專利名稱：子體積的虛擬網(wǎng)格對準(zhǔn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像分析，并且尤其涉及用于體積采樣的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
通常對子體積、而不是對整個數(shù)據(jù)體積進行數(shù)據(jù)處理以確定特征值或產(chǎn)生信數(shù)據(jù)，例如，三維計算機斷層攝影(CT)掃描。通常，以這樣的方式從原始體積中提取子體積，使得子體積的采樣頻率與原始體積的采樣頻率不匹配。例如，一些算法可能需要子體積各向同性，而原始體積可能不是各向同性的或者在不同的分辨率下各向同性。在這種情況下，通過以給定的采樣頻率對原始體積進行采樣來從原始體積中提取子體積。由于該采樣，原始體積中的體素與子體積中的體素不具有一一對應(yīng)性。
當(dāng)從原始體積中提取多個子體積時，子體積通常重疊。圖1示出一個重疊實例。原始體積被示出為邊界101。從該體積中提取兩個子體積102和103。假設(shè)處理子體積的算法正在提取感興趣區(qū)域(ROI)104上的特征。該感興趣區(qū)域104對于兩個重疊的子體積102和103來說可以是共有的，如圖1中所示。理想地，如果兩個或更多個子體積在其內(nèi)部包括ROI的相同部分，則兩個或更多個子體積的確定的特征值應(yīng)當(dāng)相同。類似地，當(dāng)對子體積內(nèi)部的ROI的相同部分進行顯像時，它們應(yīng)看起來相同。
實際上，對兩個子體積所計算的特征值可能不同，并且兩個子體積的顯像可能看起來不同。該差異的原因如下。當(dāng)提取了第一子體積時，原始體積被采樣以獲取子體積的所希望的采樣頻率。當(dāng)提取了第二子體積時，重復(fù)采樣過程。通過觀察原始體積內(nèi)部的兩個子體積的樣本位置，能夠確定兩個子體積的樣本位置在它們重疊的區(qū)域中不匹配。例如，參見圖2，其中第一和第二子體積202和203的樣本位置分別是等距的，但是不匹配。作為結(jié)果，兩個子體積的共有區(qū)域中的體素值不同。體素值的這種差異導(dǎo)致所確定的特征值的差異。
圖2示出兩個重疊的子體積的樣本位置。線201表示原始樣本的位置，線202表示第一子體積的樣本位置，而線203表示第二子體積的樣本位置。能夠觀察到，兩個子體積202和203的樣本位置不匹配。這導(dǎo)致特征值對于兩個子體積來說是不同的。
因此，需要一種用于使多個子體積的采樣同步的系統(tǒng)和方法，其中在子體積重疊的區(qū)域中樣本位置相同。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本公開內(nèi)容的實施例，一種用于為了特征提取而對準(zhǔn)子體積的計算機實施方法包括接收數(shù)據(jù)體積、提供子體積的多個參數(shù)，以及根據(jù)多個參數(shù)確定兩個或更多個子體積中的每一個子體積的起始點。該方法還包括確定兩個或更多個子體積的未對準(zhǔn)量，移動每個子體積的起始點以使這些起始點與虛擬體積的網(wǎng)格對準(zhǔn)，并且確定已經(jīng)被對準(zhǔn)的兩個或更多個子體積中的特征。
提供多個參數(shù)包括選擇兩個或更多個子體積中的每一個子體積的中心點，選擇這兩個或更多個子體積的尺寸和形狀，以及選擇這兩個或更多個子體積中的體素之間的間距。該方法還包括將體素間距轉(zhuǎn)換成體積單位。該方法包括在提取特征之前利用起始點和體積單位形式的體素間距從體積中提取兩個或更多個子體積。
根據(jù)中心點、子體積和體素間距來執(zhí)行確定這兩個或更多個子體積的起始點。
相對于虛擬體積的網(wǎng)格確定未對準(zhǔn)量，其中虛擬體積網(wǎng)格的間距是子體積的體素之間的間距，并且虛擬體積的網(wǎng)格的原點與世界坐標(biāo)系(world coordinate system)的原點相符。
該方法包括將所移動的起始點轉(zhuǎn)換成體積坐標(biāo)，其中每個子體積的(0，0，0)位置作為原點。這兩個或更多個子體積可以具有不同的分辨率，并且數(shù)據(jù)體積可以包括代表不同模態(tài)的兩個或更多個數(shù)據(jù)體積。
