3D图像分割制造技术

一种计算机实现的方法，包括：接收3D图像，该3D图像包括图像中描绘的对象，该3D图像包括2D图像的有序集合；确定所述2D图像中的第一2D图像中的对象周围的轮廓；以及确定所述2D图像中的第二2D图像中的对象周围的轮廓，第二2D图像在所述有序集合中与第一2D图像不邻接，在所述有序集合内在第一2D图像和第二2D图像之间具有包括2D图像中的一个或多个中间2D图像的中间区域。在第一2D图像和第二2D图像的每个2D图像中，轮廓的内部被分类为前景，并且轮廓的外部被分类为背景。该方法还包括执行3D测地线距离计算以将中间区域中的点分类为背景或前景。景。景。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】3D图像分割

技术介绍

[0001]图像分割涉及给元素分配标签，对它们是属于“前景”(待标记的元素)还是“背景”(要从标签中排除的元素)进行分类。一个示例会是在街道的图像上勾勒出所有汽车的轮廓。汽车方面将被标记为“前景”，并且街道、指示牌、房屋将被标记为“背景”。另一示例会是分割医学扫描图，诸如以在图像中勾勒出作为前景的器官或肿瘤的轮廓。
[0002]自动化图像分割的示例在US10,235,605中公开。这使用了图像中的点之间的“测地线距离(geodesic distance)”的概念。测地线距离是考虑了图像中的一个或多个参数(诸如像素强度)的距离度量。强度可以被想成类似地图上的高度：两点之间的最短距离可以是绕过一座山，而不是越过它。换句话说，距离度量由沿着路线的像素或点的强度(或其他这样的参数)来加权。3D图像中的像素或体素可以被传递到测地线距离算法中，以计算得到的前景分割。

技术实现思路

[0003]根据本文公开的一个方面，提供了一种计算机实现的方法，包括：接收3D图像，该3D图像包括图像中描绘的对象，3D图像包括2D图像的有序集合；确定所述2D图像中的第一2D图像中的对象周围的轮廓；以及确定所述2D图像中的第二2D图像中的对象周围的轮廓。第二2D图像在所述有序集合中与第一图像不邻接，在所述有序集合内在第一2D图像与第二2D图像之间具有包括2D图像中的一个或多个2D图像的中间区域。在第一2D图像和第二2D图像中的每个2D图像中，轮廓的内部被分类为前景，并且轮廓的外部被分类为背景。该方法还包括执行3D测地线距离计算，以将在中间区域中的点分类为前景或背景。
[0004]3D测地线距离计算包括，对于中间区域中的多个点中的每个点：计算最短前景距离并且计算最短背景距离，最短前景距离是从该点到前景的最短3D测地线距离，最短背景距离是从该点到背景的最短3D测地线距离；以及如果最短前景距离比最短背景距离更短，则将该点分类为前景，但是如果最短背景距离比最短前景距离更短，则将该点分类为背景。
[0005]提供本
技术实现思路
是为了以简化形式介绍一些概念，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。本
技术实现思路
不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。所要求保护的主题也不限于解决本文提到的任何或所有缺点的实现。
附图说明
[0006]为帮助理解本公开的实施例以及示出如何实施这样的实施例，仅以示例方式参考附图，其中：
[0007]图1是用于分割图像的系统的示意框图，
[0008]图2是分割2D图像切片的方法的流程图，
[0009]图3A至图3E示出了用于分割2D图像切片的示例过程，
[0010]图4至图9示出了用于细化图像的分割的示例工具，
[0011]图10是分割3D图像的方法的流程图，
[0012]图11是2D图像切片之间的3D插值的示意图，
[0013]图12A
‑
图12B示出了示例3D分割，
[0014]图13示意性示出了独立地分割不同的3D区域，以及
[0015]图14示出了用于在插值模式之间进行切换的用户界面选项。
具体实施方式
[0016]下面描述了用于进行测地线特征的2D和3D计算以分割3D图像的系统和方法，诸如以用于3D图像的用户驱动图像标记。3D图像是包括2D图像的有序集合的图像，在静态3D图像的情况下，3D图像包括穿过体(volume)的堆叠的2D图像“切片(slice)”。例如，3D标记的示例会是在3D医学图像扫描图中分割组织，例如在CT(计算机断层摄影)图像中勾勒出膀胱的轮廓。
[0017]所期望的是，在用户不必手动分割或手动细化堆叠中的每个单独2D图像切片的分割、但同时仍提供与用户预期大致一致的结果的情况下，允许图像的3D分割。为了实现这一点，下面利用了具有混合2D计算和3D计算的新颖方法的测地线距离算法。
[0018]在实施例中，该算法将仅计算“锁定的”2D切片之间的测地线距离。使用2D测地线距离计算来计算每个“锁定的”2D切片，然后仅在非锁定的2D切片上将3D计算作为一个3D计算来计算。由于大多数3D图像是在计算机屏幕上以2D进行标记，因此最好以避免在“屏幕外”的2D切片中不一致或非预期的行为的方式来实现这种算法。
[0019]作为可选的优化，如果用户修改2D切片中的一个切片，则该算法不需要对“前景”标签和“背景”标签的每次修改进行完整的3D计算。
[0020]在算法的操作中，用户可以从3D图像的任意2D切片开始。他或她首先在2D图像切片中标记前景区域或背景区域。一旦完成，测地线距离算法就被用于仅在用户已经与之交互的2D切片上分割所提议的前景区域。在此阶段，不对图像堆叠的其余部分执行3D计算。这导致在一个切片中用户预期的完整的2D分割。例如参见图12A。
[0021]用户接下来将转到与第一2D切片相邻或相距多个切片的另一2D切片。重复相同的用户交互，标记前景区域和/或背景区域以完成当前交互的切片的2D分割。这种分割的结果可以立即呈现给用户，并且应当同样与用户对2D分割的预期相匹配。
[0022]既然已经与两个2D切片进行了交互，就在被标记的切片之间执行自动化3D测地线距离计算。在实施例中，这是通过将交互的2D切片转换成仅前景和背景的笔刷图(brush map)来完成的。如果像素在2D分割中的任何2D分割内，则它被标记为前景，否则在交互的2D切片上的所有其他的像素被标记为背景。这为测地线距离算法提供了用户已经与之交互的区域的强信号。这种方法还有效地将交互的切片“锁定”在适当的位置。测地线距离算法试图在未被标记的体素上寻找分割。然而，由于所有的体素都已经被标记在2D切片上，因此所得到的分割将不会改变。
[0023]然后，用户可以具有至少两个另外的选项。一个是与交互的切片之上或之下的新的、未分割的2D切片进行交互。或者在另一选项中，用户可以选择对未交互的切片上的3D分割进行修改。如果用户选择与新的切片进行交互，则重复上述操作，并且在最接近的交互的2D切片和新的2D切片之间计算3D计算。例如参见图12B。
[0024]作为可选的优化，该算法不计算最顶部切片和最底部切片之间的完整的3D测地线距离计算，因为该计算将产生相同的结果。相反，它仅需要在最后交互的切片和最接近的“锁定的”2D切片之间重新计算。
[0025]如果对两个交互的2D切片之间的2D切片进行修改，则同样对交互的切片进行2D计算。然而，将在该切片与之上和之下的交互的切片之间进行两个3D计算。在多核计算机上运行的实施例中，两个3D计算可以并行运行以消除运行两个3D计算的成本。
[0026]在实施例中，可以利用测地线距离算法的这种用途来提供以下优点中的任何一个或多个或者类似的优点：I)用户不需要查看被“锁定的”的切片，因为算法保证它们不会改变，从而为用户节省时间；II)基于先前用户交互的3D分割的预期结果；III)通过首先仅以2D进行计算而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种计算机实现的方法，包括：接收3D图像，所述3D图像包括所述图像中描绘的对象，所述3D图像包括2D图像的有序集合；确定所述2D图像中的第一2D图像中的所述对象周围的轮廓；以及确定所述2D图像中的第二2D图像中的所述对象周围的轮廓，所述第二2D图像在所述有序集合中与所述第一2D图像不邻接，在所述有序集合内在所述第一2D图像与所述第二2D图像之间，具有包括所述2D图像中的一个或多个中间2D图像的中间区域；其中在所述第一2D图像和所述第二2D图像中的每个2D图像中，所述轮廓的内部被分类为前景，并且所述轮廓的外部被分类为背景，并且其中所述方法还包括：执行3D测地线距离计算，包括对于所述中间区域中的多个点中的每个点：计算最短前景距离以及计算最短背景距离，所述最短前景距离是从所述点到所述前景的最短3D测地线距离，所述最短背景距离是从所述点到所述背景的最短3D测地线距离；以及如果所述最短前景距离比所述最短背景距离更短，则将所述点分类为前景，但是如果所述最短背景距离比所述最短前景距离更短，则将所述点分类为背景。2.根据权利要求1所述的方法，包括：在对所述中间区域中的所述多个点进行分类之后，通过确定被分类为前景的点和被分类为背景的点之间的轮廓，来确定所述中间区域中的所述对象周围的3D轮廓。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中确定所述第一2D图像和所述第二2D图像中的一者或两者中的所述轮廓包括：至少部分地自动确定所述轮廓。4.根据权利要求3所述的方法，其中确定所述第一2D图像和所述第二2D图像中的一者或两者中的所述轮廓包括通过以下操作以部分自动的方式确定所述轮廓：
‑
接收用户输入，所述用户输入限定所述2D图像中的所述对象的周界周围的不确定性区域，其中所述不确定性区域的内部被分类为前景，并且所述不确定性区域的外部被分类为背景；以及
‑
对于所述2D图像中的多个点中的每个点，确定所述2D图像内从所述点到所述前景的最短2D测地线距离，确定所述2D图像内从所述点到所述背景的最短2D测地线距离，并且如果到所述前景的所述最短2D测地线距离比到所述背景的所述最短2D测地线距离更短，则将所述点分类为前景，但是如果到所述背景的所述最短2D测地线距离比到所述背景的所述最短2D测地线距离更短，则将所述点分类为背景。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中确定所述第一2D图像中的一者或两者中的所述轮廓包括：用户经由UI工具手动细化所述轮廓。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中确定所述第一2D图像和所述第二2D图像中的一者或两者中的所述轮廓包括：向用户显示所述轮廓，并且接收用户对锁定所述轮廓的批准。7.根据权利要求6所述的方法，包括：接收用户对锁定所述集合中多于两个的2D图像周围的轮廓的批准，以及自动选择锁定的2D图像对，在所述锁定的2D图像对之间执行所述3D测地线插值的实例，其中每个自...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：