JP5391229B2 - 木構造抽出装置および方法ならびにプログラム - Google Patents
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Description
2 データ記憶手段
3 表示装置
4 入力装置
7 画像データ
11 構造物領域検出手段
12 木構造候補抽出手段
13 木構造作成手段
14 表示制御手段
15 木構造ノード候補検出手段
16 根ノード検出手段
M1 門脈(第1の構造物)
M2 肝静脈(第2構造物)
Sp セグメント
f 評価関数
Ev 、Ew 、Ex 、Ey、Ez 各エッジ
NA 、NB、NC ノード
NA0、NB0 第1、第2の根ノード
T1、T2 第1、第2の木構造
Claims (12)
- それぞれ1つの起始部から分岐を繰り返しながら離れる方向に広がって延びる第1および第2の線状構造物を含む医用画像データから、前記第1および第2の線状構造物をそれぞれ前記起始部に対応する根ノードを含む複数のノードと前記各ノード間を互いに結ぶ複数のエッジによって定義した第1および第2の木構造として抽出する木構造抽出装置であって、
前記医用画像データから、前記第1の線状構造物および前記第2の線状構造物を表す複数の未確定のノードと該複数の未確定のノードに接続される複数の未確定のエッジによって定義される木構造の候補を作成し、作成された該木構造の候補において、前記第1の線状構造物の起始部に対応する第1の根ノードを前記第1の木構造を構成するノードとして確定し、かつ、前記第2の線状構造物の起始部に対応する第2の根ノードを前記第2の木構造を構成するノードとして確定し、
前記第1の根ノードに接続される前記未確定のエッジの接続しやすさを表すコストと前記第2の根ノードに接続される前記未確定のエッジの接続しやすさを表すコストを比較して、コストを比較したエッジのうち最も接続しやすいコストを有する前記未確定のエッジを確定したエッジとし、該確定したエッジに接続される未確定のノードを確定したノードとし、
前記確定したノードに接続される全ての前記未確定のエッジの接続しやすさを表すコストを比較して、コストを比較した前記未確定のエッジのうち最も接続しやすいコストを有する前記未確定のエッジを確定したエッジとし、該確定したエッジに接続される前記未確定のノードを確定したノードとする処理を繰り返し、前記木構造の候補の全ての未確定のノードを確定したノードとすることにより、前記確定したエッジと前記確定したノードによって定義される前記第1の根ノードを始点とする前記第1の木構造と前記確定したエッジと前記確定したノードによって定義される前記第2の根ノードを始点とする前記第2の木構造とを作成する木構造作成手段を備え、
前記コストは、前記第1および第2の線状構造物がそれぞれの起始部から分岐を繰り返しながら離れる方向に広がって延びるという特徴に従うエッジが接続しやすくなるように重み付けられていることを特徴とする木構造抽出装置。 - 前記木構造の候補の1つの未確定のノードに接続される複数のエッジのうち、前記第1の根ノードに近づく方向に接続される根ノード側エッジのコストは、前記1つの未確定のノードに接続される複数のエッジのうち前記根ノード側エッジを除いた全てのエッジのなす角度が小さくなる程、前記根ノード側エッジが接続しやすくなるように重み付けられていることを特徴とする請求項1記載の木構造抽出装置。
- 前記医用画像データから、前記第1の線状構造物と前記第2の線状構造物を表す複数のノードと該複数のノードに接続される複数のエッジによって定義される仮木構造を抽出し、前記抽出した仮木構造において、該仮木構造の1つの根ノードを前記第1の根ノードの候補として取得し、前記仮木構造を定義する前記複数のエッジのうち、前記第1の根ノードの候補から前記仮木構造のノードに向かう方向と、該ノードに前記第1の根ノードの候補から離れる方向に接続されるエッジが前記第1の根ノードの候補から離れる方向に延びる方向とのなす角度が所定値より大きいという条件を満たすエッジを判別し、該判別されたエッジに前記第1の根ノードの候補から離れる方向に接続される前記ノードを前記第2の木構造を構成するノードの候補として検出する第2木構造ノード候補検出手段と、
