面向PACS数据库中放射图像的基于内容的检索方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种面向ＰＡＣＳ数据库中放射图像的基于内容的检索方法和系统，该方法通过将放射信息系统中的放射诊断报告与ＰＡＣＳ中的放射图像进行关联，并建立放射诊断报告的倒排索引和放射图像的特征索引库，然后使用“两阶段搜索”算法实现对放射图像的基于内容的检索。本发明专利技术将文本检索技术和基于内容的图像检索技术进行了有效的整合，解决了传统的基于内容的图像检索技术不适用于大规模图像数据库的缺陷，并且在一定程度上缓解了传统的基于内容的图像检索技术中的“语义鸿沟”现象，具有很高的应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于医疗信息技术和信息检索
，具体涉及一种面向PACS数据库中放射图像的基于内容的检索方法和系统。
技术介绍
医学影像信息学及其工程应用的关键核心系统是医学图像归档与通信系统(PACS)。PACS集医学图像的采集、通信、处理、存储与显示于一体，是医院实现数字化的关键信息系统和技术支撑平台。随着医学成像技术的发展和医学信息系统的普及，一所现代化医院的放射科每天会产生大量的放射医学图像，这些图像是医生进行临床诊断、病情跟踪、手术计划、预后研究、鉴别诊断的重要客观依据。医学图像数据的多样性和重要性亟待高效的医学图像检索方法，以最大限度地利用医学图像所提供的信息。基于内容的图像检索(Content-base Image Retrieval，CBIR)技术在近年来引起了广泛的关注，其目的便是从图像自身包含的内容出发，检索数据库中与之相关的图像，其目标是要求计算机能代替人眼从海量图像中选出与“样图”相似的图像并反馈给用户。现今的CBIR系统一般都采用如下方法进行检索：首先对图像进行特征提取，得到描述图像内容的特征向量，然后根据Euclid距离、相关系数等度量方法计算出待检索的图像与数据库中图像的特征向量间的距离，最终选取距离最小的一些图像作为检索结果输出。这种检索方法面临的最大困难在于，当图像数据库达到一定规模后，图像特征向量间的距离计算非常耗时，这使得CBIR技术在大规模图像数据库中无法实用化。此外，要想真正模拟人识别图像的功能需要图像视觉特征与图像语义特征间的有效沟通，而当前-->用于图像检索的特征主要是一些较为低层的视觉特征(如：颜色、形状、纹理等)，这些低层特征与用户查询所使用的高层概念(如：病灶的影像学表现或病理学诊断等)之间还存在着巨大的“语义鸿沟”。目前医学上虽然已经建立了不少CBIR系统，但这些系统大都处于实验研究或临床评估阶段，而且这些系统所存储和管理的图像数量非常有限(几千到几万幅)，几乎没有一个真正应用到临床诊断或治疗的日常工作之中。
技术实现思路
本专利技术提供了一种面向PACS数据库中放射图像的基于内容的检索方法和系统，以解决传统CBIR技术不适用于大规模图像数据库的缺陷，并可以在一定程度上缓解传统CBIR技术中的“语义鸿沟”现象。本专利技术所采用的技术方案如下：一种面向PACS数据库中放射图像的基于内容的检索方法，其特征在于：通过放射信息系统(RIS)与PACS间的集成，将RIS中的放射诊断报告与PACS中的放射图像进行关联，并分别建立放射诊断报告的倒排索引和放射图像的特征索引，然后使用两阶段搜索算法对查询请求进行基于内容的图像检索；一个有效的查询请求至少由图像示例和图像示例相关文本描述信息组成，其中图像示例为用户指定的一幅PACS图像，图像示例相关文本描述信息为图像示例的影像学表现或/和可能的病理学诊断结果的文字描述；两阶段搜索算法的具体过程是：第一阶段，使用待检图像的影像学所见或/和可能的病理学诊断的描述文本在放射诊断报告倒排索引中进行检索，此阶段可以得到与待检图像在影像学表现或病理学诊断上相关的一组放射诊断报告列表，称为候选搜索结果集，候选搜索结果集中的报告是按照文本向量空间模型中的相关度排序的；第二阶段，在图像特征索引库中提取候选搜-->索结果集中报告的相关PACS图像集合的特征，然后计算图像集合中的图像与待检图像在特征向量空间中的距离，并依据计算得出的距离对候选搜索结果集重新排序，然后将最终结果返回给用户。所述的面向PACS数据库中放射图像的基于内容的检索方法，其特征在于：所述第二阶段算法中计算图像集合中的图像与待检图像在特征向量空间中的距离，并依据计算得出的距离从小到大对候选搜索结果集重新排序，然后将最终结果返回给用户。所述的面向PACS数据库中放射图像的基于内容的检索方法，其特征在于：查询请求还包括患者基本身份信息和影像检查相关信息。一种面向PACS数据库中放射图像的基于内容的检索系统，由于实施如上所述的方法，其特征在于：它由图像显示工作站、查询接口模块、放射诊断报告索引模块、图像特征提取模块、放射诊断报告检索模块、图像匹配模块、图像特征库管理模块、放射诊断报告倒排索引、图像特征和缩略图库、放射诊断报告数据库和PACS图像数据库组成；其中：图像显示工作站：医生使用图像显示工作站进行图像选择、图像的感兴趣区域选择、输入查询文本和提交查询请求，检索结果也在图像显示工作站中显示；查询接口模块：图像显示工作站与搜索引擎进行交互的接口模块；放射诊断报告索引模块：用于建立RIS数据库中的放射报告的文本索引；图像特征提取模块：用于对PACS图像或图像中的感兴趣区域进行特征提取；-->放射诊断报告检索模块：放射报告的文本检索引擎服务器；图像匹配模块：用于计算图像特征或者图像感兴趣区域的特征间的相似度；图像特征库管理模块：用于对图像或者图像感兴趣区域的特征，以及图像缩略图进行管理。本专利技术具有以下效果和优点：1.通过检索放射诊断报告倒排索引的方法实现对大规模PACS图像数据库的导航，大大减少一次查询过程中需要进行特征向量间距离计算的图像的数量，使得对大规模PACS图像数据库的检索成为可能；2.使用放射诊断报告文本检索技术在一定程度上缓解CBIR的“语义鸿沟”现象。因为放射诊断报告是对放射图像的人为理解和描述，故放射诊断报告中的关键词比图像低层视觉特征在语义上更加接近人们的搜索意图；3.通过对文本检索技术和基于内容的图像检索技术的有效整合，充分发挥两种技术的优势，以达到取长补短的效果。相对于独立的文本检索方法和CBIR方法，本专利技术的检索方法具有更好的性能和更高的准确度。附图说明图1是本专利技术一种实施例系统的架构框图；图2是本专利技术方法检索过程的流程图。具体实施方式本专利技术提供了一种面向PACS数据库中放射图像的基于内容的检索方法。通过RIS与PACS间的集成，将RIS中的放射诊断报告与PACS中的-->放射图像进行关联，并分别建立放射诊断报告的倒排索引和放射图像的特征索引，然后使用“两阶段搜索”算法对查询请求进行基于内容的图像检索。一个有效的查询请求至少由图像示例和图像示例相关文本描述信息组成，其中图像示例为用户指定的一幅PACS图像，图像示例相关文本描述信息为图像示例的影像学表现或/和可能的病理学诊断结果的文字描述。此外，查询请求还可以包括患者基本身份信息(患者姓名、性别、出生日期等)和影像检查相关信息(检查设备类型、患者的检查部位等)。两阶段搜索算法的具体过程是：第一阶段，使用待检图像的影像学所见或/和可能的病理学诊断的描述文本在放射诊断报告倒排索引中进行检索，此阶段可以得到与待检图像在影像学表现或病理学诊断上相关的一组放射诊断报告列表，称为候选搜索结果集，候选搜索结果集中的报告是按照文本向量空间模型中的相关度排序的；第二阶段，在图像特征索引库中提取候选搜索结果集中报告的相关PACS图像集合的特征，然后计算图像集合中的图像与待检图像在特征向量空间中的距离，并依据计算得出的距离从小到大对候选搜索结果集重新排序，然后将最终结果返回给用户。下面结合附图和实施例对本专利技术进行进一步说明。如图1，该检索系统由图像显示工作站100、查询接口模块101、放射诊断报告索引模块102、图像特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向ＰＡＣＳ数据库中放射图像的基于内容的检索方法，其特征在于：通过ＲＩＳ与ＰＡＣＳ间的集成，将ＲＩＳ中的放射诊断报告与ＰＡＣＳ中的放射图像进行关联，并分别建立放射诊断报告的倒排索引和放射图像的特征索引，然后使用两阶段搜索算法对查询请求进行基于内容的图像检索；一个有效的查询请求至少由图像示例和图像示例相关文本描述信息组成，其中图像示例为用户指定的一幅ＰＡＣＳ图像，图像示例相关文本描述信息为图像示例的影像学表现或／和可能的病理学诊断结果的文字描述；　两阶段搜索算法的具体 过程是：第一阶段，使用待检图像的影像学所见或／和可能的病理学诊断的描述文本在放射诊断报告倒排索引中进行检索，此阶段可以得到与待检图像在影像学表现或病理学诊断上相关的一组放射诊断报告列表，称为候选搜索结果集，候选搜索结果集中的报告是按照文本向量空间模型中的相关度排序的；第二阶段，在图像特征索引库中提取候选搜索结果集中报告的相关ＰＡＣＳ图像集合的特征，然后计算图像集合中的图像与待检图像在特征向量空间中的距离，并依据计算得出的距离对候选搜索结果集重新排序，然后将最终结果返回给用户。

【技术特征摘要】
1、一种面向PACS数据库中放射图像的基于内容的检索方法，其特征在于：通过RIS与PACS间的集成，将RIS中的放射诊断报告与PACS中的放射图像进行关联，并分别建立放射诊断报告的倒排索引和放射图像的特征索引，然后使用两阶段搜索算法对查询请求进行基于内容的图像检索；一个有效的查询请求至少由图像示例和图像示例相关文本描述信息组成，其中图像示例为用户指定的一幅PACS图像，图像示例相关文本描述信息为图像示例的影像学表现或/和可能的病理学诊断结果的文字描述；两阶段搜索算法的具体过程是：第一阶段，使用待检图像的影像学所见或/和可能的病理学诊断的描述文本在放射诊断报告倒排索引中进行检索，此阶段可以得到与待检图像在影像学表现或病理学诊断上相关的一组放射诊断报告列表，称为候选搜索结果集，候选搜索结果集中的报告是按照文本向量空间模型中的相关度排序的；第二阶段，在图像特征索引库中提取候选搜索结果集中报告的相关PACS图像集合的特征，然后计算图像集合中的图像与待检图像在特征向量空间中的距离，并依据计算得出的距离对候选搜索结果集重新排序，然后将最终结果返回给用户。2、根据权利要求1所述的面向PACS数据库中放射图像的基于内容的检索方法，其特征在于：所述第二阶段算法中计算图像集合中的图像与待检图像在特征向量空间中的距离，并依据计算得出的距离从小到大对候选搜索结果集重新排序，然后将最终结果返...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建国，何振宇，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]