性和可用性。
[0039]如以上所描述的，本发明的分段方法基于区域生长算法。当这被应用到3D数据时，计算时间可能是相当重要的。因此，为了使至关重要的实时反馈适应于用户，开发了区域生长算法的高效并行实现。该实现基于针对通信和数据共享的消费者-生产者模式。在本发明中，通过允许每个线程同时是消费者和生产者两者来扩展该模式。
[0040]可以如下描述该实现:
工作负荷的分布和线程的定义:
-图像/体积被划分成例如相同尺寸的若干块。
-针对每个块，创建包含需要被处理的该块内的所有像素/体素的列表。如果用于块的像素/体素的列表不为空，则需要处理块。初始地，这些列表仅包含被标记为“被包括”的初始种子像素/体素。在处理期间，可向这些列表添加其它像素/体素。
-创建包含需要被处理的所有块的列表。最初，该列表仅仅包含包括初始种子像素/体素中的任何一个的块。在处理期间，可向该列表添加其它块。
-启动许多计算机线程。存在一个主线程和一个或多个从线程。
-每个从线程校验需要被处理的块的列表。如果列表不为空，则从线程从列表去除第一块并且开始对其进行处理。如果块的列表为空，则从线程处于空闲状态并且在固定时间量之后再次地校验块的列表。
-主线程周期性地校验块的列表。如果块的列表为空并且所有从线程空闲，则主线程停止所有从线程并且完成操作。
[0041]由从线程进行的一个块的处理:
-每个从线程以与先前在本文中所描述的区域生长类似的方式来处理某个块内的像素/体素的列表，
-将第一像素/体素从列表去除并且将其标记为“活动”像素/体素。这是从线程的“消费者”角色。
-评估被连接到“活动”像素/体素但尚未被指示为“被包括”的所有像素/体素:如果所连接的像素/体素值在由下阈值和上阈值定义的范围内，则所连接的像素/体素被指示为“被包括”并且被添加到所连接的像素/体素所属的块的像素/体素的列表。这意味着对于块的边缘处的像素/体素而言，可将所连接的像素/体素添加到与正在由该从线程处理的那个块不同的块的列表。这是从线程的“生产者”角色。
-重复该过程直到用于当前块的种子像素/体素的列表为空。
[0042]为了计算效率，需要被添加到不同块的列表的所连接的像素/体素被首先存储在临时缓冲器中，并且只有当缓冲期满了时或者当从线程已经结束处理当前块时才被写入到该列表。由于区域生长算法的性质，某个块被处理若干次是可能的。
[0043]区域生长算法可由于在所获取的图像数据中的噪声而产生有噪声结果。这可导致分段特征中的许多小孔。为了关闭这些孔，用户可能增加阈值。然而，这可能导致比目标特征更大的分段区域，并且因此对分段特征执行的测量可能不正确。
[0044]为了解决该问题，在本发明的特定实施例中，一个或多个形态学操作被应用到由区域生长算法获得的结果。
[0045]该操作有效地去除了孔并且由此向用户(实时地)提供干净的分段。
[0046]这样的形态学操作的示例是膨胀和腐蚀，其使用结构化元素分别地使区域膨胀和收缩。在一个特定实施例中，使用某个尺寸的关闭操作(其是膨胀和腐蚀的组合)来填充各孔。
[0047]在另一实施例中，可以通过对图像应用滤波器来减少结果中的噪声。然而，这要求对体积应用预处理操作以及将图像/体积的副本保持在存储器中。为了避免该问题，可以将区域生长器的实现修改成具有在顺排滤波能力。这可以通过扩展用于将体素标记为“被包括”的评估标准来完成。作为仅仅将体素的值与上阈值和下阈值相比较的替代，可以将标准扩展到也评估体素的邻域，例如当至少一半相邻体素的值在阈值内时将体素标记为“被包括”。针对某些参数，可以将该扩展标准示为等同于对被中值滤波器预滤波的图像应用简单的标准。由于该滤波器仅被应用到实际上被考虑用于区域生长的体素，所以其可以比在预处理步骤中将其应用到整个体积明显更快。
[0048]已经描述了在一个实施例中通过沿着所显示的图像来移动光标(鼠标移动)来适配阈值。由于应用的很多种类，优选的是自动地确定阈值关于鼠标移动而改变的速率。如果不是，对于许多情况而言，鼠标拖动将是过度灵敏或不够灵敏。特定实施例包括该速率的智能确定，从而使得对于大多数情况而言鼠标拖动灵敏度非常类似。该灵敏度基于显示屏上的图像的尺度和当设定种子点时进行的初始猜测。
[0049]另外，初始启动阈值与(一个或多个)种子点的值不相等，而是基于种子点的直接邻域来进行初始猜测。这使从用户要求的努力最小化。
