本發明涉及一種對圖像進行處理的圖像處理裝置及圖像處理方法。
背景技術：
：：當前，X射線CT(computedtomography：計算機斷層成像)、超聲波掃描裝置等醫用裝置得到廣泛的應用。在實踐中，針對這些醫用裝置所取得的圖像，有時需要對治療前后等不同時刻所取得的圖像進行比對，以此來幫助醫師進行閱片。例如，在對某個血管或腫瘤所在地等特定部位進行了治療之后，往往伴隨著該特定部位的形態變化，在這種情況下進行不同時期的圖像比對時，很難進行特定部位在多個圖像之間的配準。所謂“配準”是指對不同圖像的地理坐標進行匹配，使得圖像之間的相同區域相對應。特別是，在圖像取得環境變化較大或間隔時間較長，或者對不同設備取得的圖像進行比對時，如圖10所示那樣，即使是同一被檢體，例如治療前后的圖像之間的差異也很大，尤其是治療后的圖像上，通過灰度的像素比對很難找到與治療前的圖像上的特定部位相對應的部位，存在配準困難的問題。在現有的方法中，為了對這些誤差較大的圖像進行配準，一般都需要操作者在治療后圖像等對比圖像上手動輸入特定部位的所在地或者共通的關注區域，基于這種輸入進行配準。例如在專利文獻1(US8831708B2)中公開了一種利用連接設備將不同坐標系統轉換成相同的坐標系統的方法。但是，該方法依然不能解決圖像中的位置偏差加大而配準失敗的問題。另外，在專利文獻2(US2015/0209015A1)中公開了一種針對多個醫用設備MR、CT等取得的圖像，利用預設的參考特征點進行圖像的獲取，從而進行圖像的配準的方法。但是，該方法也并不能避免在圖像位置錯誤時產生的配準誤差。另外，在專利文獻3(US8731264B2)中公開了一種通過在超聲波圖像上選擇點云來進行配準的方法。但是，該方法依然需要以預先設定的點云來進行定位，并且無法確定數據的正確與否。因此，現有技術中存在需要預先設定參照區域并且難以對大的變形(由于治療或者呼吸運動等)或者重疊部分較小的圖像進行精準的配準的問題。技術實現要素：本發明是鑒于以上問題而完成的，其目的在于提供一種能夠高精度地自動執行圖像上的特定部位的配準的圖像處理裝置及圖像處理方法，本發明的一個技術方案是圖像處理裝置，其中，包括：圖像取得單元，取得在時間序列上互不相同的定時采集到的、包含被檢體內的特定部位的第一圖像和第二圖像；識別單元，對上述圖像取得單元取得的各個圖像中的上述特定部位進行識別，識別出上述第一圖像上的多個第一特定部位候選和上述第二圖像上的多個第二特定部位候選；以及配準單元，根據上述多個第一特定部位候選的每一個與上述多個第二特定部位候選的每一個之間的特征量的差分，確定代表同一特定部位的第一特定部位候選與第二特定部位候選的對應關系。此外，本發明的另一個技術方案是圖像處理方法，其中，包括：圖像取得步驟，取得在時間序列上互不相同的定時采集到的、包含被檢體內的特定部位的第一圖像和第二圖像；識別步驟，對上述圖像取得步驟取得的各個圖像中的上述特定部位進行識別，識別出上述第一圖像上的多個第一特定部位候選和上述第二圖像上的多個第二特定部位候選；以及配準步驟，根據上述多個第一特定部位候選的每一個與上述多個第二特定部位候選的每一個之間的特征量的差分，確定代表同一特定部位的第一特定部位候選與第二特定部位候選的對應關系。通過對各個圖像中的特定部位候選進行全面識別，再利用多個特征量的綜合指標進行篩選的方式，能夠自動地、高精度地執行圖像上的特定部位的配準，即使圖像之間的誤差較大的情況下，也不必指定參照點或關注區域而能夠高精度地進行配準。由于具有以上特點和效果，本發明還能夠用于對來自不同圖像處理裝置的圖像進行比對。附圖說明圖1是表示本發明的第一實施方式涉及的圖像處理裝置的結構框圖。圖2是表示本發明的第一實施方式涉及的配準部的結構框圖。圖3是表示本發明的第一實施方式涉及的圖像配準處理的流程圖。圖4是表示本發明的第一實施方式涉及的多個特征量的差分計算的例子的流程圖。圖5是表示圖像處理裝置應用于多個醫用設備聯動的系統中的結構示意圖。圖6A、圖6B是說明應用本發明確定特定部位的具體實例的說明圖。