用于兩幅圖像的配準的設備和方法技術

本發明專利技術涉及用于兩幅圖像的配準的設備和方法。為了提高配準的準確性，所述設備包括輸入單元(126)，其用于接收被指示在所述兩幅圖像中的陰性界標的一個或多個對，一對陰性界標包括兩個陰性界標，每幅圖像中一個陰性界標，其結構不相同并且不應當由所述配準對齊。另外，提供配準單元(128)，其用于通過確定用于對所述圖像中的至少一幅圖像進行變換使其與另一幅圖像進行配準的變換并且確定所變換的圖像中的第一界標與所述另一幅圖像中的第二界標之間的距離的間隔度量來執行所述兩幅圖像的配準，其中，確定所述變換，使得針對至少一對陰性界標的第一界標和第二界標的所述間隔度量高于第一距離閾值，從而所述陰性界標在所述配準中被考慮但是不由所述配準對齊。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用于兩幅圖像的配準的設備和方法。
技術介紹
諸如計算機斷層攝影(CT)、磁共振(MR)、超聲(US)、單光子發射計算機斷層攝影(SPECT)、正電子發射斷層攝影(PET)以及X射線的醫學成像模態能夠在諸如癌癥的疾病的診斷中發揮重要作用。例如，它們能夠被用于無創地獲得指示身體中的生理組織的信息，并且這樣的信息能夠被用于促進確定腫瘤是良性的還是惡性的。這樣的無創技術與諸如活檢的有創技術相比通常風險小且更有價值。另外，對于相對小的腫瘤，例如10毫米或更小的腫瘤，可能相對難以確定活檢針是否擊中腫瘤。更具體地，諸如CT圖像的圖像能夠被用于執行鑒別診斷。通過舉例的方式，兩者都包括指示相同腫瘤的信息但是根據在不同時刻(例如間隔一到六個月)采集的數據生成的兩幅CT圖像能夠被用于通過將第一圖像中的腫瘤的尺寸與第二圖像中的相同腫瘤的尺寸進行比較來評價隨時間的腫瘤生長。一般地，腫瘤尺寸的增加大于預設閾值(例如，20％)指示腫瘤是惡性的，而不生長或小于該閾值的生長是良性的。遺憾的是，當將這樣的圖像進行比較時，諸如肺的某些器官可能由于患者設置的差異而未處于兩幅圖像中的相同位置中。結果，圖像之間的空間配準可能是有問題的。例如，臨床醫師需要手動地查看利用在第二掃描中采集的數據生成的圖像的第二集合中的多幅圖像(例如，200或更多)，以便找到示出腫瘤的圖像以與來自第一掃描的第一圖像進行比較。即使在空間配準之后，在肺內部的諸如腫瘤的結構可能由于呼吸狀態的差異而未處于相同位置中。配準算法廣泛地被用作促進例如在腫瘤跟蹤中或用于多模態圖像的比較的并排圖像比較的基本技術。許多配準算法的目的是要使由僅僅允許合理的變換(還被稱為變形)的正則化模型約束的給定相似度項(例如圖像灰度值的差)最小化。通常，配準算法在沒有任何用戶輸入的情況下運行。然而，對于具有挑戰的任務，例如CT和3D超聲，一般由用戶設定的界標能夠被用于促進配準?；诮鐦说呐錅誓軌虮贿M一步應用以局部恢復失敗的配準結果。在這種情況下，提供以界標的形式的補充信息并且在第二輪配準期間被用作額外的約束。這樣的配準算法例如從US2013/0329980A1或US2010/0260392A1已知。
技術實現思路
本專利技術的目的是要提供具有提高的準確性的用于兩幅圖像的配準的設備和方法。在本專利技術的第一方面中，提出一種用于兩幅圖像的配準的設備，包括：-輸入單元，其用于接收被指示在所述兩幅圖像中的陰性界標的一個或多個對，一對包括兩個陰性界標，每幅圖像中一個陰性界標，其結構不相同并且不應當由所述配準對齊，以及-配準單元，其用于通過確定用于對所述圖像中的至少一幅進行變換以將其與另一幅圖像進行配準的變換并且確定經變換的圖像中的第一界標與所述另一幅圖像中的第二界標之間的距離的間隔度量來執行所述兩幅圖像的配準，其中，所述變換被確定為使得針對陰性界標中的至少一對的第一界標和第二界標的所述間隔度量高于第一距離閾值，從而所述陰性界標在所述配準中被考慮但是不由所述配準對齊。在本專利技術的另一方面中，提出一種用于兩幅圖像的配準的對應方法。在本專利技術的其他方面中，提供一種包括程序代碼單元的計算機程序，當所述計算機程序被執行在計算機上時，所述程序代碼單元令所述計算機執行本文中公開的方法的步驟；以及一種非暫態計算機可讀記錄介質，其中存儲了計算機程序產品，所述計算機程序產品當由處理器運行時令本文中公開的方法被執行。在從屬權利要求中限定了本專利技術的優選實施例。應當理解，要求保護的方法、計算機程序和介質具有與要求保護的系統和從屬權利要求中限定的相似和/或相同的優選實施例。本專利技術是基于與應當在配準中被對齊的傳統上使用的(陽性)界標相反，在配準中利用不應當被對齊的陰性界標(還被稱為排斥界標)的構思。因此，根據本專利技術，對一般結構中的配準不允許匹配的點或點的組進行標記，使得類似的但非對應的結構與彼此排斥。這甚至在傳統配準算法可能失敗或具有較低準確性的具有挑戰的情況下提供執行準確的配準的改進的能力。在這種背景下，應當指出，所提出的兩幅圖像的配準包括兩個體積(即3D數據集)的配準，并且不限于例如切片圖像或投影圖像的2D數據集的配準。所述配準單元被配置為確定用于對所述圖像中的至少一幅進行變換以將其與另一幅圖像進行配準的變換并且確定經變換的圖像中的第一界標與所述另一幅圖像中的第二界標之間的距離的間隔度量，其中，所述變換被確定為使得針對陰性界標中的至少一對的第一界標和第二界標的所述間隔度量高于第一距離閾值。陰性界標能夠與在這種情況下被進一步約束的任何傳統配準算法進行組合，以確保陰性界標將不會在配準中被對齊。換言之，兩個界標之間的距離應當大于第一距離閾值。所述閾值可以是預定的并且被設定一次，例如從仿真或校準測量中獲得的。優選地，評估兩個陰性界標之間的絕對距離或歐式距離作為距離。優選地，所述配準單元被配置為確定所述變換使得針對陰性界標的所有對的第一界標和第二界標的所述間隔度量高于所述第一距離閾值。這進一步提高配準的準確性。在另一實施例中，所述輸入單元被配置為接收被指示在所述兩幅圖像中的陽性界標中的一對或多對，一對包括被分配給所述兩幅圖像中的相同的結構的兩個陽性界標，每幅圖像中一個陽性界標，并且其中，所述配準單元被配置為確定所述變換使得針對陽性界標的對的第一界標和第二界標的所述間隔度量低于所述第二距離閾值。因此，使用陽性界標和陰性界標，這可以進一步提高準確性。在另一實施例中，該第二閾值還能夠在請求精確的對應關系時為零。在又一實施例中，提供界標檢測單元，其用于檢測陰性界標中的一對或多對并且用于將檢測到的陰性界標的一對或多對提供到所述輸入單元。因此，在該實施例中，例如基于兩幅圖像中的各種界標的識別和分類來進行陰性界標的自動檢測。優選地，所述界標檢測單元被配置為檢測陽性界標中的一對或多對并且用于將檢測到的陽性界標中的一對或多對提供到所述輸入單元。因此，也可以自動地獲得陽性界標。備選地，所提出的設備還包括用戶接口，所述用戶接口用于使得用戶能夠設定陰性界標中的一對或多對并且用于將檢測到的陰性界標中的一對或多對提供到所述輸入單元。所述用戶接口優選地被配置為使得用戶能夠設定陽性界標中的一對或多對并且用于將檢測到的陽性界標中的一對或多對提供到所述輸入單元。因此，用戶可以手動地選擇并設定陰性界標和/或陽性界標以便在配準中使用。另外，可以提供用戶接口，所述用戶接口用于使得用戶能夠設定所述第一距離閾值和/或所述第二距離閾值。以這種方式，能夠影響并優化可獲得的準確性。優選地，所述配準單元被配置為使用相同的第一距離閾值和第二距離閾值，即實際上僅僅單個閾值被用于與陽性界標和陰性界標一起使用。