用于对对象的图像进行分割的设备、系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于对对象(36)的图像进行分割的设备，包括：数据接口，其用于接收所述对象(36)的图像，所述图像描绘所述对象(36)的结构；转换单元，其用于将图像定位器器件的用户发起的运动转换成围绕所述结构的第一轮廓(38)；运动参数配准单元，其用于将所述用户发起的运动的运动参数配准到所述第一轮廓(38)，所述运动参数包括所述图像定位器器件的速度和/或加速度；图像控制点单元，其用于以随着所述运动参数减小的密度将多个图像控制点(40)分布在所述第一轮廓上；以及分割单元，其用于通过基于所述多个图像控制点(40)确定所述第一轮廓内的第二轮廓(44)来对所述图像进行分割，所述分割单元被配置为使用一个或多个分割函数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于对对象的图像进行分割的设备、系统和方法。其应用于医学成像中，尤其用于诊断或处置规划。
技术介绍
在医学图像中，图像分割是手术人员获得医学图像的深入分析的最重要的任务之一。图像分割的目标是要识别感兴趣区域(ROI)并突出显示ROI的边界，使得执行图像分析的操作者能够区别ROI与图像内容的剩余部分。存在用于图像分割的许多途径。例如，自动处理当其被应用到良好定义的结构和标准轮廓定义时是有利的。然而，该技术有时归因于诸如图像采集错误、图像内容中的异常和局部图像模糊性的存在的缺陷而不可实现。为了克服基于纯自动图像处理的图像分割的上述缺点，已经开发了将用户信息并入到自动图像处理中的许多方法。具体地，在轮廓校正中涉及用户输入以便加速和简化对医学图像中包含的结构的勾画。存在几种主要类型的输入，其能够在交互式分割过程期间由用户提供。例如，用户可以设置针对一个或多个分割参数的值，例如二值化的阈值水平，可变形模型的代价函数中的加权因子，用于由目标函数定义质量准则的质量水平，等等。其他方法使得用户能够在目标结构周围绘制初始轮廓并且通过改进其与目标结构的匹配来调节初始轮廓。这能够使用本领域中已知的一个或多个算法模型来实现，包括活动轮廓(activecontour)、图形切割、弹性轮廓模型和基于模型的分割、等等。还存在交互式分割途径，其考虑用户发起的运动。当用户绘制初始轮廓时，他通常使诸如鼠标的图像定位器器件运动。该用户发起的运动之后被转换成初始轮廓。这些方法的一个示例是生存航线方法，其中鼠标速度被用作局部图像质量的指示以便动态地校准代价函数中的权重。然而，本领域中已知的方法在它们的准确性和效率上受到限制，因为关于用户发起的运动的信息未有效地被应用以加速图像分割的过程。另外，逐切片的在3D医学图像上的结构的勾画是繁琐且耗时的。尽管当前勾画工具允许用户勾勒结构的轮廓或从之内填充它，但是用户的所需要的准确性相当高。一些智能工具对齐到图像梯度，但是勾画仍然需要大量精确的鼠标移动。强度调制的辐射治疗的规划需要在规划CT中勾画风险结构。通常，这被手动地完成并且用户必须利用轮廓工具仔细地勾勒结构的轮廓，其是非常耗时的。对于头部&颈部RT规划情况，要勾勒所有结构的轮廓可能花费高达10个小时。存在一些图像处理技术来辅助该过程：例如，肺部能够通过设置阈值和种子点来描绘轮廓。然而，该策略仅仅针对很少的结构适用。存在自动化或半自动化描绘轮廓方法，但是仍然需要针对许多情况被修正或被重做。另外，许多算法要求来自库的关于要描绘轮廓的结构的先验知识。因此，对于许多已知的结构和所有新的或不常见的结构，仍然需要大量时间来进行准确的勾画。在Olabarriaga等人的文章“Interactioninthesegmentationofmedicalimages:Asurvey”(MedicalImageAnalysis5(2001)127-142)中，关于包括用户输入的类型、用户输入如何影响分割过程的计算部分和用户交互的目的的方面讨论了现有交互式分割方法。
技术实现思路
本专利技术的目标是要提供用于对对象的图像进行分割的设备、系统和方法，其实现关于一个或多个用户发起的运动的用户输入的改进的利用以便更高效且可靠地执行图像分割。在本专利技术的第一方面中，提出了一种用于对对象的图像进行分割的设备，其包括：数据接口，其用于接收所述对象的图像，所述图像描绘所述对象的结构；转换单元，其用于将图像定位器器件的用户发起的运动转换成围绕所述结构的第一轮廓；运动参数配准单元，其用于将所述用户发起的运动的运动参数配准到所述第一轮廓，所述运动参数包括所述图像定位器器件的速度和/或加速度；图像控制点单元，其用于以随所述运动参数减小的密度将多个图像控制点分布在所述第一轮廓上；以及分割单元，其用于通过基于所述多个图像控制点确定所述第一轮廓内的第二轮廓来对所述图像进行分割，所述分割单元被配置为使用一个或多个分割函数。在本专利技术的另一方面中，提出了一种用于对对象的图像进行分割的系统，其包括：成像装置，其用于生成所述对象的至少一幅图像；以及如本文公开的设备，其用于对所生成的至少一幅图像进行分割。根据本专利技术的系统因此组合了本文公开的设备的上述优点以及生成图像的可能性。这对于诸如其中图像生成和图像分割两者都需要以高效率和准确度来执行的诊断或治疗规划的应用尤其是有利的。在本专利技术的另一方面中，提出了一种用于对对象的图像进行分割的方法，其包括以下步骤：接收所述对象的图像，所述图像描绘所述对象的结构；将图像定位器器件的用户发起的运动转换成围绕所述结构的第一轮廓；将所述用户发起的运动的运动参数配准到所述第一轮廓，所述运动参数包括所述图像定位器器件的速度和/或加速度；以随所述运动参数减小的密度将多个图像控制点分布在所述第一轮廓上；并且通过基于所述多个图像控制点确定所述第一轮廓内的第二轮廓来对所述图像进行分割，所述分割单元被配置为使用一个或多个分割函数，尤其是活动轮廓和/或基于模型的分割和/或图形切割。