiáng)度圖像體積，該原始強(qiáng)度圖像體積包含有其三個(gè)軸向視圖在圖3中被示出的息肉實(shí)例。
圖4示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的尺寸為11的示例性模板向量蒙版。尺寸為11的示例性三維向量蒙版以沿其軸的視圖來示出。軸向視圖窗口243示出了尺寸為11的向量蒙版的正交視圖。軸向視圖263示出了該蒙版的XZ軸平面視圖。十字準(zhǔn)線28被定位，以指示息肉在該子體積中的存在和位置。軸向視圖303示出了該向量蒙版的XY平面視圖。軸向視圖323示出了該向量蒙版的YZ平面視圖。
模板向量蒙版包括DGFR的濾波系數(shù)。該模板向量蒙版被用于與梯度向量場(chǎng)相卷積，以產(chǎn)生梯度場(chǎng)響應(yīng)。
應(yīng)用不同尺寸、也即不同卷積核的蒙版將產(chǎn)生強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的DGFR圖像響應(yīng)，其中卷積給出最高響應(yīng)。因此，在本示例中，小球和半球結(jié)構(gòu)將對(duì)較小尺寸(也即5、7和9)的蒙版產(chǎn)生響應(yīng)；而較大的結(jié)構(gòu)將對(duì)具有較大尺寸(也即21、23和25)的蒙版產(chǎn)生較高的響應(yīng)。但是，較大的結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)的局部對(duì)稱也可能用較小的蒙版產(chǎn)生高響應(yīng)。通過較小的蒙版來產(chǎn)生的響應(yīng)的位置的方面在下面的討論中被用于產(chǎn)生/結(jié)合被分割的息肉的高頻細(xì)節(jié)。
圖5、6、7和8示出了蒙版尺寸為11、9、7和5的DGFR響應(yīng)圖像。需要多個(gè)蒙版尺寸，因?yàn)橄⑷獾某叽缭诖穗A段是未知的，并因此必需根據(jù)不同的蒙版尺寸在多種標(biāo)度上產(chǎn)生多個(gè)DGFR響應(yīng)。
圖5示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的針對(duì)圖4中所示的示例性蒙版尺寸11所產(chǎn)生的DGFR響應(yīng)圖像。軸向視圖窗口244示出了使用尺寸為11的向量蒙版所產(chǎn)生的DGFR響應(yīng)圖像的正交視圖。軸向視圖264示出了蒙版尺寸為11的DGFR響應(yīng)的XZ軸平面視圖。十字準(zhǔn)線28被定位，以指示息肉在該子體積中的存在和位置。軸向視圖304示出了蒙版尺寸為11的DGFR響應(yīng)的XY平面視圖。軸向視圖324示出了蒙版尺寸為11的DGFR響應(yīng)的YZ平面視圖。該DGFR響應(yīng)通過向量卷積操作來產(chǎn)生，其中(本例子中的)尺寸為11的蒙版被用于如上面的等式1至4所示的標(biāo)準(zhǔn)化梯度場(chǎng)(Ix(x，y，z)，Iy(x，y，z)，Iz(x，y，z))。
圖6示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的針對(duì)尺寸為9的示例性蒙版所產(chǎn)生的DGFR響應(yīng)圖像。軸向視圖窗口245示出了使用尺寸為9的向量蒙版所產(chǎn)生的DGFR響應(yīng)圖像的正交視圖。軸向視圖265示出了蒙版尺寸為9的DGFR響應(yīng)的XZ軸平面視圖。十字準(zhǔn)線28被定位，以指示息肉在該子體積中的存在和位置。軸向視圖305示出了針對(duì)蒙版尺寸9的DGFR響應(yīng)的XY平面視圖。軸向視圖325示出了針對(duì)蒙版尺寸9的DGFR響應(yīng)的YZ平面視圖。
圖7示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的針對(duì)示例性蒙版尺寸7所產(chǎn)生的DGFR響應(yīng)圖像。軸向視圖窗口246示出了使用尺寸為7的向量蒙版所產(chǎn)生的DGFR響應(yīng)圖像的正交視圖。軸向視圖266示出了針對(duì)蒙版尺寸7的DGFR響應(yīng)的XZ軸平面視圖。十字準(zhǔn)線28被定位，以指示息肉在該子體積中的存在和位置。軸向視圖306示出了針對(duì)蒙版尺寸7的DGFR響應(yīng)的XY平面視圖。軸向視圖326示出了針對(duì)蒙版尺寸7的DGFR響應(yīng)的YZ平面視圖。
圖8示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的針對(duì)尺寸為5的示例性蒙版所產(chǎn)生的DGFR響應(yīng)圖像。軸向視圖窗口247示出了使用尺寸為5的向量蒙版所產(chǎn)生的DGFR響應(yīng)圖像的正交視圖。軸向視圖267示出了針對(duì)蒙版尺寸5的DGFR響應(yīng)的XZ軸平面視圖。十字準(zhǔn)線28被定位，以指示息肉在該子體積中的存在和位置。軸向視圖307示出了針對(duì)蒙版尺寸5的DGFR響應(yīng)的XY平面視圖。軸向視圖327示出了針對(duì)蒙版尺寸5的DGFR響應(yīng)的YZ平面視圖。
