2)对齐后获得形状X' i，X' 2，...，X' n，计算平均形状叉，并将平均形状归一 化。
[0051] (3)将 X' y 2，...，X' n 对齐到 X
[0052] (4)检查是否收敛，如收敛，则停止；否则，重复（2) (3)步直至收敛。
[0053] 步骤二、将模板映射到待标注图像上：
[0054] 映射的方法是将模板的质心放置于待标注图像的中心位置。本方法中模板质心 _(x., 的求取公式为：
[0055] 11i：
[0056] 步骤三、对模板做刚性调整：
[0057] 本发明所述系统提供操作按钮，可以对模板进行放大、缩小、向左旋转、向右旋转、 上下左右平移。标注者（标注的专家，如医生）根据经验，对模板做相应的缩放、平移、旋转 等刚性操作，直至模板与待标注图像上的物体轮廓大致吻合。调整时，所有控制点的坐标整 体平移、缩放、旋转，方法如下：
[0058] (1)假设整体平移距离为（dx，dy)，则模板上各点平移后的新坐标为：
[0059] 艮…，n
[0060] (2)假设模板的质心为（cx，cy)，缩放的因子为a，则模板上各点缩放后的坐标为：
[0061]
[0062] (3)假设模板的质心为（cx, cy)，旋转角度为0，则模板上各点旋转后坐标为：
[0063]
[0064] 步骤四、对模板做非刚性调整：
[0065] 标注者对个别特征点进行微调，目标是使得各特征点落在图像真实边缘上且位置 正确。调整时系统同时显示特征点位置变动引起的CCR曲线形变。另外，在微调时，我们提 供法线辅助方法，使得调整更加简单容易。具体操作方法如图4所示：对欲调整的特征点 P,，我们计算经过点P,且与其相邻两特征点P , i和P 1+1连线方向垂直的法线m。用户可以控 制系统显示或隐藏法线。该法线与被标注图像上物体轮廓相交的地方P' i，就是可供用户 参考的新位置。法线段m的长度可由用户调整，且用户调整各个特征点的整个过程中 法线段方向不再改变（只是线段长度变化），以便为用户提供参照点。
[0066] 步骤五、保存调整特征点位置后的模板：
[0067] 模板经过调整后，其特征点位置已与待标注图像的轮廓相匹配，也即图像的标注 工作已经完成，此时需要保存模板中各特征点的位置。此步骤中，当前模板的特征点数量可 能较少，无法满足用户的需求，因此系统允许用户选择是否在相邻两个特征点间继续取辅 助特征点。系统根据用户指定的数量扩充特征点，比如为2时，在任意PjP P 1+1两点间的曲 线段上再取两个点。
[0068] 下面结合具体的应用场景，也就是二维超声图像中左心室内膜的特征点标注对本 发明进行说明（示意图见图5)。
[0069] 1)建立左心室的标准模板，如图5(a)所示。方法是选择一幅具有代表性的左心 室二维超声图像。由专家标注出左心室内膜上的特征点。将特征点归一化保存为特征点模 板。
[0070] 2)打开一幅待标注图像，将特征点模板映射到该图像上，如图5(b)所示。映射的 方法是将特征点模板的质心放在待标注图像的中心点上。
[0071] 3)使用缩放、旋转、平移方法，对模板做刚性调整，最终的结果是使模板与待标注 图像上的轮廓大致吻合。调整后的效果见图5(c)。
[0072] 4)显示法向辅助线，如图5(d)所示，根据辅助线的引导，专家动手调整个别特征 点，使之移动到待标注图像轮廓上，如图5(e)所示。
[0073] 5)保存特征点，同时如果有需要，用户可以指定在每对相邻特征点之间再取一定 数量的特征点，构成一个有更多特征点同时也更加精确的形状轮廓，如图5(f)所示。
[0074] 虽然我们以超声图像中左心室心内膜标注为例进行本发明的解释和说明，但本领 域的技术人员应该明白：本发明同样适用于其他轮廓特征不明显的物体形状的特征点标 注。
【主权项】
1. 一种用于统计形状模型的特征点辅助标注方法，其特征在于：包括如下步骤： 步骤一、采用CCR曲线将物体轮廓边缘上各个特征点进行连线，建立一个物体形状的 通用模板； 步骤二、将通用模板映射到待标注图像上； 步骤=、对通用模板做刚性调整，使得通用模板与待标注图像上的物体轮廓吻合； 步骤四、对通用模板做非刚性调整，使得各特征点落在待标注图像真实边缘上且位置 正确； 步骤五、保存调整特征点位置后的通用模板。2. 根据权利要求1所述的用于统计形状模型的特征点辅助标注方法，其特征在于：通 用模板的建立方法为：选择一张具有代表性的物体图像，根据经验绘制出该物体形状上的 特征点，然后把运些特征点作为控制点，用CCR曲线连接形成物体形状后保存各个控制点 的坐标，得到通用模板。3. 根据权利要求1所述的用于统计形状模型的特征点辅助标注方法，其特征在于：通 用模板的建立方法为：选择多张图像，直接用CCR曲线画出物体轮廓，然后标注出形状轮廓 上的特征点，再将运些形状对齐，计算平均轮廓，最后将平均轮廓上的特征点保存，得到通 用模板。4. 根据权利要求3所述的用于统计形状模型的特征点辅助标注方法，其特征在于：所 述对齐方法为： 给定两个相似形状乂1(又11，711，又12,712,...，义1。，71。）和乂2(而1，721,而2,722,...，而。，72。），女曰 果要将Xz对齐到X1，则需找到一个旋转角度0、缩放因子S和平移量t(ty，ty)，使得下式最 小： E=狂1-M(S，0 ) [X2]-t)Tw化-M(S，0 ) [X2]-t) 式中：i,k-1,2, 3, -%n "t ? ? ?J W是一个对角矩阵，对角线上每个元素Wk代表每个特征点的权重；假设已知一组相似 形状，第k化=1，2, ...，n)个特征点对应的权重Wk的计算方法为： Wk=(lxr'' W, 1 = 1,2, 3,-Vn 其中，Rki表示一个形状中第k个点和第1个点之间的距离；Vr。表示运组形状中Rki的 统计方差； 根据W上两个相似形状的对齐方法，对于一组相似形状Xi,X2, ...，X。，其对齐方法为： (1) 在运组形状中选定第一个形状作为参考，记为，剩下的形状与第一个形状 对齐； (2) 对齐后获得形状X' 1，X' 2，...，X'。，计算平均形状X，并将平均形状归一化； (3) 将X'i，X' 2，...，X'n对齐到系 (4) 检查是否收敛，如收敛，则停止；否则，重复（2) (3)步直至收敛。5. 根据权利要求1所述的用于统计形状模型的特征点辅助标注方法，其特征在于：所 述刚性调整包括平移、缩放和旋转。6. 根据权利要求5所述的用于统计形状模型的特征点辅助标注方法，其特征在于：所 述平移方法如下： 假设整体平移距离为（屯，dy)，则通用模板上各点平移后的新坐标为： <如=知+屯. 1知=於+ 屯，i-K2:;，'"，n。7. 根据权利要求5所述的用于统计形状模型的特征点辅助标注方法，其特征在于：所 述缩放方法如下： 假设通用模板的质屯、为（Cx，Cy),缩放的因子为a，则通用模板上各点缩放后的坐标 为： H=Xi'a+c、.(l-a), '二1，逗，3,…，打。 .乂二y, ?a十C、?0--〇〇8. 根据权利要求5所述的用于统计形状模型的特征点辅助标注方法，其特征在于：所 述旋转方法如下： 假设通用模板的质屯、为（C,，Cy),旋转角度为0，则通用模板上各点旋转后坐标为： X,二（x-cj*ct)s0-(y-c、），sm白+C、 . '， - ，！二1，2，打。 y, = (X-CJ?sin9-(y-Cy)*cos目+C、.9. 根据权利要求1所述的用于统计形状模型的特征点辅助标注方法，其特征在于：所 述非刚性调整的方法采用法线辅助方法：对欲调整的特征点Pi,计算经过点Pi且与其相邻 两特征点Pi1和Pw连线方向垂直的法线m，法线m与被标注图像上物体轮廓相交的点P' 1， 即为Pi的新位置参考点。
【专利摘要】本发明公开了一种用于统计形状模型的特征点辅助标注方法，包括如下步骤：步骤一、采用CCR曲线将物体轮廓边缘上各个特征点进行连线，建立一个物体形状的通用模板；步骤二、将通用模板映射到待标注图像上；步骤三、对通用模板做刚性调整，使得通用模板与待标注图像上的物体轮廓吻合；步骤四、对通用模板做非刚性调整，使得各特征点落在待标注图像真实边缘上且位置正确；步骤五、保存调整特征点位置后的通用模板。本发明可以很有效地解决特征点不明显的物体标注问题，并能节省人工画点的时间；采用法线辅助的方法使人工调整特征点变得简单且易操作，提高了标注效率；使用过控制点也即特征点的CCR曲线表达轮廓，使轮廓的描述更加科学、准确。
【IPC分类】G06T7/00
【公开号】CN105205827
【申请号】CN201510672503
【发明人】纪祥虎, 高斯聪, 陶攀, 王莉莉
【申请人】中科院成都信息技术股份有限公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月16日