專利名稱：一種用于分割圖像中的肝臟對(duì)象的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于分割圖像中的對(duì)象的方法和系統(tǒng)。所述對(duì)象可以是解剖學(xué)結(jié)構(gòu)。具體應(yīng)用實(shí)例是對(duì)醫(yī)療圖像，例如CT圖像中的肝臟對(duì)象的分割。
背景技術(shù)：
為了在對(duì)例如由于肝硬化和肝癌(主要的和次要的)導(dǎo)致的肝衰竭等的肝臟疾病的診斷、治療以及監(jiān)測(cè)中實(shí)現(xiàn)較好的效果，需要對(duì)醫(yī)療圖像，例如CT圖像中的肝臟結(jié)構(gòu)(或肝臟對(duì)象)進(jìn)行精確分割。所述肝臟對(duì)象可以是例如肝臟本身、肝臟中的腫瘤、肝臟中的血管結(jié)構(gòu)(即肝血管)、或者肝臟的功能段。CT圖像中的肝臟結(jié)構(gòu)的手動(dòng)分割不僅耗時(shí)間，并且它還包含大量的專家之間存在的或?qū)＜易陨韮?nèi)在的差異。雖然可以替代地使用自動(dòng)分割方法，但是這些自動(dòng)分割方法通常是典型地基于圖像或結(jié)構(gòu)的各種預(yù)期屬性，因此當(dāng)測(cè)試圖像或結(jié)構(gòu)的屬性與預(yù)期屬性不符時(shí)，不能產(chǎn)生足夠精確的結(jié)果。可替代地，可以采用交互方法。然而，大多數(shù)交互方法在它們用來分割臨床環(huán)境中的醫(yī)療圖像的適應(yīng)性方面具有自身的局限性。例如，它們可能對(duì)許多參數(shù)或某些點(diǎn)的初始位置如何設(shè)置是敏感的。此外，當(dāng)使用交互方法吋，需要大量的用戶交互來記錄結(jié)構(gòu)的拓?fù)洹⒒蛘邅硖幚戆ㄐ?fù)雜細(xì)節(jié)的結(jié)構(gòu)。目前，許多肝臟外科手術(shù)規(guī)劃原型系統(tǒng)(liver surgical planning prototype system) [1,2,3]主要采用用于肝臟對(duì)象的主觀或定性評(píng)估的用戶可視化和用戶交互，并且還沒有對(duì)如何執(zhí)行可靠和有效的肝臟對(duì)象分割進(jìn)行深入調(diào)查。例如，雖然MeVis [4]提供了一種用于肝臟對(duì)象分割的服務(wù)，但是幾乎不可能使用這種服務(wù)于急診情況。這是因?yàn)槭褂糜蒑eVis提供的這個(gè)服務(wù)，醫(yī)院需要發(fā)送CT掃描給MeVis，并且對(duì)于每種情況，需要幾天才可以獲得肝臟對(duì)象分割結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種用于分割圖像中的對(duì)象的新的且有用的方法和系統(tǒng)?？傮w而言，本發(fā)明在第一方面提出ー種分割技木，所述分割技術(shù)具有通過在利用預(yù)定強(qiáng)度閾值分割圖像中的點(diǎn)之后識(shí)別小連通成分而提高的質(zhì)量。這些小連通成分的識(shí)別是有利的，因?yàn)樗梢允褂脕砣コ訇栃渣c(diǎn)或者恢復(fù)假陰性點(diǎn)以改善分割結(jié)果。特別地，本發(fā)明的第一方面是ー種用于分割輸入圖像中感興趣的對(duì)象的方法，所述輸入圖像包括具有用于表示醫(yī)療數(shù)據(jù)的各自強(qiáng)度值的多個(gè)點(diǎn)，所述方法包括步驟(a) 利用預(yù)定強(qiáng)度閾值將輸入圖像中的感興趣區(qū)域中的點(diǎn)分割成第一和第二組點(diǎn)；(b)識(shí)別由在所述第一組點(diǎn)中的點(diǎn)形成的第一組小連通成分并且將在第一組小連通成分中的點(diǎn)轉(zhuǎn)移到第二組點(diǎn)中；(C)識(shí)別由在所述第二組點(diǎn)中的點(diǎn)形成的第二組小連通成分并且將在所述第二小連通成分中的點(diǎn)轉(zhuǎn)移到第一組點(diǎn)中；以及(d)利用所述第一組點(diǎn)形成感興趣的分割對(duì)象。具體應(yīng)用實(shí)例是對(duì)醫(yī)療圖像，例如CT圖像中的肝臟對(duì)象的分割。
本發(fā)明的第二方面提出，用戶手動(dòng)地移動(dòng)(例如，利用數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，如鼠標(biāo))多個(gè)控制點(diǎn)，以連續(xù)改善由控制點(diǎn)定義并且其自身產(chǎn)生至少一個(gè)表面的數(shù)值模型。所述方法可以被用來獲得在分割技術(shù)中使用的感興趣區(qū)域?？商娲?，通過為肝臟模型的每個(gè)段形成一數(shù)值模型并且隨后利用所述表面劃分肝臟模型，所述方法可以被用來將肝臟模型劃分為多個(gè)段。本發(fā)明的第三方面提出，通過產(chǎn)生在肝臟的血管中的種子點(diǎn)、獲得每個(gè)種子點(diǎn)的血管方向、以及隨后在血管方向中繞著每個(gè)種子點(diǎn)生長(zhǎng)血管區(qū)域，計(jì)算肝臟的血管結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的第四方面是一種用于分割在三維輸入圖像中的肝臟對(duì)象的方法，所述肝臟對(duì)象包括肝臟、至少一個(gè)肝臟腫瘤、以及肝臟血管，所述三維輸入圖像包括具有用于表示醫(yī)療數(shù)據(jù)的各自強(qiáng)度值的多個(gè)點(diǎn)，所述方法包括步驟(a)定義呈現(xiàn)肝臟在圖像中的預(yù)期形狀的感興趣區(qū)域；(b)分割在感興趣區(qū)域中的肝臟；(C)分割在感興趣區(qū)域中的至少一個(gè)肝臟腫瘤；(d)分割在感興趣區(qū)域中的肝臟血管；(e)平滑分割的肝臟對(duì)象；以及(f)將分割的肝臟劃分為功能肝臟段。呈現(xiàn)肝臟在圖像中的預(yù)期形狀的感興趣區(qū)域大體上適配在圖像中的肝臟，并且僅包含少量百分比的非肝臟區(qū)域。這樣有利于用于分割肝臟對(duì)象的后續(xù)處理步驟。本發(fā)明可以可替代地表示成用于執(zhí)行上述方法的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以與用于捕捉圖像的設(shè)備集成。本發(fā)明還可以表示成計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，例如記錄在實(shí)體計(jì)算機(jī)介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包含由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可操作來執(zhí)行上面方法的步驟的程序指令。


現(xiàn)在將參考下列附圖僅作為示例地圖解說明本發(fā)明的實(shí)施例，其中圖1(a)圖解說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例用于分割圖像中的肝臟對(duì)象的方法的流程圖；以及圖1(b)圖解說明在圖1(a)的方法中的第一步驟；圖2圖解說明在圖1 (b)的方法中用于定義感興趣區(qū)域的子步驟的流程圖；圖3(a)_(c)圖解說明在圖2的方法中用于構(gòu)建肝臟表面模型的子步驟；圖4(a)_(d)圖解說明從圖2的方法獲得的結(jié)果；圖5(a)_(e)圖解說明在圖1(a)的方法中由分割非肝臟區(qū)域獲得的結(jié)果；圖6圖解說明在圖1 (a)的方法中用于分割肝臟的子步驟的流程圖；圖7(a)-(d)圖解說明在圖6的方法中執(zhí)行的3D修剪(trimming)操作的步驟；圖8(a)圖解說明在圖1(a)的方法中由分割非肝臟區(qū)域獲得的結(jié)果，而圖8(b)-(e)圖解說明在圖1(a)的方法中由分割肝臟獲得的結(jié)果；圖9圖解說明在圖1 (a)的方法中用于分割肝臟腫瘤的子步驟的流程圖；圖10圖解說明在圖1 (a)的方法中用于分割肝臟血管的子步驟的流程圖；圖11圖解說明肝臟解剖學(xué)的Couinaud分類；圖12圖解說明在圖1 (a)的方法中用于將分割的肝臟劃分為功能肝臟段的可延伸最小曲面方法的步驟；圖13圖解說明圖1 (a)的方法的結(jié)果。
具體實(shí)施例方式參考圖1 (a)，圖解說明為本發(fā)明實(shí)施例且分割圖像中的肝臟對(duì)象的方法100的步
