专利名称：用于虚拟结肠镜检查的自动局部路径规划的方法和装置的制作方法
相关申请的交叉参考优先权这里，特别参考发明者Bernhard Geiger在2003年1月30日提交给美国专利和商标局的共同未决的美国临时专利申请No.60/443,734，其标题是AUTOMATIC LOCAL PATH PLANNING FORVIRTUAL CONLONOSCOPY，这里结合参考其公开，并要求其优先权。
在此，也特别参考发明者Bernhard Geiger和Jean DanielBoissonnat在2003年5月14日提交给美国专利和商标局的共同未决的美国临时专利申请No.60/470,579，其标题是FAST CENTERLINEEXTRACTION，其中这里结合参考其公开，并且要求其优先权。
本申请通常涉及计算机视觉和成像系统，并且尤其涉及用于自动局部路径规划的系统和方法，例如可被用于虚拟内窥镜检查和虚拟结肠镜检查。
背景技术：
虚拟结肠镜检查(VC)指的是基于使用患者专用三维(3D)解剖学数据集的、标准的、最低限度探入的内窥镜检查程序的计算机仿真的诊断方法。当前内窥镜检查程序的例子包括支气管镜检查、窦镜检查(sinusoscopy)、上胃肠内窥镜检查、结肠镜检查、膀胱镜检查、心脏镜检查和尿道镜检查。非探入而获得的患者具体解剖结构的VC显示避免诸如穿孔、感染、出血等有关真实内窥镜检查的危险，并且在进行实际内窥镜检查之前为内诊专家提供重要信息。这种理解可使程序困难最小、降低患者发病率、提高治愈和促进对治疗效果更好的理解。
在虚拟结肠镜检查中，例如通过体绘制从两维(2D)计算机断层识别技术(CT)或者磁力共振(MR)数据中产生3D图像。
产生这些3D图像，以用于仿真来自实际内窥镜、例如纤维光内窥镜的图像。这表明必须在器官的内腔或者其他人体组织内选择虚拟内窥镜的观察点，并且具有宽视角，典型地大约100弧度。该观察点必须沿内腔的内部移动，这意味着必须采用3D平移和3D旋转。交互地控制这些参数是一个挑战。
用于导航虚拟内窥镜的观察点通常所使用的技术是预先计算“飞行路径”，并自动地沿该路径移动虚拟结肠镜的观察点。然而，该技术要求分割和轨道计算步骤，而这耗费时间并可能会失败。
申请人于2002年12月18日提交的在先专利申请No.10/322,326，其标题是AUTOMATCI NAVIGATION FOR VIRTUAL ENDOSCOPY，其中这里结合参考其公开，并不导致与本申请矛盾，其公开了优先使用最长观察光线而在结肠数据集内导航的系统和方法，上述在先专利申请说明了用于在所提供的虚拟结肠镜中自动地导航内窥镜的观察点的系统和方法。该系统自动地确定虚拟结肠镜的方向和位置。从而，用户需要控制仅仅一个参数-向前或者向后的速度，并且该方法允许在没有诸如分割和路径产生等预处理的情况下直接交互地在器官内进行导航。在所述申请中说明的方法包括以下步骤a)确定虚拟内窥镜的初始观察点，该初始观察点具有第一中心点和第一方向；b)确定从初始观察点到内腔的最长光线，该最长光线具有第一最长光线方向；c)在初始观察点的第一方向和第一最长光线方向之间确定第二方向；d)旋转观察点到第二方向并且按初始观察点的第一方向将初始观察点移动一个预定的距离；e)计算观察点的第二中心点；f)移动观察点到第二中心点；并且重复步骤b)到f)，直到观察点到达期望的目标。
发明内容
然而，这里承认，在某些情况下，对于操作上述在先专利申请(Attorney Docket No.2001P24461US)中公开的系统，可能陷入突弯，或者深吸器的折弯处，如可能发生在虚拟结肠镜检查中。
按照本发明的一个方面，提供了用于在组织的内腔中导航虚拟结肠镜的观察点的方法。根据本发明的一个方面，用于自动路径规划的方法包括以下步骤确定围绕当前结肠镜位置的子体积；从结肠镜位置开始，在内腔中进行区域生长；计算该生长区域与用于外接感兴趣区域的立方体的6个面的交集并且对其进行组群；计算从内窥镜位置到每个群的中心的近似中心线；将每条路径与内窥镜的当前路径进行比较；和找到最佳得分。
