发明名称 获取目标影像之边界资料、外型与边界类别及影像定位导引之方法
摘要 一种获取目标影像之边界资料、外型与边界类别及影像定位导引之方法,适用于影像处理系统中,其中所圈选的ROI(Region of interest)矩形区域内含目标影像,此方法包括:取得矩形区域中具有最小灰度投影值之参考点。并以特定阀值二值化矩形区域,以参考点为起点进行扩散,直至扩散至二值化交接点为止,即为目标影像之实际范围。接着获取目标影像之边界资料,利用目标影像之中点至边界点之距离分布是否规则且对称分布,以分类目标影像之外形,再利用边界点之二次导数变化是否平滑,以分类目标影像之边界。在影像导引方法中,可利用取得之边界资料求得目标影像在三度空间中之位置及方向进而可导引器械至目标处。
申请公布号 TW514515 申请公布日期 2002.12.21
申请号 TW090132741 申请日期 2001.12.28
申请人 国立中央大学 发明人 曾清秀;徐荣祥;林建宏
分类号 A61B8/12;A61B5/103 主分类号 A61B8/12
代理机构 代理人 詹铭文 台北巿罗斯福路二段一○○号七楼之一;萧锡清 台北市罗斯福路二段一○○号七楼之一
主权项 1.一种获取目标影像之边界资料及外型与边界类 别之方法,适用于一影像处理系统中,其中一矩形 区域系由复数个像素所组成,内含该目标影像,该 获取目标影像之边界资料及外型与边界类别之方 法包括: 取得该矩形区域中具有一最小灰度値之一参考点; 二値化该矩形区域; 以该参考点为起点进行扩散,直至扩散至二値化交 接点为止,即为该目标影像之实际范围; 获取该目标影像之一边界资料;利用该目标影像之 一中点至复数个边界点之一距离分布是否规则且 对称分布,以分类该目标影像之外形;以及 利用该些边界点之一二次导数变化是否平滑,以分 类该目标影像之边界。2.如申请专利范围第1项所 述之获取目标影像之边界资料及外型与边界类别 之方法,其中取得具有该最小灰度値之该参考点之 方法包括: 分别计算该矩形区域内复数个横轴像素相对应之 复数个垂直灰度分布投影値; 分别计算该矩形区域内复数个纵轴像素相对应之 复数个水平灰度分布投影値;以及 排列该些水平灰度分布投影値及该些垂直灰度分 布投影値,取得在二维座标轴上对应该最小灰度値 之一参考座标,该参考座标即为该参考点在该矩形 区域中之所在位置。3.如申请专利范围第1项所述 之获取目标影像之边界资料及外型与边界类别之 方法,其中每一该些像素皆具有一灰度値且每一该 些像素皆有二维座标位置相对应。4.如申请专利 范围第3项所述之获取目标影像之边界资料及外型 与边界类别之方法,其中二値化该矩形区域之方法 包括: 计算在该矩形区域中之一灰度平均値及一灰度标 准差; 利用该灰度平均値、该灰度标准差及一系数之间 的线性组合,取得一临界灰度値; 将灰度値在该临界灰度値以下之该些像素,设为黑 色像素;以及 将灰度値在该临界灰度値以上之该些像素,设为白 色像素。5.如申请专利范围第1项所述之获取目标 影像之边界资料及外型与边界类别之方法,其中系 利用区域成长法比较二质化后之灰度値,以取得该 目标影像之实际范围。6.如申请专利范围第1项所 述之获取目标影像之边界资料及外型与边界类别 之方法,其中系利用梯度侦测法侦测出该边界资料 。7.如申请专利范围第1项所述之获取目标影像之 边界资料及外型与边界类别之方法,其中该边界资 料系该目标影像之该些边界点之座标位置。8.如 申请专利范围第1项所述之获取目标影像之边界资 料及外型与边界类别之方法,其中利用该目标影像 之该中点至该些边界点之该距离分布是否对称分 布,以分类该目标影像之外形之方法包括: 计算该距离分布之一第一距离平均値及一第一距 离标准差; 取得该第一距离平均値及该第一距离标准差间之 一第一比値; 当该第一比値小于一预设値,则表示该目标影像之 外形趋于圆形; 当该比値大于该预设値,则将该目标影像分割成四 个象限; 计算每一该些象限之一第二距离平均値及一第二 距离标准差; 取得该第二距离平均値及该第二距离标准差间之 一第二比値;以及 当每一该些象限相对应之该些第二比値皆一致,则 表示该目标影像之外形系一对称外形,否则为一不 规则外形。9.如申请专利范围第1项所述之获取目 标影像之边界资料及外型与边界类别之方法,其中 利用该些边界点之该二次导数变化是否平滑,以分 类该目标影像之边界之方法包括: 求得该些边界点之一二次导数分布値; 当该二次导数分布値小于一预设値,则该目标影像 之边界系一平滑曲线;以及 当该二次导数分布値大于该预设値,则该目标影像 之边界系一不规则曲线。10.如申请专利范围第1项 所述之获取目标影像之边界资料及外型与边界类 别之方法,系适用于超音波所扫描之肿瘤成长情形 。11.一种获取目标影像之边界资料及外型与边界 类别之方法,适用于一超音波肿瘤影像处理系统中 ,其中一矩形区域系由复数个像素所组成,内含该 目标影像,该获取目标影像之边界资料及外型与边 界类别之方法包括: 取得该矩形区域中具有一最小灰度値之一参考点; 二値化该矩形区域; 以该参考点为起点进行扩散,取得该目标影像之实 际范围; 获取该目标影像之一边界资料; 利用该目标影像之一中点至复数个边界点之一距 离分布是否规则且对称分布,以分类该目标影像之 外形,作为肿瘤良恶性之判断;以及 利用该些边界点之一二次导数变化是否平滑,以分 类该目标影像之边界,作为肿瘤良恶性之判断。12. 如申请专利范围第11项所述之获取目标影像之边 界资料及外型与边界类别之方法,其中该边界资料 系该目标影像之该些边界点之座标位置。13.一种 获取目标影像之边界资料之方法,适用于一超音波 肿瘤影像处理系统中,其中一矩形区域系由复数个 像素所组成,内含一肿瘤影像,该获取目标影像之 边界资料之方法包括: 取得该矩形区域中具有一最小灰度値之一参考点; 二値化该矩形区域; 以该参考点为起点进行扩散,直至扩散至二値化交 接为止,将该肿瘤影像之实际范围自该矩形区域中 分割出;以及 标示已分割之该肿瘤影像之复数个边界点对应之 复数个座标位置,以得知肿瘤位置所在。14.如申请 专利范围第13项所述之获取目标影像之边界资料 之方法,其中取得具有该最小灰度値之该参考点之 方法包括: 分别计算该矩形区域内复数个横轴像素相对应之 复数个垂直灰度分布投影値; 分别计算该矩形区域内复数个纵轴像素相对应之 复数个水平灰度分布投影値;以及 排列该些水平灰度分布投影値及该些垂直灰度分 布投影値,取得在二维座标轴上对应该最小灰度値 之一参考座标,该参考座标即为该参考点在该矩形 区域中之所在位置。15.如申请专利范围第13项所 述之获取目标影像之边界资料之方法,其中二値化 该矩形区域之方法包括: 计算在该矩形区域中之一灰度平均値及一灰度标 准差; 利用该灰度平均値、该灰度标准差及一系数之间 的线性组合,取得一临界灰度値; 将灰度値在该临界灰度値以下之该些像素,设为黑 色像素;以及 将灰度値在该临界灰度値以上之该些像素,设为白 色像素。16.如申请专利范围第13项所述之获取目 标影像之边界资料之方法,其中系利用区域成长法 比较二値化后之像素灰度値,以取得该目标影像之 实际范围。17.如申请专利范围第13项所述之获取 目标影像之边界资料之方法,其中系利用梯度侦测 法侦测出该边界资料。18.一种获取目标影像之外 型类别之方法,适用于一超音波肿瘤影像处理系统 中,其中一矩形区域系由复数个像素所组成,内含 一肿瘤影像、该获取目标影像之外型类别之方法 包括: 标示该肿瘤影像之复数个边界点对应之复数个座 标位置; 利用该肿瘤影像之一中点至复数个边界点之一距 离分布,计算该距离分布之一第一距离平均値及一 第一距离标准差; 取得该第一距离平均値及该第一距离标准差间之 一第一比値; 当该第一比値小于一预设値,则该肿瘤影像之外形 系趋于圆形,表示肿瘤系良性肿瘤; 当该比値大于该预设値,则将该目标影像分割成四 个象限; 计算每一该些象限之一第二距离平均値及一第二 距离标准差; 取得该第二距离平均値及该第二距离标准差间之 一第二比値; 当每一该些象限相对应之该些第二比値皆一致,则 该目标影像之外形系一对称外形,表示肿瘤系良性 肿瘤;以及 当每一该些象限相对应之该些第二比値不一致,则 该目标影像之外形系一不规则外形,表示肿瘤系恶 性肿瘤。19.一种获取目标影像之边界类别之方法, 适用于一超音波肿瘤影像处理系统中,其中一矩形 区域系由复数个像素所组成,内含一肿瘤影像,该 获取目标影像之边界类别之方法包括: 标示该肿瘤影像之复数个边界点对应之复数个座 标位置; 求得该些边界点之一二次导数分布値; 当该二次导数分布値小于一预设値,则该目标影像 之边界系一平滑曲线,表示肿瘤系良性肿瘤;以及 当该二次导数分布値大于该预设値,则该目标影像 之边界系一不规则曲线,表示肿瘤系恶性肿瘤。20. 一种影像导引方法,系应用于一影像导引系统中, 该影像导引系统包括一讯号收集器、一超音波换 能器及固定于该超音波换能器之一定位装置,该影 像导引方法包括: 一撷取特征点影像步骤:用超音波扫描一特征点并 撷取该特征点影像及读取一定位装置座标値; 一量测特征点影像座标步骤:判断超音波影像中该 特征点的一影像座标; 一量测特征点装置座标步骤:以该定位装置量测该 特征点之一装置座标; 一找出转换矩阵步骤:将该定位装置座标値、该影 像座标及该装置座标代入一基因法则运算式,找出 该影像座标与该装置座标的一转换矩阵; 一点选像素步骤:从超音波影像上点选所要显示的 一像素位置; 一显示像素位置步骤:显示该像素位置于二维剖面 影像中,且经由该转换矩阵将该像素位置显示于三 维影像与;以及 一手术导引步骤:显示一手术器械及该像素位置于 该三维影像上来让医师知道该手术器械及该像素 位置的相对关系。图式简单说明: 第1图绘示的是习知snake方法探测肿瘤轮廓之方法; 第2图绘示的是习知案号为86106191之申请案进行轮 廓评估之方法; 第3图绘示的是本发明提供之一较佳实施例之一种 影像处理系统; 第4图绘示的是本发明提供之一较佳实施例之一种 获取目标影像之边界资料及外型与边界类别之方 法之一流程图; 第5图绘示的是本发明提供之一较佳实施例之一种 获取目标影像之边界资料之方法之一流程图; 第6a~6f图绘示的是本发明依据图5流程图所提供之 一相对应示意图; 第7图绘示的是本发明提供之一较佳实施例之一种 获取目标影像之外型种类之方法流程图; 第8图绘示的是本发明提供之一较佳实施例之一种 获取目标影像之边界类别之方法流程图; 第9图绘示的是本发明提供之另一较佳实施例之一 种影像导引之一示意图; 第10图绘示的是本发明关于第9图之一种影像导引 之方法流程图; 第11图绘示的是本发明关于影像导引中方位校准 之一示意图;以及 第12图绘示的是本发明关于第11图之方位校准之方 法流程图。
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