用于手动调整几何模型的先验信息编码的制作方法

专利名称：用于手动调整几何模型的先验信息编码的制作方法
用于手动调整几何模型的先验信息编码本发明涉及一种调整方法，用于调整几何模型以适应图像数据。 本发明还涉及一种调整系统，用于调整几何模型以适应图像数据。 本发明还涉及一种采集系统，用于获取图像数据，其包括所述调整系统。本发明还涉及一种工作站，其包括所述调整系统。本发明还涉及一种由计算机设备加载的计算机程序产品，其包括指令， 用于调整几何模型以适应图像数据。在WO2005/038711中，描述了开始段落中所述的这种调整方法的实施 例，以下将其称为参考文献l。该文献描述了几种用于修改几何模型的手动 工具，例如高斯拖拉工具和球体推动工具，其目的是为了改善调整几何模 型以适应图像数据的结果。例如，在该调整方法的一个实施例中，用户可 以选择表示几何模型的网格的一个顶点，并利用高斯拖拉工具来将它拖拉 至期望的位置。还可以移动周围的顶点。用平滑函数来控制它们的位移， 该平滑函数例如为以该选定顶点为中心的高斯函数。该方法的缺陷在于几何模型的变形由工具的几何参数来控制。例如， 利用诸如高斯函数的半径之类的参数来控制由高斯拖拉工具引起的变形， 例如，该高斯函数对被定义为高斯函数的方差的平方根的变形进行建模。 将几何模型的一个顶点拖拉向图像数据内的边界会导致几何模型的变形， 其没有将几何模型的边界与图像数据内的目标边界对准。最后，可以通过 操纵多个顶点直至完成该手动调整为止，来校正在几何模型的边界对准中 的所有误差。可替换地，可由用户交互地设置工具的参数，来优化该工具。 然而，任一种解决方案都需要大量的用户交互且因此会非常耗费时间。本发明的目的是提供开始段落中所描述的那种需要相对较少用户交互 的调整方法。本发明的目的是通过以下实现的用于调整几何模型以适应图像数据 的调整方法包括区域选择步骤，用于选择所述几何模型的区域；以及手动调整步骤，用于利用所述几何模型内所包含的所述区域的一组特 征，来手动调整所述几何模型以适应所述图像数据。使用一种利用鼠标操作的标准选择工具来选择所述几何模型中将要被 手动调整以适应图像数据的几何模型的区域。同样的工具用于手动调整几 何模型，以便将其与图像数据内所包含的察觉到的对象对准。根据本发明 所述，由选定区域的一组特征来控制几何模型的变形。该组特征包含在该 几何模型内。这允许将优化的工具参数应用于几何模型的选定区域。例如， 在由包含多个顶点的自适应网格所表示的几何模型情况下，网格的每一个 顶点都是几何模型的一个区域。每一个顶点都可以用其自己的权重函数来 表征，权重函数用于控制由应用于该区域的拖拉工具所引起的变形。所述 权重函数包括网格中所有顶点的权重，它们中的大部分通常为零。当将拖 拉工具应用于选定顶点时，网格中每一个顶点的位移都与选定顶点的权重 成正比。选定顶点的权重为1。例如，在某个特定顶点上的权重函数的值可 以按指数规律减少。该指数可以与从该特定顶点到选定顶点之间的距离成 正比。这样的权重函数用随着与选定区域之间的距离而下降的速率来表征。 与选定顶点相关的权重函数的下降速率确定了通过将拖拉工具应用于该顶 点而引起的变形范围。例如，如果在选定顶点周围区域中的顶点彼此强耦 合，例如表示骨头平坦区域的顶点，则拉工具的下降速率相对较小。利用 拖拉工具从该区域中拖拉一个顶点将导致附近顶点的类似位移。另一方面， 如果在选定顶点周围区域中的顶点彼此弱耦合，例如表示弯曲软组织的顶 点，则权重函数的下降速率应当相对较大。利用拖拉工具从该区域中拖拉 一个顶点将对附近顶点的位移起相对有限的影响。仅仅靠近所拖拉顶点的 顶点发生位移。顶点的位移将随着与所选顶点之间的距离而快速减少。因 此，通过使用选定区域的特征(例如下降速率)来调整几何模型以适应图像数 据，本发明的调整方法就需要相对较少的用户交互。在根据本发明的调整方法的一个实施例中，所述几何模型包括用于手 动调整几何模型的工具，并且所述方法还包括用于选择该工具的工具选择步骤。本发明的方法利用诸如参考文献1中的拖拉工具和推动工具之类的 工具，来手动调整所述区域以适应图像数据。所述工具可以包含在该区域 的特征组内。每一个区域都可以存储其自己的、对所述区域进行调整最为
