專利名稱：使用兩個(gè)圖像的圖像處理設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理設(shè)備和方法，其適用于在利用醫(yī)學(xué)圖像的CAD(計(jì)算機(jī)輔助診斷)技術(shù)等中作為處理如差處理的目標(biāo)的兩個(gè)圖像的配準(zhǔn)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在CAD領(lǐng)域，數(shù)字圖像的使用得到發(fā)展。因此，通過使醫(yī)學(xué)圖像數(shù)字化，出現(xiàn)了在利用銀鹽攝影的傳統(tǒng)診斷中難以進(jìn)行的診斷形式的可能性。
更具體地說(shuō)，在傳統(tǒng)診斷中，在觀察患者的狀況期間在不同時(shí)間點(diǎn)拍攝的多個(gè)X射線照片被比較用于診斷的情況下，其上已分別顯影X射線照片的膠片通常被懸掛在燈箱(schaukasten)上，并且懸掛的膠片被實(shí)際地比較及讀取。
同時(shí)，在數(shù)字圖像被用于診斷的情況下，關(guān)于一個(gè)患者的在不同時(shí)間點(diǎn)拍攝的兩個(gè)數(shù)字圖像要進(jìn)行配準(zhǔn)(registration)，以使一個(gè)數(shù)字圖像的正常解剖結(jié)構(gòu)與另一個(gè)數(shù)字圖像的解剖結(jié)構(gòu)相符，然后，對(duì)兩個(gè)數(shù)字圖像執(zhí)行相減處理，由此產(chǎn)生并輸出差圖像。隨后，將輸出的差圖像與該對(duì)兩個(gè)原始數(shù)字圖像相比較，由此可以更精確地掌握兩個(gè)原始圖像之間的變化。
在例如對(duì)應(yīng)于USP5359513并在下文中被稱作文件1的日本專利申請(qǐng)公開No.H07-037074中公開了這樣一種差圖像產(chǎn)生方法。即，根據(jù)文件1中公開的產(chǎn)生方法，在不同時(shí)間點(diǎn)分別拍攝的兩個(gè)胸部X射線圖像要進(jìn)行配準(zhǔn)，并可產(chǎn)生差圖像。這里，應(yīng)當(dāng)注意，這樣的相減處理被稱作時(shí)間相減處理。
隨后，將參照?qǐng)D25描述如文件1中所公開的實(shí)現(xiàn)時(shí)間相減處理的設(shè)備的示意構(gòu)成。
在圖25中，首先，由圖像輸入單元1輸入的一對(duì)醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像通過預(yù)處理單元11進(jìn)行密度校正處理，然后，輸入到ROI(感興趣區(qū)域)匹配單元12。在ROI匹配單元12中，通過計(jì)算互相關(guān)系數(shù)對(duì)于多個(gè)設(shè)置的ROI(感興趣區(qū)域)執(zhí)行匹配處理，并且對(duì)于每個(gè)ROI計(jì)算表示該對(duì)醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像(兩個(gè)圖像)的位移量的偏移向量。
然后，在多項(xiàng)式內(nèi)插單元13中，通過二元n級(jí)多項(xiàng)式對(duì)計(jì)算的偏移向量進(jìn)行近似內(nèi)插。隨后，在配準(zhǔn)單元5中，對(duì)兩個(gè)圖像的任意一個(gè)應(yīng)用非線性失真。此外，在相減操作單元6中，在相應(yīng)位置的像素之間執(zhí)行相減操作，由此產(chǎn)生差信號(hào)。之后，在后處理單元7中，對(duì)差信號(hào)執(zhí)行包括灰度處理等的后處理，并且處理的信號(hào)被輸出到輸出單元8。
此外，用于胸部X射線圖像的時(shí)間相減技術(shù)是用于處理作為在不同時(shí)間點(diǎn)拍攝的人體的一部分的公用對(duì)象的第一和第二圖像的技術(shù)。更具體地說(shuō)，時(shí)間相減技術(shù)校正肺野的變形，該變形是由于各種因素比如對(duì)象的前后及左右移動(dòng)、對(duì)象的呼吸、X射線管照射角度的改變等引起的，時(shí)間相減技術(shù)執(zhí)行相減處理，然后提取包括變化的部分作為兩個(gè)圖像的差圖像。通過應(yīng)用上述時(shí)間相減技術(shù)，可以從第一和第二圖像中提取僅對(duì)應(yīng)于病變位置的變化的圖像分量，而不會(huì)涉及一般的正常組織比如骨頭、血管等的圖像分量。因此，特別是在時(shí)間相減CAD技術(shù)中，可以臨床期待早期病變檢測(cè)、早期檢測(cè)隱藏在正常組織比如肋骨及血管等之后的病變部位、防止病變的失察以及快速判讀射線照片。
在任何情況下，時(shí)間相減技術(shù)的主要要素是用于校正在第一和第二圖像之間出現(xiàn)的變形的配準(zhǔn)技術(shù)。順便地說(shuō)，對(duì)應(yīng)于美國(guó)專利公開No.2001048757并在下文中被稱作文件2的日本專利申請(qǐng)公開No.2002-032735公開了常規(guī)的時(shí)間相減技術(shù)。更具體地說(shuō)，在這樣的常規(guī)時(shí)間相減技術(shù)中，執(zhí)行如圖26所示的處理。即，首先讀取第一圖像(原始圖像或過去的圖像)和第二圖像(當(dāng)前圖像)，然后在第一圖像的肺野區(qū)內(nèi)均勻設(shè)置模板ROI。隨后，在第二圖像中，在對(duì)應(yīng)于第一圖像的模板ROI的位置設(shè)置搜索ROI。此時(shí)，在第二圖像的搜索ROI中，搜索對(duì)應(yīng)于第一圖像的模板ROI的中心的位置，并且，從第一圖像的模板ROI的中心到第二圖像的搜索ROI中的相關(guān)位置的轉(zhuǎn)變作為偏移向量被記錄。
在實(shí)際記錄偏移向量的情況下，模板ROI的中心坐標(biāo)和從模板ROI的中心到搜索ROI中相關(guān)位置的轉(zhuǎn)變被記錄。典型地，在實(shí)現(xiàn)ROI的一致性(匹配)的情況下，匹配度被用作偏移向量的權(quán)重。然后，通常，在通過利用ROI的互相關(guān)實(shí)現(xiàn)匹配的情況下，相關(guān)系數(shù)本身如原樣被用作偏移向量的權(quán)重。此外，在通過利用SSDA(序列類似性檢測(cè)算法)實(shí)現(xiàn)匹配的情況下，通過計(jì)算并使殘差的逆數(shù)歸一化而獲得的結(jié)果被用作偏移向量的權(quán)重。之后，通過利用獲得的權(quán)重，對(duì)偏移向量執(zhí)行利用多項(xiàng)式的內(nèi)插，并且第二圖像被卷曲(warp)到第一圖像以獲取差圖像。
然而，在上述文件1中，當(dāng)通過執(zhí)行對(duì)于多個(gè)ROI的每個(gè)的匹配(ROI匹配)獲得的偏移向量通過多項(xiàng)式近似被內(nèi)插時(shí)，多項(xiàng)式的系數(shù)通過最小二乘法等被確定。為此，存在執(zhí)行這樣的處理需用較長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)問題。
此外，在ROI匹配中，如果在對(duì)象中存在多個(gè)類似圖案，則存在匹配精度的限制。因此，根據(jù)情況，在偏移向量中不可避免地會(huì)包括嚴(yán)重誤差。在這樣的情況下，如果偏移向量通過使用最小二乘法被內(nèi)插，則包括的誤差影響其它的偏移向量，由此整體上發(fā)生位移或失配。為此，存在在差圖像中噪聲分量增加的技術(shù)問題。
順便提及，如下面所述，胸部簡(jiǎn)單X射線攝影包括信息量有別于其它的各種區(qū)域。
即，對(duì)于鎖骨和身體邊緣部分來(lái)說(shuō)，盡管灰度信息是缺乏或簡(jiǎn)單的，但邊緣信息是充分的。在肺野邊緣部分，灰度信息和邊緣信息均是充分的。此外，在心臟和橫膈膜中，灰度信息和邊緣信息均是簡(jiǎn)單或缺乏的。因此，例如在文件2中，當(dāng)通過利用灰度信息或邊緣信息缺乏的ROI執(zhí)行匹配時(shí)，不一定能認(rèn)為ROI的匹配被精確地執(zhí)行，即使其偏移向量的權(quán)重較高，并且在這種情況下不可能判斷偏移向量的信息是否被正確。為此，存在不利地影響隨后的處理的技術(shù)問題。
此外，對(duì)于包括灰度信息、邊緣信息等的紋理(texture)充分的ROI的偏移向量，希望執(zhí)行精度高于紋理低的ROI的偏移向量的內(nèi)插的內(nèi)插，由此需要進(jìn)行更精確的偏移向量?jī)?nèi)插。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明被實(shí)現(xiàn)以解決上面的技術(shù)問題，其目的是提供能夠以高速產(chǎn)生差圖像同時(shí)相對(duì)減小失配的圖像處理設(shè)備和方法，以及計(jì)算機(jī)使用的用來(lái)實(shí)現(xiàn)上述圖像處理方法的程序。
用于實(shí)現(xiàn)上述目的的根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備的特性在于一種基于偏移向量將第二圖像與第一圖像相匹配的圖像處理設(shè)備，包括匹配度獲取單元，適于獲取第一和第二圖像之間相互對(duì)應(yīng)的相應(yīng)點(diǎn)的匹配度；紋理估算單元，適于估算相應(yīng)點(diǎn)外圍的紋理；以及偏移向量加權(quán)單元，適于基于匹配度和紋理的估算加權(quán)偏移向量。
用于實(shí)現(xiàn)上述目的的根據(jù)本發(fā)明的圖像處理方法的特性在于一種基于偏移向量將第二圖像與第一圖像相匹配的圖像處理方法，包括匹配度獲取步驟，用于獲取第一和第二圖像之間相互對(duì)應(yīng)的相應(yīng)點(diǎn)的匹配度；紋理估算步驟，用于估算相應(yīng)點(diǎn)外圍的紋理；以及偏移向量加權(quán)步驟，用于基于匹配度和紋理的估算加權(quán)偏移向量。
用于實(shí)現(xiàn)上述目的的根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備的特性在于一種輸出第一圖像和第二圖像之間的差圖像的圖像處理設(shè)備，包括輸入單元，適于輸入第一圖像和第二圖像；偏移向量計(jì)算單元，適于將多個(gè)感興趣區(qū)域分別設(shè)置到第一圖像和第二圖像，并且對(duì)于每個(gè)感興趣區(qū)域計(jì)算指示第一圖像和第二圖像之間的失配量的偏移向量；
過濾單元，適于對(duì)偏移向量執(zhí)行過濾處理；內(nèi)插單元，適于對(duì)通過過濾單元進(jìn)行過濾處理的偏移向量執(zhí)行內(nèi)插；配準(zhǔn)單元，適于根據(jù)通過內(nèi)插單元內(nèi)插的偏移向量配準(zhǔn)第一圖像和第二圖像；相減操作單元，適于在各配準(zhǔn)的圖像上的相應(yīng)像素之間執(zhí)行相減操作；以及輸出單元，適于輸出通過相減操作單元獲取的差圖像。
用于實(shí)現(xiàn)上述目的的根據(jù)本發(fā)明的圖像處理方法的特性在于一種輸出第一圖像和第二圖像之間的差圖像的圖像處理方法，包括輸入步驟，輸入第一圖像和第二圖像；偏移向量計(jì)算步驟，將多個(gè)感興趣區(qū)域分別設(shè)置到第一圖像和第二圖像，并且對(duì)于每個(gè)感興趣區(qū)域計(jì)算指示第一圖像和第二圖像之間的失配量的偏移向量；過濾步驟，對(duì)偏移向量執(zhí)行過濾處理；內(nèi)插步驟，對(duì)在過濾步驟中進(jìn)行過濾處理的偏移向量執(zhí)行內(nèi)插；配準(zhǔn)步驟，根據(jù)在內(nèi)插步驟中內(nèi)插的偏移向量配準(zhǔn)第一圖像和第二圖像；相減操作步驟，在各配準(zhǔn)的圖像上的相應(yīng)像素之間執(zhí)行相減操作；以及輸出步驟，輸出在相減操作步驟中獲取的差圖像。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的醫(yī)學(xué)圖像處理設(shè)備的功能構(gòu)成的功能方框圖；圖2A、2B、2C和2D是示出分別設(shè)置在肺野邊緣、肺野中心、縱隔和橫隔膜中的ROI的圖像的示圖；圖3A是示出圖2A的圖像的直方圖的示圖；圖3B是示出圖2B的圖像的直方圖的示圖；
