專利名稱：用于基于滑降的簇的對(duì)象表征的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
該發(fā)明涉及從數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像中提取的對(duì)象的分割和表征。
相關(guān)技術(shù)討論從代表與由特殊陣列位置參考的解剖位置點(diǎn)相關(guān)的特性(比如灰度值或磁場強(qiáng)度)的數(shù)字值陣列中創(chuàng)建數(shù)字圖像。該組解剖位置點(diǎn)包括圖像域。在2維數(shù)字圖像中或者切片段(slice section)中，該離散陣列定位被稱為像素。三維數(shù)字圖像可以通過本領(lǐng)域公知的各種構(gòu)建技術(shù)從堆砌的切片段中構(gòu)建。三維圖像由也被稱為體素的由二維圖像的像素所組成的離散體積元素構(gòu)成。像素或體素特性可以被處理以確定關(guān)于與這樣的像素或體素相關(guān)的患者的解剖體組織構(gòu)造的各種特性。
分類、識(shí)別以及表征圖像結(jié)構(gòu)的過程被稱為分割。一旦解剖區(qū)域和結(jié)構(gòu)通過分析像素和/或體素而被識(shí)別，利用區(qū)域特性和特征的后續(xù)的處理和分析可以被應(yīng)用到相關(guān)的領(lǐng)域，因此既改進(jìn)了成像系統(tǒng)的精度又改進(jìn)了圖像系統(tǒng)的效率。用于表征形狀和分割對(duì)象的一種方法是基于滑降(tobogganing)的?；凳欠堑?、單一參數(shù)、線性執(zhí)行時(shí)間過分割的方法。它是非迭代的，因?yàn)樗鼘?duì)每個(gè)圖像像素/體素只處理一次，因此說明是線性執(zhí)行時(shí)間。唯一的輸入是圖像的‘不連續(xù)性’或‘局部對(duì)比度’量度，其被用于確定在每個(gè)像素處切片的方向。滑降的一種實(shí)現(xiàn)是使用用于確定在每個(gè)像素/體素處切片方向的滑降勢(toboggan potential)。該滑降勢從初始圖像以二維、三維或更高維被計(jì)算，并且特定的勢取決于應(yīng)用和將被分割的對(duì)象。一種簡單、示例性的用于定義滑降勢的技術(shù)將作為給定像素和它最接近的鄰居之間的強(qiáng)度差。于是每個(gè)像素在由最大(或最小)勢確定的方向上‘滑動(dòng)’。滑向同一位置的所有像素/體素被組合在一起，因此將圖像體積劃分為體素簇的集合?；悼梢员粦?yīng)用于許多不同的解剖結(jié)構(gòu)和不同類型的數(shù)據(jù)集，例如CT、MR、PET等，其中滑降型勢可以被計(jì)算。
對(duì)象分割和形狀表征假定感興趣的對(duì)象已經(jīng)通過某一規(guī)序定位。例如，為了在虛擬結(jié)腸鏡檢查中分割和表征息肉，息肉候選可以被用戶利用鼠標(biāo)手動(dòng)單擊或由檢測模塊自動(dòng)檢測。對(duì)象分割提供構(gòu)成對(duì)象的像素集合，而形狀表征目的是計(jì)算多個(gè)參數(shù)以表征該對(duì)象。分割的對(duì)象和計(jì)算的參數(shù)可以被直接顯示給用戶或者可以由自動(dòng)模塊(例如分類器)使用以進(jìn)一步處理。這些參數(shù)的例子包括對(duì)象量度(比如它的最長線性尺寸、它的體積、它的紋理、強(qiáng)度的矩(moment)的計(jì)算等)以及在所述對(duì)象量度上計(jì)算出的統(tǒng)計(jì)特性。在虛擬結(jié)腸鏡檢查情況下，進(jìn)一步處理的例子包括確定候選是否是息肉；一旦候選被分類為息肉，該息肉就將被測量。

發(fā)明內(nèi)容
在此所描述的本發(fā)明的示例實(shí)施例通常包括用于在基于滑降的聚類(clustering)之后獲得全局的和分層的對(duì)象特征的方法和系統(tǒng)。全局特征包括作為整體在簇上所計(jì)算的那些特征，而層特征包括當(dāng)在所提取的滑降簇內(nèi)提取層之后所計(jì)算的那些特征。在此描述的技術(shù)可應(yīng)用于從不同的模態(tài)中所獲得的多維圖像。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于在數(shù)字化圖像中表征對(duì)象的方法，包括提供包含相應(yīng)于N維空間內(nèi)的點(diǎn)域的多個(gè)強(qiáng)度的數(shù)字化體積圖像；從所述圖像內(nèi)的連續(xù)點(diǎn)的子集形成滑降簇，所述滑降簇包括集中點(diǎn)；從該滑降簇提取第一層以及從所述滑降層計(jì)算一個(gè)或多個(gè)特征。
