用于两幅图像的配准的设备和方法技术

本发明专利技术涉及用于两幅图像的配准的设备和方法。为了提高配准的准确性，所述设备包括输入单元(126)，其用于接收被指示在所述两幅图像中的阴性界标的一个或多个对，一对阴性界标包括两个阴性界标，每幅图像中一个阴性界标，其结构不相同并且不应当由所述配准对齐。另外，提供配准单元(128)，其用于通过确定用于对所述图像中的至少一幅图像进行变换使其与另一幅图像进行配准的变换并且确定所变换的图像中的第一界标与所述另一幅图像中的第二界标之间的距离的间隔度量来执行所述两幅图像的配准，其中，确定所述变换，使得针对至少一对阴性界标的第一界标和第二界标的所述间隔度量高于第一距离阈值，从而所述阴性界标在所述配准中被考虑但是不由所述配准对齐。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于两幅图像的配准的设备和方法。
技术介绍
诸如计算机断层摄影(CT)、磁共振(MR)、超声(US)、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)、正电子发射断层摄影(PET)以及X射线的医学成像模态能够在诸如癌症的疾病的诊断中发挥重要作用。例如，它们能够被用于无创地获得指示身体中的生理组织的信息，并且这样的信息能够被用于促进确定肿瘤是良性的还是恶性的。这样的无创技术与诸如活检的有创技术相比通常风险小且更有价值。另外，对于相对小的肿瘤，例如10毫米或更小的肿瘤，可能相对难以确定活检针是否击中肿瘤。更具体地，诸如CT图像的图像能够被用于执行鉴别诊断。通过举例的方式，两者都包括指示相同肿瘤的信息但是根据在不同时刻(例如间隔一到六个月)采集的数据生成的两幅CT图像能够被用于通过将第一图像中的肿瘤的尺寸与第二图像中的相同肿瘤的尺寸进行比较来评价随时间的肿瘤生长。一般地，肿瘤尺寸的增加大于预设阈值(例如，20％)指示肿瘤是恶性的，而不生长或小于该阈值的生长是良性的。遗憾的是，当将这样的图像进行比较时，诸如肺的某些器官可能由于患者设置的差异而未处于两幅图像中的相同位置中。结果，图像之间的空间配准可能是有问题的。例如，临床医师需要手动地查看利用在第二扫描中采集的数据生成的图像的第二集合中的多幅图像(例如，200或更多)，以便找到示出肿瘤的图像以与来自第一扫描的第一图像进行比较。即使在空间配准之后，在肺内部的诸如肿瘤的结构可能由于呼吸状态的差异而未处于相同位置中。配准算法广泛地被用作促进例如在肿瘤跟踪中或用于多模态图像的比较的并排图像比较的基本技术。许多配准算法的目的是要使由仅仅允许合理的变换(还被称为变形)的正则化模型约束的给定相似度项(例如图像灰度值的差)最小化。通常，配准算法在没有任何用户输入的情况下运行。然而，对于具有挑战的任务，例如CT和3D超声，一般由用户设定的界标能够被用于促进配准。基于界标的配准能够被进一步应用以局部恢复失败的配准结果。在这种情况下，提供以界标的形式的补充信息并且在第二轮配准期间被用作额外的约束。这样的配准算法例如从US2013/0329980A1或US2010/0260392A1已知。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供具有提高的准确性的用于两幅图像的配准的设备和方法。在本专利技术的第一方面中，提出一种用于两幅图像的配准的设备，包括：-输入单元，其用于接收被指示在所述两幅图像中的阴性界标的一个或多个对，一对包括两个阴性界标，每幅图像中一个阴性界标，其结构不相同并且不应当由所述配准对齐，以及-配准单元，其用于通过确定用于对所述图像中的至少一幅进行变换以将其与另一幅图像进行配准的变换并且确定经变换的图像中的第一界标与所述另一幅图像中的第二界标之间的距离的间隔度量来执行所述两幅图像的配准，其中，所述变换被确定为使得针对阴性界标中的至少一对的第一界标和第二界标的所述间隔度量高于第一距离阈值，从而所述阴性界标在所述配准中被考虑但是不由所述配准对齐。在本专利技术的另一方面中，提出一种用于两幅图像的配准的对应方法。在本专利技术的其他方面中，提供一种包括程序代码单元的计算机程序，当所述计算机程序被执行在计算机上时，所述程序代码单元令所述计算机执行本文中公开的方法的步骤；以及一种非暂态计算机可读记录介质，其中存储了计算机程序产品，所述计算机程序产品当由处理器运行时令本文中公开的方法被执行。在从属权利要求中限定了本专利技术的优选实施例。应当理解，要求保护的方法、计算机程序和介质具有与要求保护的系统和从属权利要求中限定的相似和/或相同的优选实施例。本专利技术是基于与应当在配准中被对齐的传统上使用的(阳性)界标相反，在配准中利用不应当被对齐的阴性界标(还被称为排斥界标)的构思。因此，根据本专利技术，对一般结构中的配准不允许匹配的点或点的组进行标记，使得类似的但非对应的结构与彼此排斥。这甚至在传统配准算法可能失败或具有较低准确性的具有挑战的情况下提供执行准确的配准的改进的能力。在这种背景下，应当指出，所提出的两幅图像的配准包括两个体积(即3D数据集)的配准，并且不限于例如切片图像或投影图像的2D数据集的配准。所述配准单元被配置为确定用于对所述图像中的至少一幅进行变换以将其与另一幅图像进行配准的变换并且确定经变换的图像中的第一界标与所述另一幅图像中的第二界标之间的距离的间隔度量，其中，所述变换被确定为使得针对阴性界标中的至少一对的第一界标和第二界标的所述间隔度量高于第一距离阈值。阴性界标能够与在这种情况下被进一步约束的任何传统配准算法进行组合，以确保阴性界标将不会在配准中被对齐。换言之，两个界标之间的距离应当大于第一距离阈值。所述阈值可以是预定的并且被设定一次，例如从仿真或校准测量中获得的。优选地，评估两个阴性界标之间的绝对距离或欧式距离作为距离。优选地，所述配准单元被配置为确定所述变换使得针对阴性界标的所有对的第一界标和第二界标的所述间隔度量高于所述第一距离阈值。这进一步提高配准的准确性。在另一实施例中，所述输入单元被配置为接收被指示在所述两幅图像中的阳性界标中的一对或多对，一对包括被分配给所述两幅图像中的相同的结构的两个阳性界标，每幅图像中一个阳性界标，并且其中，所述配准单元被配置为确定所述变换使得针对阳性界标的对的第一界标和第二界标的所述间隔度量低于所述第二距离阈值。因此，使用阳性界标和阴性界标，这可以进一步提高准确性。在另一实施例中，该第二阈值还能够在请求精确的对应关系时为零。在又一实施例中，提供界标检测单元，其用于检测阴性界标中的一对或多对并且用于将检测到的阴性界标的一对或多对提供到所述输入单元。因此，在该实施例中，例如基于两幅图像中的各种界标的识别和分类来进行阴性界标的自动检测。优选地，所述界标检测单元被配置为检测阳性界标中的一对或多对并且用于将检测到的阳性界标中的一对或多对提供到所述输入单元。因此，也可以自动地获得阳性界标。备选地，所提出的设备还包括用户接口，所述用户接口用于使得用户能够设定阴性界标中的一对或多对并且用于将检测到的阴性界标中的一对或多对提供到所述输入单元。所述用户接口优选地被配置为使得用户能够设定阳性界标中的一对或多对并且用于将检测到的阳性界标中的一对或多对提供到所述输入单元。因此，用户可以手动地选择并设定阴性界标和/或阳性界标以便在配准中使用。另外，可以提供用户接口，所述用户接口用于使得用户能够设定所述第一距离阈值和/或所述第二距离阈值。以这种方式，能够影响并优化可获得的准确性。优选地，所述配准单元被配置为使用相同的第一距离阈值和第二距离阈值，即实际上仅仅单个阈值被用于与阳性界标和阴性界标一起使用。在实施例中，所述配准单元被配置为使用针对不同变换方向的个体第一距离阈值和/或个体第二距离阈值。在这种背景下，变换方向应当被理解为图像或图像的像素/体素应当根据配准沿其进行变换的方向，即变换能够为图像的x分量、y分量或z分量或者图像的轴中的一个。以这种方式，可以获得准确性的进一步提高。此外，所述配准单元优选地被配置为使用额外的先验知识和/或条件用于执行所述两幅图像的所述配准，尤其被配置为使用不允许阴性界标沿边缘或轮廓滑动的条件。例如，在胸部的配准导致肋骨的误匹配时。阴性界标现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于两幅图像的配准的设备，包括：‑输入单元(126)，其用于接收被指示在所述两幅图像中的阴性界标中的一对或多对，一对包括被分配给所述两幅图像中的结构的两个阴性界标，每幅图像中一个阴性界标，所述结构不相同并且不应当由所述配准对齐，以及‑配准单元(128)，其用于通过确定用于对所述图像中的至少一幅进行变换以将其与另一幅图像进行配准的变换并且确定经变换的图像中的第一界标与所述另一幅图像中的第二界标之间的距离的间隔度量来执行所述两幅图像的配准，其中，所述变换被确定为使得针对阴性界标中的至少一对的第一界标和第二界标的所述间隔度量高于第一距离阈值，从而所述阴性界标在所述配准中被考虑但是不由所述配准对齐。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.04 EP 14171087.11.一种用于两幅图像的配准的设备，包括：-输入单元(126)，其用于接收被指示在所述两幅图像中的阴性界标中的一对或多对，一对包括被分配给所述两幅图像中的结构的两个阴性界标，每幅图像中一个阴性界标，所述结构不相同并且不应当由所述配准对齐，以及-配准单元(128)，其用于通过确定用于对所述图像中的至少一幅进行变换以将其与另一幅图像进行配准的变换并且确定经变换的图像中的第一界标与所述另一幅图像中的第二界标之间的距离的间隔度量来执行所述两幅图像的配准，其中，所述变换被确定为使得针对阴性界标中的至少一对的第一界标和第二界标的所述间隔度量高于第一距离阈值，从而所述阴性界标在所述配准中被考虑但是不由所述配准对齐。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述配准单元(128)被配置为确定所述变换使得针对阴性界标中的所有对的第一界标和第二界标的所述间隔度量高于所述第一距离阈值。3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述输入单元(128)被配置为接收被指示在所述两幅图像中的阳性界标中的一对或多对，一对包括被分配给所述两幅图像中的相同的结构的两个阳性界标，每幅图像中一个阳性界标，并且其中，所述配准单元(128)被配置为确定所述变换使得针对阳性界标对的第一界标和第二界标的所述间隔度量低于所述第二距离阈值。4.根据权利要求1所述的设备，还包括界标检测单元(130)，其用于检测阴性界标中的一对或多对并且用于将检测到的阴性界标中的一对或多对提供到所述输入单元(124)。5.根据权利要求3和4中的任一项所述的设备，其中，所述界标检测单元(130)被配置为检测阳性界标中的一对或多对并且用于将检测到的阳性界标中的一对或多对提供到所述输入单元(124)。6.根据权利要求1所述的设备，还包括用户接口(120)，所述用户接口用于使得用户能够设定阴性界标中的一对或多对并且用于将检测到的阴性界标中的一对或多对提供到所述输入单...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·鲁佩茨霍芬，S·卡布斯，H·施米特，
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