图像处理装置及图像处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像处理装置及图像处理方法，特别涉及在多个图像之间进行对位的 图像处理装置及图像处理方法。
【背景技术】
[0002] 在二维或三维的多个（以下也有称作多张的情况）图像之间进行对位的技术 被用在各种领域中，是重要的技术。例如，在医疗用图像的领域中，取得CT(CompUted Tomography)图像、MR (Magnetic Resonance)图像、PET (Positron Emission Tomography) 图像、超声波图像等各种三维图像。对所取得的各种三维图像而言，为了能够对位并重合显 示而利用图像的对位技术。这样的显示方法被称作融合图像显示，能够进行利用图像的特 征的显示。例如，CT图像适合于显示详细的形状，PET图像适合于显示代谢或血流等身体的 功能。
[0003] 进而，在医疗领域中，为了观察同一患者的经过，通过在以时间序列取得的多张医 疗用图像之间进行对位，以时间序列观察病变部的状态，能够容易地实施疾病的有无及进 展状况的诊断。在多个图像之间进行对位的情况下，将被固定的图像称作参照图像，将为了 对位而被坐标变换的图像称作浮动图像。
[0004] 在多个图像之间进行对位的技术可以分类为刚体对位法和非刚体对位法。在刚体 对位方法中，对图像进行平行移动和旋转，实施图像的对位。该方法适合于骨骼等不易变形 的部位的图像。另一方面，在非刚体对位法中，对图像进行包括局部变形的复杂的变形，求 出图像之间的对应关系。因此，适用于对于在治疗计划及/或经过观察中取得的多张医疗 用图像的对位、或者在标准的人体-内脏模型与个别的模型之间进行医疗用图像之间的对 位等，其应用范围幅度较大。
[0005] 在通常周知的非刚体对位法中，在浮动图像上配置控制栅格，通过使该控制栅格 中的控制点移动，使浮动图像变形。在变形后的浮动图像与参照图像之间求出图像类似度， 进行基于求出的图像类似度的优化计算，求出控制栅格中的控制点的移动量（变形量）。在 此情况下，控制栅格中的控制点间的像素的移动量通过配置在该像素的周围的控制点的移 动量的插补来计算。使用得到的各像素的移动量进行浮动图像的坐标变换，实施使图像局 部地变形那样的对位。此外，通过使控制点的间隔即栅格数变化，能够实施多重分辨率的变 形。
[0006] 在专利文献1中示出了不是使用栅格状的控制点、而是在浮动图像中将对应于与 参照图像类似的部位的界标作为控制点来使用，并使用该控制点将图像进行瓦片（tile) 分割而进行变形。在求出局部性的变形的情况下，在分割出的瓦片中追加界标，再将瓦片分 割而实施对位。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1 :特表2007 - 516744号公报
【发明内容】
[0010] 发明要解决的问题
[0011] 在上述使用控制栅格的对位中，控制栅格中的控制点的数量达到几千或几万左 右。因此，求出各个控制点的移动量的优化计算变得复杂。因此，对位的精度依存于控制栅 格中的控制点的初始位置。使用上述刚体对位法，能够设定各个控制点的大体的初始位置。 但是，在因软组织或内脏的老化等而发生了复杂的变形的情况下，刚体对位法本身有可能 不能适用。因此，难以求出正确的初始位置。
[0012] 此外，在将对位的结果进行修正的情况下，要求将上述控制栅格中的多个控制点1 个点1个点地向对应的位置移动。该作业非常繁琐。
[0013] 另一方面，在专利文献1所记载的技术中，在求出复杂的局部变形的情况下，要求 依次追加界标、将瓦片分割的处理。但是，如果通过分割的处理而瓦片区域的面积减小，则 在已有的瓦片中，解剖性的部位中的高精度的对应点搜索变困难。此外，在界标的依次性的 追加处理中，使用界标整体的一致度的确实的误对应排除处理也较困难。
[0014] 本发明的目的是提供一种对位处理的精度较高的图像处理装置及图像处理方法。
[0015] 本发明的上述及其他目的和新的特征通过本说明书的记述及附图会变得清楚。
[0016] 用于解决问题的手段
[0017] 将本申请所公开的发明中的代表性的技术方案的概要简单说明如下。
[0018] 即，为了将浮动图像变形，在浮动图像中设置控制栅格。此外，从浮动图像和参照 图像的各自中提取特征点（以下也称作界标）。从参照图像和浮动图像的各自中搜索与提 取出的特征点对应的位置的点。使用搜索出的点的位置，设定设置在浮动图像中的控制栅 格中的控制点的初始位置。提取出的特征点在参照图像和浮动图像的各自中相互对应（成 对），在各自的图像中是特征性的部分。由此，将与相互对应的特征点分别对应的位置（参 照图像和浮动图像中的位置）反映到控制点的初始位置。在为了对位而将浮动图像变形之 前，能够将控制点配置到更正确的位置，能够提高对位的精度。
[0019] 此外，在一技术方案中，以手动进行特征点的输入（编辑）。控制栅格根据其结果 变形，能够将对位的结果进行修正，能够实现修正的容易化。
[0020] 发明效果
