Ослабление костей на рентгенологических снимках



Ослабление костей на рентгенологических снимках
Ослабление костей на рентгенологических снимках
Ослабление костей на рентгенологических снимках
Ослабление костей на рентгенологических снимках
Ослабление костей на рентгенологических снимках
Ослабление костей на рентгенологических снимках
Ослабление костей на рентгенологических снимках
Ослабление костей на рентгенологических снимках

 


Владельцы патента RU 2556428:

КОНИНКЛЕЙКЕ ФИЛИПС ЭЛЕКТРОНИКС Н.В. (NL)

Изобретение относится к системе для выделения объекта из исходного изображения, при этом упомянутый объект описан контуром. Техническим результатом является повышение точности выделения объекта на рентгенологических снимках за счет обеспечения ослабления мешающих изогнутых объектов. Система содержит градиентный блок для вычисления градиентного поля исходного изображения на основании исходного изображения, сглаживающий блок для сглаживания градиентного поля исходного изображения и интегрирующий блок для вычисления изображения объекта посредством интегрирования сглаженного градиентного поля исходного изображения и тем самым выделения объекта из исходного изображения. В каждой точке исходного изображения сглаживание задается 2-мерным ядром свертки, которое является произведением первого 1-мерного ядра свертки в первом направлении, по существу, параллельном контуру, и второго 1-мерного ядра свертки во втором направлении, по существу, нормальном к контуру. Первое 1-мерное ядро свертки задает сглаживание внутри каждой области, отделенной контуром, тогда как второе 1-мерное ядро свертки задает сглаживание поперек контура, разделяющего две области, независимо от ориентации объекта и кривизны контура. 6 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСТИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к выделению и ослаблению мешающих объектов на изображениях.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для многих диагностических целей полезно удалять тени от костей из рентгенографического изображения. На изображении с удаленными тенями от костей проще получать некоторые данные, так как тени от костей, удаленные из изображения, больше не создают помех для трудно различимых структур мягких тканей. Например, обнаружение узла в легких можно усовершенствовать с помощью упомянутой технологии, путем удаления теней от ребер. Удаление теней от костей может оказаться полезным как при наблюдении человеком, так и для системы CAD (системы автоматизированного обнаружения) узла в легких, так как снижается риск пропуска узлов в легких, перекрытых тенями от костей (ложноотрицательный результат) или распознавания ложных узлов на скрещиваниях теней от костей (ложноположительный результат).

Известный способ получения более высококачественных изображений мягкой ткани основан на применении сбора данных двухэнергетическим методом. Однако, применение сбора данных двухэнергетическим методом требует применения специального рентгеновского оборудования и более высокой рентгеновской дозовой нагрузки, воздействующей на пациента.

Другой подход описан в работе Simko et al., «Elimination of clavicle shadows to help automatic lung nodule detection on chest radiographs», опубликованной в IFMBE Proceedings 22, 488-491, 2008, под редакцией Vander Sloten et al. В упомянутой публикации, контур ключицы сегментирован и описан параметрической кривой {x(s),y(s)}s∈[0,1]. Окрестность контура ключицы определяется как множество точек (x(s),y(s)+d), где s∈[0,1] и для любого положительного числа δ. Изображение ключицы реконструируется следующим образом:

1. Вычисляют градиентное изображение.

2. Строят модель кости.

3. Повторно вычисляют изображение по измененному градиентному изображению.

Модель кости строят сглаживанием в пространстве {(s, d) │ s∈[0, 1] и }, с использованием одномерных гауссовых ядер с широким нормальным распределением σs в направлении переменной s, тангенциальной по отношению к контуру, и неширокого нормального распределения σd в направлении оси y. Изображение ключицы вычитают из оригинального изображения, с образованием тем самым изображения мягкой ткани с ослабленной ключицей. Недостаток вышеописанного способа состоит в том, что предполагается, что кость расположена в горизонтальном направлении.

В заявке US 2009/0214099 приведено описание применения глобального аффинного преобразования для переориентирования объектов в изображении. Затем, ослабляют тени от костей в преобразованном изображении. Например, способ, описанный Симко с соавторами (Simko et al.) можно применить для ослабления ключицы, ориентированной перпендикулярно оси y. Затем изображение с ослабленной ключицей преобразуют с помощью преобразования, обратного глобальному аффинному преобразованию, чтобы переориентировать объекты на изображении в их исходные положения. Однако способ не эффективен, когда, например, контур кости изогнут, что, по существу, имеет место с каждым замкнутым контуром.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целесообразно создание системы для ослабления мешающих объектов в изображении, которая эффективно действует в отношении изогнутых объектов.

Для достижения упомянутой цели, в соответствии с одним аспектом изобретения предлагается система для выделения объекта из исходного изображения, при этом, упомянутый объект описан контуром, причем, система содержит:

- градиентный блок для вычисления градиентного поля исходного изображения на основании исходного изображения,

- сглаживающий блок для сглаживания градиентного поля исходного изображения и

- интегрирующий блок для вычисления изображения объекта посредством интегрирования сглаженного градиентного поля исходного изображения и тем самым выделения объекта из исходного изображения, причем упомянутая система отличается тем, что в каждой точке исходного изображения сглаживание задается двухмерным (2-мерным) ядром свертки, которое является произведением первого одномерного (1-мерного) ядра свертки в первом направлении, по существу, параллельном контуру, и второго одномерного (1-мерного) ядра свертки во втором направлении, по существу, нормальном к контуру. Первое 1-мерное ядро свертки задает сглаживание вдоль контура, в областях с обеих сторон от контура, тогда как второе 1-мерное ядро свертки задает сглаживание поперек контура, разделяющего две области, независимо от ориентации объекта и от кривизны контура.