有用的工具。可替换地，该工具可以是综合工具(global tool)。该特征组可 以包括用于控制对所述区域进行调整最为有用的工具的工作方式的参数。
在根据本发明的调整方法的另一实施例中，所述几何模型包括用于手动 调整几何模型的所述工具的配置，并且所述方法还包括用于选择所述配置的 配置选择步骤。所述工具配置可以包含在该区域的特征组内。每一个区域 都可以存储其自己的、对所述区域进行调整最有用的工具配置。可选地， 所述几何模型可以包括多个配置。拖拉工具配置的实例是用于相对于脉管 的脉管调整的工具定向。在相对于脉管中心线的第一预定定向上，该工具 充当应用于脉管边界的拖拉工具。在相对于脉管中心线的第二预定定向上， 该工具充当应用于脉管中心线的拖拉工具。
在根据本发明的调整方法的另一个实施例中，所述调整方法还包括自 动调整步骤，用于自动调整几何模型以适应图像数据，其中，所述手动调 整步骤还包括边界条件步骤，用于手动地为所述自动调整步骤设置边界条 件。某些用于自动调整的几何模型已经包含了用于调整所述几何模型的一 组特征和一个先验信息，其中上述用于自动调整的几何模型例如在J.Weese, V.Pekar， M.Kaus， C丄orenz， S丄obregt禾Q R.Truyen所著的、在Proc. IPMI, 380-387, Springer Verlag, 2001中公开的文献"Shape constrained deformable models for 3D medical image segmentation"中所描述的三角形网格，以下将 该文献称为参考文献2。在此情况下，用户可以选择几何模型的特定部分， 并在手动调整步骤中将这些部分拖拉至所期望的位置。将选定部分以及几 何模型中在包围该选定部分的预定形状和大小的体积之外的部分固定到它 们的新位置，该新位置定义了边界条件。然后在自动调整步骤中调整几何 模型。经调整的几何模型满足强制边界条件。仅调整几何模型中这些未被 边界条件所固定的部分。该实施例的优势在于不需要其他的用于手动调整 几何模型的区域特征组。在自动调整步骤中使用在这些几何模型中已经可 用的区域特征组。可选地，所述几何模型可以包括用于手动设置边界条件 的区域特征组。在根据本发明的调整方法的另一个实施例中，所述调整方法还包括分 割步骤，用于分割图像数据。对包含在图像数据中的多个物体使用所述调 整方法允许医生描绘所述多个物体。这有助于将图像数据更好的可视化， 并使医生能够提取定量的数据，例如包含在图像数据中的物体的几何参数。
本发明的另一个目的是提供开始段落中所述类型的需要相对较少用户 交互的调整系统。其通过以下实现的用于调整几何模型以适应图像数据 的适应系统包括
区域选择单元，用于选择所述几何模型的区域；以及
手动调整单元，用于在所述几何模型内所包含的所述区域的一组特征 的基础上，手动调整所述区域以适应图像数据。
本发明的另一个目的是提供开始段落中所述类型的需要相对较少用户 交互的图像采集系统。其通过以下实现的所述图像采集系统包括调整系 统，用于调整几何模型以适应图像数据，所述调整系统包括
区域选择单元，用于选择所述几何模型的区域；以及
手动调整单元，用于在所述几何模型内所包含的所述区域的一组特征的 基础上，手动调整所述区域以适应图像数据。
本发明的另一个目的是提供开始段落中所述类型的需要相对较少用户 交互的工作站。其通过以下实现的所述工作站包括调整系统，用于调整 几何模型以适应图像数据，所述调整系统包括
区域选择单元，用于选择所述几何模型的区域；以及
手动调整单元，用于在所述几何模型内所包含的所述区域的一组特征的 基础上，手动调整所述区域以适应图像数据。
本发明的另一个目的是提供开始段落中所述类型的需要相对较少用户 交互的计算机程序产品。其^il过以下实现的要由计算机设备加载的计穀几 禾旨产品包括指令，用于调整几何模型以适应图像 ，戶皿计,设备包括处
理单元和存储器，戶，计對几禾i^产品在被加i^M^合戶;M处理单元执行以下
任务的能力
选择所述几何模型的区域；以及