返回參照?qǐng)D1，在步驟18，使用DGFR作為滑降位勢(shì)(Tobogganpotential)來執(zhí)行滑降，以虛擬地在其相鄰區(qū)域中滑動(dòng)圖像像素或體素來形成簇。在下面使用圖像子體積的實(shí)例來示出滑降。
圖9示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的滑降技術(shù)。出于示例的目的，使用二維圖像空間來討論滑降?；凳且跃€性運(yùn)行次數(shù)運(yùn)行的一種非重復(fù)的、單參數(shù)的技術(shù)?；祵?shí)現(xiàn)線性運(yùn)行次數(shù)，因?yàn)樗鼘?duì)每個(gè)圖像像素/體素僅處理一次。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)原始圖像體積來計(jì)算滑降位勢(shì)，并且該滑降位勢(shì)取決于應(yīng)用和圖像中要被分割的對(duì)象。因此，滑降位勢(shì)被用于確定每個(gè)像素處的滑動(dòng)方向。相反，滑降的唯一輸入通常是圖像的不連續(xù)性或局部對(duì)比量度。
在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中，使用虛擬結(jié)腸鏡檢查來提取息肉。用于提取息肉的響應(yīng)圖像通過從原始圖像體積中應(yīng)用DGFR來產(chǎn)生。在所示的圖像部分34中，滑向同一位置的所有像素被分組到一起，并從而把圖像體積分割為體素簇集合。
圖像部分34示出了2-D圖像空間中的5×5滑降位勢(shì)中的滑降過程。與箭頭相關(guān)聯(lián)的畫圈的數(shù)字表示每一個(gè)像素P1-P25處的位勢(shì)值。通過為了產(chǎn)生DGFR響應(yīng)而對(duì)圖像體積應(yīng)用DGFR(發(fā)散梯度場(chǎng)響應(yīng))來產(chǎn)生位勢(shì)值。每個(gè)像素“滑”到其具有最小位勢(shì)的相鄰像素。在本示例中，所有像素滑到同一位置，該位置被稱為具有零位勢(shì)的集中位置P1。像素到集中位置的這種滑動(dòng)形成了單個(gè)簇。
像素的滑動(dòng)通過選擇具有最小位勢(shì)的相鄰像素來確定。例如，像素P2具有位勢(shì)27，而其相鄰像素P3、P8和P7分別具有位勢(shì)20、12和14。因?yàn)槊總€(gè)像素都向具有最小位勢(shì)的相鄰像素滑動(dòng)，所以P2像素滑向三個(gè)相鄰像素P3、P8和P7中的具有最小位勢(shì)12的像素P8。
下面描述像素P4的另一示例。與像素P4相鄰的像素P3、P8、P9、P10和P5分別具有位勢(shì)20、12、6、6和8。像素P9和P10是在像素P4的其他相鄰像素P3、P8和P5中具有最小位勢(shì)6的相鄰像素。按照用于在具有相同最小位勢(shì)的相鄰像素之間進(jìn)行選擇的預(yù)定選擇判據(jù)，像素P4滑向像素P9。
像素P1具有零的最小位勢(shì)，并因此其所有相鄰像素P13、P14、P15、P19、P24、P23、P22和P18都滑向像素P1，并因此形成單個(gè)簇，該單個(gè)簇是“集中位置”。因此，圖像體積可以被分割為體素簇集合。
在滑降的過程中，每個(gè)體素(在3-D中)和像素(在2-D中)根據(jù)所計(jì)算的位勢(shì)滑到/爬升到其相鄰像素之一。雖然上述的例子示出了像素滑向具有最小位勢(shì)的相鄰像素，但是這僅僅是示例，并且相鄰像素的選擇取決于應(yīng)用和滑降位勢(shì)的計(jì)算。例如，像素可以滑向或爬升到具有最大或最小位勢(shì)的位置。
在息肉分割的至少一個(gè)示例性實(shí)施例中，當(dāng)DGFR響應(yīng)被用作滑降位勢(shì)，那么就選擇具有最大位勢(shì)的相鄰像素，其中每個(gè)體素都爬升到具有最高位勢(shì)的相鄰像素。如果給定體素具有比其任何相鄰像素都要高的位勢(shì)，那么它就不再爬升，并且它本身就變成集中位置。該過程為給定DGFR響應(yīng)的每個(gè)體素生成滑降方向和滑降標(biāo)簽。爬升到同一集中位置的所有體素與唯一的簇標(biāo)簽相關(guān)聯(lián)，并被分組為一個(gè)滑降簇。
圖10示出了使用蒙版尺寸為11的示例性實(shí)施例中的在DGFR響應(yīng)上形成的滑降簇。該滑降簇被表示為軸向視圖窗口248中的小圓圈(361、381和401)。軸向視圖窗口248示出了在使用尺寸為11的向量蒙版所產(chǎn)生的DGFR響應(yīng)圖像上的滑降簇的正交視圖。軸向視圖268示出了包括XZ滑降簇視圖361的滑降簇的軸平面視圖。十字準(zhǔn)線28被定位，以指示息肉在該子體積中的存在和位置。軸向視圖308示出了包括XY滑降簇視圖381的滑降簇的軸平面視圖。軸向視圖328示出了包括YZ滑降簇視圖401的滑降簇的軸平面視圖。