圖3C是示出圖2C的圖像的直方圖的示圖；圖3D是示出圖2D的圖像的直方圖的示圖；圖4是示出由加權(quán)處理單元90獲取的偏移向量的權(quán)重的示例的示圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的醫(yī)學(xué)圖像處理設(shè)備的操作的流程圖；圖6是示出通過普通的胸部簡(jiǎn)單射線攝影檢測(cè)的肺野邊緣的典型示圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的醫(yī)學(xué)圖像處理設(shè)備的操作的流程圖；圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的醫(yī)學(xué)圖像處理設(shè)備的操作的流程圖；圖9A、9B、9C和9D是分別示出第三實(shí)施例的邊緣檢測(cè)結(jié)果的示圖；圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的圖像處理設(shè)備的構(gòu)成的方框圖；圖11是示出能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的圖像處理設(shè)備的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成的示例的方框圖；圖12是示出要由根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的圖像處理設(shè)備執(zhí)行的整個(gè)處理的流程圖；圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的灰度轉(zhuǎn)換特性曲線的示例的示圖；圖14是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的偏移向量計(jì)算單元的詳細(xì)構(gòu)成的方框圖；圖15是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的偏移向量計(jì)算單元的詳細(xì)操作的流程圖；圖16A和16B是用于描述根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的ROI的設(shè)置的示圖；圖17A、17B、17C、17D和17E是用于描述根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的胸腔檢測(cè)方法的示圖；圖18是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的偏移向量的示例的示圖；圖19是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的過濾單元的詳細(xì)操作的流程圖；圖20是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的偏移向量分量的示例的示圖；圖21是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的內(nèi)插的偏移向量的示例的示圖；圖22是示出要由根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的圖像處理設(shè)備執(zhí)行的整個(gè)處理的流程圖；圖23是用于描述根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例的區(qū)域分割的示例的示圖；圖24是用于描述根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施例的樣條內(nèi)插的示圖；圖25是示出常規(guī)圖像處理設(shè)備的示圖；以及圖26是示出常規(guī)圖像處理方法的示圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖具體描述本發(fā)明的實(shí)施例。
<第一實(shí)施例>
首先，下文中將描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的醫(yī)學(xué)圖像處理設(shè)備的功能構(gòu)成的功能方框圖。順便提及，應(yīng)當(dāng)注意，通過實(shí)現(xiàn)圖1中所示功能的專用設(shè)備或通過使通用計(jì)算機(jī)執(zhí)行后面描述的處理的控制程序，可實(shí)現(xiàn)根據(jù)本實(shí)施例的醫(yī)學(xué)圖像處理設(shè)備。然而，應(yīng)當(dāng)注意，通過硬件、軟件或硬件和軟件的組合均可實(shí)現(xiàn)圖1中所示的每個(gè)功能塊。
如圖1中所示，根據(jù)本實(shí)施例的醫(yī)學(xué)圖像處理設(shè)備裝備有圖像輸入單元10、模板ROI(感興趣區(qū)域)設(shè)置單元20、搜索ROI匹配單元30、ROI紋理計(jì)算單元40、匹配度計(jì)算單元50、偏移向量計(jì)算單元60、偏移向量加權(quán)計(jì)算單元70和偏移向量?jī)?nèi)插單元80。
圖像輸入單元10從圖像存儲(chǔ)單元(未示出)讀取兩個(gè)數(shù)字圖像(即第一和第二圖像)。例如，圖像輸入單元10讀取在不同時(shí)間點(diǎn)分別拍攝的同一對(duì)象的相同區(qū)域的兩個(gè)圖像。然后，模板ROI設(shè)置單元20在第一圖像的肺野區(qū)域中均勻設(shè)置模板ROI，并且搜索ROI匹配單元30在對(duì)應(yīng)于第一圖像的模板ROI的第二圖像的位置設(shè)置搜索ROI。這里，應(yīng)當(dāng)注意，搜索ROI被設(shè)置為大于模板ROI。
ROI紋理計(jì)算單元40計(jì)算由模板ROI設(shè)置單元20設(shè)置的模板ROI的紋理。這里，應(yīng)當(dāng)注意，包括在模板ROI中的紋理被不同地估算，并且模板ROI中像素值的變化被用作一個(gè)指標(biāo)(index)。為此，在本實(shí)施例中，ROI紋理計(jì)算單元40形成模板ROI的直方圖，并且將非零計(jì)數(shù)的像素值數(shù)Ci設(shè)置為紋理。這里，符號(hào)i表示模板ROI數(shù)。在任何情況下，通過執(zhí)行這樣的處理，設(shè)置在縱隔、心臟、橫膈膜等區(qū)域中的模板ROI的紋理減少。相反，設(shè)置在肺野、肺野輪廓等中的模板ROI的紋理增加。
圖2A、2B、2C和2D是示出分別設(shè)置在肺野邊緣、肺野中心、縱隔和橫隔膜中的模板ROI的圖像(均具有12位的數(shù)據(jù)量)的示圖，圖3A是示出圖2A的圖像的直方圖的示圖，圖3B是示出圖2B的圖像的直方圖的示圖，圖3C是示出圖2C的圖像的直方圖的示圖，圖3D是示出圖2D的圖像的直方圖的示圖。這里，在圖3A-3D的每個(gè)圖中，數(shù)據(jù)量被設(shè)置為8位。如圖3A中所示，在設(shè)置在肺野邊緣的模板ROI的直方圖中，非零計(jì)數(shù)的像素值在大致從180延伸到230的約50寬度的范圍內(nèi)分布。如圖3B中所示，在設(shè)置在肺野中心的模板ROI的直方圖中，非零計(jì)數(shù)的像素值在大致從150延伸到180的約30寬度的范圍內(nèi)分布。一方面，如圖3C中所示，在設(shè)置在縱隔的模板ROI的直方圖中，非零計(jì)數(shù)的像素值在大致從240延伸到250的約10寬度的范圍內(nèi)分布。此外，如圖3D中所示，在設(shè)置在橫膈膜的模板ROI的直方圖中，非零計(jì)數(shù)的像素值僅在大致從240延伸到256的約16寬度的范圍內(nèi)分布。因此，可以理解，設(shè)置在肺野邊緣或肺野中心中的模板ROI的可靠性高于設(shè)置在縱隔或橫膈膜中的模板ROI的可靠性。
當(dāng)將模板ROI轉(zhuǎn)換到第二圖像中的搜索區(qū)時(shí)匹配度計(jì)算單元50計(jì)算互相關(guān)系數(shù)。這里，應(yīng)當(dāng)注意，互相關(guān)系數(shù)為最大的位置對(duì)應(yīng)于模板ROI的中心。因此，在本實(shí)施例中，在模板ROI中心的互相關(guān)系數(shù)Ri被用作匹配度。
偏移向量計(jì)算單元60計(jì)算在第二圖像中互相關(guān)系數(shù)為最大的位置和第一圖像中模板ROI的中心之間的位移(或失配)，并且獲取水平和垂直方向的偏移量作為偏移向量。
根據(jù)通過ROI紋理計(jì)算單元40獲取的模板ROI的非零計(jì)數(shù)的像素值數(shù)Ci和通過匹配度計(jì)算單元50獲取的最大互相關(guān)系數(shù)Ri，偏移向量加權(quán)計(jì)算單元70對(duì)于所有ROI的每個(gè)計(jì)算最大互相關(guān)系數(shù)Ri和模板ROI的紋理Ti的積，并且將通過方程式(1)獲取的歸一化結(jié)果設(shè)置為每個(gè)ROI的權(quán)重wi。
Wi=Ti.RiΣi=1NTi·Ri...(1)]]>這里，符號(hào)N為ROI的數(shù)目，并且在本實(shí)施例中滿足Ti＝Ci。
在本實(shí)施例中，ROI紋理計(jì)算單元40、匹配度計(jì)算單元50和偏移向量加權(quán)計(jì)算單元70共同構(gòu)成加權(quán)處理單元90(圖1)。以這種連接，圖4示出了通過加權(quán)處理單元90獲取的偏移向量的權(quán)重的示例。這里，應(yīng)當(dāng)注意，圖4中所示的示例從圖26中所示的普通X射線攝影中被獲得。如圖4中所示，設(shè)置在胸腔域邊緣附近的ROI的偏移向量具有較大的權(quán)重，設(shè)置在肺野中心、縱隔、心臟、腹部等附近的ROI的偏移向量具有較小的權(quán)重。
偏移向量?jī)?nèi)插單元80執(zhí)行通過偏移向量加權(quán)計(jì)算單元70獲取的偏移向量的權(quán)重和通過偏移向量計(jì)算單元60計(jì)算的偏移向量的多項(xiàng)式內(nèi)插。因此，第一圖像與第二圖像的變形通過一個(gè)二元多項(xiàng)式被表示，第二圖像通過隨后的處理被卷繞(warp)到第一圖像，然后，第一圖像和第二圖像之間的相減處理被執(zhí)行以獲取差圖像。
隨后，下文中將說(shuō)明按上述構(gòu)成的醫(yī)學(xué)圖像處理設(shè)備的操作。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的醫(yī)學(xué)圖像處理設(shè)備的操作的流程圖。
在本實(shí)施例中，首先，圖像輸入單元10將來(lái)自未示出的圖像存儲(chǔ)單元的第一圖像讀入存儲(chǔ)器中(步驟S101)。然后，在第一圖像中檢測(cè)肺野的邊緣，并且設(shè)置肺野區(qū)(步驟S102)。圖6是示出通過普通的胸部簡(jiǎn)單射線攝影檢測(cè)的肺野邊緣的典型示圖。在圖6中，邊緣的最上端、最下端、最左端和最右端的中心被看作肺野的中心，從最上端和最下端延伸距離Δh以及從最左端和最右端延伸距離Δw的矩形區(qū)域被看作肺野區(qū)10’。然而，如果按上述設(shè)置的矩形區(qū)超過圖像的邊界，則通過修整超出矩形區(qū)的部分而獲取的結(jié)果被看作肺野區(qū)10’。
在肺野區(qū)被設(shè)置之后，模板ROI設(shè)置單元20通過在肺野區(qū)均勻地設(shè)置模板ROI中心設(shè)置模板ROI(步驟S103)。
隨后，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，ROI紋理計(jì)算單元40形成關(guān)于每一設(shè)置的ROI的圖像直方圖(步驟S104)。然后，ROI紋理計(jì)算單元40獲得關(guān)于每一直方圖的非零計(jì)數(shù)的像素值數(shù)Ci(步驟S105)。
之后，圖像輸入單元10將來(lái)自未示出的圖像存儲(chǔ)單元的第二圖像讀入存儲(chǔ)器中(步驟S106)。隨后，與步驟S102一樣，在第二圖像中檢測(cè)肺野的邊緣，并且獲取肺野區(qū)的中心，由此設(shè)置肺野區(qū)(步驟S107)。
下一步，基于在步驟S102和S107的每個(gè)中檢測(cè)的肺野邊緣的最上端、最下端、最左端和最右端，在第一和第二圖像之間的整個(gè)肺野的偏移量和垂直/水平方向的放大/縮小率被計(jì)算(步驟S108)。
隨后，搜索ROI匹配單元30通過下面的方程式(2)將對(duì)應(yīng)于步驟S103中設(shè)置的模板ROI的中心的位置設(shè)置在第二圖像中。然后，搜索ROI匹配單元30根據(jù)設(shè)置的位置設(shè)置搜索ROI(步驟S109)。
x′＝rh·x+ΔHy′＝rv·y+ΔV...(2)這里，應(yīng)當(dāng)注意，(x，y)表示在第一圖像中的肺野中心被設(shè)置為原點(diǎn)的情況下模板ROI的中心的坐標(biāo)，(x’，y’)表示在第二圖像中的肺野中心被設(shè)置為原點(diǎn)的情況下搜索ROI的中心的坐標(biāo)，符號(hào)ΔH表示沿水平方向肺野中心的整個(gè)偏移量，符號(hào)ΔV表示沿垂直方向肺野中心的整個(gè)偏移量，符號(hào)rh表示水平方向的放大/縮小率，符號(hào)rv表示垂直方向的放大/縮小率。
下一步，判斷是否對(duì)所有ROI執(zhí)行了稍后描述的步驟S111、S112、S113、S114和S115的處理(步驟S110)。如果判斷對(duì)所有ROI執(zhí)行了這些處理，則流程進(jìn)到步驟S116。同時(shí)，如果判斷存在未對(duì)其執(zhí)行這些處理的ROI，則流程進(jìn)到步驟S111。
在步驟S111中，判斷是否對(duì)搜索范圍內(nèi)的所有位置執(zhí)行了隨后步驟S112中的處理。如果判斷對(duì)所有位置執(zhí)行了有關(guān)的處理，則流程進(jìn)到步驟S113。同時(shí)，如果判斷存在未對(duì)其執(zhí)行有關(guān)處理的位置，則流程進(jìn)到步驟S112。
在步驟S112中，匹配度計(jì)算單元50計(jì)算在模板ROI和搜索ROI中相應(yīng)區(qū)域之間的互相關(guān)系數(shù)Ri。
