JP4963278B2 - Boundary extraction by weighted least squares method using separation measure - Google Patents

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本発明は、画像データの境界抽出方法、プログラム及び装置に関する。特に、血管内超音波(Intravascular Ultrasound: IVUS)のBモード画像における、内腔-プラーク間の境界(内腔面)及びプラーク-内膜間の境界(外弾性板)を抽出する方法に関する。   The present invention relates to an image data boundary extraction method, program, and apparatus. In particular, the present invention relates to a method of extracting a lumen-plaque boundary (lumen surface) and a plaque-intima boundary (external elastic plate) in an intravascular ultrasound (IVUS) B-mode image.

先端部に超音波探触子が付いたカテーテルを血管内に挿入し、該超音波探触子を回転させることにより血管の断層像(Bモード画像)を得る技術が知られている(特許文献1)。図1は血管内超音波(IVUS)の概略図であり、図2は血管内超音波(IVUS)の画像表示例である。血管内超音波(IVUS)により冠動脈疾患の診断が可能であるが、血管内のプラークには、「安定プラーク」(安定なプラーク)と「不安定プラーク」(破綻により血栓を生じる)とがあり、これらを正確に診断する必要がある。図3は、安定プラークと不安定プラークの説明図である。   There is known a technique for obtaining a tomographic image (B-mode image) of a blood vessel by inserting a catheter having an ultrasonic probe at the tip into the blood vessel and rotating the ultrasonic probe (Patent Document). 1). FIG. 1 is a schematic diagram of intravascular ultrasound (IVUS), and FIG. 2 is an image display example of intravascular ultrasound (IVUS). Coronary artery disease can be diagnosed by intravascular ultrasound (IVUS), but there are “stable plaques” (stable plaques) and “unstable plaques” (thrombosis caused by rupture). These need to be diagnosed accurately. FIG. 3 is an explanatory diagram of stable and unstable plaques.

血管内超音波画像において、プラークの正確な診断を行うためには、内腔-プラーク間の境界及びプラーク-内膜間の境界線を正確に求める必要がある。図4は、血管内超音波画像における境界線を示す図である。正確な面積・体積を算出するためには境界線を精度良く抽出する必要があるが、現在は医師による手作業により境界線が抽出されている。図5に、従来の境界線抽出の例を示す。図5に示すように、従来は、ユーザが血管内超音波画像を見ながら境界線上にシード点を設定し、これらのシード点を補間(例えば、パラメトリックスプライン補間など)することにより、境界線を求めていた。補間により境界線を求めているので、シード点を多く設定しないと正確な境界線が抽出できず、多くの時間と手間が掛かる上、熟練した知識と経験が必要であるという問題があった。また、シード点の補間に画像データを利用する方法として、動的輪郭モデル(SNAKE法)を用いた抽出法や、遺伝的アルゴリズムを用いた抽出法などがあるが、これらのアルゴリズムは膨大な繰り返し処理が必要であり、実応用には向かない。なお、スネークス法(SNAKE法)はエネルギー最小化原理を用いて対象となる領域の輪郭を抽出する方法の1つであり、エネルギー関数を輪郭線(SNAKE)上で定義し、このエネルギー関数が最小となるように輪郭線を変形し、境界、線、主観的な輪郭線などを求めるというものである(特許文献2、非特許文献1)。   In order to accurately diagnose a plaque in an intravascular ultrasound image, it is necessary to accurately determine the boundary between the lumen and the plaque and the boundary line between the plaque and the intima. FIG. 4 is a diagram illustrating a boundary line in an intravascular ultrasound image. In order to calculate an accurate area and volume, it is necessary to extract the boundary line with high accuracy, but at present, the boundary line is extracted manually by a doctor. FIG. 5 shows an example of conventional boundary line extraction. As shown in FIG. 5, conventionally, the user sets seed points on the boundary line while viewing the intravascular ultrasound image, and interpolates these seed points (for example, parametric spline interpolation), thereby defining the boundary line. I was asking. Since the boundary line is obtained by interpolation, there is a problem that an accurate boundary line cannot be extracted unless a large number of seed points are set, which takes a lot of time and effort and requires skilled knowledge and experience. In addition, methods that use image data to interpolate seed points include extraction methods using a dynamic contour model (SNAKE method) and extraction methods using a genetic algorithm. Processing is necessary and is not suitable for practical application. The snakes method (SNAKE method) is one of the methods for extracting the contour of the target region using the energy minimization principle. The energy function is defined on the contour line (SNAKE), and this energy function is minimized. The contour line is deformed so that the boundary, the line, the subjective contour line, and the like are obtained (Patent Document 2, Non-Patent Document 1).

このほかに、本発明に関連する従来技術として、特許文献3〜5、非特許文献2がある。非特許文献2には、輪郭を「領域と領域を最も分離する領域境界」として捉え、輪郭モデルの内側と外側間において領域特徴量(輝度、色相など)の分離度合を表す量(分離度)を導入することで、「分離度最大=境界」として、対象物の輪郭として抽出する方法が提案されている。
特表2003-503141号公報「有効な輪郭線作成法及びシステムを使用する血管内の超音波分析」 特開平7-128200号公報「監視方法及び装置」 特開2003-334194号公報「画像処理装置及び超音波診断装置」 特開平7-184892号公報「超音波画像処理装置及び方法」 特開平7-093561号公報「エッジ及び輪郭抽出装置」 M.Kass, A.Witik, and D.Terzopoulos: “Snakes:Active Contour Model", International of Computer Vision, Vol.1, No.4,pp.321-331(1988) 情報処理学会 研究報告「コンピュータビジョンとイメージメディア」Vol.1994 No.27(文献番号:IPSJ-CVIM93088002,文献名:領域間の分離度に基づく物体輪郭抽出)
In addition to this, there are Patent Documents 3 to 5 and Non-Patent Document 2 as conventional techniques related to the present invention. Non-Patent Document 2 regards an outline as “a region boundary that most separates an area from an area”, and represents an amount (separation degree) that represents the degree of separation of area feature amounts (luminance, hue, etc.) between the inside and the outside of the outline model. As a result, a method of extracting the contour of an object as “maximum degree of separation = boundary” has been proposed.
Special table 2003-503141 gazette "Intravascular ultrasonic analysis using effective contour line creation method and system" JP 7-128200 A "Monitoring Method and Apparatus" JP 2003-334194 A "Image processing apparatus and ultrasonic diagnostic apparatus" Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-184892 “Ultrasonic Image Processing Apparatus and Method” Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-093561 “Edge and Outline Extraction Device” M. Kass, A. Witik, and D. Terzopoulos: “Snakes: Active Contour Model”, International of Computer Vision, Vol. 1, No. 4, pp. 321-331 (1988) Information Processing Society of Japan Research Report “Computer Vision and Image Media” Vol.1994 No.27 (Document number: IPSJ-CVIM93088002, Document name: Object contour extraction based on the degree of separation between regions)

血管内超音波で得られる画像をもとに血管内プラークの組織性状を診断するには、画像からプラーク領域を抽出することが重要であるが、従来はユーザ(医師)による手作業にて領域抽出を行っており、多くの時間と手間が掛かり、熟練した知識と経験が必要な大変な作業であった。本発明は、画像データ(特に、血管内超音波画像データ)上での境界(特に、血管内腔輪郭および血管内膜輪郭)を、従来よりも少ないシード点(ユーザによる設定点)でより滑らかに、より高速に抽出する境界抽出方法、プログラム及び装置を提供することを目的とする。   In order to diagnose the tissue characteristics of intravascular plaques based on images obtained by intravascular ultrasound, it is important to extract plaque regions from images. The extraction was a lot of time and effort, and it was a tough work that required skilled knowledge and experience. According to the present invention, boundaries (especially vascular lumen contours and intimal contours) on image data (especially intravascular ultrasound image data) can be smoothed with fewer seed points (user set points) than before. It is another object of the present invention to provide a boundary extraction method, program, and apparatus for extracting at a higher speed.

上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を有する。
画像データ上の境界を抽出する境界抽出方法であって、
前記画像データ上にユーザにより設定された複数のシード点間を補間することにより仮境界を求める仮境界設定ステップと、
前記画像データの、少なくとも前記仮境界近傍の各画素における分離測度を計算する分離測度分布計算ステップと、
前記仮境界近傍の各画素における前記分離測度を重み付け係数とした最小二乗法による多項式近似により前記境界を求める境界抽出ステップと、を有することを特徴とする境界抽出方法。
画像データ上の境界を抽出する境界抽出プログラムであって、
前記画像データ上にユーザにより設定された複数のシード点間を補間することにより仮境界を求める仮境界設定ステップと、
前記画像データの、少なくとも前記仮境界近傍の各画素における分離測度を算出する分離測度分布計算ステップと、
前記仮境界近傍の各画素における前記分離測度を重み付け係数とした最小二乗法による多項式近似により前記境界を求める境界抽出ステップと、を有することを特徴とする境界抽出プログラム。
画像データ上の境界を抽出する境界抽出装置であって、
前記画像データ上にユーザにより設定された複数のシード点間を補間することにより仮境界を求める仮境界設定手段と、
前記画像データの、少なくとも前記仮境界近傍の各画素における分離測度を算出する分離測度分布計算手段と、
前記仮境界近傍の各画素における前記分離測度を重み付け係数とした最小二乗法による多項式近似により前記境界を求める境界抽出手段と、を有することを特徴とする境界抽出装置。
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
A boundary extraction method for extracting a boundary on image data,
A temporary boundary setting step for obtaining a temporary boundary by interpolating between a plurality of seed points set by the user on the image data;
A separation measure distribution calculating step for calculating a separation measure at least for each pixel in the vicinity of the temporary boundary of the image data;
And a boundary extraction step of obtaining the boundary by polynomial approximation by a least square method using the separation measure in each pixel near the temporary boundary as a weighting coefficient.
A boundary extraction program for extracting boundaries on image data,
A temporary boundary setting step for obtaining a temporary boundary by interpolating between a plurality of seed points set by the user on the image data;
A separation measure distribution calculating step for calculating a separation measure at least for each pixel in the vicinity of the temporary boundary of the image data;
A boundary extraction program, comprising: a boundary extraction step for obtaining the boundary by polynomial approximation by a least square method using the separation measure at each pixel near the temporary boundary as a weighting coefficient.
A boundary extraction device for extracting a boundary on image data,
Temporary boundary setting means for obtaining a temporary boundary by interpolating between a plurality of seed points set by the user on the image data;
A separation measure distribution calculating means for calculating a separation measure at least for each pixel in the vicinity of the temporary boundary of the image data;
And a boundary extraction unit that obtains the boundary by polynomial approximation based on a least square method using the separation measure in each pixel near the temporary boundary as a weighting coefficient.

また、好ましくは以下の実施態様を有してもよい。
前記分離測度分布計算ステップにおいて、
画素点(i,j)における前記分離測度は、前記画素点(i,j)を挟んでi方向またはj方向に領域A及び領域Bを設定し、
(ただし、nAは領域A内の画素数、nBは領域B内の画素数、μAは領域A内の画素値平均、μBは領域B内の画素値平均、μA+Bは領域A及び領域B内の画素値平均、IAは領域A内の画素の集合、IBは領域B内の画素の集合、Iは画素集合内の各画素の画素値)
により求める。
前記画像データはBモード画像であり、
前記領域A及び領域Bを、画素点(i,j)を挟んで深度方向に設定する。
前記画像データは、極座標系画像データを、一方軸が角度、他方軸が中心点からの距離である直交座標系に展開したものである。
前記極座標系画像データは血管内超音波によるBモード画像であり、
血管内の、内腔面と外弾性板の少なくとも一方を抽出する。
Moreover, you may have the following embodiments preferably.
In the separation measure distribution calculation step,
The separation measure at the pixel point (i, j) is to set the region A and the region B in the i direction or the j direction across the pixel point (i, j),
(Where n A is the number of pixels in region A, n B is the number of pixels in region B, μ A is the average pixel value in region A, μ B is the average pixel value in region B, and μ A + B is pixel value average within the regions a and B, the set of pixels in I a region a, a set of pixels in I B region B, the pixel value of each pixel in the I pixel set)
Ask for.
The image data is a B-mode image;
The region A and the region B are set in the depth direction with the pixel point (i, j) in between.
The image data is obtained by expanding polar coordinate system image data into an orthogonal coordinate system in which one axis is an angle and the other axis is a distance from a center point.
The polar coordinate system image data is a B-mode image by intravascular ultrasound,
At least one of the lumen surface and the outer elastic plate in the blood vessel is extracted.