В одном варианте осуществления, система дополнительно содержит координатный блок для

- параметризации контура и

- преобразования прямоугольных координат (x, y) в исходном изображении в координаты (s, n) на базе контура, где s(x, y) представляет значение параметра точки на параметризованном контуре, соответствующее пересечению нормали к контуру, продолжающейся через точку (x, y), где n(x, y) представляет расстояние со знаком между точкой (x, y) в исходном изображении и контуром, и при этом расстояние со знаком принимает один знак для точек с одной стороны контура и противоположный знак для точек с другой стороны контура,

и причем первое 1-мерное ядро свертки зависит от координаты s, и второе 1-мерное ядро свертки зависит от координаты n. Тем самым упрощают реализацию 1-мерных ядер свертки оператора сглаживания.

В одном варианте осуществления, система дополнительно содержит блок вычитания для вычитания изображения объекта из исходного изображения и тем самым создания изображения с ослабленными помехами, в котором объект ослаблен.

В одном варианте осуществления системы, стандартное отклонение первого 1-мерного ядра свертки по меньшей мере на один порядок величины больше, чем стандартное отклонение второго 1-мерного ядра свертки. В предположении, что вклад от объекта в значения интенсивности исходного изображения (то есть значения пикселей) является одинаковым в соседних местах на объекте, обведенном контуром на исходном изображении, что является обычным для теней от костей, интегрированные сглаженные градиенты образуют, в результате, изображение объекта, когда сглаживание выполнено, в основном, в направлении, параллельном контуру объекта. Упомянутую цель можно достигнуть с помощью сглаживающих ядер со стандартным отклонением первого 1-мерного ядра свертки, которое намного больше, чем стандартное отклонение второго 1-мерного ядра свертки.

В одном варианте осуществления системы, стандартное отклонение первого 1-мерного ядра свертки имеет длину по меньшей мере 1% от длины контура. Так как сглаживание, заданное первым ядром, усредняет векторы градиентного поля в областях, заданных контуром, но не поперек контура, то большое стандартное отклонение (то есть имеющее длину по меньшей мере 1%, предпочтительно по меньшей мере 5% от длины контура) сглаживает градиентные поля исходного изображения в упомянутых областях без воздействия на края вдоль контура. Сравнение градиентного поля исходного изображения и сглаженного градиентного поля исходного изображения позволяет извлекать информацию о тонких деталях исходного изображения, притом, о таких деталях, которые скрыты объектом.

В одном варианте осуществления системы, сглаживающий блок дополнительно выполнен с возможностью коррекции ориентации вектор-градиента исходного изображения в каждой точке, на основании ориентации нормали к контуру, продолжающейся через точку, относительно ориентации нормали к контуру, продолжающейся через начало координат 2-мерного ядра свертки. Упомянутый способ усредняет вектор-градиенты исходного изображения относительно нормали к контуру вдоль контура.

В одном варианте осуществления системы, сглаживающий блок дополнительно выполнен с возможностью компенсации сглаженного градиентного поля исходного изображения, для гарантии того, чтобы сумма векторов сглаженного градиентного поля исходного изображения вдоль линии, проходящей через область интереса, содержащуюся в исходном изображении, была, по существу, аналогичной соответствующей сумме векторов градиентного поля исходного изображения. Таким образом, после вычитания изображения объекта из исходного изображения, объект должен, по существу, исчезать из изображения с ослабленными помехами, но область снаружи контура объекта должна, по существу, оставаться без изменений в изображении с ослабленными помехами.

В одном варианте осуществления системы контур является замкнутым. Данный вариант осуществления системы применяют для ослабленных объектов, которые целиком заключены в изображение.

В соответствии с дополнительным аспектом, систему в соответствии с изобретением применяют для выделения теней от костей на рентгеновских изображениях.

В соответствии с дополнительным аспектом, система в соответствии с изобретением содержится в устройстве для получения изображений.

В соответствии с дополнительным аспектом, система в соответствии с изобретением содержится в рабочей станции.

В соответствии с дополнительным аспектом изобретения предлагается способ выделения объекта из исходного изображения, при этом, упомянутый объект описан контуром, причем, способ, содержит:

- градиентный этап для вычисления градиентного поля исходного изображения на основании исходного изображения,

- этап сглаживания для сглаживания градиентного поля исходного изображения, и

- этап интегрирования для вычисления изображения объекта посредством интегрирования сглаженного градиентного поля исходного изображения и тем самым выделения объекта из исходного изображения, причем, упомянутый способ отличается тем, что, в каждой точке исходного изображения, сглаживание задается 2-мерным ядром свертки, которое является произведением первого 1-мерного ядра свертки в первом направлении, по существу, параллельном контуру, и второго 1-мерного ядра свертки во втором направлении, по существу, нормальном к контуру.

В соответствии с дополнительным аспектом изобретения предлагается компьютерный программный продукт, загружаемый компьютерной системой, содержащий команды для выделения объекта из исходного изображения, при этом, упомянутый объект описан контуром, причем, компьютерная система содержит блок обработки и запоминающее устройство, причем, компьютерный программный продукт, после загрузки, обеспечивает упомянутый блок обработки возможностью выполнять этапы способа в соответствии с изобретением.

Специалистам в данной области техники будет очевидно, что, по меньшей мере, два вышеупомянутых вариантов осуществления, исполнения и/или аспекта изобретения можно объединять любым способом, представляющимся полезным.

Специалистом в данной области техники, на основе приведенного описания, могут быть разработаны модификации и варианты системы, устройства для получения изображений, рабочей станции, способа и/или компьютерного программного продукта, которые соответствуют вышеописанным модификациям и вариантам системы или способа.

Специалисту в области техники будет очевидно, что многомерное изображение в заявленном изобретении может быть данными двухмерного (2-мерного) изображения, полученными различными средствами сбора данных, например, но без ограничения, средствами рентгенографии, компьютерной томографии (КТ), магнитно-резонансной томографии (МРТ), ультразвукового исследования (УЗИ), позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ), и радионуклидной медицины (РНМ). Специалист в данной области техники сможет дополнительно модифицировать систему и/или способ в соответствии с изобретением, чтобы сделать его подходящим для данных трехмерного (3-мерного) изображения.