僅相對于子體積的一個或兩個軸執(zhí)行移動起始點。子體積可以是二維的并且在二維子體積上確定顯像以及特征。在三維或更多維上確定起始點的對準(zhǔn)。在多維體積的情況下，該方法包括選擇一維或多維，其中在選定維上確定起始點的對準(zhǔn)。在多模態(tài)體積的情況下，應(yīng)用起始點的對準(zhǔn)以跨越已經(jīng)被預(yù)先記錄的不同模態(tài)。
根據(jù)本公開內(nèi)容的實施例，一種程序存儲設(shè)備被設(shè)置為機器可讀，切實地包含可由該機器執(zhí)行的指令程序，以執(zhí)行用于為了特征提取而對準(zhǔn)子體積的方法步驟。該方法步驟包括接收數(shù)據(jù)體積，提供子體積的多個參數(shù)，以及根據(jù)多個參數(shù)確定兩個或更多個子體積中的每一個子體積的起始點。該方法還包括確定這兩個或更多個子體積的未對準(zhǔn)量，移動每個子體積的起始點以將這些起始點與虛擬體積的網(wǎng)格對準(zhǔn)，以及確定已經(jīng)被對準(zhǔn)的兩個或更多個子體積中的特征。
根據(jù)本公開內(nèi)容的實施例，一種用于為了顯像而對準(zhǔn)子體積的計算機實施方法包括接收數(shù)據(jù)體積，提供子體積的多個參數(shù)，并且根據(jù)多個參數(shù)確定兩個或更多個子體積中的每一個子體積的起始點。該方法包括確定這兩個或更多個子體積的未對準(zhǔn)量，移動每個子體積的起始點以將這些起始點與虛擬體積的網(wǎng)格對準(zhǔn)，并且顯示具有被對準(zhǔn)的起始點的子體積，其中每個子體積中的感興趣區(qū)域具有相同的體素值。
提供多個參數(shù)包括選擇兩個或更多個子體積中的每一個子體積的中心點，選擇這兩個或更多個子體積的尺寸和形狀，以及選擇這兩個或更多個子體積中的體素之間的間距。該方法包括將體素間距轉(zhuǎn)換成體積單位。該方法包括在顯示子體積之前利用起始點和體積單位形式的體素間距從體積中提取兩個或更多個子體積。
根據(jù)本公開內(nèi)容的實施例，一種程序存儲設(shè)備被設(shè)置為機器可讀，切實地包含可由機器執(zhí)行的指令程序以執(zhí)行用于為了顯像而對準(zhǔn)子體積的方法步驟。用于為了顯像而對準(zhǔn)子體積的方法包括接收數(shù)據(jù)體積，提供子體積的多個參數(shù)，以及根據(jù)多個參數(shù)確定兩個或更多個子體積中的每一個子體積的起始點。該方法包括確定兩個或更多個子體積的未對準(zhǔn)量，移動每個子體積的起始點以將這些起始點與虛擬體積的網(wǎng)格對準(zhǔn)，以及顯示具有被對準(zhǔn)的起始點的子體積，其中每個子體積中的感興趣區(qū)域具有相同的體素值。


下面將參考附圖更詳細地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例圖1是示出從體積中提取的重疊的子體積的圖示；圖2是兩個重疊的子體積的樣本位置的圖示；
圖3是根據(jù)本公開內(nèi)容的實施例的、在虛擬網(wǎng)格上的輸入體積的圖示；圖4是根據(jù)本公開內(nèi)容的實施例的、在兩個子體積重疊的區(qū)域中相同的子體積樣本位置的圖示；圖5是根據(jù)本公開內(nèi)容的實施例的方法的流程圖；以及圖6是根據(jù)本公開內(nèi)容的實施例的系統(tǒng)的框圖。
具體實施例方式
根據(jù)本公開內(nèi)容的實施例，用于提取具有為多個具有重疊區(qū)域的子體積確定的基本上相同的特征值的子體積的系統(tǒng)和方法假設(shè)重疊區(qū)域覆蓋整個感興趣區(qū)域(ROI)、例如結(jié)節(jié)，其中正在該感興趣區(qū)域上確定特征。該系統(tǒng)和方法使多個子體積的采樣同步，其中在子體積重疊的區(qū)域中樣本位置基本上相同。