[0050]本发明的方法可以用简单的点击和拖动工具、基于触控板的设备的挤压移动或者由适当设备捕捉的手势来实现。要求两个用户输入:种子点和阈值。种子点可以通过点击图像内的某个位置(从其开始进行区域生长的点)来设定，并且可以通过拖动鼠标(和光标)来修改阈值。该拖动将导致增加/减小阈值，这将进而使区域生长或缩凹。
【主权项】
1.一种通过应用区域生长算法来确定图像或体积中的感兴趣区域的方法，包括步骤 1)以减小下阈值和增加上阈值将所述区域生长算法反复地应用到所述图像或体积以生成许多候选感兴趣区域并且计算对应的体积， 2)针对新组下阈值和上阈值， -从步骤(I)中获得的结果来预测对应于新组阈值的体积，以生成预测体积，以及-以所述新组下阈值和上阈值将所述区域生长算法应用到所述图像以生成新的候选感兴趣区域并且计算对应的新体积， 3)将所述预测体积与所述新体积相比较， 4)当所述预测体积与所述新体积之间的差异超过预定因数时检测迅速区域生长并且忽视所述新的候选感兴趣区域。2.根据权利要求1所述的方法，其中，当迅速区域生长被确定时生成警告。3.根据权利要求1所述的方法，针对先前应用的阈值使用阈值与分段区域的体积之间的关系的线性内插，基于预测的生长速率来识别所述区域的所述迅速生长。4.根据权利要求1所述的方法，其中，通过以下步骤来获得所述感兴趣区域 -在被耦接到数据处理系统的显示屏上显示所述图像， -识别所述感兴趣区域内的所述显示图像上的种子点， -将所述种子点输入到在所述数据处理系统上运行的区域生长算法中， -基于种子点的邻域的统计信息，设定用于在所述区域生长算法中使用的阈值的初始值并且计算所述区域生长算法以获得第一候选区域， -在预定义方向上沿着显示图像移动标记， -响应于所述移动，增加或减小适用的下阈值和上阈值以获得即时阈值， -通过将即时阈值反复地输入到所述区域生长算法中并且以输入的即时阈值来覆写在所述区域生长算法中输入的阈值来精炼区域结果， -将通过将具有所述即时阈值的所述区域生长算法应用到所述图像而获得的区域可视化， -当通过应用所述区域生长算法而获得的区域基本上与感兴趣区域对应时结束所述标记的移动。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述区域生长算法具有以下步骤: 1)针对每个种子点，获得对应的种子像素或体素， 2)将所有种子像素或体素识别为“被包括”在感兴趣区域(ROI)中， 3)将所有种子像素或体素添加到列表， 4)列表中的第一像素或体素从列表去除并且被识别为活动像素或体素， 5)评估被连接到活动像素或体素的并且尚未被识别为“被包括”的所有像素或体素:如果像素或体素值在由下阈值和上阈值定义的范围内，则像素或体素被定义为“被包括”并且被添加到列表， 6)重复步骤4和5直到列表为空， 7)—旦列表为空，则被识别为“被包括”的所有像素或体素被视为在ROI内，所有其它的不是。6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述标记的移动被实现为鼠标控制的光标，或者通过基于触控板的设备上的挤压移动而获得或通过手势而获得。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述区域生长算法的结果经受以下形态学操作中的至少一个:扩张、腐蚀、打开或关闭操作。8.根据权利要求4所述的方法，其中，通过显示屏上的图像尺寸和种子点的邻域的统计信息来确定对应于所述标记的移动适配所述阈值的速率。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述图像是医学图像。10.一种适配于当在计算机上运行时执行前述权利要求中的任一项的方法的计算机程序广品。11.一种计算机可读介质，包括适配于执行权利要求1-9中的任一项的步骤的计算机可执行程序代码。
【专利摘要】用于通过以可变的、增加的阈值连续地应用区域生长算法来定义用于将图像中的特征分段的感兴趣区域的方法，由此避免感兴趣区域的迅速生长。
【IPC分类】G06T7/00
【公开号】CN105229701
【申请号】CN201480029614
【发明人】Y.德维特, K.维戈特
【申请人】爱克发医疗保健公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2014年5月23日
【公告号】EP2806398A1, EP3000099A1, US20160148388, WO2014187935A1