專利名稱：基于可變分辨率模型的圖像分割的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像分割領(lǐng)域，更明確地涉及基于可變形模型的圖像分割。
背景技術(shù)：
H.Delingette在"International Journal on Computer Vision (國際計算機視覺)"巻32, no.2， 111-146頁，1999上發(fā)表的題為"General objectreconstruction based on simplex meshes (基于單純形網(wǎng)格的普通物體重建)"的文章(以下簡稱Ref.l)論述了基于可變形模型的圖像分割的具體實現(xiàn)方案，該論文提出了使單純形網(wǎng)格適應(yīng)三維(3D)對象的方法。單純形網(wǎng)格具有簡單的拓?fù)?，其中單純形網(wǎng)格的每個頂點與該單純形網(wǎng)格的三個鄰近頂點相連。單純形網(wǎng)格的適應(yīng)由外力驅(qū)使。每個單純形網(wǎng)格的頂點被3D圖像數(shù)據(jù)中朝向各自圖像特征的外力所吸引。圖像特征以圖像強度場的局部梯度為基礎(chǔ)來計算。單純形網(wǎng)格中約束由外力驅(qū)動的變形的彈性性能被內(nèi)力建模，例如，通過將局部網(wǎng)格曲率最小化的內(nèi)力。單純形網(wǎng)格在每個頂點的內(nèi)外力互相抵消之前是迭代自適應(yīng)的。Ref.l中還論述了在高度彎曲部分增強網(wǎng)格分辨率的改進(jìn)過程。 一個高分辨能力的網(wǎng)格包括更多頂點，因此可以利用圖像數(shù)據(jù)中所包含的更多信息。然而，當(dāng)使用細(xì)網(wǎng)格時，保持模型表面的光滑性在計算上要求更加苛刻。

發(fā)明內(nèi)容
當(dāng)有效控制由網(wǎng)格代表的計算模型表面光滑度而沒有實質(zhì)增加計算成本的同時，利用在上述圖像數(shù)據(jù)中所包含的高分辨率信息分割圖像數(shù)據(jù)是有利的。計算成本包括處理器帶寬和計算時間。然而，如果使用非常精細(xì)的表面采樣，即高分辨率網(wǎng)格，保持模型表面的光滑性會顯著增加計算成本，這是因為模型表面需要在很大的鄰近區(qū)域上變得平滑。
為更好地處理此顧慮，在本發(fā)明的一個方面， 一種利用粗網(wǎng)格和細(xì)網(wǎng)格基于可變形模型分割圖像數(shù)據(jù)集的系統(tǒng)，所述可變形模型用于對圖像數(shù)
據(jù)集中的對象建模，所述粗網(wǎng)格用于與所述圖像數(shù)據(jù)集適應(yīng)，所述細(xì)網(wǎng)格
用于從圖像數(shù)據(jù)集中提取詳細(xì)信息，所述系統(tǒng)包括
—初始化單元，其用于在圖像數(shù)據(jù)集空間中初始化粗網(wǎng)格；
_構(gòu)建單元，其用于基于初始化后的粗網(wǎng)格在圖像數(shù)據(jù)集空間中構(gòu)建細(xì)網(wǎng)
格；
一計算單元，其用于計算關(guān)于粗網(wǎng)格的內(nèi)力場和關(guān)于粗網(wǎng)格的外力場，其
中基于構(gòu)建的細(xì)網(wǎng)格和強度標(biāo)量場計算外力；禾口
_適應(yīng)單元，其用于使用計算的內(nèi)力場和計算的外力場，使粗網(wǎng)格與圖像數(shù)據(jù)集中的對象適應(yīng)，從而分割圖像數(shù)據(jù)集。
在圖像數(shù)據(jù)集空間中構(gòu)建細(xì)網(wǎng)格基于初始化后的粗網(wǎng)格，并且例如，可借助細(xì)分法利用粗網(wǎng)格中所包含的對照點來完成。細(xì)網(wǎng)格被計算單元用來在圖像數(shù)據(jù)集中找出特征，并基于找到的特征計算關(guān)于粗網(wǎng)格的外力場。因此，即使當(dāng)圖形特征稀疏時，細(xì)網(wǎng)格的使用依然可以實現(xiàn)不漏掉上述特征。然后，通過適應(yīng)單元使用計算單元所計算的內(nèi)外力場使粗網(wǎng)格與圖像數(shù)據(jù)集適應(yīng)。由于只有粗網(wǎng)格與圖像數(shù)據(jù)集適應(yīng)，保持建模對象表面的光滑性不需要使該表面在大的鄰近區(qū)域上光滑。因此，使粗網(wǎng)格與圖像數(shù)據(jù)集中的一個對象適應(yīng)的計算成本與使細(xì)網(wǎng)格與圖像數(shù)據(jù)集中的一個對象適應(yīng)的計算成本相比顯著降低。該適應(yīng)的計算成本的減少遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過通過借助例如細(xì)分法構(gòu)建細(xì)網(wǎng)格所增加的計算成本，所述細(xì)分法用于細(xì)分所述粗網(wǎng)格。有利地，本技術(shù)可以輕易地與現(xiàn)有的以模型為基礎(chǔ)的圖像分割構(gòu)架結(jié)合在一起。
在該系統(tǒng)的實施例中，細(xì)網(wǎng)格以對粗網(wǎng)格的細(xì)分法為基礎(chǔ)來構(gòu)建。有很多可用的細(xì)分法，例如Doo-Sabin法，Catmull-Clark法，以及Loop法，它們可以被此系統(tǒng)有利地使用。大多數(shù)細(xì)分法都很快，因此進(jìn)一步減少了分割任務(wù)的計算成本。
在該系統(tǒng)的實施例中，該系統(tǒng)還包括一個用于確定細(xì)網(wǎng)格分辨率的確定單元。該確定單元可以確定細(xì)網(wǎng)格的最佳分辨率。這個分辨率可以是圖像數(shù)據(jù)分辨率和/或預(yù)期特征尺寸的函數(shù)。在該系統(tǒng)的另一實施例中， 一個附加的考慮因素用來考慮計算成本分辨率越高，計算成本越高?；蛘撸直媛士梢曰谟脩糨斎霐?shù)據(jù)例如用戶定義的細(xì)分級別來確定。
在本發(fā)明的另一方面，圖像采集裝置包括一種利用粗網(wǎng)格和細(xì)網(wǎng)格基 于可變形模型分割圖像數(shù)據(jù)集的系統(tǒng)，所述可變形模型用于對圖像數(shù)據(jù)集 中的對象建模，所述粗網(wǎng)格用于與所述圖像數(shù)據(jù)集適應(yīng)，所述細(xì)網(wǎng)格用于 從圖像數(shù)據(jù)集中提取詳細(xì)信息，所述系統(tǒng)包括 一初始化單元，其用于在圖像數(shù)據(jù)集空間中初始化粗網(wǎng)格； 一構(gòu)建單元，其用于基于初始化后的粗網(wǎng)格在圖像數(shù)據(jù)集空間中構(gòu)建細(xì)網(wǎng) 格；
