[發明專利]一種對數字化圖像進行分割的方法、系統及計算機可讀介質

有效

• 申請號: 201510423440.2
• 申請日: 2012-07-11
• 公開（公告）號: CN105096320B
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 安德里亞斯·E·扎利德;馬庫斯·L·何尼克斯
• 申請（專利權）人: 埃萊克特公司
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 李曉冬

本發明提供了一種對數字化圖像進行分割的方法、系統及計算機可讀介質。圖像通過以下步驟被分割：對圖像元素子集的成員值進行約束；針對被約束的成員值對加權的雙調和方程進行求解，其中權值根據圖像元素之間的相似度而被確定；并且基于每個圖像元素的成員值確定最終的分割。圖像也可以通過以下步驟被分割：對圖像元素子集的成員值進行約束，通過利用多重網格技術解線性方程系統來確定在給定約束條件下的未知成員值，以及對多重網格等級的較粗級別進行更新以利用補丁矩陣表述附加約束條件。

分案申請說明

本申請是申請日為2012年7月11日的題為“涂鴉分割方法和裝置”的發明專利申請No.201210249168.7的分案申請。

技術領域

本發明總地涉及圖像分割，并且更具體地涉及涂鴉(scribble)分割方法及其相關裝置。

背景技術

分割是一種已知的編輯圖像和視頻的方法，主要被用于將來自一個圖像的對象提取和插入到另一圖像中，以及/或者在執行調節的同時屏蔽掉圖像的特定區域。醫學圖像的分割是治療計劃領域中的一項常見但耗時的任務。分割目標和危險器官在治療計劃應用中是至關重要的，因為除其它因素以外，計劃過程還依賴分割的準確性來決定其結果的質量。

目前，有很多分割工具可用，從完全手動到完全自動的。對于純手動分割方法，用戶通常“勾勒”或“畫出”結構。雖然這種方法為用戶提供了對結果的完全控制，但是這是一項非常耗時且乏味的任務。此外，手動方法可能在不同用戶之間產生很大差異。因此，自動化分割在理論上是非常具有吸引力的。然而，自動方法通常要舍棄用戶對結果的高度控制，并且通常不能得到正確的結果，甚至不能得到令人滿意的結果。這迫使用戶手動改正結果，即使這種改正是可能的，手動改正結果也可能與從開始就手動分割結構一樣耗時。如果自動方法提供對最終結果的任何控制，那么控制通常是經由對結果有著非常間接的影響的設置來實現，使得用戶難以理解如何最佳地調節所有設置。

半自動方法比全自動方法更加現實并且比手動方法更快速。這些方法大大減少分割時間，同時為用戶提供對結果的更直接的控制。一類這樣的方法是“涂鴉”分割方法，其中用戶用標簽(例如前景或背景)標注一些像素，然后計算機根據某種設定的標準確定對所有未被標記的像素的最佳標記。如果結果不令人滿意，則用戶對更多的像素進行標記，直到得到所想要的結果為止。

需要一種具有自動方法的優點的用于分割圖像的改進的半自動方法和系統，同時允許用戶具有對結果更加直接的控制。

發明內容

本發明提供了用于利用半自動涂鴉分割方法對數字化圖像進行分割的方法和系統。一方面，本發明提供了用于通過以下步驟對數字化圖像進行分割的方法：對圖像元素子集的成員值進行約束；針對被約束的成員值對加權的雙調和(biharmonic)方程進行求解，其中權值根據圖像元素之間的相似度而被確定；并基于每個圖像元素的成員值確定最終的分割。

在一些實施例中，圖像元素可以是像素，而在其它示例中圖像元素可以是體素。約束條件可以是內部、外部和/或邊緣標簽。在其它實施例中，利用代數多重網格技術對雙調和方程求解。在另一些實施例中，雙調和方程被重新格式化為耦合問題并利用多重網格技術被求解。

另一方面，本發明提供了通過以下步驟對數字化圖像進行分割的方法：對圖像元素子集的成員值進行約束，通過利用多重網格技術解線性方程系統來確定在給定約束條件下的未知成員值，以及對多重網格等級的較粗級別進行更新以利用補丁矩陣表述附加約束條件。

另一方面，本發明提供了包括用于執行這里所描述的方法的處理器和存儲器設備的系統。

另一方面，本發明提供了被存儲在計算機可讀介質上的、當被計算機執行時實現這里所描述的方法的軟件。

附圖說明