參考圖3，通過在虛擬網(wǎng)格303上對原始輸入體積32進行采樣而創(chuàng)建了虛擬體積301。虛擬網(wǎng)格303的原點(0，0，0)與世界坐標(biāo)系304的原點相符。此外，網(wǎng)格間距基本上與子體積的所需網(wǎng)格間距相同。從虛擬體積301中提取所需子體積。由于沒有進一步對虛擬體積301進行采樣，所以子體積重疊的區(qū)域中的體素基本上相同。
不需要創(chuàng)建虛擬體積，以便節(jié)省存儲器資源。能夠從原始體積中直接提取與虛擬體積網(wǎng)格對準(zhǔn)的所需子體積。如果確定有足夠的存儲器可用，那么能夠創(chuàng)建虛擬體積并且能夠從虛擬體積中提取子體積。通過使用不對整個原始體積進行重新采樣的虛擬體積，根據(jù)本公開內(nèi)容的實施例的方法允許用于子體積的高采樣頻率。這能夠提高處理子體積的效率和精度。
參考圖4，包括數(shù)據(jù)體積和定義要提取的子體積的多個參數(shù)的輸入被提供401。這些參數(shù)包括例如以坐標(biāo)表示的、世界坐標(biāo)系中的中心點(Cw)、所需子體積尺寸(Dw)、以及子體積的體素間距(VSw)。這些參數(shù)可以由用戶提供或者可以被預(yù)先確定。利用中心點、子體積尺寸和體素間距，確定世界坐標(biāo)系中的子體積Sw的起始點402Sw＝Cw-Dw*VSw子體積的起始點被移動以將其與虛擬體積的網(wǎng)格對準(zhǔn)403，例如，如下表示Δ＝Swmod VSw
如果(Δ＞VSw/2)Sw＝Sw+(VSw-Δ)否則Sw＝Sw-VSw所述確定將子體積的起始點與虛擬體積的網(wǎng)格對準(zhǔn)。虛擬體積網(wǎng)格的間距VSw與所需子體積的網(wǎng)格間距相同。Δ是子體積相對于虛擬體積網(wǎng)格的未對準(zhǔn)量。為了減小起始點的移動量，將Δ與(VSw/2)進行比較。這限制從原始起始點到+/-VSw/2的移動。
起始點被轉(zhuǎn)換為體積坐標(biāo)404，其中原始體積的(0，0，0)位置作為原點。
所需體素間距從毫米被轉(zhuǎn)換為原始體積單位405。
利用在模塊404和405中所確定的起始點和體積單位形式的體素間距，從原始體積中提取子體積406。利用所提取的(例如對準(zhǔn)的)子體積可以在數(shù)據(jù)體積上確定特征。
圖5是示出在兩個子體積重疊的區(qū)域中子體積的樣本位置相同的圖示。為簡單起見，僅示出了垂直采樣線。在圖5中，根據(jù)本公開內(nèi)容基于圖2中所示的情況示出了結(jié)果。能夠觀察到，兩個子體積202和203的原始體積中的樣本位置相同。作為結(jié)果，重疊區(qū)域中的體素在共用該區(qū)域的子體積之間相同。
給定對準(zhǔn)的子體積，對于子體積來說在共用的ROI 104上所確定的任何特征都將相同。這種特征不變性取決于ROI的位置并且基于這樣的假設(shè)，即不在共用的ROI內(nèi)的體素并不有助于特征計算和值，并且在子體積之間共用整個ROI。
應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明可以以硬件、軟件、固件、專用處理機或它們的組合的各種形式來實施。在一個實施例中，本發(fā)明可以以軟件被實施為切實包含在程序存儲設(shè)備上的應(yīng)用程序。該應(yīng)用程序可以被上載到包括任何合適結(jié)構(gòu)的機器上并且由該機器執(zhí)行。
參考圖6，根據(jù)本公開內(nèi)容的實施例，用于執(zhí)行用于使多個子體積的采樣同步的方法的計算機系統(tǒng)601尤其包括中央處理單元(CPU)602、存儲器603和輸入/輸出(I/O)接口604。該計算機系統(tǒng)601通常通過I/O接口604耦合到顯示器605和諸如鼠標(biāo)和鍵盤的各種輸入設(shè)備606上。該顯示器605能夠顯示虛擬體積和所記錄的圖像的視圖。輔助電路可以包括諸如高速緩沖存儲器、電源、時鐘電路和通信總線。存儲器603可以包括隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、磁盤驅(qū)動器、磁帶驅(qū)動器等等或者它們的組合。本發(fā)明能夠被實施為程序607，其被存儲在存儲器603中并且由CPU 602執(zhí)行以處理來自信號源608的信號。同樣，計算機系統(tǒng)601是通用計算機系統(tǒng)，當(dāng)執(zhí)行本發(fā)明的程序607時，該計算機系統(tǒng)成為專用計算機系統(tǒng)。