一計算單元，其用于計算關(guān)于粗網(wǎng)格的內(nèi)力場和關(guān)于粗網(wǎng)格的外力場，其
中基于構(gòu)建的細(xì)網(wǎng)格和強度標(biāo)量場計算外力；和
一適應(yīng)單元，其用于使用計算的內(nèi)力場和計算的外力場，使粗網(wǎng)格與圖像 數(shù)據(jù)集中的對象適應(yīng)，從而分割圖像數(shù)據(jù)集。
在本發(fā)明的另一方面，工作站包括一種利用粗網(wǎng)格和細(xì)網(wǎng)格基于可變 形模型分割圖像數(shù)據(jù)集的系統(tǒng)，所述可變形模型用于對圖像數(shù)據(jù)集中的對 象建模，所述粗網(wǎng)格用于與所述圖像數(shù)據(jù)集適應(yīng)，所述細(xì)網(wǎng)格用于從圖像
數(shù)據(jù)集中提取詳細(xì)信息，所述系統(tǒng)包括
_初始化單元，其用于在圖像數(shù)據(jù)集空間中初始化粗網(wǎng)格；
一構(gòu)建單元，其用于基于初始化后的粗網(wǎng)格在圖像數(shù)據(jù)集空間中構(gòu)建細(xì)網(wǎng)
格；
一計算單元，其用于計算關(guān)于粗網(wǎng)格的內(nèi)力場和關(guān)于粗網(wǎng)格的外力場，其 中基于構(gòu)建的細(xì)網(wǎng)格和強度標(biāo)量場計算外力；
一適應(yīng)單元，其用于使用計算的內(nèi)力場和計算的外力場，使粗網(wǎng)格與圖像 數(shù)據(jù)集中的對象適應(yīng)，從而分割圖像數(shù)據(jù)集。
在本發(fā)明的另一方面， 一種使用粗網(wǎng)格和細(xì)網(wǎng)格基于可變形模型分割 圖像數(shù)據(jù)集的方法，所述可變形模型用于對圖像數(shù)據(jù)集中的對象建模，所 述粗網(wǎng)格用于與所述圖像數(shù)據(jù)集適應(yīng)，所述細(xì)網(wǎng)格用于從圖像數(shù)據(jù)集中提 取詳細(xì)信息，所述方法包括-
一初始化步驟，其用于在圖像數(shù)據(jù)集空間中初始化粗網(wǎng)格；
一構(gòu)建步驟，其用于基于初始化后的粗網(wǎng)格在圖像數(shù)據(jù)集空間中構(gòu)建細(xì)網(wǎng)
格；
6一計算步驟，其用于計算關(guān)于粗網(wǎng)格的內(nèi)力場和關(guān)于粗網(wǎng)格的外力場，其
中基于構(gòu)建的細(xì)網(wǎng)格和強度標(biāo)量場計算外力；和
一適應(yīng)步驟，其用于使用計算的內(nèi)力場和計算的外力場，使粗網(wǎng)格與圖像 數(shù)據(jù)集中的對象適應(yīng)，由此分割圖像數(shù)據(jù)集。
在本發(fā)明的另一方面， 一種由計算機裝置加載的計算機程序產(chǎn)品，其 包括利用粗網(wǎng)格和細(xì)網(wǎng)格基于可變形模型分割圖像數(shù)據(jù)集的指令，所述可 變形模型用于對圖像數(shù)據(jù)集中的對象建模，所述粗網(wǎng)格用于與所述圖像數(shù) 據(jù)集適應(yīng)，所述細(xì)網(wǎng)格用于從圖像數(shù)據(jù)集中提取詳細(xì)信息。該計算機裝置 包括處理單元和存儲器，所述計算機程序產(chǎn)品在被加載之后，為上述處理
單元提供執(zhí)行以下任務(wù)的能力
一在圖像數(shù)據(jù)集空間中初始化粗網(wǎng)格；
一基于初始化后的粗網(wǎng)格在圖像數(shù)據(jù)集空間中構(gòu)建細(xì)網(wǎng)格；
一計算關(guān)于粗網(wǎng)格的內(nèi)力場和關(guān)于粗網(wǎng)格的外力場，其中基于構(gòu)建的細(xì)網(wǎng)
格和強度標(biāo)量場計算外力；并且
一使用計算的內(nèi)力場和計算的外力場，使粗網(wǎng)格與圖像數(shù)據(jù)集中的對象適 應(yīng)，從而分割圖像數(shù)據(jù)集。
對圖像采集裝置、工作站、方法，和(或)計算機程序產(chǎn)品的修改和 改變，其與如上所述的可由本領(lǐng)域技術(shù)人員以本文的描述為基礎(chǔ)來實現(xiàn)的
系統(tǒng)的修改及其改變相一致。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解把此方法應(yīng)用到由多種多樣的采集模態(tài)產(chǎn)生 的三維(3D)和二維(2D)圖像數(shù)據(jù)集中，例如(但不限于)傳統(tǒng)的X 射線、計算機斷層掃描(CT)、核磁共振成像(MRI)、超聲(US)、正電 子放射斷層掃描(PET)、單光子發(fā)射計算機斷層掃描(SPECT)以及核醫(yī) 學(xué)(畫)。


關(guān)于下文描述的實現(xiàn)方式和實施例并參照附圖，本發(fā)明的這些以及其
他方面變得顯而易見并得以闡明，其中
圖1用示意性地示出了該系統(tǒng)的典型實施例的框圖； 圖2示出了該方法典型實現(xiàn)方式的流程圖；圖3示出了典型的單純形網(wǎng)格； 圖4例示了重到單純形網(wǎng)格上的三角形網(wǎng)格； 圖5例示了該雙重網(wǎng)格的第一級細(xì)分； 圖6例示了該雙重網(wǎng)格的第二級細(xì)分；
圖7示出了含有噪聲的3D US圖像中心臟分割的典型結(jié)果; 圖8示意性地示出了圖像采集裝置的典型實施例；并且 圖9示意性地示出了工作站的典型實施例。 所有附圖都使用相同的參考數(shù)字表示相同的部分。
具體實施例方式
圖1示意性地示出了系統(tǒng)100的典型實施例的框圖，該系統(tǒng)用于利用 粗網(wǎng)格和細(xì)網(wǎng)格基于可變形模型分割圖像數(shù)據(jù)集，所述可變形模型用于對 圖像數(shù)據(jù)集中的對象建模，所述粗網(wǎng)格用于與所述圖像數(shù)據(jù)集適應(yīng)，所述
細(xì)網(wǎng)格用于從圖像數(shù)據(jù)集中提取詳細(xì)信息，所述系統(tǒng)100包括
一初始化單元110，其用于在圖像數(shù)據(jù)集空間中初始化粗網(wǎng)格；
_構(gòu)建單元120，其用于基于初始化后的粗網(wǎng)格在圖像數(shù)據(jù)集空間中構(gòu)建
細(xì)網(wǎng)格；
_計算單元130，其用于計算關(guān)于粗網(wǎng)格的內(nèi)力場和關(guān)于粗網(wǎng)格的外力場， 其中基于構(gòu)建的細(xì)網(wǎng)格和強度標(biāo)量場計算外力；和
一適應(yīng)單元140，其用于使用計算的內(nèi)力場和計算的外力場，使粗網(wǎng)格與 圖像數(shù)據(jù)集中的對象適應(yīng)，從而分割圖像數(shù)據(jù)集。
系統(tǒng)100的典型實施例還包含以下任選單元 一確定單元150，用于確定細(xì)網(wǎng)格的分辨率； 一控制單元160，用于控制系統(tǒng)100的工作流程； _用戶界面165，用于與系統(tǒng)100的用戶通信；并且 一存儲單元170，用于存儲數(shù)據(jù)。
在系統(tǒng)100的典型實施例中，有三個輸入連接器181、 182和183，用 于進(jìn)入的數(shù)據(jù)。第一個輸入連接器181被布置為接收從數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)來的 數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲器例如(但不限于)硬盤、磁帶、閃存或光盤。第二個輸 入連接器182被布置為接收從用戶輸入設(shè)備進(jìn)來的數(shù)據(jù)，用戶輸入設(shè)備例
8如(但不限于)鼠標(biāo)或觸摸屏。第三個輸入連接器183被布置為接收來自
用戶輸入設(shè)備例如鍵盤的數(shù)據(jù)。輸入連接器181、 182和183與輸入控制單 元180相連接。
在系統(tǒng)100的典型實施例中，有兩個輸出連接器191和192，用于輸出 的數(shù)據(jù)。第一個輸出連接器191被布置為把數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)存儲器，數(shù)據(jù) 存儲器例如硬盤、磁帶、閃存或光盤。第二個輸出連接器192被布置為把 數(shù)據(jù)輸出到顯示設(shè)備。輸出連接器191和192通過輸出控制單元190接收
廿日tTJ雙TO。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，有很多方法可以把輸入設(shè)備連接到系統(tǒng)ioo
的輸入連接器181、 182和183，以及把輸出設(shè)備連接到輸出連接器191和 192。這些方法包括(但不限于)有線和無線連接、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，例如(但 不限于)局域網(wǎng)(LAN)和廣域網(wǎng)(WAN)，因特網(wǎng)、數(shù)字電話網(wǎng)以及模 擬電話網(wǎng)。
在系統(tǒng)100的典型實施例中，系統(tǒng)100包含存儲單元170。系統(tǒng)100被 布置為通過任一輸入連接器181、 182和183從外部設(shè)備接收輸入數(shù)據(jù)，并 將接收到的輸入數(shù)據(jù)存儲在存儲單元170里。將輸入數(shù)據(jù)載入存儲器單元 170可使系統(tǒng)100的各單元快速訪問相應(yīng)的數(shù)據(jù)部分。例如，輸入數(shù)據(jù)可包 含圖像數(shù)據(jù)集。存儲單元170可由以下設(shè)備執(zhí)行，例如(但不限于)隨機 存取存儲器(RAM)芯片、只讀存儲器(ROM)芯片，和/或硬盤驅(qū)動和硬 盤。存儲單元170可進(jìn)一步被布置為存儲輸出數(shù)據(jù)。例如，輸出數(shù)據(jù)可以 包含適應(yīng)的粗網(wǎng)格。存儲單元170還被布置為從系統(tǒng)100的單元接收數(shù)據(jù) 和向其發(fā)送數(shù)據(jù)，所述單元包括初始化單元110、構(gòu)建單元120、計算單 元130、適應(yīng)單元140、確定單元150、控制單元160以及通過存儲總線175 的用戶界面165。存儲單元170進(jìn)一步被布置為通過任一輸出連接器191和 192使外部設(shè)備可獲得輸出數(shù)據(jù)。將來自系統(tǒng)100的各單元的數(shù)據(jù)存儲到存 儲單元170里可以有利地提高系統(tǒng)100的各單元的性能，以及將輸出數(shù)據(jù) 從系統(tǒng)100的各單元傳輸?shù)酵獠吭O(shè)備的傳輸率。
或者，系統(tǒng)IOO可以不包含存儲單元170和存儲總線175。系統(tǒng)100所 使用的輸入數(shù)據(jù)可由至少一個與系統(tǒng)100的各單元相連的外部設(shè)備提供， 例如外部存儲器或處理器。相似地，由系統(tǒng)100產(chǎn)生的輸出數(shù)據(jù)可提供給至少一個與系統(tǒng)100的各單元相連的外部設(shè)備，例如外部存儲器或處理器。 通過內(nèi)部連接或數(shù)據(jù)總線，系統(tǒng)100的各單元可被布置為從彼此接收數(shù)據(jù)。 在圖1示出的系統(tǒng)100的典型實施例中，系統(tǒng)100包括控制單元160， 其用于在系統(tǒng)100中控制工作流程。該控制單元可被布置為檢測終止?fàn)顟B(tài)。 如果滿足終止?fàn)顟B(tài)，系統(tǒng)100可被布置為執(zhí)行最終任務(wù)并終止圖像數(shù)據(jù)集
的分割?；蛘?，可以在系統(tǒng)ioo的其他單元中執(zhí)行控制功能。
在圖1示出的系統(tǒng)100的典型實施例中，系統(tǒng)100包含用戶界面165， 其用于與系統(tǒng)100的用戶通信。例如，該用戶界面165可被布置為提示用 戶接受對圖像數(shù)據(jù)集和細(xì)網(wǎng)格分辨率的用戶選擇。用戶界面165可以進(jìn)一 步被布置為提供用于顯示從圖像數(shù)據(jù)集呈現(xiàn)的視圖的裝置，和/或用以顯示 初始化后的和適應(yīng)的粗網(wǎng)格的裝置。任選地，該用戶界面可以接收對系統(tǒng) 100的多個操作模式之一的用戶選擇。在一個典型模式中，系統(tǒng)100可被布 置為使用特殊的粗網(wǎng)格，例如單純形或三角形粗網(wǎng)格。這些模式可由系統(tǒng) 100實現(xiàn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，可在系統(tǒng)100的用戶界面165中有利 地實現(xiàn)更多的功能。