在實施例中，所述配準單元被配置為使用針對不同變換方向的個體第一距離閾值和/或個體第二距離閾值。在這種背景下，變換方向應當被理解為圖像或圖像的像素/體素應當根據配準沿其進行變換的方向，即變換能夠為圖像的x分量、y分量或z分量或者圖像的軸中的一個。以這種方式，可以獲得準確性的進一步提高。此外，所述配準單元優選地被配置為使用額外的先驗知識和/或條件用于執行所述兩幅圖像的所述配準，尤其被配置為使用不允許陰性界標沿邊緣或輪廓滑動的條件。例如，在胸部的配準導致肋骨的誤匹配時。陰性界標現本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于兩幅圖像的配準的設備，包括：?輸入單元(126)，其用于接收被指示在所述兩幅圖像中的陰性界標中的一對或多對，一對包括被分配給所述兩幅圖像中的結構的兩個陰性界標，每幅圖像中一個陰性界標，所述結構不相同并且不應當由所述配準對齊，以及?配準單元(128)，其用于通過確定用于對所述圖像中的至少一幅進行變換以將其與另一幅圖像進行配準的變換并且確定經變換的圖像中的第一界標與所述另一幅圖像中的第二界標之間的距離的間隔度量來執行所述兩幅圖像的配準，其中，所述變換被確定為使得針對陰性界標中的至少一對的第一界標和第二界標的所述間隔度量高于第一距離閾值，從而所述陰性界標在所述配準中被考慮但是不由所述配準對齊。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.06.04 EP 14171087.11.一種用于兩幅圖像的配準的設備，包括：-輸入單元(126)，其用于接收被指示在所述兩幅圖像中的陰性界標中的一對或多對，一對包括被分配給所述兩幅圖像中的結構的兩個陰性界標，每幅圖像中一個陰性界標，所述結構不相同并且不應當由所述配準對齊，以及-配準單元(128)，其用于通過確定用于對所述圖像中的至少一幅進行變換以將其與另一幅圖像進行配準的變換并且確定經變換的圖像中的第一界標與所述另一幅圖像中的第二界標之間的距離的間隔度量來執行所述兩幅圖像的配準，其中，所述變換被確定為使得針對陰性界標中的至少一對的第一界標和第二界標的所述間隔度量高于第一距離閾值，從而所述陰性界標在所述配準中被考慮但是不由所述配準對齊。2.根據權利要求1所述的設備，其中，所述配準單元(128)被配置為確定所述變換使得針對陰性界標中的所有對的第一界標和第二界標的所述間隔度量高于所述第一距離閾值。3.根據權利要求1所述的設備，其中，所述輸入單元(128)被配置為接收被指示在所述兩幅圖像中的陽性界標中的一對或多對，一對包括被分配給所述兩幅圖像中的相同的結構的兩個陽性界標，每幅圖像中一個陽性界標，并且其中，所述配準單元(128)被配置為確定所述變換使得針對陽性界標對的第一界標和第二界標的所述間隔度量低于所述第二距離閾值。4.根據權利要求1所述的設備，還包括界標檢測單元(130)，其用于檢測陰性界標中的一對或多對并且用于將檢測到的陰性界標中的一對或多對提供到所述輸入單元(124)。5.根據權利要求3和4中的任一項所述的設備，其中，所述界標檢測單元(130)被配置為檢測陽性界標中的一對或多對并且用于將檢測到的陽性界標中的一對或多對提供到所述輸入單元(124)。6.根據權利要求1所述的設備，還包括用戶接口(120)，所述用戶接口用于使得用戶能夠設定陰性界標中的一對或多對并且用于將檢測到的陰性界標中的一對或多對提供到所述輸入單...

【專利技術屬性】
技術研發人員：H·魯佩茨霍芬，S·卡布斯，H·施米特，
申請(專利權)人：皇家飛利浦有限公司，
類型：發明
國別省市：荷蘭;NL