Изобретение определено в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления определены в зависимых пунктах формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Упомянутые и другие аспекты изобретения - будут очевидны из пояснения на примере нижеописанных исполнений и вариантов осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, где

Фиг.1 - блок-схема примерного варианта осуществления системы;

Фиг.2A - изображение координат s(x, y) преобразования координат (x, y) → (s, n);

Фиг.2B - изображение координат n(x, y) преобразования координат (x, y) → (s, n);

Фиг.3A - примерное изображение объекта;

Фиг.3B - примерное изображение с ослабленными помехами;

Фиг.4 - блок-схема последовательности операций примерного исполнения способа;

Фиг.5 - схематичное изображение примерного варианта осуществления устройства для получения изображений; и

Фиг.6 - схематичное изображение примерного варианта осуществления рабочей станции.

Для обозначения аналогичных частей на всех фигурах применены одинаковые номера позиций.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

На фигуре 1 схематически показана блок-схема примерного варианта осуществления системы 100 для выделения объекта из исходного изображения, при этом упомянутый объект оконтурен посредством системы 100, содержащей:

- градиентный блок 110 для вычисления градиентного поля исходного изображения на основании исходного изображения,

- сглаживающий блок 120 для сглаживания градиентного поля исходного изображения и

- интегрирующий блок 130 для вычисления изображения объекта посредством интегрирования сглаженного градиентного поля исходного изображения и тем самым выделения объекта из исходного изображения, причем, упомянутая система отличается тем, что, в каждой точке исходного изображения, сглаживание задается 2-мерным ядром свертки, которое является произведением первого 1-мерного ядра свертки в первом направлении, по существу, параллельном контуру, и второго 1-мерного ядра свертки во втором направлении, по существу, нормальном к контуру.

Примерный вариант осуществления системы 100 дополнительно содержит:

- координатный блок 105 для параметризации контура и для преобразования прямоугольных координат в исходном изображении в координаты на основе контура,

- блок 140 вычитания для вычитания изображения объекта из исходного изображения и тем самым создания изображения с ослабленными помехами,

- блок 160 управления для управления работой системы 100,

- пользовательский интерфейс 165 для связи между пользователем и системой 100 и

- запоминающее устройство 170 для хранения данных.

В одном варианте осуществления системы 100 имеются три входных соединителя 181, 182 и 183 для поступающих данных. Первый входной соединитель 181 выполнен с возможностью получения данных, поступающих из средства для хранения данных, например, но без ограничения, жесткого диска, магнитной ленты, флэш-памяти или оптического диска. Второй входной соединитель 182 выполнен с возможностью получения данных, поступающих из устройства пользовательского ввода, например, но без ограничения, мыши или сенсорного экрана. Третий входной соединитель 183 выполнен с возможностью получения данных, поступающих из такого устройства пользовательского ввода, как клавиатура. Входные соединители 181, 182 и 183 подсоединены к блоку 180 управления вводом.

В одном варианте осуществления системы 100 имеются два выходных соединителя 191 и 192 для вывода данных. Первый выходной соединитель 191 выполнен с возможностью вывода данных в средство для хранения данных, например, на жесткий диск, магнитную ленту, во флэш-память или оптический диск.

Второй выходной соединитель 192 выполнен с возможностью вывода данных в устройство отображения. Выходные соединители 191 и 192 получают соответствующие данные через блок 190 управления выводом.

Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что существует много способов подключения устройств ввода к входным соединителям 181, 182 и 183 и устройств вывода к выходным соединителям 191 и 192 системы 100. Упомянутые способы содержат, но без ограничения, проводное и беспроводное соединения, цифровую сеть, например, но без ограничения, локальную сеть (LAN) и глобальную сеть (WAN), сеть Интернет, цифровую телефонную сеть и аналоговую телефонную сеть.

В одном варианте осуществления системы 100, система 100 содержит запоминающее устройство 170. Система 100 выполнена с возможностью получения входных данных из внешних устройств по любому из входных соединителей 181, 182 и 183 и сохранения полученных входных данных в запоминающем устройстве 170. Загрузка входных данных в запоминающее устройство 170 обеспечивает возможность быстрого доступа к релевантным частям данных блоков системы 100. Входные данные содержат исходное изображение. По желанию, упомянутые данные содержат данные контуров и данные пользовательского ввода, например, стандартные отклонения первого и второго ядер свертки. Запоминающее устройство 170 может быть реализовано такими устройствами, как, например, но без ограничения, массив регистров CPU (центрального процессора), кэш-память, микросхема оперативного запоминающего устройства (RAM), микросхема постоянного запоминающего устройства (ROM) и/или накопитель на жестком диске и жесткий диск. Запоминающее устройство 170 может быть дополнительно выполнено с возможностью сохранения выходных данных. Выходные данные содержат изображение объекта и/или изображение с ослабленными помехами. Запоминающее устройство 170 может быть также выполнено с возможностью получения данных из блоков и/или подачи данных в блоки системы 100, содержащей координатный блок 105, градиентный блок 110, сглаживающий блок 120, интегрирующий блок 130, блок 140 вычитания, блок 160 управления и пользовательский интерфейс 165, по шине 175 запоминающего устройства. Запоминающее устройство 170 может быть дополнительно выполнено с возможностью предоставления выходных данных внешним устройствам через любой из выходных соединителей 191 и 192. Сохранение данных из блоков системы 100 в запоминающем устройстве 170 может, в подходящих случаях, повысить рабочие характеристики блоков системы 100, а также скорость передачи выходных данных из блоков системы 100 во внешние устройства.