圖7是表示本發明的第二實施方式涉及的圖像處理裝置的結構框圖。圖8是表示本發明的第二實施方式涉及的圖像配準處理的流程圖。圖9A～圖9B是本發明與現有技術的對比例圖。圖10是說明不同時期的圖像變動的示意圖。具體實施方式本發明涉及一種對圖像進行處理的圖像處理裝置，該圖像處理裝置能夠通過與圖像收集裝置連接的獨立的計算機等具有CPU(centralprocessunit：中央處理器)的設備執行具有圖像處理裝置的各個功能的軟件來實現，也可以作為能夠執行圖像處理裝置的各個功能的電路而以硬件的方式實現。并且，本發明的圖像處理裝置也可以作為CT(ComputerizedTomography：計算機X射線斷層造影術)裝置或超聲波裝置等醫用圖像采集裝置中的一部分而預先安裝在以上的醫用圖像采集裝置中。以下，參照附圖說明本發明的優選實施方式。此外，在不同實施方式中，對于相同的部件使用相同的附圖標記，并適當省略重復的說明。(第一實施方式)圖1是表示本發明的第一實施方式涉及的圖像處理裝置的結構框圖。如圖1所示，圖像處理裝置100包括圖像取得部10、識別部20以及配準部30。圖像取得部10用于取得在時間序列上互不相同的定時采集到的、包含被檢體內的特定部位的多個圖像。例如，圖像取得部10從圖像處理裝置100 所連接的超聲波裝置中取得超聲波裝置在不同時期采集的多個超聲波醫用圖像并加以保存。圖像取得部10可以是能夠實現以上功能的電路或者軟件模塊。識別部20對圖像取得部10取得的各個圖像中的特定部位進行識別，將識別出的多個特定部位作為每個圖像的特定部位候選。識別部20可以是能夠實現以上功能的電路或者軟件模塊。所謂的特定部位，是圖像上具有類似特征的區域，代表被檢體的醫用圖像上的特定部位，例如腫瘤所在處、血管部位、特定的組織集合或者醫療介入元件的部位等。對特定部位的識別能夠使用現有的提取圖像特征區域的方法。例如可以使用MSER(MaximallyStableExtremalRegions：最大穩定極值區域)的方法來進行提取。具體來說，利用例如作為標準的灰度值的變化量、區域最大面積、最大的變化率、穩定區域的最小變換量等標準中的某個，對構成圖像的像素進行分析，提取出符合選定標準的區域作為特定部位。在本發明中，由于不需要操作者進行特定部位的輸入或確認，通過對圖像的全面識別，一般能夠識別出多個特定部位。將這些符合識別標準的特定部位作為特定部位候選加以保存。配準部30對不同時期取得的多個圖像之間進行配準，確定兩個圖像之間的特定部位的對應關系。例如，在對多個圖像中的治療前后的兩張圖像進行配準時，設識別部20在第一張圖像上識別出特定部位候選R1～Rn，在第二張圖像上識別出特定部位候選F1～Fm，且n、m為自然數時，配準部30將特定部位候選R1～Rn之一的R與特定部位候選F1～Fm之一的F作為一個特定部位對，計算這樣組合而成的每一個特定部位對(R，F)中R與F之間的特征量差分，通過利用特征量差分進行對比，來確定兩張圖像上代表同一特定部位的特定部位對。圖像處理裝置100能夠基于配準部30所得到的代表同一特定部位的特定部位對，對圖像進行對位，供后續進行疊加或者顯示。配準部30可以是能夠實現以上功能的電路或者軟件模塊。所選擇的特征量能夠預先設定，例如是構成特定部位的像素的方差值、平均亮度、熵、歐氏距離、體積比、優化杰卡德相似系數等中的至少一個。以下說明具體的特定部位對的確定方法。例如，配準部30針對某個特征量，計算特定部位對之間的該特征量的差分作為指標，通過比較各個特 定部位對的上述指標，將指標超過規定的閾值的特定部位對或者將特定部位對按照指標排序后的最上位的特定部位對，作為代表同一特定部位的特定部位對。此外，在本發明中，還提出一種利用多個特征量形成綜合指標進行評估的方法。配準部30可以利用圖像上能夠取得的多個特征量的差分計算每個特定部位對的綜合指標，將上述綜合指標最小的特定部位對作為代表同一特定部位的特定部位對。圖2是表示執行這種多特征量綜合評價方法的配準部30的結構框圖。如圖2所示，配準部30具有特征量差分計算部31和評價部32。