在步驟S113中，匹配度計(jì)算單元50對(duì)于所有搜索位置找出最大互相關(guān)系數(shù)的位置。然后，偏移向量計(jì)算單元60根據(jù)在步驟S113中找出的位置計(jì)算偏移向量(步驟S114)。隨后，對(duì)于所有搜索位置，通過利用在步驟S105中獲取的模板ROI的紋理和在步驟S113中獲取的最大互相關(guān)系數(shù)，根據(jù)方程式(1)分別計(jì)算偏移向量的權(quán)重(步驟S115)。
然后，偏移向量?jī)?nèi)插單元80通過利用所有偏移向量執(zhí)行內(nèi)插(步驟S116)。隨后，第一圖像和第二圖像之間的相減處理被執(zhí)行。
根據(jù)如上所述的第一實(shí)施例，要被給定到紋理充分的ROI的偏移向量的權(quán)重高于要被給定到紋理貧乏的ROI的偏移向量的權(quán)重，因此，與相關(guān)的背景技術(shù)相比，可以更精確地執(zhí)行內(nèi)插。為此，例如，可以增加在不同時(shí)間點(diǎn)分別拍攝的兩個(gè)圖像之間的配準(zhǔn)的精度。
這里，應(yīng)當(dāng)注意，第一實(shí)施例中的處理順序不限于圖5的流程圖中所示的處理順序。即，本實(shí)施例的功能也可通過另一個(gè)過程來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，應(yīng)當(dāng)注意，方程式(1)可被應(yīng)用在模板ROI的面積均一致的情況下。即，在ROI的面積各不相同的情況下，可通過使用方程式(3)來(lái)執(zhí)行歸一化。
Wi=Ti·Ri/SiΣi=1N(Ti·Ri/Si)...(3)]]>這里，符號(hào)Si為第i個(gè)ROI的面積，并且與方程式(1)一樣，在本實(shí)施例中滿足Ti＝Ci。
此外，除ROI的直方圖的非零計(jì)數(shù)的像素值數(shù)Ci之外，像素值的離差、直方圖的峰度等也可被加權(quán)并被添加到紋理中。
<第二實(shí)施例>
接下來(lái)，下文中將描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。在第二實(shí)施例中，應(yīng)當(dāng)注意，功能塊基本上與第一實(shí)施例中的功能塊相同，僅ROI紋理計(jì)算單元40的功能與第一實(shí)施例中的不同。圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的醫(yī)學(xué)圖像處理設(shè)備的操作的流程圖。
在本實(shí)施例中，在與第一實(shí)施例一樣的對(duì)于第一圖像設(shè)置ROI(步驟S103)之后，通過方程式(4)獲取FFT(快速傅立葉變換)系數(shù)(步驟S201)。
F(p,q)=Σm=0M-1Σn=0N-1I(m,n)e-j(2π/M)pme-j(2π/N)qn...(4)]]>其中p＝0，1，...，M-1，并且q＝0，1，...，N-1這里，符號(hào)M表示模板ROI的水平像素?cái)?shù)，符號(hào)N表示模板ROI的垂直像素?cái)?shù)。
下一步，對(duì)于FFT系數(shù)，獲取除p＝0，1，...，M/2和q＝0，1，...，N/2的頻率分量之外的高頻分量的絕對(duì)值的和SHi(步驟S202)。這里，符號(hào)i表示ROI數(shù)。
SHi=Σp=0M/2Σq=N/2+1N|F(p,q)|+Σp=M/2+1MΣq=0N|F(p,q)|...(5)]]>隨后，如方程式(6)所示，通過將左上區(qū)的頻率分量的絕對(duì)值加到和SHi中，獲取整個(gè)頻率分量的絕對(duì)值的和SAi(步驟S203)。
SAi=Σp=0MΣq=0N|F(p,q)|...(6)]]>之后，通過方程式(7)獲取比率值Rai，并且該獲取的值被設(shè)置為ROI的紋理(步驟S204)。
Rai=SHiSAi×100%...(7)]]>在任何情況下，在常規(guī)的胸部簡(jiǎn)單射線攝影中，肺野邊緣的ROI、肺野中心的ROI、縱隔的ROI和橫膈膜的ROI的各高頻分量比率Ra如下所示肺野邊緣的ROI20.73％肺野中心的ROI23.81％縱隔的ROI6.22％橫膈膜的ROI 3.33％如上所述，設(shè)置在肺野邊緣或肺野中心的ROI包括較高的紋理。
之后，與第一實(shí)施例一樣，步驟S106和下面步驟中的處理被執(zhí)行。然而，當(dāng)通過利用方程式(1)執(zhí)行歸一化時(shí)，偏移向量的權(quán)重在Ti＝Rai的條件下被計(jì)算。
如上所述，在第二實(shí)施例中，ROI的FFT(快速傅立葉變換)系數(shù)被獲取，并且高頻分量與整個(gè)分量的比率被設(shè)置為ROI的紋理。因此，與第一實(shí)施例一樣，與相關(guān)的背景技術(shù)相比，可以更精確地執(zhí)行內(nèi)插，由此可以增加在不同時(shí)間點(diǎn)分別拍攝的兩個(gè)圖像之間的配準(zhǔn)的精度。
順便提及，在本實(shí)施例中，ROI的圖像可通過使用DCT(離散余弦變換)、小波變換等而非FFT來(lái)變換，以將高頻分量與整個(gè)頻率分量的比率設(shè)置為紋理。此外，在上述說(shuō)明中，小于預(yù)定值的頻率p和q的每一個(gè)被設(shè)置為低頻。然而，如果(p+q)或(p2+q2)1/2小于預(yù)定值，則頻率p和q的每一個(gè)可被設(shè)置為低頻，以便計(jì)算高頻分量比率Ra。此外，當(dāng)和SHi或SAi被計(jì)算時(shí)，每個(gè)頻率分量的平方和可代替絕對(duì)值的和被使用。而且，可以獲取ROI的低頻分量與整個(gè)頻率分量的比率RaL，并且隨后將“1-RaL”設(shè)置為紋理。
<第三實(shí)施例>
隨后，下文中將說(shuō)明本發(fā)明的第三實(shí)施例。在第三實(shí)施例中，應(yīng)當(dāng)注意，功能塊基本上與第一實(shí)施例中的功能塊相同，僅ROI紋理計(jì)算單元40的功能與第一和第二實(shí)施例中的不同。圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的醫(yī)學(xué)圖像處理設(shè)備的操作的流程圖。
在本實(shí)施例中，在與第一實(shí)施例一樣的對(duì)于第一圖像設(shè)置ROI(步驟S103)之后，如方程式(8)所示的水平蘇貝爾算子(Sobel operator)被乘到ROI，從而計(jì)算位置(i，j)的圖像的水平邊緣強(qiáng)度(intensity)bx(i，j)(步驟S301)。然后，如方程式(8)所示的垂直蘇貝爾算子被乘到ROI，從而計(jì)算位置(i，j)的圖像的垂直邊緣強(qiáng)度by(i，j)(步驟S302)。
-1 0 1水平蘇貝爾算子-2 0 2-1 0 1-1 -2 -1垂直蘇貝爾算子 0 0 01 2 1 ...(8)隨后，根據(jù)位置(i，j)的圖像的水平邊緣強(qiáng)度bx(i，j)和垂直邊緣強(qiáng)度by(i，j)計(jì)算位置(i，j)的圖像的梯度的強(qiáng)度g(i，j)(步驟S303)。
g2(i，j)＝bx2(i，j)+by2(i，j)...(9)之后，判斷是否對(duì)所有像素位置執(zhí)行了稍后描述的步驟S305、S306、S307和S308的處理(步驟S304)。如果判斷對(duì)所有像素位置執(zhí)行了這些處理，則流程進(jìn)到步驟S309。同時(shí)，如果判斷存在未對(duì)其執(zhí)行這些處理的像素位置，則流程進(jìn)到步驟S305。
在步驟S305中，判斷梯度的強(qiáng)度g(i，j)是否大于預(yù)定閾值。如果判斷強(qiáng)度g(i，j)大于預(yù)定閾值，則流程進(jìn)到步驟S306。同時(shí)，如果判斷強(qiáng)度g(i，j)等于或小于預(yù)定閾值，則流程返回到步驟S304。
在步驟S306中，如果bx(i，j)＞by(i，j)，則判斷該邊緣為水平邊緣。此外，還判斷水平邊緣強(qiáng)度bx(i，j)是否為最大。如果滿足bx(i，j)＞by(i，j)并且水平邊緣強(qiáng)度bx(i， j)為最大，則流程進(jìn)到步驟S308。同時(shí)，如果不滿足bx(i，j)＞by(i，j)或者水平邊緣強(qiáng)度bx(i，j)不為最大，則流程進(jìn)到步驟S307。
在步驟S307中，如果by(i，j)＞bx(i，j)，則判斷該邊緣為垂直邊緣。此外，還判斷垂直邊緣強(qiáng)度by(i，j)是否為最大。如果滿足by(i，j)＞bx(i，j)并且垂直邊緣強(qiáng)度by(i，j)為最大，則流程進(jìn)到步驟S308。同時(shí)，如果不滿足by(i，j)＞bx(i，j)或者垂直邊緣強(qiáng)度by(i，j)不為最大，則流程返回到步驟S304。
然后，在步驟S308中，位置(i，j)被檢測(cè)為邊緣(步驟S304)，并且流程返回到步驟S304。
此外，在步驟S309中，所檢測(cè)邊緣的數(shù)量與ROI的面積的比率(邊緣比)Pi被計(jì)算，并且比率Pi被設(shè)置為ROI的紋理。這里，符號(hào)i表示ROI數(shù)。
例如，在一般的胸部簡(jiǎn)單射線攝影中，肺野邊緣的ROI、肺野中心的ROI、縱隔的ROI和橫膈膜的ROI的檢測(cè)結(jié)果分別在圖9A、9B、9C和9D中被示出。順便提及，這些ROI的各邊緣比Pi如下所示肺野邊緣的ROI6.66％肺野中心的ROI6.30％縱隔的ROI0.00％橫膈膜的ROI 0.00％如上所述，對(duì)于設(shè)置在縱隔或橫膈膜中的ROI，不能執(zhí)行滿意的匹配。
之后，與第一實(shí)施例一樣，步驟S106和下面步驟中的處理被執(zhí)行。然而，當(dāng)利用方程式(1)執(zhí)行歸一化時(shí)，偏移向量的權(quán)重在Ti＝Pi的條件下被計(jì)算。在這種情況下，由于設(shè)置在縱隔或橫膈膜中的模板ROI的偏移向量的權(quán)重較低，因此計(jì)算這樣的權(quán)重的處理被省略，從而在通過內(nèi)插方程式計(jì)算偏移向量中不使用相關(guān)的權(quán)重。
如上所述，在第三實(shí)施例中，在每個(gè)ROI中邊緣檢測(cè)被執(zhí)行，并且邊緣數(shù)量與ROI面積的比率被設(shè)置為ROI的紋理。因此，與第一實(shí)施例一樣，與相關(guān)的背景技術(shù)相比，可以更精確地執(zhí)行內(nèi)插，從而可以增加在不同時(shí)間點(diǎn)分別拍攝的兩個(gè)圖像之間的配準(zhǔn)的精度。
順便提及，在執(zhí)行邊緣檢測(cè)以計(jì)算本實(shí)施例的ROI的紋理時(shí)，Prewitt法、Roberts法、Canny法等均可代替蘇貝爾(Sobel)算子被使用。
此外，在第一至第三實(shí)施例中，在通過偏移向量加權(quán)計(jì)算單元70計(jì)算偏移向量的權(quán)重的情況下，ROI的紋理可被歸一化，而非通過使用方程式(3)進(jìn)行歸一化，以使歸一化紋理和匹配度的加權(quán)和被設(shè)置為偏移向量的權(quán)重。
<第四實(shí)施例>
接下來(lái)，在下文中將說(shuō)明本發(fā)明的第四實(shí)施例。在第四實(shí)施例中，應(yīng)當(dāng)注意，功能塊基本上與第一實(shí)施例中的功能塊相同，但僅偏移向量加權(quán)計(jì)算單元70與第一實(shí)施例中的不同。
在本實(shí)施例中，偏移向量加權(quán)計(jì)算單元70檢測(cè)胸腔(或胸廓)，對(duì)設(shè)置在胸腔附近的ROI給定較大的權(quán)重，對(duì)其它ROI給定較小的權(quán)重。然后，偏移向量加權(quán)計(jì)算單元70將給定權(quán)重和匹配度的歸一化結(jié)果設(shè)置給偏移向量。
在這樣的處理中，例如，其中存在胸腔邊緣的模板ROI可被判斷為設(shè)置在胸腔附近的ROI。此外，通過計(jì)算模板ROI的中心和胸腔邊緣之間的水平及垂直距離，可以基于計(jì)算距離的較小的一個(gè)判斷在胸腔附近是否存在相關(guān)的邊緣。另外，通過計(jì)算模板ROI的中心和胸腔的最近邊緣之間的距離，可以基于計(jì)算的距離判斷在胸腔附近是否存在相關(guān)的邊緣。
根據(jù)上述第四實(shí)施例，可以具有與第一至第三實(shí)施例中的效果一樣的效果。
<第五實(shí)施例>
圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的圖像處理設(shè)備的構(gòu)成的方框圖。
順便提及，應(yīng)當(dāng)注意，圖像處理設(shè)備的各構(gòu)成部件可通過專用硬件或通過在通用計(jì)算機(jī)上操作程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。在后面的情況下，當(dāng)CPU執(zhí)行相關(guān)程序的模塊時(shí)，圖10中所示的各構(gòu)成部件可被實(shí)現(xiàn)。
在下文中，將說(shuō)明能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)第五實(shí)施例的圖像處理設(shè)備的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成的一個(gè)示例。
圖11是示出能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的圖像處理設(shè)備的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成的一個(gè)示例的方框圖。
用作根據(jù)第五實(shí)施例的圖像處理設(shè)備的計(jì)算機(jī)2000可通過網(wǎng)絡(luò)1001與用于產(chǎn)生醫(yī)學(xué)X射線圖像的圖像產(chǎn)生設(shè)備1000以及文件服務(wù)器1002相連。然而，當(dāng)然也可以單獨(dú)構(gòu)成計(jì)算機(jī)2000。
計(jì)算機(jī)2000包括加速器2001、硬盤2002、CPU2003、RAM2004和ROM2005，并且與諸如磁光盤2007、鼠標(biāo)2008、鍵盤2009、打印機(jī)2010和顯示設(shè)備2011之類的各種外圍設(shè)備相連。這里應(yīng)當(dāng)注意，這樣的構(gòu)成部件通過總線2006彼此相互連接。
CPU2003控制通過總線2006相連的各構(gòu)成部件，以實(shí)現(xiàn)第五實(shí)施例中的圖像處理設(shè)備。加速器2001實(shí)現(xiàn)各種圖像處理功能，并且還通過與CPU2003合作實(shí)現(xiàn)各種處理。硬盤2002存儲(chǔ)涉及實(shí)現(xiàn)第五實(shí)施例的各種處理的控制程序和諸如要被處理的圖像數(shù)據(jù)等之類的數(shù)據(jù)。
RAM2004用作各種數(shù)據(jù)的工作區(qū)和出棧(pull-off)區(qū)，ROM2005存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)，比如控制程序、各種參數(shù)等。通常被稱作MO的磁光盤2007存儲(chǔ)控制程序、比如要被處理的圖像數(shù)據(jù)的各種數(shù)據(jù)等。鼠標(biāo)2008或鍵盤2009用作輸入處理執(zhí)行指令和各種數(shù)據(jù)的輸入設(shè)備。這里，除鼠標(biāo)2008和鍵盤2009之外，也可使用另外的點(diǎn)擊設(shè)備比如筆等。
打印機(jī)2010打印各種數(shù)據(jù)，比如要被處理的圖像數(shù)據(jù)等。這里，應(yīng)當(dāng)注意，可以使用各種方法作為打印機(jī)2010的打印方法，比如噴墨打印方法、激光束打印方法、熱轉(zhuǎn)印打印方法等。顯示設(shè)備2011顯示用來(lái)執(zhí)行各種處理的操作屏幕，還顯示各種處理結(jié)果。這里，應(yīng)當(dāng)注意，作為顯示設(shè)備2011，可以使用CRT、LCD(液晶顯示器)等。
此外，計(jì)算機(jī)2000可通過由接口(未示出)連接的網(wǎng)絡(luò)1001將圖像數(shù)據(jù)傳送到外部設(shè)置的圖像產(chǎn)生設(shè)備1000和文件服務(wù)器1002，或從外部設(shè)置的圖像產(chǎn)生設(shè)備1000和文件服務(wù)器1002接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)。
在這樣的構(gòu)成中，用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備的功能的程序被存儲(chǔ)在例如硬盤2002或通過網(wǎng)絡(luò)1001連接的文件服務(wù)器1002中。然后，通過使用輸入設(shè)備比如鼠標(biāo)2008、鍵盤2009等響應(yīng)用戶的指示，程序被讀取并被寫入計(jì)算機(jī)2000的RAM2004中。因此，CPU2003順序讀取并執(zhí)行程序，從而能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備的功能。
下文中，將參照?qǐng)D12中所示的流程圖詳細(xì)說(shuō)明圖10中所示的各構(gòu)成部件的操作。
圖12是示出要由根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的圖像處理設(shè)備執(zhí)行的整個(gè)處理的流程圖。
(步驟S100)首先，響應(yīng)預(yù)定的輸入指示，作為相減處理的目標(biāo)的多個(gè)圖像(時(shí)間序列圖像)被輸入到圖像輸入單元1。然后，圖像輸入單元1對(duì)輸入的圖像執(zhí)行縮減(reduction)處理，并且將處理的圖像輸出到偏移向量計(jì)算單元2。順便提及，從其提供要被輸入到圖像輸入單元1的圖像的圖像輸入設(shè)備對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)介質(zhì)(比如為直接或間接地與計(jì)算機(jī)2000相連的硬盤2002、磁光盤2007等)或圖像產(chǎn)生設(shè)備1000。
此外，用于將時(shí)間序列圖像輸入到圖像輸入單元1的預(yù)定的輸入指示通過操作相關(guān)圖像處理設(shè)備的用戶的操作，或通過控制相關(guān)圖像處理設(shè)備的控制器(未示出)等被給出。
順便提及，例如，如果水平方向的像素?cái)?shù)和垂直方向的像素?cái)?shù)按照要被應(yīng)用到輸入圖像的縮減處理中的縮減率分別被設(shè)置以具有1/4×1/4尺寸，則從增加處理效率以保持差圖像的必要分辯率的方面來(lái)說(shuō)，該尺寸是所希望的。然而，縮減率不一定是上述值，即，當(dāng)然也可使用另外的縮減率。
此外，可以將圖像輸出到后面描述的圖像處理單元9，而不用執(zhí)行縮減處理(即，具有不變的尺寸)。通過這樣的處理，可以在保持高分辯率的同時(shí)，將作為要被解釋或讀取的目標(biāo)的圖像與其中變化被強(qiáng)調(diào)的差圖像相比較。
這里，盡管時(shí)間序列圖像通常表示針對(duì)同一患者并且在不同時(shí)間點(diǎn)拍攝的一組圖像，但在本實(shí)施例中，為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，僅一對(duì)第一和第二圖像(IM1和IM2)被看作時(shí)間序列圖像。然而，即使圖像數(shù)為三個(gè)或更多，從三個(gè)或更多個(gè)圖像中選擇一對(duì)圖像作為一對(duì)，并且僅對(duì)每對(duì)圖像應(yīng)用后面所述的處理。
在圖10中，第一圖像IM1和第二圖像IM2共同構(gòu)成要從圖像輸入單元1被輸入的時(shí)間序列圖像。在本實(shí)施例中，假定第一圖像IM1為晚些拍攝的圖像，第二圖像IM2為第一圖像IM1被拍攝之前拍攝的圖像。順便提及，在下面的說(shuō)明中，假定圖像IM1和IM2為胸部X射線正面圖像。然而，本發(fā)明不限于此。即，在不脫離其目的的情況下，本發(fā)明當(dāng)然也可適用于其它種類的圖像。
此外，例如，第一圖像IM1和第二圖像IM2為通過數(shù)字射線攝影系統(tǒng)產(chǎn)生的圖像，所述數(shù)字射線攝影系統(tǒng)采用使用平板檢測(cè)器或光激勵(lì)熒光體的CR(計(jì)算機(jī)射線攝影)等，并且由這些圖像所指示的圖像數(shù)據(jù)的特性與拍攝對(duì)象時(shí)所獲取的相關(guān)X射線量的對(duì)數(shù)成比例。
換句話說(shuō)，當(dāng)解釋由數(shù)字射線攝影系統(tǒng)拍攝的醫(yī)學(xué)圖像時(shí)，通常執(zhí)行非線性灰度轉(zhuǎn)換處理，以便符合已被傳統(tǒng)使用的銀鹽膠片的特性。然而，在本發(fā)明中，使用在上述灰度轉(zhuǎn)換處理被執(zhí)行之前所獲取的圖像數(shù)據(jù)。
一方面，第一圖像IM1和第二圖像IM2被輸出到圖像處理單元9。因此，圖像處理單元9對(duì)這些圖像執(zhí)行上述的灰度轉(zhuǎn)換處理，產(chǎn)生最適于解釋的灰度轉(zhuǎn)換圖像，然后，將產(chǎn)生的圖像輸出到輸出單元8。這里，要由圖像處理單元9執(zhí)行的灰度轉(zhuǎn)換處理可以是具有如圖13中所示的轉(zhuǎn)換特性曲線的處理，其類似于傳統(tǒng)的銀鹽膠片。此外，也可附加地執(zhí)行諸如鈍化掩膜(unsharp mask)處理等之類的頻率加重處理。
在任何情況下，本發(fā)明也適用于通過圖像處理單元9灰度轉(zhuǎn)換處理被事先執(zhí)行的情況，灰度轉(zhuǎn)換圖像分別與處理前的圖像相關(guān)或相關(guān)聯(lián)，相關(guān)的圖像被存儲(chǔ)在預(yù)定的存儲(chǔ)設(shè)備(例如硬盤2002)中，此后，當(dāng)?shù)谝粓D像IM1和第二圖像IM2被指定時(shí)，存儲(chǔ)的圖像與指定的圖像一起被讀取。
(步驟S200)偏移向量計(jì)算單元2計(jì)算并輸出表示輸入的第一圖像IM1和第二圖像IM2之間的對(duì)應(yīng)像素的物理關(guān)系的偏移向量。這里，將參照?qǐng)D14說(shuō)明偏移向量計(jì)算單元2的詳細(xì)構(gòu)成，并且將參照?qǐng)D15說(shuō)明偏移向量計(jì)算單元2的詳細(xì)操作。
即，圖14是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的偏移向量計(jì)算單元的詳細(xì)構(gòu)成的方框圖，圖15是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的偏移向量計(jì)算單元的詳細(xì)操作的流程圖。
(步驟S21)從圖像輸入單元1輸入的第一圖像IM1和第二圖像IM2的每個(gè)的尺寸通過圖像縮減單元21被縮減到預(yù)定尺寸。在本實(shí)施例中，每個(gè)圖像的水平和垂直方向的尺寸被縮減到1/4×1/4，以產(chǎn)生第一縮減圖像IM1和第二縮減圖像IM2。然后，這些縮減圖像分別被輸入到胸腔(胸廓)檢測(cè)單元22。同時(shí)，尺寸未被縮減的第一圖像IM1和第二圖像IM2分別被輸入到第二ROI設(shè)置單元25。
因此，應(yīng)當(dāng)注意，尺寸為原始圖像尺寸1/16×1/16的圖像被輸入到胸腔檢測(cè)單元22，尺寸為原始圖像尺寸1/4×1/4的圖像被輸入到第二ROI設(shè)置單元25。
(步驟S22)胸腔檢測(cè)單元22分析第一縮減圖像IM1和第二縮減圖像IM2，檢測(cè)在各圖像中對(duì)象的交點(diǎn)，將檢測(cè)的交點(diǎn)設(shè)置為參考點(diǎn)，然后，基于設(shè)置的參考點(diǎn)輸出在兩個(gè)圖像之間的對(duì)象的大致的失配(或位移)量。
圖16A示出根據(jù)后面描述的方法在第一縮減圖像IM1中被檢測(cè)的參考點(diǎn)Lm11-Lm18，圖16B示出根據(jù)后面描述的方法在第二縮減圖像IM2中被檢測(cè)的參考點(diǎn)Lm21-Lm28。
這些參考點(diǎn)基于包括在對(duì)象圖像中的固有特性被確定。例如，在所示的胸部X射線正面圖像中，肺的頂點(diǎn)(Lm11、Lm15、Lm21、Lm25)、CP(肋膈)角(Lm14、Lm18、Lm24、Lm28)、胸腔(或胸廓)的外邊緣(Lm12、Lm13、Lm16、Lm17、Lm22、Lm23、Lm26、Lm27)被檢測(cè)，并且包含這些參考點(diǎn)的矩形區(qū)R1和R2然后被檢測(cè)。
更具體地說(shuō)，CP(肋膈)角對(duì)應(yīng)于胸腔的邊緣外側(cè)與隔膜的陰影相交的部分(即對(duì)應(yīng)于圖16A的第一圖像中的Lm14和Lm18的部分)。
在本實(shí)施例中，胸腔檢測(cè)單元22設(shè)置多個(gè)矩形區(qū)(分析區(qū))，用于從要被處理的圖像中檢測(cè)參考點(diǎn)，然后，根據(jù)包括在多個(gè)矩形區(qū)中的圖像數(shù)據(jù)實(shí)際檢測(cè)多個(gè)參考點(diǎn)。圖17A示出對(duì)于胸部正面圖像用于檢測(cè)參考點(diǎn)的矩形區(qū)被設(shè)置的狀態(tài)。下面，將說(shuō)明如何檢測(cè)參考點(diǎn)。
然后，胸腔檢測(cè)單元22通過在垂直方向累積要被處理的圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生輪廓(profile)數(shù)據(jù)PM，然后將產(chǎn)生的輪廓數(shù)據(jù)PM存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器比如RAM2004等中。圖17B示出輪廓數(shù)據(jù)PM的示例。在圖17B中，像素值變?yōu)樽畲蟮奈恢玫乃阶鴺?biāo)Mx被設(shè)置為圖17A中的中心線M的水平坐標(biāo)。
隨后，胸腔檢測(cè)單元22將圖17A中所示的多個(gè)分析區(qū)Rt1-Rt8、Rr1-Rr4和Rc1-Rc8分別設(shè)置在基于中心線M近似對(duì)稱的位置。這里，假定各區(qū)的尺寸基于要被拍攝的對(duì)象的平均尺寸被預(yù)定。