圖11示出了使用蒙版尺寸為11的DGFR的示例性實(shí)施例中的在原始圖像響應(yīng)的子體積上所形成的滑降簇。該滑降簇被表示為軸向視圖窗口249中的小圓圈。軸向視圖窗口249示出了在使用尺寸為11的向量蒙版所產(chǎn)生的DGFR響應(yīng)圖像上的滑降簇的正交視圖。軸向視圖269示出了包括XZ滑降簇視圖362的滑降簇的軸平面視圖。十字準(zhǔn)線28被定位，以指示息肉在該子體積中的存在和位置。軸向視圖309示出了包括XY滑降簇視圖382的滑降簇的軸平面視圖。軸向視圖329示出了包括YZ滑降簇視圖402的滑降簇的軸平面視圖。
下面討論用于優(yōu)化滑降過程的示例性技術(shù)。在某些應(yīng)用中，該滑降過程可僅僅被用于小區(qū)域，也即，對(duì)于所有體素不必在該子體積中滑動(dòng)/爬升。例如，在息肉分割的情況下，僅僅沿息肉壁的區(qū)域是感興趣的，并且對(duì)于代表空氣或骨頭的體素不必爬升/滑動(dòng)。這些次要的體素可以根據(jù)已知的強(qiáng)度值和與空氣和骨頭相關(guān)聯(lián)的相關(guān)霍斯菲耳德氏單位(HU，Houndsfield Units)而被預(yù)先取閾值。
DGFR響應(yīng)也可以被取閾值，使得具有比所選擇的值低的響應(yīng)的任何體素都不被處理。因此，取閾值可以更好地對(duì)要被處理的區(qū)域進(jìn)行改進(jìn)，并進(jìn)而它還可以去除不必要的計(jì)算，從而加速滑降過程?；狄悦糠N標(biāo)度被執(zhí)行，并因此必定在每種標(biāo)度處都可能有滑降簇。但是，通過上述的對(duì)強(qiáng)度和對(duì)DGFR響應(yīng)取閾值，對(duì)于某種標(biāo)度(多種標(biāo)度)可能就不是最終的滑降簇。
下面考慮DGFR響應(yīng)。對(duì)DGFR響應(yīng)的支持與梯度場(chǎng)的對(duì)稱成比例。也即，梯度場(chǎng)越對(duì)稱，響應(yīng)就越大。當(dāng)梯度場(chǎng)的集中點(diǎn)與捕獲響應(yīng)的蒙版的中心相一致時(shí)，發(fā)散場(chǎng)將給出最高的響應(yīng)?，F(xiàn)在，對(duì)于理想的帶蒂的(也即形狀上是球形的并經(jīng)由桿連接到結(jié)腸壁)或無蒂的(也即半球形的)息肉，最強(qiáng)的梯度將集中在中央，并且其幅度將被強(qiáng)的邊緣過渡所支持。其尺寸與該結(jié)構(gòu)的直徑相一致的模板蒙版將產(chǎn)生最強(qiáng)的響應(yīng)。該蒙版被稱為“俘獲蒙版(capturing mask)”。
這種來自DGFR的響應(yīng)部分取決于息肉狀結(jié)構(gòu)的對(duì)稱，并取決于發(fā)散場(chǎng)的集中點(diǎn)。當(dāng)處理相同的息肉狀結(jié)構(gòu)時(shí)，比俘獲蒙版大的蒙版將具有與最佳場(chǎng)越來越不對(duì)準(zhǔn)的場(chǎng)，并因此響應(yīng)將會(huì)降低。較小的蒙版將仍舊有支持，并可能具有比俘獲蒙版更高的響應(yīng)。這可以通過想象放射狀地從中心滑向邊緣的較小的蒙版來理解。在限制的情況下，在該情況下，蒙版尺寸為5，例如對(duì)于無蒂的息肉，對(duì)于由該蒙版所產(chǎn)生的響應(yīng)的支持將來自于多于一半的半球。因此對(duì)于較小的蒙版，盡管梯度場(chǎng)可能不完全對(duì)準(zhǔn)，但是全部響應(yīng)可能會(huì)更高。
通過上面的觀察并且給定被分割的結(jié)構(gòu)的解剖學(xué)的可變性，不必形成代表完全息肉分割的單個(gè)滑降簇。因此，需要把利用多種息肉分割標(biāo)度處的DGFR響應(yīng)所形成的滑降簇進(jìn)行結(jié)合。
如從圖10和11中可看出的那樣，滑降簇被聚集在息肉區(qū)域上。通過被“集中”在息肉區(qū)域來獲得被滑降的區(qū)域。
返回參照?qǐng)D1，在步驟20，被滑降的簇被組合在一起。組合滑降簇的過程在下面圖12的上下文中被解釋。
在步驟22，所處理的子體積被分割，以檢測(cè)一個(gè)或多個(gè)候選對(duì)象。
圖12示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的結(jié)合滑降簇的過程的流程圖42。結(jié)合過程的描述將參照?qǐng)D9-11和13-16中所示的例子(下文稱為“所示的例子”)。在步驟44，初始簇被選擇。如上所述，多種標(biāo)度的滑降簇通過對(duì)響應(yīng)圖像應(yīng)用不同尺寸的蒙版而被獲得。由于應(yīng)用了閾值，所以不可能有任何較大標(biāo)度(也即大蒙版)的滑降簇。因此，需要確定初始簇。搜索過程從可得到的最大蒙版開始，然后考慮下一較大的蒙版，直到找到包括檢測(cè)位置的滑降簇。該初始滑降簇被認(rèn)為是“基簇”。
