[發明專利]用于使用多個局部變換調整幾何模型的方法及系統

有效

• 申請號: 200680034605.6
• 申請日: 2006-09-20
• 公開（公告）號: CN101268492A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: O·艾卡伯特;J·彼得斯;J·威斯
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 黃睿

技術領域

本發明涉及一種調整方法，用于調整幾何模型以適應圖像數據。

本發明還涉及一種調整系統，用于調整幾何模型以適應圖像數據。

本發明還涉及一種采集系統，用于獲取圖像數據，其包括所述調整系統。

本發明還涉及一種工作站，其包括所述調整系統。

本發明還涉及一種由計算機設備加載的計算機程序產品，其包括指令，用于調整幾何模型以適應圖像數據。

背景技術

在開始段落中所述類型的調整方法的實施例用于幾何模型的初始化和/或調整(adaptation)。在該方法中，對幾何模型進行結合了縮放或仿射變換的剛性變換，以分割圖像數據中的物體。已經證明基于模型的分割對于剛性和/或簡單器官而言是非常有效的，并且已經發現了許多臨床應用，例如用于放射治療計劃(radiotherapy?planning，RTP)。然而，分割更復雜的器官，像心臟，仍沒有產生滿意的結果。這是由于結合了縮放和仿射變換的剛性變換并不足夠靈活，以應付復雜物體的可變性。盡管模型的特定部分可以很好地與包含在圖像數據中的物體相適應，但其它部分可能被不太準確地調整。

在J.Weese，V.Pekar，M.Kaus，C.Lorenz，S.Lobregt和R.Truyen所著的、在Proc.IPMI，380-387，Springer?Verlag，2001中公開的文獻“Shape?constraineddeformable?models?for?3D?medical?image?segmentation”中，描述了在開始段落中所述類型的調整方法的另一個實施例，此后將其稱為參考文獻1。該文獻描述了一種方法，其采用了由三角網格表示的幾何模型。將基于幾何模型全部能量的代價函數定義為內部能量項與外部能量項的總和，其中，所述內部能量項取決于頂點的彼此相對位置，所述外部能量項取決于三角形相對于其在圖像中的相應被檢測位置的位置。在內部能量項中，將三角形邊緣的相對位置與基于參考形狀的模型的各個三角形邊緣的相對位置進行比較。允許將該基于參考形狀的模型進行平移、旋轉和/或縮放，以便最小化幾何模型的代價函數。如前例子中一樣，結合了縮放的剛性類變換不足以描述復雜物體的可變性。因此，通過最小化網格的代價函數而獲得的調整的幾何模型常常包括有問題的區域，在此在調整的幾何模型的表面與所關注物體的精確參考分割的表面之間的距離會大到無法接受。

發明內容

本發明的目的是提供一種在開始段落中所述類型的調整方法，其減小了在調整的模型中的有問題的區域。

本發明目的是通過以下實現的：調整幾何模型以適應圖像數據的調整方法包括：確定用于將幾何模型的第一部分映射到圖像數據中的第一局部變換和用于將幾何模型的第二部分映射到圖像數據中的第二局部變換。

通過確定幾何模型的第一部分的第一局部變換并通過確定幾何模型的第二部分的第二局部變換，該幾何模型可以采取更多形狀，從而可以更準確地適應于包含在圖像數據中的物體。除在相鄰部分之間的過渡區之外，幾何模型的第一部分和第二部分可以彼此相當獨立地變形。因此，本發明的調整方法消除了一些局限，并允許以更大的靈活性來匹配幾何模型。結果，本發明的調整方法減小了在復雜幾何模型中的有問題的區域。

在根據本發明的調整方法另一實施例中，所述調整方法包括一致性步驟，用于保持調整的幾何模型在第一部分與第二部分之間的過渡區中的一致性。這可以通過找到所述局部變換的適當延伸并構建滿足一致性要求的總體變換來實現。該一致性步驟有助于避免在兩個區域之間的過渡中產生間隙和/或不一致的交疊，例如如果第一和第二局部變換產生收縮的第一部分和收縮的第二部分，則就會出現這種情況。這種不一致性的出現由代價函數來阻止。

在根據本發明的調整方法另一實施例中，代價函數是第一局部變換和第二局部變換的函數，并且通過優化代價函數來確定第一局部變換與第二局部變換。對第一變換和第二變換的確定可以自動地執行。存在多種可以用于確定這些局部變換的代價函數。例如，可以用在圖像數據中檢測到的結構到調整的幾何模型的距離，來定義代價函數。

在根據本發明的調整方法的另一實施例中，過渡區包含在第一部分與第二部分的交叉處，并且一致性步驟包括基于第一局部變換和第二局部變換來確定在過渡區中的總體變換。例如，過渡區可以與第一部分與第二部分的交叉處相同?？商鎿Q地，可以基于圖像訓練集來確定過渡區。總體變換的一致性可以通過例如借助于第一局部變換與第二局部變換的加權平均值在過渡區中確定總體變換來實現?？商鎿Q地，能夠使用第一局部變換與第二局部變換的非線性函數。