之后，對(duì)于分析區(qū)Rt1-Rt8的每個(gè)，胸腔檢測(cè)單元22通過沿水平方向累積要被處理的圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生輪廓數(shù)據(jù)Pt，并且將產(chǎn)生的輪廓數(shù)據(jù)Pt存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器比如RAM2004等中。圖17C示出輪廓數(shù)據(jù)Pt的示例。在圖17C中，線yt對(duì)應(yīng)于胸部正面圖像中肺野的上邊緣，并且胸腔檢測(cè)單元22檢測(cè)其中輪廓數(shù)據(jù)Pt第一個(gè)負(fù)變化的位置作為垂直方向的上邊緣的候選位置yt。
隨后，對(duì)每個(gè)區(qū)執(zhí)行與上面一樣的處理，并且對(duì)于位于中心線M兩側(cè)的四個(gè)區(qū)Rt1-Rt4和四個(gè)區(qū)Rt5-Rt8的每個(gè)執(zhí)行二維內(nèi)插，由此圖16A中所示的點(diǎn)Lm11和Lm15被確定。此外，通過對(duì)第二縮減圖像IM2執(zhí)行類似的處理，圖16A中所示的點(diǎn)Lm21和Lm25被確定。
下面，胸腔檢測(cè)單元22解析分析區(qū)Rc1-Rc8，從而確定圖16A中所示的點(diǎn)Lm14和Lm18。各區(qū)的圖像數(shù)據(jù)沿水平方向被累積，按如上所述的同樣方式，輪廓數(shù)據(jù)Pc被產(chǎn)生，并且產(chǎn)生的輪廓數(shù)據(jù)Pc被存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器比如RAM2004等中。圖17D示出輪廓數(shù)據(jù)Pc的示例。在圖17D中，線yc對(duì)應(yīng)于肺野和橫膈膜之間的邊界。然后，胸腔檢測(cè)單元22分析輪廓數(shù)據(jù)Pc，并且確定平均亮度級(jí)變化最大的邊界yc。在這樣的確定中，輪廓數(shù)據(jù)Pc的主差值首先被分析，并且僅需檢測(cè)分析值變化最大的位置。
對(duì)每個(gè)區(qū)執(zhí)行同樣的處理，并且其中邊界yc具有最大值的區(qū)被檢測(cè)。然后，檢測(cè)的區(qū)進(jìn)一步被分成精細(xì)區(qū)(點(diǎn))，并且邊界yc具有最大值的點(diǎn)被設(shè)置成肺野的最低邊緣(Lm14和Lm18)。
順便提及，如果區(qū)域從肺野脫離，則圖17D的輪廓數(shù)據(jù)Pc不會(huì)很大地變化。由于該原因，胸腔檢測(cè)單元22將預(yù)定閾值與上述的主差值進(jìn)行比較。然后，如果不存在超過閾值的差值，則認(rèn)為在相關(guān)區(qū)域的肺野和橫膈膜之間不存在邊界，從而該區(qū)從要被處理的目標(biāo)中被排除。
通過對(duì)第一縮減圖像IM1和第二縮減圖像IM2執(zhí)行類似的處理，圖16A中所示的點(diǎn)Lm14、Lm18、Lm24和Lm28被檢測(cè)。
下面，胸腔檢測(cè)單元22通過沿垂直方向累積區(qū)域Rr1中的圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生輪廓數(shù)據(jù)Pr，并且將產(chǎn)生的輪廓數(shù)據(jù)Pr存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器比如RAM2004等中。圖17E示出輪廓數(shù)據(jù)Pr的示例。如圖17E中所示，在區(qū)域Rr1和Rr2中，胸腔檢測(cè)單元22將在最左側(cè)輪廓數(shù)據(jù)Pr具有最大值處的坐標(biāo)xc設(shè)置為點(diǎn)Lm11和Lm13的臨時(shí)水平坐標(biāo)值。同時(shí)，在區(qū)域Rr3和Rr4中，胸腔檢測(cè)單元22將在最右側(cè)輪廓數(shù)據(jù)Pr具有最大值處的坐標(biāo)xc設(shè)置為點(diǎn)Lm26和Lm27的臨時(shí)水平坐標(biāo)值。
在檢測(cè)在該處輪廓數(shù)據(jù)具有最大值的位置的情況中，如果封閉相關(guān)位置的輪廓數(shù)據(jù)的值不在預(yù)定范圍內(nèi)，則相關(guān)的最大值被排除作為對(duì)象和背景之間的邊界。在避免錯(cuò)誤地檢測(cè)對(duì)象的邊界方面，希望這樣做。
此外，胸腔檢測(cè)單元22將各區(qū)域的中心點(diǎn)的垂直坐標(biāo)設(shè)置為點(diǎn)Lm14、Lm18、Lm24和Lm28的臨時(shí)垂直坐標(biāo)。然后，根據(jù)由此獲取的臨時(shí)參考點(diǎn)Lm14’、Lm18’、Lm24’和Lm28’設(shè)置更小的區(qū)域，并且對(duì)這些區(qū)域執(zhí)行相同的處理，從而確定最終參考點(diǎn)Lm14、Lm18、Lm24和Lm28。
順便提及，本發(fā)明不限于上述方法。即，例如對(duì)應(yīng)于USP5790690的日本專利申請(qǐng)公開No.H08-335271所公開的其它方法也可適用。
這里，在日本專利申請(qǐng)公開No.H08-335271公開的方法中，多個(gè)一維輪廓數(shù)據(jù)從圖像數(shù)據(jù)中被捕獲并被分析以檢測(cè)胸腔(或胸廓)。此外，上述方法的特性在于，基于從部分輪廓數(shù)據(jù)獲取的特征點(diǎn)，考慮肺野的整個(gè)形狀檢測(cè)整個(gè)肺野。
(步驟S23)胸腔檢測(cè)單元22確定區(qū)域R1和R2，其針對(duì)由上述方法檢測(cè)的參考點(diǎn)被限定并且作為要被進(jìn)行相減處理的目標(biāo)。這里，應(yīng)當(dāng)注意，在下文中，區(qū)域R1和R2也分別被稱作相減處理目標(biāo)區(qū)R1和R2。圖16A示出分別關(guān)于第一縮減圖像IM1和第二縮減圖像IM2被設(shè)置的區(qū)域R1和R2。如圖16A中所示，每個(gè)區(qū)域被確定為最大矩形區(qū)，其包括各自圖像中檢測(cè)的參考點(diǎn)。然后，胸腔檢測(cè)單元22將區(qū)域R1的左上坐標(biāo)和右下坐標(biāo)分別輸出給第一ROI設(shè)置單元23和第二ROI設(shè)置單元25。
隨后，胸腔檢測(cè)單元22計(jì)算各區(qū)域R1和R2的中心坐標(biāo)(xc1，yc1)和(xc2，yc2)，通過方程式(10)計(jì)算第一縮減圖像IM1和第二縮減圖像IM2之間的整體偏移(或位移)量G，并且將計(jì)算的失配量G輸出到第一ROI設(shè)置單元23。
G=GxGy=xc2-xc1yc2-yc1...(10)]]>而且，胸腔檢測(cè)單元22通過方程式(11)，根據(jù)圖16A中所示的區(qū)域R1和R2的左上和右下坐標(biāo)計(jì)算包括在第一縮減圖像IM1和第二縮減圖像IM2中的對(duì)象的放大率變化M，并且將計(jì)算的放大率變化M輸出到第一ROI設(shè)置單元23。
M=MxMy=xL2-xU2xL1-xU1xL2-yU2yL1-yU1...(11)]]>(步驟S24)根據(jù)通過胸腔檢測(cè)單元22輸入的相減處理目標(biāo)區(qū)R1的坐標(biāo)、整體偏移量G和放大率變化M，第一ROI設(shè)置單元23關(guān)于第一縮減圖像IM1和第二縮減圖像IM2設(shè)置多個(gè)ROI。
為了簡(jiǎn)化起見，圖16B僅從關(guān)于第一縮減圖像IM1和第二縮減圖像IM2設(shè)置的ROI中示出左上的三個(gè)ROI。在圖16B中，尺寸為Wt×Ht的矩形ROI關(guān)于第一縮減圖像IM1被設(shè)置，尺寸為Ws×Hs的矩形ROI相對(duì)于第二縮減圖像IM2被設(shè)置。這里，關(guān)于第一縮減圖像IM1被設(shè)置的ROI被稱作模板ROI，關(guān)于第二縮減圖像IM2被設(shè)置的ROI被稱作搜索ROI。
第一ROI設(shè)置單元23排列第一縮減圖像IM1中的第一模板ROI的中心，以便與對(duì)應(yīng)于相減處理目標(biāo)區(qū)R1的左上方的位置重疊。隨后，第一ROI設(shè)置單元23以水平間隔Δx和垂直間隔Δy將模板ROI設(shè)置在覆蓋整個(gè)區(qū)域R1的范圍內(nèi)。
下面，根據(jù)設(shè)置在第一縮減圖像IM1中的模板ROI的位置、從胸腔檢測(cè)單元22輸入的整體偏移量G和放大率變化M，第一ROI設(shè)置單元23設(shè)置搜索ROI。即，如果假定對(duì)應(yīng)的第n個(gè)模板ROI的中心坐標(biāo)為(xnt1，ynt1)，搜索ROI的中心坐標(biāo)為(xns1，yns1)，則第n個(gè)搜索ROI的中心坐標(biāo)通過方程式(12)和方程式(13)被計(jì)算。
xns1＝xnt1+mod(n，C)MxΔx+Gx(n＝0，...，N-1)...(12)yns1＝y(tǒng)nt1+floor(n/C)MyΔy+Gy(n＝0，...，N-1)...(13)這里，應(yīng)當(dāng)注意，符號(hào)N表示模板ROI和對(duì)應(yīng)的搜索ROI的數(shù)目，并且數(shù)目N根據(jù)可被設(shè)置在第一縮減圖像IM1的差處理目標(biāo)區(qū)R1中的模板ROI的數(shù)目被確定。符號(hào)C表示水平方向的ROI的數(shù)目，符號(hào)mod()表示模運(yùn)算，符號(hào)floor表示“地板”函數(shù)。
模板ROI的尺寸、搜索ROI的尺寸、水平間隔Δx和垂直間隔Δy被事先確定并被存儲(chǔ)在例如內(nèi)部存儲(chǔ)器，比如偏移向量計(jì)算單元2的RAM2004等中。順便提及，也可根據(jù)要被進(jìn)行相減處理的一種對(duì)象事先選擇適當(dāng)?shù)闹底鳛檫@些值。
例如，在目標(biāo)為胸部正面圖像的情況下，最好大約將模板ROI的尺寸設(shè)置為25×20(mm)，將搜索ROI的尺寸設(shè)置為25×25(mm)，將間隔設(shè)置為3(mm)。然而，本發(fā)明不限于這些值，即，其它值當(dāng)然也可適用于本發(fā)明。而且，ROI的形狀不限于矩形，即，其它形狀當(dāng)然也可適用于ROI。
第一ROI設(shè)置單元23將按上面設(shè)置的模板ROI和搜索ROI的位置和尺寸輸出到第一匹配單元24。
(步驟S25)第一匹配單元24對(duì)包括在輸入的模板ROI和對(duì)應(yīng)的搜索ROI中的第一縮減圖像IM1和第二縮減圖像IM2的數(shù)據(jù)執(zhí)行匹配處理，計(jì)算匹配度為最高處的位置作為關(guān)于每一組ROI的偏移向量，然后輸出計(jì)算的結(jié)果。
順便提及，應(yīng)當(dāng)注意，在匹配處理中可使用各種公知的方法。例如，可使用序列類似性檢測(cè)算法和互相關(guān)法等，其在由東京大學(xué)出版社出版的“圖像分析手冊(cè)”一書中被描述。在第五實(shí)施例中，第一匹配單元24和第二匹配單元26通過互相關(guān)法計(jì)算偏移向量。然而，由于在上述文件中已描述了互相關(guān)法的詳細(xì)內(nèi)容，因此這里對(duì)其的說(shuō)明將被省略。
圖18示出了通過對(duì)于每一組模板ROI和搜索ROI執(zhí)行匹配處理以獲取偏移向量以及將獲取的偏移向量疊加在第一縮減圖像IM1上所獲取的圖像。而且，盡管圖18通過示例方式示出25個(gè)偏移向量，但偏移向量的實(shí)際數(shù)目取決于模板ROI的尺寸、設(shè)置的間隔和相減處理目標(biāo)區(qū)的尺寸。每一偏移向量指示包括在第一縮減圖像IM1中的對(duì)象的結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的第二縮減圖像IM2的部分，即，每一偏移向量指示在這兩個(gè)圖像之間的對(duì)象的失配量。
第一匹配單元24將作為第一偏移向量Vn1(n＝0，...，24)的偏移向量輸出到第二ROI設(shè)置單元25。
(步驟S26)根據(jù)從第一匹配單元24輸入的第一偏移向量Vn1和從胸腔檢測(cè)單元22預(yù)先輸入的相減處理目標(biāo)區(qū)R1，第二ROI設(shè)置單元25將模板ROI和搜索ROI分別設(shè)置到第一圖像IM1和第二圖像IM2。
在第一ROI設(shè)置單元23的處理中，模板ROI和搜索ROI根據(jù)相減處理目標(biāo)區(qū)的位置和尺寸被設(shè)置。然而，在第二ROI設(shè)置單元25中，ROI根據(jù)第一偏移向量Vn1被設(shè)置。
首先，根據(jù)事先通過圖像縮減單元21所使用的縮減倍率來(lái)縮減第一圖像IM1和第二圖像IM2，第二ROI設(shè)置單元25將相減處理目標(biāo)區(qū)R1的坐標(biāo)和從第一匹配單元24輸入的第一偏移向量Vn1轉(zhuǎn)換為第一圖像IM1或第二圖像IM2中的值。
在第五實(shí)施例中，第一縮減圖像IM1和第二縮減圖像IM2分別等于垂直方向和水平方向的第一圖像IM1和第二圖像IM2的1/4。因此，第一偏移向量Vn1和相減處理目標(biāo)區(qū)R1的坐標(biāo)被分別放大四倍，由此獲取轉(zhuǎn)換的第一偏移向量Vn1’和相減處理目標(biāo)區(qū)R1的轉(zhuǎn)換坐標(biāo)R1’。這里，應(yīng)當(dāng)注意，相減處理目標(biāo)區(qū)R1的轉(zhuǎn)換坐標(biāo)R1’也被稱作相減處理目標(biāo)區(qū)R1’。