在所述几何模型内所包含的所述区域的一组特征的基础上，手动调整 所述区域以适应图像数据。基于本说明，本领域技术人员可以实施戶;f^应系统、图像采集系统、工作 站和/或计^i几，群产品的修舰其变化，其与戶;f^3^方法的修舰其变化相对 应。
本发明的调整方法用于调整几何模型以适应2D、 3D和域4D图像数 据。尽管实施例主要描述了调整几何模型以适应3D图像数据的情况，但是 在本发明说明书的基础上，将所述调整方法、调整系统、图像采集系统、 工作站和/或计算机程序产品延伸到其他维度对本领域技术人员而言是显而 易见的。现在可以依惯例 各种 采集形式来产生图像数据，例如核磁共振 (MRI)、计^I几断层造影^(CI)、超声波(US)、正电子划寸断层造影称ET)、单光 子鄉计穀几断层造影术(SPECT)。
将参考附图，相对于以下戶诚的执行和实施例来阐明根据本发明的适应方法、 适应系统、图像采集系统、工作站和计算机禾i^产品的这些及其它方面，它们由 此将变得显而易见，其中


图1示意性地示出了对股骨的手动调整结果；
图2示出了调整方法的示范性实施例的简化流程图3示意性地示出了对脉管的手动调整结果；
图4示意性地示出了对股骨顶部的手动调整结果；
图5示出了调整系统的实施例的方框图6示意性地示出了图像采集系统的实施例；以及
图7示意性地示出了工作站的实施例。
在^p附图中，相同的参考f私己数字用于表明相应的部分。
图1示意性地示出了对股骨100的手动调整效果。将诸如参考文献1 中所述的高斯拖拉工具之类的拖拉工具应用于股骨100。在第一个视图101 中，将高斯拖拉工具应用于第一个箭头111的起点所指示的区域，并按照 第一个箭头111所指示的方向拖拉此区域。由第一个轮廓121来描绘所产 生的变形。在第二个视图102中，将高斯拖拉工具应用于第二个箭头112 的起点所指示的区域，并按照第二个箭头112所指示的方向拖拉此区域。 由第二个轮廓122来描绘所产生的变形。由第一个轮廓121和第二个轮廓122所描绘的变形都是无效的。不应允许这样的变形。不可能使股骨100按 照这两个视图所示的方式进行变形。这是因为在第一个视图101和第二个 视图102中所示的高斯拖拉工具使用纯粹的几何信息和绝对的本地信息。在图1中的第三个视图103中，将高斯拖拉工具应用于第三个箭头113 的起点所指示的区域，并按照第三个箭头113所指示的方向拉此区域。由 第三个轮廓123来描绘所产生的变形。在此，由第三个轮廓123所标记的 变形在股骨100的很长范围上扩展。参考文献1的高斯拖拉工具具有一种 新特性其使用了有关股骨100的应用了高斯拖拉工具的区域的先验和更 全面的信息。该新特性示出了使用本发明所述的方法超越现有技术的方法 的优势。图2示出了用于调整几何模型以适应图像数据的调整方法200的示范性实施例的简化流程图，调整方法200包括 初始化步骤210，用于初始化所述几何模型； 区域选择步骤220，用于选择所述几何模型的区域；以及 手动调整步骤235，用于使用所述几何模型内所包含的所述区域的一组特征，手动调整所述区域以适应图像数据。 可选地，调整方法200还包括 分割步骤205，用于分割图像数据；自动调整步骤215，用于自动调整所述几何模型以适应图像数据；工具选择步骤225，用于选择用来手动调整所述区域以适应图像数据的 工具；以及配置选择步骤230，用于设置所述的用来手动调整所述区域以适应图像 数据的工具的配置。进一步参照图2，在开始步骤201之后，方法200前进到GUI步骤202， 用于显示图形用户接口，来与用户交流信息。然后方法200前进到分割步 骤205。如果在图像数据中没有其他必须对其调整几何模型的对象，则调整 方法200就前进到结束步骤299,在此，由调整方法200操纵的处理结束。 反之，则选择要被调整来适应图像数据的几何模型。接下来，在初始化步 骤210中，初始化选定的几何模型。例如，可以在图像中将几何模型放置 在图像数据中的要为其调整几何模型的物体附近。可选的，几何模型还可以进行旋转、平移和/或縮放，以匹配要为其调整几何模型的物体。在初始化步骤210之后，执行自动调整步骤215，用于自动调整初始化后的几何模 型以适应图像数据。如果不需要手动调整几何模型，则调整方法200就前 进到分割步骤205。