在所示的例子中，如果應(yīng)用了閾值(0.3)，那么根據(jù)標(biāo)度從23到13(從上到下；從大到小)的DGFR響應(yīng)，在檢測(cè)位置處沒有形成簇；初始簇(也即基簇)在標(biāo)度11處被發(fā)現(xiàn)，如圖10中所示，其中該基簇被疊加到DGFR響應(yīng)上，而相同的簇被疊加到圖10中的原始子體積上。
在步驟46，該基簇被擴(kuò)展。通過選擇性地包括根據(jù)下一較小蒙版處的DGFR響應(yīng)所產(chǎn)生的滑降簇中的體素來完成基簇的擴(kuò)展。在步驟48，要求覆蓋基簇中的所有體素的所有簇都被找到。
在步驟50，針對(duì)在步驟48找到的每個(gè)簇的重復(fù)過程如下所述地被執(zhí)行。假定基簇具有B個(gè)體素，考慮要包括的新的簇具有C個(gè)體素，且基簇或新的簇中的體素的總數(shù)目為D，那么p1被定義為(B+C-D)/B，而p2被定義為(B+C-D)/C。如果簇滿足條件(p1＞包含閾值1)且(p2＞包含閾值2)，則僅通過包括來自該簇的體素而擴(kuò)展基簇。在所示的本例中，在示例性實(shí)施方案中，包含閾值1被設(shè)為0.6，而包含閾值2被設(shè)為0.3。
在步驟52，所擴(kuò)展的簇被設(shè)為基簇。在步驟54，重復(fù)該擴(kuò)展過程，直到到達(dá)最小蒙版處的DGFR響應(yīng)。在本例子中，最小的蒙版尺寸為5。所形成的簇在圖15中被示出。
圖13和14示出了在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中被用在上述的簇結(jié)合過程中的滑降簇的軸向視圖。在所示的例子中，僅有一個(gè)簇，其體素在圖13和14中用“+”符號(hào)被標(biāo)出(561-2、581-2、601-2)。新的被擴(kuò)展的簇覆蓋了基簇中的所有或至少大的百分比的體素(363-4，383-4，403-4)，這些體素在圖13和14中用“o”來表示。通常，需要多個(gè)簇來覆蓋基簇中的所有體素。如果有多個(gè)簇以保證該基簇的逐步擴(kuò)展，那么這些簇中的每個(gè)都被評(píng)估，以驗(yàn)證每個(gè)簇都滿足下述的包含條件。
圖13示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的包含所擴(kuò)展的滑降簇的滑降簇的軸向視圖。在圖13中，該滑降簇被表示為軸向視圖窗口2410中的小圓圈。軸向視圖窗口2410示出了該滑降簇的正交視圖。軸向視圖2610示出了包括XZ滑降簇視圖363和XZ擴(kuò)展簇視圖561的滑降簇的軸平面視圖。十字準(zhǔn)線28被定位，以指示息肉在該子體積中的存在和位置。軸向視圖3010示出了包括XY滑降簇視圖383和XY擴(kuò)展簇視圖581的滑降簇的軸平面視圖。軸向視圖3210示出了包括YZ滑降簇視圖403和YZ擴(kuò)展簇視圖601的滑降簇的軸平面視圖。
圖14示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的包含所擴(kuò)展的滑降簇的滑降簇的軸向視圖。在圖14中，該滑降簇被表示為軸向視圖窗口2411中的小圓圈。軸向視圖窗口2411示出了該滑降簇的正交視圖。軸向視圖2611示出了包括XZ滑降簇視圖364和XZ擴(kuò)展簇視圖562的滑降簇的軸平面視圖。十字準(zhǔn)線28被定位，以指示息肉在該子體積中的存在和位置。軸向視圖3011示出了包括XY滑降簇視圖384和XY擴(kuò)展簇視圖582的滑降簇的軸平面視圖。軸向視圖3211示出了包括YZ滑降簇視圖404和YZ擴(kuò)展簇視圖602的滑降簇的軸平面視圖。
圖15示出了在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中執(zhí)行簇的結(jié)合過程之后的所形成的簇。在圖15中，所形成的滑降簇被表示為軸向視圖窗口2412中的小圓圈。軸向視圖窗口2412示出了所形成的滑降簇的正交視圖。軸向視圖2612示出了包括XZ滑降簇視圖365的所形成的滑降簇的軸平面視圖。十字準(zhǔn)線28被定位，以指示息肉在該子體積中的存在和位置。軸向視圖3012示出了包括XY滑降簇視圖385的所形成的滑降簇的軸平面視圖。軸向視圖3211示出了包括YZ滑降簇視圖405的所形成的滑降簇的軸平面視圖。