接下來(lái)，以與第一ROI設(shè)置單元23所使用的方式相同的方式，第二ROI設(shè)置單元25關(guān)于第一圖像IM1設(shè)置模板ROI。此時(shí)，相減處理目標(biāo)區(qū)為相減處理目標(biāo)區(qū)R1’，并且ROI的尺寸和設(shè)置間隔僅相對(duì)于由第一ROI設(shè)置單元23設(shè)置的各值被放大四倍。然而，從增加處理效率和抑制由于不必要的匹配出現(xiàn)的誤差的觀點(diǎn)來(lái)看，最好將ROI的尺寸設(shè)置為小于第一模板ROI中設(shè)置的值。
隨后，第二ROI設(shè)置單元25根據(jù)方程式(14)和(15)關(guān)于第二圖像IM2排列搜索ROI。即，如果假定對(duì)應(yīng)的第n個(gè)模板ROI的中心坐標(biāo)為(xnt2，ynt2)，搜索ROI的中心坐標(biāo)為(xns2，yns2)，并且轉(zhuǎn)換的第n個(gè)第一偏移向量為vn1’＝(xn1’，yn1’)，則第n個(gè)搜索ROI的中心坐標(biāo)位置通過方程式(14)和(15)被計(jì)算。
xns2＝xnt2+xn1′(n＝0，...，N-1) ...(14)yns2＝y(tǒng)nt2+yn1′(n＝0，...，N-1) ...(15)第二ROI設(shè)置單元25將按上面設(shè)置的模板ROI和搜索ROI的位置和尺寸輸出到第二匹配單元26。
(步驟S27)第二匹配單元26對(duì)包括在輸入的模板ROI和對(duì)應(yīng)的搜索ROI中的第一圖像IM1和第二圖像IM2的數(shù)據(jù)執(zhí)行匹配處理，計(jì)算匹配度為最高處的位置作為對(duì)于每組ROI的偏移向量Vn2，然后將計(jì)算的結(jié)果輸出到過濾(filter)單元3(圖10)。這里，第二匹配單元26的匹配處理與第一匹配單元24的匹配處理相同，因此對(duì)其的說(shuō)明將被省略。
順便提及，在第五實(shí)施例中，第一匹配單元24和第二匹配單元26的每個(gè)均通過互相關(guān)法計(jì)算偏移向量。然而，第一匹配單元24和第二匹配單元26的任何一個(gè)也可使用另外的方法。例如，如果第一匹配單元24使用序列類似性檢測(cè)算法而第二匹配單元26使用互相關(guān)法，則有可能在將保持一定程度的匹配的精度同時(shí)縮短整個(gè)處理時(shí)間。
隨后，將參照?qǐng)D12和19中所示的流程圖說(shuō)明過濾單元3的詳細(xì)操作。
(步驟S300)過濾單元3對(duì)輸入的第二偏移向量Vn2執(zhí)行過濾處理，以消除在匹配中混合的誤差分量，并且輸出誤差分量已從中被消除的第三偏移向量Vn3。在下文中，將參照?qǐng)D19中所示的流程圖說(shuō)明過濾單元3的詳細(xì)操作。
圖19是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的過濾單元的詳細(xì)操作的流程圖。
(步驟S31)過濾單元3對(duì)于輸入的偏移向量確定過濾處理的過濾處理間隔。在本實(shí)施例中，處理間隔等于整個(gè)圖像，即，處理間隔等于包括如圖18中所示的所有25個(gè)偏移向量的間隔。
(步驟S32)過濾單元3初始化要被用于后面所述處理的每一偏移向量的權(quán)重系數(shù)。在本實(shí)施例中，通過第二匹配單元26在每一ROI中計(jì)算的互相關(guān)系數(shù)CCn被用作初始值。
(步驟S33)過濾單元3對(duì)輸入的第二偏移向量Vn2＝(xn2，yn2)的水平分量xn2執(zhí)行過濾處理。順便提及，在下列步驟S331-S335中將說(shuō)明過濾處理的詳細(xì)內(nèi)容。
(步驟S331)過濾單元3僅將水平分量xn2暫時(shí)存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器比如RAM2004中。圖20示出了此時(shí)偏移向量的水平分量xn2。然后，過濾單元3通過使用先前輸入的互相關(guān)系數(shù)CCn作為權(quán)重對(duì)偏移向量分量執(zhí)行加權(quán)平均處理(或加權(quán)平均值處理)，并且將處理結(jié)果xn2’暫時(shí)存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器比如RAM2004中。
(步驟S332)過濾單元3通過方程式(16)計(jì)算在加權(quán)平均處理之前的偏移向量分量和在加權(quán)平均處理之后的偏移向量分量之間的殘差rn。
rn＝xn2-xn2′...(16)而且，殘差的中值絕對(duì)偏差MAD通過方程式(17)被計(jì)算。這里，應(yīng)當(dāng)注意在方程式(17)中符號(hào)“median(x)”為“x”的中值。
MAD＝median(|rn|)...(17)(步驟S333)過濾單元3根據(jù)方程式(18)計(jì)算加權(quán)平均處理的權(quán)重系數(shù)wn。
Wn=CCn(1-(rnkMAD)2)2|rn|<kMAD0|rn|≥kMAD...(18)]]>這里，符號(hào)k表示根據(jù)殘差的分布先前確定的值。在本實(shí)施例中，例如，k＝6。然而，本發(fā)明不限于此，也可使用其它的值。
(步驟S334)過濾單元3通過使用在先前步驟中更新的權(quán)重系數(shù)wn對(duì)偏移向量的水平分量xn2再次執(zhí)行加權(quán)平均處理。
(步驟S335)過濾單元3判斷步驟S332和其后步驟中的處理是否被執(zhí)行了等于預(yù)定的次數(shù)T的次數(shù)。如果判斷相關(guān)的處理被執(zhí)行了預(yù)定的次數(shù)T(即步驟S335中的“是”)，則流程進(jìn)到下一步驟。同時(shí)，如果判斷相關(guān)的處理未被執(zhí)行預(yù)定的次數(shù)(即步驟S335中的“否”)，則流程返回到步驟S332。這里，預(yù)定的次數(shù)T可根據(jù)過濾處理的處理效率和效果的平衡被確定。然而，最好將T設(shè)置為2上下。
(步驟S34)過濾單元3對(duì)偏移向量的垂直分量yn2執(zhí)行如上所述的相同處理。這里，由于步驟S34中處理的內(nèi)容與涉及水平分量Xn2的步驟S33中的處理內(nèi)容基本上相同，因此對(duì)其的說(shuō)明將被省略。
(步驟S35)過濾單元3通過上述方法將對(duì)于每一水平和垂直方向已被進(jìn)行過濾處理的第三偏移向量Vn3＝(xn3，yn3)輸出到樣條內(nèi)插單元4。
然后，將再次描述圖12。
(步驟S400)樣條內(nèi)插單元4通過使用公知的三次樣條內(nèi)插對(duì)第三偏移向量Vn3＝(xn3，yn3)執(zhí)行內(nèi)插處理，并且將內(nèi)插處理中獲取的第四偏移向量Vn4＝(xn4，yn4)輸出到配準(zhǔn)單元5。在該處理中，樣條內(nèi)插單元4對(duì)第三偏移向量Vn3的條的每一水平和垂直分量應(yīng)用三次樣條內(nèi)插。
順便提及，可通過例如1990年IEEE計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)出版的G.Wolberg所著“數(shù)字圖像卷繞(Digital Image Warping)”等中所述的方法執(zhí)行三次樣條內(nèi)插，并且該方法是公知的，因此對(duì)其的詳細(xì)描述將被省略。
圖21示出了第三偏移向量Vn3的某一條的水平分量的狀態(tài)。在圖21中，符號(hào)K表示在執(zhí)行內(nèi)插前的水平方向的偏移向量數(shù)目，符號(hào)L表示在執(zhí)行內(nèi)插后的偏移向量數(shù)目。順便提及，可事先確定一值作為數(shù)L，通過該值可在后面描述的差圖像產(chǎn)生中實(shí)現(xiàn)充分的圖像質(zhì)量。例如，如果數(shù)L為數(shù)K的百倍，就足夠了。
(步驟S500)配準(zhǔn)單元5通過利用從樣條內(nèi)插單元4輸入的第四偏移向量Vn4使第二圖像IM2變形，產(chǎn)生已與第一圖像IM1配準(zhǔn)的卷繞圖像IM3，并且隨后將產(chǎn)生的卷繞圖像IM3輸出到相減操作單元6。
即，第四偏移向量Vn4指示分別示出在第一圖像IM1和第二圖像IM2上的公共構(gòu)成之間的精確的失配(位移)量。由于該原因，通過反向地將第四偏移向量Vn4應(yīng)用到卷繞的第二圖像IM3，第一圖像上對(duì)應(yīng)的位置被計(jì)算，并且通過根據(jù)內(nèi)插處理執(zhí)行抽樣可確定像素值。
在任何情況下，由于在上述文件中已描述了這樣一種方法的詳細(xì)內(nèi)容，因此對(duì)其的詳細(xì)說(shuō)明將被省略。順便提及，作為一種在執(zhí)行重抽樣情況下的內(nèi)插方法，考慮到差圖像的圖像質(zhì)量，最好使用例如雙線性內(nèi)插法等。
(步驟S600)相減操作單元6在輸入的第一圖像IM1的像素和變形的第二圖像IM3的像素之間執(zhí)行相減以產(chǎn)生差圖像IMS，并且將產(chǎn)生的差圖像IMS輸出到后處理單元7。
(步驟S700)
后處理單元7對(duì)輸入的差圖像IMS執(zhí)行灰度轉(zhuǎn)換處理以產(chǎn)生其像素值已被轉(zhuǎn)換到適于顯示的像素范圍內(nèi)的差圖像IMS’，并且將產(chǎn)生的差圖像IMS，輸出到輸出單元8。這里，灰度轉(zhuǎn)換可根據(jù)相減處理之前圖像和相減處理之后圖像的精度來(lái)確定。
例如，如果在相減處理被執(zhí)行之前的圖像的像素值的精度為無(wú)符號(hào)的12位，則通過相減處理產(chǎn)生具有帶符號(hào)的13位大小的差圖像。這里，如果輸出單元8可顯示的像素值的大小為無(wú)符號(hào)的8位，則其必須將13位大小轉(zhuǎn)換為8位大小。因此，對(duì)對(duì)于對(duì)應(yīng)于X射線圖像的對(duì)象X射線照射量具有線性灰度特性的圖像從輸出單元8被輸出。
或者，差圖像的直方圖被計(jì)算，并且，基于對(duì)應(yīng)于直方圖中的模值的像素值，預(yù)定的大小可被線性地轉(zhuǎn)換為8位大小。順便提及，應(yīng)當(dāng)注意，在輸入和輸出范圍之間的這種轉(zhuǎn)換函數(shù)不一定總是線性的。例如，可使用特性曲線為如圖13中所示的函數(shù)。
(步驟S800)輸出單元8以適于解釋內(nèi)插的形式顯示輸入的灰度轉(zhuǎn)換的差圖像IMS’連同對(duì)原始的第一圖像IM1和第二圖像IM2進(jìn)行適合的灰度轉(zhuǎn)換的圖像。例如，第一圖像IM1和第二圖像IM2以及差圖像IMS’被對(duì)照地顯示。
輸出單元8例如為顯示設(shè)備，比如CRT監(jiān)視器、LCD等。然而，顯示設(shè)備不限于這樣的電子顯示設(shè)備，即，輸出單元8也可以是將圖像輸出為硬拷貝的圖像輸出設(shè)備，比如激光成像器等。
而且，在本發(fā)明中，輸出單元8可以不一定為顯示設(shè)備，即，與計(jì)算機(jī)連接的硬盤、網(wǎng)絡(luò)輸入/輸出設(shè)備等也可被應(yīng)用于輸出單元8。
如上所述，根據(jù)第五實(shí)施例，在過濾單元3中，指示在輸入的第一圖像IM1和第二圖像IM2之間的對(duì)應(yīng)像素的位置關(guān)系的偏移向量通過使用權(quán)重系數(shù)被進(jìn)行過濾處理，所述權(quán)重系數(shù)根據(jù)不易受離群值(outlier)影響的中值(即，根據(jù)對(duì)偏移向量的加權(quán)平均處理被執(zhí)行之前和之后的狀態(tài)之間的差的中值絕對(duì)偏差)來(lái)確定，并且獲取的偏移向量通過樣條內(nèi)插被內(nèi)插，由此執(zhí)行配準(zhǔn)。
因此，在后階段的樣條內(nèi)插中，可以抑制由匹配所引起的誤差的影響，由此可以實(shí)現(xiàn)不易受部分離群值影響的高精度的配準(zhǔn)。
根據(jù)本實(shí)施例，可以保證配準(zhǔn)的精度以及實(shí)現(xiàn)處理的效率，由此可以產(chǎn)生高質(zhì)量的差圖像。
<第六實(shí)施例>
在第五實(shí)施例中，第二圖像IM2僅被變形一次。然而，本發(fā)明不限于此。即，如第六實(shí)施例中將說(shuō)明的，可以使第二圖像IM2變形多次并根據(jù)這樣的次數(shù)改變偏移向量的過濾處理的處理內(nèi)容。
圖22是示出要由根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的圖像處理設(shè)備執(zhí)行的整個(gè)處理的流程圖。
順便提及，在第六實(shí)施例中，整個(gè)圖像處理設(shè)備的構(gòu)成與圖10中所示的圖像處理設(shè)備的構(gòu)成相同，并且控制單元(未示出)控制整個(gè)處理。