在本专利技术的另外的其他方面中，提供了：一种包括程序代码单元的计算机程序，当所述计算机程序在计算机上执行时，所述程序代码单元用于使计算机执行本文公开的方法的步骤；以及一种在其中存储了计算机程序产品的非暂态计算机可读记录介质，所述计算机程序产品在由设备运行时使本文公开的方法被执行。在从属权利要求中限定了本专利技术的优选实施例。可以理解的是，要求保护的系统、方法和计算机程序具有与要求保护的设备和在从属权利要求中限定的相似的和/或相同的优选实施例。本专利技术实现更高效且可靠的交互式图像分割，尤其是智能套索方法。具体地，用户发起的运动的经配准的运动参数被用于将多个图像控制点分布在第一轮廓上。执行图像分割的用户倾向于当他关于由他发起的运动的结果更确定时更快速地移动图像定位器器件，例如鼠标。这在对象的结构清楚可见时尤其如此。对比之下，用户倾向于当强的图像梯度适当地靠近用户通过移动鼠标控制其的鼠标指针时更慢地移动鼠标，使得用户感觉到高准确性是必要的。因此，如果运动参数在用户发起的运动期间部分高且部分低，则由用户创建的第一轮廓可以通常被分离成具有较高的准确性或“高准确性区域(HAR)”的区域和具有较低的准确性或“低准确性区域(LAR)”的区域。HAR比较接近于包括一个或多个最接近的内部边界的目标分割结果。本领域技术人员理解这样的分离仅仅是定性的和相对的但是不是定量的或绝对的。技术人员还理解，第一轮廓的HAR归因于相对较高的准确性而相对于LAR对应于较好的对象的结构。由于图像控制点的密度随运动参数减小，因而在当HAR和LAR两者都存在于第一轮廓中时的情况下，在HAR中比在LAR中存在相对较多的图像控制点。在这样的情况下，第二轮廓更多地基于第一轮廓的HAR而非LAR来确定，得到图像分割的增大的效率和可靠性。技术人员理解本专利技术不限于当HAR和LAR两者都存在于第一轮廓中时的情况，而是第一轮廓可以主要地包括HAR或LAR。独立于第一轮廓的实际配置，本专利技术实现图像分割的可靠结果，使得用户从需要贯穿用户发起的运动非常准确的压力中释放出来。分割和勾画过程因此变得较不繁琐。在该背景下，图像定位器器件可以通常包括鼠标。然而，这不限制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对对象(14)的图像(12)进行分割的设备，包括：‑数据接口(16)，其用于接收所述对象(14)的图像(12)，所述图像(12)描绘所述对象(14)的结构；‑转换单元(20)，其用于将图像定位器器件(24)的用户发起的运动(22)转换为围绕所述结构的第一轮廓；‑运动参数配准单元(26)，其用于将所述用户发起的运动(22)的运动参数(26)配准到所述第一轮廓，所述运动参数包括所述图像定位器器件(24)的速度和/或加速度；‑图像控制点单元(28)，其用于以随所述运动参数(26)减小的密度将多个图像控制点分布在所述第一轮廓上；以及‑分割单元(30)，其用于通过基于所述多个图像控制点(28)确定所述第一轮廓内的第二轮廓来对所述图像进行分割，所述分割单元(30)被配置为使用一个或多个分割函数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.15 EP 14176985.11.一种用于对对象(14)的图像(12)进行分割的设备，包括：-数据接口(16)，其用于接收所述对象(14)的图像(12)，所述图像(12)描绘所述对象(14)的结构；-转换单元(20)，其用于将图像定位器器件(24)的用户发起的运动(22)转换为围绕所述结构的第一轮廓；-运动参数配准单元(26)，其用于将所述用户发起的运动(22)的运动参数(26)配准到所述第一轮廓，所述运动参数包括所述图像定位器器件(24)的速度和/或加速度；-图像控制点单元(28)，其用于以随所述运动参数(26)减小的密度将多个图像控制点分布在所述第一轮廓上；以及-分割单元(30)，其用于通过基于所述多个图像控制点(28)确定所述第一轮廓内的第二轮廓来对所述图像进行分割，所述分割单元(30)被配置为使用一个或多个分割函数。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述分割单元(30)被配置为识别所述第一轮廓内的多个目标点，所述目标点每个位于以所述多个图像控制点(28)中对应的图像控制点开始的体积和/或路径内，所述第二轮廓是通过连接所述多个目标点来形成的。3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述路径包括直线路径，所述直线路径与所述第一轮廓的边缘垂直或成斜角和/或具有随所述运动参数(26)增大的长度。4.根据权利要求2所述的设备，其中，所述分割单元(30)被配置为分析所述体积和/或所述路径上的所述图像的图像参数并识别其检测到所述图像参数的峰值处的所述目标点。5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述图像参数包括图像梯度，所述分割单元(30)被配置为识别其检测到所述图像梯度的梯度峰值处的所述目标点。6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述梯度峰值包括从所述图像控制点(28)开始的最大梯度峰值和/或第一梯度峰值。7.根据权利要求5所述的设备，其中，所述分割单元(30)被配置为...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·沙德瓦尔特，H·舒尔茨，D·贝斯特罗夫，A·R·弗兰茨，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL