专利名称：一种用于图像分割的方法、系统和计算机程序的制作方法
一种用于图像分割的方法、系统和计算机程序
本发明涉及一种图像分割的方法，包括选取表示构建为在图像中被分 割的结构的先验模型的步骤。
本发明还涉及一种图像分割的系统，包括输入，用于选取表示构建为 在图像中被分割的结构的先验模型。
本发明又涉及一种能够进行图像分割的计算机程序，所述计算机程序 包括使处理器执行选取表示构建为在图像中被分割的结构的先验模型的步 骤的指令。
如在首段中提出的本方法的实施例从WO 2005/008587 Al中可知。已 知的方法被布置为使用基于模型的分割方法对图像，尤其是医学诊断图像 进行分割，从而器官模型由柔性表面来表示，且适于感兴趣对象的边界。 为此，已知方法还被布置为使用器官特异性数据，例如器官的形状特性、 或器官边界特征(例如梯度、梯度方向和强度范围)、或器官的组织特性。 然后以其不变的形式使用形状模型，并通过适当的图像分割算法对其进行 变形，从而使用器官特异性数据来将所述模型适于对象边界。
该己知方法的缺点在于，其使用了事先建立的先验模型，尤其是形状 模型，该模型基于多个示例图像及各自图像分割的相应结果而建立。对于 医学应用，由于这些示例分割难以进行收集，因此这些示例分割通常表示 受试者正态总体(normal subject population)图像。此外，事先建立的形状模
型无法包括人类总体的各种形状和尺寸，并且无法表示大多数的病理。这 两种缺点导致了较差的分割结果，尤其是对于非典型的图像。
本发明的目的是提供一种图像分割的方法，其对于相当广泛的对象具
有鲁棒性。为此，根据本发明的方法包括以下步骤 选取辅助信息；
使用该辅助信息改变先验模型从而产生另一模型。本发明的技术措施基于以下认识，即通过提供辅助信息，可容易地改 变先验模型，以满足当前情况的要求。注意到，先验模型可包括形状模型、 表示器官的实际尺寸的器官大小模型、运动模型、图像对比度和/或外形模 型等。根据本发明，应当理解的是，术语"改变"指的是修改/调整选取的 先验模型，或者转向不同的先验模型。当分割医学数据显示出如解剖数据 中的病理异常时，后一种可能性是有利的。
在根据本发明的方法的实施例中，辅助信息是从图像数据中检索的。
优选地，对于以DICOM (医学数字通信)格式存储的医学图像，可以 电子格式自动检索诸如患者的年龄、性别和身体大小等的辅助信息。本发 明并不局限于操作DICOM图像，数字数据提取得其它可能性包括医学成像 和通信(PACS)、医院信息系统(HIS)和/或放射信息系统(RIS)源，或能选取次 于图像数据的辅助信息的任何其它电子格式。本发明的技术措施确保了数 据处理过程中自动化水平的增加。或者，辅助信息可由人类操作者以交互 式的方式提供，例如使用适当的用户接口。使用该辅助信息例如通过縮放 先验模型的整体大小适配构建为被分割的解剖结构的期望大小和/或期望形 状。或者，可从预存储的可用模型集合中选择不同的先验模型，以代替选 取的先验模型，例如表示患者体内期望活诊断的病理的适当模型。又或者， 先验模型可被表示患者所属的总体组(populatkmgroup)的另一模型所代替。
在根据本发明的方法的另一实施例中，该方法还包括使用另一模型执 行图像分割的步骤。
根据该技术措施，能够进行鲁棒的图像分割方法，其对于各种的总体 组可提供可靠的分割结果，该方法具有年龄特异性并可处理表示病理的非 典型形状。
在根据本发明的系统中，输入被进一步布置用于选取辅助信息，该系 统还包括处理器单元，其用于使用辅助信息改变先验模型从而产生另一模 型。权利要求7和8给出了根据本发明的系统的另一些有利实施例。根据 本发明的系统将参照图2进行更详细地描述。
根据本发明的用于能够进行图像分割的计算机程序包括进一步使处理 器执行以下步骤的指令
选取辅助信息；使用辅助信息改变先验模型从而产生另一模型。
权利要求10和11给出了根据本发明的计算机程序的另一些有利实施 例。根据本发明的计算机程序提供了能够进行自动鲁棒图像分割的手段， 从而可获得各种的结构，更具体地，各种的患者组和健康状况的精确结果。 根据本发明的计算机程序的另一些优点将参照图3进行讨论。
本发明的这些和其它方面将参照以下附图进行讨论。
图1呈现出根据本发明的方法的实施例的示意图2呈现出根据本发明的系统的实施例的示意图3呈现出根据本发明的计算机程序的流程图的示意图。
图1呈现出根据本发明的方法的实施例的示意图。在本发明的方法1
的步骤2中，对表示构建为在图像中被分割的结构的先验模型进行选取。 优选地，该图像包括医学诊断图像。进一步优选地，以DICOM格式准备医 学诊断图像，从而除诊断数据外还存储辅助信息。或者，可以任何其它格 式存储诊断图像，其包括例如源自PACS/HIS/RIS源的辅助信息。在这些情 况下根据本发明的方法1有利地进入步骤3，从而从电子文档5中提取出辅 助信息，包括例如适当的患者相关信息5a，和/或适当的结构相关信息5b。 患者相关信息的示例包括患者的年龄、性别、组别等，而结构相关信息的 示例可包括诸如直肠、膀胱、肺等结构的解剖位置，或患者被怀疑/诊断的 病理。在根据本发明的方法1的备选实施例中，辅助信息由人类操作者在 步骤7中提供，在步骤7中该操作者可使用用户接口 9输入适当的辅助信 息9a、 9b。当载入辅助信息时，根据本发明的方法1进入步骤4，在该步 骤中使用辅助信息改变先验模型从而产生另一模型。在本发明的上下文中 改变的过程应理解为更新初始的先验模型(如调整大小)，或者，偏向不同 的先验模型(如选择表示特定患者组的先验模型)，或在构建为被分割的结 构中检测到(或从先验的临床检査中怀疑的)的异常。在方法1的步骤6 中使用从而获得的另一模型执行图像分割，并且在步骤8中将分割步骤的 结果可视化在适当的观察器上。
图2呈现出根据本发明的系统的实施例的示意图。根据本发明用于图像分割的系统10包括具有输入14的计算机12，该输入用于选取表示构建 为在图像15中被分割的结构的先验模型11。输入14被进一步布置为选取 辅助信息13，而处理器单元16被布置为按照该辅助信息改变先验模型11。 如参照图1已经解释的，辅助信息13可从图像15被直接载入，或者，可 在人类操作者提供的情况下从用户接口载入。优选地，系统10还包括适当 的设备，尤其是布置用于提供图像15的医学诊断设备18。
图3呈现出根据本发明的计算机程序的流程图的示意图。本发明的计 算机程序30的指令32使适当的处理器(未示出)选取表示构建为在图像 中被分割的结构的先验模型。优选地，该图像包括医学诊断图像。进一步 优选地，以DICOM格式准备医学诊断图像，从而除诊断数据外还存储辅助 信息。或者，可以任何其它格式存储诊断图像，其包括例如源自 PACS/HIS/RIS源的辅助信息。在这些情况下根据本发明的计算机程序30 有利地包括指令33，其使处理器从电子文档35中提取出辅助信息。辅助信 息包括，例如，适当的患者相关信息35a，和/或适当的结构相关信息35b。 患者相关信息的示例包括患者的年龄、性别、组别等，而结构相关信息的 示例可包括诸如直肠、膀胱、肺等结构的解剖位置，或患者被怀疑/诊断的 病理。在根据本发明的计算机程序30的备选实施例中，计算机程序包括指 令37，其使用适当的用户接口 39接收辅助信息39a、 39b。当载入辅助信 息时，根据本发明的计算机程序30进入另一步骤，在该步骤中借助于指令 34使用辅助信息改变先验模型从而产生另一模型。在本发明的上下文中改 变的过程应理解为更新初始的先验模型(如调整大小)，或者，偏向不同的 先验模型(如选择表示特定患者组的先验模型)，或在构建为被分割的结构 中检测到的异常。通过使用另一指令36，计算机程序30使用获得的另一模 型执行图像分割。优选地，计算机程序30还包括指令38，其使处理器在适 当的观察器上可视化分割步骤的结果。
权利要求
1、一种图像分割的方法(1)，包括以下步骤选取(2)表示构建为在图像中被分割的结构的先验模型；选取(3)辅助信息(5a，5b)；使用所述辅助信息(5a，5b)改变(4)所述先验模型从而产生另一模型。
2、 根据权利要求1所述的方法，其中，所述辅助信息(5a， 5b)是从所 述图像数据(5)中检索的。
3、 根据权利要求1或2中任一权利要求所述的方法，其中，对于图像 而选择医学图像，所述方法还包括选择所述辅助信息的患者相关信息(5a) 的步骤。
4、 根据权利要求1或2所述的方法，其中，对于图像而选择医学图像， 所述方法还包括选择所述辅助信息的结构相关信息(5b)的歩骤。
5、 根据权利要求1到4所述的方法，所述方法还包括使用所述另一模 型执行图像分割(6)的步骤。
6、 一种用于图像分割的系统(IO)，包括 输入(14)，其用于i. 选取表示构建为在图像(15)中被分割的结构的先验模型(11);ii. 选取辅助信息(13);处理器单元(16)，其用于使用所述辅助信息改变所述先验模型从而产生 另一模型。
7、 根据权利要求6所述的系统，其中，所述输入被进一步布置用于选 取构建为被分割的图像，所述处理器被进一步布置用于从所述图像(15)中检 索所述辅助信息(13)。
8、 根据权利要求6或7所述的系统，其中，所述处理器单元(16)被进 一步布置为使用所述另一模型分割所述图像。
9、 一种能够进行图像分割的计算机程序(30)，所述计算机程序包括使 处理器执行以下步骤的指令选取(32)表示构建为在图像中被分割的结构的先验模型； 选取(33)辅助信息(35a， 35b);使用所述辅助信息改变(34)所述先验模型从而产生另一模型。
10、 根据权利要求9所述的计算机程序，还包括用于选取图像数据并 从所述图像数据(35)中检索所述辅助信息的指令(33)。
11、 根据权利要求10所述的计算机程序，还包括用于使用所述另一模 型执行图像分割的指令(36)。
全文摘要
本发明涉及一种图像分割的方法1，其中在步骤2中对表示构建为在图像中被分割的结构的先验模型进行选取。优选地，该图像包括医学诊断图像。进一步优选地，以DICOM格式准备医学诊断图像，从而除诊断数据外还存储辅助信息。在这些情况下根据本发明的方法1有利地进入步骤3，从而从电子文档5中提取出辅助信息，包括例如适当的患者相关信息5a，和/或适当的结构相关信息5b。患者相关信息的示例包括患者的年龄、性别、组别等，而结构相关信息的示例可包括诸如直肠、膀胱、肺等结构的解剖位置，或该患者被怀疑/诊断的病理。根据本发明的方法1的备选实施例中，辅助信息由人类操作者在步骤7中提供，在步骤7中该操作者可使用用户接口9输入适当的辅助信息9a、9b。当载入辅助信息时，根据本发明的方法1进入步骤4，在该步骤中使用辅助信息改变先验模型从而产生另一模型。在方法1的步骤6中使用获得的另一模型执行图像分割，在步骤8中将分割步骤的结果可视化在适当的观察器上。
文档编号G06T7/00GK101443811SQ200680034775
公开日2009年5月27日 申请日期2006年9月7日 优先权日2005年9月23日
发明者C·A·科科斯科, D·贝斯特罗夫, S·扬, T·内奇 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司