馬聚ο方法100的輸入是三維圖像I(x)，三維圖像I(X)可以是計(jì)算機(jī)斷層掃描(Computed Tomography, CT)圖像或任何其他類型的圖像。輸入圖像定義在坐標(biāo)D e R3中，并且包括具有用于表示醫(yī)療數(shù)據(jù)的各自強(qiáng)度值的多個(gè)點(diǎn)(立體像素)。在步驟102中，分割在圖像I(x)中的非肝臟區(qū)域。在圖1(b)示出了步驟102的子步驟。在步驟104中，分割在輸入圖像I(x)中的肝臟，而在步驟106中，分割在圖像I(X)中的肝臟腫瘤(如果多個(gè)腫瘤出現(xiàn)在圖像中，這可以包括分割多個(gè)腫瘤)。在步驟108中，分割在圖像I(X)中的肝臟血管。在步驟110中，劃分來自步驟104的分割的肝臟為功能肝臟段，并且在步驟112中，平滑分割的肝臟對(duì)象(即，來自步驟104的分割的肝臟、來自步驟106的分割的肝臟腫瘤、來自步驟108的分割的肝臟血管)。現(xiàn)在將更詳細(xì)描述步驟102到112。步驟102 分割圖像I (X)中的非肝臟區(qū)域在步驟102中，首先定義第一感興趣區(qū)域Ω (圖1 (b)的步驟114)。注意第一感興趣區(qū)域Ω可以包括在圖像Ι(χ)中的所有點(diǎn)(即，第一感興趣區(qū)域Ω是整個(gè)圖像Ι(χ))。在一個(gè)實(shí)例中，第一感興趣區(qū)域Ω由下面的示例方法定義。通過三角網(wǎng)格插倌描繪感興趣區(qū)域圖2圖解說明顯示用于在步驟102中定義第一感興趣區(qū)域Ω的子步驟202-208的流程圖。在子步驟202中，首先通過插入多個(gè)控制點(diǎn)構(gòu)建肝臟表面模型M(典型地，簡(jiǎn)化的肝臟表面模型)。此插入被執(zhí)行為使產(chǎn)生的第一感興趣區(qū)域Ω呈現(xiàn)肝臟在輸入圖像中的預(yù)期形狀。在如圖3(a)_3(c)所示的一個(gè)實(shí)例中，肝臟表面模型由14個(gè)控制點(diǎn)構(gòu)建?？刂泣c(diǎn)的位置利用來源于之前分割的肝臟或來源于例如肝臟圖譜的肝臟模型來確定。圖3(a)顯示用來構(gòu)建肝臟表面模型M的14個(gè)控制點(diǎn)。六個(gè)控制點(diǎn)vn，V12，...，V16位于第一貝塞爾曲線(Bezier contour) C1上，六個(gè)控制點(diǎn)V21，V22，...，Vai位于第二貝塞爾曲線C2上，并且兩個(gè)控制點(diǎn)是極端標(biāo)記點(diǎn)A和P，分別表示肝臟的最前點(diǎn)和最后點(diǎn)。如圖3(a)所示的曲線C1和C2呈現(xiàn)為與冠狀平面平行。點(diǎn)V11和V21在模型的左側(cè)向邊上；點(diǎn)V12和V22在模型的最上端；點(diǎn)V13和V23在模型的右側(cè)向邊上；點(diǎn)V14和V24在模型的最下端；點(diǎn)V15和V16以及點(diǎn)V25和V26分別均勻地分布在點(diǎn)V14和點(diǎn)vn、以及點(diǎn)V24和點(diǎn)V21之間。此夕卜，在點(diǎn)A、曲線C1的質(zhì)心、點(diǎn)B以及曲線C2的質(zhì)心之間的前后距離(即，在基于傳統(tǒng)放射性坐標(biāo)系統(tǒng)定義的y坐標(biāo)中的差)是相同的。圖3(b)顯示利用圖3 (a)所示的14個(gè)控制點(diǎn)構(gòu)建的框架網(wǎng)格(或三角形網(wǎng)格)S。這個(gè)框架網(wǎng)格通過連接點(diǎn)A到曲線C1中的每個(gè)點(diǎn)Vli，連接點(diǎn)P到曲線C2中的每個(gè)點(diǎn)v2j，以及曲線C1中的每個(gè)點(diǎn)Vli到曲線C2中最接近點(diǎn)Vli的點(diǎn)v2j來構(gòu)建(i，j = 1，2，. . .，6)。圖3 (c)顯示由框架網(wǎng)格S產(chǎn)生的肝臟表面模型M。肝臟表面模型M是平滑網(wǎng)格，或者換句話說，平滑的三角形表面，并且可以利用現(xiàn)有技術(shù)的三角形網(wǎng)格插值技術(shù)[5，6]來產(chǎn)生。通過改變一個(gè)或多個(gè)控制點(diǎn)的位置可以整體或局部地調(diào)整肝臟表面模型M的形狀。然后使肝臟表面模型適配到在輸入圖像中的肝臟。在子步驟204中，肝臟表面模型M首先加載到輸入圖像I (χ)內(nèi)，并且在子步驟206中，該肝臟表面模型M隨后利用多個(gè)控制點(diǎn)變形來與在圖像I(X)中的肝臟適配。在一個(gè)實(shí)例中，首先通過手動(dòng)拉拽肝臟表面模型M的邊界框(bounding box)的板(board)來整體變形肝臟表面模型M。然后通過手動(dòng)地調(diào)整控制點(diǎn)的位置來執(zhí)行肝臟表面模型M的局部精細(xì)化處理(refinement)。注意，肝臟表面模型M也可以基于某些預(yù)加載參數(shù)來自動(dòng)地調(diào)整(即，沒有用戶介入)。在子步驟208中，由被適配的肝臟表面模型M包圍的輸入圖像的子空間輸出為第一感興趣區(qū)域Ω。圖4 (a) -4 (d)圖解說明從步驟204到208獲得的結(jié)果。特別地，圖4 (a) _4 (d)中的每個(gè)包括四個(gè)圖像其分別圖解說明在相應(yīng)子步驟之后包括肝臟表面模型的輸入圖像的所選軸向、冠狀、徑向切片，以及在相應(yīng)子步驟之后輸入圖像中的肝臟表面模型的3D透視圖。圖4 (a)顯示在子步驟204中加載肝臟表面模型M之后獲得的結(jié)果。圖4(b)圖解說明在子步驟206中整體變形加載的肝臟表面模型M之后的結(jié)果，而圖4 (c)和4(d)分別圖解說明在子步驟206中執(zhí)行第一和第二局部精細(xì)化處理之后的結(jié)果。如圖4(d)所示的邊界402內(nèi)的空間輸出為子步驟208中的第一感興趣區(qū)域Ω。接下來，在步驟102中，分割在第一感興趣區(qū)域Ω中的非肝臟區(qū)域(S卩，不包括肝臟對(duì)象的區(qū)域)。通常在非肝臟區(qū)域和包括肝臟對(duì)象的區(qū)域之間存在高強(qiáng)度的反差。非肝臟區(qū)域可能包括一部分骨頭和一部分腎臟(其可能是右腎臟)。在一個(gè)實(shí)例中，利用下面描述的HTANR方法分割在第一感興趣區(qū)域Ω中的非肝臟區(qū)域。通過具有自適應(yīng)噪聲去除的滯后閾倌處理的分割(HTANR方法)下面描述用于分割在圖像Ihtank(X)中的目標(biāo)對(duì)象(或者換句話說，感興趣對(duì)象)以獲得二值圖像Bhtank(X)的示例方法的步驟。這個(gè)方法稱為具有自適應(yīng)噪聲去除的滯后閾{t^h (Hysteresis Thresholding with Adaptive Noise Removal, HTANR)
以對(duì)在任何類型的圖像中的任何類型對(duì)象獨(dú)立于方法100使用。它相應(yīng)于圖1(b)的步驟115-122。圖像Ihtank(X)可以是二維圖像或者三維圖像。此外，圖像Ihtank(X)可以是在較大圖像中的感興趣區(qū)域。例如，在步驟102中，圖像Ihtank(X)是第一感興趣區(qū)域Ω，并且目標(biāo)對(duì)象包括非肝臟區(qū)域。步驟1 定義用于分割目標(biāo)對(duì)象的寬的一對(duì)強(qiáng)度閾值[L1, H1](圖1(b)的步驟115)。這個(gè)可以利用現(xiàn)有技術(shù)方法，例如在參考文獻(xiàn)[8，9，10]中的方法來完成。步驟2 定義用于分割目標(biāo)對(duì)象的窄的一對(duì)強(qiáng)度閾值[L2，H2]以使得L1S L2 SH2SH1(圖1(b)的步驟116)。換句話說，該寬的一對(duì)強(qiáng)度閾值比該窄的一對(duì)強(qiáng)度閾值間隔更遠(yuǎn)。步驟3 產(chǎn)生二值圖像Bhtank(X)(圖1 (b)的步驟117)。這通過利用該窄的一對(duì)強(qiáng)度閾值[L2，H2]將在圖像Ihtank(X)中的點(diǎn)分割成不同組的點(diǎn)來執(zhí)行。在一個(gè)實(shí)例中，對(duì)于在圖像Ihtane⑴中的每個(gè)點(diǎn)X，如果點(diǎn)X的強(qiáng)度值在L2和H2之間(即，如果L2 ( X的強(qiáng)度值^ H2)，那么點(diǎn)χ的標(biāo)記設(shè)置為1。否則，點(diǎn)χ的標(biāo)記設(shè)置為0。這樣形成包括分別具有標(biāo)記1和0的第一和第二組點(diǎn)的二值圖像Bhtank(X)。步驟4 去除在二值圖像Bhtank(X)中的假陽性點(diǎn)(圖1 (b)的步驟118)。這通過識(shí)別在二值圖像Bhtank(X)中由具有標(biāo)記1的點(diǎn)形成的第一組小連通成分來執(zhí)行。下面描述用于識(shí)別小連通成分的示例方法。在這些小連通成分內(nèi)的點(diǎn)的標(biāo)記隨后從1改變?yōu)?，S卩，這些點(diǎn)從第一組點(diǎn)轉(zhuǎn)移到第二組點(diǎn)。
步驟5 恢復(fù)在二值圖像Bhtank(X)中的假陰性點(diǎn)(圖1 (b)的步驟119)。這通過識(shí)別在二值圖像Bhtank(X)中由具有標(biāo)記0的點(diǎn)形成的第二組小連通成分來執(zhí)行。下面描述用于識(shí)別小連通成分的示例方法。在這些小連通成分內(nèi)的點(diǎn)的標(biāo)記隨后從0改變?yōu)?，S卩，這些點(diǎn)從第二組點(diǎn)轉(zhuǎn)移到第一組點(diǎn)。這樣填充在由具有標(biāo)記1的點(diǎn)形成的區(qū)域中的小孔。步驟6 去除在二值圖像Bhtank(X)中由具有標(biāo)記1的點(diǎn)形成的小瑕疵(圖1(b)的步驟120)。在一個(gè)實(shí)例中，這些小瑕疵通過在二值圖像Bhtank(X)中由具有標(biāo)記1的點(diǎn)形成的區(qū)域上應(yīng)用形態(tài)開運(yùn)算(morphological opening operation)來去除。步驟7 隨后將在二值圖像 胃⑴中由具有標(biāo)記1的點(diǎn)形成的每個(gè)連通區(qū)域擴(kuò)展為包括相鄰點(diǎn)，該相鄰點(diǎn)具有在該寬的一對(duì)強(qiáng)度閾值[LpH1]之間的強(qiáng)度值，(圖1(b)的步驟121)。在一個(gè)實(shí)例中，這利用邊界修補(bǔ)區(qū)域生長(zhǎng)方法(boundary patch region growingmethod) [11]來執(zhí)行。在步驟7中的連通區(qū)域擴(kuò)展之前，可以執(zhí)行利用該寬的一對(duì)強(qiáng)度閾值[L1, H1]將在圖像Bhtank(X)中的點(diǎn)分割成不同組的點(diǎn)的步驟，以有利于所述擴(kuò)展。步驟8 恢復(fù)在二值圖像Bhtane(X)中的假陰性點(diǎn)(圖1 (b)的步驟122)。這通過識(shí)別在二值圖像Bhtank(X)中由具有標(biāo)記0的點(diǎn)形成的第三組小連通成分來執(zhí)行。