[發(fā)明專利]運(yùn)動(dòng)對(duì)象輪廓提取及左心室圖像分割方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110209867.4
• 申請(qǐng)日: 2011-07-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102890823A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王艷華;叢超;王艷麗;王少彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社東芝;東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): G06T7/20
• 分類號(hào): G06T7/20;G06T7/00
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 李春暉;苗迎華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域，更具體而言，涉及一種運(yùn)動(dòng)對(duì)象輪廓提取方法和裝置，以及一種左心室圖像分割方法和裝置。

背景技術(shù)

運(yùn)動(dòng)對(duì)象，尤其是作變形運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)對(duì)象的輪廓提取是計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域的一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。在實(shí)際應(yīng)用中，例如，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，從利用計(jì)算機(jī)斷層掃描(Computed?Tomography，CT)設(shè)備、核磁共振成像(Magnetic?Resonance?Imaging，MRI)設(shè)備、超聲波(Ultrasound，UL)診斷裝置等醫(yī)療設(shè)備獲取的三維圖像時(shí)間序列中提取出生物器官或生物器官的一部分的輪廓，有利于后續(xù)對(duì)生物器官的各項(xiàng)參數(shù)的測(cè)量。然而，由于對(duì)象的變形運(yùn)動(dòng)，使得對(duì)象在圖像時(shí)間序列中的方向、尺寸、形狀都有很大變化，并且圖像強(qiáng)度也有很大變化，因此難以準(zhǔn)確地提取對(duì)象在不同運(yùn)動(dòng)階段在各個(gè)圖像中的輪廓。

另外，在心臟病學(xué)領(lǐng)域，通常利用核磁共振成像技術(shù)來(lái)提供心臟的三維圖像時(shí)間序列(3D+T)。醫(yī)生們對(duì)識(shí)別心室、心內(nèi)膜和心外膜很感興趣。根據(jù)識(shí)別出的心室、心內(nèi)膜和心外膜的輪廓可以用于測(cè)量心動(dòng)周期不同階段的心室血容量(射血分?jǐn)?shù)(ejection?fraction))、心室壁運(yùn)動(dòng)和壁厚特性等。其中左心室(LV)特別重要，因?yàn)樗鼘⒑跹獜男呐K泵浦到整個(gè)身體的各個(gè)組織。

在現(xiàn)有技術(shù)中，一些研究者已構(gòu)造了模型來(lái)輔助左心室分割，比如四維(4D)心臟概率圖和三維(3D)LV表面模型。還有其他方法，按灰度、強(qiáng)度和形狀特征來(lái)使用有效形狀來(lái)分割LV。當(dāng)然，有更多利用用戶交互的半自動(dòng)LV分割方法。近些年，越來(lái)越多的研究者開(kāi)始開(kāi)發(fā)完全自動(dòng)的方法來(lái)分割LV，并取得一些成績(jī)，比如Marie-Pierre?Jolly和Ying?Sun提出的關(guān)于完全自動(dòng)分割LV的一些方法(見(jiàn)美國(guó)專利申請(qǐng)US2009/0232371和US2009/0290777)。

現(xiàn)有技術(shù)中的基于模型的方法在捕獲它們的訓(xùn)練集之外的變化性方面存在困難。常用的基于snake(動(dòng)態(tài)輪廓模型)算法的方法對(duì)噪聲和LV的物理乳頭肌十分敏感，有時(shí)還對(duì)初始條件敏感。大多數(shù)半自動(dòng)方法需要用戶的交互，這是主觀的，且耗費(fèi)醫(yī)生的時(shí)間。一些自動(dòng)方法在形狀和像素亮度等方面對(duì)心臟有太多假設(shè)，在健壯性方面需要改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

在下文中給出了關(guān)于本發(fā)明的簡(jiǎn)要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個(gè)概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡(jiǎn)化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種運(yùn)動(dòng)對(duì)象輪廓提取方法和裝置，以準(zhǔn)確地獲得運(yùn)動(dòng)對(duì)象在不同運(yùn)動(dòng)階段在各個(gè)圖像中的輪廓。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種左心室圖像分割方法和裝置，以準(zhǔn)確、健壯地從圖像中分割出左心室。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種運(yùn)動(dòng)對(duì)象輪廓提取方法，用于從三維圖像時(shí)間序列中提取作變形運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)對(duì)象的輪廓，所述三維圖像時(shí)間序列包括分別在多個(gè)時(shí)刻獲得的多個(gè)三維圖像，每個(gè)三維圖像由平行的多個(gè)二維圖像片構(gòu)成，且在所述多個(gè)三維圖像中同一位置的多個(gè)二維圖像片構(gòu)成一個(gè)圖像片時(shí)間序列。所述運(yùn)動(dòng)對(duì)象輪廓提取方法包括：獲取所述運(yùn)動(dòng)對(duì)象在每個(gè)圖像片中的輪廓；以及基于所述運(yùn)動(dòng)對(duì)象在各個(gè)圖像片時(shí)間序列中的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)信息來(lái)校正所述運(yùn)動(dòng)對(duì)象在至少一個(gè)圖像片時(shí)間序列中的圖像片中的所述輪廓。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種運(yùn)動(dòng)對(duì)象輪廓提取裝置，用于從三維圖像時(shí)間序列提取作變形運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)對(duì)象的輪廓，所述三維圖像時(shí)間序列包括分別在多個(gè)時(shí)刻獲得的多個(gè)三維圖像，每個(gè)三維圖像由平行的多個(gè)二維圖像片構(gòu)成，且在所述多個(gè)三維圖像中同一位置的多個(gè)二維圖像片構(gòu)成一個(gè)圖像片時(shí)間序列。所述運(yùn)動(dòng)對(duì)象輪廓提取裝置包括：輪廓獲取單元，用于獲取所述運(yùn)動(dòng)對(duì)象在每個(gè)圖像片中的輪廓；以及輪廓校正單元，用于基于所述運(yùn)動(dòng)對(duì)象在各個(gè)圖像片時(shí)間序列中的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)信息來(lái)校正所述運(yùn)動(dòng)對(duì)象在至少一個(gè)圖像片時(shí)間序列中的圖像片中的所述輪廓。