前記医用画像データから前記第2の線状構造物を表す複数のノードと該複数のノードに接続される複数のエッジによって定義されるさらなる木構造の候補を取得し、前記医用画像データにおける前記第2の根ノードの仮位置を取得し、前記さらなる木構造を構成するノードのうち、前記検出された第2の木構造を構成するノードの候補に対応するノードを始点とし、該対応するノードから前記仮位置に近づく方向に接続される前記さらなる木構造の候補のエッジを検出し、該検出したエッジに接続される他方のノードを検出し、該検出したノードに接続される前記さらなる木構造の候補のエッジのうち前記仮位置に近づく方向に接続されるエッジを検出し、該検出したエッジに接続される他方のノードを検出する処理を繰り返し、前記検出したノードに前記仮位置に近づく方向に接続される前記さらなる木構造の候補のエッジが存在しない場合に、該検出したノードを前記第2の根ノードの候補として検出する根ノード検出手段とをさらに備え、
前記木構造作成手段が、前記根ノード検出手段によって検出された前記第2の根ノードの候補と対応する位置に位置する前記木構造の候補のノードを前記第2の根ノードとして取得し、前記第1の根ノードの候補と対応する位置に位置する前記木構造の候補のノードを前記第1の根ノードとして取得することを特徴とする請求項1または2記載の木構造抽出装置。 - 前記第2木構造ノード候補検出手段は、前記第1の根ノードの候補から前記仮木構造のノードに向かう方向と、該ノードに接続されるエッジの前記第1の根ノードの候補から離れる方向に延びる方向のなす前記角度を、前記第1の根ノードの候補から前記仮木構造のノードに向かうベクトルと、該ノードに接続されるエッジと平行に前記第1の根ノードの候補から離れる方向に延びるベクトルとの内積により規定するものであることを特徴とする請求項3記載の木構造抽出装置。
- 前記医用画像データは、前記第1の線状構造物の起始部と前記第2の線状構造物の起始部が互いに近接して位置するものであり、
前記根ノード検出手段は、前記第1の根ノードの候補の位置を前記第2の根ノードの仮位置として取得することを特徴とする請求項3または4記載の木構造抽出装置。 - 前記根ノード検出手段は、前記第2の根ノードの仮位置から前記さらなる木構造の候補のノードに向かう方向と該ノードに接続されるエッジが前記第2の木構造を構成するノードの候補から離れる方向に延びる方向とのなす角度が最も大きいエッジを、前記検出したノードに接続される前記仮位置に近づく方向に接続されるエッジとして判別することを特徴とする請求項3から5のいずれか1項記載の木構造抽出装置。
- 前記根ノード検出手段は、前記第2の根ノードの仮位置から前記さらなる木構造の候補のノードに向かう方向と該ノードに接続されるエッジが前記第2の木構造を構成するノードの候補から離れる方向に延びる方向とのなす前記角度を、前記第2の根ノードの仮位置から前記さらなる木構造の候補のノードに向かうベクトルと該ノードに接続されるエッジと平行に前記第2の木構造を構成するノードの候補から離れる方向に延びるベクトルとの内積により規定するものであることを特徴とする請求項6記載の木構造抽出装置。
- 前記第1および第2の線状構造物の少なくとも一つについて、前記少なくとも一つの線状構造物の起始部が既知である該一つの線状構造物を表す複数の教師データを機械学習することにより、前記少なくとも一つの線状構造物の起始部を検出する起始部検出手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1から7いずれか1項記載の木構造抽出装置。
- 前記第1および第2の線状構造物は、肺の血管であることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項記載の木構造抽出装置。
- 前記第1および第2の線状構造物は、肝臓の血管であることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項記載の木構造抽出装置。
- それぞれ1つの起始部から分岐を繰り返しながら離れる方向に広がって延びる第1および第2の線状構造物を含む医用画像データから、前記第1および第2の線状構造物をそれぞれ前記起始部に対応する根ノードを含む複数のノードと前記各ノード間を互いに結ぶ複数のエッジによって定義した第1および第2の木構造として抽出する木構造抽出方法であって、