В одном варианте осуществления системы 100, система 100 содержит блок 160 управления для управления системой 100. Блок 160 управления может быть выполнен с возможностью получения управляющих данных из блоков системы 100 и представления управляющих данных в упомянутые блоки. Например, градиентный блок 110 может быть выполнен с возможностью, после вычисления градиентного поля исходного изображения, представления управляющих данных «градиентное поле вычислено» в блок 160 управления, и блок 160 управления может быть выполнен с возможностью представления управляющих данных «сгладить градиентное поле» в сглаживающий блок 120. В альтернативном варианте, функция управления может быть реализована в другом блоке системы 100.

В одном варианте осуществления системы 100, система 100 содержит пользовательский интерфейс 165 для связи между пользователем и системой 100. Пользовательский интерфейс 165 может быть выполнен с возможностью получения данных пользовательского ввода, содержащих два стандартных отклонения для первого и второго ядер свертки. По желанию, пользовательский интерфейс может получать данные пользовательского ввода для выбора режима работы системы, например, для применения конкретной функции ядра свертки, например, функции ядра сглаживающего фильтра Гаусса или ближайшего соседа. Пользовательский интерфейс дополнительно выполнен с возможностью отображения изображения объекта и/или изображения с ослабленными помехами. Специалисту в данной области техники будет понятно, что, в подходящих случаях, в пользовательском интерфейсе 165 системы 100 можно реализовать добавочные функции.

В нижеописанных вариантах осуществления, исходное изображение является медицинским изображением грудной клетки, и объект содержит кости, потенциально мешающие обзору узлов в легких: ребра и ключицу. Специалисту в данной области техники будет понятно, что упомянутые варианты осуществления поясняют изобретение и не подлежат истолкованию в смысле ограничения объема притязаний формулы изобретения.

В одном варианте осуществления, данные ввода в систему содержат контур костей, ребер и ключицы. В альтернативном варианте, система 100 может содержать блок контурной обработки для оконтуривания ребер и ключицы в исходном изображении, с использованием сегментации исходного изображения или градиентного поля исходного изображения. Система 100 содержит координатный блок 105 для:

- параметризации контура и

- преобразования прямоугольных координат (x, y) в исходном изображении в координаты (s, n) на базе контура, где s(x, y) представляет значение параметра точки на параметризованном контуре, соответствующее пересечению нормали к контуру, продолжающейся через точку (x, y), где n(x, y) представляет расстояние со знаком между точкой (x, y) в исходном изображении и контуром, и при этом расстояние со знаком принимает один знак для точек с одной стороны контура и противоположный знак для точек с другой стороны контура.

На фиг.2A представлены координаты s(x, y) преобразования координат (x, y) → (s, n), и на фиг.2B представлены координаты n(x, y) преобразования координат (x, y) → (s, n). Параметр s является циклическим расстоянием по контуру, измеренному относительно произвольной опорной точки на контуре. Координата n расстояния со знаком является положительной снаружи контура и отрицательной внутри контура. Показанный контур C является замкнутым и описывает участок контура ключицы. Контур C, аппроксимированный методом дискретной ступенчатой линейной аппроксимации, получают с использованием сегментации исходного изображения, как изложено в публикации Barthel and von Berg, Robust automatic lung field segmentation on digital chest radiographs, Int. J. CARS vol. 4, supplement 1, p. 326, 2009. Многоуровневое исполнение сегментации костей также возможно и имеет преимущество в том, что данный метод сегментации уже использует параметрическое представление контура. Многоуровневая концепция дополнительно обеспечивает функцию расстояния для применения в качестве переменной n.

Преобразованную координату (s, n) заданной позиции (x, y) в изображении получают с помощью таблицы, обеспечивающей значения (s, n) для каждой позиции (x, y). Упомянутая таблица составлена посредством дискретной выборки параметров s и n по контуру. Элемент таблицы для (x, y) заменяют всякий раз, когда новый возможный вариант имеет меньшее абсолютное значение n, что означает его нахождение ближе к контуру. Координаты (s, n) достаточно подходят для задания первого и второго ядер свертки.

На фиг.3A представлено примерное изображение объекта, при этом изображение объекта Ob содержит костные компоненты исходного изображения, т.е. апостериорные ребра и ключицу CI. Упомянутое изображение объекта было вычислено сглаживанием градиентного поля исходного изображения гауссовыми ядрами. Специалистам известны гауссовы ядра. Первое гауссово ядро зависит от координаты s, и второе гауссово ядро зависит от координаты n. Стандартное отклонение первого ядра свертки равно σs=40 мм, и стандартное отклонение второго ядра свертки равно σn=0,2 мм. В одном варианте осуществления, сглаживающий блок 120 предназначен для коррекции ориентации вектор-градиента исходного изображения перед сглаживанием. Ориентация вектора градиентного поля корректируется в каждой точке (s, n), на основании ориентации нормали n к контуру, продолжающейся через точку (s, n), относительно ориентации нормали n k к контуру, продолжающейся через начало координат (sk, nk) 2-мерного ядра свертки. Скорректированную ориентацию вектора градиентного поля исходного изображения можно вычислить из ϕ(s, n)+ϕ(n)-ϕ(n k), где ϕ(s, n) означает угловую координату вектора градиентного поля в позиции (s, n), и ϕ(n) и ϕ(n k) означают, соответственно, угловые координаты векторов n и n k нормалей. Абсолютное значение градиента сохраняется. Данный подход усредняет градиентное поле исходного изображения вдоль линий, перпендикулярных нормали к контуру и параллельных контуру, при сохранении резких краев костей вдоль контура. Изображение кости реконструируют из модифицированного изображения градиентного поля посредством суммирования, то есть, интегрирования сглаженного градиентного поля исходного изображения, при этом, интегрирование выполняется интегрирующим блоком 130.

Чтобы ускорить сглаживание, то есть вычисление свертки первого ядра свертки и градиентного поля, можно использовать подмножество позиций в изображении на кривой интегрирования, например позиций, созданных случайным образом для равномерного покрытия кривой интегрирования.

Для получения высококачественных изображений костей, стандартное отклонение σs должно быть большим по отношению к размеру сглаженного объекта. Возможным измерительным показателем такого объекта, как кость, является длина контура. Удовлетворительные результаты ожидаются со стандартным отклонением σs порядка величины, по меньшей мере, 5% от длины контура. Однако, применение настолько большого стандартного отклонения требует, чтобы градиентное поле изменялось медленно в зависимости от переменной s.

В одном варианте осуществления системы, сглаживающий блок 120 дополнительно предназначен для компенсации сглаженного градиентного поля исходного изображения, для гарантии того, чтобы сумма векторов сглаженного градиентного поля исходного изображения вдоль линии, проходящей через область интереса, содержащуюся в исходном изображении, была, по существу, аналогичной соответствующей сумме векторов градиентного поля исходного изображения. Упомянутое свойство предпочтительно потому, что анизотропное сглаживание в координатах (s, n) изменяет градиенты таким образом, что сумма векторов сглаженного градиентного поля в области интереса (кость с краем) изменяется относительно градиентного поля, заданного исходным изображением. В процессе интегрирования упомянутого сглаженного градиентного поля, получают измененное значение интенсивности на границе области интереса, что вызывает искусственный контраст в реконструированном изображении. Следовательно, вариант с компенсацией предпочтителен для обеспечения того, чтобы сумма векторов сглаженного градиентного поля по линиям и по строкам, проходящим через область интереса вокруг кости, была, по существу, такой же, как соответствующая сумма векторов по линиям и по строкам градиентного поля исходного изображения, проходящим через область интереса вокруг кости.

На фиг.3B показано примерное изображение с ослабленными помехами, а именно рентгенограмма грудной клетки с ослаблением кости с правой стороны пациента (левой стороны изображения). Правая ключица и апостериорные изображения ребер представляются сильно ослабленными. Однако левая ключица и апостериорные изображения ребер представляются незатронутыми. Изображение с ослабленными помехами, показанное на фиг.3B, получено вычитанием изображения объекта, показанного на фиг.3A, из исходного изображения (не показанного), при этом упомянутое вычитание выполняется в блоке 140 вычитания системы 100. После вычитания тени Ob от кости из исходного изображения, изображение с ослабленными помехами представляет структуры мягких тканей левого легкого.

Специалисту в данной области техники будет ясно, что система 100 может быть ценным инструментом для поддержки врача во многих аспектах при выполнении его работы. Кроме того, хотя варианты осуществления системы поясняются с использованием медицинских применений системы, предполагается также возможность немедицинского применения системы.

Специалистам в данной области техники будет также понятно, что возможны другие варианты осуществления системы 100. Помимо прочего, можно переопределять блоки системы и перераспределять их функции. Хотя вышеописанные варианты осуществления относятся к медицинским изображениям, возможны также другие применения системы, не связанные с медицинскими применениями.

Блоки системы 100 могут быть реализованы с использованием процессора. Обычно, их функции выполняются под управлением программного продукта системы программного обеспечения. Во время исполнения, программный продукт системы программного обеспечения, обычно, загружается в запоминающее устройство, например, в RAM, и исполняется из него. Программа может быть загружена из фонового запоминающего устройства, например, ROM, жесткого диска или магнитного и/или оптического запоминающего устройства, или может быть загружена по сети, например, сети Интернет. По желанию, специализированная интегральная схема может обеспечивать описанные функции.

На фиг.4 представлена блок-схема последовательности операций примерного исполнения способа M выделения объекта Ob из исходного изображения, при этом упомянутый объект описан контуром C. Способ M начинается с координатного этапа S05 для параметризации контура и для преобразования прямоугольных координат (x, y) в исходном изображении в координаты (s, n) на базе контура. После координатного этапа S05, способ M переходит на градиентный этап S10 для вычисления градиентного поля исходного изображения, на основании исходного изображения. После градиентного этапа S10, способ M переходит на этап S20 сглаживания для сглаживания градиентного поля исходного изображения. После сглаживающего этапа S20, способ M переходит на этап S30 интегрирования для интегрирования сглаженного градиентного поля исходного изображения и тем самым выделения объекта из исходного изображения. После этапа S30 интегрирования, способ M переходит на этап S40 вычитания для вычитания изображения объекта из исходного изображения, с созданием тем самым изображения с ослабленными помехами. После этапа S40 вычитания, способ заканчивается.

Этап S20 сглаживания способа M отличается тем, что, в каждой точке исходного изображения, сглаживание задается 2-мерным ядром свертки, которое является произведением первого 1-мерного ядра свертки в первом направлении, по существу, параллельном контуру, и второго 1-мерного ядра свертки во втором направлении, по существу, нормальном к контуру.

Специалист в данной области техники может изменять порядок некоторых этапов, добавлять некоторые дополнительные этапы (например, сегментации) или исключать некоторые необязательные этапы (например, коррекции ориентаций векторов градиентного поля), или выполнять некоторые этапы с параллельным использованием моделей поточной обработки, мультипроцессорных систем или многозадачных процедур, без отклонения от концепции, предполагаемой настоящим изобретением. По желанию, по меньшей мере, два этапа способа M могут быть объединены в один этап. По желанию по меньшей мере один этап способа M может быть разделен на множество этапов.

На фиг.5 схематично показан примерный вариант осуществления устройства 500 для получения изображений, использующего систему 100 в соответствии с изобретением, при этом, упомянутое устройство 500 для получения изображений содержит блок 510 получения изображений, соединенный внутренним соединением с системой 100, входной соединитель 501 и выходной соединитель 502. Приведенная схема построения выгодно повышает возможности устройства 500 для получения изображений, с обеспечением в упомянутом устройстве 500 для получения изображений полезных возможностей системы 100.