特征量差分計算部31按照每個特定部位對，求取每個上述特定部位對中的多個特征量的差分，上述多個特征量的差分是按照多個特征量的每一個分別求取上述特定部位對中的R和F之間的特征量差分而得到的。所選擇的特征量能夠預先設定，例如是構成特定部位的像素的方差值(SD)、平均亮度(MeanInternsity)、熵(Entropy)、歐氏距離(EuclideanDistance)、體積比(VolumeRatio)、優化杰卡德相似系數(ModifiedJaccardsimilarity)等中的幾個。這些特征量的計算方法可以參照現有技術中的方法，例如以下幾個公式是比較常用的：EuclideanDistance＝baryCetnerR-transfomredBaryCetnerF對于單個特征量的計算，能夠參考現有技術中的方法，因此省略詳細的說明。特征量差分計算部31按照所指定的每個特征量計算各個特定部位對中的特定部位R的特征量和特定部位F的特征量之后，求取同一個特征量在特定部位R與特定部位F之間的差分。例如設VR為特定部位R的某個特征量的值，設VF為特定部位F的該特征量的值，則特定部位R與特定部位F之間的差分為(VR-VF)。評價部32根據特征量差分計算部31所得到的多個特征量的差分，計算每個上述特定部位對的綜合指標，將上述綜合指標最小的上述特定部位對作為代表同一特定部位的特定部位對。評價部32可以利用如下的式1求取綜合指標S(R，F)。式1：在該式1中，N表示多個特征量的種類的數量，VR表示特定部位R的某個特征量的值，VF表示特定部位F的同一特征量的值，wi表示賦予第i個特征量的權重。這里，作為例子，綜合指標利用了平方根的計算方式，但S(R，F)的求取方式并不限于此，也可以利用其它計算方式。關于權重的確定方法，可以將多個特征量的差分之和與各個特征量的差分的比例作為權重，例如在選定兩個特征量A和B，特征量A的差分為90，特征量B的差分為10的情況下，權重(A)＝100/90，權重(B)＝100/10。此外，也可以對各個權重賦予歸一化權重系數，例如在選定四個特征量A、B、C、D，且特征量A的差分為90、特征量B的差分為10、特征量C的差分為50、特征量D的差分為60的情況下，利用公式：wi＝(第i特征量的差分－最小差分)/(最大差分－最小差分)，將這四個值歸一化到(0,1)的區間內。在以上例子中，求得權重(A)＝1，權重(B)＝0.00001，權重(C)＝0.5，權重(D)＝0.625。此外，也可以采用其他方法設定權重值，例如通過接口從操作者或其他設備中直接受理對權重值的輸入來確定。在第一實施方式中，圖像取得部10對應于“圖像取得單元”，識別部20對應于“識別單元”，配準部30對應于“配準單元”。以下說明圖像處理裝置100所進行的圖像配準處理的流程。圖3是表示本發明的第一實施方式涉及的圖像配準處理的流程圖。如圖3所示，在配準處理開始時，首先，圖像取得部10從超聲波裝置等醫用設備取得在時間序列上互不相同的定時采集到的、包含被檢體內的特定部位的多個圖像(步驟S301)。例如取得圖6A和圖6B所示出的圖像。圖6A、圖6B是說明應用本發明確定特定部位的具體實例的說明圖。接著，在步驟S302，識別部20對圖像取得部10取得的各個圖像中的特定部位進行識別，將識別出的多個特定部位作為每個圖像的特定部位候選。例如識別部20在圖6A的圖像上識別出特定部位R1、R2、R3，并且在圖6B的圖像上識別出特定部位F1、F2。接著，進入步驟S303，配準部30計算圖像之間的特定部位對的特征量的差分，來確認代表同一特定部位的特定部位對。具體的計算方法如上所述，例如利用多個特征量進行特定部位的配準。圖4是表示本發明的第一實施方式涉及的多個特征量的差分計算的例子的流程圖。在步驟S401中，配準部30的特征量差分計算部31按照每個特定部位對，求取每個上述特定部位對中的多個特征量的差分。接著，進入步驟S402，配準部30的評價部32根據特征量差分計算部31所得到的多個特征量的差分，計算每個上述特定部位對的綜合指標，將上述綜合指標最小的上述特定部位對作為代表同一特定部位的特定部位對。