[0021] 根据一技术方案，能够提供一种对位处理的精度较高的图像处理装置及图像处理 方法。
【附图说明】
[0022] 图1是表示有关实施方式1的图像处理装置的逻辑结构的框图。
[0023] 图2是表示有关实施方式1的图像处理装置的硬件结构的框图。
[0024] 图3是表示有关实施方式1的对位处理的流程图。
[0025] 图4是以三维图像为例表示有关实施方式1的特征点的数据构造的数据构造图。
[0026] 图5是表示有关实施方式1的对位部的处理的流程图。
[0027] 图6是表示有关实施方式2的图像处理装置的逻辑性的结构的框图。
[0028] 图7是表示有关实施方式2的关注区域提取部的处理的流程图。
[0029] 图8的㈧~（C)是表示有关实施方式2的图像处理装置处理的图像的例子的说 明图。
[0030] 图9是表示有关实施方式3的图像处理装置的逻辑结构的框图。
[0031] 图10的㈧及⑶是人体的腹部横截面层的示意图。
[0032] 图11的（A)及（B)是带有界标的人体的腹部横截面层的示意图。
[0033] 图12的（A)及（B)是表示控制栅格与人体的腹部横截面层的关系的示意图。
[0034] 图13是表示由控制栅格变形后的人体的腹部横截面层的示意图。
[0035] 图14的（A)及（B)是明示采样点的例子的人体的腹部横截面层的示意图。
[0036] 图15的（A)及（B)是带有界标、控制栅格的人体的腹部横截面层的示意图。
[0037] 图16是表示有关各实施方式的对应点对的数据构造的数据构造图。
【具体实施方式】
[0038] 以下，基于附图详细地说明本发明的实施方式。另外，在用来说明实施方式的全部 图中，对于相同部分在原则上赋予相同的标号，其重复的说明省略。
[0039] (实施方式1)
[0040] 〈概要〉
[0041] 在参照图像和浮动图像各自中，提取相互对应的特征点作为对。从参照图像和浮 动图像各自中提取这些特征点对的位置信息，使用提取出的位置信息，决定在对位处理中 使用的控制栅格中的各控制点的初始位置。由此，能够更正确地实施用来求出控制点的移 动量的优化计算。作为其结果，能够实现稳定且高精度的对位处理。
[0042] 〈结构及动作〉
[0043] 图1是表示有关实施方式1的图像处理装置的逻辑结构的框图。在该图中，11是 参照图像，12是浮动图像。浮动图像12如上述那样，是在实施对位时被变形的图像。图像 处理装置进行参照图像11与浮动图像12之间的对位。参照图像11和浮动图像12各自的 内容根据进行对位的对象图像而变化。为了使说明变容易，在该图中也表示了参照图像11 和浮动图像12,但作为图像处理装置，应理解为不包含参照图像和浮动图像。
[0044] 图像处理装置具备图像采样部13、特征点检测及对应建立部14、控制栅格变形部 16、对位部10及浮动图像变形部17。另外，在该图中，18表示由图像处理装置完成了对位 的浮动图像。
[0045] 特征点检测及对应建立部14将参照图像11和浮动图像12分别接受，提取各个图 像中的特征点，从参照图像11和浮动图像12提取与所提取的特征点各自对应的位置。将 提取出的位置的信息作为与提取出的特征点分别对应的点的位置信息（以下也称作对应 点位置信息）15输出。控制栅格变形部16使用从特征点检测及对应建立部14输出的对应 点位置信息15使控制栅格变形，决定控制栅格中的控制点的初始位置。将所决定的控制点 的初始位置向对位部10供给。
[0046] 图像采样部13接受参照图像11，提取在图像类似度计算中使用的参照图像11的 图像采样点和采样数据，向对位部10供给。对位部10按照从各部接受到的图像数据和控 制栅格实施对位，将其结果向浮动图像变形部17供给。浮动图像变形部17按照被供给的 对位的结果将浮动图像12变形，将其结果作为已对位浮动图像18输出。关于这些动作，在 说明图像处理装置的硬件结构后详细地叙述。
[0047] 图2是表示有关实施方式1的图像处理装置的硬件结构的框图。图2所示的硬件 结构在以下所述的多个实施方式中共同使用。
[0048] 此外，有关实施方式的图像处理装置能够安装到通常的计算机上，可以设置在医 疗施设等中。或者，也可以在数据中心设置图像处理装置，经由网络将图像对位的结果向客 户端终端发送。在此情况下，也可以经由网络从客户端终端将要对位的对象图像向数据中 心内的图像处理装置供给。以下，以在设置在医疗施设中的计算机中安装有图像处理装置 的情况为例进行说明。
[0049] 在图2中，40是CPU(处理器），41是ROM(非易失性存储器：读出专用的存储介 质），42是RAM(易失性存储器：能够进行数据的读写的存储介质），43是存储装置，44是图 像输入部，45是介质输入部，46是输入控制部，47是图像生成部。CPU40、R0M41、RAM42、存 储装置43、图像输入部44、介质输入部45、输入控制部46及图像生成部47通过数据总线 48相互连接。虽然没有被特别限制，但设置在医疗施设中的计算机具备这些装置。
[0050] 在R0M41和RAM42中，存储有为了由计算机实现图像处理装置所需要的程序和数 据。通过由