與第五實(shí)施例中的圖12的流程圖相比，在第六實(shí)施例的圖22的流程圖中增加了步驟S900。因此，控制單元(未示出)判斷在步驟S500中的卷繞處理是否被執(zhí)行了預(yù)定次數(shù)。如果判斷卷繞處理未被執(zhí)行預(yù)定次數(shù)(即步驟S900中的“否”)，則流程返回到步驟S200。與此同時(shí)，如果判斷卷繞處理被執(zhí)行了預(yù)定次數(shù)(即步驟S900中的“是”)，則流程進(jìn)到步驟S600。
此外，在第六實(shí)施例中，在第二和接下來(lái)執(zhí)行的卷繞處理中，涉及步驟S200的詳細(xì)操作的圖15中的步驟S21-S25的處理被省略。然后，在步驟S26的第二ROI設(shè)置中，通過使用第三偏移向量Vn3＝(xn3，yn3)，該ROI通過方程式(19)和(20)被設(shè)置。
xns2＝xnt2+xn3(n＝0，...，N-1)...(19)yns2＝y(tǒng)nt2+yn3(n＝0，...，N-1)...(20)在這種情況下，如先前所述，不用說(shuō)偏移向量的尺寸不根據(jù)圖像的縮減尺寸而改變。
而且，在第六實(shí)施例中，在步驟S300的過濾處理中，過濾單元3根據(jù)方程式(21)計(jì)算過濾處理的權(quán)重系數(shù)wn。
WN=CCn(1-(rnkiMAD)2)2|rn|<kiMAD0|rn|≥kiMAD...(21)]]>這里，符號(hào)i表示在相應(yīng)處理中卷繞的次數(shù)。即，相對(duì)于中值絕對(duì)偏差MAD的系數(shù)k根據(jù)重復(fù)處理的次數(shù)被改變。此時(shí)，最好根據(jù)的重復(fù)處理的次數(shù)的增加使系數(shù)k變小。
例如，在第一重復(fù)處理中，與第五實(shí)施例一樣，系數(shù)k被設(shè)置為6，并且在第二重復(fù)處理和后面的重復(fù)處理中，該系數(shù)被設(shè)置為更小，比如4或2。因此，在計(jì)算權(quán)重系數(shù)的情況下，離群值的容差變得更小。
通常，隨著卷繞被重復(fù)，要被進(jìn)行配準(zhǔn)的兩個(gè)圖像之間的失配(位移)量變得較小。因此，根據(jù)這一點(diǎn)，如果在過濾處理中離群值的容差被設(shè)置得較小，則能夠?qū)崿F(xiàn)更有效的過濾處理。
如上所述，根據(jù)第六實(shí)施例，除了上述第五實(shí)施例的效果以外，還可以實(shí)現(xiàn)比第五實(shí)施例中的過濾處理更有效的過濾處理。
<第七實(shí)施例>
在上述第五和第六實(shí)施例中，過濾單元3通過方程式(18)計(jì)算對(duì)于在整個(gè)圖像上延伸的偏移向量的權(quán)重系數(shù)。然而，通過計(jì)算對(duì)于圖像的每部分的權(quán)重系數(shù)，也可以執(zhí)行過濾處理。
在第七實(shí)施例中，圖像輸入單元1通過分析第一圖像IM1和第二圖像IM2確定多個(gè)局部區(qū)，然后將確定的局部區(qū)的位置信息輸出到過濾單元3。圖23是用于描述根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例的區(qū)域分割的示例的示圖。在圖23中，符號(hào)A1-A6分別表示基本上對(duì)應(yīng)于根據(jù)對(duì)象的結(jié)構(gòu)的下列區(qū)域的矩形區(qū)域。即，區(qū)域A1和A2對(duì)應(yīng)于非對(duì)象部分，區(qū)域A3和A4對(duì)應(yīng)于肺野部分，區(qū)域A5對(duì)應(yīng)于縱隔部分，區(qū)域A6對(duì)應(yīng)于腹腔部分。
通過根據(jù)除區(qū)域A1和A2以外的每一區(qū)域改變方程式(18)的系數(shù)k的值，過濾單元3計(jì)算權(quán)重系數(shù)。例如，系數(shù)k＝6被設(shè)置到區(qū)域A3和A4的肺野部分，系數(shù)k＝4被分別設(shè)置到區(qū)域A5的縱隔部分和區(qū)域A6的腹腔部分。
在區(qū)域A5的縱隔部分和區(qū)域A6的腹腔部分，原始圖像的對(duì)比度通常較低。為此，即使相關(guān)系數(shù)本身較高，偏移向量也可能變化。因此，在過濾單元3中，通過使離群值的容差對(duì)于這些區(qū)域變小，可以有力地抑制偏移向量中的噪聲分量。
順便提及，過濾處理可以不根據(jù)上述的對(duì)象的固有區(qū)域被分割，而可以對(duì)于偏移向量的垂直和水平線的一個(gè)被獨(dú)立地執(zhí)行。
如上所述，根據(jù)第七實(shí)施例，除了上述第五實(shí)施例的效果之外，通過使過濾單元3對(duì)于要被處理的圖像中的特性部分區(qū)的每個(gè)執(zhí)行過濾處理，以實(shí)現(xiàn)更適合和更有效的過濾處理。
<第八實(shí)施例>
在上述第五和第六實(shí)施例中，對(duì)于在整個(gè)圖像上延伸的偏移向量執(zhí)行一個(gè)三次樣條內(nèi)插。然而，也可以對(duì)于多個(gè)分割的區(qū)域的每個(gè)執(zhí)行樣條內(nèi)插。
這里，區(qū)域可根據(jù)如圖23中所示的構(gòu)造被分割。此外，如圖24中所示，可以通過使用關(guān)于每四點(diǎn)的偏移向量分量執(zhí)行三次樣條內(nèi)插，并且輸出一部分處理區(qū)域。
在圖24中，使用偏移向量的水平分量x12至x42執(zhí)行三次樣條內(nèi)插，并且內(nèi)插結(jié)果so2的分量x22和x32之間的結(jié)果被給定作為該間隔的最終結(jié)果。然后，隨著按一個(gè)抽樣移動(dòng)窗口，相同的處理被執(zhí)行，由此所有間隔的內(nèi)插結(jié)果被產(chǎn)生并被輸出。順便提及，對(duì)于數(shù)據(jù)兩端僅必須使用常規(guī)結(jié)果。
如上所述，根據(jù)第八實(shí)施例，除了上述第五實(shí)施例的效果以外，還可以抑制內(nèi)插結(jié)果的振動(dòng)，即使在圖像等中的偏移向量的變化較大(因?yàn)槠浒ㄔS多噪聲分量)等情況下，由此可以保證配準(zhǔn)的精度。
<第九實(shí)施例>
在上述第五-第八實(shí)施例中，互相關(guān)系數(shù)CCn被用作方程式(18)所示的加權(quán)平均處理中的權(quán)重系數(shù)。然而，也可采用其它方法。
即，在第九實(shí)施例中，偏移向量計(jì)算單元2計(jì)算包括在涉及偏移向量計(jì)算的ROI中的圖像數(shù)據(jù)的紋理，并且將計(jì)算的紋理輸出到過濾單元3。這里，盡管可使用各種紋理，但在本實(shí)施例中ROI中像素值的變化被用作指標(biāo)(即紋理的復(fù)雜度)。即，在本實(shí)施例中，偏移向量計(jì)算單元2形成模板ROI的直方圖，并且將頻率為非零的圖像像素值數(shù)n設(shè)置為紋理。
典型地，在胸部正面圖像中，縱隔部分、心臟部分、橫膈膜部分等的對(duì)比度較低，由此這些部分的紋理較低。相反，設(shè)置在肺野部分和其周圍部分的模板ROI的紋理較高。因此，很有可能在低紋理ROI中計(jì)算的偏移向量包括較多誤差，由此最好降低偏移向量的過濾處理的權(quán)重。
由于該原因，在第九實(shí)施例中，過濾單元3根據(jù)方程式(22)和(23)計(jì)算加權(quán)平均處理的權(quán)重系數(shù)wn。
Wn=Φn(1-(rnkMAD)2)2|rn|<kMAD0|rn|≥kMAD...(22)]]>Φn=φn.CCnΣn=0N-1φn.CCn...(23)]]>這里，應(yīng)當(dāng)注意，方程式(23)計(jì)算的值φn表示歸一化的紋理。
如由方程式(18)所示的，用于偏移向量的計(jì)算的互相關(guān)系數(shù)被用作第五實(shí)施例中權(quán)重的指標(biāo)(或量度)。然而，如上所述，互相關(guān)系數(shù)指示較高值，即使對(duì)于紋理貧乏的部分，由此有可能較大的權(quán)重被給定到包括較大誤差的偏移向量。
與此同時(shí)，根據(jù)第九實(shí)施例，ROI中的紋理(即紋理的復(fù)雜度)被用作權(quán)重的指標(biāo)(或量度)，由此較小的權(quán)重被給定到位于比如相關(guān)信息量較小的縱隔部分、腹腔部分等部分中的偏移向量。因此，可以增加過濾處理的精度。
順便提及，本實(shí)施例中的紋理不限于在上述直方圖中頻率為非零的像素值數(shù)。即，也可使用其它的指標(biāo)(或量度)。例如，在要被處理的ROI中的圖像數(shù)據(jù)被進(jìn)行頻率變換的情況下，可使用頻率變換的圖像數(shù)據(jù)的高頻分量的比率。此外，也可使用像素值的離差、直方圖的峰度等。
如上所述，本發(fā)明的實(shí)施例被詳細(xì)說(shuō)明。順便提及，本發(fā)明可被應(yīng)用于例如系統(tǒng)、設(shè)備、方法、程序、存儲(chǔ)介質(zhì)等。更具體地說(shuō)，本發(fā)明可被應(yīng)用于由多個(gè)儀器組成的系統(tǒng)或應(yīng)用于由單一儀器組成的設(shè)備。
在任何情況下，本發(fā)明也適用于這樣一種情況，即用于實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的功能的軟件的程序(即在上述實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于后附流程圖的程序代碼)被直接或間接地提供給系統(tǒng)或設(shè)備，并且系統(tǒng)或設(shè)備中的計(jì)算機(jī)根據(jù)提供的實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的程序操作各種設(shè)備。
就此而言，由于上述實(shí)施例的功能通過計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此安裝在相應(yīng)計(jì)算機(jī)中的程序代碼本身實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。即，用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的功能處理的計(jì)算機(jī)程序本身也包括在本發(fā)明的概念中。
在這種情況下，可使用目標(biāo)代碼、要由解釋器執(zhí)行的程序、要被提供給OS的腳本等，只要其具有程序功能。
這里，作為用于提供程序的存儲(chǔ)介質(zhì)，可使用例如軟盤、硬盤、光盤、磁光盤、MO、CD-ROM、CD-R、CD-RW、磁帶、非易失性存儲(chǔ)卡、ROM、DVD(DVD-ROM、DVD-R)等。
此外，作為提供程序的方法，存在一種方法，其通過使用客戶計(jì)算機(jī)的瀏覽器與因特網(wǎng)上的主頁(yè)連接，并將本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序本身或者包括自動(dòng)安裝功能連同計(jì)算機(jī)程序的壓縮文件下載到比如硬盤等的記錄介質(zhì)中。此外，還存在一種方法，其將構(gòu)成本發(fā)明的程序的程序代碼分成多個(gè)文件，并且從不同的主頁(yè)下載各文件。即，用于利用計(jì)算機(jī)將實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的處理的功能的程序文件下載給多個(gè)用戶的WWW服務(wù)器包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
而且，可以加密本發(fā)明的程序，將加密的程序存儲(chǔ)在比如CD-ROM等的存儲(chǔ)介質(zhì)中，將獲得的存儲(chǔ)介質(zhì)分發(fā)給用戶，使已滿足預(yù)定條件的用戶能夠通過因特網(wǎng)從主頁(yè)下載用于解密加密程序的密鑰信息，使該用戶能夠?qū)⒔饷艿某绦虬惭b到適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)中，并因此實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的功能。
而且，本發(fā)明不僅包括通過執(zhí)行由計(jì)算機(jī)讀取的程序代碼實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的功能的情況，也包括運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上的OS等根據(jù)程序代碼的指令執(zhí)行部分或所有實(shí)際處理的情況，由此上述實(shí)施例的功能通過該處理被實(shí)現(xiàn)。
此外，在從存儲(chǔ)介質(zhì)讀取的程序被一次寫入設(shè)置在功能擴(kuò)展板(其被插在計(jì)算機(jī)或與計(jì)算機(jī)連接的功能擴(kuò)展單元中)中的存儲(chǔ)器中，并且隨后設(shè)置在功能擴(kuò)展板或功能擴(kuò)展單元中的CPU等根據(jù)程序指令執(zhí)行部分或所有實(shí)際處理的情況下，也可實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的功能。