計算機平臺601還包括操作系統(tǒng)和微指令代碼。在此所描述的各種方法和功能可以是微指令代碼的一部分或者是經(jīng)由操作系統(tǒng)執(zhí)行的應(yīng)用程序的一部分(或者它們的組合)。另外，各種其它外圍設(shè)備、諸如附加數(shù)據(jù)存儲設(shè)備和打印設(shè)備可以被連接到該計算機平臺上。
應(yīng)進一步理解的是，由于一些在附圖中所描繪的構(gòu)成系統(tǒng)的部件和方法步驟可以以軟件來實施，所以系統(tǒng)部件(或者方法步驟)之間的實際連接可以根據(jù)本發(fā)明被編程的方式而不同。給定在此所提供的本發(fā)明的教導(dǎo)，相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能夠設(shè)想到本發(fā)明的這些和相似實施方案或配置。
在此所描述的系統(tǒng)和方法較好地適合于寬范圍的應(yīng)用，例如，處理子體積以便確定特征的應(yīng)用。其它實例應(yīng)用包括用于人體內(nèi)各種器官的計算機輔助診斷(CAD)應(yīng)用。
在此所描述的系統(tǒng)和方法已經(jīng)在兩種應(yīng)用中被實施結(jié)腸病變的測量；以及結(jié)腸CAD中的特征檢測。
在結(jié)腸病變的測量中，用戶選擇單擊點，該單擊點用作用于子體積提取的中心點。處理該子體積并且自動檢測子體積中的病變。在檢測到病變時，測量病變的尺寸并向用戶報告。由于用戶能夠自由點擊病變周圍的任何地方，所以輸入到該應(yīng)用中的單擊點變化。作為結(jié)果，多個單擊點產(chǎn)生多個子體積。根據(jù)本公開內(nèi)容的實施例，多個子體積將各自返回病變的相同測量。
相似地，對于結(jié)腸CAD來說，對結(jié)腸內(nèi)的不同候選位置提取子體積。針對每個子體積，確定特征。根據(jù)本公開內(nèi)容的實施例，所確定的特征值不隨著候選位置的細微改變而改變。這導(dǎo)致更穩(wěn)健的特征值。
可以使用不同的模態(tài)來對準(zhǔn)已經(jīng)被確定的子體積CT、磁共振(MR)、超聲、單光子發(fā)射型CT(SPECT)以及正電子發(fā)射斷層攝影(PET)?？梢詫嵤?zhǔn)的子體積，以提取具有基本上相同的特征值的特征，例如從而在腫瘤檢測方法中減少假陽性或者提高特征檢測方法的精度。根據(jù)本公開內(nèi)容的實施例，可以實施對準(zhǔn)的子體積以用于分割和處理各種類型的、例如具有不同分辨率的數(shù)據(jù)。
已經(jīng)描述了用于使多個子體積的采樣同步的系統(tǒng)和方法的實施例，應(yīng)當(dāng)注意到，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)教導(dǎo)能夠進行修改和變化。因而應(yīng)理解的是，在所公開的本發(fā)明的特殊實施例中可以進行改變，所述實施例在如由所附的權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的范圍和精神之內(nèi)。因而已經(jīng)詳細地和尤其根據(jù)專利法的要求描述了本發(fā)明，要求和希望得到專利證書保護的內(nèi)容在所附的權(quán)利要求中被闡明。
權(quán)利要求
1.一種用于為了特征提取而對準(zhǔn)子體積的計算機實施方法，包括接收數(shù)據(jù)體積；提供子體積的多個參數(shù)；根據(jù)所述多個參數(shù)確定兩個或更多個子體積中的每一個子體積的起始點；確定所述兩個或更多個子體積的未對準(zhǔn)量；移動每個子體積的起始點以將這些起始點與虛擬體積的網(wǎng)格對準(zhǔn)；以及確定已經(jīng)被對準(zhǔn)的兩個或更多個子體積中的特征。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的計算機實施方法，其中提供多個參數(shù)包括選擇兩個或更多個子體積中的每一個子體積的中心點；選擇所述兩個或更多個子體積的尺寸和形狀；以及選擇所述兩個或更多個子體積中的體素之間的間距。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的計算機實施方法，還包括將體素間距轉(zhuǎn)換成體積單位。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的計算機實施方法，還包括在提取特征之前利用所述起始點和體積單位形式的體素間距從體積中提取兩個或更多個子體積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的計算機實施方法，其中，根據(jù)中心點、子體積和體素間距，執(zhí)行兩個或更多個子體積中的每一個子體積的起始點的確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的計算機實施方法，其中，相對于虛擬體積的網(wǎng)格確定未對準(zhǔn)量，其中虛擬體積網(wǎng)格的間距是子體積的體素之間的間距，并且虛擬體積的網(wǎng)格的原點與世界坐標(biāo)系的原點相符。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的計算機實施方法，還包括將所移動的起始點轉(zhuǎn)換成體積坐標(biāo)，其中每個子體積的(0，0，0)位置作為原點。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的計算機實施方法，其中，所述兩個或更多個子體積具有不同的分辨率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的計算機實施方法，其中，所述數(shù)據(jù)體積包括代表不同模態(tài)的兩個或更多個數(shù)據(jù)體積。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的計算機實施方法，其中，僅相對于子體積的一個或兩個軸執(zhí)行起始點的移動。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的計算機實施方法，其中，所述子體積是二維的。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的計算機實施方法，其中，在二維子體積上確定特征。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的計算機實施方法，其中，在三維或更多維上確定起始點的對準(zhǔn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的計算機實施方法，還包括選擇一維或多維，其中在選定維上確定起始點的對準(zhǔn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的計算機實施方法，其中應(yīng)用起始點的對準(zhǔn)，以跨越已經(jīng)預(yù)先記錄的不同模態(tài)。
16.一種機器可讀的程序存儲設(shè)備，確實地包括可由該機器執(zhí)行的指令程序，以執(zhí)行用于為了特征提取而對準(zhǔn)子體積的方法步驟，該方法步驟包括接收數(shù)據(jù)體積；提供子體積的多個參數(shù)；根據(jù)所述多個參數(shù)確定兩個或更多個子體積中的每一個子體積的起始點；確定所述兩個或更多個子體積的未對準(zhǔn)量；移動每個子體積的起始點以將這些起始點與虛擬體積的網(wǎng)格對準(zhǔn)；以及確定已經(jīng)被對準(zhǔn)的兩個或更多個子體積中的特征。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中，提供多個參數(shù)包括選擇兩個或更多個子體積中的每一個子體積的中心點；選擇所述兩個或更多個子體積的尺寸和形狀；以及選擇所述兩個或更多個子體積中的體素之間的間距。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，還包括將體素間距轉(zhuǎn)換成體積單位。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，還包括在提取特征之前利用所述起始點和體積單位形式的體素間距從體積中提取兩個或更多個子體積。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中，根據(jù)中心點、子體積和體素間距來執(zhí)行兩個或更多個子體積中的每一個子體積的起始點的確定。