На фиг.6 схематично изображен примерный вариант осуществления рабочей станции 600. Рабочая станция содержит системную шину 601. Процессор 610, запоминающее устройство 620, адаптер 630 ввода/вывода (I/O) на/из дискового устройства и пользовательский интерфейс (UI) 640 имеют оперативные соединения с системной шиной 601. Дисковое запоминающее устройство 631 имеет оперативное соединение с адаптером 630 ввода/вывода (I/O) на/из дискового устройства. Клавиатура 641, мышь 642 и дисплей 643 имеют оперативное соединение с пользовательским интерфейсом (UI) 640. Система 100 в соответствии с изобретением, реализованная в виде компьютерной программы, хранится в дисковом запоминающем устройстве 631. Рабочая станция 600 выполнена с возможностью загрузки программы и ввода данных в запоминающее устройство 620, и исполнения программы в процессоре 610. Пользователь может вводить информацию в рабочую станцию 600, с использованием клавиатуры 641 и/или мыши 642. Рабочая станция выполнена с возможностью вывода информации в устройство 643 отображения и/или в дисковое запоминающее устройство 631. Специалисту в данной области техники будет понятно, что существует множество других вариантов осуществления рабочей станции 600, известных в данной области техники, и что настоящий вариант осуществления предназначен для пояснения изобретения и не подлежит интерпретации в смысле ограничения изобретения данным конкретным вариантом осуществления.

Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления поясняют, а не ограничивают настоящее изобретение, и что специалисты в данной области техники смогут разработать альтернативные варианты осуществления, не выходящие за пределы объема притязаний прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения, никакие позиции в скобках не подлежат истолкованию в смысле ограничения пункта формулы изобретения. Термин «содержащий» не исключает присутствия элементов или этапов, не перечисленных в пункте формулы изобретения или в описании. Признак единственного числа перед элементом не исключает присутствия множества упомянутых элементов. Изобретение может быть реализовано аппаратными средствами, содержащими несколько отдельных элементов, и с помощью запрограммированного компьютера. В пунктах формулы изобретения на систему, содержащих перечисление нескольких блоков, некоторые из упомянутых блоков могут быть исполнены одной и той же записью в аппаратном или программном обеспечении. Использование терминов первый, второй, третий и т.п. не означает какого-либо упорядочивания. Упомянутые термины подлежат интерпретации как названия.

1. Система (100) для выделения объекта (Ob) из исходного изображения, при этом упомянутый объект описан контуром (С), причем система (100) содержит:
- градиентный блок (100) для вычисления градиентного поля исходного изображения на основании исходного изображения,
- сглаживающий блок (120) для сглаживания градиентного поля исходного изображения и
- интегрирующий блок (130) для вычисления изображения объекта посредством интегрирования сглаженного градиентного поля исходного изображения и, тем самым, выделения объекта (Ob) из исходного изображения,
отличающаяся тем, что в каждой точке исходного изображения сглаживание задается 2-мерным ядром свертки, которое является произведением первого 1-мерного ядра свертки в первом направлении, по существу, параллельном контуру (С) в точке на контуре, причем точка соответствует пересечению контура нормалью к контуру, продолжающейся через соответствующую точку исходного изображения и являющуюся ближайшей к соответствующей точке исходного изображения, и второго 1-мерного ядра свертки во втором направлении, по существу, нормальном к контуру (С) в упомянутой точке на контуре.

2. Система (100) по п. 1, дополнительно содержащая координатный блок (105) для:
- параметризации контура (С) и
- преобразования прямоугольных координат (х, y) в исходном изображении в координаты (s, n) на основе контура, где s (х, y) представляет значение параметра точки на параметризованном контуре (С), соответствующее пересечению нормали к контуру (С), продолжающейся через точку (х, y), где n (х, y) представляет расстояние со знаком между точкой (х, y) в исходном изображении и контуром (С), и при этом расстояние со знаком предполагает один знак для точек с одной стороны контура и противоположный знак для точек с другой стороны контура,
и причем первое 1-мерное ядро свертки зависит от координаты s, и второе 1-мерное ядро свертки зависит от координаты n.

3. Система (100) по п. 1, дополнительно содержащая блок (140) вычитания для вычитания изображения объекта из исходного изображения и тем самым создания изображения с ослаблением, при этом объект (Ob) является ослабленным.

4. Система (100) по п. 1, в которой стандартное отклонение первого 1-мерного ядра свертки по меньшей мере на один порядок величины больше, чем стандартное отклонение второго 1-мерного ядра свертки.

5. Система (100) по п. 1, в которой стандартное отклонение первого 1-мерного ядра свертки имеет длину по меньшей мере 1% от длины контура (С).

6. Система (100) по п. 2, в которой сглаживающий блок (120) дополнительно выполнен с возможностью коррекции ориентации вектор-градиента исходного изображения в каждой точке, на основании ориентации нормали к контуру, продолжающейся через точку, относительно ориентации нормали к контуру, продолжающейся через начало координат 2-мерного ядра свертки.

7. Система (100) по п. 1, в которой сглаживающий блок (120) дополнительно выполнен с возможностью компенсации сглаженного градиентного поля исходного изображения для гарантии того, чтобы сумма векторов сглаженного градиентного поля исходного изображения вдоль линии, проходящей через область интереса, содержащуюся в исходном изображении, была, по существу, аналогичной соответствующей сумме векторов градиентного поля исходного изображения.

8. Система (100) по п. 1, в которой контур (С) является замкнутым.

9. Применение системы (100) по любому из предшествующих пунктов для выделения теней от костей в рентгеновских изображениях.

10. Устройство (500) для получения изображений, содержащее систему (100) по любому из предшествующих пунктов.

11. Рабочая станция (600), содержащая систему (100) по любому из предшествующих пунктов.