根据本发明的另一方面，用于虚拟内窥镜的自动局部路径规划的方法包括步骤导出通过结肠镜检查工作程序获得的结肠数据集，以用于后续步骤；在内腔中确定围绕当前内窥镜位置的子体积；从当前内窥镜位置开始，在内腔中进行区域生长；计算该区域与外接子体积的立方体面的交集并对其进行组群；计算从当前内窥镜位置到前述步骤中形成的每群中心的近似中心线路径；将每条中心线路径与所述内窥镜显示的当前路径进行比较；将基于所述比较的得分分配给每条中心线路径；和基于所述得分选择中心线路径。
根据本发明的另一方面，导出通过结肠镜检查工作程序获得的结肠数据集的所述步骤包括通过计算机断层识别技术(CT)导出所述数据集。
根据本发明的另一方面，导出通过结肠镜检查工作程序获得的结肠数据集的所述步骤包括通过磁力共振(MR)导出所述数据集。
根据本发明的另一方面，用于虚拟内窥镜自动局部路径规划的方法包括确定具有围绕所述当前内窥镜的给定数目的体素的所述立方体的步骤。
根据本发明的另一方面，计算近似中心线路径的步骤包括计算初始路径；和对所述初始路径进行中心定位和平滑。
根据本发明的另一方面，对所述初始路径进行中心定位和平滑的步骤包括采用高斯平滑。
根据本发明的另一方面，对所述初始路径进行中心定位和平滑的步骤包括将球体设置在顶点位置；增加所述球体的尺寸直到它与所述内腔的壁发生碰撞；从所述碰撞计算平移力；应用所述平移力，直到所述球体不再处于碰撞中；增加所述球体的尺寸，并且它再次与所述壁发生碰撞；计算另一平移力；应用所述另一平移力，直到所述球体不再处于碰撞中；重复上述三个步骤，直到所述球体到达它在不发生碰撞的情况下不能在生长的最终位置；将所述最终位置表示为最终顶点位置。
根据本发明的另一方面，用于虚拟内窥镜的自动局部路径规划的方法，包括步骤导出通过结肠镜检查工作程序获得的结肠数据集，以用于后续步骤；在内腔中确定围绕当前内窥镜位置的子体积；从所述当前内窥镜位置开始，在所述内腔内进行区域生长；计算所述区域与外接所述子体积的立方体面的交集，并对其进行组群；通过以下方式计算从所述当前内窥镜位置到前述步骤中形成的每群中心的近似中心线路径计算初始路径；对所述初始路径进行中心定位和平滑；将每条所述中心线路径与所述内窥镜显示的当前路径进行比较；将基于所述比较的得分分配给每条所述中心线路径；和基于所述得分选择中心线路径。
根据本发明的另一方面，用于虚拟内窥镜的自动局部路径规划的方法，包括步骤在内腔中确定围绕当前内窥镜位置的子体积；从所述当前内窥镜位置开始，在所述内腔中进行区域生长；计算所述区域与外接所述子体积的立方体面的交集，并对其进行组群；计算从所述当前内窥镜位置到前述步骤中形成的每群中心的近似中心线路径；将每条所述中心线路径与所述内窥镜显示的当前路径进行比较；和基于所述比较选择最佳中心线路径。
根据本发明的另一方面，用于虚拟内窥镜的自动局部路径规划的系统包括用于在内腔中确定围绕当前内窥镜位置的子体积的装置；用于从所述当前内窥镜位置开始，在所述内腔中进行区域生长的装置；用于计算所述区域与外接所述子体积的立方体面的交集，并对其进行组群的装置；用于计算从所述当前内窥镜位置到前述步骤中形成的每群中心的近似中心线路径的装置；用于将每条所述中心线路径与所述内窥镜显示的当前路径进行比较的装置；和用于基于所述比较选择最佳中心线路径的装置。
根据本发明的另一方面，用于虚拟内窥镜的自动局部路径规划的系统包括用于导出通过结肠镜检查工作程序获得的结肠数据集，以用于后续步骤的装置；用于在内腔中围绕当前内窥镜位置定义子体积的装置；用于从所述当前内窥镜位置开始，在所述内腔中进行区域生长的装置；用于计算所述区域与外接所述子体积的立方体面的交集，并对其进行组群的装置；用于计算从所述当前内窥镜位置到前述步骤中形成的每群中心的近似中心线路径的装置；用于将每条所述中心线路径与所述内窥镜显示的当前路径进行比较的装置；用于将基于所述比较的得分分配给每条所述中心线路径的装置；和用于基于所述得分选择中心线路径的装置。