本申請(qǐng)對(duì)2004年6月8日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)No.2004-170231和2005年1月28日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)No.2005-021827要求優(yōu)先權(quán)，其整個(gè)內(nèi)容以參照的方式被包含在這里。
權(quán)利要求
1.一種圖像處理設(shè)備，其基于偏移向量將第二圖像與第一圖像相匹配，包括匹配度獲取單元，適于獲取第一和第二圖像之間相互對(duì)應(yīng)的相應(yīng)點(diǎn)的匹配度；紋理估算單元，適于估算相應(yīng)點(diǎn)外圍的紋理；以及偏移向量加權(quán)單元，適于基于匹配度和紋理的估算加權(quán)偏移向量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像處理設(shè)備，其中，所述紋理估算單元基于關(guān)于設(shè)置在相應(yīng)點(diǎn)上的感興趣區(qū)域的幾何信息估算紋理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像處理設(shè)備，其中，所述紋理估算單元基于設(shè)置在相應(yīng)點(diǎn)上的感興趣區(qū)域內(nèi)的圖像的直方圖的統(tǒng)計(jì)特征量估算紋理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像處理設(shè)備，其中，所述紋理估算單元基于設(shè)置在相應(yīng)點(diǎn)上的感興趣區(qū)域內(nèi)的圖像的高頻分量的比率估算紋理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的圖像處理設(shè)備，其中，在估算紋理的情況下，所述紋理估算單元通過傅立葉變換、DCT(離散余弦變換)或小波變換，對(duì)感興趣區(qū)域內(nèi)的圖像執(zhí)行頻率變換。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的圖像處理設(shè)備，其中，在估算紋理的情況下，所述紋理估算單元對(duì)感興趣區(qū)域內(nèi)的圖像執(zhí)行頻率變換，并且將由于頻率變換而獲取的高頻分量系數(shù)的絕對(duì)值或平方和與所有系數(shù)的絕對(duì)值或平方和的比率設(shè)置為紋理。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像處理設(shè)備，其中，所述紋理估算單元檢測(cè)設(shè)置在相應(yīng)點(diǎn)上的感興趣區(qū)域內(nèi)的圖像的邊緣，并且根據(jù)邊緣數(shù)量估算紋理。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像處理設(shè)備，其中，在相互互相關(guān)匹配度和紋理的估算的情況下，所述偏移向量加權(quán)單元將匹配度的估算值與紋理復(fù)雜度的估算值相乘，并且將乘積歸一化。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像處理設(shè)備，其中，在相互互相關(guān)匹配度和紋理的估算的情況下，所述偏移向量加權(quán)單元將紋理復(fù)雜度的估算值歸一化，并且將歸一化結(jié)果和匹配度的加權(quán)和設(shè)置為偏移向量的權(quán)重。
10.一種圖像處理方法，其基于偏移向量將第二圖像與第一圖像相匹配，包括匹配度獲取步驟，獲取第一和第二圖像之間相互對(duì)應(yīng)的相應(yīng)點(diǎn)的匹配度；紋理估算步驟，估算相應(yīng)點(diǎn)外圍的紋理；以及偏移向量加權(quán)步驟，基于匹配度和紋理的估算加權(quán)偏移向量。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的圖像處理方法，其中，所述紋理估算步驟適于根據(jù)設(shè)置在相應(yīng)點(diǎn)上的感興趣區(qū)域內(nèi)的圖像的直方圖的統(tǒng)計(jì)特征量估算紋理。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的圖像處理方法，其中，所述紋理估算步驟適于根據(jù)設(shè)置在相應(yīng)點(diǎn)上的感興趣區(qū)域內(nèi)的圖像的高頻分量的比率估算紋理。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的圖像處理方法，其中，在估算紋理的情況下，所述紋理估算步驟適于對(duì)感興趣區(qū)域內(nèi)的圖像執(zhí)行頻率變換，并且將由于頻率變換而獲取的高頻分量系數(shù)的絕對(duì)值或平方和與所有系數(shù)的絕對(duì)值或平方和的比率設(shè)置為紋理。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的圖像處理方法，其中，所述紋理估算步驟適于檢測(cè)設(shè)置在相應(yīng)點(diǎn)上的感興趣區(qū)域內(nèi)的圖像的邊緣，并且根據(jù)邊緣數(shù)量估算紋理。
15.一種使計(jì)算機(jī)執(zhí)行圖像處理方法的程序，所述方法根據(jù)偏移向量將第二圖像與第一圖像相匹配，所述程序使計(jì)算機(jī)執(zhí)行匹配度獲取過程，用來(lái)獲取第一和第二圖像之間相互對(duì)應(yīng)的相應(yīng)點(diǎn)的匹配度；紋理估算過程，用來(lái)估算相應(yīng)點(diǎn)外圍的紋理；以及偏移向量加權(quán)過程，用來(lái)根據(jù)匹配度和紋理的估算加權(quán)偏移向量。
16.一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其存儲(chǔ)用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行圖像處理方法的程序，所述圖像處理方法根據(jù)偏移向量將第二圖像與第一圖像相匹配，所述程序使計(jì)算機(jī)執(zhí)行匹配度獲取過程，用來(lái)獲取第一和第二圖像之間相互對(duì)應(yīng)的相應(yīng)點(diǎn)的匹配度；紋理估算過程，用來(lái)估算相應(yīng)點(diǎn)外圍的紋理的復(fù)雜度；以及偏移向量加權(quán)過程，用來(lái)基于匹配度和紋理復(fù)雜度的相關(guān)，加權(quán)偏移向量。
17.一種圖像處理設(shè)備，其輸出第一圖像和第二圖像之間的差圖像，包括輸入單元，適于輸入第一圖像和第二圖像；偏移向量計(jì)算單元，適于將多個(gè)感興趣區(qū)域分別設(shè)置到第一圖像和第二圖像，并且對(duì)于每個(gè)感興趣區(qū)域計(jì)算指示第一圖像和第二圖像之間的失配量的偏移向量；過濾單元，適于對(duì)偏移向量執(zhí)行過濾處理；內(nèi)插單元，適于對(duì)通過所述過濾單元進(jìn)行過濾處理的偏移向量執(zhí)行內(nèi)插；配準(zhǔn)單元，適于根據(jù)通過所述內(nèi)插單元內(nèi)插的偏移向量配準(zhǔn)第一圖像和第二圖像；相減操作單元，適于在各配準(zhǔn)的圖像上的相應(yīng)像素之間執(zhí)行相減操作；以及輸出單元，適于輸出通過所述相減操作單元獲取的差圖像。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的圖像處理設(shè)備，其中，所述輸入單元輸入對(duì)于對(duì)象均具有X射線照射量的線性灰度特性的圖像，作為第一圖像和第二圖像。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的圖像處理設(shè)備，其中，所述偏移向量計(jì)算單元通過互相關(guān)法計(jì)算感興趣區(qū)域之間的偏移向量。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的圖像處理設(shè)備，其中，所述過濾單元根據(jù)執(zhí)行加權(quán)平均處理之前和之后的狀態(tài)之間的差的中值絕對(duì)偏差，通過執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的加權(quán)平均處理對(duì)偏移向量執(zhí)行過濾處理。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的圖像處理設(shè)備，其中，所述過濾單元根據(jù)由所述偏移向量計(jì)算單元計(jì)算的互相關(guān)系數(shù)對(duì)偏移向量執(zhí)行加權(quán)平均處理。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的圖像處理設(shè)備，其中，所述過濾單元根據(jù)感興趣區(qū)域中紋理的復(fù)雜度對(duì)偏移向量執(zhí)行加權(quán)平均處理。
23.根據(jù)權(quán)利要求17的圖像處理設(shè)備，其中，所述過濾單元以預(yù)定間隔單位對(duì)偏移向量執(zhí)行過濾處理。
24.根據(jù)權(quán)利要求17的圖像處理設(shè)備，其中，所述內(nèi)插單元對(duì)由所述過濾單元進(jìn)行過濾處理的偏移向量執(zhí)行樣條內(nèi)插。
25.根據(jù)權(quán)利要求17的圖像處理設(shè)備，其中，所述內(nèi)插單元以預(yù)定間隔單位對(duì)由所述過濾單元進(jìn)行過濾處理的偏移向量執(zhí)行樣條內(nèi)插。
26.根據(jù)權(quán)利要求17的圖像處理設(shè)備，還包括控制單元，適于控制要被重復(fù)預(yù)定次數(shù)的所述偏移向量計(jì)算單元、所述過濾單元、所述內(nèi)插單元和所述配準(zhǔn)單元的處理。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的圖像處理設(shè)備，其中，在計(jì)算關(guān)于加權(quán)平均處理的權(quán)重系數(shù)的情況下，所述過濾單元基于由所述控制單元重復(fù)處理的次數(shù)改變過濾處理的處理內(nèi)容。
28.一種圖像處理方法，其輸出第一圖像和第二圖像之間的差圖像，包括輸入步驟，輸入第一圖像和第二圖像；偏移向量計(jì)算步驟，將多個(gè)感興趣區(qū)域分別設(shè)置到第一圖像和第二圖像，并且對(duì)于每個(gè)感興趣區(qū)域計(jì)算指示第一圖像和第二圖像之間的失配量的偏移向量；過濾步驟，對(duì)偏移向量執(zhí)行過濾處理；內(nèi)插步驟，對(duì)在所述過濾步驟中進(jìn)行過濾處理的偏移向量執(zhí)行內(nèi)插；配準(zhǔn)步驟，根據(jù)在所述內(nèi)插步驟中內(nèi)插的偏移向量配準(zhǔn)第一圖像和第二圖像；相減操作步驟，在各配準(zhǔn)的圖像上的相應(yīng)像素之間執(zhí)行相減操作；以及輸出步驟，輸出在所述相減操作步驟中獲取的差圖像。
29.一種程序，用于實(shí)現(xiàn)圖像處理以輸出第一圖像和第二圖像之間的差圖像，包括輸入第一圖像和第二圖像的輸入步驟的程序代碼；將多個(gè)感興趣區(qū)域分別設(shè)置到第一圖像和第二圖像，并且對(duì)于每個(gè)感興趣區(qū)域計(jì)算指示第一圖像和第二圖像之間的失配量的偏移向量的偏移向量計(jì)算步驟的程序代碼；對(duì)偏移向量執(zhí)行過濾處理的過濾步驟的程序代碼；對(duì)在所述過濾步驟中進(jìn)行過濾處理的偏移向量執(zhí)行內(nèi)插的內(nèi)插步驟的程序代碼；根據(jù)在所述內(nèi)插步驟中內(nèi)插的偏移向量配準(zhǔn)第一圖像和第二圖像的配準(zhǔn)步驟的程序代碼；在各配準(zhǔn)的圖像上的相應(yīng)像素之間執(zhí)行相減操作的相減操作步驟的程序代碼；以及輸出在所述相減操作步驟中獲取的差圖像的輸出步驟的程序代碼。
全文摘要
本發(fā)明旨在提供能夠以高速產(chǎn)生差圖像而不會(huì)出現(xiàn)失配的圖像處理設(shè)備和方法。為了實(shí)現(xiàn)其，在圖像處理設(shè)備和方法中，分別設(shè)置多個(gè)感興趣區(qū)域以輸入第一和第二圖像，對(duì)于每個(gè)感興趣區(qū)域計(jì)算表示第一和第二圖像之間的失配量的偏移向量，對(duì)偏移向量執(zhí)行過濾處理，內(nèi)插過濾處理的偏移向量，根據(jù)內(nèi)插的偏移向量配準(zhǔn)第一和第二圖像，以及在各配準(zhǔn)的圖像上的相應(yīng)像素之間執(zhí)行相減處理以獲取差圖像。
文檔編號(hào)G06T7/00GK1964668SQ20058001853
公開日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2005年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月8日
發(fā)明者佐藤真, 郭睦凌 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社