在圖6所示的例子中，針對特定部位R1、R2、R3與特定部位F1、F2的全部組合，分別計算綜合指標S(R，F)，從而得到如表1所示的表。表1：R1R2R3F15％4％15％F23％5％86％表1中的百分比表示對應的特定部位對(R，F)的綜合指標S(R，F)。從表1中可以看出，F2與R3所構成的特定部位對的綜合指標為86％，遠高于其他組合，因此，確認F2與R3相對應，(R3，F2)在圖6A與圖6B的圖像之間代表同一特定部位。至此，配準處理結束，圖像處理裝置能夠基于該特定部位對，進行兩個圖像之間的對位或者疊加顯示處理，以便提示給醫師進行閱片。圖6示出了一個例子，但是特定部位的對應關系的確定并不僅限于此，例如也可以將所得到的綜合指標與預定的閾值進行比較，將超過閾值的特定部位對確認為表示同一特定部位。通過以上的配準處理，即使不同時期所取得的圖像的形態位置差異較 大，也能夠作為特定部位候選而從圖像上提取多個特定部位，利用多個特征量進行綜合評價，來自動找到特定部位的特定關系，能夠高精度地執行圖像的配準。(變形例)在第一實施方式中，針對同類別的醫用圖像進行了配準，但是，本發明也能夠用于對來自不同醫用設備的不同類別的醫用圖像進行配準。圖5是表示圖像處理裝置應用于多個醫用設備聯動的系統中的結構示意圖。在圖5所示的系統中，安裝有圖像處理裝置100的設備分別與CT裝置200和超聲波裝置300連接，從而能夠從CT裝置200取得X射線圖像，并且從超聲波裝置300取得超聲波圖像，由圖像處理裝置100對X射線圖像與超聲波圖像之間的特定部位進行配準。由于不同類別的醫用設備所采集的醫用圖像之間的差異較大，一般來說，使用傳統的方法很容易指定錯誤的關注區域作為特定部位，從而影響配準的效果。通過利用本發明的圖像處理裝置100自動識別多個特定部位，并利用多個特征量的綜合指標對特定部位對進行配準，更加適用于誤差較大的圖像之間的配準，能夠提高配準的精度。(第二實施方式)第二實施方式在第一實施方式的基礎，與第一實施方式的不同點在于，第二實施方式中，在配準處理中追加了進一步的精細配準，并且對圖像進行坐標系的變換。以下主要針對第二實施方式與第一實施方式的不同點進行說明，并適當省略重復的說明。圖7是表示本發明的第二實施方式涉及的圖像處理裝置100A的結構框圖。如圖7所示，圖像處理裝置100A包括圖像取得部10、識別部20、坐標變換部40、配準部30以及配準修改部50。圖像取得部10用于取得在時間序列上互不相同的定時采集到的、包含被檢體內的特定部位的多個圖像。該圖像取得部10可以是能夠實現以上功能的電路或者軟件模塊。識別部20對圖像取得部10取得的各個圖像中的特定部位進行識別，將識別出的多個特定部位作為每個圖像的特定部位候選。識別部20可以是能夠實現以上功能的電路或者軟件模塊。坐標變換部40對圖像進行坐標變化，使不同圖像的坐標系統一。坐標變換部40可以是能夠實現以上功能的電路或者軟件模塊。關于圖像之間的坐標變換，例如在對參照圖像和對比圖像構成的一對圖像進行配準時，坐標變換部40可以通過將對比圖像進行移動或旋轉來進行坐標變換，使該對比圖像的坐標系變換成與參照圖像的坐標系一致。當然，也可以將需要配準的兩個圖像一起變換成相同的坐標系。具體的坐標變換的方法可以使用現有的方法。例如在對超聲波圖像進行配準的情況下，利用超聲波圖像的磁場坐標信息進行矩陣變換，對像素矩陣賦予位移量來進行坐標變化。配準部30基于識別部20所識別出的特定部位，對由坐標變換部40統一坐標系之后的圖像進行配準。配準部30根據每一個由特定部位候選組成的特定部位對的多個特征量的差分，確定代表同一特定部位的特定部位對。配準部30可以是能夠實現以上功能的電路或者軟件模塊。配準部30的具體構成以及對特征量的計算方法可以參考第一實施方式中說明的綜合指標計算方法等。并且，在第二實施方式中，通過利用多個特征參數進行綜合指標的計算，還能夠應對坐標變換部40中所使用的磁場坐標信息不準的狀況。這是由于在綜合指標的計算中利用了多個特征參數，從而能夠降低某個錯誤參數的影響。配準修改部50基于配準單元30所確定的特定部位對的對應關系，利用灰度參數，對圖像再次進行配準。配準修改部50可以是能夠實現以上功能的電路或者軟件模塊。也就是說，配準修改部50將配準單元30所確定的同一特定部位在兩個圖像之間的對應關系作為現有方法中對特征點或特征區域的指定，從而利用現有的灰度的配準方法，對圖像進行進一步的精細配準。由于配準修改部50所依據的特定部位的對應關系比傳統中的通過操作者手動輸入等方法受理的對應關系更加準確，從而基于灰度的配準方法能夠進一步優化圖像處理裝置100A的配準結果。傳統的灰度配準方法有歸一化相關系數NCC方法以及nelder–mead下山單純形法等，這里省略詳細的說明。配準修改部50是對圖像處理裝置110A的配準結果的進一步優化，因此也可以省略配準修改部50。在第二實施方式中，圖像取得部10對應于“圖像取得單元”，識別部20對應于“識別單元”，配準部30對應于“配準單元”，坐標變換部40對應于“坐標變換單元”，配準修改部50對應于“配準修改單元”。以下說明圖像處理裝置100A所進行的圖像配準處理的流程。圖8是表示本發明的第二實施方式涉及的圖像配準處理的流程圖。如圖8所示，在配準處理開始時，首先，圖像取得部10從超聲波裝置等醫用設備取得在時間序列上互不相同的定時采集到的、包含被檢體內的特定部位的多個圖像(步驟S801)。接著，在步驟S802，識別部20對圖像取得部10取得的各個圖像中的特定部位進行識別，將識別出的多個特定部位作為每個圖像的特定部位候選。接著，進入步驟S803，坐標變換部40對對比圖像進行坐標變換，通過對像素賦予位移量而進行移動或旋轉，來統一不同圖像的坐標系。之后，在步驟S804，配準部30計算圖像之間的特定部位對的特征量的差分，來確認代表同一特定部位的特定部位對。具體的確定流程可以參照附圖4。最后，在步驟S805，配準修改部50作為進行精細配準的部分，將配準單元30所確定的特定部位對的對應關系作為輸入，利用灰度參數，對圖像再次進行灰度的配準。圖9A～圖9B是本發明與現有技術的對比例圖。其中圖9A的左側示出了作為治療前的參照圖像，圖像中央為病灶區域。并且，圖9A的右側示出了作為治療后的對比圖像。從圖9A能夠看出，由于治療效果以及被檢體的運動等原因，參照圖像與對比圖像整體上看差異較大。圖9B表示通過操作者輸入關注區域而利用傳統的灰度配準方法進行配準的結果。在對位后的疊加顯示中，將黑框中的部位與參照圖像中的病灶區域對應起來，存在較大的誤差。另一方面，圖9C表示通過本發明的圖像處理裝置而獲得的配準的結果。通過移動或旋轉的坐標系變換以及特定部位的識別和多個特征量的綜合評價，能夠將圖9C的黑框包圍的部位與參照圖像中的病灶區域對應起來，與現有技術相比，配準的精度得到提高。(變形例)在第二實施方式中，識別部20對特定部位進行識別之后，才進行坐標變化部40的坐標系變換，但是本發明并不限于此，也可以在識別部20對特定部位進行識別之前，進行坐標變化部40的坐標系變換。本發明的圖像處理裝置也可以作為能夠實現各個實施方式中所說明的功能的電路安裝在醫用設備中，也可以作為能夠使計算機執行的程序，儲存于磁盤(軟盤(floppy，登錄商標)、硬盤等)、光盤(CD－ROM、DVD等)、光磁盤(MO)、半導體存儲器等存儲介質而發布。而且，基于從存儲介質安裝于計算機的程序的指示在計算機上運轉的OS(操作系統)、數據庫管理軟件、網絡軟件等的MW(中間件)等也可以執行用于實現上述實施方式的各處理的一部分。以上說明了本發明的幾個實施方式，但這些實施方式是作為例子而提出的，并不是想限定發明范圍。這些新的實施方式可以以其他各種各樣的方式實施，可以在不脫離發明主旨的范圍內進行各種各樣的省略、置換和變更。這些實施方式或其變形包含在發明范圍或主旨內，并且也包含在權利要求范圍中記載的發明及其均等的范圍內。當前第1頁1 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