12. Способ (М) выделения объекта (Ob) из исходного изображения, при этом упомянутый объект описан контуром (С), причем способ (М) содержит:
- градиентный этап (S10) для вычисления градиентного поля исходного изображения на основании исходного изображения,
- этап сглаживания (S20) для сглаживания градиентного поля исходного изображения и
- этап интегрирования (S30) для вычисления изображения объекта посредством интегрирования сглаженного градиентного поля исходного изображения и тем самым выделения объекта (Ob) из исходного изображения,
отличающийся тем, что в каждой точке исходного изображения сглаживание задается 2-мерным ядром свертки, которое является произведением первого 1-мерного ядра свертки в первом направлении, по существу, параллельном контуру (С) в точке на контуре, причем точка соответствует пересечению контура нормалью к контуру, продолжающейся через соответствующую точку исходного изображения и являющуюся ближайшей к соответствующей точке исходного изображения, и второго 1-мерного ядра свертки во втором направлении, по существу, нормальном к контуру (С) в упомянутой точке на контуре.

13. Запоминающее устройство, содержащее команды, которые предписывают компьютерной системе выполнять этапы способа по п. 12.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области идентификации личности по рукописному тексту. Техническим результатом является повышение достоверности идентификации личности.

Изобретение относится к области микроскопического исследования ткани и клеток. Техническим результатом является повышение точности извлечение материала из объекта в области биологии, гистологии или патологии.

Изобретение относится к средствам обработки объемных изображений. Техническим результатом является уменьшение времени создания конечных изображений при выравнивании объемных секций данных изображения.

Изобретение относится к формированию 3D модели сосудов области, представляющий интерес, объекта. Техническим результатом является повышение точности формирования 3D модели сосудов области, представляющей интерес, объекта.

Изобретение относится к средствам для диагностической визуализации. Система обнаружения очагов содержит блок сегментации анатомического первого представляемого изображения области, блок обнаружения очагов высокого накопления радиоактивного индикатора по функциональному второму представляемому изображению, блок классификации области высокого накопления радиоактивного индикатора в соответствии с их положением относительно анатомических структур, блок определения накопления, который исследует сегментированные области чтобы идентифицировать нормальные и аномальные области, блок ослабления области высокого накопления радиоактивного индикатора на функциональном втором представляемом изображении на основании результатов блока классификации, при этом указанные ослабляемые области соответствуют анатомическим структурам, которые идентифицированы как нормальные, блок идентификации области высокого накопления как одно из возможного патологического изменения и отсутствия возможного патологического изменения и блок нормирования, выполненный с возможностью сравнивать метаболическую активность неослабленных областей высокой интенсивности с метаболической активностью областей, идентифицированных блоком определения накопления как нормальные.

Изобретение относится к разведению животных и, в частности, к устройствам и способам для определения оценок состояния тела (BCS) животных. Техническими результатами являются повышение точности и достоверности, а также исключение ошибок при определении количественного показателя состояния тела животного.

Изобретение относится к средствам управления камерой. Технический результат заключается в увеличении диапазона полученного изображения.

Изобретение относится к устройствам и способам обработки изображений. Техническим результатом является повышение точности определения выделения контура в объекте.

Изобретение относится к средствам анализа перфузионных изображений. Техническим результатом является повышение точности извлечения, относящееся к перфузии информации из изображения.

Изобретение относится к визуализации перфузии. Техническим результатом является уменьшение взаимодействия с пользователем, а также увеличение скорости обработки данных визуализации перфузии.