任選地，在系統(tǒng)100的另一個實施例中，系統(tǒng)100可包括例如鼠標(biāo)或 鍵盤的輸入設(shè)備，和/或例如顯示器的輸出設(shè)備。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解， 有很多輸入和輸出設(shè)備可有利地包含在系統(tǒng)100中。
在圖1描述的系統(tǒng)100的實施例中，系統(tǒng)100獲得圖像數(shù)據(jù)集和粗網(wǎng) 格，并將其存儲在存儲單元170里。粗網(wǎng)格由初始化單元110在圖像數(shù)據(jù) 集空間中初始化。該圖像數(shù)據(jù)集空間基于包含在圖像數(shù)據(jù)集中的體素空間 坐標(biāo)的范圍來確定。初始化后的粗網(wǎng)格包括上述圖像數(shù)據(jù)集空間中的粗網(wǎng) 格的頂點坐標(biāo)。構(gòu)建單元120被布置為使用初始化后的粗網(wǎng)格或由適應(yīng)單 元140適應(yīng)的適應(yīng)粗網(wǎng)格，以構(gòu)建細(xì)網(wǎng)格。例如，將粗網(wǎng)格根據(jù)適當(dāng)?shù)募?xì) 分法來細(xì)分。將粗網(wǎng)格的頂點用作此細(xì)分的對照點。任選地，系統(tǒng)100還 包括確定單元150，用以確定細(xì)網(wǎng)格的分辨率，例如最細(xì)的細(xì)分級別。計算 單元130使用構(gòu)建的細(xì)網(wǎng)格計算關(guān)于粗網(wǎng)格的外力場。此外力場基于包含 在圖像數(shù)據(jù)集里的強度標(biāo)量場以及構(gòu)建的細(xì)網(wǎng)格來確定。計算單元130可 進(jìn)一步被布置為計算關(guān)于粗網(wǎng)格的內(nèi)力場。此內(nèi)力場取決于粗網(wǎng)格的幾何 形狀。適應(yīng)單元140使用外力和內(nèi)力場，根據(jù)粗網(wǎng)格頂點的新坐標(biāo)計算粗網(wǎng)格的變形，由此使粗網(wǎng)格與圖像數(shù)據(jù)集適應(yīng)，從而對圖像數(shù)據(jù)集中的對象建模。控制單元160被布置為控制系統(tǒng)100的工作流程?？刂茊卧?60從系統(tǒng)的各單元接收控制數(shù)據(jù)，并為系統(tǒng)的各單元提供控制數(shù)據(jù)。所提供
的控制數(shù)據(jù)決定了系統(tǒng)100的各單元的操作。例如，控制單元160可被布置為檢查適應(yīng)的粗網(wǎng)格是否符合適應(yīng)終止標(biāo)準(zhǔn)。如果適應(yīng)的粗網(wǎng)格滿足適應(yīng)終止標(biāo)準(zhǔn)，控制單元可被布置為終止對圖像數(shù)據(jù)集的分割。如果不是，可通過要求構(gòu)建單元120基于適應(yīng)的粗網(wǎng)格構(gòu)建細(xì)網(wǎng)格，將控制單元布置為開始適應(yīng)循環(huán)的下一個迭代。
圖2示出了方法200的典型實現(xiàn)方式的流程圖，該方法用于利用粗網(wǎng)格和細(xì)網(wǎng)格基于可變形模型分割圖像數(shù)據(jù)集，所述可變形模型用于對圖像數(shù)據(jù)集中的對象建模，所述粗網(wǎng)格用于與所述圖像數(shù)據(jù)集適應(yīng)，所述細(xì)網(wǎng)格用于從圖像數(shù)據(jù)集中提取詳細(xì)信息。在初始化步驟210中，基于強度標(biāo)量場在圖像數(shù)據(jù)集空間中初始化粗網(wǎng)格。在初始化步驟210之后，方法IOO繼續(xù)構(gòu)建步驟220，其用于基于初始化后的粗網(wǎng)格在圖像數(shù)據(jù)集空間中構(gòu)建細(xì)網(wǎng)格。在構(gòu)建步驟220之后，方法100繼續(xù)計算步驟230，其用于計算關(guān)于粗網(wǎng)格的內(nèi)力場和關(guān)于粗網(wǎng)格的外力場，其中基于構(gòu)建的細(xì)網(wǎng)格和強度標(biāo)量場來計算外力。在計算步驟230之后，方法200繼續(xù)適應(yīng)步驟240，其用于使用計算的內(nèi)力場和計算的外力場，使粗網(wǎng)格與圖像數(shù)據(jù)集中的對象適應(yīng)。在適應(yīng)步驟240之后，方法200繼續(xù)評估步驟250，其用于評估適應(yīng)結(jié)果。如果適應(yīng)結(jié)果是滿足要求的，即如果適應(yīng)結(jié)果滿足評估條件，方法200就終止分割。任選地，方法200在終止之前基于評估步驟260中的適應(yīng)的粗網(wǎng)格進(jìn)一步構(gòu)建細(xì)網(wǎng)格。如果適應(yīng)結(jié)果不滿足要求，方法200繼續(xù)構(gòu)建步驟220，以基于適應(yīng)的粗網(wǎng)格在圖像數(shù)據(jù)集空間中構(gòu)建細(xì)網(wǎng)格。
初始化單元110被布置為在圖像數(shù)據(jù)集空間中初始化粗網(wǎng)格。粗網(wǎng)格的拓?fù)淇梢允穷A(yù)先確定的，例如，包含網(wǎng)格拓?fù)涠x的可變形模型可以包含在對系統(tǒng)100的輸入里。或者，粗網(wǎng)格的拓?fù)淇梢允前胱詣拥?，即有用戶輸入，或自動地，即沒有用戶輸入，其基于圖像數(shù)據(jù)集由初始化系統(tǒng)確定。通常，該初始化包括粗網(wǎng)格的手動設(shè)置，并用全局轉(zhuǎn)換使網(wǎng)格與模型對象相符。首先，用戶手動使粗模型與在圖像數(shù)據(jù)集中標(biāo)識的和在連接到系統(tǒng)100的顯示器中顯示的幾個(例如解剖)界標(biāo)對準(zhǔn)。第二，使用對圖像數(shù)據(jù)集空間的全局轉(zhuǎn)換使定位的粗網(wǎng)格與圖像數(shù)據(jù)集中的對象相符。用 來將粗網(wǎng)格映射到圖像數(shù)據(jù)集中的對象上的典型轉(zhuǎn)換包括剛體轉(zhuǎn)換、相似
轉(zhuǎn)換和仿射轉(zhuǎn)換。O.Gerard等在IEEE Transactions on Medical Imaging,巻 21, no.2， 1059-1068,2002上發(fā)表的題為"Efficient model-based quantification of left ventricular function in 3D echocardiography"(下文簡稱Ref.2)的公開 的第II-B節(jié)中論述了將單純形網(wǎng)格與3D圖像數(shù)據(jù)集相符的方法。本領(lǐng)域技 術(shù)人員應(yīng)知道，多種多樣的手動、半自動和自動初始化方法在文獻(xiàn)中都有 描述，并且這些方法取決于所用粗網(wǎng)格的拓?fù)?。初始化方法的具體選擇不 限制權(quán)利要求的范圍。
構(gòu)建單元120被布置為基于初始化后的或適應(yīng)的粗網(wǎng)格在圖像數(shù)據(jù)集 空間中構(gòu)建細(xì)網(wǎng)格。創(chuàng)建細(xì)網(wǎng)格的一種可能方法是使用細(xì)分法，其將粗網(wǎng) 格的頂點用作細(xì)分法的對照點。幾種細(xì)分法在文獻(xiàn)中有描述。例如，由D.Doo 和M.Sabin在Computer Aided Design, 10(6)， 356-360, 1978上發(fā)表的題為 "Analysis of the behavior of recursive division surfaces near extraordinary points "中所述的Doo-Sabin法禾口/或由E.Catmull與J.Clark在Computer Aided Design, 10(6)， 350-355, 1978上發(fā)表的題為"Recursively generated B-spline surfaces on arbitrary topological meshes"中所述的Catmull-Clark法者卩可使用。 選擇在構(gòu)建單元120中實現(xiàn)的細(xì)分法是系統(tǒng)設(shè)計決策。對細(xì)分法的選擇可 取決于圖像數(shù)據(jù)集中代表被建模對象表面的粗網(wǎng)格拓?fù)?。任選地，可在構(gòu) 建單元120中執(zhí)行多種細(xì)分法。例如，所用的細(xì)分法可交互式地由用戶選 擇。
在系統(tǒng)100的實施例中，所述粗網(wǎng)格為三角形網(wǎng)格。三角形網(wǎng)格的表 面是三角形。三角形網(wǎng)格的每個表面都可使用Loop法細(xì)分。Charles Loop 在其題為"Smooth subdivision surfaces based on triangles"(猶他州立大學(xué)， 數(shù)學(xué)系，1987)的碩士論文中論述了Loop法。或者，所述粗網(wǎng)格是包括四 邊形表面的四方形網(wǎng)格，并且每個粗網(wǎng)格的表面都使用Doo-Sabin法或 Catmull-Clark法細(xì)分。
在系統(tǒng)100的實施例中，所述細(xì)網(wǎng)格可以是任意網(wǎng)格。構(gòu)建單元120 還可包含用于基于初始化或適應(yīng)的粗網(wǎng)格，將細(xì)網(wǎng)格映射到圖像數(shù)據(jù)集空 間中的手段，例如，通過優(yōu)化關(guān)于細(xì)網(wǎng)格定義的內(nèi)力場。
12計算單元130被布置為基于網(wǎng)格幾何形狀計算關(guān)于粗網(wǎng)格的內(nèi)力場。
Ref.l第3.2節(jié)里描述了很多計算在圖像數(shù)據(jù)集中代表對象的單純形網(wǎng)格上 的內(nèi)力場的方法。例如，切向內(nèi)力控制頂點相對于其鄰近點的位置，所述 鄰近點通過網(wǎng)格邊與上述頂點相連，并可將切向內(nèi)力定義為與從由頂點的 鄰近點定義的平面起的頂點位移呈比例的力。這種內(nèi)力將建模表面的曲率 減到最小。
計算單元130還被布置為使用構(gòu)建的細(xì)網(wǎng)格和強度標(biāo)量場計算關(guān)于粗 網(wǎng)格的外力場。首先，計算關(guān)于細(xì)網(wǎng)格的外力場。例如，對于細(xì)網(wǎng)格的每 個頂點來說，計算該頂點的目標(biāo)位置。頂點的目標(biāo)位置可定義為強度變化 最大的位置，即搜索線(search line)上強度標(biāo)量場的梯度最大的位置。該 搜索線可以是穿過上述粗網(wǎng)格頂點的線，并且該線基本上與由通過網(wǎng)格邊 與上述頂點相連的鄰近頂點所定義的表面垂直。該搜索線上的強度值可以 例如使用插值法由圖像數(shù)據(jù)集中包含的強度標(biāo)量場導(dǎo)出。由目標(biāo)位置定義 的力可以是與頂點從其目標(biāo)位置起的位移成比例的諧力。在Ref.2第II-B 節(jié)里論述了此方法。在Ref.l第3.2節(jié)中論述了更多用于計算關(guān)于單純形網(wǎng) 格的外力場以為圖像數(shù)據(jù)集中的對象建模的方法。第二，在已經(jīng)計算了關(guān) 于細(xì)網(wǎng)格的外力場之后，計算單元130還被布置為計算關(guān)于粗網(wǎng)格的外力 場。粗網(wǎng)格的每個頂點都與細(xì)網(wǎng)格的頂點相關(guān)聯(lián)?？梢岳缁诖志W(wǎng)格頂 點到細(xì)網(wǎng)格頂點的歐幾里得距離定義此種關(guān)聯(lián)。位于有一半徑的球體之內(nèi) 的細(xì)網(wǎng)格的所有頂點都被定義為與這個球體中心的粗網(wǎng)格的頂點相關(guān)聯(lián)。 上述半徑可以基于用戶輸入從用戶輸入設(shè)備獲得，或者可以基于粗網(wǎng)格分 辨率由計算單元130確定。在另一個實現(xiàn)方式中，此關(guān)聯(lián)可以基于拓?fù)渚?離來定義。例如，識別了與粗網(wǎng)格頂點距離最近的細(xì)網(wǎng)格頂點，細(xì)網(wǎng)格的 每個頂點被定義為與粗網(wǎng)格的頂點相關(guān)聯(lián)，對于該細(xì)網(wǎng)格的每個頂點來說， 從這個頂點到識別的頂點的拓?fù)渚嚯x小于某一數(shù)值。
作用于粗網(wǎng)格頂點的外力，可以基于關(guān)于與上述頂點相關(guān)聯(lián)的細(xì)網(wǎng)格 頂點所定義的外力，由以下方法之一計算