21.根據(jù)權(quán)利要求16的計算機實施方法，其中，相對于虛擬體積的網(wǎng)格確定未對準(zhǔn)量，其中虛擬體積網(wǎng)格的間距是子體積的體素之間的間距，并且虛擬體積的網(wǎng)格的原點與世界坐標(biāo)系的原點相符。
22.根據(jù)權(quán)利要求16的計算機實施方法，還包括將所移動的起始點轉(zhuǎn)換成體積坐標(biāo)，其中每個子體積的(0，0，0)位置作為原點。
23.根據(jù)權(quán)利要求16的計算機實施方法，其中所述兩個或更多個子體積具有不同的分辨率。
24.根據(jù)權(quán)利要求16的計算機實施方法，其中所述數(shù)據(jù)體積包括代表不同模態(tài)的兩個或更多個數(shù)據(jù)體積。
25.一種用于為了顯像而對準(zhǔn)子體積的計算機實施方法，包括接收數(shù)據(jù)體積；提供子體積的多個參數(shù)；根據(jù)所述多個參數(shù)確定兩個或更多個子體積中的每一個子體積的起始點；確定所述兩個或更多個子體積的未對準(zhǔn)量；移動每個子體積的起始點以將這些起始點與虛擬體積的網(wǎng)格對準(zhǔn)；以及顯示具有被對準(zhǔn)的起始點的子體積，其中每個子體積中的感興趣區(qū)域具有相同的體素值。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的計算機實施方法，其中提供多個參數(shù)包括選擇兩個或更多個子體積中的每一個子體積的中心點；選擇所述兩個或更多個子體積的尺寸和形狀；以及選擇所述兩個或更多個子體積中的體素之間的間距。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的計算機實施方法，還包括將體素間距轉(zhuǎn)換成體積單位。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的計算機實施方法，還包括在顯示子體積之前利用所述起始點和體積單位形式的體素間距從體積中提取兩個或更多個子體積。
29.一種機器可讀的程序存儲設(shè)備，確實地包括可由該機器執(zhí)行的指令程序，以執(zhí)行用于為了顯像而對準(zhǔn)子體積的方法步驟，該方法步驟包括接收數(shù)據(jù)體積；提供子體積的多個參數(shù)；根據(jù)所述多個參數(shù)確定兩個或更多個子體積中的每一個子體積的起始點；確定所述兩個或更多個子體積的未對準(zhǔn)量；移動每個子體積的起始點以將這些起始點與虛擬體積的網(wǎng)格對準(zhǔn)；以及顯示具有被對準(zhǔn)的起始點的子體積，其中每個子體積中的感興趣區(qū)域具有相同的體素值。
全文摘要
用于為特征提取而對準(zhǔn)子體積的方法包括接收數(shù)據(jù)體積，提供子體積的多個參數(shù)(401)，并根據(jù)多個參數(shù)確定兩個或更多個子體積中的每一個子體積的起始點(402)。該方法還包括確定這兩個或更多個子體積的未對準(zhǔn)量，移動每個子體積的起始點以將這些起始點與虛擬體積的網(wǎng)格對準(zhǔn)(403)，以及確定已經(jīng)被對準(zhǔn)的兩個或更多個子體積中的特征(407)。
文檔編號G06T19/00GK101048804SQ200580036322
公開日2007年10月3日 申請日期2005年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月22日
發(fā)明者S·拉卡雷, L·博戈尼 申請人:美國西門子醫(yī)療解決公司