圖16示出了在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中執(zhí)行形態(tài)學(xué)操作之后所獲得的最終滑降簇。在圖16中，最終滑降簇被表示為軸向視圖窗口2413中的小圓圈。軸向視圖窗口2413示出了最終滑降簇的正交視圖。軸向視圖2613示出了包括XZ滑降簇視圖366的最終滑降簇的軸平面視圖。十字準(zhǔn)線28被定位，以指示息肉在該子體積中的存在和位置。軸向視圖3013示出了包括XY滑降簇視圖386的最終滑降簇的軸平面視圖。軸向視圖3211示出了包括YZ滑降簇視圖406的最終滑降簇的軸平面視圖。
下面描述形態(tài)學(xué)操作。來自上述過程的最終的簇可能沒有充分地說明該息肉表面，因此，采用形態(tài)學(xué)操作(例如擴(kuò)張、封閉等)來完成作為息肉分割的最終滑降簇。由于集中在包括形成息肉表面的體素，所以當(dāng)擴(kuò)張蒙版包含有多于n1個(gè)的空氣中的體素和多于n2個(gè)的該簇中的體素時(shí)應(yīng)用擴(kuò)張過程。通過要求一部分?jǐn)U張蒙版包含有一個(gè)百分比的空氣中的體素，擴(kuò)張被限定到朝向結(jié)腸內(nèi)的內(nèi)腔(空氣)伸展的簇部分。在所示的例子中，n1＝12且n2＝3，最終的滑降簇在圖15中被給出。
跨越各種蒙版的簇的結(jié)合可能會(huì)產(chǎn)生包含有小孔的最終簇。這是由于簇根據(jù)具有不同蒙版的DGFR響應(yīng)而被提取并在生長中被限制的方式。為了填充這些間隙并且也使其外部形狀平滑，在這些最終的簇上應(yīng)用形態(tài)學(xué)封閉。在所示的例子中，通過形態(tài)學(xué)封閉沒有包含所存在的間隙和另外的體素。圖16中的滑降簇提供了最終的息肉分割。
最終的被分割的圖像可以利用將被分割的候選對(duì)象(本例中為息肉)與已知種類的用于改進(jìn)初始分割的模型形狀相比較來進(jìn)一步改進(jìn)。這將會(huì)保證最終的被分割的候選對(duì)象與已知的候選對(duì)象的原型拓?fù)湎嘁恢?。在醫(yī)學(xué)圖像中，這種原型候選對(duì)象可以是腫瘤、息肉、結(jié)節(jié)等。
參照?qǐng)D17，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)101可以尤其包含中央處理單元(CPU)102、存儲(chǔ)器103和輸入/輸出(I/O)接口104。該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)101通常通過I/O接口104與顯示器105和諸如鼠標(biāo)和鍵盤的多種輸入裝置106相耦合。配套電路可包括諸如高速緩沖存儲(chǔ)器、電源、時(shí)鐘電路和通信總線的電路。存儲(chǔ)器103可包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、磁盤驅(qū)動(dòng)器、磁帶驅(qū)動(dòng)器等或其組合。本發(fā)明的示例性實(shí)施例可被實(shí)施為被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器103中并通過CPU 102來運(yùn)行的例行程序107，以處理來自信號(hào)源108的信號(hào)。因而，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)101是通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，當(dāng)運(yùn)行本發(fā)明的例行程序107時(shí)，該通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)變成專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
該計(jì)算機(jī)平臺(tái)101還包括操作系統(tǒng)和微指令代碼。這里所述的各種過程和功能可以是通過操作系統(tǒng)來運(yùn)行的部分微指令代碼或部分應(yīng)用程序(或其組合)。另外，其他各種外圍裝置可以被連接到計(jì)算機(jī)平臺(tái)，諸如連接到另外的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置和打印裝置。
應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解，因?yàn)楦綀D中所述的一些組成系統(tǒng)部件和方法步驟可以用軟件來實(shí)現(xiàn)，所以系統(tǒng)部件(或過程步驟)之間的實(shí)際連接可能取決于在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中本發(fā)明以其來編程的方式而不同。給定在這里所提供的本發(fā)明的教義，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能夠預(yù)見到本發(fā)明的這些和類似的實(shí)現(xiàn)方案或配置。
雖然本發(fā)明已經(jīng)特別參照其示例性實(shí)施例被示出和描述，但是，那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，在不背離如所附的權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，其中可以進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的多種變化。
權(quán)利要求
1.一種用于在具有圖像元素的圖像中分割一個(gè)或多個(gè)候選對(duì)象的方法，該方法包含的步驟為識(shí)別所述候選對(duì)象之一在所述圖像中的位置，其中該位置基于所述圖像元素中的給定的一個(gè)圖像元素；在位于所述位置附近的一個(gè)或多個(gè)相鄰圖像元素處計(jì)算一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)值；根據(jù)所計(jì)算的響應(yīng)值創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)圖像元素簇；以及選擇一個(gè)或多個(gè)圖像元素簇作為一個(gè)或多個(gè)候選對(duì)象的對(duì)象分割。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中計(jì)算響應(yīng)值的步驟還包括從所述圖像中使用一個(gè)或多個(gè)模板蒙版來計(jì)算一個(gè)或多個(gè)發(fā)散梯度場(chǎng)(DGFR)響應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中創(chuàng)建圖像元素簇的步驟包括根據(jù)針對(duì)至少一個(gè)第一模板蒙版所計(jì)算的DGFR響應(yīng)來從所述圖像元素中形成基簇；以及根據(jù)針對(duì)至少一個(gè)第二模板蒙版所計(jì)算的DGFR響應(yīng)來對(duì)所述基簇進(jìn)行改進(jìn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括的步驟為計(jì)算所述圖像的標(biāo)準(zhǔn)化梯度場(chǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中計(jì)算響應(yīng)值的步驟還包括的步驟為執(zhí)行所述標(biāo)準(zhǔn)化梯度場(chǎng)與一個(gè)或多個(gè)模板蒙版的向量卷積。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述模板蒙版包括Mx(i,j,k)=i/(i2+j2+k2)]]>My(i,j,k)=j/(i2+j2+k2)]]>Mz(i,j,k)=k/(i2+j2+k2).]]>
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述向量卷積操作包括DGFR(x,y,z)=Σk∈ΩΣj∈ΩΣi∈ΩMx(i,j,k)Ix(x-i,y-j,z-k)+]]>Σk∈ΩΣj∈ΩΣi∈ΩMy(i,j,k)Iy(x-i,y-j,z-k)+]]>Σk∈ΩΣj∈ΩΣi∈ΩMz(i,j,k)Iz(x-i,y-j,z-k),]]>其中Ω＝[-floor(S/2)，floor(S/2)]。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中創(chuàng)建圖像元素簇的步驟所包含的步驟為使用所述DGFR響應(yīng)進(jìn)行滑降，以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)滑降簇。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括的步驟為從對(duì)應(yīng)于針對(duì)其檢測(cè)到至少一個(gè)候選對(duì)象的模板蒙版中的最大模板蒙版的所述滑降簇中選擇基簇；以及如果所選擇的滑降簇滿足預(yù)定的包含閾值判據(jù)，則重復(fù)地通過包含與從小于所述最大蒙版的模板蒙版中獲得的所選擇的滑降簇相對(duì)應(yīng)的圖像元素來擴(kuò)展所述基簇。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中創(chuàng)建圖像簇的步驟包括使用所述DGFR響應(yīng)來作為每個(gè)圖像元素的一個(gè)或多個(gè)滑降位勢(shì)；以及使用所述DGFR響應(yīng)來在所述圖像元素上執(zhí)行滑降操作，以確定滑降簇。