用于對對象的圖像進行分割的設備、系統和方法與流程

本發明涉及用于對對象的圖像進行分割的設備、系統和方法。其應用于醫學成像中，尤其用于診斷或處置規劃。

背景技術：

在醫學圖像中，圖像分割是手術人員獲得醫學圖像的深入分析的最重要的任務之一。圖像分割的目標是要識別感興趣區域(ROI)并突出顯示ROI的邊界，使得執行圖像分析的操作者能夠區別ROI與圖像內容的剩余部分。

存在用于圖像分割的許多途徑。例如，自動處理當其被應用到良好定義的結構和標準輪廓定義時是有利的。然而，該技術有時歸因于諸如圖像采集錯誤、圖像內容中的異常和局部圖像模糊性的存在的缺陷而不可實現。為了克服基于純自動圖像處理的圖像分割的上述缺點，已經開發了將用戶信息并入到自動圖像處理中的許多方法。具體地，在輪廓校正中涉及用戶輸入以便加速和簡化對醫學圖像中包含的結構的勾畫。

存在幾種主要類型的輸入，其能夠在交互式分割過程期間由用戶提供。例如，用戶可以設置針對一個或多個分割參數的值，例如二值化的閾值水平，可變形模型的代價函數中的加權因子，用于由目標函數定義質量準則的質量水平，等等。

其他方法使得用戶能夠在目標結構周圍繪制初始輪廓并且通過改進其與目標結構的匹配來調節初始輪廓。這能夠使用本領域中已知的一個或多個算法模型來實現，包括活動輪廓(active contour)、圖形切割、彈性輪廓模型和基于模型的分割、等等。

還存在交互式分割途徑，其考慮用戶發起的運動。當用戶繪制初始輪廓時，他通常使諸如鼠標的圖像定位器器件運動。該用戶發起的運動之后被轉換成初始輪廓。這些方法的一個示例是生存航線方法，其中鼠標速度被用作局部圖像質量的指示以便動態地校準代價函數中的權重。然而，本領域中已知的方法在它們的準確性和效率上受到限制，因為關于用戶發起的運動的信息未有效地被應用以加速圖像分割的過程。

另外，逐切片的在3D醫學圖像上的結構的勾畫是繁瑣且耗時的。盡管當前勾畫工具允許用戶勾勒結構的輪廓或從之內填充它，但是用戶的所需要的準確性相當高。一些智能工具對齊到圖像梯度，但是勾畫仍然需要大量精確的鼠標移動。強度調制的輻射治療的規劃需要在規劃CT中勾畫風險結構。通常，這被手動地完成并且用戶必須利用輪廓工具仔細地勾勒結構的輪廓，其是非常耗時的。對于頭部&頸部RT規劃情況，要勾勒所有結構的輪廓可能花費高達10個小時。存在一些圖像處理技術來輔助該過程：例如，肺部能夠通過設置閾值和種子點來描繪輪廓。然而，該策略僅僅針對很少的結構適用。存在自動化或半自動化描繪輪廓方法，但是仍然需要針對許多情況被修正或被重做。另外，許多算法要求來自庫的關于要描繪輪廓的結構的先驗知識。因此，對于許多已知的結構和所有新的或不常見的結構，仍然需要大量時間來進行準確的勾畫。

在Olabarriaga等人的文章“Interaction in the segmentation of medical images:A survey”(Medical Image Analysis 5(2001)127-142)中，關于包括用戶輸入的類型、用戶輸入如何影響分割過程的計算部分和用戶交互的目的的方面討論了現有交互式分割方法。

技術實現要素：

本發明的目標是要提供用于對對象的圖像進行分割的設備、系統和方法，其實現關于一個或多個用戶發起的運動的用戶輸入的改進的利用以便更高效且可靠地執行圖像分割。

在本發明的第一方面中，提出了一種用于對對象的圖像進行分割的設備，其包括：數據接口，其用于接收所述對象的圖像，所述圖像描繪所述對象的結構；轉換單元，其用于將圖像定位器器件的用戶發起的運動轉換成圍繞所述結構的第一輪廓；運動參數配準單元，其用于將所述用戶發起的運動的運動參數配準到所述第一輪廓，所述運動參數包括所述圖像定位器器件的速度和/或加速度；圖像控制點單元，其用于以隨所述運動參數減小的密度將多個圖像控制點分布在所述第一輪廓上；以及分割單元，其用于通過基于所述多個圖像控制點確定所述第一輪廓內的第二輪廓來對所述圖像進行分割，所述分割單元被配置為使用一個或多個分割函數。

在本發明的另一方面中，提出了一種用于對對象的圖像進行分割的系統，其包括：成像裝置，其用于生成所述對象的至少一幅圖像；以及如本文公開的設備，其用于對所生成的至少一幅圖像進行分割。根據本發明的系統因此組合了本文公開的設備的上述優點以及生成圖像的可能性。這對于諸如其中圖像生成和圖像分割兩者都需要以高效率和準確度來執行的診斷或治療規劃的應用尤其是有利的。

在本發明的另一方面中，提出了一種用于對對象的圖像進行分割的方法，其包括以下步驟：接收所述對象的圖像，所述圖像描繪所述對象的結構；將圖像定位器器件的用戶發起的運動轉換成圍繞所述結構的第一輪廓；將所述用戶發起的運動的運動參數配準到所述第一輪廓，所述運動參數包括所述圖像定位器器件的速度和/或加速度；以隨所述運動參數減小的密度將多個圖像控制點分布在所述第一輪廓上；并且通過基于所述多個圖像控制點確定所述第一輪廓內的第二輪廓來對所述圖像進行分割，所述分割單元被配置為使用一個或多個分割函數，尤其是活動輪廓和/或基于模型的分割和/或圖形切割。

在本發明的另外的其他方面中，提供了：一種包括程序代碼單元的計算機程序，當所述計算機程序在計算機上執行時，所述程序代碼單元用于使計算機執行本文公開的方法的步驟；以及一種在其中存儲了計算機程序產品的非暫態計算機可讀記錄介質，所述計算機程序產品在由設備運行時使本文公開的方法被執行。

在從屬權利要求中限定了本發明的優選實施例。可以理解的是，要求保護的系統、方法和計算機程序具有與要求保護的設備和在從屬權利要求中限定的相似的和/或相同的優選實施例。

本發明實現更高效且可靠的交互式圖像分割，尤其是智能套索方法。具體地，用戶發起的運動的經配準的運動參數被用于將多個圖像控制點分布在第一輪廓上。執行圖像分割的用戶傾向于當他關于由他發起的運動的結果更確定時更快速地移動圖像定位器器件，例如鼠標。這在對象的結構清楚可見時尤其如此。對比之下，用戶傾向于當強的圖像梯度適當地靠近用戶通過移動鼠標控制其的鼠標指針時更慢地移動鼠標，使得用戶感覺到高準確性是必要的。因此，如果運動參數在用戶發起的運動期間部分高且部分低，則由用戶創建的第一輪廓可以通常被分離成具有較高的準確性或“高準確性區域(HAR)”的區域和具有較低的準確性或“低準確性區域(LAR)”的區域。HAR比較接近于包括一個或多個最接近的內部邊界的目標分割結果。

本領域技術人員理解這樣的分離僅僅是定性的和相對的但是不是定量的或絕對的。技術人員還理解，第一輪廓的HAR歸因于相對較高的準確性而相對于LAR對應于較好的對象的結構。由于圖像控制點的密度隨運動參數減小，因而在當HAR和LAR兩者都存在于第一輪廓中時的情況下，在HAR中比在LAR中存在相對較多的圖像控制點。在這樣的情況下，第二輪廓更多地基于第一輪廓的HAR而非LAR來確定，得到圖像分割的增大的效率和可靠性。技術人員理解本發明不限于當HAR和LAR兩者都存在于第一輪廓中時的情況，而是第一輪廓可以主要地包括HAR或LAR。獨立于第一輪廓的實際配置，本發明實現圖像分割的可靠結果，使得用戶從需要貫穿用戶發起的運動非常準確的壓力中釋放出來。分割和勾畫過程因此變得較不繁瑣。

在該背景下，圖像定位器器件可以通常包括鼠標。然而，這不限制本發明，因為圖像定位器器件可以包括適合于使用戶執行用戶發起的運動的任何器件，用戶發起的運動能夠被轉換成諸如監視器、屏幕或顯示器的顯示單元上的輪廓。具體地，圖像定位器器件可以包括與鼠標協作的指針、電子繪圖設備或觸摸屏。圖像控制點包括能夠被定位在圖像的特定位置處的精確圖像對象以便突出顯示區域和/或修改圖像內容。一個或多個分割函數包括針對圖像分割的應用已知的任何函數。本領域技術人員理解，分割函數尤其包括活動輪廓、基于模型的分割和圖形切割，其中，還可以單獨地或與彼此組合地使用另外的動作，例如水平集、區域生長、可變形輪廓、統計形狀模型、交互式方法。技術人員進一步理解，圖像控制點的密度通過在沿第一輪廓測量的相鄰圖像控制點之間的距離確定。

在優選實施例中，所述分割被配置為識別所述第一輪廓內的多個目標點，所述目標點每個位于以所述圖像控制點的對應圖像控制點開始的體積和/或路徑內，所述第二輪廓通過連接所述多個目標點形成。優選地，相鄰的目標點可以被連接以確定第二輪廓。體積可以優選地包括尤其是在垂直于第一輪廓的邊緣的一條或多條線周圍的一個或多個圓柱形體積。由于在HAR中比在LAR中存在相對較多的圖像控制點，因此，相比于LAR，存在與HAR的圖像控制點相對應的更多的識別的目標點。有利地，這使得能夠以增大的準確性和效率確定第二輪廓。

在另一優選實施例中，所述路徑包括直線路徑，所述直線路徑與所述第一輪廓的邊緣垂直或成斜角和/或具有隨所述運動參數增大的長度。直線路徑與諸如曲線路徑的其他形狀或形式相比相對容易定義。結果，簡化了識別目標點并且因此簡化了圖像分割。另外，垂直于第一輪廓的邊緣的直線路徑具有相對于第一輪廓良好定義的方向。直線路徑能夠因此針對每個圖像控制點被容易地且可靠地定義。另外，直線路徑對于HAR中的圖像控制點較短并且對于LAR中的圖像控制點較長。本發明因此考慮結構與第一輪廓之間的距離在HAR中比在LAR中小并且實現具有高精確度的圖像分割。

在另一優選實施例中，所述分割單元被配置為分析所述體積和/或所述路徑上的所述圖像的圖像參數并識別其中其檢測到所述圖像參數的峰值的所述目標點。測量圖像參數對于以高準確度識別目標點是有利的，因為圖像性質的定量分析是可能的，使得能夠在分割期間考慮甚至模糊的圖像細節。圖像參數可以包括圖像分割的領域中已知的任何圖像算法，例如圖像梯度、灰度值、對比度、等等。

在另一優選實施例中，所述圖像參數包括圖像梯度，所述分割單元被配置為識別其中其檢測到所述圖像梯度的梯度峰值的所述目標點。圖像梯度是適當的參數，因為圖像梯度的存在指示與不同的材料/組織/結構相對應的圖像內容的兩個或更多個組之間的邊界。有利地，本發明實現準確且容易的輪廓校正。

在另一優選實施例中，所述梯度峰值包括從所述圖像控制點開始的最大梯度峰值和/或第一梯度峰值。最大梯度峰值被理解為通過遍及體積和/或路徑上檢測到的圖像梯度的最大值來獲得的。以這種方式，目標點能夠以高準確度被定位在兩種不同的材料和/或組織類型之間的邊界處。這有利地得到交互式圖像分割的增大的可靠性。另外，本發明考慮第一輪廓與對象的結構之間的距離在第一輪廓的某些區域中相對小，尤其是在HAR中。對于這樣的區域，很可能的是僅僅一個梯度峰值存在于來自對應的圖像控制點的短距離內。因此，足以檢測第一梯度峰值以便檢測最大梯度峰值或在其幅值和/或位置上接近于最大梯度峰值的梯度峰值。有利地，圖像分割的效率被進一步提高。

在另一優選實施例中，所述分割單元被配置為僅僅在所述梯度峰值高于預定義閾值梯度時識別所述目標點。以這種方式能夠防止不能合格地用于合理地定義第二輪廓的目標點被識別。有利地，圖像分割的可靠性被進一步提高。

在另一優選實施例中，所述第二輪廓包括隨所述運動參數增大的到所述第一輪廓的距離。以這種方式形成如由第一輪廓和第二輪廓定義的帶，其中帶寬在LAR中比在HAR中大。這樣的帶有利地用作圖形切割的細化的開始點，代替隨機選擇的帶，由此得到分割結果的增大的可靠性。

在另一優選實施例中，所述圖像包括第一圖像切片和至少一個第二圖像切片，還包括轉移單元，所述轉移單元用于將所述結構和/或所述第一輪廓和/或所述第二輪廓從所述第一圖像切片轉移到所述至少一個第二圖像切片。以這種方式，結構和/或第一輪廓和/或第二輪廓能夠被用于分割第二圖像切片。這通過調節第一輪廓和/或第二輪廓或通過預測新輪廓而有利地改進圖像分割。

在另一優選實施例中，所述圖像控制點單元被配置為在不使用所述運動參數的情況下分布多個額外圖像控制點。具體地，與額外的圖像控制點相對應的路徑包括與結構的曲率相關的長度。有利地，本發明實現交互式圖像分割和自動圖像分割兩者以及兩者的組合，導致增大的用戶靈活性。

在另一優選實施例中，所述運動參數配準單元被配置為當所述運動參數低于預定義閾值參數時用信號通知錯誤。本發明使得能夠指示對圖像內容反直覺的分割結果(例如歸因于植入物的存在)，或者指示其中不能夠測得圖像梯度的情況。有利地，這得到更安全且可靠的圖像分割。

附圖說明

本發明的這些和其他方面將從下文中描述的(一個或多個)實施例變得顯而易見并參考下文中描述的(一個或多個)實施例得到闡述。在以下附圖中：

圖1示出了根據本發明的設備的實施例的示意性框圖；

圖2示出了根據本發明的設備的另一實施例的示意性框圖；

圖3示出了根據本發明的設備的另一實施例的示意性框圖；

圖4示出了根據本發明的系統的實施例的示意性框圖；

圖5示出了根據本發明的方法的實施例的示意性框圖；并且

圖6示出了醫學圖像的分割。

具體實施方式

參考圖1，示出了根據第一實施例的用于對對象的圖像12進行分割的設備10a的示意性框圖。設備10a包括用于接收對象的圖像12的數據接口16。圖像12包括與對象的部分相對應的結構18。對象通常為諸如人類的生物，其中結構18與其相對應的部分可以例如包括諸如肺部、大腦、心臟、胃、等等的解剖結構。本領域技術人員理解，結構18被將結構18從圖像12的結構18的外部的圖像內容分離的邊界包圍。

數據接口16可以為本領域中已知的任何類型的數據接口，尤其是在成像裝置到設備10a之間的數據連接。這樣的數據連接用于將圖像數據從成像裝置轉移到設備10a以進行圖像分割。數據接口16的類型可以包括但不限于Current Loop、RS-232、GPIB、V.35、等等。

設備10a包括轉換單元20，轉換單元20用于將圖像定位器器件24的用戶發起的運動22轉換成第一輪廓，其中，結構18由第一輪廓包圍。圖像定位器器件24可以包括鼠標。備選地，圖像定位器器件24可以包括由鼠標或由用戶的手指或使得能夠在屏幕(尤其是觸摸屏)上移動指針的另一器件控制的鼠標指針。在優選實施例中，轉換單元20被配置為處理與用戶發起的運動22相對應的運動數據并基于運動數據來生成第一輪廓。在另一優選實施例中，轉換單元20被配置為進一步實現對第一輪廓進行添加和/或修改，例如修改用于使諸如實線和虛線的第一輪廓可視化的線的厚度和/或亮度和/或類型。

在圖1中示出的實施例中，圖像定位器器件24被布置為在設備10a外部，其中用戶發起的運動22經由用在圖像定位器器件24與轉換單元20之間的箭頭指示的數據信道被處理到設備10a中。在圖2中示出的設備10b的優選實施例中，圖像定位器器件24被集成到設備10b中。因此，設備10b被配置為接收并轉換用戶發起的運動22。以這種方式，用戶僅僅需要執行用戶發起的運動22，其被自動轉換成第一輪廓。這有利地提高分割效率。

設備10a還包括運動參數配準單元26，運動參數配準單元26用于將用戶發起的運動22的運動參數配準到第一輪廓。運動參數包括定位器速度和/或定位器加速度，所述定位器速度是圖像定位器器件的速度，所述定位器加速度是圖像定位器器件24的加速度。在優選實施例中，運動參數配準單元26被配置為通過接收由運動參數配準單元26其本身和/或由圖像定位器器件24和/或由單獨的運動測量裝置(尤其是運動傳感器)測量的運動參數來配準運動參數。圖像定位器器件24和/或圖像定位器器件24和/或單獨的運動測量裝置可以被配置為使用光學和/或熱學和/或機械和/或磁性和/或聲學和/或其他類型的傳感器或器件和/或它們的(一個或多個)組合來測量運動參數。優選地，運動參數包括鼠標和/或指針和/或電子繪圖設備、等等的速度和/或加速度。在另一實施例中，指針的運動參數可以當用戶在觸摸屏或實現與觸摸屏相同或相似的功能的觸敏板上移動他的手指時測得。優選地，運動參數被配準到整個第一輪廓，即，諸如第一輪廓的像素和/或體素的每單個圖像點。這意味著第一輪廓的每個像素和/或體素接收針對運動參數的特定值。

在圖3中示出的設備10c的另一優選實施例中，轉換單元20和運動參數配準單元26被配置為單個元件。以這種方式，將用戶發起的運動轉換成第一輪廓并將運動參數配準到第一輪廓在一個單個步驟中完成。這有利地得到更高效的圖像分割。應理解，這樣的配置同樣適用于圖2中示出的設備10b。

設備10a還包括圖像控制點器件28，其用于以隨運動參數減小的密度將多個圖像控制點分布在第一輪廓上。在本發明的范圍內，圖像控制點的密度是指輪廓的每單位長度的圖像控制點的數量。在優選實施例中，圖像控制點器件28被配置為與一個或多個圖形用戶界面(GUI)協作。例如，GUI可以包括用于使用戶激活圖像控制點的分布的一個或多個控制元件，例如按鈕。另外，圖像控制點器件28可以使得用戶能夠定義圖像控制點的數量，使得當期望數量的圖像控制點已經被選擇時，相鄰圖像控制點之間的距離將被自動選擇，使得圖像控制點的密度隨運動參數減小。相鄰圖像控制點之間的距離是指相鄰圖像控制點之間的輪廓片段的長度。優選地，圖像控制點的視覺形狀還可以由圖像控制點器件28定義。

設備10a還包括分割單元30，其用于通過基于多個圖像控制點確定第一輪廓內的第二輪廓來對圖像12進行分割，所述分割單元被配置為使用一個或多個分割函數。一個或多個分割函數可以包括活動輪廓、基于模型的分割和圖形切割。然而，這不是對本發明的限制，并且分割函數可以包括水平集、區域生長、可變形輪廓、統計形狀模型、交互式方法中的一個或多個，其中，上述函數的任何組合可以被用于圖像分割的特定情況。第二輪廓可以為圖像分割的最終結果。備選地，設備10a可以被配置為進一步調節所確定的第二輪廓以便創建至少一個第三輪廓。

參考圖4，示出了系統32的實施例的示意性框圖。系統32包括：成像裝置34，其用于生成諸如對象14的圖像12的至少一幅圖像；以及如本文公開的設備10a-c，其用于對所生成的圖像12進行分割。成像裝置34可以包括適合于醫學成像和/或生物成像的任何成像裝置，包括但不限于x射線輻射成像、磁共振成像(MRI)、醫學超聲成像或超聲、內窺鏡檢查、彈性成像、觸覺成像、熱成像、醫學攝影和核醫學功能成像、正電子發射斷層攝影成像(PET)、腦電圖(EEG)、腦磁圖(MEG)、心電圖(ECG)、等等。優選地，系統32實現和/或支持輻射治療規劃。

在圖4中示出的實施例中，成像裝置34與對象14之間的虛線指示整個對象14由成像裝置34成像。然而，這不對本發明進行限制，而是僅僅用作圖像生成的說明性示例。技術人員將理解，成像裝置34可以被配置為局部地對對象14的一個或多個部分進行成像。在圖4中示出的實施例中，系統34包括圖1中示出的設備10a。然而，還將理解圖2和圖3中示出的以及在本發明中其他地方公開的設備10b-c的其他實施例可以被集成到系統32中以便對由成像裝置34生成的圖像12進行分割。

參考圖5，示出了根據本發明的方法的實施例的示意性框圖。在下文中，將參考示出了包含股骨頭結構36的醫學圖像的分割的圖6的示例解釋圖5中的方法。在第一步驟101中，接收圖6A中示出的圖像，其中股骨頭結構36是在圖6A的左手側的被包圍的結構。圖像可以通過一種或多種上述醫學成像技術生成。在第二步驟102中，將圖像定位器器件24的用戶發起的運動22被轉換成初始輪廓38，其包圍圖6A的左手側的股骨頭結構36。應理解，圖像定位器器件24可以包括參考圖1至圖3提到的任何類型的圖像定位器器件。優選地，用戶發起的運動22在用戶發起的運動22的持續時間期間被逐漸地轉換。備選地，用戶發起的運動22可以在其已經完全由用戶發起之后被轉換。能夠從圖6A看出，在股骨頭結構36周圍的初始輪廓38在與髖關節(股骨頭結構36的右末端)相對應的輪廓區域中相對精確，同時初始輪廓38在其他地方相對粗糙。關于本發明的一個實施例，其中圖像定位器器件24包括鼠標，因此能夠假設用戶相對慢地移動鼠標以創建與髖關節相對應的初始輪廓38，同時他當創建其他輪廓區域時相對快地移動鼠標。

在第三步驟103中，將包括圖像定位器器件24(例如鼠標)的速度和/或加速度的運動參數配準到初始輪廓38。如以上所提到的，用戶可以在執行用戶發起的運動22時以不同的速度移動鼠標。在第四步驟104中，將多個圖像控制點40分布在如圖6b所示的初始輪廓38上。要指出，出于可行性的原因，僅僅所有圖像控制點40中的三個利用圖6B中的附圖標記被示范性地指示。圖像控制點40利用隨運動參數減小的密度分布，運動參數例如為在用戶發起的運動22期間的鼠標的速度。這能夠在圖6B中看到，因為圖像控制點40的密度在與髖關節相對應的初始輪廓38的區域中比在初始輪廓38的其他區域中高，其中基于沿著初始輪廓38的相鄰圖像控制點40之間的距離來測量密度。

在優選實施例中，圖像控制點被用于識別初始輪廓內的多個目標點。具體地，目標點在由初始輪廓38包圍的和/或直接位于初始輪廓38上的圖像點(像素和/或體素)內被識別。在實施例中，目標點每個位于初始輪廓38內的體積和/或路徑內。具體地，目標點每個位于以初始輪廓38上的對應的圖像控制點40開始的曲線路徑和/或直線路徑內。在圖6B中示出的實施例中，針對圖6B中示出的從對應的圖像控制點開始朝向初始輪廓38的內部的直線路徑42上的每個圖像控制點識別目標點。要指出，出于可行性的原因，僅僅所有直線路徑42中的三個被分配以圖6B中的附圖標記。在活動輪廓分割方法的背景下，直線路徑42被已知為搜索射線，因為沿著從對應的圖像控制點40開始的每個搜索射線搜索目標點。優選地，每個搜索射線被指向為垂直于初始輪廓38的邊緣。這意味著直線路徑42垂直于初始輪廓38與對應的圖像控制點40相交的切線。然而，這不是對本發明的限制，因為一個或多個直線路徑42可以關于對應的切線建立在0°與360°之間的任何角度。

在活動輪廓或基于模型的分割(MBS)方法中，分析沿每個直線路徑42的圖像參數。優選地，沿每個直線路徑檢測并分析圖像梯度。然而，這不是對本發明的限制，因為還可以沿直線路徑42分析其他類型的圖像參數，例如灰度值和/或對比度。另外，可以針對其他實施例分析圖像參數，其中在以對應的圖像控制點40開始的體積和/或曲線路徑內搜索目標點。優選地，圖像控制點40可以被分布在垂直于特定路徑的一個或多個六邊形網格中。在另一優選實施例中，當在直線路徑42內或為曲線路徑或搜索體積的搜索路徑內檢測到圖像參數的峰值(尤其是梯度峰值)時識別目標點。

在圖6B中示出的實施例中，直線路徑42具有隨諸如鼠標速度的運動參數增大的長度。這得到在長度上不同的直線路徑42，其中在與髖關節相對應的初始輪廓38的區域中的直線路徑42比其他直線路徑42相對較短。因此，在來自針對髖關節的圖像控制點40的比針對股骨頭結構36的其他部分的較短距離內搜索梯度峰值。在另一優選實施例中，在一個或多個直線路徑42內搜索最大梯度峰值。這意味著從在直線路徑42檢測到的許多梯度峰值，選擇具有最大幅值的一個來識別目標點。在另外的其他實施例中，從對應的圖像控制點42開始檢測到的第一梯度峰值被用于識別目標點。在另一優選實施例中，在下一定位梯度峰值的局部二階導數被導出的情況下識別到目標點。以這種方式，能夠使用穿過對應的圖像控制點440和所識別的目標點的曲線路徑來檢測最大梯度。

在識別目標點之后，初始輪廓38可以在第五步驟105中被調節以創建經調節的輪廓44。結果被示出在圖6C中，其中，經調節的輪廓44以與初始輪廓38相比增大的準確度對應于股骨頭結構36。優選地，經調節的輪廓44通過連接相鄰目標點形成。

優選地，將一個或多個檢測到的梯度峰值與預定義閾值梯度進行比較，使得僅僅在梯度峰值高于預定義閾值梯度時識別目標點。進一步優選地，用戶可以例如通過鼠標滾輪移動來改變預定義閾值梯度。以這種方式，如果經調節的輪廓44未足夠好地達到期望的分割目標或者在輪廓調節在達到期望的分割目標之前卡住的情況下，用戶可以迫使經調節的輪廓44進一步朝向股骨頭結構36。

要指出，初始輪廓38對應于參考圖1至圖3提到的第一輪廓，然而經調節的輪廓44對應于第二輪廓。

圖形切割方法還可以被應用于生成經調節的輪廓44。為了這么做，確定環形帶，所述環形帶具有作為其外邊界的初始輪廓38和作為其內邊界的額外的輪廓。這里，經調節的輪廓44對應于參考圖1至圖3提到的第一輪廓，然而額外的輪廓對應于第二輪廓。額外的輪廓與初始輪廓38之間的距離被選擇以隨被配準到初始輪廓38的運動參數(例如鼠標速度)增大。這得到環形帶，其帶寬對于諸如初始輪廓38的除了髖關節的區域的LAR相對大，同時帶寬對于與髖關節相對應的輪廓區域相對小。

在定義初始輪廓38內的環形帶之后，可以例如通過將初始輪廓38上的所有圖像點(像素和/或體素)分配到源節點和/或將額外的輪廓上的圖像點(像素和/或體素)分配到匯合節點來執行基于圖像強度的常規圖形切割。被分配到源節點的圖像點構建背景，而被分配到匯合節點的圖像點構建前景。圖形切割方法之后在考慮諸如鼠標速度的運動參數的同時生成最終輪廓。優選地，從源節點指向的箭頭可以被分配到背景和/或前景的每個圖像點。上述箭頭可以承載基于相鄰圖像點之間的灰度值差異和/或前景和背景上的先驗知識的灰度值距離確定的權重。圖形切割被定義為將圖節點分割成被連接到源節點的部分和被連接到匯合節點的部分，其消除兩個分區之間的所有邊緣，使得被已知為切割代價的切割邊緣的權重的和最小。還應理解，圖形切割方法的其他變型也可以在這里被應用以確定最終輪廓。

如在圖形切割方法中提到的，初始輪廓38上的圖像控制點40被用作環形帶內的圖像點(像素和/或體素)的圖的輸入。在另一優選實施例中，識別用于定義環形帶的一個或多個目標點。在另外的其他實施例中，確定初始輪廓38與額外的輪廓之間的最大距離。具體地，最大距離標記一帶寬，初始輪廓38內的超出該帶寬的圖像內容被定義為匯合節點。在另外的其他實施例中，最終輪廓包括變化的帶寬，尤其是根據諸如鼠標速度的運動參數變化。

在一個或多個實施例中，圖像12包括第一圖像切片和至少一個第二圖像切片，其中，結構18和/或第一輪廓和/或第二輪廓可以從第一圖像切片被轉移到第二圖像切片。優選地，第二輪廓在被轉移之后朝外擴張或移動。進一步優選地，第二輪廓被進一步調節以形成第三輪廓，其中，第二輪廓以與第一輪廓相同或相似的方式被處置，除了運動參數在第二輪廓上全部是均勻的。在另外的優選實施例中，結構18被轉移并被擴張，并之后被調節到第二圖像切片，其中結構18以與第一輪廓相同或相似的方式被處置，但是具有均勻的運動參數。以這種方式，用戶能夠觸發輪廓到具有相同概念的圖像的傳播，即，自動調整，在檢查當前調節之后到一個或多個下一切片，并且在必要時對其進行校正。另外，如果用戶觸發傳播，則分割過程可以被應用到多個下一切片，直到其例如由評定度量停止。之后，用戶能夠滾動通過不同的切片并且僅僅在他必須做出分割結果的校正時重新觸發傳播，使得針對下幾個切片，經校正的版本被傳播。這實現3D結構的非常快速分割，同時仍然考慮任何用戶輸入。質量度量和由用戶調節觸發的再傳播確保僅有不需要或幾乎不需要編輯的合理的結果被示出給用戶，使得校正的時間非常少。如果算法不能夠確定良好的輪廓，則用戶將從頭開始輪廓化，其通常比進行許多校正快得多。

在另一優選實施例中，在沒有用戶交互的情況下在第二圖像切片中預測第三輪廓。優選地，多個額外的圖像控制點40可以在不使用運動參數的情況下來分布，其中與額外的圖像控制點相對應的路徑包括與結構18的曲率相關的長度。在另一優選實施例中，梯度強度和/或灰度值剖面可以被分析以識別第二切片中的最佳第三輪廓。

在另一優選實施例中，本發明尤其是針對非訓練的結構實現勾畫的部分自動化。這是有利的，因為能夠進一步減少分割時間。在另一優選實施例中，本發明利用結構18的(例如從相鄰切片的)一個或多個先前生成的輪廓，以便執行圖像分割。這是有利的，因為關于結構18的信息，例如局部圖像模糊性的存在，變得可用，使得進一步提高分割結果的準確性。

盡管在附圖和前述描述中已經詳細說明并描述了本發明，但這樣的說明和描述被認為是說明性或示范性的并非限制性的；本發明不限于公開的實施例。本領域技術人員通過研究附圖、說明書和權利要求書，在實踐所主張的本發明的過程中，能夠理解和實現所公開的實施例的變型。

在權利要求中，詞語“包括”不排除其他元件或步驟，并且詞語“一”或“一個”不排除多個。單個元件或其他單元可以實現權利要求中記載的若干項目的功能。盡管在互不相同的從屬權利要求中記載了特定措施，但是這并不指示不能有利地使用這些措施的組合。

計算機程序可以存儲/分布在與其他硬件一起提供或作為其他硬件的部分提供的諸如光學存儲介質或固態介質的適當的介質上，但是計算機程序也可以以其他的形式分布，例如經由因特網或其他有線或無線的遠程通信系統。

權利要求中的任何附圖標記都不應被解釋為對范圍的限制。