根据本发明的另一方面，用于对所述初始路径进行中心定位和平滑的所述装置包括装置，以用于将球体设置在顶点位置；增加所述球体的尺寸直到它与所述内腔的壁发生碰撞；从所述碰撞计算平移力；应用所述平移力，直到所述球体不再处于碰撞中；增加所述球体的尺寸，并且它再次与所述壁发生碰撞；计算另一平移力；应用所述另一平移力，直到所述球体不再处于碰撞中；重复上述三个步骤，直到所述球体到达它在不发生碰撞的情况下不能再生长的最终位置；将所述最终位置表示为最终顶点位置。
根据本发明的另一方面，用于虚拟内窥镜的自动局部路径规划的方法包括步骤在内腔中确定围绕当前内窥镜位置的子体积；从所述当前内窥镜位置开始，在所述内腔中进行区域生长；计算所述区域与外接所述子体积的立方体面的交集，并对其进行组群；计算从所述当前内窥镜位置到前述步骤中形成的每群中心的近似中心线路径；将每条所述中心线路径与所述内窥镜显示的当前路径进行比较；和基于比较选择最佳中心线路径。
从下面结合附图的详细描述中，将更全面地理解本发明的这些和其他方面，其中图1概括地示出有助于更全面地理解本发明的典型情况，其中内窥镜的行程陷入突弯处；图2和图3示出涉及可应用于本发明的实施方案时的中心线提取的体素路径；和图4示出可应用于本发明的实施方案时的中心定位的步骤。
具体实施例方式
可以理解的是，利用可编程数字计算机实现本发明的方法和系统，并且这里所述的操作与这种实现有关。在成像的关系中，诸如“空气”、“内腔”等术语典型地指这些特性的相应成像。
如上所述，在某些情况下，对于现有技术的虚拟结肠镜检查系统的操作可能陷入突弯或深吸器折叠处，如可能发生在虚拟结肠镜检查时。图1示出内窥镜陷入突弯时的典型情况。
根据本发明的实施方案，从内窥镜位置开始的区域生长以三个群c0、c1和c2与立方体相交。系统计算从内窥镜到每个群中心的新中心线，并且将每条路径与内窥镜的路径进行比较。计算反映用新路径掩盖路径的得分。具有最高得分的路径最可能是在结肠方向中延伸的那条。如果只有一群，那么系统判定有一个阻塞，并且已到达终端。
根据本发明的实施方案，自动路径规划的方法包括以下步骤首先，确定围绕目前内窥镜位置的子体积。随后，执行在内腔中从内窥镜位置开始进行区域生长。再后，计算该区域与外接感兴趣区域的立方体6个面的交集并对其进行组群。然后，计算从内窥镜位置到每个群中心的近似中心线。将每条路径与内窥镜的当前路径进行比较，并找到最好的得分。
可以以任意不同的方式进行计算近似中心线的步骤。许多中心线算法采用细化、形态学算子、距离变换、最小成本路径、Dijkstra算法等等。在下列文献中可以找到背景资料，例如周等人的″Three-Dimensional Skeleton and CenterlineGeneration Based on an Approximate Minimum Distance Field″The Visual Computer，14303-314(1998)；R.Truyen，T.Deschamps，L.D.Cohen的″Clinical evaluation of anautomatic path tracker for virtual colonoscopy，Medical ImageComputing and Computer-Assisted Intervention(MICCAI)″，乌得勒支，荷兰，2001.10；陈等人的″A Fast Algorithm to GenerateCenterline for Virtual Colonoscopy″，SPIE Conference，2000.2.12-18；Richard Robb的″Virtual(Computer)EndoscopyDevelopment and Evaluation Using the Visible Human Datasets″，1996年10月7-8日，www.mayo.edu；美国专利6,514,082标题为″System and method for perfoming a three-dimensionalexamination with collapse correction″.
实现结肠分割的另一方式包括进行起点和终点计算，以及进行初始路径计算，如在Geiger等人的上述临时专利申请No.60/470,579中所述的那样。随后对路径进行中心定位和平滑。这典型地从使用典型包括肠道准备和注气的结肠镜检查工作程序中所获得的结肠数据集开始。通过应用空气极限和进行相关成分的分析对数据集进行分割，其中或者自动或者手动选择地去除不属于结肠的所述相关成分。从属于结肠的第一体素开始，典型地采用连续编号的方式进行体素的距离标记，第一体素标签为0，其相邻的标签为1，它们邻居的标签为2等等。搜索最高标签，得到起始点p0。从p0开始，通过重复距离标记的前述步骤并且获得具有最高数字的另一体素来产生新的距离标签图。这就是终点p1。
从p1开始，使用距离标签来获得以p0为终点的相关体素的路径。这通过在p2的邻居中搜索具有较小标签的体素来进行，持续直到到达p0。参见示出初始体素路径的图2a和图3a。通常结果路径参差不齐，并且通过使用已知技术进行平滑，例如高斯平滑。任一顶点都由它的n个邻居的加权平均值取代，并且多次迭代地重复该过程。通过检验新坐标是否还位于被分割的结肠内来检测任一新的顶点位置与结肠壁碰撞情况。在相碰的情况下，顶点停留在上次无相碰的位置。在某种意义上，该过程可以比作自由延伸的无重量的线通过结肠的路径。参见示出初始平滑步骤的图2b和图3b。图2(c)和3(c)示出最终的中心定位。
根据所述实施方案，利用具有尺寸渐增的球体对该平滑路径进行中心定位。参见图4。对小球体在沿路径的一个顶点处确定中心。检查该球体的至高点与结肠壁碰撞情况。如果至高点在碰撞之内，那么基于球体的法线定义一种力。利用该力使球体离开壁。迫使球体移动到垂直于该路径的一个平面上。如果球体不再处于碰撞之内，那么增加球体的尺寸，并且重复碰撞计算和移动，当在不产生碰撞情况下，当不能再移动球体和/或不能增加球体的尺寸，那么停止该过程。现在，球体的中心被看作顶点的新位置。对轨道或者路径的下一顶点重复该过程。参见图1c。在以下公开中给出了碰撞检测技术和平移力计算的描述，即Geiger，B.的“Real-Time Collision detection andResponse for Complex Environments，”Computer GraphicsInternational 2000；2000.6.19-23；日内瓦，瑞士。虽然通常遵循Geiger的上述文献描述的思想，但是这里直接在体素上，而不是在多面体重构中进行碰撞检测和力的计算。随后，并在中心定位之后，利用碰撞控制对路径进行另一高斯平滑，这次采用少数迭代以及少量邻居。
图4示出中心定位步骤的概括的工作程序将球体放置在顶点位置(a)；增加球体的尺寸，直到它与壁碰撞。从碰撞，计算平移力(b)。进行平移直到球体不再发生碰撞(c)。再次增加球体的尺寸，并且它现在与壁碰撞。计算平移(d)。平移之后，球体到达不能再继续生长的一个位置。这代表最后顶点位置(c)。
根据本发明原理并且不使用这种形态学算子的优选方式在某些情况下更快捷。
根据本发明实施方案，用于虚拟结肠镜检查的自动局部路径规划方法包括以下步骤。
进行自动分割，其中所述自动分割切除体素中心定位在内窥镜的位置的一块选择的立方体(例如128×128×128)。作为一颗种子，从包含内窥镜的体素开始，在空气内部进行区域生长。对包括空气并且属于相同内腔的所有体素进行标记。气柱在不同位置与立方体相交。对这些位置进行组群，其中共享面的体素被加到相同的群，并且通过平均每群体素的体素坐标来计算每群的中心。从每群中心到内窥镜位置来计算中心线。将每条中心线与内窥镜的路径进行比较。从内窥镜位置开始，将中心线上点的差的绝对值加到内窥镜路径上的相应点。该和除以长度，得到得分。得分越高，中心线距新路径的距离越大。具有最高得分的路径是要遵循的最好候选。如果只有一条路径，那么它极可能是内窥镜移入的那条，并且系统知道这是终端。
可以理解的是，主要在最有用的虚拟结肠镜检查的上下文中描述的本发明仍然也适用于各种其他虚拟内窥镜类型的检查。虽然通过实施例的方式描述了本发明，但是本领域技术人员也要理解的是，它涉及不偏离通过下列权利要求限定的本发明精神而可以进行的各种改变和修改。
权利要求
1.用于虚拟内窥镜的自动局部路径规划的方法，包括步骤导出通过结肠镜检查工作程序获得的结肠数据集，以用于后续步骤；在内腔中确定围绕当前内窥镜位置的子体积；从所述当前内窥镜位置开始，在所述内腔中进行区域生长；计算所述区域与外接所述子体积的立方体面的交集，并对其进行组群；计算从所述当前内窥镜位置到前述步骤中形成的每群中心的近似中心线路径；将每条所述中心线路径与所述内窥镜显示的当前路径进行比较；将基于所述比较的得分分配给每条所述中心线路径；和基于所述得分选择中心线路径。
2.按照权利要求1所述的方法，其中导出通过结肠镜检查工作程序获得的结肠数据集的所述步骤包括通过计算机断层识别技术(CT)导出所述数据集。
3.按照权利要求1所述的方法，其中导出通过结肠镜检查工作程序获得的结肠数据集的所述步骤包括通过磁力共振(MR)导出所述数据集。
4.按照权利要求1所述的方法，包括步骤确定所述立方体具有围绕所述当前内窥镜的给定数目的体素。
5.按照权利要求1所述的方法，包括步骤在所述内腔内部的“空气”内进行区域生长；和在所述内腔内的所述空气中标记所有体素。
6.按照权利要求1所述的方法，包括步骤在所述内腔内部的所述空气与所述立方体的相应面相交的每个位置处形成一个群；在每个所述群中包括共享对应于所述群的面的体素。
7.按照权利要求6所述的方法，包括步骤通过平均每个所述群的体素的体素坐标计算每个群的中心。
8.按照权利要求7所述的方法，包括步骤计算从每群的所述中心到所述当前内窥镜位置的各个中心线路径。
9.按照权利要求1所述的方法，其中将基于所述比较的得分分配给每条所述中心线路径的步骤包括从所述当前内窥镜位置开始，形成各个中心线路径上的点的差的绝对值与所述内窥镜显示的所述当前路径上的相应点的和；所述和除以所述各个中心线路径的长度，以形成商得分；和选择具有最高商得分的路径。
10.按照权利要求9所述的方法，包括步骤检测何时只存在一条中心线路径，并表明这种结果为终端。
11.按照权利要求1所述的方法，其中计算近似中心线路径的所述步骤包括计算初始路径；和对所述初始路径进行中心定位和平滑。
12.按照权利要求11所述的方法，其中计算初始路径的所述步骤包括从所述终点开始，利用递减的标签数字连续地存储体素，直到达到所述起点。
13.按照权利要求11所述的方法，其中对所述初始路径进行中心定位和平滑的所述步骤包括采用高斯平滑。
14.按照权利要求13所述的方法，其中对所述初始路径进行中心定位和平滑的所述步骤包括将球体设置在顶点位置；增加所述球体的尺寸直到它与所述内腔的壁发生碰撞；从所述碰撞计算平移力；应用所述平移力，直到所述球体不再处于碰撞中；增加所述球体的尺寸，并且它再次与所述壁发生碰撞；计算另一平移力；应用所述另一平移力，直到所述球体不再处于碰撞中；重复上述三个步骤，直到所述球体到达它在不发生碰撞的情况下不能再生长的最终位置；将所述最终位置表示为最终顶点位置。
15.用于虚拟内窥镜的自动局部路径规划的方法，包括步骤导出通过结肠镜检查工作程序获得的结肠数据集，以用于后续步骤；在内腔中确定围绕当前内窥镜位置的子体积；从所述当前内窥镜位置开始，在所述内腔内进行区域生长；计算所述区域与外接所述子体积的立方体面的交集，并对其进行组群；通过以下方式计算从所述当前内窥镜位置到前述步骤中形成的每群中心的近似中心线路径计算初始路径；对所述初始路径进行中心定位和平滑；将每条所述中心线路径与所述内窥镜显示的当前路径进行比较；将基于所述比较的得分分配给每条所述中心线路径；和基于所述得分选择中心线路径。
16.按照权利要求15所述的方法，其中导出通过结肠镜检查工作程序获得的结肠数据集的所述步骤包括通过计算机断层识别技术(CT)导出所述数据集。
17.按照权利要求1所述的方法，其中导出通过结肠镜检查工作程序获得的结肠数据集的所述步骤包括通过磁力共振(MR)导出所述数据集。
18.用于虚拟内窥镜的自动局部路径规划的方法，包括步骤在内腔中确定围绕当前内窥镜位置的子体积；从所述当前内窥镜位置开始，在所述内腔中进行区域生长；计算所述区域与外接所述子体积的立方体面的交集，并对其进行组群；计算从所述当前内窥镜位置到前述步骤中形成的每群中心的近似中心线路径；将每条所述中心线路径与所述内窥镜显示的当前路径进行比较；和基于所述比较选择最佳中心线路径。
19.用于虚拟内窥镜的自动局部路径规划的的系统，包括用于在内腔中确定围绕当前内窥镜位置的子体积的装置；用于从所述当前内窥镜位置开始，在所述内腔中进行区域生长的装置；用于计算所述区域与外接所述子体积的立方体面的交集，并对其进行组群的装置；用于计算从所述当前内窥镜位置到前述步骤中形成的每群中心的近似中心线路径的装置；用于将每条所述中心线路径与所述内窥镜显示的当前路径进行比较的装置；和用于基于所述比较选择最佳中心线路径的装置。
20.用于虚拟内窥镜的自动局部路径规划的系统，包括用于导出通过结肠镜检查工作程序获得的结肠数据集，以用于后续步骤的装置；用于在内腔中围绕当前内窥镜位置定义子体积的装置；用于从所述当前内窥镜位置开始，在所述内腔中进行区域生长的装置；用于计算所述区域与外接所述子体积的立方体面的交集，并对其进行组群的装置；用于计算从所述当前内窥镜位置到前述步骤中形成的每群中心的近似中心线路径的装置；用于将每条所述中心线路径与所述内窥镜显示的当前路径进行比较的装置；用于将基于所述比较的得分分配给每条所述中心线路径的装置；和用于基于所述得分选择中心线路径的装置。
21.按照权利要求20所述的系统，其中用于导出通过结肠镜检查工作程序获得的结肠数据集的所述装置包括用于通过计算机断层识别技术(CT)导出所述数据集的装置。
22.按照权利要求20所述的系统，其中用于导出通过结肠镜检查工作程序获得的结肠数据集的所述装置包括用于通过磁力共振(MR)导出所述数据集的装置。
23.按照权利要求20所述的系统，包括用于确定所述立方体具有围绕所述当前内窥镜的给定数目的体素的装置。
24.按照权利要求20所述的系统，包括装置用于在所述内腔内部的“空气”内进行区域生长；和在所述内腔内的所述空气中标记所有体素。
25.按照权利要求20所述的系统，包括装置用于在所述内腔内部的所述空气与所述立方体的相应面相交的每个位置处形成一个群；在每个所述群中包括共享对应于所述群的面的体素。
26.按照权利要求25所述的系统，包括装置用于通过平均每个所述群的体素的体素坐标计算每个群的中心。
27.按照权利要求26所述的系统，包括装置用于计算从每群的所述中心到所述当前内窥镜位置的各个中心线路径。
28.按照权利要求20所述的系统，其中用于将基于所述比较的得分分配给每条所述中心线路径的所述装置包括装置用于从所述当前内窥镜位置开始，形成各个中心线路径上的点的差的绝对值与所述内窥镜显示的所述当前路径上的相应点的和；所述和除以所述各个中心线路径的长度，以形成商得分；和选择具有最高商得分的路径。