按照本發(fā)明的另一方面，該第一層包括所述滑降簇的表面層，其包括沒有其它簇點(diǎn)滑向的那些簇點(diǎn)。
按照本發(fā)明的另一方面，所述特征包括一個(gè)或多個(gè)在所述層內(nèi)的點(diǎn)的點(diǎn)強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)矩、在所述層內(nèi)的點(diǎn)的滑降勢值的統(tǒng)計(jì)矩、所述層的球形、在所述層內(nèi)每個(gè)點(diǎn)的直接距離和滑動(dòng)距離、所述直接距離與所述滑動(dòng)距離的比、或在所述層內(nèi)每個(gè)點(diǎn)的正常方向與滑動(dòng)方向的一致性。
按照本發(fā)明的另一方面，在所述簇內(nèi)的點(diǎn)具有滑降勢值，并且進(jìn)一步包括從所述滑降簇提取一個(gè)或多個(gè)層，其中每層包括其滑降勢值在預(yù)定范圍內(nèi)的簇點(diǎn)。
按照本發(fā)明的另一方面，該方法包括為每層計(jì)算一個(gè)或多個(gè)在每個(gè)所述層內(nèi)的點(diǎn)的強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)矩，并且計(jì)算跨越所述層的所述統(tǒng)計(jì)矩的改變率。
按照本發(fā)明的另一方面，該改變率根據(jù)中心在所述簇的集中點(diǎn)的坐標(biāo)系被計(jì)算。
按照本發(fā)明的另一方面，該方法包括計(jì)算所述改變率的一個(gè)或多個(gè)傅立葉描述子(Fourier descriptor)。
按照本發(fā)明的另一方面，該方法包括計(jì)算所述改變率的一個(gè)或多個(gè)小波描述子。
按照本發(fā)明的另一方面，該方法包括為每層計(jì)算一個(gè)或多個(gè)在每個(gè)所述層內(nèi)的點(diǎn)的滑降勢的統(tǒng)計(jì)矩，并且計(jì)算跨越所述層的所述統(tǒng)計(jì)矩的改變率。
按照本發(fā)明的另一方面，該改變率根據(jù)中心在所述簇的集中點(diǎn)的坐標(biāo)系被計(jì)算。
按照本發(fā)明的另一方面，該方法包括計(jì)算所述改變率的一個(gè)或多個(gè)傅立葉描述子。
按照本發(fā)明的另一方面，該方法包括計(jì)算所述改變率的一個(gè)或多個(gè)小波描述子。
按照本發(fā)明的另一方面，該滑降簇包括多個(gè)集中點(diǎn)。
按照本發(fā)明的另一方面，提供一種計(jì)算機(jī)可讀程序存儲(chǔ)設(shè)備，確實(shí)地體現(xiàn)一種執(zhí)行用于表征數(shù)字化圖像內(nèi)的對(duì)象的方法步驟的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行程序指令。


圖1描述說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的給定5×5二維滑降勢的滑降過程的非限制示例。
圖2描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有兩層的滑降簇。
圖3描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的與三維體積內(nèi)的結(jié)構(gòu)相關(guān)的簇的兩個(gè)所提取的層。
圖4描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于滑降的對(duì)象表征方法的流程圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于實(shí)現(xiàn)基于滑降的對(duì)象表征方案的示例性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的框圖。
具體實(shí)施例方式
在此所描述的本發(fā)明的示例性實(shí)施例通常包括用于在數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像中分割對(duì)象和表征形狀的系統(tǒng)和方法。雖然本發(fā)明的示例性實(shí)施例在分割和表征結(jié)腸和特別是結(jié)腸息肉的上下文中被討論，但應(yīng)當(dāng)理解的是，在此提出的對(duì)象分割和形狀表征方法能應(yīng)用到三維CT圖像以及可以計(jì)算滑降型勢的任何維的不同模態(tài)的圖像。用于基于滑降的對(duì)象分割的系統(tǒng)和方法被公開在這些發(fā)明人的共同未決的專利申請中，“System and Method for Toboggan-based ObjectSegmentation using Distance Transform”，提交于2005年6月6日的美國專利申請No.11/---,---，以及“System and Method for Dynamic Fast Tobogganing”，提交于2005年6月6日的美國專利申請No.11/---,---，這兩者的內(nèi)容在此被全部結(jié)合作為參考。
如同在此所使用的，術(shù)語“圖像”表示由離散圖像元素(例如，二維圖像和三維圖像的像素)組成的多維數(shù)據(jù)。例如，圖像可以是由計(jì)算機(jī)X線斷層攝影術(shù)、磁共振成像、超聲或本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的任何其它醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)所收集的對(duì)主體的醫(yī)學(xué)圖像。圖像也可以從非醫(yī)學(xué)上下文、比如遙感系統(tǒng)、電子顯微鏡檢查術(shù)等來提供。雖然圖像可以被認(rèn)為是從R3到R的函數(shù)，但本發(fā)明的方法不限制于這樣的圖像，并且可以被應(yīng)用于任何維的圖像，例如二維圖片或三維體積。對(duì)于二或三維圖像，圖像域典型地是二或三維矩形陣列，其中參照一組二個(gè)或三個(gè)互相正交軸，每個(gè)像素或體素可以被尋址。在此所使用的術(shù)語“數(shù)字”和“數(shù)字化”指的是通過數(shù)字獲取系統(tǒng)或通過從模擬圖像的轉(zhuǎn)化以數(shù)字或數(shù)字化格式獲得的圖像或體積。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，滑降簇可以通過首先二值化圖像并且隨后使用動(dòng)態(tài)距離變換執(zhí)行快速滑降來獲得。應(yīng)當(dāng)理解的是，獲得滑降簇的方法是非限制的，并且獲得滑降簇的其它技術(shù)也在本發(fā)明實(shí)施例的范圍內(nèi)。一旦滑降簇已經(jīng)形成，在該簇上可以計(jì)算各種特征。由于滑降簇由已滑向公共集中點(diǎn)的點(diǎn)形成，因此滑降簇是連續(xù)的點(diǎn)集。依據(jù)可以被歸類為基于像素、基于簇和基于滑降層的特征，可以表征對(duì)象。
圖1描述說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的給定5×5二維滑降勢的滑降過程的非限制示例。每個(gè)數(shù)代表在每個(gè)像素處的滑降勢值。在這個(gè)例子中，每個(gè)像素滑向它的具有最小勢的鄰居，如圖中箭頭所指。在其它情形中，像素可以滑向具有最大勢的鄰居。這里所示的所有像素滑向具有勢0的稱為集中位置的同一位置，形成單一簇。該集中位置是具有極限勢值的像素，或者最大值或者最小值，因此它不能滑向任何它的鄰居。
在所形成的簇中的每個(gè)像素都具有強(qiáng)度和強(qiáng)度梯度大小。另外，可以為滑降簇計(jì)算幾個(gè)其它的基于像素的特征。
一組基于像素的特征包括直接距離、滑動(dòng)距離和它們的比率。像素的直接距離d被定義為從該像素到它的集中位置的歐幾里得(Euclidean)距離，而在滑降簇中像素的滑動(dòng)距離s被定義為到其集中位置的它的滑動(dòng)路徑的長度。典型地，滑動(dòng)距離在大小上大于直接距離。當(dāng)然該比率被定義為d/s。該比率的大小是該簇的球形的量度。大的比率大小、也就是比率值接近于1.0，表示球形或半球形形狀的簇。
作為一個(gè)例子，再次參見圖1，在該圖中圓圈圈住的像素的滑動(dòng)距離是++1＝3.8284，而它的直接距離是(3-1)2+(4-1)2=3.6506,]]>并且直接/滑動(dòng)距離比率是3.6506/3.8284＝0.9418。
另一組基于像素的特征包括正常方向、滑動(dòng)方向和它們的一致性。正常方向由初始圖像的微商確定，即，強(qiáng)度梯度的方向。滑動(dòng)方向被定義為從該像素向它的集中位置的方向。它們的一致性被計(jì)算為兩個(gè)方向的內(nèi)積。該積可以被標(biāo)準(zhǔn)化歸一。該正常方向與滑動(dòng)方向的一致性是簇的球形的另一指示器。較大的一致性值的大小表示滑動(dòng)方向和正常方向更接近平行，并且簇在形狀上更接近球形。
基于簇的特征包括可以根據(jù)整個(gè)所提取的滑降簇計(jì)算的那些量度，比如最長線性尺寸、體積等。另一有用的基于簇的特征是球形。計(jì)算球形的一種技術(shù)包括首先計(jì)算所提取的像素的坐標(biāo)的協(xié)方差矩陣C，然后計(jì)算該協(xié)方差矩陣的特征值。在N維中的協(xié)方差可以由Cij＝<(xi-μi)(xj-μj)>定義，其中xi是像素坐標(biāo)而μi是第i維的平均坐標(biāo)。在二維中，有兩個(gè)特征值(e1，e2)以及一個(gè)比率e1/e2。在三維中，有三個(gè)特征值(e1，e2，e3)以及三個(gè)比率(r1＝e1/e2，r2＝e1/e3，r3＝e2/e3)。該三個(gè)特征值是非負(fù)的并且被排序使得0≤e1≤e2≤e3。所述特征值和它們的比率捕獲該簇的球形。球形或半球形簇具有相等或幾乎相等的特征值比率。另一方面，具有彼此幾乎相等而與第三個(gè)特征值不相等的兩個(gè)特征值的三維簇將在形狀上更是圓柱或盤狀。不同的特征值將趨向于表征橢圓體的結(jié)構(gòu)。
基于簇的特征也包括基于像素的特征的統(tǒng)計(jì)特性，例如，強(qiáng)度矩、梯度大小、直接距離、滑動(dòng)距離、直接/滑動(dòng)比率、正常方向和滑動(dòng)方向的一致性等。
滑降簇的拓?fù)浠驇缀翁匦砸部梢杂赏ㄟ^對(duì)該簇的像素強(qiáng)度進(jìn)行傅立葉變換所獲得的傅立葉描述子來表征。其它描述子(比如小波)也可以用于此目的。
滑降簇是分層結(jié)構(gòu)。另一組簇特征可以從滑降層本身來計(jì)算。為了這樣做，需要從該簇中提取滑降層。
一般而言，第一滑降層是包括沒有其它像素滑向的那些像素的滑降表面。第二層是作為第一層的鄰居的那些像素。一般地，第n滑降層包括是先前的、即第(n-1)層的鄰居的那些像素。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，滑降勢可以使用動(dòng)態(tài)距離變換計(jì)算。然后可以根據(jù)勢值提取滑降層。例如，第一層、即滑降表面包括具有小于2的勢的那些像素，第二層包括具有大于2但小于3的勢的那些像素，并且第三層是具有大于3但小于4的勢的那些像素。
圖2描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有兩層的滑降簇。為了討論的簡單性，只有一個(gè)這樣的簇20被顯示。用淺灰圓圈標(biāo)記的像素21標(biāo)識(shí)滑降簇20的表面層。下一層22用深灰圓圈標(biāo)記。更大的簇將有比該圖中所示出的更多的層。
圖3描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的與三維體積的中心的結(jié)構(gòu)相關(guān)的簇之一的兩個(gè)所提取的層。該圖中的三個(gè)面板(panel)是同一三維對(duì)象的三個(gè)正交視圖。為了簡化，只有左側(cè)下面的面板被標(biāo)注。與結(jié)腸息肉相關(guān)的簇30包括由淺灰點(diǎn)指示的表面層31和由深灰點(diǎn)指示的第二層32。
一旦滑降層被提取，可以根據(jù)該層計(jì)算多個(gè)特征。這些特征包括、但不限制于該層內(nèi)的像素強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)矩、該層內(nèi)的像素滑降勢的統(tǒng)計(jì)矩、層的球形、直接距離、滑動(dòng)距離、直接/滑動(dòng)比率、以及正常方向與滑動(dòng)方向的一致性。
這些特征允許根據(jù)拓?fù)?、幾何和與密度相關(guān)的特性來表征每一層。拓?fù)浜蛶缀翁匦园ㄅc形狀相關(guān)的特性、比如球形，而與密度相關(guān)的特性是從該層的統(tǒng)計(jì)矩計(jì)算的那些特性。例如，在層內(nèi)的強(qiáng)度分布的分析可以顯現(xiàn)該層的一個(gè)或多個(gè)部分/片段比該層的剩余部分密度要小。
滑降層結(jié)構(gòu)也能夠計(jì)算跨越不同滑降層的特征以觀察特征的值跨越不同的層如何改變，比如跨越滑降層的強(qiáng)度值改變。例如，可以根據(jù)與每個(gè)單獨(dú)層相關(guān)的強(qiáng)度值或滑降勢值計(jì)算統(tǒng)計(jì)矩，然后確定這些矩如何跨越層改變。參見圖2，可以根據(jù)該層來計(jì)算強(qiáng)度的梯度或勢統(tǒng)計(jì)矩。例如，可以根據(jù)表面層21、然后根據(jù)第二層22來計(jì)算平均強(qiáng)度值，并且利用任何其它層呈現(xiàn)至集中點(diǎn)的所有通路。平均強(qiáng)度的平均改變率可以被計(jì)算以說明強(qiáng)度的跨越層的總的改變?？蛇x擇地，可以相對(duì)于中心在簇的附近或集中點(diǎn)的坐標(biāo)系根據(jù)層來計(jì)算改變率。
跨越滑降層的拓?fù)浠驇缀胃淖円部梢员槐碚鳌＠?，每層的形狀可以由通過對(duì)每層的像素強(qiáng)度進(jìn)行傅立葉變換獲得的傅立葉描述子來表征。跨越滑降層的傅立葉描述子改變率是對(duì)滑降簇的對(duì)象進(jìn)行表征的另一技術(shù)。其它描述子(比如小波)也可以用于此目的。
圖4描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于滑降的對(duì)象表征方法的流程圖。該過程開始于提供將被分割的圖像的步驟41。該圖像應(yīng)當(dāng)是數(shù)字格式，雖然該圖像可以是模擬圖像的數(shù)字化版本。圖像可以通過任何本領(lǐng)域公知的成像模態(tài)而產(chǎn)生，比如MR、CT、PET、US等。在步驟42，在圖像上執(zhí)行滑降以形成滑降簇?；悼梢酝ㄟ^在這些發(fā)明人的共同未決的專利申請中所公開的技術(shù)來執(zhí)行，“System and Method for Toboggan-based Object Segmentation using DistanceTransform”，提交于2005年6月6日的美國專利申請No.11/---,---，以及“Systemand Method for Dynamic Fast Tobogganing”，提交于2005年6月6日的美國專利申請No.11/---,---。一旦已經(jīng)形成和標(biāo)識(shí)了滑降簇，如上描述，可以提取基于像素和簇的特征。另外，在步驟44可以從該滑降簇中提取一個(gè)或多個(gè)層，并且在步驟45，如上所述，可以為每層以及跨越層來提取和計(jì)算簇特征，以確定特征的值如何根據(jù)層改變，如上所述。步驟形成滑降簇42、提取基于像素和簇的特征43、從簇提取層44、以及從層計(jì)算特征的步驟45可以被重復(fù)以用于該圖像內(nèi)的其它簇。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，可能存在這樣的情況，其中，感興趣的對(duì)象被分裂成多個(gè)滑降簇以及合并策略將會(huì)被需要。在這種情況下，合起來代表感興趣對(duì)象的這些滑降簇需要被合并成一個(gè)大的簇。各種標(biāo)準(zhǔn)可以被用于選擇滑降簇用以合并。這樣的簇將會(huì)具有多于一個(gè)的集中點(diǎn)，并且集中點(diǎn)可以包括最小值和最大值。然而，在合成的簇中的每個(gè)像素將仍然滑降成一個(gè)集中點(diǎn)，并且因此比如滑動(dòng)距離、直接距離、正常方向和滑動(dòng)方向之類的基于像素的特征仍可以被用于表征該簇。另外，基于簇以及基于層的特征也可以被用于表征簇對(duì)象，如上所述。
應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明可以用硬件、軟件、固件、專用過程或它們的組合實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明可以以作為確實(shí)體現(xiàn)于計(jì)算機(jī)可讀程序存儲(chǔ)設(shè)備的應(yīng)用程序的軟件來實(shí)現(xiàn)。該應(yīng)用程序可以被上載至、并由包括任何適當(dāng)?shù)捏w系結(jié)構(gòu)的機(jī)器執(zhí)行。
圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于實(shí)現(xiàn)基于滑降的對(duì)象表征方案的示例性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的框圖?，F(xiàn)在參見圖5，用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)51尤其可以包括中央處理單元(CPU)52、存儲(chǔ)器53和輸入/輸出(I/O)接口54。該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)51一般地通過I/O接口54被耦合到顯示器55和各種輸入設(shè)備56(比如鼠標(biāo)和鍵盤)。支持電路可以包括比如高速緩存、電源、時(shí)鐘電路和通信總線之類的電路。存儲(chǔ)器53可以包括隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、磁盤驅(qū)動(dòng)器、磁帶驅(qū)動(dòng)器等或它們的組合。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)為存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器53中并由CPU 52執(zhí)行的例行程序57以處理來自信號(hào)源58的信號(hào)。這樣，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)51是當(dāng)執(zhí)行本發(fā)明的例行程序57時(shí)成為專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)51也包括操作系統(tǒng)和微指令代碼。在此描述的各種過程和功能可以是微指令的一部分或者通過操作系統(tǒng)執(zhí)行的應(yīng)用程序的一部分(或它們的組合)。另外，各種其它外圍設(shè)備可以被連接到計(jì)算機(jī)平臺(tái)，比如附加的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備和打印設(shè)備。
應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解的是，因?yàn)樵诟綀D中所描述的一些組成系統(tǒng)部件和方法步驟可以用軟件實(shí)現(xiàn)，因此系統(tǒng)部件(或過程步驟)間的實(shí)際連接可以根據(jù)本發(fā)明規(guī)劃的方式而不同。給定在此所提供的本發(fā)明教導(dǎo)，相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能夠構(gòu)思本發(fā)明的這些和相似的實(shí)施或配置。
以上描述的特定實(shí)施例僅是說明性的，因?yàn)楸景l(fā)明可以以不同、但明顯對(duì)具有在此的教導(dǎo)的好處的本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言等效的方式修改和實(shí)行。而且，意指不局限于在比所示的構(gòu)造或設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，不同于如在下面的權(quán)利要求所描述的。因此顯然地，如上所公開的特定實(shí)施例可以被改變或修改，并且所有這樣的改變都被認(rèn)為包括在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。相應(yīng)地，在此尋求的保護(hù)在下面的權(quán)利要求中提出。
權(quán)利要求
1.一種用于表征在數(shù)字化圖像中的對(duì)象的方法，包括以下步驟提供包括與N維空間中的點(diǎn)域相應(yīng)的多個(gè)強(qiáng)度的數(shù)字化體積圖像；從所述圖像中的連續(xù)點(diǎn)的子集形成滑降簇，所述滑降簇包括集中點(diǎn)；從所述滑降簇提取第一層；以及從所述滑降層計(jì)算一個(gè)或多個(gè)特征。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中所述第一層包括所述滑降簇的表面層，其包括沒有其它簇點(diǎn)滑向的那些簇點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1的方法，其中所述特征包括一個(gè)或多個(gè)在所述層內(nèi)的點(diǎn)的點(diǎn)強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)矩、在所述層內(nèi)的點(diǎn)的滑降勢值的統(tǒng)計(jì)矩、所述層的球形、在所述層內(nèi)的每個(gè)點(diǎn)的直接距離和滑動(dòng)距離、所述直接距離與所述滑動(dòng)距離的比率，或在所述層內(nèi)每個(gè)點(diǎn)的正常方向與滑動(dòng)方向的一致性。
4.如權(quán)利要求1的方法，其中在所述簇內(nèi)的每個(gè)點(diǎn)都具有滑降勢值，并且進(jìn)一步包括從所述滑降簇提取一個(gè)或多個(gè)層，其中每層都包括其滑降勢值在預(yù)定范圍內(nèi)的簇點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求4的方法，進(jìn)一步包括為每一層計(jì)算一個(gè)或者多個(gè)在每個(gè)所述層內(nèi)的點(diǎn)的強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)矩，并且計(jì)算跨越所述層所述統(tǒng)計(jì)矩的改變率。
6.如權(quán)利要求5的方法，其中所述改變率相對(duì)于中心在所述簇的集中點(diǎn)的坐標(biāo)系被計(jì)算。
7.如權(quán)利要求5的方法，進(jìn)一步包括計(jì)算所述改變率的一個(gè)或多個(gè)傅立葉描述子。
8.如權(quán)利要求5的方法，進(jìn)一步包括計(jì)算所述改變率的一個(gè)或多個(gè)小波描述子。
9.如權(quán)利要求4的方法，進(jìn)一步包括為每一層計(jì)算一個(gè)或者多個(gè)在每個(gè)所述層內(nèi)的點(diǎn)的滑降勢的統(tǒng)計(jì)矩，并且計(jì)算跨越所述層所述統(tǒng)計(jì)矩的改變率。
10.如權(quán)利要求9的方法，其中所述改變率相對(duì)于中心在所述簇的集中點(diǎn)的坐標(biāo)系被計(jì)算。
11.如權(quán)利要求9的方法，進(jìn)一步包括計(jì)算所述改變率的一個(gè)或多個(gè)傅立葉描述子。
12.如權(quán)利要求9的方法，其中進(jìn)一步包括計(jì)算所述改變率的一個(gè)或多個(gè)小波描述子。
13.如權(quán)利要求1的方法，其中所述滑降簇包括多個(gè)集中點(diǎn)。
14.一種用于表征在數(shù)字化圖像中的對(duì)象的方法，包括以下步驟從數(shù)字化體積圖像中提取滑降簇，所述滑降簇包括所述圖像內(nèi)的一組連續(xù)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)都具有強(qiáng)度值；計(jì)算所述滑降簇的一個(gè)或多個(gè)形狀特性。
15.如權(quán)利要求14的方法，其中所述數(shù)字化體積圖像包括與N維空間內(nèi)的點(diǎn)域相應(yīng)的多個(gè)強(qiáng)度。
16.如權(quán)利要求14的方法，其中所述形狀特性包括球形，并且其中計(jì)算球形進(jìn)一步包括從所述簇中的點(diǎn)的坐標(biāo)來計(jì)算所述簇的協(xié)方差矩陣、計(jì)算所述協(xié)方差矩陣的特征值以及計(jì)算特征值的比率。
17.如權(quán)利要求14的方法，其中所述簇具有集中點(diǎn)，并且其中計(jì)算形狀特性進(jìn)一步包括對(duì)所述簇中的每個(gè)點(diǎn)確定到所述集中點(diǎn)的直接距離、到所述集中點(diǎn)的滑動(dòng)距離以及所述直接距離和所述滑動(dòng)距離的比率。
18.如權(quán)利要求17的方法，進(jìn)一步包括為所述簇計(jì)算所述直接距離、所述滑動(dòng)距離和所述比率的一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)矩。
19.如權(quán)利要求14的方法，其中所述簇具有集中點(diǎn)，并且其中計(jì)算形狀特性進(jìn)一步包括對(duì)該簇中的每個(gè)點(diǎn)確定正常方向、向所述集中點(diǎn)的滑動(dòng)方向以及所述正常方向和所述滑動(dòng)方向的內(nèi)積。
20.如權(quán)利要求19的方法，進(jìn)一步包括為所述簇計(jì)算所述正常方向、所述滑動(dòng)方向和所述內(nèi)積的一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)矩。
21.一種計(jì)算機(jī)可讀程序存儲(chǔ)設(shè)備，確實(shí)地包含執(zhí)行用于表征數(shù)字化圖像內(nèi)的對(duì)象的方法步驟的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的程序，所述方法包括以下步驟提供包括與N維空間中的點(diǎn)域相應(yīng)的多個(gè)強(qiáng)度的數(shù)字化體積圖像；從所述圖像中的連續(xù)點(diǎn)的子集形成滑降簇，所述滑降簇包括集中點(diǎn)；從所述滑降簇提取第一層；以及從所述滑降層計(jì)算一個(gè)或多個(gè)特征。