如果几何模型中仍然存在需要进行调整以适应图像数据 的区域，则在区域选择步骤220中选择该区域。接下来，在工具选择步骤 225中，从一组工具中选择一个工具。接下来，在步骤230中，设置所述的 与图像数据相关的工具的配置。 一旦选择了该区域并且准备了用于手动调 整该区域以适应图像数据的工具，则在手动调整步骤235中，手动调整几 何模型以适应图像数据。在手动调整步骤235之后，方法200可以前进到自动调整步骤215，用 以在手动调整步骤中定义的新的边界条件的基础上，自动调整几何模型以 适应图像数据，方法200前进到区域选择步骤220来选择另一个用于手动 调整的区域，方法200前进到工具选择步骤225来选择用于手动调整几何 模型以适应图像数据的工具，或方法200前进到配置选择步骤230来选择 所述的用于手动调整该几何模型以适应图像数据的工具的配置。如果不需 要调整几何模型，方法200就前进到分割步骤205。在根据本发明的调整方法200的一个实施例中，几何模型基于包括多 个顶点的网格。在根据本发明的调整方法200的另一实施例中，网格是多 边形网格，例如在参考文献2中所用的三角形网格。多边形网格表示被建 模物体的表面。多边形网格相对易于实现。多边形网格的调整很少要求过 多的计算时间。可替换地，几何模型可以基于四面体网格。本领域技术人 员会理解存在许多可以用本发明的调整方法200来调整的几何模型。在本 发明实施例的说明中所用的网格仅是为了说明的目的，并不限制权利要求 的范围。在根据本发明的调整方法200的另一实施例中，调整方法200可选地 包括分割步骤205。分割步骤205允许使用调整方法200来调整多个几何模 型以适应图像数据集，用以描绘在图像数据内所包含的所关注对象的轮廓。 分割步骤205还用作对循环进行控制的控制步骤，该循环包括一个用于调 整几何模型以适应图像数据的循环周期。可替换地，调整方法200还可用 于调整预定的几何模型以适应图像数据中的对象，以便计算对象的特征。在该情况下，不需要分割步骤205。例如，可以使用调整方法200来计算图 像中所包含的心脏对象的体积和其他特征。在初始化步骤210中，初始化几何模型。例如，可以在图像中将几何 模型放置在图像数据中的要为其调整几何模型的物体附近。可选地，几何 模型还可以进行旋转、平移和/或縮放，以匹配要为其调整几何模型的物体。 初始化步骤可以手动地或自动地进行。在根据本发明的调整方法200的另一个实施例中，可以在自动调整步 骤215中自动调整几何模型以适应图像数据。例如，对于表示几何模型的 三角形网格，可以使用参考文献2中所描述的调整方法200。本领域技术人 员将了解以下事实存在许多本领域公知的自动调整方法，并且可以在自 动调整步骤215中使用它们的任意组合。区域选择步骤220是非常重要的步骤，因为选定区域定义了该选定区 域的一组特征，其在手动调整步骤中，用来在该手动调整步骤230中将几 何模型的所述区域与图像数据对准。可选地，可以使用选定区域来定义用 来手动调整几何模型以适应图像数据的一组工具，其中，可以如本发明的 另一实施例所述，在工具选择步骤225中从该组工具中选择一种工具。另 一种选择是使用在区域选择步骤220中选定的区域和在工具选择步骤中选 定的工具，来如本发明的另一实施例所述的，在配置选择步骤230中确定 一组工具配置并且确定用于该组工具配置中每个工具配置的所允许参数 值。在根据本发明的调整方法200的另一实施例中，用于在图像数据中选 择一个区域的区域选择步骤220被配置为使用GUI工具来旋转和平移所显 示的视图(例如投影视图或横截面视图)，其包括与根据图像数据渲染的视图 交叠的几何模型，以便渲染一个有用的视图来选择要被手动调整以适应图 像数据的区域。优选地，为3D图像数据定义旋转和平移。在根据本发明的调整方法200的另一实施例中，几何模型包括用于手 动调整几何模型的工具，并且调整方法200还包括用于选择工具的工具选 择步骤225。本发明的调整方法200使用诸如拖拉工具和推动工具之类的工 具来手动调整所述区域以适应图像数据。该工具可以包含在该区域的特征 组中。每一个区域都可以存储其自己的、对调整所述区域最为有用的工具。可替换地，所述工具可以是综合工具。