29.按照权利要求28所述的系统，包括用于检测何时只存在一条中心线路径并表明这种结果为终端的装置。
30.按照权利要求20所述的方法，其中用于计算近似中心线路径的所述装置包括装置用于计算初始路径；和对所述初始路径进行中心定位和平滑。
31.按照权利要求30所述的系统，其中用于计算初始路径的所述装置包括装置用于从所述终点开始，利用递减的标签数字连续地存储体素，直到达到所述起点。
32.按照权利要求30所述的系统，其中用于对所述初始路径进行中心定位和平滑的所述装置包括用于采用高斯平滑的装置。
33.按照权利要求30所述的系统，其中用于对所述初始路径进行中心定位和平滑的所述装置包括装置用于将球体设置在顶点位置；增加所述球体的尺寸直到它与所述内腔的壁发生碰撞；从所述碰撞计算平移力；应用所述平移力，直到所述球体不再处于碰撞中；增加所述球体的尺寸，并且它再次与所述壁发生碰撞；计算另一平移力；应用所述另一平移力，直到所述球体不再处于碰撞中；重复上述三个步骤，直到所述球体到达它在不发生碰撞的情况下不能再生长的最终位置；将所述最终位置表示为最终顶点位置。
34.用于虚拟内窥镜的自动局部路径规划的系统，包括装置用于导出通过结肠镜检查工作程序获得的结肠数据集，以用于后续步骤的装置；在内腔中确定围绕当前内窥镜位置的子体积；从所述当前内窥镜位置开始，在所述内腔内进行区域生长；计算所述区域与外接所述子体积的立方体面的交集，并对其进行组群；通过以下方式计算从所述当前内窥镜位置到前述步骤中形成的每群中心的近似中心线路径计算初始路径；对所述初始路径进行中心定位和平滑；将每条所述中心线路径与所述内窥镜显示的当前路径进行比较；将基于所述比较的得分分配给每条所述中心线路径；和基于所述得分选择中心线路径。
35.用于虚拟内窥镜的自动局部路径规划的系统，包括用于在内腔中确定围绕当前内窥镜位置的子体积的装置；用于从所述当前内窥镜位置开始，在所述内腔内进行区域生长的装置；用于计算所述区域与外接所述子体积的立方体面的交集，并对其进行组群的装置；用于计算从所述当前内窥镜位置到前述步骤中形成的每群中心的近似中心线路径的装置用于将每条所述中心线路径与所述内窥镜显示的当前路径进行比较的装置；和用于基于所述比较选择最佳中心线路径的装置。
36.用于虚拟内窥镜的自动局部路径规划的系统，包括用于虚拟内窥镜的自动局部路径规划的的系统，包括用于在内腔中确定围绕当前内窥镜位置的子体积的装置；用于从所述当前内窥镜位置开始，在所述内腔内进行区域生长的装置；用于计算所述区域与外接所述子体积的立方体面的交集，并对其进行组群的装置；用于计算从所述当前内窥镜位置到前述步骤中形成的每群中心的近似中心线路径的装置用于将每条所述中心线路径与所述内窥镜显示的当前路径进行比较的装置；和用于基于所述比较选择最佳中心线路径的装置。
全文摘要
用于虚拟内窥镜的自动局部路径规划的方法，包括以下步骤在内腔中围绕当前内窥镜位置定义子体积；从所述当前内窥镜位置开始，在所述内腔中进行区域生长；计算所述区域与外接所述子体积的立方体面的交集并对其进行组群；计算从所述当前内窥镜位置到前述步骤中形成的每群中心的近似中心线路径；将每条所述中心线路径与所述内窥镜显示的当前路径进行比较；和基于所述比较选择最佳中心线路径。
文档编号G06T5/30GK1745396SQ200480003175
公开日2006年3月8日 申请日期2004年1月9日 优先权日2003年1月30日
发明者B·盖格 申请人:西门子共同研究公司