22.如權(quán)利要求21的計(jì)算機(jī)可讀程序存儲(chǔ)設(shè)備，其中所述第一層包括所述滑降簇的表面層，其包括沒有其它簇點(diǎn)滑向的那些簇點(diǎn)。
23.如權(quán)利要求21的計(jì)算機(jī)可讀程序存儲(chǔ)設(shè)備，其中所述特征包括一個(gè)或多個(gè)在所述層內(nèi)的點(diǎn)的點(diǎn)強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)矩、在所述層內(nèi)的點(diǎn)的滑降勢值的統(tǒng)計(jì)矩、所述層的球形、在所述層內(nèi)每個(gè)點(diǎn)的直接距離和滑動(dòng)距離、所述直接距離與所述滑動(dòng)距離的比率，或在所述層內(nèi)每個(gè)點(diǎn)的正常方向與滑動(dòng)方向的一致性。
24.如權(quán)利要求21的計(jì)算機(jī)可讀程序存儲(chǔ)設(shè)備，其中在所述簇內(nèi)的每個(gè)點(diǎn)都具有滑降勢值，并且進(jìn)一步包括從所述滑降簇提取一個(gè)或多個(gè)層，其中每層包括其滑降勢值在預(yù)定范圍內(nèi)的簇點(diǎn)。
25.如權(quán)利要求24的計(jì)算機(jī)可讀程序存儲(chǔ)設(shè)備，進(jìn)一步包括為每層計(jì)算一個(gè)或多個(gè)在每個(gè)所述層內(nèi)的點(diǎn)的強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)矩，并且計(jì)算跨越所述層所述統(tǒng)計(jì)矩的改變率。
26.如權(quán)利要求25的計(jì)算機(jī)可讀程序存儲(chǔ)設(shè)備，其中所述改變率相對(duì)于中心在所述簇的集中點(diǎn)的坐標(biāo)系被計(jì)算。
27.如權(quán)利要求25的計(jì)算機(jī)可讀程序存儲(chǔ)設(shè)備，進(jìn)一步包括計(jì)算所述改變率的一個(gè)或多個(gè)傅立葉描述子。
28.如權(quán)利要求25的計(jì)算機(jī)可讀程序存儲(chǔ)設(shè)備，進(jìn)一步包括計(jì)算所述改變率的一個(gè)或多個(gè)小波描述子。
29.如權(quán)利要求24的計(jì)算機(jī)可讀程序存儲(chǔ)設(shè)備，進(jìn)一步包括為每層計(jì)算一個(gè)或多個(gè)在每個(gè)所述層內(nèi)的點(diǎn)的滑降勢的統(tǒng)計(jì)矩，并且計(jì)算跨越所述層所述統(tǒng)計(jì)矩的改變率。
30.如權(quán)利要求29的計(jì)算機(jī)可讀程序存儲(chǔ)設(shè)備，其中所述改變率相對(duì)于中心在所述簇的集中點(diǎn)的坐標(biāo)系被計(jì)算。
31.如權(quán)利要求29的計(jì)算機(jī)可讀程序存儲(chǔ)設(shè)備，所述方法進(jìn)一步包括計(jì)算所述改變率的一個(gè)或多個(gè)傅立葉描述子。
32.如權(quán)利要求29的計(jì)算機(jī)可讀程序存儲(chǔ)設(shè)備，其中所述方法進(jìn)一步包括計(jì)算所述改變率的一個(gè)或多個(gè)小波描述子。
33.如權(quán)利要求21的計(jì)算機(jī)可讀程序存儲(chǔ)設(shè)備，其中所述滑降簇包括多個(gè)集中點(diǎn)。
全文摘要
一種用于表征在數(shù)字化圖像中的對(duì)象的方法，包括提供(41)包含與N維空間內(nèi)的點(diǎn)域相應(yīng)的多個(gè)強(qiáng)度的數(shù)字化體積圖像；從該圖像內(nèi)的連續(xù)點(diǎn)的子集形成(42)滑降簇，所述滑降簇包括集中點(diǎn)；從所述滑降簇提取(44)第一層；以及從所述滑降層計(jì)算(45)一個(gè)或多個(gè)特征。
文檔編號(hào)G06T5/00GK101027692SQ200580024305
公開日2007年8月29日 申請日期2005年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月20日
發(fā)明者J·梁, L·博戈尼 申請人:美國西門子醫(yī)療解決公司