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中執(zhí)行所述滑降操作的步驟還包括朝向所述圖像元素內(nèi)的集中位置，從所述圖像元素中的給定的一個(gè)圖像元素滑動(dòng)到相鄰的圖像元素。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，朝向具有最小和最大滑降位勢(shì)值之一的集中位置執(zhí)行所述滑動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中執(zhí)行所述滑降操作的步驟還包括朝向所述圖像元素內(nèi)的集中位置，從所述圖像元素中的給定的一個(gè)圖像元素爬升到相鄰的圖像元素。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，朝向具有最小和最大滑降位勢(shì)值之一的集中位置執(zhí)行所述爬升。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述圖像元素是三維圖像中的體素和二維圖像中的像素中的至少一種。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述圖像是醫(yī)學(xué)圖像，并且至少一個(gè)候選對(duì)象是結(jié)腸的息肉。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括的步驟為對(duì)所選擇的圖像元素簇應(yīng)用一次或多次形態(tài)學(xué)操作。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括的步驟為使用最終滑降簇來分割所述圖像，以分析所述候選對(duì)象中的給定的一個(gè)候選對(duì)象。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括的步驟為通過將所述被分析的候選對(duì)象中的給定一個(gè)候選對(duì)象與預(yù)定的候選對(duì)象原型進(jìn)行比較來改進(jìn)所述被分割的圖像。
20.一種用于在具有一個(gè)或多個(gè)圖像元素的圖像體積中分析一個(gè)或多個(gè)候選對(duì)象的方法，該方法包括的步驟為計(jì)算所述圖像體積的標(biāo)準(zhǔn)化梯度場(chǎng)；使用一個(gè)或多個(gè)模板蒙版從所述標(biāo)準(zhǔn)化梯度場(chǎng)中計(jì)算發(fā)散梯度場(chǎng)(DGFR)響應(yīng)；使用所述DGFR響應(yīng)來進(jìn)行滑降，以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)滑降簇；以及結(jié)合所述滑降簇，以確定與所述候選對(duì)象中的給定的一個(gè)候選對(duì)象相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)滑降簇作為最終的滑降簇。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括的步驟為分割所述最終滑降簇，以分析所述候選對(duì)象中的給定的一個(gè)候選對(duì)象。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，使用包含一個(gè)或多個(gè)預(yù)定位勢(shì)分割對(duì)象的模型種類來改進(jìn)由分割步驟得到的分割結(jié)果。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述模型種類包含在醫(yī)學(xué)圖像中被分割的結(jié)構(gòu)。
24.一種機(jī)器可讀的程序存儲(chǔ)裝置，其確實(shí)包含有可由機(jī)器運(yùn)行的指令程序，以執(zhí)行用于在具有圖像元素的圖像中分割一個(gè)或多個(gè)候選對(duì)象的方法步驟，該方法步驟包括識(shí)別候選對(duì)象之一在所述圖像中的位置，其中，該位置基于所述圖像元素中的給定的一個(gè)圖像元素；在位于所述位置附近的一個(gè)或多個(gè)相鄰圖像元素處計(jì)算一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)值；根據(jù)所計(jì)算的響應(yīng)值創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)圖像元素簇；以及選擇一個(gè)或多個(gè)圖像元素簇作為一個(gè)或多個(gè)候選對(duì)象的對(duì)象分割。