在這些小連通成分內(nèi)的點(diǎn)的標(biāo)記隨后從0改變?yōu)?，即，這些點(diǎn)從第二組點(diǎn)轉(zhuǎn)移到第一組點(diǎn)。這樣填充在由具有標(biāo)記1的點(diǎn)形成的區(qū)域中的小孔以形成最終的二值圖像Bhtank(X)。從而獲得由在最終的二值圖像Bhtank(X)中具有標(biāo)記1的點(diǎn)形成的分割物體對(duì)象。小連通成分識(shí)別下面描述用于識(shí)別在圖像IsccOO中的小連通成分的示例方法的步驟，所述圖像Iscc(x)包括具有各自標(biāo)記Iabel(X)的多個(gè)點(diǎn)χ。不同組的點(diǎn)可以出現(xiàn)于圖像Iscc(X)中，其中每組包括具有相同標(biāo)記(χ I label(x) = 1)的點(diǎn)χ。此方法可以獨(dú)立于上面描述的HTANR方法而使用在任何類型的圖像上。步驟1 定位在圖像IsccOO中的所有連通成分。每個(gè)連通成分由具有相同標(biāo)記(即，在相同組中)的點(diǎn)X形成。在一個(gè)實(shí)例中，這個(gè)步驟利用鄰域連接算法(neighborhoodconnectivity algorithm)來執(zhí)行，由此在每個(gè)連通成分中的點(diǎn)χ以鄰域關(guān)系互相關(guān)聯(lián)，即，它們是k鄰域連通，其中k可以是任何合適的值，例如6或沈。步驟2 從定位的連通成分，確定包括最多點(diǎn)數(shù)的最大連通成分和包括最少點(diǎn)數(shù)的最小連通成分。在一個(gè)實(shí)例中，定位的連通成分以定位的連通成分中點(diǎn)f(i)數(shù)量的降序來
排列。換句話說，定位的連通成分以次序(^、￡2.....(^設(shè)置使得f(l) ^f (2)彡...^f (η)
(η表示定位的連通成分的數(shù)量，f (1)、f (2).....f(n)分別表示在連通成分Cl、C2.....cn
中的點(diǎn)數(shù))。步驟3 然后基于在定位的連通成分中的點(diǎn)數(shù)計(jì)算表示在小連通成分中的最大點(diǎn)數(shù)的截止值。在一個(gè)實(shí)例中，通過將在從最大連通成分到最小連通成分的點(diǎn)數(shù)的下降速率與在剩余連通成分中的點(diǎn)數(shù)比較來計(jì)算所述截止值。下面對(duì)此詳細(xì)說明。以在步驟2中形成的排列中所述定位的連通成分的次序i描繪在每個(gè)定位連
通成分Cl、c2.....cn中的點(diǎn)f(i)的數(shù)量。從而形成包括二維數(shù)據(jù)點(diǎn)組{(1，f(l))> (2，
f(2)).....(η, f(n))}的圖。然后定位在二維數(shù)據(jù)點(diǎn)組中、距離穿過所述二維數(shù)據(jù)點(diǎn)組
的第一和最后數(shù)據(jù)點(diǎn)((1，f(l))和(n, f(n))的線L最大距離(例如，最大歐幾里得距離(Euclidean distance))的截止數(shù)據(jù)點(diǎn)(第k個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)(k，f(k))。這些第一和最后數(shù)據(jù)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)于最大和最小連通成分。如果兩個(gè)或更多點(diǎn)(例如，(k，f(k))和(j，f(j))到線L的距離相同，那么選擇具有最小編號(hào)k(k<j)的最左點(diǎn)(k，f(k))。然后設(shè)置截止值為對(duì)應(yīng)于截止數(shù)據(jù)點(diǎn)(k，f(k))的第k個(gè)連通成分中的點(diǎn)數(shù)。步驟4 對(duì)于每個(gè)定位的成分，如果在所述定位的連通成分中的點(diǎn)數(shù)小于截止值，那么它被識(shí)別為小連通成分。換句話說，排列在步驟2中形成的排列中的第k個(gè)連通成分之后的所有連通成分Ci(即，具有編號(hào)i 的所有連通成分)都被識(shí)別為小連通成分。圖5 (a)-5(d)圖解說明從在步驟102中分割非肝臟區(qū)域獲得的結(jié)果。圖5(a)圖解說明包括在邊界502內(nèi)的第一感興趣區(qū)域Ω的圖像I (χ)的所選軸向、冠狀、徑向切片。在HTANR方法的步驟3中，利用窄的一對(duì)強(qiáng)度閾值[L2，H2]設(shè)置第一感興趣區(qū)域Ω的閾值。圖5(a)還圖解說明直方圖，所述直方圖顯示該窄的一對(duì)強(qiáng)度閾值[L2, H2]的位置與在感興趣區(qū)域Ω中的點(diǎn)的強(qiáng)度分布有關(guān)。圖5(b)圖解說明在執(zhí)行HTANR方法的步驟1_6之后圖5(a)的所選軸向、冠狀、徑向切片。如圖5(b)所示，第一感興趣區(qū)域Ω的二值區(qū)域Β(χ)形成在邊界504內(nèi)。在該二值區(qū)域B(X)內(nèi)，去除了小連通成分，而填充了小孔。在邊界504內(nèi)的二值區(qū)域B(X)中的陰影區(qū)域(例如，區(qū)域506)表示由具有標(biāo)記1的點(diǎn)形成的區(qū)域。由具有標(biāo)記1的點(diǎn)形成的區(qū)域(例如，區(qū)域506)的3D透視圖也顯示在圖5(b)中。圖5(c)圖解說明在利用該寬的一對(duì)強(qiáng)度閾值[L1, H1]執(zhí)行二值化之后圖5(a)的所選軸向、冠狀、徑向切片。圖5(c)還圖解說明直方圖，所述直方圖顯示該寬的一對(duì)強(qiáng)度閾值[LnH1]的位置與在第一感興趣區(qū)域Ω中的點(diǎn)的強(qiáng)度分布有關(guān)。圖5(d)圖解說明在擴(kuò)展在HTANR方法的步驟7中由具有標(biāo)記1的點(diǎn)形成的連通區(qū)域之后圖5(b)的所選軸向、冠狀、徑向切片。這個(gè)擴(kuò)展利用邊界修補(bǔ)區(qū)域生長(zhǎng)方法(boundary patch region growing method)來執(zhí)行。陰景i區(qū)域(例如，區(qū)域 506，)表示擴(kuò)展的連通區(qū)域。擴(kuò)展連通區(qū)域(例如，區(qū)域506’)的3D透視圖也顯示在圖5(d)中。圖5(e)圖解說明在執(zhí)行HTANR方法的步驟8以填充在由具有標(biāo)記1的點(diǎn)形成的區(qū)域中的小孔之后圖5(d)的所選軸向、冠狀、徑向切片。由具有標(biāo)記1的點(diǎn)形成的陰影區(qū)域(例如，區(qū)域506”)表示分割的非肝臟區(qū)域。分割的非肝臟區(qū)域(例如，區(qū)域506”)的3D透視圖也顯示在圖5(e)中。步驟104 分割在圖像I (χ)中的肝臟在步驟104中，分割在圖像I(X)中的肝臟。圖6圖解說明顯示步驟104的子步驟的流程圖。在子步驟602中，通過從第一感興趣區(qū)域Ω去除分割的非肝臟區(qū)域來從第一感興趣區(qū)域Ω產(chǎn)生第二感興趣區(qū)域Ω1 5子步驟602幫助減少用戶交互。然而，注意子步驟602是可選的并且可以直接在第一感興趣區(qū)域Ω上執(zhí)行下面的子步驟604-606，換句話說，可以直接在整個(gè)第一感興趣區(qū)域Ω上執(zhí)行HTANR方法。在子步驟604中，在第二感興趣區(qū)域Ω工上執(zhí)行上面描述的HTANR方法以分割肝臟。在子步驟606中，通過從分割的肝臟定位和修剪不屬于肝臟的點(diǎn)來精細(xì)化處理分割結(jié)果。子步驟606可以包括迭代過程，所述迭代過程被執(zhí)行直到實(shí)現(xiàn)精確的肝臟分割。肝臟分割是否精確可以由用戶觀察分割的肝臟手動(dòng)地確定。注意，這種修剪步驟也可以在方法100的后面步驟中執(zhí)行以精細(xì)化處理分割的肝臟腫瘤和/或肝臟血管。
在一個(gè)實(shí)例中，在子步驟606中的修剪通過在3D觀測(cè)器中重復(fù)地利用3D修剪操作來執(zhí)行。圖7 (a)-7(d)圖解說明在示例分割的肝臟上執(zhí)行的3D修剪操作的步驟。在3D修剪操作中，包括示例分割的肝臟的輸入3D圖像首先以如圖7(a)所示的恰當(dāng)視角顯示在3D觀測(cè)器上。然后3D圖像投影在二維QD)圖像上(圖7未示出)，并且然后勾畫(delineate)在2D圖像中的2D區(qū)域。然后識(shí)別和去除示例分割的肝臟中已經(jīng)投影在描繪的2D區(qū)域中的點(diǎn)。圖7(a)顯示在邊界704內(nèi)的這些點(diǎn)的識(shí)別，而圖7(b)顯示這些點(diǎn)的去除(其中在邊界704內(nèi)去除的點(diǎn)以更亮的陰影示出)。圖7(c)以不同的角度圖解說明修剪的分割肝臟706，而圖7(d)圖解說明修剪的分割肝臟706以及它相鄰的骨頭708和腎臟710。圖8 (a)圖解說明從在步驟102中分割非肝臟區(qū)域獲得的結(jié)果，而圖8(b)-8(e)圖解說明從在步驟104中分割肝臟的子步驟獲得的結(jié)果。在圖8(a)中，示出了包括分割的非肝臟區(qū)域的所選軸向、冠狀、徑向切片。包括分割的腎臟804和分割的骨頭806的這些分割的非肝臟區(qū)域位于顯示在圖8(a)的邊界802內(nèi)的第一感興趣區(qū)域Ω內(nèi)。分割的腎臟804和分割的骨頭806的3D透視圖也顯示在圖8 (a)中。圖8(b)顯示在執(zhí)行用于產(chǎn)生第二感興趣區(qū)域Q1的步驟104的子步驟602以及HTANR方法的步驟1-5之后圖8(a)的所選軸向、冠狀、徑向切片。陰影區(qū)域，例如區(qū)域808表示由具有標(biāo)記1的點(diǎn)形成的區(qū)域。圖8(b)還圖解說明由具有標(biāo)記1的點(diǎn)形成的區(qū)域(例如，區(qū)域808)以及分割的腎臟804和分割的骨頭806的3D透視圖。