—關(guān)于粗網(wǎng)格頂點定義的外力是關(guān)于與上述頂點相關(guān)聯(lián)的細(xì)網(wǎng)格頂點所 定義的力的平均值；
一關(guān)于粗網(wǎng)格頂點定義的外力是關(guān)于與上述頂點關(guān)聯(lián)的細(xì)網(wǎng)格頂點定義的力的加權(quán)平均值，其加權(quán)因子基于特征置信度；
_關(guān)于粗網(wǎng)格頂點定義的外力是基于投票方案，關(guān)于與上述頂點關(guān)聯(lián)的細(xì) 網(wǎng)格的多數(shù)頂點的力。
適應(yīng)單元140使用計算的內(nèi)力和外力場使粗網(wǎng)格與圖像數(shù)據(jù)集中的對 象適應(yīng)。在一個實施例中，適應(yīng)單元140被布置為使用Ref.l第3.1節(jié)和Ref.2 第II-B節(jié)論述的拉格朗日演化方程來實現(xiàn)此方法。
在系統(tǒng)100的實施例中，所述粗網(wǎng)格為單純形網(wǎng)格。單純形網(wǎng)格的每 個頂點與該單純形網(wǎng)格的三個鄰近頂點相連。對單純形網(wǎng)格的細(xì)分可分幾 步完成。首先，構(gòu)建給定單純形網(wǎng)格的雙重網(wǎng)格。雙重網(wǎng)格的每個頂點都 是單純形網(wǎng)格多邊形表面的重心，即質(zhì)心。通常，單純形網(wǎng)格的每個頂點 的質(zhì)量被設(shè)定為一個。雙重網(wǎng)格為三角形網(wǎng)格，其中的邊與下層單純形網(wǎng) 格的鄰近多邊形表面的重心相連。雙重網(wǎng)格的每個三角形表面對應(yīng)單純形 網(wǎng)格的一個頂點。第二， Loop法用來對雙重網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)分。雙重網(wǎng)格的每 個三角形表面被迭代細(xì)分成多個三角形。在第一次迭代中，每個三角形表 面被細(xì)分成四個三角形。在第二次迭代中，在第一次迭代中得到的每個三 角形被進(jìn)一步細(xì)分成四個三角形。此細(xì)分可進(jìn)一步迭代以得到預(yù)期的細(xì)網(wǎng) 格分辨率。細(xì)分的級別，即Loop算法的迭代次數(shù)，決定了細(xì)網(wǎng)格的分辨率。 圖3 — 6例示了所述的單純形網(wǎng)格細(xì)分。圖3示出了典型的單純形網(wǎng)格。圖 4例示了重到圖3示出的單純形網(wǎng)格的三角形網(wǎng)格。圖5例示了圖4中示出 的雙重網(wǎng)格的第一級細(xì)分。圖6例示了圖4示出的雙重網(wǎng)格的第二級細(xì)分。
計算單元130被布置為計算關(guān)于細(xì)網(wǎng)格的外力場。與單純形網(wǎng)格的頂 點相關(guān)聯(lián)的細(xì)網(wǎng)格的頂點用來計算關(guān)于所述單純形網(wǎng)格的頂點的外力。關(guān) 于粗網(wǎng)格頂點的外力是關(guān)于與粗網(wǎng)格的上述頂點相關(guān)聯(lián)的細(xì)網(wǎng)格頂點計算 的力的平均值。單純形粗網(wǎng)格的每個頂點與三角形雙重網(wǎng)格的一個表面相 關(guān)聯(lián)，該表面由三個共用該單純形網(wǎng)格的上述頂點的相鄰多邊形的重心定 義。包含在上述三角形表面細(xì)分中的三角形細(xì)網(wǎng)格的頂點與單純形粗網(wǎng)格 的上述頂點相關(guān)聯(lián)。適應(yīng)單元140使用內(nèi)力和外力通過拉格朗日演化方程 計算粗網(wǎng)格頂點的位置，從而使粗網(wǎng)格與圖像數(shù)據(jù)集中的對象適應(yīng)。
圖7示出了含有噪聲的3D US圖像中心臟分割的典型結(jié)果。粗網(wǎng)格用 粗線示出，細(xì)網(wǎng)格用細(xì)線示出。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，當(dāng)缺少阻尼力場時，對拉格朗日演化方程 求解可由優(yōu)化內(nèi)和外能量項的總和來代替。在實施例中，用尋找內(nèi)和外能
量項的上述總和的最小值代替對拉格朗日演化方程求解。例如，J.Weese et al. 在Pro.IPMI, 380-387頁，Springer 2001上發(fā)表的題為"Shape constrained deformable models for 3D medical image segmentation"(以下簡稱Ref,3)論 述了基于能量的構(gòu)架。ReO的第2節(jié)包括對構(gòu)建的描述和對內(nèi)和外能量項 的上述總和的優(yōu)化的描述。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以修改系統(tǒng)100以在基于 能量的構(gòu)架中使用。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，對構(gòu)架的選擇不 會限制權(quán)利要求的范圍。
在系統(tǒng)100的實施例中，該系統(tǒng)還包括確定單元150，其用于確定細(xì)網(wǎng) 格的分辨率。此確定單元使確定細(xì)網(wǎng)格的最佳分辨率成為可能。這個分辨 率可以是圖像數(shù)據(jù)分辨率和/或預(yù)期特征尺寸的函數(shù)。在系統(tǒng)的另一個實施 例中， 一個附加的考慮因素是要考慮計算成本分辨率越高，計算成本越 高?；蛘?，分辨率可以基于輸入數(shù)據(jù)，例如用戶定義的細(xì)化級別來確定。
在系統(tǒng)100的實施例中，控制單元160被布置為控制系統(tǒng)100的工作 流程。該控制單元從系統(tǒng)100的各單元獲取控制數(shù)據(jù)。例如，在適應(yīng)步驟 240完成后，控制單元可被布置為比較由適應(yīng)單元140計算的粗網(wǎng)格頂點的 適應(yīng)位置與由初始化單元110或在該方法的前一迭代中由適應(yīng)單元140計 算的粗網(wǎng)格頂點的位置。如果得到的位置和前述位置基本相等，例如，如 果相互之間的差別小于5%，則控制單元可被布置為終止分割?？刂茊卧?進(jìn)一步被布置為要求用戶界面165提示用戶輸入，和/或要求用戶界面165 顯示適應(yīng)的粗網(wǎng)格、構(gòu)建的細(xì)網(wǎng)格、和/或從圖像數(shù)據(jù)集呈現(xiàn)的視圖。本領(lǐng) 域的技術(shù)人員應(yīng)知道，很多有用的函數(shù)都可在控制單元160中有利地實現(xiàn)。
盡管所述實施例涉及3D圖像數(shù)據(jù)集，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，本 發(fā)明也可應(yīng)用到2D圖像數(shù)據(jù)集中。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以修改該系統(tǒng)的各 單元以及方法的各步驟，從而在更加簡單的2D圖像情況下實現(xiàn)本發(fā)明。本 領(lǐng)域的技術(shù)人員也應(yīng)了解，多種多樣的分割方法可被系統(tǒng)ioo有利地利用， 該方法通過使可變形模型與上述對象相適應(yīng)來分割圖像數(shù)據(jù)集中的對象。 并且所用的分割方法不會限制權(quán)利要求的范圍。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，系統(tǒng)100的其他實施例也是可能的。除其他選項之外，重新定義系統(tǒng)的各單元并重新分配它們的功能是可能的。例 如，在系統(tǒng)100的實施例中，控制單元160的各功能可分配給系統(tǒng)100的
其他單元。在系統(tǒng)100的另一個實施例中，用多個構(gòu)建單元取代系統(tǒng)100 的先前實施例的一個構(gòu)建單元130，其中每個構(gòu)建單元可被布置為應(yīng)用不同 的細(xì)分法。細(xì)分法的使用可基于用戶的選擇。
系統(tǒng)100的各單元可通過處理器實現(xiàn)。通常，它們的功能是在軟件程 序產(chǎn)品的控制下執(zhí)行的。在執(zhí)行中，軟件程序產(chǎn)品通常被載入例如RAM的 存儲器上，并從那里被執(zhí)行。此程序可以從背景存儲器載入，例如從ROM、 硬盤，或磁和/光存儲器，或者可通過例如因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)載入。任選地，應(yīng) 用程序?qū)Ｓ眉呻娐芬部商峁┧龉δ堋?br> 用于分割圖像數(shù)據(jù)集中的對象的方法200中的步驟順序不是強制的， 本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以改變一些步驟的順序，或使用線程模型、多處理器 系統(tǒng)，或多進(jìn)程同時執(zhí)行一些步驟而不背離本發(fā)明所教示的概念。任選地， 本發(fā)明中方法100的兩個或更多步驟可合并成一個步驟。任選地，本發(fā)明 中方法100的一個步驟可分成多個步驟。方法100的一些步驟是任選的，
、 圖8示意性地示出了使用系統(tǒng)100的圖像采集裝置800的典型實施例， 上述圖像采集裝置800包括通過內(nèi)部連接與系統(tǒng)100相連的圖像采集單 元810，輸入連接器801和輸出連接器802。這種布置有利地增強了圖像采 集裝置800的性能，為上述圖像采集裝置800提供系統(tǒng)100的有利性能， 以分割圖像數(shù)據(jù)集中的對象。圖像采集裝置的實例包括(但不限于)CT 系統(tǒng)、X射線系統(tǒng)、MRI系統(tǒng)、US系統(tǒng)、PET系統(tǒng)、SPECT系統(tǒng)，以及 NM系統(tǒng)。
圖9示意性地示出了工作站900的典型實施例。該工作站包括系統(tǒng)總 線901。處理器910、存儲器920、盤片輸入/輸出(I/O)適配器930，以及 用戶界面(UI) 940操作性地與系統(tǒng)總線901連接。盤片存儲設(shè)備931操作 性地與盤片I/O適配器930連接。鍵盤941 、鼠標(biāo)942和顯示器943操作性 地與UI 940連接。作為計算機程序?qū)崿F(xiàn)的本發(fā)明的系統(tǒng)100被存儲在盤片 存儲設(shè)備931中。工作站900被布置為將程序和輸入數(shù)據(jù)載入到存儲器920 里，并在處理器910上執(zhí)行此程序。用戶可以使用鍵盤941和/或鼠標(biāo)942
16把信息輸入工作站900。該工作站被布置為將信息輸出到顯示設(shè)備943和/ 或盤片931。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解，本領(lǐng)域有很多已知的工作站900的其 他實施例，并且本實施例為示例本發(fā)明的目的服務(wù)，不應(yīng)該被解釋為本發(fā) 明限于此特定實施例。
應(yīng)當(dāng)注意，上文描述的實施例例示本發(fā)明而并非限制本發(fā)明，本領(lǐng)域 的技術(shù)人員可以設(shè)計替代實施例而不背離所附權(quán)利要求的范圍。在權(quán)利要 求中，置于括號之間的任何參考標(biāo)記都不應(yīng)看作對權(quán)利要求的限制。"包含
(包括)" 一詞不應(yīng)把未在權(quán)利要求或描述中列出的元件或步驟排除在外。 一個元件之前的"一" 一詞不應(yīng)把存在多個這種元件排除在外。本發(fā)明可 通過包括幾個不同元件的硬件和通過編程的計算機實施。在列舉了幾個單 元的系統(tǒng)權(quán)利要求中，這些單元中的幾個單元可由硬件或軟件中的一個以 及相同項實施。詞語第一、第二、第三等的使用并不說明任何特殊順序。 可將其僅看作名字。
權(quán)利要求
1、一種利用粗網(wǎng)格和細(xì)網(wǎng)格基于可變形模型分割圖像數(shù)據(jù)集的系統(tǒng)(100)，所述可變形模型用于對所述圖像數(shù)據(jù)集中的對象建模，所述粗網(wǎng)格用于與所述圖像數(shù)據(jù)集適應(yīng)，所述細(xì)網(wǎng)格用于從所述圖像數(shù)據(jù)集中提取詳細(xì)信息，所述系統(tǒng)包括—初始化單元(110)，其用于在圖像數(shù)據(jù)集空間中初始化所述粗網(wǎng)格；—構(gòu)建單元(120)，其用于基于初始化后的粗網(wǎng)格在所述圖像數(shù)據(jù)集空間中構(gòu)建所述細(xì)網(wǎng)格；—計算單元(130)，其用于計算關(guān)于所述粗網(wǎng)格的內(nèi)力場和關(guān)于所述粗網(wǎng)格的外力場，其中基于構(gòu)建的所述細(xì)網(wǎng)格和強度標(biāo)量場計算所述外力；和—適應(yīng)單元(140)，其用于使用計算的內(nèi)力場和計算的外力場，使所述粗網(wǎng)格與所述圖像數(shù)據(jù)集中的所述對象適應(yīng)，從而分割所述圖像數(shù)據(jù)集。
2、 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)(100)，其中，所述細(xì)網(wǎng)格基于對所述粗 網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)分法來構(gòu)建。
3、 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)(100)，其中，所述粗網(wǎng)格為單純形網(wǎng)格。
4、 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)(100)，其中，所述粗網(wǎng)格為三角形網(wǎng)格。
5、 如權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)(100)，還包括用于 確定所述細(xì)網(wǎng)格的分辨率的確定單元，。
6、 一種圖像采集裝置(800)，包括如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)。
7、 一種工作站(900)，包括如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)。
8、 一種利用粗網(wǎng)格和細(xì)網(wǎng)格基于可變形模型分割圖像數(shù)據(jù)集的方法 (200)，所述可變形模型用于對所述圖像數(shù)據(jù)集中的對象建模，所述粗網(wǎng)格用于與所述圖像數(shù)據(jù)集適應(yīng)，所述細(xì)網(wǎng)格用于從所述圖像數(shù)據(jù)集中提取 詳細(xì)信息，所述方法包括一初始化步驟(210)，其用于在圖像數(shù)據(jù)集空間中初始化所述粗網(wǎng)格；_構(gòu)建步驟(220)，其用于基于初始化后的粗網(wǎng)格在所述圖像數(shù)據(jù)空間中 構(gòu)建所述細(xì)網(wǎng)格；_計算步驟(230)，其用于計算關(guān)于所述粗網(wǎng)格的內(nèi)力場和關(guān)于所述粗網(wǎng) 格的外力場，其中基于構(gòu)建的所述細(xì)網(wǎng)格和強度標(biāo)量場計算所述外力；以 及一適應(yīng)步驟(240)，其用于使用計算的內(nèi)力場和計算的外力場，使所述粗 網(wǎng)格與所述圖像數(shù)據(jù)集中的所述對象適應(yīng)，從而分割所述圖像數(shù)據(jù)集。
9、 一種由計算機裝置加載的計算機程序產(chǎn)品，其包括如下指令，即用 于利用粗網(wǎng)格和細(xì)網(wǎng)格基于可變形模型分割圖像數(shù)據(jù)集的指令，所述可變 形模型用于對所述圖像數(shù)據(jù)集中的對象建模，所述粗網(wǎng)格用于與所述圖像 數(shù)據(jù)集適應(yīng)，所述細(xì)網(wǎng)格用于從所述圖像數(shù)據(jù)集中提取詳細(xì)信息，所述計 算機裝置包括處理單元和存儲器，在所述計算機程序產(chǎn)品被加載之后，為 所述處理單元提供執(zhí)行以下任務(wù)的能力 _在圖像數(shù)據(jù)集空間中初始化所述粗網(wǎng)格；一基于初始化后的粗網(wǎng)格在所述圖像數(shù)據(jù)集空間中構(gòu)建所述細(xì)網(wǎng)格；一計算關(guān)于所述粗網(wǎng)格的內(nèi)力場和關(guān)于所述粗網(wǎng)格的外力場，其中基于構(gòu)建的所述細(xì)網(wǎng)格和強度標(biāo)量場計算所述外力；并且一使用計算的內(nèi)力場和計算的外力場，使所述粗網(wǎng)格與所述圖像數(shù)據(jù)集中 的所述對象適應(yīng)，從而分割所述圖像數(shù)據(jù)集。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用粗網(wǎng)格和細(xì)網(wǎng)格基于可變形模型分割圖像數(shù)據(jù)集的系統(tǒng)(100)，所述可變形模型用于對所述圖像數(shù)據(jù)集中的對象建模，所述粗網(wǎng)格用于與所述圖像數(shù)據(jù)集適應(yīng)，所述細(xì)網(wǎng)格用于從所述圖像數(shù)據(jù)集中提取詳細(xì)信息，所述系統(tǒng)包括初始化單元(110)，其用于在圖像數(shù)據(jù)集空間中初始化所述粗網(wǎng)格；構(gòu)建單元(120)，其用于基于初始化后的粗網(wǎng)格在所述圖像數(shù)據(jù)集空間中構(gòu)建所述細(xì)網(wǎng)格；計算單元(130)，其用于計算關(guān)于所述粗網(wǎng)格的內(nèi)力場和關(guān)于所述粗網(wǎng)格的外力場，其中基于構(gòu)建的細(xì)網(wǎng)格和強度標(biāo)量場計算所述外力；和適應(yīng)單元(140)，其用于使用計算的內(nèi)力場和計算的外力場，使所述粗網(wǎng)格與所述圖像數(shù)據(jù)集中的對象適應(yīng)，從而分割所述圖像數(shù)據(jù)集。由于只有粗網(wǎng)格與圖像數(shù)據(jù)集適應(yīng)，保持被建模對象表面的光滑性不需使大的鄰近區(qū)域上的表面變得光滑，因此粗網(wǎng)格的適應(yīng)比細(xì)網(wǎng)格的適應(yīng)快得多。有利地，本技術(shù)可以輕松地與現(xiàn)有基于模型的圖像分割構(gòu)架結(jié)合在一起。
文檔編號G06T5/00GK101479763SQ200780023959
公開日2009年7月8日 申請日期2007年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月28日
發(fā)明者F·拉法格, J·M·魯埃, M·弗拉德金 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司