前記医用画像データから、前記第1の線状構造物および前記第2の線状構造物を表す複数の未確定のノードと該複数の未確定のノードに接続される複数の未確定のエッジによって定義される木構造の候補を作成し、作成された該木構造の候補において、前記第1の線状構造物の起始部に対応する第1の根ノードを前記第1の木構造を構成するノードとして確定し、かつ、前記第2の線状構造物の起始部に対応する第2の根ノードを前記第2の木構造を構成するノードとして確定し、
前記第1の根ノードに接続される前記未確定のエッジの接続しやすさを表すコストと前記第2の根ノードに接続される前記未確定のエッジの接続しやすさを表すコストを比較して、コストを比較したエッジのうち最も接続しやすいコストを有する前記未確定のエッジを確定したエッジとし、該確定したエッジに接続される未確定のノードを確定したノードとし、
前記確定したノードに接続される全ての前記未確定のエッジの接続しやすさを表すコストを比較して、コストを比較した前記未確定のエッジのうち最も接続しやすいコストを有する前記未確定のエッジを確定したエッジとし、該確定したエッジに接続される前記未確定のノードを確定したノードとする処理を繰り返し、前記木構造の候補の全ての未確定のノードを確定したノードとすることにより、前記確定したエッジと前記確定したノードによって定義される前記第1の根ノードを始点とする前記第1の木構造と前記確定したエッジと前記確定したノードによって定義される前記第2の根ノードを始点とする前記第2の木構造とを作成する木構造作成ステップを備え、
前記コストは、前記第1および第2の線状構造物がそれぞれの起始部から分岐を繰り返しながら離れる方向に広がって延びるという特徴に従うエッジが接続しやすくなるように重み付けられていることを特徴とする木構造抽出方法。 - それぞれ1つの起始部から分岐を繰り返しながら離れる方向に広がって延びる第1および第2の線状構造物を含む医用画像データから、前記第1および第2の線状構造物をそれぞれ前記起始部に対応する根ノードを含む複数のノードと前記各ノード間を互いに結ぶ複数のエッジによって定義した第1および第2の木構造として抽出する木構造抽出プログラムであって、
コンピュータを、
前記医用画像データから、前記第1の線状構造物および前記第2の線状構造物を表す複数の未確定のノードと該複数の未確定のノードに接続される複数の未確定のエッジによって定義される木構造の候補を作成し、作成された該木構造の候補において、前記第1の線状構造物の起始部に対応する第1の根ノードを前記第1の木構造を構成するノードとして確定し、かつ、前記第2の線状構造物の起始部に対応する第2の根ノードを前記第2の木構造を構成するノードとして確定し、
前記第1の根ノードに接続される前記未確定のエッジの接続しやすさを表すコストと前記第2の根ノードに接続される前記未確定のエッジの接続しやすさを表すコストを比較して、コストを比較したエッジのうち最も接続しやすいコストを有する前記未確定のエッジを確定したエッジとし、該確定したエッジに接続される未確定のノードを確定したノードとし、
前記確定したノードに接続される全ての前記未確定のエッジの接続しやすさを表すコストを比較して、コストを比較した前記未確定のエッジのうち最も接続しやすいコストを有する前記未確定のエッジを確定したエッジとし、該確定したエッジに接続される前記未確定のノードを確定したノードとする処理を繰り返し、前記木構造の候補の全ての未確定のノードを確定したノードとすることにより、前記確定したエッジと前記確定したノードによって定義される前記第1の根ノードを始点とする前記第1の木構造と前記確定したエッジと前記確定したノードによって定義される前記第2の根ノードを始点とする前記第2の木構造とを作成する木構造作成手段として機能させ、
前記コストは、前記第1および第2の線状構造物がそれぞれの起始部から分岐を繰り返しながら離れる方向に広がって延びるという特徴に従うエッジが接続しやすくなるように重み付けられていることを特徴とする木構造抽出プログラム。
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