该特征组可以包括用于控制对所述 区域进行调整最为有用的工具的工作方式的参数。可选地，几何模型可以 包括一组用于手动调整几何模型的工具。在基于多边形网格的几何模型的情况下，可以为每一个多边形分配一 组可用于手动调整几何模型的区域的工具，所述区域包括该多边形。例如， 可以为每一个多边形分配一个拖拉工具和一个推动工具。每一个工具都可 以由该多边形的一组特征中所包含的参数来控制。例如，拖拉工具可由用 于确定网格的多变形相对于所拖拉的多边形的相对位移的函数来控制，例 如高斯函数。可选地，拖拉工具可由多个参数来控制。这对于调整几何模型以适应3D图像数据尤其有用。例如，可以用参考文献1中所述的两个半 径来代替高斯拖拉工具的半径。在工具选择步骤225中，当把鼠标指针放 在多边形上时，可以由GUI来显示分配给多边形的工具。在根据本发明的调整方法200的另一实施例中，几何模型包括用于手 动调整几何模型的工具配置，并且调整方法200还包括用于选择该配置的 配置选择步骤230。工具的配置可以包含在该区域的特征组中。每一个区域 可以存储其自己的、对调整所述区域最为有用的工具配置。可选地，几何 模型可以包括多个配置。用户可以利用诸如鼠标之类的用户输入设备来操 纵工具配置。预先定义的配置的一个实例是用于与脉管有关的脉管调整的拖拉工具 的定向。图3示意性地示出了对表示脉管的几何模型310的手动调整效果。 可以将用于调整由等腰三角形330所表示的脉管边界310的工具330定向 为平行于或垂直于脉管的中心线320。可以在该工具与脉管中心线320之间 的角度的基础上，将工具330的每一个定向分类为平行配置或者垂直配置。 在第一个视图301中，工具基本上垂直于中心线。在该配置中，可以将该 工具应用于脉管边界310，来使脉管边界310变形。这种调整的结果是如第 一个轮廓311所描绘的脉管边界310的变形。在第二个视图302和第三个 视图303中，工具330基本上平行于脉管的中心线320。在该配置中，可以 将工具330应用于脉管中心线320，来弯曲或伸展脉管边界320。在视图302 中用第二个轮廓312描绘了对脉管边界310进行弯曲的结果。在视图303 中用第三个轮廓313描绘了对边界310进行伸展的结果。可替换地，可以在由工具330的应用点所确定的几何模型区域的基础 上定义一种类似的效果。如果将工具应用于脉管边界上或其附近，则工具 在脉管边界上起作用。如果将工具应用于脉管中心线上或其附近，则工具 在脉管中心线上起作用。可替换地，存在有两种不同的工具，第一种工具用于调整脉管边界， 而第二种工具用于调整脉管中心线。可以为几何模型的各个区域分配工具。 如果鼠标指针位于脉管边界上或其附近，则第一种工具生效。如果鼠标指 针位于脉管中心线上或其附近，则第二种工具生效。在手动调整步骤235，在几何模型中所包含的区域特征的基础上，手动 调整几何模型的所选区域以适应图像数据。所述区域特征包括关于几何模 型的该区域的所允许的变形的信息。变形可以取决于许多条件，例如被建 模组织的刚度和在该区域中的几何模型表面曲率。因此，用于控制工具的 参数取决于该区域。这在图4中进行了图示，图4示意性地示出了对股骨 头部400进行手动调整的结果。例如，该工具是高斯拖拉工具。用于控制 该工具的参数是对股骨头部的变形进行建模的高斯函数的半径，所述变形 被定义为例如高斯函数的方差的平方根。该半径取决于高斯拖拉工具的应 用区域。在图4的第一个视图401中，如箭头411所示地将高斯拖拉工具应用 于股骨头部400的半球顶点。用第一个轮廓421来指示所产生的变形。在 图4的第二个视图402中，如箭头412所示地将高斯拖拉工具应用于股骨 头部400的半球基部。用第二个轮廓422来指示所产生的变形。第一个轮 廓421的半径大于第二个轮廓422的半径。导致该差异的原因是以下事实 在股骨头部400的半球顶点的曲率小于在股骨头部400的半球基部的曲率。本领域技术人员将会理解，可以用多种方式来实现各个部分的位移。 例如，在将拖拉工具应用于由网格顶点来表示的几何模型的情况下，特定 顶点的位移矢量可以用所拖拉顶点的位移矢量和分配给该特定顶点的权重 来定义。可选地，该特定顶点的位移矢量的方向可以不同于所拖拉顶点的 位移方向。可替换地，可以使用该特定顶点在以拖拉顶点为原点的本地坐 标系统中的本地坐标的矢量值函数，来计算该特定顶点的位移矢量。可替 换地，正如本发明另一实施例中所述的，可以优化具有基于所拖拉顶点的位移的边界条件的内部能量表达式，来计算该特定顶点的位移。本领域技 术人员将了解此事实存在其他方法来在由工具引起的网格变形的基础上 计算特定顶点的位移。这些方法中的一些可以与拖拉工具相关联；其他的 可以与其他工具相关联。在根据本发明的调整方法200的另一实施例中，手动调整步骤235还 包括用于为自动调整步骤215手动设置边界条件的边界条件步骤。在手动 调整步骤235中调整几何模型的区域。在手动调整过程中，用户选择几何 模型的多个特定部分，例如表示几何模型的网格顶点，并且将这些部分拖 拉至所期望的位置。将这些选定部分以及几何模型中在包围这些选定部分 的预定形状和大小的体积之外的部分固定到它们的新位置，所述新位置定 义了边界条件。然后，在自动调整步骤215中调整几何模型。调整后的几 何模型满足强制边界条件。仅调整几何模型中这些未被该边界条件所固定 的部分。该实施例的优势在于不需要额外的用于手动调整几何模型的区域 特征。基于包含在几何模型中且由自动调整步骤215所使用的特征，来执 行整体调整。在根据本发明的调整方法200的另一实施例中，使用以三角形网格为 基础的几何模型和以组合后的内部和外部几何模型势能的最小化为基础的 调整方法。在参考文献2中描述了该模型和方法。在该实施例中，用手动 选定的点来代替通常用于外部能量的图像驱动边界点。可以通过将非常大 的权重分配给外部能量项来实现边界条件，该外部能量项描述了将所调整 的部分吸引到其手动选定的位置，所述的非常大的权重比分配给几何模型 势能中的其他任何项的权重都大很多。由内部能量参数和边界条件来确定 网格的三角形的位移。本领域技术人员将理解，可以通过找到对于力场中 运动方程式的固定解，来概括和执行对几何模型势能的最小值的查找。特 别是，可以利用模拟来求解运动方程式，所述模拟采用了对能量损耗起作 用的项，因此促进了模拟的快速收敛。可替换地，可以使用以现有技术中已知的另一种成本函数的优化为基 础的方法。网格的手动移动的三角形或顶点的位置定义了边界条件，并且 所述位置没有被优化。调整方法200可以有利地用于对自动调整结果进行校正。可替换地，调整方法200可以用作调整几何模型以适应图像数据的可选方法。在本发明的方法200的所述实施例中的顺序不是强制性的，在不脱离本发明所希望的概念的情况下，本领域技术人员可以改变步骤的顺序或使用线程化模型、多处理器系统或多个进程并行地执行这些步骤。可选地，本发明的方法200的两个步骤可以合并为一个步骤。可选的，可以将本发明的调整方法100的一个步骤分割为多个步骤。图5示意性地示出了调整系统500的一个实施例，其用于调整几何模型以适应图像数据，调整系统500包括初始化单元510，用于初始化几何模型；区域选择单元520，用于选择几何模型的区域；以及手动调整单元535，用于在几何模型中所包含的所述区域的区域特征的基础上，手动调整所述区域以适应图像数据。 可选地，调整系统500还包括 分割单元505，用于分割图像数据；自动调整单元515，用于自动调整几何模型以适应图像数据； 工具选择单元525，用于选择用来手动调整所述区域以适应图像数据的 工具；配置选择单元530，用于设置工具的配置，例如相对于图像数据来设置；以及用户接口 565，用于与检测系统500进行通信。在图5所示的调整系统500的实施例中，有三个输入连接器581、 582 和583，用于输入数据。第一输入连接器581被配置为接收从诸如硬盘、磁 带、闪存或光盘之类的数据存储器输入的数据。第二输入连接器582被配 置为接收从诸如鼠标或触摸屏之类的用户输入设备输入的数据。第三输入 连接器583被配置为接收从诸如键盘之类的用户输入设备输入的数据。输 入连接器581 、 582和583连接到输入控制单元580。在图5所示的调整系统500的实施例中，有两个输出连接器591和592， 用于输出数据。第一输出连接器591被配置为向诸如硬盘、磁带、闪存或 光盘之类的数据存储器输出数据。第二输出连接器592被配置为向显示设 备输出数据。输出连接器591和592经由输出控制单元590接收各自的数据。本领域技术人员会理解存在许多方式将输入设备连接到调整系统500 的输入连接器581、 582和583以及将输出设备连接到调整系统500的输出 连接器591和592。这些方式包括但不限于有线连接与无线连接、诸如局 域网(LAN)和广域网(WAN)之类的数字网络、互联网、数字电话网和模拟电 话网。在根据本发明的调整系统500的实施例中，调整系统500包括存储器 单元570。存储器单元570被配置为经由任何一个输入连接器581、 582和 583从外部设备接收输入数据，并在存储器单元570中存储所接收的数据。 将数据加载到存储器单元570中允许调整系统500的各个单元对相关数据 部分的快速访问。输入数据可以包括但不限于图像数据。可以借助于诸如 以下的设备来实现存储器单元570:例如，随机存取存储器(RAM)芯片、只 读存储器(ROM)芯片和/或硬盘。优选地，存储器单元570包括RAM，用于 存储图像数据集。存储器单元570还被配置为经由存储器总线575，从调整 系统500的各个单元接收数据并向其传递数据，调整系统500的各个单元 包括分割单元505、初始化单元510、自动调整单元515、区域选择单元 520、工具选择单元525、配置选择单元530、手动调整单元535、用户接口 565。存储器单元570还被配置为使得数据经由输出连接器591和592中任 意一个对外部设备可用。将来自调整系统500的各个单元的数据存储在存 储器单元570中有利地改善了调整系统500的各个单元的性能，以及数据 从调整系统500的各个单元到外部设备的传递速率。可替换地，调整系统500不包括存储器单元570和存储器总线575。调 整系统500所使用的输入数据由至少一个外部设备来提供，例如连接到调 整系统500的单元的外部存储器或处理器。类似地，由调整系统500产生 的输出数据被提供给至少一个外部设备，例如连接到调整系统500的单元 的外部存储器或处理器。调整系统500的单元被配置为经由内部连接或经 由数据总线在彼此之间接收数据。在根据本发明的调整系统500的另一实施例中，调整系统500包括用 户接口 565，用于与调整系统500通信。用户接口 565包括显示单元，用 于向用户显示数据；以及选择单元，用于做出选择。将调整系统500与用户接口 565相结合允许用户与调整系统500通信。用户接口 565还被配置 为显示几何模型。用户接口 565还被配置为显示用于示出由为适应图像数 据而对几何模型进行的调整所造成的几何模型变形的轮廓。用户接口 565 还被配置为显示用于调整几何模型的工具和工具的配置。用户接口 565还 被配置为帮助选择工具和配置。可选的，用户接口可以包括调整系统500 的多种操作模式，例如手工操作模式和自动操作模式。本领域技术人员会 理解，可以在调整系统500的用户接口 565中有利地实现更多的功能。可替换地，调整系统可以使用经由输入连接器582和/或583及输出连 接器592连接到调整系统500的外部输入设备和/或外部显示器。本领域技 术人员还会理解存在许多用户接口 ，其可以有利地包括在本发明的调整系 统500中。本发明的调整系统500，例如图5中所示的，可以实现为计算机程序产 品，并可以存储在任何适宜的介质上，诸如例如磁带、磁盘或光盘。该 计算机程序可以被加载到包括处理单元和存储器的计算机设备中。计算机 程序产品在被加载后，提供给处理单元执行渲染，各种任务的能力。图6示意性地示出了图像采集系统600的实施例，其使用了本发明的 调整系统500，所述图像采集系统600包括图像采集系统单元610，其经 由内部连接与调整系统500相连；输入连接器601;以及输出连接器602。 该配置有利地增加了图像采集系统600的性能，为所述图像采集系统600 提供了调整系统500的有优势的分割能力。图像采集系统的实例包括但不 限于CT系统、X射线系统、MRI系统、超声波系统、正电子发射断层造 影(PET)系统和单光子发射计算机断层造影(SPECT)系统。图7示意性地示出了工作站700的实施例。所述系统包括系统总线701 。 处理器710、存储器720、磁盘输入/输出(I/0)适配器730和用户接口(UI)740 可操作地连接到系统总线701。磁盘存储设备731可操作地耦合到磁盘I/O 适配器730。键盘741、鼠标742和显示器743可操作地耦合到UI740。本 发明的调整系统500实现为计算机程序，其存储在盘片存储设备731中。 工作站700被配置为将程序和输入数据加载到存储器720中，并在处理器 710上执行程序。用户可以用键盘741和/或鼠标742向工作站700输入信 息。工作站被配置为向显示设备743和/或向盘片731输出信息。本领域技术人员会理解有许多本领域己知的其它工作站的实施例，并且本实施例起 到说明本发明的目的，不能解释为将本发明限于该特定实施例。应指出，上述实施例是说明性的而不是限制本发明，在不脱离所附权 利要求范围的情况下，本领域技术人员将能够设计可替换的实施例。在权 利要求中，在括号中的任何参考标记都不应解释为限制权利要求。词语"包 括"并不排除未在权利要求中列出的元件或步骤的存在。在元件之前的词 语"一"不排除多个此类元件的存在。本发明可以借助于包括几个不同元 件的硬件及借助于适当编程的计算机来实现。在系统中，权利要求列举了 几个单元，这些单元中的几个可以由同一项硬件或软件来体现。词语第一、 第二和第三等的使用并不表示任何排序。这些词语可以被解释为名称。
权利要求
1、一种调整方法(200)，用于调整几何模型以适应图像数据，所述调整方法包括区域选择步骤(230)，用于选择所述几何模型的区域；以及手动调整步骤(235)，用于利用所述几何模型中所包含的所述区域的一组特征，来手动调整所述几何模型以适应所述图像数据。
2、 如权利要求1所述的调整方法(200)，其中，所述几何模型包括用于 手动调整所述几何模型的工具，并且所述调整方法(200)还包括工具选择步 骤(225)，用于选择所述工具。
3、 如权利要求1所述的调整方法(200)，其中，所述几何模型包括用于 手动调整所述几何模型的工具的配置，并且所述调整方法(200)还包括配置 选择步骤(230)，用于选择所述配置。
4、 如权利要求1所述的调整方法(200)，还包括自动调整步骤(215)，用 于自动调整所述几何模型以适应所述图像数据，其中，所述手动调整步骤 还包括边界条件步骤，用于为所述自动调整步骤设定边界条件。
5、 如权利要求1所述的调整方法(200)，还包括分割步骤，用于分割所 述图像数据。
6、 一种调整系统(200)，用于调整几何模型以适应图像数据，所述调整 系统(200)包括区域选择单元，用于选择所述几何模型的区域；以及 手动调整单元，用于在所述几何模型中所包含的所述区域的区域特征 的基础上，手动调整所述区域以适应所述图像数据。
7、 一种图像采集系统(600)，用于采集图像数据，其包括如权利要求6所述的调整系统(200)。
8、 一种工作站(700)，其包括如权利要求6所述的调整系统(200)。
9、 一种要由计算机设备加载的计算机程序产品，其包括指令，用于调 整几何模型以适应图像数据，所述计算机设备包括处理单元和存储器，所 述计算机程序产品在被加载后，为所述处理单元提供执行以下任务的能力-选择所述几何模型的区域；以及在所述几何模型中所包含的所述区域的区域特征的基础上，手动调整 所述区域以适应所述图像数据。
全文摘要
本发明涉及调整方法(200)，用于调整几何模型以适应图像数据，所述调整方法包括区域选择步骤(230)，用于选择所述几何模型的区域；以及手动调整步骤(235)，用于利用所述几何模型中所包含的所述区域的一组特征，来手动调整所述几何模型以适应所述图像数据。使用来自选定区域的特征组中的区域特有特征，例如确定变形范围的区域特有参数，来手动调整所述几何模型以适应所述图像数据，需要相对较少的用户交互。
文档编号G06T5/00GK101268493SQ200680034615
公开日2008年9月17日 申请日期2006年9月20日 优先权日2005年9月23日
发明者J·威斯, J·彼得斯, O·艾卡伯特 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司