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中計(jì)算響應(yīng)值的步驟還包括用于以下操作的指令從所述圖像中使用一個(gè)或多個(gè)模板蒙版來計(jì)算一個(gè)或多個(gè)發(fā)散梯度場(chǎng)(DGFR)響應(yīng)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，其中創(chuàng)建圖像元素簇的步驟包括用于以下操作的指令根據(jù)針對(duì)第一模板蒙版所計(jì)算的DGFR響應(yīng)來從所述圖像元素中形成基簇；以及根據(jù)針對(duì)第二模板蒙版所計(jì)算的DGFR響應(yīng)來對(duì)所述基簇進(jìn)行改進(jìn)。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，還包括用于以下操作的指令計(jì)算所述圖像的標(biāo)準(zhǔn)化梯度場(chǎng)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的裝置，其中計(jì)算響應(yīng)值的步驟還包括用于以下操作的指令執(zhí)行所述標(biāo)準(zhǔn)化梯度場(chǎng)與一個(gè)或多個(gè)模板蒙版的向量卷積。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其中，所述模板蒙版包括Mx(i,j,k)=i/(i2+j2+k2)]]>My(i,j,k)=j/(i2+j2+k2)]]>Mz(i,j,k)=k/(i2+j2+k2).]]>
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的裝置，其中所述向量卷積操作包括用于以下操作的指令DGFR(x,y,z)=Σk∈ΩΣj∈ΩΣi∈ΩMx(i,j,k)Ix(x-i,y-j,z-k)+]]>Σk∈ΩΣj∈ΩΣi∈ΩMy(i,j,k)Iy(x-i,y-j,z-k)+]]>Σk∈ΩΣj∈ΩΣi∈ΩMz(i,j,k)Iz(x-i,y-j,z-k),]]>其中Ω＝[-floor(S/2)，floor(S/2)]。
31.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中創(chuàng)建圖像簇的步驟包括用于以下操作的指令使用所述DGFR響應(yīng)來作為每個(gè)圖像元素的滑降位勢(shì)；以及在所述圖像元素上執(zhí)行滑降操作，以確定所述滑降簇。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中執(zhí)行所述滑降操作的步驟還包括朝向所述圖像元素內(nèi)的集中位置，從所述圖像元素中的給定的一個(gè)圖像元素滑動(dòng)到相鄰的圖像元素。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置，其中，朝向具有最小和最大滑降位勢(shì)值之一的集中位置執(zhí)行所述滑動(dòng)。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中執(zhí)行所述滑降操作的步驟還包括用于以下操作的指令朝向所述圖像元素內(nèi)的集中位置，從所述圖像元素中的給定的一個(gè)圖像元素爬升到相鄰的圖像元素。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的裝置，其中，朝向具有最小和最大滑降位勢(shì)值之一的集中位置執(zhí)行所述爬升。
36.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中，所述圖像元素是三維圖像中的體素和二維圖像中的像素中的至少一種。
37.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中，所述圖像是醫(yī)學(xué)圖像，并且至少一個(gè)候選對(duì)象是結(jié)腸的息肉。
全文摘要
公開了一種用于在具有圖像元素的圖像中分割一個(gè)或多個(gè)候選對(duì)象的方法和裝置。該方法包括識(shí)別候選對(duì)象之一在該圖像中的位置，其中該位置基于給定的圖像元素；并在位于該位置附近的相鄰的圖像元素處計(jì)算一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)值。根據(jù)所計(jì)算的響應(yīng)值創(chuàng)建圖像元素簇，并把一個(gè)或多個(gè)圖像元素簇選擇作為一個(gè)或多個(gè)候選對(duì)象的對(duì)象分割。
文檔編號(hào)G06T5/00GK1947151SQ200580012788
公開日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2005年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月23日
發(fā)明者L·博戈尼, J·梁, S·佩里亞斯瓦米 申請(qǐng)人:美國西門子醫(yī)療解決公司