圖8 (c)顯示在執(zhí)行用于從由具有標(biāo)記1的點(diǎn)形成的區(qū)域去除小瑕疵的HTANR方法的步驟6之后圖8(b)的所選軸向、冠狀、徑向切片。相似地，陰影區(qū)域，例如區(qū)域808’表示在執(zhí)行HTANR方法的步驟6之后由具有標(biāo)記1的點(diǎn)形成的結(jié)果區(qū)域。圖8(c)還圖解說明由具有標(biāo)記1的點(diǎn)形成的結(jié)果區(qū)域(例如，區(qū)域808’ )的3D透視圖。圖8(d)顯示在執(zhí)行用于擴(kuò)展由具有標(biāo)記1的點(diǎn)形成的連通區(qū)域的HTANR方法的步驟7之后圖8(c)的所選軸向、冠狀、徑向切片。如上面提及，利用該寬的一對(duì)強(qiáng)度閾值[LijH1]分割在圖像I(X)中的點(diǎn)的步驟可以執(zhí)行來促進(jìn)此擴(kuò)展。在圖8(d)中的陰影區(qū)域，(例如區(qū)域808”)表示在執(zhí)行HTANR方法的步驟7之后由具有標(biāo)記1的點(diǎn)形成的結(jié)果區(qū)域。圖8(d)還圖解說明由具有標(biāo)記1的點(diǎn)形成的結(jié)果區(qū)域(例如，區(qū)域808”)的3D透視圖。圖8(e)顯示在執(zhí)行用于填充由具有標(biāo)記1的點(diǎn)形成的區(qū)域中的小孔的HTANR方法的步驟8之后圖8(d)的所選軸向、冠狀、徑向切片。相似地，在圖8(e)中的陰影區(qū)域，(例如區(qū)域808”’ )表示在執(zhí)行HTANR方法的步驟8之后由具有標(biāo)記1的點(diǎn)形成的結(jié)果區(qū)域。圖8(e)還圖解說明由具有標(biāo)記1的點(diǎn)形成的結(jié)果區(qū)域(例如，區(qū)域808”’)的3D透視圖。在這些結(jié)果區(qū)域中的點(diǎn)形成分割的肝臟。步驟106 分割在圖像I (X)中的肝臟腫瘤在步驟106中，分割在圖像I(X)中的一個(gè)或多個(gè)肝臟腫瘤。圖9圖解說明顯示步驟106的子步驟的流程圖。在子步驟902中，通過從第二感興趣區(qū)域Ω i去除在步驟104中獲得的分割的肝臟產(chǎn)生在圖像I(X)中的第三感興趣區(qū)域Ω2。注意，子步驟902是可選的并且可以直接在第一感興趣區(qū)域Ω上執(zhí)行下面的子步驟904-914，換句話說，可以直接在第一感興趣區(qū)域Ω上執(zhí)行HTANR方法。
在子步驟904中，在圖像定義域D中定義新圖像D(x)，使得新圖像D(X)具有與圖像I(X)相同的尺寸，并且在新圖像D(X)中的每個(gè)點(diǎn)在圖像I(X)中的相同位置具有相應(yīng)點(diǎn)。然而，在圖像D(X)中所有χ e D的點(diǎn)的標(biāo)記初始化為0。在子步驟906中，利用HTANR方法從圖像I(X)分割在第三感興趣區(qū)域Ω2中的肝臟腫瘤。分割的肝臟腫瘤包括在圖像I(X)中的多個(gè)腫瘤點(diǎn)。然后通過將在圖像D(X)中與腫瘤點(diǎn)相應(yīng)的點(diǎn)的標(biāo)記從0改變?yōu)?，利用新圖像D(X)保存分割結(jié)果。在子步驟908中，通過將在圖像D(X)中與在分割肝臟中的點(diǎn)相應(yīng)的點(diǎn)的標(biāo)記從0改變?yōu)?而將在步驟104中從圖像I(X)獲得的分割肝臟添加到圖像D(X)。換句話說，分割的肝臟與在圖像D(X)中的分割腫瘤融合來形成組合的肝臟對(duì)象。在子步驟910中，應(yīng)用形態(tài)開運(yùn)算到在圖像D(X)中具有標(biāo)記1的點(diǎn)(即，在組合的肝臟對(duì)象中的點(diǎn))。然后定位由具有標(biāo)記1的點(diǎn)形成的連通成分，并且然后從這些定位連通成分，定位包括最大數(shù)量的點(diǎn)的最大連通成分。僅保留在最大連通成分中的點(diǎn)，而通過將這些點(diǎn)的標(biāo)記從1改變?yōu)?去除在剩余連通成分中的點(diǎn)。在子步驟912中，修剪在子步驟910中保留的最大連通成分。在一個(gè)實(shí)例中，這利用在圖7 (a)-7(d)所示的3D修剪操作來執(zhí)行。在子步驟914中，然后通過將與在分割的肝臟中的點(diǎn)相應(yīng)的點(diǎn)的標(biāo)記從1改變?yōu)?，從在圖像D(X)中的最大連通成分去除屬于分割的肝臟的點(diǎn)。這樣留下更新的分割的腫瘤在圖像D(X)中。注意包括子步驟908-914是優(yōu)選的，因?yàn)槿绻苯釉趫D像D(X)中的分割的腫瘤上執(zhí)行子步驟910中的形態(tài)開運(yùn)算，那么可以從分割結(jié)果去除小分割腫瘤。步驟108 分割在圖像I (X)中的肝臟血管在步驟108中，分割在圖像I(X)中的肝臟血管。圖10圖解說明顯示步驟108的子步驟的流程圖。在子步驟1002中，通過例如對(duì)圖像I(X)應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)血管過濾技術(shù)產(chǎn)生平滑圖像I’ (x) O在子步驟1004中，使用HTANR方法在相應(yīng)第一感興趣區(qū)域Ω’(其是平滑圖像I’ (x)的子空間)中從平滑圖像I’ (x)分割肝臟血管。請(qǐng)注意，平滑子步驟1002是可選步驟，用于去除圖像Ι(χ)中的噪聲(noise)。如果不執(zhí)行子步驟1002，在子步驟1004中，直接在原始圖像I U)中使用HTANR方法以獲得在第一感興趣區(qū)域Ω中的肝臟血管。在子步驟1006中，然后從在子步驟1004獲得的分割的肝臟血管產(chǎn)生血管樹。在一個(gè)實(shí)例中，分割的血管的點(diǎn)設(shè)置為血管點(diǎn)，并且重復(fù)地使用下面的方向區(qū)域生長(zhǎng)方法以從可以手動(dòng)指定的種子點(diǎn)開始追蹤血管段。然后由所有追蹤的血管段形成血管樹。通過方向區(qū)域生長(zhǎng)追蹤血管樹下面描述用于在圖像Imffi(X)中利用方向區(qū)域生長(zhǎng)方法追蹤血管段的示例方法的步驟。注意這個(gè)示例方法可以獨(dú)立于方法100在任何類型的圖像上執(zhí)行。圖像Imffi(X)也可以是在較大圖像中的感興趣區(qū)域的一部分。例如，在步驟108的子步驟1006中，圖像Imffi(X)是在平滑圖像I’ (x)中的相應(yīng)第一感興趣區(qū)域Ω’。假設(shè)圖像Imffi(X)包括具有標(biāo)記label(x)的點(diǎn)以及由血管點(diǎn)q形成的區(qū)域V，所述血管點(diǎn)q具有指示它們是感興趣結(jié)構(gòu)中的血管的一部分的標(biāo)記，下面步驟被執(zhí)行以從種子點(diǎn)P開始追蹤血管段(P e V，g卩，P是區(qū)域V中的點(diǎn))。
步驟1 不失一般性地，假設(shè)對(duì)于血管方向V(p) = (nx,ny,nz), |nj = {|nx|, |ny|,|nz|}。這表示血管方向V(P)沿著圖像Imffi(X)的軸向方向朝向。在一個(gè)實(shí)例中，計(jì)算血管方向V(P) = (nx，ny，nz)以證實(shí)這個(gè)假設(shè)。如果發(fā)現(xiàn)這個(gè)假設(shè)不正確，那么旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系統(tǒng)直到這個(gè)假設(shè)變成真。步驟2 定位由血管點(diǎn)形成并且包括種子點(diǎn)ρ e V的二維連通血管區(qū)域&。此二維連通血管區(qū)域&位于包括種子點(diǎn)P的軸向切片上。步驟3:然后沿著圖像Imffi(X)的{0，0，1}方向(即，與區(qū)域&垂直的正ζ方向)擴(kuò)展連通血管區(qū)域&。注意，定義圖像Imffi(X)的軸，使得χ軸平行于位于圖像的軸向平面和冠狀平面之間的交叉線，y軸平行于位于圖像的軸向平面和徑向平面之間的交叉線，而ζ軸平行于位于圖像的冠狀平面和徑向平面之間的交叉線。在一個(gè)實(shí)例中，通過由血管區(qū)域&產(chǎn)生第一進(jìn)一步(further)血管區(qū)域S1,并且由最近產(chǎn)生的進(jìn)一步血管區(qū)域Si (i = 1，2，...)依次產(chǎn)生進(jìn)一步血管區(qū)域Si+1，執(zhí)行血管區(qū)域&的擴(kuò)展。僅在不滿足停止條件時(shí)才產(chǎn)生進(jìn)一步血管區(qū)域。這甚至應(yīng)用于第一進(jìn)一步血管區(qū)域Sp當(dāng)要產(chǎn)生的進(jìn)一步血管區(qū)域?yàn)榭?即，不包括點(diǎn))時(shí)，或者當(dāng)要產(chǎn)生的進(jìn)一步血管區(qū)域中的點(diǎn)數(shù)超過產(chǎn)生進(jìn)一步血管區(qū)域的血管區(qū)域中的點(diǎn)數(shù)的兩倍時(shí)，滿足停止條件。下面描述如何由血管區(qū)域Si產(chǎn)生每個(gè)進(jìn)一步血管區(qū)域Si+1。首先基于區(qū)域Si形成在圖像Imffi(X)中的感興趣區(qū)域。在一個(gè)實(shí)例中，感興趣區(qū)域包括在圖像Imffi(X)中的所有點(diǎn)，這些點(diǎn)沿著正ζ方向緊接在區(qū)域Si中的血管點(diǎn)之后。換句話說，在感興趣區(qū)域中的點(diǎn)可以表示為{px，py，pz+l|p e SJ0對(duì)于在感興趣區(qū)域中的每個(gè)血管點(diǎn)，確定所述血管點(diǎn)是否屬于要形成的血管段。下面對(duì)此詳細(xì)說明。對(duì)于在由ζ = pz+l指數(shù)表示的軸向切片(即，沿著正ζ方向緊接在包括區(qū)域Si的軸向切片之后的軸向切片)上的感興趣區(qū)域中的每個(gè)血管點(diǎn)q，計(jì)算參數(shù)，例如血管點(diǎn)q的血管方向和血管測(cè)度(vesselness)，并且基于這些參數(shù)，確定血管點(diǎn)q是否屬于血管段。下面詳細(xì)說明用于計(jì)算血管點(diǎn)q的血管測(cè)度λ (q)和血管方向v(q)的示例方法。這些參數(shù)依賴于在血管點(diǎn)q周圍的多個(gè)鄰域中的血管點(diǎn)的強(qiáng)度值。在一個(gè)實(shí)例中，如果血管點(diǎn)滿足下列條件，那么確定所述血管點(diǎn)屬于血管段a)血管點(diǎn)q的血管測(cè)度(即，λ (q))大于給定閾值，在一個(gè)實(shí)例中，所述給定閾值為0.8 ；以及b)血管點(diǎn)的血管方向v(q)與種子點(diǎn)的血管方向V(P)之間的角度小于給定閾值，在一個(gè)實(shí)例中，所述給定閾值為45°。然后產(chǎn)生進(jìn)一步區(qū)域Sw作為由這些確定為屬于血管段的血管點(diǎn)形成的連通成分。在一個(gè)實(shí)例中，感興趣區(qū)域中滿足上述條件(a)和(b)的每個(gè)血管點(diǎn)融入進(jìn)一步區(qū)域Si+1，并且執(zhí)行融合過程直到再?zèng)]有血管點(diǎn)可以融入Sw中。步驟4:然后沿著圖像Imffi(X)的{0，0，_1}方向(即，與區(qū)域&垂直的負(fù)ζ方向)擴(kuò)展連通血管區(qū)域&。在一個(gè)實(shí)例中，這通過以與上面所描述沿著{0，0，1}方向擴(kuò)展相同的方式產(chǎn)生多個(gè)進(jìn)一步區(qū)域Sh來執(zhí)行。步驟5 獲得在步驟2到步驟4中產(chǎn)生的血管區(qū)域的聯(lián)合(即，血管區(qū)域&和所有進(jìn)一步血管區(qū)域)，以形成經(jīng)過種子點(diǎn)ρ的血管段。
注意在上述示例方法中，初始二維連通血管區(qū)域&可以位于圖像I· (x)中的冠狀切片或徑向切片上，或者位于與任何其他平面平行的切片上。在這些情況下，相應(yīng)調(diào)整種子點(diǎn)P的血管方向。然后沿著與二維區(qū)域&垂直的方向擴(kuò)展二維區(qū)域&以形成血管段。自適應(yīng)的血管方向和血管測(cè)度計(jì)算下面描述用于計(jì)算圖像Ivd(X)中的點(diǎn)w的血管方向V(W)和血管測(cè)度λ (w)的示例方法的步驟。注意，這個(gè)示例方法可以獨(dú)立于上述用于產(chǎn)生血管段的示例方法來執(zhí)行，并且可以在任何類型的圖像上執(zhí)行。當(dāng)與上述用于產(chǎn)生血管段的示例方法一起使用時(shí)，圖像Ivd(X)是圖像 IDEG(x)o假設(shè)圖像Ivd(X)包括具有標(biāo)記label(x)的點(diǎn)以及由血管點(diǎn)q形成的區(qū)域V，所述血管點(diǎn)q具有指示它們是感興趣結(jié)構(gòu)中的血管的一部分的標(biāo)記(q|label(q) = Iv)，定義在點(diǎn)w e ν周圍的多個(gè)鄰域隊(duì)⑴，使得N1(W)Ci N2(W)...eNk(w),即每個(gè)鄰域包括在點(diǎn)w周圍不同數(shù)量的點(diǎn)，由此N1 (w)是包括最少數(shù)量點(diǎn)的最小鄰域，而Nk(W)是包括最多數(shù)量點(diǎn)的最大鄰域。在一個(gè)實(shí)例中，點(diǎn)w周圍的鄰域(即，Ni (W))為以點(diǎn)w為中心具有增大半徑的球的形狀。每個(gè)鄰域Ni (w)也包括多個(gè)血管點(diǎn)。表示Oi (W)為包括每個(gè)鄰域Ni (w)中的血管點(diǎn)的血管點(diǎn)組，即Oi(W) =V Π Ni(W) (i = 1,2,...，k)，下面的步驟用來計(jì)算點(diǎn)W e V的血管方向V(W)和血管測(cè)度λ (W)。步驟1 對(duì)于每個(gè)血管點(diǎn)組Oi (w)，基于血管點(diǎn)在血管點(diǎn)組Oi (w)中的位置計(jì)算多個(gè)特征矢量和特征值。在一個(gè)實(shí)例中，通過在血管點(diǎn)組Oi (W)上執(zhí)行主分析計(jì)算第一的三個(gè)特征矢量 Vli (w)、v2i (w)、v3i (w) (i = 1，2，. . .，k)以及它們相應(yīng)的特征值 λ π (W)、λ 2i (W)和入 3i (W)，其中入 Ii (W) ^ 入 2i (W) ^ 入 3i ⑷。步驟2 對(duì)于每個(gè)血管點(diǎn)組Oi (w)，利用表達(dá)式λ π (w) / [ λ π (w) + λ 2i (w) + λ 3i (w)]來標(biāo)準(zhǔn)化第一特征值λ n(w)。然后定位具有編號(hào)j并且具有最高標(biāo)準(zhǔn)化第一特征值的血管點(diǎn)組Oi (w)0步驟3 血管點(diǎn)組Oi (ρ)的第一特征矢量Vlj (w)輸出為點(diǎn)w的血管方向ν (w)，而點(diǎn)組Oi(W)的標(biāo)準(zhǔn)化第一特征值λυΟΟ/Τλ^Μ + λΜΟΟ + λυΟΟ]輸出為點(diǎn)w的血管測(cè)度
入(W) O步驟110 將肝臟劃分為功能肝臟段在步驟110中，將肝臟劃分成功能肝臟段。圖11表示肝臟解剖學(xué)的Couinaud分類(其將肝臟劃分為段I-VIII)。在圖11中，示出了 6個(gè)表面SpS^SySpSpS。S1由四個(gè)控制點(diǎn)Pl、p2、P3和P4定義，其中點(diǎn)Pi、P3和P4是位于IVC(下腔靜脈)的中線上的標(biāo)記。點(diǎn)P1和P3分別位于IVC的上面和下面，而點(diǎn)P2和P4是S1和&的邊界曲線之間的交叉點(diǎn)。S1的邊界曲線沿著中間肝靜脈前進(jìn)，并且將肝臟分成右葉(段I-IV)和左葉(段V-VII I)。S2由四個(gè)控制點(diǎn)Pl、p5、p3、P4定義，其中P5是&和&的邊界曲線之間的交叉點(diǎn)。&的邊界曲線沿著右肝靜脈前進(jìn)，并且將肝臟的右葉分成前部(段V和VIII)和后部(段VI 禾口 VII)。S3由三個(gè)控制點(diǎn)P4、P5和P2定義。&的邊界曲線沿著門靜脈平面前進(jìn)，并且將肝臟的右葉分成前部(段VII和VIII)和后部(段V和VI)。S4由四個(gè)點(diǎn)p10、pn、p12和P13定義，其中點(diǎn)P10和P12在臍裂隙的前面和后面上，而點(diǎn)P11和P13是在、和&的邊界曲線之間的交叉點(diǎn)。、的邊界曲線沿著臍裂隙前進(jìn)，并且將肝臟的左葉分成中部(段I和IV)和側(cè)部(段II和III)。S5由位于尾狀葉邊界的四個(gè)點(diǎn)P6、P7、P8和P9定義。&的邊界曲線將左葉的中部分成尾狀葉(段I)和段IV。S6由三個(gè)點(diǎn)pn、p14和P13定義，其中點(diǎn)P13是在肝臟左側(cè)脊上的標(biāo)記。&的邊界曲線將左葉側(cè)面分成段II和段III。在一個(gè)實(shí)例中，使用下面描述的可擴(kuò)展最小表面方法來分別由劃分表面Sp
S2.....S6的控制點(diǎn)(S卩，由分別限定上面提及的表面的點(diǎn))產(chǎn)生劃分表面Si、S2.....S60
對(duì)于每個(gè)劃分表面，各自的控制點(diǎn)用為第一多個(gè)頂點(diǎn)，用于在下面所述方法中形成可擴(kuò)展最小表面的第一曲線?？梢哉{(diào)整控制點(diǎn)的位置，并且可以插入新的控制點(diǎn)以產(chǎn)生精確的肝臟段劃分。可擴(kuò)展最小表面方法下面描述示例可擴(kuò)展最小表面方法的步驟。假設(shè)圖像Iais(X)，在圖像Ihb(X)中的三維空間中設(shè)置第一多個(gè)頂點(diǎn){Vl、v2. . .、vn}。通過預(yù)定的擴(kuò)展寬度d( > 0)，然后根據(jù)下面的步驟產(chǎn)生可擴(kuò)展最小表面。這個(gè)示例可擴(kuò)展最小表面方法可以使用在任何類型的圖像上并且可以獨(dú)立于方法100使用。在圖12中圖解說明了此可擴(kuò)展最小表面方法的步驟。步驟1 產(chǎn)生穿過第一多個(gè)頂點(diǎn)力、、..、vn的第一曲線B，第一曲線B可以是貝塞爾曲線。步驟2 然后利用例如現(xiàn)有技術(shù)[7]產(chǎn)生由第一曲線B包圍的第一最小表面S。步驟3 然后如下利用第一多個(gè)頂點(diǎn){Vl、v2. . .、vj形成第二多個(gè)頂點(diǎn){ν’ ρ
V 2· · · 、 V η} ο在第一多個(gè)頂點(diǎn)中的每個(gè)頂點(diǎn)Vi (i = 1,2,...,η)處，計(jì)算在頂點(diǎn)Vi處到第一最小表面S的法線Iii和到第一曲線B的切線其中、處于Iii的逆時(shí)針方向。然后計(jì)算法線Hi和切線、的矢量積，即，叫 ^并且基于這個(gè)矢量積，獲得在第二多個(gè)頂點(diǎn)中的頂點(diǎn)ν’ p在一實(shí)例中，v'i^i+dY IiiOti )。換句話說，頂點(diǎn)ν’i位于由計(jì)算的矢量積形成的矢量上并且設(shè)置為遠(yuǎn)離頂點(diǎn)Vi預(yù)定距離(等于預(yù)定擴(kuò)展寬度d)。步驟4 然后產(chǎn)生經(jīng)過第二多個(gè)頂點(diǎn)V’ i、v’ 2. . .、v’ n的第二曲線B’，第二曲線B’可以是貝塞爾曲線。步驟5 然后利用例如現(xiàn)有技術(shù)[7]產(chǎn)生在第一曲線B和第二曲線B’之間包圍的
第二最小表面S’。步驟6 然后組合第一和第二最小表面S和S’形成可擴(kuò)展最小表面，所述可擴(kuò)展最小表面可以通過調(diào)整在第一曲線B上的第一多個(gè)頂點(diǎn)來調(diào)整。注意，在組合表面S和S’之后，第一曲線B和第一多個(gè)頂點(diǎn)保持為可見以有利于第一多個(gè)頂點(diǎn)的調(diào)整。步驟112 平滑肝臟對(duì)象在步驟112中，平滑分割的肝臟對(duì)象的空間，分割的肝臟對(duì)象包括來自步驟104的分割肝臟、來自步驟106的分割的肝臟腫瘤、以及來自步驟108的分割的肝臟血管。在一個(gè)實(shí)例中，利用下面示例基于距離映射的二值空間平滑算法在每個(gè)分割的肝臟對(duì)象上執(zhí)行步驟 112?；诰嚯x映射的二倌空間平滑假設(shè)定義在域Dc=R3中且包括由具有相同標(biāo)記label (x) = 1的點(diǎn)形成的對(duì)象的圖像IBVS(x)，下面描述用于平滑對(duì)象IxIlabel(X) = 1}的示例基于距離映射的二值空間平滑算法。這個(gè)算法可以獨(dú)立于方法100使用在任何類型的包括任何類型對(duì)象的圖像上。步驟1 如下來定位對(duì)象的邊界3。對(duì)于每個(gè)點(diǎn)χ e D，如果點(diǎn)χ的標(biāo)記為1并且在χ的鄰域內(nèi)存在至少一個(gè)點(diǎn)χ’使點(diǎn)χ’的標(biāo)記不為1，那么點(diǎn)χ被認(rèn)為是在對(duì)象的邊界&上的點(diǎn)(即，χ￡5)。步驟2 然后如下面計(jì)算截止距離映射。對(duì)于每個(gè)點(diǎn)χ e D，基于對(duì)象的點(diǎn)χ和邊界5之間的距離計(jì)算距離映射值f (X)。這如下來執(zhí)行。距離映射值f(x)是有符號(hào)的函數(shù)。如果點(diǎn)X的標(biāo)記為1，那么點(diǎn)X的距離映射值f(x)設(shè)置為{-do,-d(3,x)}的最大值，否則，如果點(diǎn)X的標(biāo)記不為1，那么點(diǎn)X的距離映射值f(x)設(shè)置為{do,d(5,x)}的最小值。dQ是預(yù)定正閾值(S卩，常數(shù))，而d(Ax)是點(diǎn)χ到對(duì)象的邊界5的最小距離(例如最小歐幾里得距離)并且可以計(jì)算為點(diǎn)χ與最靠近點(diǎn)χ的對(duì)象邊界點(diǎn)之間的距離，其中對(duì)象邊界點(diǎn)是位于邊界上的點(diǎn)。注意，d(墳χ)總是大于或等于0。步驟3:然后通過平滑由距離映射值f(x)形成的函數(shù)獲得更新的距離映射值f’(x)。在一個(gè)實(shí)例中，使用高斯平滑。這個(gè)平滑步驟可以改變某些點(diǎn)X的距離映射值的符號(hào)。步驟4 然后利用更新的距離映射值f’ (χ)形成平滑的對(duì)象空間。在一個(gè)實(shí)例中，由具有相應(yīng)更新的距離映射值f’(x)小于或等于0，即Ix|f’(x)彡0}的點(diǎn)X形成的空間，輸出為平滑對(duì)象空間。圖13圖解說明從方法100獲得的結(jié)果。具體地，圖13圖解說明包括分割的肝臟對(duì)象的所選軸向、冠狀、以及徑向切片，所述分割的肝臟對(duì)象例如為由邊界1302、肝臟腫瘤1304、以及肝臟血管(例如，血管1306)包圍的肝臟。在圖13中也示出了分割的肝臟對(duì)象的3D透視圖。如上面描述的本發(fā)明實(shí)施例可以由具有處理器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行。也可以有一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，例如計(jì)算機(jī)可讀并且包括指令的有形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，所述指令可由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理器操作以致使處理器執(zhí)行本發(fā)明的上述實(shí)施例。本發(fā)明的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)如下。在示例實(shí)施例中，使用三角形網(wǎng)格插值技術(shù)從簡(jiǎn)化的肝臟表面模型產(chǎn)生第一感興趣區(qū)域(ROI)?？梢岳脭?shù)個(gè)控制點(diǎn)構(gòu)建該簡(jiǎn)化的肝臟表面模型，并且在一個(gè)實(shí)例中，利用兩個(gè)曲線以及包括兩個(gè)末端分界點(diǎn)的總共14個(gè)控制點(diǎn)來構(gòu)建。因此，通過僅僅改變控制點(diǎn)的位置可以在三維空間中輕易地調(diào)整ROI的位置、尺寸和形狀。并且，因?yàn)槿切尾逯档男再|(zhì)，生成的ROI大體適配圖像中的肝臟并且僅包括小百分比的非肝臟區(qū)域。換句話說，ROI呈現(xiàn)圖像中的肝臟的預(yù)期形狀。這有利于用于分割肝臟對(duì)象的后續(xù)處理步驟。在示例實(shí)施例中，使用可擴(kuò)展最小表面方法來將肝臟劃分成功能肝臟段。因?yàn)閯澐直砻?即，可擴(kuò)展最小表面)是具有形狀的自由表面，所述形狀可以通過改變幾個(gè)頂點(diǎn)(或控制點(diǎn))的位置而改變，所以可以以最小交互實(shí)現(xiàn)精確的肝臟劃分。在示例實(shí)施例中，使用HTANR方法用于分割肝臟對(duì)象。在HTANR方法中，使用用于識(shí)別小連通成分的自動(dòng)方法來提高形態(tài)分析。首先，此方法用來通過識(shí)別和去除與感興趣主對(duì)象不連通的小連通成分，去除被錯(cuò)誤歸類為對(duì)象點(diǎn)的噪聲(假陽性點(diǎn))。其次，此方法用來通過填滿感興趣對(duì)象內(nèi)的小孔(小連通成分)，恢復(fù)被歸類為非肝臟對(duì)象點(diǎn)的假陰性
點(diǎn)ο在實(shí)例實(shí)施例中，使用基于距離映射的方法來平滑由肝臟對(duì)象的分割而產(chǎn)生的二值空間。這幫助去除小的瑕疵并且還幫助產(chǎn)生用于增強(qiáng)分割肝臟對(duì)象的用戶可視化的更實(shí)用模型。利用示例實(shí)施例，可以自動(dòng)地分割多個(gè)腫瘤(如果存在的話)，并且分割的結(jié)果可以同步地顯示以供專家驗(yàn)證。當(dāng)在病人的肝臟內(nèi)部有多個(gè)小腫瘤時(shí)，這樣幫助實(shí)現(xiàn)精確的診斷。這相對(duì)于在醫(yī)院中使用的現(xiàn)有軟件是有利的，所述現(xiàn)有軟件通常要求臨床醫(yī)生執(zhí)行耗時(shí)處理，該處理為通過滾動(dòng)在圖像空間中的每個(gè)圖像切片而定位每個(gè)腫瘤。在示例實(shí)施例中，使用自適應(yīng)血管樹追蹤方法(即，方向區(qū)域生長(zhǎng)方法)來將所有血管組織成血管樹結(jié)構(gòu)。利用每個(gè)血管點(diǎn)的血管測(cè)度和血管方向引導(dǎo)追蹤過程，可以減少血管段之間或內(nèi)部的交叉或粘黏。因此，利用本發(fā)明的實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)對(duì)例如CT圖形的圖形中的肝臟對(duì)象進(jìn)行快速、精確地分割。這些實(shí)施例可以用于下面的商業(yè)應(yīng)用(1)可以采用基于本發(fā)明的實(shí)施例用于肝臟對(duì)象分割的服務(wù)(類似于Mevis的服務(wù))。(2)可以基于本發(fā)明的實(shí)施例開發(fā)用于肝臟對(duì)象分割的專用軟件工具。這個(gè)可以獨(dú)立應(yīng)用或者可以用來補(bǔ)充(1)中的服務(wù)，使本服務(wù)不同于Mevis的服務(wù)。(3)在本發(fā)明的實(shí)施例中的肝臟分割模型可以集成到通用工具M(jìn)IUE(Model-basedImage Understanding Environment，基于模型的圖像理解環(huán)境)中，所述通用工具M(jìn)IUE由發(fā)明人先前開發(fā)用于對(duì)醫(yī)療圖像中的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)和病變進(jìn)行分割、模型化以及可視化。參考文獻(xiàn)[IjSelle D,Preim B,Schenk A，et al. (2002)" Analysis of Vasculature forLiver Surgery Planning"，IEEE trans, on TMI，21(11)，1344—1357.[2]Reitinger B,Bornik A,Beichel R, et al. (2006)" Liver Surgery PlanningUsing Virtual Reality" , IEEE Computer Graphics and Applications,26(6),36-47.[3]Nicoiau SA, Pennec X, Soler L, et al. (2009) " An Augmented RealitySystem for Liver Thermal Ablation :Design and Evaluation on Clinical Cases“，Medical Image Analysis,13(3)，494-506.[4]http://www. mevismedical. com/MeVis Distant Services, html[ 5 ] A1 e χ Vlachos, J ' org Peters, Chas Boyd JasonL. Mitchell(2001)," Curved PN Triangles" , Proceedings of the 2001 symposium onInteractive 3D graphics, pp.159-166.