Изобретение касается способа и устройства обеспечения помощи в подборе размера устройств при медицинском вмешательстве. Способ заключается в получении рентгеновского изображения сосуда, введении в сосуд проволочного направителя, имеющего рентгеноконтрастный кончик проволоки, получении рентгеновского изображения кончика проволоки, разбиении на сегменты кончика проволоки при его прохождении через сосуд и предоставлении информации о размерах сосуда на основе размера кончика проволоки. Для предоставления информации о размерах виртуальную линейку, продолжающуюся параллельно проволоке, накладывают на изображение, при этом линейка отградуирована в долях длины кончика проволоки и представляет собой кривую, параллельную кончику проволоки, а кривая содержит градуировку, рассчитанную исходя из длины кончика, наблюдаемой в текущей проекции. Рентгеновская визуализирующая система содержит средство для получения информации о размерах, выполнена с возможностью осуществления способа и содержит также вычислительные средства для расчета виртуальной линейки и наложения на изображение виртуальной линейки, продолжающейся параллельно проволоке, для предоставления информации о размерах. Использование изобретения позволяет повысить точность подбора размера устройств для медицинских вмешательств. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к средствам сегментации изображения. Техническим результатом является повышение быстродействия сегментации. В способе для выделения участков изображения, содержащих движущиеся объекты, производят обнуление пикселей с одинаковыми номерами в обоих кадрах последовательно с краев изображения к центру, для каждого обнуленного пикселя измеряют добавку к межкадровой разности частотных характеристик при малых номерах p фаз, определяют номера обнуленных пикселей, при которых указанная добавка превышает установленный порог, по значениям этих номеров пикселей выделяют сегмент изображения, содержащий движущийся объект. 5 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средствам формирования функциональных изображений. Способ содержит получение первого изображения накопления первого контрастного вещества в ткани пациента, не являющейся объектом исследования, при этом первое изображение генерируется на основе первых данных от первого средства формирования изображений, получение второго изображения накопления второго контрастного вещества в исследуемой ткани пациента и ткани пациента, не являющейся объектом исследования, при этом второе изображение генерируется на основе вторых данных от другого второго средства формирования изображений, генерирование первой маски изображения на основе первого изображения, генерирование первого изображения особенности на основе второго изображения и первой маски изображения и отображение первого изображения особенности, которое не включает в себя накопление контрастного вещества в исследуемой ткани, не накапливающей контрастное вещество. Устройство формирования изображений содержит генератор масок и блок выделения особенностей, генерирующий изображение особенности. Использование изобретения позволяет снизить ошибки при оценке результатов терапии. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области обработки информации посредством использования результатов распознавания. Технический результат - обеспечение вывода нового результата распознавания, используя возможность повторного использования результатов вывода, полученных от множества механизмов распознавания. Устройство обработки информации содержит: средство получения результата распознавания для получения соответственных информаций результата распознавания, которые выводятся множеством механизмов распознавания, исполняющих процессы распознавания над данными цели распознавания; и средство вывода объединения результатов распознавания для вывода нового результата распознавания, полученного посредством объединения соответственных информаций результата распознавания, полученных от множества механизмов распознавания. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к способу автоматической сегментации структур мозга. Техническим результатом является повышение точности и надежности идентификации структурной атрофии после черепно-мозговой травмы. Способ содержит этапы, на которых выбирают в качестве интересующей анатомической структуры структуру мозга, являющуюся симметричной относительно срединной сагиттальной плоскости в здоровом мозге; выбирают деформируемую модель интересующей анатомической структуры, деформируемая модель образована из множества многоугольников; отображают деформируемую модель на дисплее; обнаруживают характерную точку интересующей анатомической структуры; адаптируют деформируемую модель путем перемещения каждого из многоугольников в направлении соответствующих характерных точек; идентифицируют деформации в сегментации интересующей анатомической структуры посредством идентификации срединной сагиттальной плоскости данного мозга и определения для интересующей анатомической структуры отклонений в средних значениях вершин между левой и правой полусферами данного мозга относительно срединной сагиттальной плоскости данного мозга. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области планирования лучевой терапии. Техническим результатом является снижение лучевой нагрузки на здоровую ткань за счет того, что к идентифицированному контуру поверхности добавляют непостоянную граничную область. Способ содержит этапы, на которых идентифицируют контур поверхности по меньшей мере одного интересующего объекта в наборе многомерных данных и определяют непостоянную граничную область на основании идентифицированного контура поверхности и по меньшей мере одного из морфологии поверхности интересующего объекта и анизотропного движения поверхности интересующего объекта, при этом непостоянная граничная область шире в направлении, перпендикулярном направлению движения, чем в направлении, параллельном направлению движения; причем к идентифицированному контуру поверхности добавляют непостоянную граничную область. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области техники выравнивания упорядоченного стека изображений разрезанного образца. Техническим результатом является повышение точности выравнивания каждого изображения образца, разделенного на части. В соответствии с настоящим способом и устройством, упорядоченный стек изображений выравнивается посредством последовательного определения, по меньшей мере, для двух уже выровненных изображений упорядоченного стека соответствующих рассогласований с невыровненным изображением, которое должно быть выровнено следующим, выбора, по меньшей мере, из двух выровненных изображений, в качестве опорного изображения, выровненного изображения, с которым невыровненное изображение имеет наименьшую величину рассогласования, и выравнивания невыровненного изображения с выбранным опорным изображением. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области техники медицинской диагностики методом визуализации. Техническим результатом является повышение точности регистрации двумерных/трехмерных изображений. Способ содержит этапы, на которых: извлекают двумерный набор признаков из двухмерного изображения; извлекают трехмерный набор признаков из трехмерного изображения; математически проецируют трехмерный набор признаков в двумерный набор проецируемых признаков с помощью проекционной геометрии; выполняют первую регистрацию двумерного набора признаков и двумерного набора проецируемых признаков и выполняют вторую регистрацию двумерного изображения и математической проекции трехмерного изображения; в котором операции извлечения содержат этап, на котором применяют алгоритм определения углов для извлечения признаков, содержащих угловые точки, из двухмерного или трехмерного изображения путем идентификации локально максимальных собственных значений инерционной матрицы градиента изображения вдоль множества направлений и путем идентификации дискретного набора пересечений линий исходя из идентифицированных локально максимальных собственных значений. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к навигации интервенционного устройства. Техническим результатом является повышение точности навигации интервенционного устройства внутри трубчатой структуры объекта. Система содержит: устройство захвата рентгеновского изображения; блок обработки; интерфейс; устройство захвата рентгеновского изображения захватывает данные 2-мерного рентгеновского изображения в одной геометрии проекции области интереса трубчатой структуры; блок обработки выполнен с возможностью обнаруживать интервенционное устройство на 2-мерном рентгеновском изображении; определяет 2-мерное положение интервенционного устройства на 2-мерном рентгеновском изображении; совмещает одно 2-мерное рентгеновское изображение с ранее захваченным 3-мерным набором данных области интереса; преобразовывает определенное 2-мерное положение интервенционного устройства в положение в 3-мерном наборе данных; выделяет локальные 3-мерные параметры в положении интервенционного устройства; генерирует навигационную информацию для определенного 3-мерного положения интервенционного устройства и выделенных локальных 3-мерных параметров; интерфейс обеспечивает навигационной информацией пользователя. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 18 ил.

Изобретение относится к области сегментации текущих диагностических изображений. Техническим результатом является повышение точности сегментации диагностических изображений. Система содержит: рабочую станцию, которая сегментирует объем интереса в ранее сформированных диагностических изображениях; процессор запрограммирован с возможностью совмещения сегментированных, ранее сформированных изображений и объединения сегментированных, ранее сформированных изображений в вероятностную карту, которая отражает вероятность того, что каждый воксель представляет объем интереса или фон, и среднюю сегментационную границу; процессор сегментации совмещает вероятностную карту с текущим диагностическим изображением, чтобы сформировать преобразованную вероятностную карту; предварительно обученный классификатор классифицирует воксели диагностического изображения с использованием вероятности того, что каждый воксель отражает объем интереса или фон; процессор объединения объединяет вероятности из классификатора и преобразованной вероятностной карты; процессор обработки сегментационной границы определяет сегментационную границу для объема интереса, основанного на текущем изображении, по вероятностям объединения. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх