CN1893876B - 区域提取装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种区域提取方法，是利用由以下的步骤构成的方法提取所需的区域的轮廓的区域提取方法，即，(a)显示图像的步骤、(b)选择所述图像内的所需的区域的步骤、(c)从预定的一些形状的椭圆图形中选择与所述所需的区域内的部分区域的至少一部分的轮廓对应的椭圆图形的步骤、(d)使所述选择的椭圆图像的一部分的轮廓与所述部分区域的至少一部分的轮廓近似设为所述部分区域的步骤、(e)将所述步骤(c)～(d)反复进行2次以上的步骤、(f)将组合了所述近似后的各椭圆的至少一部分后的轮廓作为第一轮廓的步骤。

Description

区域提取装置
技术领域
本发明涉及提取图像的指定的区域的区域提取方法及装置，特别涉及提取用于限定性地使用所需的图像处理的区域的技术。
背景技术
近年来，不仅是在诊断时，而且在治疗时也流行使用利用X射线拍摄装置、X射线CT装置及MRI装置等图像诊断装置得到的图像。特别是，最近出于诊断或治疗的目的，正在积极地进行从显示图像中自动地提取指定脏器的研究。例如，将在心脏的表层附近通行的冠状动脉等血管的行进状态三维地显示在临床现场是非常有用的。
但是，在进行脏器区域的区分或指定区域的提取的情况下，医师仍然要基于解剖学的知识来判断或识认。特别是，在进行脏器区域的指定的情况下，通过基于该脏器的解剖学的知识，使一个单纯的图形近似该脏器的轮廓，来进行该脏器区域的指定。例如，如(专利文献1)中所公布的那样，在超声波诊断图像上，通过使一个椭圆近似心脏的左心室的轮廓，而指定该左心室区域，求得左心室内容积。
但是，一般的情况是脏器形状很复杂，不一定总是可以用一个单纯的图形精度优良地近似脏器轮廓。如果很勉强地用一个单纯的图形来近似，则必然会带来误差，另外，该近似操作将成为反复进行试错的烦杂的作业。
另外，(专利文献1)中所公布的方法是以椭圆的内侧的区域作为对象，而在将存在于心脏的表层区域的冠状动脉用MIP(Maximum IntensityProjection)处理提取的情况下，当包括表层区域地指定包围心脏的区域而设为MIP处理对象时，则会有心脏内部的高信号区域被投影而无法看到冠状动脉的情况，因而不够理想。
专利文献1：特开2000-210284号公报
发明内容
所以，本发明的目的在于，提供可以用简单的操作高精度地进行图像内的指定区域的提取的区域决定方法及装置。
为了达成所述目的，本发明的区域决定方法的特征在于被如下所示地构成。即，是决定图像内的指定的区域的区域决定方法，包括：
(a)显示所述图像的步骤、
(b)选择所述图像内的所需的区域的步骤、
(c)从预定的一些形状的椭圆图形中选择与所述所需的区域内的部分区域的至少一部分的轮廓对应的椭圆图形的步骤、
(d)使所述选择的椭圆图形的至少一部分的轮廓与所述部分区域的至少一部分的轮廓近似设为所述部分区域的步骤、
(e)将所述步骤(c)～所述步骤(d)反复进行2次以上的步骤、
(f)将所述近似后的各椭圆图形的相互没有重合的外侧的轮廓相互连接的轮廓作为第一轮廓的步骤。
它是通过使椭圆图形的至少一部分的轮廓与所需的区域内的部分区域的至少一部分的轮廓近似，而将所需的区域的至少一部分的轮廓作为第一轮廓决定的方法。
另外，基于第一轮廓而求得第二轮廓，决定至少包括由第一轮廓和第二轮廓所夹的层状区域的区域。
这样，本发明的区域决定方法就可以用简单的操作高精度地指定所需的区域的轮廓(第一轮廓)。另外，可以将至少包括由第一及第二轮廓所夹的层状区域的区域作为指定区域而容易地决定。
其结果是，通过限定为利用本发明的区域决定方法指定的区域而进行所需的图像处理，就可以在短时间内进行效率良好并且精度高的图像处理。特别是，在取得行进于心脏的表层区域的冠状动脉等血管图像的情况下，如果利用本发明仅决定心脏的表层区域，则可以有效地取得良好的血管图像。
另外，为了实现所述目的，本发明的区域提取装置的特征在于被如下所示地构成。即，在具备了显示图像的显示机构、输入对所述图像的指示的输入机构、对所述图像进行所需的图像处理的运算机构的区域提取装置中，所述显示机构将预定的一些形状的多个椭圆图形与所述图像一起显示，向所述输入机构中输入指示，使从所述多个椭圆图形中选择与所述所需的区域内的部分区域的至少一部分的轮廓对应的椭圆图形，再使所述选择的的椭圆图形的至少一部分的轮廓与所述所需的区域的至少一部分的轮廓近似设为所述部分区域，所述运算机构将所述近似后的各椭圆图形的相互没有重合的外侧的轮廓相互连接的轮廓作为第一轮廓。
另外，所述运算机构基于所述第一轮廓求得第二轮廓，提取至少包括由所述第一轮廓和所述第二轮廓所夹的层状区域的区域。
它们是与用于实现所述区域提取方法的装置有关的构成，被如此构成的区域提取装置具有与所述方法的效果相同的效果。
附图说明
图1是表示使用本发明的区域提取装置的实施方式1的基本动作例的流程图。
图2是表示使用本发明的区域提取装置的实施方式2的基本动作例的流程图。
图3是表示组合4个椭圆，并使各椭圆相互独立地与心脏外轮廓近似的情况的一个例子的图。
图4是表示组合4个椭圆，并至少使2个连动地与心脏外轮廓近似的情况的一个例子的图。
图5是表示在心脏外轮廓的一部分配置多个点或1条以上的曲线，选择穿过该多个点或1条以上的曲线的椭圆或穿过它们的附近的椭圆的例子的图。
图6作为将实际的断层图像中所显示的心脏用多个要素图形的组合来实际地近似的情况的一个例子，是表示组合4个椭圆来近似心脏外轮廓的情况的图。
图7是表示利用3个接近圆的椭圆的组合来提取心脏外轮廓的情况的一个例子的图。
图8作为将实际的断层图像中所显示的心脏用多个要素图形的组合来实际地近似的情况的一个例子，是表示组合3个接近正圆的椭圆来近似心脏外轮廓的情况的图。
图9是表示利用4个椭圆的组合来提取心脏外轮廓的情况的椭圆的操作方法的一个例子的图。
图10是表示利用4个椭圆的组合来提取心脏外轮廓的情况的椭圆的操作方法的另一个例子的图。
图11是表示利用4个椭圆的组合来提取心脏外轮廓的情况的椭圆的操作方法的又一个例子的图。
图12是表示将外轮廓用模型图形近似时的要素图形的变形例的图。
图13是表示将由利用4个椭圆(虚线)的组合近似的第一轮廓(虚线)和比该第一轮廓更大的第二轮廓(实线)所夹的区域作为层状区域提取的情况的一个例子、提取通过将第二轮廓的内侧全都设为一定值而得的封闭的区域的情况的一个例子的图。
图14是表示显示通过对图13的层状区域进行图像处理而得的心脏表面附近的血管的行进状态的三维图像的一个例子的图。
图15是表示基于层状区域所含的数据来进行其他的三维图像处理，进行了靶心(bull’s eye)显示的情况的一个例子的图。
图16是表示从具有浓淡的断层图像中自动地提取心脏的心室或心肌等，使用该结果求得层状区域的情况的一个例子的图。
图17是表示从具有浓淡的断层图像中自动地提取心脏的心室或心肌等，使用该结果求得层状区域的情况的另一个例子的图。
图18是表示对不存在切片断层图像的区域、未求得多个断层图像之内的外轮廓的断层图像，利用插补来求得外轮廓的情况的一个例子的概念图。
图19是表示对不存在切片断层图像的区域、未求得多个断层图像之内的层状区域的断层图像，利用插补来求得外轮廓的情况的一个例子的概念图。
图20是表示实施方式7的区域提取装置所执行的主流程的一个例子的图。
图21是表示在从具有浓淡的断层图像中提取指定区域(部位)的情况下如何提取指定区域(部位)的用于选择其手法的画面的一个例子的图。
图22是显示作为指定区域的提取方法选择了「模型(pattern)提取」的图标时的模型图形选择菜单的一个例子的图。
图23是表示使用本发明的区域提取装置整体的硬件构成的方框图。
具体实施方式
(实施方式1)
下面，将依照附图对本发明的区域提取装置及方法的实施方式1进行说明。
图23是表示使用本发明的区域提取装置整体的硬件构成的方框图。该区域提取装置是将例如进行了心脏的拍摄的X射线CT图像作为处理对象图像，指定心脏表面附近，取得该表面附近的血管的行进信息而显示的装置。该区域提取装置由：控制各构成要素的动作的中央处理装置(CPU)10、储存了装置整体的控制程序的主存储器11、储存了多个断层图像(即图像)数据及程序等的磁盘12、将显示用的图像数据暂时储存的显示存储器13、作为基于来自该显示存储器13的图像数据来显示图像的显示装置的CRT显示器14、操作画面上的软开关的鼠标15及其控制器16、具备了各种参数设定用的按键或开关的键盘17、扬声器18、连接所述各构成要素的公共总线19构成。
本实施方式中，虽然表示了作为主存储器11以外的存储装置仅连接有磁盘12的情况，然而除此以外，也可以连接软盘驱动器、硬盘驱动器、CD-ROM驱动器、光盘(MO)驱动器、ZIP驱动器、PD驱动器、DVD驱动器等。另外，也可以借助通信界面而连接在LAN(本地网)或英特网、电话线路等各种通信网络1a上，在与其他的计算机或X射线CT装置1b等之间进行图像数据的交换。另外，本实施方式的区域提取装置也可以借助所述LAN等通信网络1a，与X射线CT装置或MRI装置等可以收集被检测体的断层图像的区域提取装置进行图像数据的交换。
下面，对图23所示的本发明的区域提取装置的实施方式1的基本动作例，将基于图2所示的流程图进行说明。图23的CPU10依照该流程图而动作。本实施方式中，求得图像内的所需的区域的至少一部分的轮廓(第一轮廓)，提取至少包括由该轮廓指定的层状区域的区域。
以下，在作为所需的区域以心脏为例的情况下，对图2的流程图中所示的各步骤的处理内容的详细情况依步骤顺序进行说明。
步骤S100中，显示图像。具体来说，在图23中所示的CRT14中，将例如用X射线CT装置拍摄的断层图像数据从磁盘12中读出而显示。作为图像，例如可以设为胸部图像。
步骤S101中，在步骤S100中显示的图像中，选择所需的区域。所需的区域例如可以设为心脏。该步骤如下说明所示，在操作者利用手动操作进行所需的区域的轮廓近似的情况下，操作者选择将图像内的哪个区域(所需的区域)作为轮廓提取对象。即，确定将哪个区域作为轮廓提取对象。而且，该步骤也可以通过直接进行下面的步骤S102而跳过。
步骤S102中，选择与步骤S101中选择的所需的区域内的部分区域的至少一部分的轮廓对应的要素图形。该部分区域例如如图3所示，可以设为心脏的心肌或右心室。此外，在作为要素图形使用了椭圆的情况下，如图3所示，为了近似心肌外轮廓311的右部，选择椭圆301(图3(a))，为了近似右心室外轮廓312的底部，选择椭圆302(图3(b))。为了近似右心室外轮廓312的左部，选择椭圆303(图3(c))。为了近似右心室外轮廓312的上部，可以选择椭圆304(图3(d))。
步骤S103中，使要素图形的至少一部分的轮廓与部分区域的至少一部分的轮廓近似。
基于图3对使该要素图形与所需的区域内的部分区域的外轮廓近似的第一工序进行说明。
最初按照使椭圆301的右部与心肌外轮廓311的右部最近似的方式来分配椭圆301(图3(a))。然后，按照使椭圆302的左部与右心室外轮廓312的底部最近似的方式来分配椭圆302(图3(b))。然后，按照使椭圆303的上部与右心室外轮廓312的左部最近似的方式来分配椭圆303(图3(c))。最后，按照使椭圆304的上部与右心室外轮廓312的上部最近似的方式来分配椭圆304(图3(d))。这些椭圆近似是在步骤S102～步骤S104的反复进行之中被逐个进行的。
即，该第一工序是将椭圆逐个独立地分配为心脏内的各部分区域的外轮廓的工序。此时，既可以在将椭圆301～304的全部与图像一起一并地显示后相互独立地决定各椭圆的配置，或者也可以反复进行将各椭圆逐个地与图像一起追加显示而相互独立地决定其配置的操作。
下面，基于图5对使要素图形与所需的区域内的各部分区域的外轮廓近似的第二工序进行说明。该第二工序是如下的工序，即，在所需的区域的轮廓上或其部分区域的轮廓上配置多个点或1条以上的曲线，通过选择显示穿过这些点或曲线或者它们的附近的要素图形，而使用从最初开始就在一定程度上被与轮廓近似了的要素图形。
图5(a)中表示在所需的区域的轮廓上或其部分区域的轮廓上配置多个点的情况的一个例子。例如在心肌外轮廓311的右部使用鼠标15等定点设备来配置点501～504。
此后，选择显示穿过这4个点或它们的附近的一个椭圆511。其后，调整该椭圆511的位置或大小或者形状，进一步提高椭圆与心肌外轮廓311的右部的近似度。以后的椭圆也是同样地在所需的区域的轮廓上或其部分区域的轮廓上配置多个点，选择显示穿过这些点或它们的附近的椭圆后而决定其配置。
另外，图5(b)中表示在所需的区域的轮廓上或其部分区域的轮廓上配置1条以上的曲线的情况的一个例子。例如通过沿着右心室外轮廓312的底部使用鼠标15等定点设备来追踪而配置曲线505。此后，选择显示穿过该曲线505或其附近的一个椭圆512。其后，调整该椭圆512的位置或大小或者形状，进一步提高椭圆与右心室外轮廓312的底部的近似度。以后的椭圆也是同样地沿着所需的轮廓或其部分区域的轮廓配置1条以上的曲线，选择显示穿过这些曲线或它们的附近的椭圆后而决定其配置。
所述的图5(a)、(b)中所示的例子中，虽然表示了选择作为要素图形的椭圆的例子，然而选择穿过多个点或1条以上的曲线的或者穿过它们的附近的模型图形(后述)的情况也相同。当选择该模型图形时，在选择显示该模型图形后对构成该模型图形的要素图形的各个分别地进行轮廓近似。
而且，任意的工序中的改变各椭圆的位置或大小或者形状的方法例如都可以使用与图9所示的一个椭圆的操作方法相同的方法。该椭圆操作方法的详细的说明将在后述的图9的说明中进行。
另外，以上的说明中，虽然说明了作为要素图形使用椭圆的例子，然而也可以是椭圆以外的形状。将它的一个例子表示于图12中。如图12所示，也可以使用多角形(例如三角形、四角形、八角形等)作为要素图形来近似轮廓。此时，在像三角形或四角形等那样具有锐角的角度的情况下，通过使该角具有圆角，就可以高精度地进行对脏器的近似，因而有时最好使之具有圆角。
步骤S104中，判定所需的区域的轮廓近似是否结束。如果已结束(yes)，则前进到步骤S106。如果尚未结束(no)，则回到步骤S102，分别在所述的步骤S102和步骤S103中进行与应当被近似的部分区域的至少一部分的轮廓对应的要素图形的选择和利用该被选择的要素图形的近似处理，反复进行至所需的区域的轮廓近似结束为止。
步骤S105中，将组合了近似后的各要素图形的至少一部分的轮廓后的轮廓作为第一轮廓。例如如图13(A)所示，如果将以虚线表示的各椭圆301～304的相互没有重合的外侧的轮廓部分组合，则它将成为精度优良地近似心脏的外轮廓的曲线，可以将其作为第一轮廓。
步骤S106中，基于在步骤S105中求得的第一轮廓，求出第二轮廓。例如，可以将第一轮廓以给定倍率放大或缩小而求得第二二轮廓。如果给定倍率大于1，则第二轮廓就处于第一轮廓的外侧，如果给定倍率小于1，则第二轮廓就处于第一轮廓的内侧。或者，可以在将步骤S105中成为求得第一轮廓的基础的各要素图形以给定倍率分别放大或缩小后，将这些被放大或缩小了的各椭圆的相互没有重合的外侧的轮廓部分组合而作为第二轮廓。或者，可以在改变了步骤S105中成为求得第一轮廓的基础的各要素图形的大小或位置或者形状后，将各椭圆的相互没有重合的外侧的轮廓部分组合而作为第二轮廓。将最后的情况的例子表示于图13(A)中。图13(A)中，将改变了原来椭圆301～304(虚线)的大小等的椭圆(实线)的相互没有重合的外侧的轮廓部分组合而求得第二轮廓。
而且，所述的说明之中，虽然说明了用多个要素图形来近似所需的区域的全部的轮廓的例子，然而也可以仅近似所需的区域的一部分的轮廓。该情况下，如上所述，将用各要素图形的至少一部分的轮廓来近似所需的区域的一部分的轮廓。
步骤S107中，将由在步骤S105和步骤S106中分别求得的第一轮廓和第二轮廓所夹的区域作为包围所需的区域的层状区域，提取至少包括该层状区域的区域。
例如，如图13(A)所示，可以将由第一轮廓1301和第二轮廓1302所夹的层状区域1303作为包围心脏的层状区域提取。
特别是，在将第二轮廓以第一轮廓的给定倍率放大或缩小的情况下，如果给定倍率大于1，则提取第一轮廓的外侧的层状区域(即，所需的区域的表层区域)，如果给定倍率小于1，则提取第一轮廓的内侧的层状区域。提取外侧的层状区域时的倍率例如可以设为1.2倍。另外，提取内侧的层状区域时的倍率例如可以设为0.8倍。
或者，可以如图13(B)所示，提取包括该层状区域1303而有第一轮廓的一侧的区域。相反地，也可以提取包括该层状区域1303而有第二轮廓的一侧的区域。图13(B)是表示通过将第二轮廓1302的内侧全都用一定值充满而提取的区域(包括层状区域而有第一轮廓的一侧的区域)的图。该一定值区域可以通过反复进行将轮廓1302内从上下左右用一定值填充至碰到其轮廓1302的处理而得到。而且，也可以不是轮廓1302，而是用一定值充满原来的轮廓1301的内侧而提取。或者，也可以在任意的情况下都不是用一定值充满，而是在其原有的状态下提取轮廓内区域。也可以不是像它们那样为层状区域，而是基于在步骤S105和S106中提取的第一轮廓或第二轮廓，提取它们的轮廓内区域。或者，也可以提取第一轮廓的外侧区域(包括层状区域而有第二轮廓一侧的区域)或第二轮廓的外侧区域。
另外，图13(B)中，虽然表示了第二轮廓1302处于第一轮廓的外侧的情况的例子，然而第二轮廓1302处于第一轮廓1301的内侧的情况也相同。当处于外侧时，如图13(B)所示，将包括所需的区域的表层区域地提取，处于内侧时，将提取所需的区域的内部区域。
而且，当近似所需的区域的一部分的轮廓时，将提取该一部分的轮廓及由该一部分的轮廓指定的层状区域或轮廓附近区域。
如上说明所示，根据本发明的实施方式1，可以不受图像的噪音或不清楚的脏器边界的干扰，用简单的操作在短时间内并且高精度地进行所需的区域的轮廓提取。此外，通过基于所提取的轮廓而提取至少包括层状区域的区域，限定为该区域地进行所需的图像处理，就可以进行效率良好并且精度高的图像处理。
(实施方式2)
下面，对本发明的区域提取装置及方法的实施方式2进行说明。本实施方式中，从多个切片的断层图像的各自中提取至少包括包围所需的区域的层状区域的区域，使用从各断层图像中提取的多个区域合成三维区域。此外，限定为该三维区域地进行所需的图像处理。
该实施方式2的区域提取装置的构成由于与图23所示的实施方式1的构成相同，因此对于实施方式2的区域提取装置的说明省略。另外，对于实施方式2的基本动作例，将基于图2所示的流程图进行说明。图23的CPU10依照该流程图动作。而且，本实施方式的所需的区域的轮廓的近似工序也可以与所述的第一或第二工序相同，对其他的近似工序的例子进行说明。
以下，在作为所需的区域以心脏为例的情况下，对图2的流程图所示的各步骤的处理内容的详细情况依步骤顺序进行说明。
步骤S200中，对用于对多个断层图像进行反复处理的计数器k设置1而初始化。例如在以用X射线CT装置拍摄心脏区域而取得的N片切片的断层图像数据依次作为处理对象的情况下，例如从第一切片的断层图像数据开始，依次进行下一步骤以后的处理。
步骤S201中，将包括作为轮廓提取处理对象区域的所需的区域的第k个断层图像表示于显示装置中。具体来说，在图23所示的CRT14中，将例如用X射线CT装置拍摄的第k个断层图像数据从磁盘12中读出而显示。另外，将用于进行轮廓提取的模型图形显示于显示装置的相同画面上。该模型图形是将多个要素图形组合而构成的图形。
图21中表示了断层图像显示的一个例子。将例如像X射线CT图像那样的具有浓淡的断层图像2101显示于画面的左侧，将用于选择从该断层图像2101中提取所需的区域(脏器或部位)的轮廓的方法的菜单2102(详细情况在后面叙述)显示于画面的右侧。
在显示了图像后，操作者选择将图像内的哪个区域(所需的区域)作为轮廓提取对象。即，确定将哪个区域作为轮廓提取对象。该所需的区域例如在胸部图像中可以设为心脏。该步骤相当于图1的步骤S100和S101。
步骤S202中，选择用于进行轮廓提取的模型图形。或者也可以反过来，单独地选择多个要素图形而最终构成模型图形。该步骤相当于图1的步骤S102。
一般来说被检测体的脏器形状种类繁多而各不相同。由此，为了可以柔性地对应尽可能多的形状而进行轮廓提取，最好预先准备多个不同的模型图形，从这些模型图形之中选择适当的模型图形来进行所需的区域的轮廓提取。
图4中表示了模型图形的一个例子。图4的模型图形是以椭圆作为要素图形，组合大小不同的4个椭圆301～304而构成的。该模型图形中，椭圆301被以单点划线表示，椭圆302及304被以虚线表示，椭圆303被以双点划线表示。另外，椭圆301形成接近正圆的椭圆。
另外，图7中表示了模型图形的另一个例子。图7的模型图形是以接近圆的椭圆作为要素图形，组合大小不同的3个椭圆701～703而构成的。椭圆701被以虚线表示，椭圆702及703被以实线表示。椭圆701是最大的，形成接近正圆的椭圆。
而且，构成模型图形的要素图形的数目只要在1个以上即可。当为1个时，要素图形本身就成为模型图形。
所述的图4、图7中所示的模型图形虽然是将多个要素图形组合而预先准备好，用于使用它来进行轮廓提取的图形，然而也可以反过来，像使用所述的图3以第一工序说明的那样，将要素图形逐个单独地配置，将最终的配置被决定了的时刻的各要素图形的配置构成合成而形成模型图形。
或者，也可以像使用所述的图5以第二工序说明的那样，在所需的区域的轮廓上或其部分区域的轮廓上配置多个点或1条以上的曲线，通过显示穿过这些点或曲线或者这些点或曲线的附近的模型图形或一个要素图形，而使用从最初开始就被以一定程度与轮廓近似了的模型图形或要素图形。
被如上所示地选择的模型图形或要素图形被与图像一起显示。实际上，模型图形或要素图形的数据例如被储存于图23的主存储器11或显示存储器13中，基于这些数据将模型图形或要素图形与图像一起显示。在新生成了模型图形或要素图形的情况下，在这些存储器内生成对应的数据。但是，也可以不显示模型图形或要素图形，而仅储存于存储器中。
步骤S203中，使模型图形的轮廓与所需的区域的轮廓近似。为此，使构成模型图形的多个要素图形的各自的轮廓与所需的区域的轮廓近似。具体来说，使各要素图形的至少一部分的轮廓分别与所需的区域的至少一部分的轮廓近似。或者，在所需的区域包括多个部分区域的情况下，使至少一个要素图形的至少一部分的轮廓与至少一个部分区域的轮廓近似。这样，在使多个要素图形与所需的区域的轮廓近似后，以将各要素图形的相互没有重合的外侧的轮廓相互连接的轮廓作为模型图形的轮廓。该步骤相当于图1的步骤S103。
使该模型图形与所需的区域的轮廓近似的工序可以通过使用所述的第一工序或第二工序，将构成该模型图形的各要素图形与所需的区域的轮廓近似来进行。这里，对其他的工序(第三工序)说明如下。
基于图4对使模型图形与心脏外轮廓近似的第三工序进行说明。而且，图4(a)(b)中省略了心肌外轮廓311和右心室外轮廓312的显示。最初按照使椭圆301的右部与心肌外轮廓311的右部最近似的方式来分配椭圆301。然后，使用长轴点302a和长轴点303a一致了的2个椭圆302及303，按照使椭圆302的底部与右心室外轮廓312的底部最近似，使椭圆303的左部与右心室外轮廓312的左部最近似的方式来分配椭圆302及303。然后，使用椭圆303的长轴点303b和椭圆304的短轴点304a一致了的2个椭圆303及304，按照使椭圆303的左部与右心室外轮廓312的左部最近似，使椭圆304的上部与右心室外轮廓312的上部最近似的方式来分配椭圆303及304。这些操作之后，为了使椭圆302的长轴点302a和椭圆303的长轴点303a的一致点附近的相互连接平滑化，平行移动椭圆302或303，使得两方的椭圆302及303的一致点附近的相互的曲线尽可能接近(即，使得一致点附近的曲线之间尽可能重合)。另外，为了使椭圆303的长轴点303b和椭圆304的短轴点304a的一致点附近的相互连接平滑化，平行移动椭圆303或304，使得两方的椭圆303及304的一致点附近的相互的曲线尽可能接近。平行移动后的样子被表示于图4(b)中。
依照以上的第三工序，也可以最终获得利用多个椭圆近似了的心脏的外轮廓。使用第一工序～第三工序的任意一个工序得到的心脏的外轮廓被以虚线表示于图6(A)～(C)中。图6中，由于心脏的外轮廓与拍摄位置对应地慢慢地变化，因此与该变化匹配地改变椭圆的大小或位置等而提取最佳的外轮廓。
另外，将使图7所示的模型图形的其他的例子与心脏的外轮廓近似的例子表示于图8中。而且，图8中，将构成模型图形的各椭圆用虚线表示。另外，图7中省略了心肌外轮廓311和右心室外轮廓312的显示。使图7(a)的模型图形与心脏外轮廓近似的工序例如如下所示。即，最初按照使椭圆701的右部和左部分别与心肌外轮廓311的右部和右心室外轮廓312的左部最近似的方式来分配椭圆701。然后，使用与椭圆701内接的2个椭圆702及703，按照使椭圆702的右部与心肌外轮廓311的右部最近似的方式来分配椭圆702，按照使椭圆703的左部与右心室外轮廓312的左部最近似的方式来分配椭圆703。此外，将大的椭圆701的下侧一半消除，将3个椭圆701～703平滑地连接。像这样就最终得到如图7(b)所示的平滑的轮廓704。在该类型的模型图形中，作为要素图形的各椭圆的近似设定也可以用所述的第一工序～第三工序的任意一个来进行。
如上所述地得到的心脏的外轮廓704被用虚线表示于图8(A)～(C)中。图8中，由于心脏的外轮廓与拍摄位置对应地慢慢地变化，因此与该变化匹配地改变椭圆的大小或位置等而提取最佳的外轮廓。
图9是表示在利用由如图4所示的4个椭圆的组合构成的模型图形来提取心脏外轮廓的情况下，用于将各椭圆变形的所述第三工序的操作方法的一个例子的图。而且，虽然所述第一及第二工序的各椭圆的操作方法与第三工序的各椭圆的操作方法相同，然而如下说明所示，在2个椭圆的长轴点或短轴点不是一致地移动，而是各椭圆独立地移动的方面不同。
通过使用鼠标、跟踪球、光笔等定点设备来移动各椭圆301～304的外侧的以四角形表示的转子301r～304r，就可以使椭圆301～304分别以中心点301o～304o为中心旋转。另外，由于可以使用鼠标等定点设备，自由地移动各椭圆301～304的长轴点及短轴点的位置，因此就可以借此来自由地改变椭圆的大小或形状。此时，椭圆302的长轴点302a和椭圆303的短轴点303a一致地移动。同样地，椭圆303的长轴点303b和椭圆304的短轴点304a也一致地移动。像这样，对4个椭圆的形状进行各种改变，按照与图6的断层图像的心脏的外轮廓最近似的方式来分配各椭圆301～304。如前所述，为了在分配结束后将椭圆302的长轴点302a和椭圆303的长轴点303a的一致点附近的相互连接平滑化，平行移动椭圆302或303，使得两方的椭圆302及303的一致点附近的相互的曲线尽可能接近。此外，为了将椭圆303的长轴点303b和椭圆304的短轴点304a的一致点附近的相互连接平滑化，平行移动椭圆303或304，使得两方的椭圆303及304的一致点附近的相互的曲线尽可能接近。像这样，最终就得到将心脏外轮廓平滑地近似的模型图形。椭圆的平行移动例如可以通过使用鼠标等定点设备移动各椭圆的中心点301o～304o来进行。
图10是表示利用4个椭圆的组合来提取心脏外轮廓时的椭圆的操作方法的另一个例子的图。按照使长轴点1002a、1003a及短轴点1004a与接近正圆的椭圆1001内接的方式设有3个椭圆1002～1004。椭圆1002和1003的长轴及椭圆1004的短轴穿过椭圆1001的中心1001o。各椭圆1002～1004可以通过使用鼠标等定点设备移动与椭圆1001内接的长轴点及短轴点相反一侧的长轴点1002c、1003c及短轴点1004c以及短轴点1002b、1003b及长轴点1004b，来改变各个椭圆的形状。此时，与椭圆1001内接的各椭圆1002～1004的长轴点1002a、1003a及短轴点1004a就在椭圆1001上移动。而且，也可以通过用鼠标等移动椭圆1001的中心1001o，在椭圆1002～1004与椭圆1001内接的状态下改变其形状。此外，也可以通过在椭圆1002～1004的形状确定后消除椭圆1001，使各椭圆1002～1004的形状如图9所示地自由地变化。另外，也可以新追加显示与图9的椭圆303相当的椭圆，即在椭圆1003的长轴点1003a和椭圆1004的短轴点1004a上分别具有长轴点的以单点划线表示的椭圆1005。
图11是表示利用4个椭圆的组合来提取心脏外轮廓时的椭圆的操作方法的又一个例子的图。它与图10所示的例子相同，按照使长轴点1002a、1003a及短轴点1004a与接近正圆的椭圆1001内接的方式设有3个椭圆1002～1004。椭圆1002和1003的长轴及椭圆1004的短轴穿过椭圆1001的中心1001o。各椭圆1002～1004可以通过使用鼠标等定点设备移动与椭圆1001内接的长轴点及短轴点相反一侧的长轴点1002c、1003c及短轴点1004c以及短轴点1002b、1003b及长轴点1004b，来改变各个椭圆的形状。虽然直到这里都与图10所示的例子相同，然而该例子中，除此以外，还可以通过用鼠标等移动椭圆1001的各长轴点及短轴点1001a～1001d，来改变椭圆1001的整体形状，即，改变由3个椭圆1002～1004构成的外轮廓。所以，因椭圆1001的形状变化，与椭圆1001内接的各椭圆1002～1004的长轴点1002a、1003a及短轴点1004a也与该椭圆1001的变形匹配地在椭圆1001上移动。另外，也可以通过用鼠标等移动椭圆1001的中心1001o，在椭圆1002～1004与椭圆1001内接的状态下来改变其形状。此外，也可以通过在椭圆1002～1004的形状确定后消除椭圆1001，来使各椭圆1002～1004的形状如图9所示地自由地变化。另外，与图10的情况相同，也可以新追加显示与图9的椭圆603相当的椭圆1005。
而且，所述的说明中，虽然对作为构成近似轮廓的模型图形的要素图形使用椭圆的情况进行了说明，然而也可以如图12所示，使用椭圆以外的多角形(例如三角形、四角形、八角形等)构成模型图形来近似轮廓。
与被利用如上所示的近似操作变形的模型图形或要素图形的变形匹配，例如CPU10修正储存于主存储器11或显示存储器13内的模型图形或要素图形的数据。
而且，所述的说明中，虽然说明了用模型图形来近似所需的区域的全部轮廓的例子，然而也可以仅近似所需的区域的一部分的轮廓。另外，也可以用模型图形的一部分来近似所需的区域的一部分的轮廓。该情况下，也是如上所示，用构成模型图形的各要素图形的一部分来近似所需的区域的一部分的轮廓。
步骤S204中，将在步骤S203中近似了的模型图形的轮廓作为所需的区域的轮廓(第一轮廓)提取。在提取所述的心脏的外轮廓的例子中，如图4或图7中所示，将连接了构成模型图形的多个椭圆的各轮廓的轮廓作为心脏的外轮廓提取。而且，在近似了所需的区域的一部分的轮廓的情况下，将提取该一部分的轮廓。
然后，基于所需的区域的第一轮廓求得第二轮廓。该第二轮廓可以使用像在所述的步骤S106中说明的那样的方法来求得。
该步骤相当于图1的步骤S105和S106。
步骤S205中，提取至少包括由在步骤S204中提取的2个轮廓指定的层状区域的区域。该层状区域成为将所需的区域的至少一部分包围的区域。具体来说，仅提取层状区域，或提取包括层状区域而有第一轮廓的一侧的区域或者包括层状区域而有第二轮廓的一侧的区域之中的任意一个区域。该步骤相当于图1的步骤S107。
本实施方式中，也可以如图13(A)所示，提取由利用4个椭圆(虚线)301～304的组合来近似的心脏的外轮廓(第一轮廓)1301、基于该外轮廓1301求得的轮廓(第二轮廓)1302所夹的层状区域1303。或者，也可以如图13(B)所示，提取第二轮廓1302的内侧区域。
而且，当用模型图形来近似所需的区域的一部分的轮廓时，提取该一部分的轮廓或由该一部分的轮廓指定的层状区域或轮廓附近区域。
步骤S206中，确认计数器k是否在N以下。即，判断进行了轮廓提取处理的切片片数是否达到了给定的N片。如果还未达到(yes)，则前进到步骤S209，将计数器k加一，如果已经达到(no)，则前进到步骤S207。
步骤S207中，使用在步骤S205中对每个切片断层图像提取的层状区域或包括该层状区域的区域，分别合成将所述的区域包围的三维层状区域或包括该三维层状区域的三维区域。
而且，当近似所需的区域的一部分的轮廓时，合成将所需的区域包围的三维层状区域的一部分或三维轮廓附近区域。
步骤S208中，限定为在步骤S207中合成了的三维层状区域或包括该三维层状区域的三维区域的图像数据，实施所需的图像处理。
通过基于在步骤S207中得到的三维层状区域或包括该三维层状区域的三维区域中所含的图像数据来实施所需的图像处理，即，通过将实施图像处理的对象限定为这些区域的图像数据，就可以进行效率良好并且精度高的图像处理。
作为图像处理的一个例子，在图14中表示有取得了表示心脏表面附近的血管的行进状态的三维图像的例子。根据该实施方式的装置及方法，与(非专利文献1)中所公布的使用具有给定的厚度的平板区域来提取心脏表面附近的血管的行进状态的方法相比，可以立体地显示血管的行进状态，从而可以容易地识认。另外，作为其他的图像处理的一个例子，图15中表示有进行了心脏表面附近的血管的行进状态的靶心显示的一个例子的图。通过像这样使用层状区域中所含的图像数据来进行靶心显示，血管的行进状态的识认性就进一步提高。
而且，当近似所需的区域的一部分的轮廓时，则限定为三维层状区域的一部分或三维轮廓附近区域地进行所需的图像处理。
非专利文献1：阿列克斯·艾提埃尼等(Alex Etienne et al.)著，「3D的冠状动脉磁共振血管造影图的“肥皂泡”的可视化及定量分析(“Soap-Bubble”Visualization and Quantitative Analysis of 3D Coronary MagneticResonance Angiograms)」，国际磁共振医学会(International Society forMagnetic Resonance in Medicine)发行，卷48，4期，658-666页(2002年10月)(Volume 48，Issue 4，Pages 658-666(October 2002))
以上是本发明的区域提取装置的实施方式2的基本动作例的说明。但是，该说明中，虽然说明了用多个要素图形来构成模型图形的例子，然而也可以将1个要素图形本身作为模型图形。该情况下，将改变1个要素图形的位置、大小或形状而近似所需的区域的轮廓。另外，所述的说明中，虽然说明了从多个断层图像中提取三维层状区域或包括该三维层状区域的例子，然而也可以只是1片断层图像。该情况下，将从该1片断层图像中提取二维层状区域或包括该二维层状区域的区域。而且，从较少片数的断层图像中提取三维层状区域等的例子将在后述的实施方式5或6中被说明。
根据如以上说明所示的本发明的实施方式2，除了实施方式1的效果以外，还可以用简单的操作在短时间内高精度地进行三维区域的提取。此外，通过限定为该三维区域地进行所需的图像处理，可以进行效率良好并且精度高的图像处理。特别是，在以像心脏那样具有复杂的形状的脏器作为对象的情况下，在取得行进于心脏的表层区域的冠状动脉等的血管图像时，本发明十分有效。
(实施方式3)
下面，对本发明的区域提取装置及方法的实施方式3进行说明。本实施方式是如下的方式，即，在进行了所需的区域内所含的1个以上的部分区域的提取后，通过将提取的各部分区域组合而合成，来提取所需的区域整体的轮廓及其层状区域。与所述的实施方式2不同的方面在于，由于不使用模型图形，因此没有图2的步骤S202和S203，另外图2的步骤S204的轮廓提取处理和步骤S205的层状区域提取处理的处理内容不同。除此以外，与实施方式2相同。所以，对与实施方式2相互对应的部位使用相同符号，以不同点为中心，将本实施方式说明如下。
实施方式3的区域提取装置的构成由于与图23所示的实施方式1的构成相同，因此省略对实施方式3的区域提取装置的说明。另外，对于实施方式3的区域提取装置的基本动作例，虽然与图2所示的流程图相同，然而如上所述，没有步骤S202和S203，另外步骤S204和步骤S205的处理内容不同。所以，作为所需的区域以心脏为例，将这些处理内容不同的步骤说明如下。以下，连字号以后的数字表示实施方式的编号。
步骤S204-3中，在将所需的区域内所含的1个以上的部分区域分别单独提取后，通过使用所提取的各部分区域合成所需的区域的至少一部分，而取得该被合成了的至少一部分的所需的区域的轮廓(第一轮廓)。然后，求得将该第一轮廓以给定的倍率放大或缩小了的轮廓(第二轮廓)。而且，也可以在将所合成的至少一部分的所需的区域以给定倍率放大或缩小后，从该被放大或缩小了的至少一部分的所需的区域中取得第二轮廓。如果给定倍率大于1，则第二轮廓就处于第一轮廓的外侧，如果给定倍率小于1，则第二轮廓就处于第一轮廓的内侧。
图16是表示本实施方式的一个例子的图，是表示从具有浓淡的心脏断层图像中提取心室或心肌等的部分区域，使用其结果来求得心脏整体的层状区域的一个例子的图。例如，根据本申请的申请人先前申请的(专利文献2)或(专利文献3)中所公布的方法，如图16所示，可以从断层图像中自动地提取右心室提取图像1601、左心室提取图像1602及心肌提取图像1603这3个图像。通过将这些被提取的部分区域的图像合成，取得表示所需的区域整体的轮廓(第一轮廓)，即表示心脏整体的外轮廓的图像(以下简记作「外轮廓图像」)1604。
然后，例如以外轮廓图像1604的移动少的点或重心作为中心，求得将外轮廓图像1604放大(或缩小)了的放大(缩小)外轮廓图像1605，取得其外轮廓(第二轮廓)。或者，也可以将所述第一轮廓以给定倍率放大或缩小而求得第二轮廓。
专利文献2：特愿2002-253652号公报
专利文献3：特愿2003-30575号公报
以上对于各部分区域的提取，虽然说明了例如基于(专利文献2)或(专利文献3)中所记载的方法自动地提取的例子，然而也可以使用所述的实施方式2中所说明的模型图形来提取。
步骤S205-3中，将由在步骤S204-3中取得的所需的区域整体的轮廓(第一轮廓)和其放大(缩小)轮廓(第二轮廓)所夹的区域作为所需的区域的层状区域，提取至少包括该层状区域的区域。
图16中，表示取得了为了使用外轮廓图像1604进行将层状区域1606，即心脏表面的血管行进状态三维地显示的图像处理而必需的层状区域1606的例子。层状区域1606的提取是提取由在所述步骤S204-3中取得的第一轮廓和第二轮廓所夹的区域。
以上是与图2所示的实施方式2的基本动作不同的步骤的说明，步骤S202～S205以外的其他的步骤与图2所示的实施方式2的基本动作相同。这样，将包围所需的区域的三维层状区域或包括该三维层状区域的区域提取，限定为该三维区域地进行所需的图像处理。
如上说明所示，根据本发明的实施方式3，除了实施方式1的效果以外，还能够自动地取得层状区域，可以在短时间内容易地进行层状区域的提取。特别是，在以像心脏那样具有复杂的形状的脏器作为对象的情况下，可以省略以往所进行的用于区域提取的烦杂的设定处理等，减轻操作者的负担。
(实施方式4)
下面，对本发明的区域提取装置及方法的实施方式4进行说明。本实施方式是如下的方式，即，在进行了所需的区域内所含的1个以上的部分区域的提取后，由所提取的各部分区域和将它们以给定倍率放大(或缩小)了的部分区域分别合成所需的区域的至少一部分，由2个大小不同的被合成了的至少一部分的所需的区域分别求得轮廓而提取层状区域。与所述实施方式2不同的方面在于，与所述实施方式3相同，由于不使用模型图形，因此没有图2的步骤S202和S203，另外图2的步骤S204的轮廓提取处理和步骤S205的层状区域提取处理的处理内容不同。除此以外，与实施方式2相同。所以，对于与实施方式2相互对应的部位使用相同符号，以不同点为中心将本实施方式说明如下。
实施方式4的区域提取装置的构成由于与图23所示的实施方式1的构成相同，因此省略对实施方式4的区域提取装置的说明。另外，对于实施方式4的区域提取装置的基本动作例，虽然与图2所示的流程图相同，然而如上所示，没有步骤S202和S203，另外，步骤S204和步骤S205不同。所以，作为所需的区域以心脏为例，将这些处理内容不同的步骤说明如下。
步骤S204-4中，在将所需的区域内所含的1个以上的部分区域分别单独提取后，通过使用所提取的各部分区域合成所需的区域的至少一部分，取得该被合成了的至少一部分的所需的区域的轮廓(第一轮廓)。然后，将所提取的各部分区域以给定的倍率放大(或缩小)，通过使用它们，合成被放大(缩小)了的所需的区域的至少一部分。求得该至少一部分的被放大(缩小)了的所需的区域的至少一部分的轮廓(第二轮廓)。
图17是表示本实施方式的一个例子的图，是表示从具有浓淡的心脏断层图像中提取心室或心肌等的部分区域，使用其结果求得心脏整体的层状区域的一个例子的图。根据本申请的申请人先前申请的(专利文献2)或(专利文献3)中所记载的方法，与图16的情况相同，可以从断层图像中自动地提取如图17所示的右心室提取图像1601、左心室提取图像1602及心肌提取图像1603这3个图像。通过将这些被提取的部分区域的图像合成，取得心脏的外轮廓的图像1604。直到这里为止，与图16的情况相同。实施方式4中，还将所提取的右心室提取图像1601、左心室提取图像1602及心肌提取图像1603这3个图像分别以相同倍率放大(或缩小)，分别求得被放大(缩小)了的右心室提取图像1701、左心室提取图像1702及心肌提取图像1703。通过将所求得的放大(缩小)右心室提取图像1701、放大(缩小)左心室提取图像1702及放大(缩小)心肌提取图像1703合成，求得被放大(缩小)了的外轮廓图像1704。由以上的外轮廓图像1604取得第一轮廓，由外轮廓图像1704求得第二轮廓。
以上，对于各部分的提取，虽然说明了例如基于(专利文献2)或(专利文献3)中所记载的方法自动提取的例子，然而也可以使用所述的实施方式2中所说明的模型图形来提取。
步骤S205-4中，将由在步骤S204-4中取得的所需的区域的至少一部分的轮廓(第一轮廓)和其放大(缩小)轮廓(第二轮廓)所夹的区域作为所需的区域的层状区域，提取至少包括该层状区域的区域。
图17中，表示将由心脏的外轮廓图像1604和其放大(缩小)外轮廓图像1704所夹的区域作为层状区域1705，即，表示作为进行用于三维地显示心脏表面的血管行进状态的图像处理的区域取得了层状区域1705的例子。
以上是与图2所示的实施方式2的基本动作不同的步骤的说明，步骤S202～S205以外的其他的步骤与图2所示的实施方式2的基本动作相同。这样，将包围三维的所需的区域的三维层状区域或包括该三维层状区域的区域提取，限定为该三维区域地进行所需的图像处理。
如上说明所示，本发明的实施方式4中，具有与所述的实施方式3相同的效果。
(实施方式5)
下面，对本发明的区域提取装置及方法的实施方式5进行说明。本实施方式是如下的方式，即，基于多个断层图像之中的数片求得所需的区域的轮廓，对于除此以外的断层图像的所需的区域的轮廓，从所求得的轮廓中利用插补而求得(以下简记作「第一轮廓插补处理」)。或者是如下的方式，即，当相邻的切片间的间隔空缺时，即，在相邻的切片间存在有未被拍摄的区域的情况下，由基于所拍摄的切片的断层图像提取的所需的区域的轮廓利用插补来求得未被拍摄的区域的所需的区域的轮廓(以下简记作「第二轮廓插补处理」)。与所述实施方式2～4不同的方面在于，只是与图2的步骤S204的轮廓提取处理对应的处理内容不同。除此以外，与实施方式2～4相同。所以，对于与实施方式2～4相互对应的部位使用相同符号，以不同点为中心将本实施方式说明如下。
实施方式5的区域提取装置的构成由于与图23所示的实施方式1的构成相同，因此省略对实施方式5的区域提取装置的说明。另外，对于实施方式5的区域提取装置的基本动作例，虽然与图2所示的流程图相同，然而如上所示，只是步骤S204的处理内容不同。所以，作为所需的区域以心脏为例，将所述第一轮廓插补处理的情况下的该步骤说明如下。而且，所述第二轮廓插补处理的情况也相同。
步骤S204-5中，进行所述第一轮廓插补处理或第二轮廓插补处理的任意一方。
图18是表示对图6所示的3个连续的切片断层图像(A)、(B)及(C)使用了所述第一轮廓插补处理的例子的概念图。最初，对于图6(A)和图6(C)的切片断层图像，利用如前所述由4个椭圆构成的模型图形，提取心脏的外轮廓1801(实线)和外轮廓1802(实线)。然后，通过由外轮廓1801和外轮廓1802进行线性插补处理或样条插补处理而求得图6(B)的切片断层图像中的心脏的外轮廓1803(虚线)。即，由基于两侧的断层图像的外轮廓，利用插补处理，求得两侧的断层图像之间的断层图像的轮廓。该情况下，通过对构成外轮廓的4个椭圆的中心位置和其长轴及短轴的长度进行插补处理，就可以容易地进行外轮廓的插补。图18中，表示了如下的样子，即，用将2个椭圆的中心点(白点和黑点)分别连结的线1804及1805，利用插补处理求得椭圆的中心位置。
以上是与图2所示的实施方式2～4的基本动作不同的步骤的说明，其他的步骤与图2所示的实施方式2～4的基本动作相同。这样，提取包围三维的所需的区域的三维层状区域或包括该三维层状区域的区域，限定为该三维区域地进行所需的图像处理。
如上说明所示，根据本发明的实施方式5，除了实施方式1～4的效果以外，还可以缩短三维层状区域的提取时间。所述的插补处理由于能够用比提取断层图像的层状区域的时间更短的时间来处理，因此与在全部的切片断层图像的各自中求出层状区域后合成三维层状区域的情况相比，可以用更短的时间来处理。另外，在使用所述的模型图形进行轮廓提取的情况下，不需要对每个断层图像进行近似处理，从而可以减轻操作者的负担。而且，所述第二轮廓插补处理的情况也具有相同的效果。
(实施方式6)
下面，对本发明的区域提取装置及方法的实施方式6进行说明。本实施方式是如下的方式，即，在相邻的切片间的间隔空缺时，即，在相邻的切片间存在有未被拍摄的区域的情况下，由基于所拍摄的切片的断层图像提取的所需的区域的层状区域利用插补来求得未被拍摄的区域的所需的区域的层状区域(以下简记作「第一层状区域插补处理」)。或者是如下的方式，即，基于多个断层图像之中的数片求得所需的区域的层状区域，对于除此以外的断层图像的所需的区域的层状区域，从所求得的层状区域中利用插补而求得(以下简记作「第二层状区域插补处理」)。与所述实施方式2～4不同的方面在于，只是图2的步骤S207的层状区域的合成处理的处理内容不同。除此以外，与实施方式2～4相同。所以，对于与实施方式2～4相互对应的部位使用相同符号，以不同点为中心将本实施方式说明如下。
实施方式6的区域提取装置的构成由于与图23所示的实施方式1的构成相同，因此省略对实施方式6的区域提取装置的说明。另外，对于实施方式6的区域提取装置的基本动作例，虽然与图2所示的流程图相同，然而如上所示，只是步骤S207的处理内容不同。所以，作为所需的区域以心脏为例，将所述第一或第二层状区域插补处理的情况下的该步骤说明如下。
步骤S207-6中，进行所述第一层状区域插补处理或第二层状区域插补处理的任意一方。
图19是表示所述第一或第二层状区域插补处理的一个例子的概念图。这里，由在各切片的断层图像中求得的心脏的各层状区域，通过进行线性插补处理或样条插补处理，求得不存在切片断层图像的区域的心脏的层状区域(第一层状区域插补处理)。或者，由在多个断层图像之中的数片断层图像中求得的心脏的各层状区域，对除它们以外的断层图像的心脏的层状区域，利用插补处理求得(第二层状区域插补处理)。
例如在存在有利用图16或图17的处理提取的层状区域1705～1707的情况下，通过由这些层状区域1705～1707进行线性插补处理或样条插补处理，就可以求得层状区域1705和1706之间的层状区域1708及层状区域1706和1707之间的层状区域1709。
即，在不存在断层图像的区域的情况下，通过由其两侧的区域的层状区域进行插补处理，就可以取得不存在断层图像的区域的层状区域(第一层状区域插补处理)。或者，对于多个断层图像之中的数片求得层状区域，通过对除此以外的断层图像由两侧的断层图像的层状区域进行插补处理，就可以求出实际上未求得层状区域的断层图像的层状区域(第二层状区域插补处理)。
以上是与图2所示的实施方式2的基本动作不同的步骤的说明，其他的步骤与图2所示的实施方式2～4的基本动作相同。这样，提取包围三维的所需的区域的三维层状区域或包括该三维层状区域的区域，限定为该三维区域地进行所需的图像处理。
如上说明所示，根据本发明的实施方式6，具有与所述的实施方式5相同的效果。
(实施方式7)
下面，对使用了本发明的区域提取装置的实施方式7进行说明。本实施方式是包括所述的实施方式2～6的至少一个，另外还追加了进行手动的轮廓提取及层状区域等的提取的处理的方式。所以，将以与所述的实施方式2～6不同的方面为中心，将本实施方式说明如下。而且，对于与实施方式2～6相互对应的部位使用相同符号，将其说明省略。
实施方式7的区域提取装置的构成由于与图23所示的实施方式1的构成相同，因此省略对实施方式7的区域提取装置的说明。
图20是表示区域提取装置所执行的主流程的一个例子的图。图3的CPU10依照该主流程动作。以下，作为所需的区域以心脏为例，将该主流程的详细情况依步骤顺序进行说明。
步骤S2000中，在显示装置中显示包括轮廓提取处理对象区域的图像。具体来说，在图23所示的CRT14中，例如从磁盘12中读出而显示X射线CT图像之类的图像数据。
图21中表示图像显示的一个例子。将例如像X射线CT图像那样的具有浓淡的断层图像2101显示于画面的左侧，将用于选择从该断层图像2101中提取所需的区域(部位)的轮廓的方法的菜单2102显示于画面的右侧。
步骤S2001～步骤S2003中，选择进行包围所需的区域(部位)的层状区域的提取的方法。
图21是表示在从具有浓淡的断层图像中提取层状区域的情况下，用于选择如何提取层状区域的方法的画面的一个例子的图。从图21中清楚地看到，在断层图像2101的右边显示有用于选择方法的图标菜单2102。这里，将在所述的实施方式3及4中分别说明的如图16及图17所示的自动地提取层状区域的方法用「自动提取」的字样表示，将在所述的实施方式2的说明中使用如图2～图15中所示的模型图形提取的方法用「模型提取」的字样表示，将像以往那样利用手动操作跟踪而提取层状区域的方法用「手动跟踪提取」的字样表示。当「自动提取」的图标2103被利用鼠标15等点击时，即从显示中的断层图像中自动地提取心脏的心室或心肌等。对于自动地提取的方法，由于已经被详细记载于本申请的申请人先前申请的(专利文献2)或(专利文献3)中，因此这里将其说明省略。
步骤S2001中，进行是否选择了「自动提取」的判定。
该步骤中，进行「自动提取」的图标2103是否被鼠标15等点击的判定，在yes的情况下，前进到步骤S2005，在no的情况下，前进到下面的步骤S2002。
步骤S2002中，进行是否选择了「模型提取」的判定。
该步骤中，进行「模型提取」的图标2104是否被鼠标15等点击的判定，在yes的情况下，前进到步骤S2010，在no的情况下，前进到下面的步骤S2003。
步骤S2003中，进行是否选择了「手动跟踪提取」的判定。
该步骤中，进行「手动跟踪提取」的图标2105是否被鼠标15等点击的判定，在yes的情况下，前进到步骤S2013，在no的情况下，前进到下面的步骤S2004。
步骤S2004中，进行是否选择了「结束」的判定。
该步骤中，进行「结束」的图标2106是否被鼠标15等点击的判定，在yes的情况下，结束处理，在no的情况下，回到步骤S2001。
在步骤S2005中，由于「自动提取」的图标2103被用鼠标15等选择，因此利用记载于本申请的申请人先前申请的(专利文献2)或(专利文献3)中的方法，从显示中的具有浓淡的断层图像中自动地提取心脏的心室或心肌等区域。
步骤S2006中，用如图16或图17所示的方法，使用所提取的心脏的心室或心肌等区域，取得外轮廓图像。此外，取得第一轮廓及第二轮廓。
步骤S2007中，用如图16或图17所示的方法，使用所提取的外轮廓图像或所提取的心脏的心室或心肌等部分区域，提取层状区域。
步骤S2008中，判定是否有来自操作者的手动修正的指示，在有手动修正的指示(yes)的情况下，前进到步骤S2009，在没有指示的情况下，前进到步骤S2015。
步骤S2009中，由于有来自操作者的手动修正的指示，因此使用鼠标15等进行层状区域的修正。层状区域的修正例如可以通过修正在步骤S2006中取得的外轮廓图像来进行。
步骤S2010中，由于「模型提取」的图标2104被用鼠标15等选择，因此显示由如图22所示的模型图形选择用图标菜单2201构成的模型图形设定的画面，因而通过用鼠标15等点击这些图标，由操作者选择近似的模型图形。
图22是表示作为断层图像的提取方法选择了「模型提取」的图标2104的情况的一个例子的图。因选择了「模型提取」的图标2104，在原来显示提取方法的选择图标2102的部分，就显示出与用于近似轮廓的模型图形对应的模型图形选择用图标菜单2201。
该模型图形选择用图标菜单2201中的图标2202～2207所具有的功能如下所示。
图标2202是用于将作为要素图形的椭圆逐一追加显示，以逐渐近似所需的区域的轮廓的一部分的图标，是用于以在图2的步骤S202、S203中说明的第一工序来近似轮廓的图标。通过使用鼠标15等定点设备来点击该图标，就显示出一个要素图形。
图标2203是与使用图10及图11所示的4个椭圆来近似的方法对应的图标。
图标2204是与使用图6及图7所示的3个椭圆来近似的方法对应的图标。
图标2205是与使用图3～图5、图9及图13所示的4个椭圆来近似的方法对应的图标。
图标2206是如图5(a)所示，在轮廓上配置多个点，用于显示穿过这些点或附近的模型图形或要素图形的图标，是用于以在所述的步骤S202、S203中说明的第二工序来近似轮廓的图标。
图标2207是如图5(b)所示，在轮廓上配置1条以上的曲线，用于显示穿过这些曲线或附近的模型图形或要素图形的图标，是用于以在所述的步骤S202、S203中说明的第二工序来近似轮廓的图标。
从由以上的图标构成的模型图形选择用图标菜单2201之中选择最佳的图标，基于与该图标对应的功能，进行断层图像内的所需的区域的轮廓提取。
而且，也可以分为模型图形的图标2203～2205、其他的图标2202、2206及2207，作为不同组的菜单来显示。
步骤S2011中，由于与所选择的模型图形选择用图标对应，显示如图3～图6、图7、图9～图11中所示的多个椭圆设定的画面，因此使用这些椭圆进行心脏的外轮廓(第一轮廓)及基于它的轮廓(第二轮廓)的提取。该步骤相当于图2的步骤S203及S204。
另外，由于如图22所示，「开始插补」的图标2208被显示于画面的中央附近，因此通过用鼠标等点击它，就根据需要开始如图18所示的插补处理。
在提取结束的情况下，用鼠标15等点击「结束」的图标2209，前进到步骤S2012。
步骤S2012中，用如图13所示的方法，提取层状区域。该步骤相当于图2的步骤S205。
而且，当具有多个切片断层图像时，在反复进行了所述步骤S2010～S2012后，在该步骤S2012中进行与图2的步骤S207相当的层状区域的合成。此时也可以进行如图19所示的插补处理。
步骤S2013中，由于「跟踪提取」的图标2105被用鼠标15等选择，因此依照以往所进行的方法，使用鼠标、跟踪球、光笔等定点设备在显示图像上输入样本点，利用手动操作跟踪心脏的外轮廓(第一轮廓)等而提取。另外，基于该外轮廓求得轮廓(第二轮廓)。此时的第二轮廓的求法可以使用与所述的实施方式1相同的方法。
步骤S2014中，用如图13所示的方法，提取层状区域。而且，当具有多个切片断层图像时，在反复进行了所述步骤S2013后，在该步骤S2012中进行与图2的步骤S207相当的层状区域的合成。此时，也可以通过使用所述的图18或图19的插补处理，减少实际上进行跟踪处理的切片断层图像的片数而缩短处理时间。
步骤S2015中，对利用所述各步骤提取的层状区域进行MIP/3D处理。
步骤S2016中，将利用MIP/3D处理得到的图像显示于画面中。如上说明所示，根据本发明的实施方式7，除了实施方式1～6的效果以外，还可以通过预先准备多个模型图形，柔性地对应脏器或部位不同的形状。另外，利用模型图形的轮廓近似、轮廓的自动提取及手动提取由于针对区域提取分别具有一长一短的特征，因此可以通过将它们都事先准备好，与断层图像的画质或脏器及部位的不同的形状对应地选择最佳的区域提取方法。
以上虽然对本发明的各实施方式进行了说明，然而本发明的区域提取装置及方法不仅可以用于利用X射线CT装置取得的图像，而且还可以用于利用磁共振影像装置或超声波诊断装置等其他的图像诊断装置取得的图像。另外，作为对象脏器，除了心脏以外，还可以适用于人体的多个部位。另外，不仅可以适用于医用图像，而且还可以适用于其他的一般的图像的区域提取。
另外，所述的各实施方式中，虽然表示了将模型图形用虚线、单点划线等线的种类来区别的情况，然而除此以外，也可以使用红、蓝、绿等线的颜色或细线、粗线等线的粗细等来识别各个图形。
另外，虽然对将由第一轮廓和将该第一轮廓放大或缩小了的第二轮廓所夹的区域作为层状区域的例子进行了说明，然而也可以用由将第一轮廓自身放大或缩小了的第一a轮廓和所述第二轮廓所夹的区域作为层状区域。

Claims (4)

1.一种区域提取装置，是具备了显示图像的显示机构、输入对所述图像的指示的输入机构、对所述图像进行所需的图像处理的运算机构的区域提取装置，其特征是，
所述显示机构将预定的一些形状的多个椭圆图形与所述图像一起显示，
向所述输入机构中输入指示，使从所述多个椭圆图形中选择与所述图像内的所需的区域内的部分区域的至少一部分的轮廓对应的椭圆图形，再使所述选择的椭圆图形的至少一部分的轮廓与所述所需的区域的至少一部分的轮廓近似设为所述部分区域，
所述运算机构将所述近似后的各椭圆图形的相互没有重合的外侧的轮廓相互连接的轮廓作为第一轮廓。
2.根据权利要求1所述的区域提取装置，其特征是，
所述运算机构基于所述第一轮廓求得第二轮廓，提取至少包括由所述第一轮廓和所述第二轮廓所夹的层状区域的区域。
3.根据权利要求2所述的区域提取装置，其特征是，所述运算机构，将所述第一轮廓以给定倍率放大或缩小而求得第二轮廓。
4.根据权利要求2所述的区域提取装置，其特征是，所述运算机构，仅提取所述层状区域，或提取包括所述层状区域而有所述第一轮廓的一侧的区域或者包括所述层状区域而有所述第二轮廓的一侧的区域之中的任意一个区域。
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