[6]Zhihong Mao, Lizhuang Ma and Wuzheng Tan(2005) “ A ModifiedNielson' s Side-Vertex Triangular Mesh Interpolation Scheme" , ComputationalGeometry and Applications(CGA' 05)Workshop,776-785.[7]Wenyu Chen, Yiyu Cai and Jianmin Zheng(2008) " ConstructingTriangular Meshes of Minimal Area " , Computer-Aided Design & Applications,5(1-4) ,508-518.[8]0tsu, N. , (1979) “ A Threshold Selection Method from Gray-LevelHistograms" . Systems, Man and Cybernetics, IEEE Transactions on,9(1),62-66.[9]Liao，P. S. and T. S. C. P. C. Chung (2001) “ A Fast Algorithm for MultilevelThresholding"，J. Inf. Sci. Eng.，17 (5)，713-727.[10] Jimin Liu, Su Huang, Wieslaw L. Nowinski (2009) “ AutomaticSegmentation of the Human Brain Ventricles from MR Images by Knowledge-BasedRegion Growing and Trimming" , Neuroinform,7,131-146.[II]Xiaoning Qian, et.al， (2009) " A non-parametric vessel detectionmethod for complex vascular structures" ,13 (1),49-61.[12]Rashindra Manniesing,Max A. Viergever,ffiro J. Niessen(2006)," Vesselenhancing diffusion :A scale space representation of vessel structures “，Medical Image Analysis 10 815-825.
權(quán)利要求
1.一種用于分割在輸入圖像中的感興趣對(duì)象的方法，所述輸入圖像包括具有用于表示醫(yī)療數(shù)據(jù)的各自強(qiáng)度值的多個(gè)點(diǎn)，所述方法包括步驟(Ia)利用預(yù)定強(qiáng)度閾值將在所述輸入圖像中的感興趣區(qū)域中的點(diǎn)分割為第一組點(diǎn)和第二組點(diǎn)；(lb)識(shí)別由在所述第一組點(diǎn)中的點(diǎn)形成的第一組小連通成分并且將在所述第一組小連通成分中的點(diǎn)轉(zhuǎn)移到所述第二組點(diǎn)；(Ic)識(shí)別由在所述第二組點(diǎn)中的點(diǎn)形成的第二組小連通成分并且將在所述第二小連通成分中的點(diǎn)轉(zhuǎn)移到所述第一組點(diǎn)；以及(Id)利用所述第一組點(diǎn)形成分割的感興趣對(duì)象。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述預(yù)定強(qiáng)度閾值包括第一對(duì)強(qiáng)度閾值，并且步驟(Id)還包括利用第二對(duì)強(qiáng)度閾值擴(kuò)展由所述第一組點(diǎn)形成的連通區(qū)域的子步驟，所述第二對(duì)強(qiáng)度閾值比所述第一對(duì)強(qiáng)度閾值相距更遠(yuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中由在各自組點(diǎn)中的點(diǎn)形成的每組小連通成分通過包括以下步驟的方法來識(shí)別(3i)定位由各自組點(diǎn)中的點(diǎn)形成的連通成分；(3ii)計(jì)算表示小連通成分中的最大點(diǎn)數(shù)的截止值，所述截止值基于所述定位的連通成分中的點(diǎn)數(shù)而計(jì)算；以及(3iii)對(duì)于每個(gè)定位的連通成分，如果定位的連通成分中的點(diǎn)數(shù)小于所述截止值，那么識(shí)別所述定位的連通成分為小連通成分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中子步驟(3ii)包括子步驟(4i)由所述定位的連通成分，分別確定包括最高和最低點(diǎn)數(shù)的最大和最小連通成分；以及(4ii)通過將點(diǎn)數(shù)從最大定位的連通成分到最小定位的連通成分的下降速率與剩余定位的連通成分中的點(diǎn)數(shù)進(jìn)行比較來計(jì)算所述截止值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中子步驟Gi)還包括以所述定位的連通成分中點(diǎn)數(shù)的降序來排列所述定位的連通成分的子步驟，以及子步驟Gii)還包括子步驟(5i)以排列中所述定位的連通成分的次序描繪在每個(gè)定位連通成分中的多個(gè)點(diǎn)以形成包括一組數(shù)據(jù)點(diǎn)的圖；(5ii)選擇在所述組數(shù)據(jù)點(diǎn)中的截止數(shù)據(jù)點(diǎn)，其中截止數(shù)據(jù)點(diǎn)和經(jīng)過相應(yīng)于最大及最小定位的連通成分的數(shù)據(jù)點(diǎn)的線之間的距離為最大；以及(5iii)將所述截止值計(jì)算為定位的連通成分中相應(yīng)于所述截止數(shù)據(jù)點(diǎn)的點(diǎn)數(shù)。
6.一種用于分割在三維輸入圖像中的肝臟對(duì)象的方法，所述肝臟對(duì)象包括肝臟、至少 ー個(gè)肝臟腫瘤、以及肝臟血管，所述三維輸入圖像包括具有用于表示醫(yī)療數(shù)據(jù)的強(qiáng)度值的多個(gè)點(diǎn)，所述方法包括步驟(6a)定義在所述輸入圖像中呈現(xiàn)肝臟的預(yù)期形狀的感興趣區(qū)域；(6b)分割在所述感興趣區(qū)域中的所述肝臟；(6c)分割在所述感興趣區(qū)域中的所述至少ー個(gè)肝臟腫瘤；(6d)分割在所述感興趣區(qū)域中的所述肝臟血管；(6e)平滑所述分割的肝臟對(duì)象；以及(6f)將所述分割的肝臟劃分為功能肝臟段。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中步驟(6a)還包括子步驟 (7i)通過由第一組多個(gè)控制點(diǎn)產(chǎn)生平滑網(wǎng)格來構(gòu)建肝臟表面模型；(7ii)通過移動(dòng)所述多個(gè)控制點(diǎn)使所述肝臟表面模型變形而將所述肝臟表面模型適配于所述輸入圖像中的肝臟；以及(7iii)將所述感興趣區(qū)域定義為所述輸入圖像中由所述適配的肝臟表面模型包圍的子空間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中步驟(6b)還包括子步驟(Si)利用預(yù)定強(qiáng)度閾值將感興趣區(qū)域中的點(diǎn)分割成第一組點(diǎn)和第二組點(diǎn)； (8ii)識(shí)別由所述第一組點(diǎn)中的點(diǎn)形成的第一組小連通成分并且將所述第一組小連通成分中的點(diǎn)轉(zhuǎn)移到所述第二組點(diǎn)；(8iii)識(shí)別由所述第二組點(diǎn)中的點(diǎn)形成的第二組小連通成分并且將所述第二小連通成分中的點(diǎn)轉(zhuǎn)移到所述第一組點(diǎn)；(8iv)利用所述第一組點(diǎn)形成所述分割的肝臟；以及(8v)通過修剪不屬于肝臟的點(diǎn)來精細(xì)化處理所述分割的肝臟。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中步驟(8v)還包括重復(fù)下列子步驟 (9i)投影所述分割的肝臟到ニ維圖像上；(9ii)在所述ニ維圖像中描繪一區(qū)域；以及Oiii)通過識(shí)別和去除投影在所述描繪的區(qū)域上的所述分割的肝臟的點(diǎn)來修剪所述分割的肝臟。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，還包括通過重復(fù)下列子步驟修剪至少ー個(gè)所述分割的肝臟對(duì)象的步驟(IOi)投影所述至少ー個(gè)分割的肝臟到ニ維圖像上； (IOii)在ニ維圖像中描繪一區(qū)域；以及(IOiii)通過識(shí)別和去除投影在所述描繪的區(qū)域上的所述至少ー個(gè)分割的肝臟上的點(diǎn)來修剪所述至少ー個(gè)分割的肝臟。
11.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中步驟(6c)還包括子步驟(Ili)利用預(yù)定強(qiáng)度閾值將在感興趣區(qū)域中的點(diǎn)分割成第一組點(diǎn)和第二組點(diǎn)； (Ilii)識(shí)別由所述第一組點(diǎn)中的點(diǎn)形成的第一組小連通成分并且將所述第一組小連通成分中的點(diǎn)轉(zhuǎn)移到所述第二組點(diǎn)；(Iliii)識(shí)別由所述第二組點(diǎn)中的點(diǎn)形成的第二組小連通成分并且將所述第二小連通成分中的點(diǎn)轉(zhuǎn)移到所述第一組點(diǎn)；(Iliv)利用所述第一組點(diǎn)形成所述至少ー個(gè)分割的肝臟腫瘤； (Ilv)將所述至少ー個(gè)分割的肝臟腫瘤與所述分割的肝臟融合來形成包括多個(gè)點(diǎn)的組合的肝臟對(duì)象；(Ilvi)對(duì)在所述組合的肝臟對(duì)象中的點(diǎn)執(zhí)行形態(tài)運(yùn)算；(Ilvii)定位由所述組合的肝臟對(duì)象中的點(diǎn)形成的連通成分，并且由所述定位的連通成分，定位包括最高點(diǎn)數(shù)的最大連通成分；以及(Ilviii)通過從所述最大連通成分去除屬于所述分割的肝臟的點(diǎn)來形成至少ー個(gè)更新的分割的肝臟腫瘤。
12.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中步驟(6d)還包括子步驟(12 )利用預(yù)定強(qiáng)度閾值將在感興趣區(qū)域中的點(diǎn)分割成第一組點(diǎn)和第二組點(diǎn)； (12ii)識(shí)別由所述第一組點(diǎn)中的點(diǎn)形成的第一組小連通成分并且將所述第一組小連通成分中的點(diǎn)轉(zhuǎn)移到所述第二組點(diǎn)；(12iii)識(shí)別由所述第二組點(diǎn)中的點(diǎn)形成的第二組小連通成分并且將所述第二小連通成分中的點(diǎn)轉(zhuǎn)移到所述第一組點(diǎn)；(12iv)利用所述第一組點(diǎn)形成分割的肝臟血管，所述分割的肝臟血管包括血管點(diǎn)；以及(12v)從所述血管點(diǎn)重復(fù)地追蹤血管段以形成血管樹，每個(gè)血管段根據(jù)下列的子步驟 (12v-i 到 12v-iii)來追蹤(12v-i)從所述分割的肝臟血管中的血管點(diǎn)選擇種子點(diǎn)； (12v-ii)定位由血管點(diǎn)形成并且包括所述種子點(diǎn)的ニ維連通血管區(qū)域；以及 (12v-iii)以與所述ニ維連通血管區(qū)域垂直的方向擴(kuò)展所述ニ維連通血管區(qū)域以形成所述血管段。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中子步驟(12v-iii)還包括子步驟(13 )檢查是否滿足停止條件，并且如果不滿足，則由所述ニ維連通血管區(qū)域產(chǎn)生第一進(jìn)ー步血管區(qū)域；(13ii)依次檢查是否滿足停止條件，并且如果不滿足，則由最近產(chǎn)生的進(jìn)ー步血管區(qū)域產(chǎn)生進(jìn)一歩血管區(qū)域；以及(13iii)將所述血管段形成為所述ニ維連通血管區(qū)域與所述產(chǎn)生的進(jìn)ー步血管區(qū)域的聯(lián)合。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中當(dāng)發(fā)現(xiàn)要產(chǎn)生的進(jìn)ー步血管區(qū)域沒有包含點(diǎn)時(shí)或當(dāng)發(fā)現(xiàn)要產(chǎn)生的進(jìn)ー步血管區(qū)域中的點(diǎn)數(shù)超過要產(chǎn)生進(jìn)ー步血管區(qū)域的血管區(qū)域中的點(diǎn)數(shù)的兩倍時(shí)，滿足停止條件。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的方法，其中每個(gè)進(jìn)一歩血管區(qū)域根據(jù)下列的子步驟來產(chǎn)生(15 )基于要產(chǎn)生進(jìn)ー步血管區(qū)域的血管區(qū)域形成感興趣區(qū)域； (15ii)對(duì)于感興趣區(qū)域中的每個(gè)血管點(diǎn)，確定所述血管點(diǎn)是否屬于所述血管段；以及 (15iii)產(chǎn)生所述進(jìn)一歩血管區(qū)域，以作為連通成分，該連通成分由感興趣區(qū)域中被確定為屬于所述血管段的血管點(diǎn)形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中子步驟(15ii)還包括對(duì)于在所述感興趣區(qū)域中的每個(gè)血管點(diǎn)執(zhí)行下列子步驟(16 )計(jì)算在所述感興趣區(qū)域中的所述血管點(diǎn)的參數(shù)，所述參數(shù)依賴于感興趣區(qū)域中的所述血管點(diǎn)周圍的多個(gè)鄰域中的血管點(diǎn)的強(qiáng)度值；(16ii)基于所計(jì)算的參數(shù)，確定在所述感興趣區(qū)域中的所述血管點(diǎn)是否屬于血管段。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述參數(shù)包括在所述感興趣區(qū)域中的所述血管點(diǎn)的血管方向和血管測(cè)度，并且子步驟(16i)還包括子步驟(17 )定義在所述感興趣區(qū)域中的所述血管點(diǎn)周圍的多個(gè)鄰域，每個(gè)鄰域包括多個(gè)血管點(diǎn)以及不同的點(diǎn)數(shù)；(17ii)對(duì)于每個(gè)鄰域，形成包括在所述鄰域中的血管點(diǎn)的血管點(diǎn)組； (17iii)基于每個(gè)血管點(diǎn)組中血管點(diǎn)的位置計(jì)算所述每個(gè)血管點(diǎn)組的多個(gè)特征矢量和特征值；(17iv)標(biāo)準(zhǔn)化每個(gè)血管點(diǎn)組的第一特征值；以及(17v)分別將血管點(diǎn)的血管方向和血管測(cè)度計(jì)算為具有最高標(biāo)準(zhǔn)化第一特征值的血管點(diǎn)組的第一特征矢量和第一標(biāo)準(zhǔn)化特征值。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中如果所述感興趣區(qū)域中的所述血管點(diǎn)的血管測(cè)度大于預(yù)定閾值并且所述血管點(diǎn)的血管方向與所述種子點(diǎn)的血管方向之間的角度小于預(yù)定閾值，那么將血管點(diǎn)確定為屬于所述血管段。
19.根據(jù)權(quán)利要求12-18任意一項(xiàng)所述的方法，其中在子步驟(12v-ii)之前，所述方法還包括計(jì)算所述種子點(diǎn)的血管方向的子步驟，并且如果所述種子點(diǎn)的血管方向在輸入圖像中不是沿著預(yù)期方向朝向，那么旋轉(zhuǎn)所述輸入圖像的坐標(biāo)系統(tǒng)直到所述種子點(diǎn)的血管方向沿著預(yù)期方向朝向。
20.根據(jù)權(quán)利要求6-19任意一項(xiàng)所述的方法，其中每個(gè)分割的肝臟對(duì)象包括在所述輸入圖像中的子組點(diǎn)，并且步驟(6e)對(duì)于每個(gè)分割的肝臟對(duì)象包括子步驟(20 )基于所述分割的肝臟對(duì)象的所述點(diǎn)與邊界之間的距離，計(jì)算所述輸入圖像中的每個(gè)點(diǎn)的距離映射值；(20ii)通過平滑由所述距離映射值形成的函數(shù)獲得更新的距離映射值；以及 (20iii)利用所述更新的距離映射值形成所述分割的肝臟對(duì)象的平滑空間。
21.根據(jù)權(quán)利要求6-20任意一項(xiàng)所述的方法，其中步驟(6f)還包括子步驟(21i)將第一多個(gè)頂點(diǎn)設(shè)置在所述分割的肝臟的表面上并且利用所述第一多個(gè)頂點(diǎn)產(chǎn)生第一最小表面；(21ii)利用所述第一多個(gè)頂點(diǎn)形成第二多個(gè)頂點(diǎn)并且利用所述第一多個(gè)頂點(diǎn)和所述第二多個(gè)頂點(diǎn)產(chǎn)生第二最小表面；(21iii)通過組合所述第一最小表面和所述第二最小表面形成可擴(kuò)展最小表面，其中所述可擴(kuò)展最小表面可以通過調(diào)節(jié)所述第一多個(gè)頂點(diǎn)來調(diào)節(jié)；以及(21iv)利用所述可擴(kuò)展最小表面將所述分割的肝臟劃分成功能肝臟段。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述第一最小表面由經(jīng)過所述第一多個(gè)頂點(diǎn)的第一曲線包圍，并且子步驟Olii)對(duì)于在所述第一多個(gè)頂點(diǎn)中的每個(gè)頂點(diǎn)還包括下列子步驟(22i)計(jì)算在所述頂點(diǎn)處到所述第一最小表面的法線和到所述第一曲線的切線； (22ii)計(jì)算所述計(jì)算的法線與所述計(jì)算的切線之間的矢量積；以及 (22iii)利用所述計(jì)算的矢量積形成在第二多個(gè)頂點(diǎn)中的所述頂點(diǎn)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述第二多個(gè)頂點(diǎn)中的所述頂點(diǎn)位于由所述計(jì)算的矢量積形成的矢量上，并且以預(yù)定距離遠(yuǎn)離所述第一多個(gè)頂點(diǎn)中的相應(yīng)頂點(diǎn)。
全文摘要
公開了一種用于分割在輸入圖像中的感興趣對(duì)象(其可以是肝臟對(duì)象)的方法。所述方法包括步驟(a)利用預(yù)定強(qiáng)度閾值將在輸入圖像中的感興趣區(qū)域中的點(diǎn)分割為第一組點(diǎn)和第二組點(diǎn)；(b)識(shí)別由在第一組點(diǎn)中的點(diǎn)形成的第一組小連通成分并且將在第一組小連通成分中的點(diǎn)轉(zhuǎn)移到第二組點(diǎn)；(c)識(shí)別由在第二組點(diǎn)中的點(diǎn)形成的第二組小連通成分并且將在第二小連通成分中的點(diǎn)轉(zhuǎn)移到第一組點(diǎn)；以及(d)利用第一組點(diǎn)形成分割的感興趣對(duì)象。
文檔編號(hào)G06T5/20GK102573638SQ201080046542
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月13日
發(fā)明者劉繼敏 申請(qǐng)人:新加坡科技研究局