少ないシード点を選定するだけで、従来よりも、効率的かつ精度良く、輪郭(境界)のコンピュータによる抽出が可能になる。特に本発明の方法はコンピュータにかかる計算負荷が従来より格段に少ないので、実問題(リアルタイムアプリケーション)に容易に適用できるという利点を備えている。このことは2次元画像上での処理では大差は感じられないが、2次元画像データ(血管様円形画像)を積層したような3次元画像データ(円筒管様画像)の処理(例えば血管長軸方向断面画像上での血管内壁等境界抽出等)に援用した場合には使用者に違和感を与えずリアルタイム処理実現に結びつき、このメリットは莫大なものである。
境界線の抽出に画像データ内の特徴情報を用いているため、少ないシード点でも滑らかで正確な境界抽出が可能である。また、分離測度を重み付け係数とした最小二乗法による多項式近似を用いて境界線を求めるので、スネークス法や遺伝的アルゴリズムのような繰り返し演算が不要であり、高速な演算が可能である。さらに、事前に設定したシード点を補間することにより求められた仮境界線の近傍のみで演算処理を行えば良いので、少ない演算量で効果的な境界抽出が可能である。
By selecting a small number of seed points, the contour (boundary) can be extracted by a computer more efficiently and accurately than in the past. In particular, the method of the present invention has the advantage that it can be easily applied to a real problem (real-time application) because the computational load on the computer is much smaller than before. Although this does not feel a great difference in processing on a two-dimensional image, processing of three-dimensional image data (cylindrical tube-like image) in which two-dimensional image data (blood vessel-like circular image) is laminated (for example, the long axis of a blood vessel) When it is used for extracting a boundary such as an inner wall of a blood vessel on a directional cross-sectional image, the user does not feel uncomfortable, leading to real-time processing, and this merit is enormous.
Since the feature information in the image data is used to extract the boundary line, the boundary extraction can be performed smoothly and accurately even with a small number of seed points. In addition, since the boundary line is obtained by using polynomial approximation by the least square method with the separation measure as a weighting factor, it is not necessary to perform repetitive operations such as the Snakes method or the genetic algorithm, and high-speed operations are possible. Furthermore, since it is only necessary to perform the calculation process in the vicinity of the temporary boundary obtained by interpolating the seed points set in advance, it is possible to effectively extract the boundary with a small amount of calculation.

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図6は、本発明のフローチャートである。本発明の領域抽出方法は、以下の手順から成っている。
<ステップ1>GUI上でシード点決定
<ステップ2>線形補間による第1次近似
<ステップ3>分離測度の計算
<ステップ4>第1次近似による近似範囲の決定
<ステップ5>重み付き最小二乗法を用いた多項式近似
以下、各ステップについて詳細に説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 6 is a flowchart of the present invention. The region extraction method of the present invention includes the following procedures.
<Step 1> Determination of seed point on GUI <Step 2> First-order approximation by linear interpolation <Step 3> Calculation of separation measure <Step 4> Determination of approximation range by first-order approximation <Step 5> Weighted minimum two Each step will be described in detail below with polynomial approximation using multiplication.

<ステップ1>GUI上でシード点決定
図5に記載されている従来方法と同様な方法により、内腔-プラーク間またはプラーク-内膜間の境界線上のシード点をユーザのクリックにより設定する。
血管内超音波画像は中心点からの距離に対応した超音波反射データを表示した極座標系画像データ(図7の上図)であるが、分離測度の計算及び重み付き最小二乗法を用いた多項式近似を容易にするため、以後、横軸を角度、縦軸を中心点からの距離の直交座標系に展開した画像データ(図7の下図)を用いる。
<Step 1> Seed Point Determination on GUI Using a method similar to the conventional method described in FIG. 5, a seed point on the boundary line between the lumen and the plaque or between the plaque and the intima is set by a user's click.
The intravascular ultrasound image is polar coordinate system image data (upper diagram in FIG. 7) displaying ultrasound reflection data corresponding to the distance from the center point, and is a polynomial using the calculation of the separation measure and the weighted least square method In order to facilitate the approximation, image data (lower diagram in FIG. 7) developed in an orthogonal coordinate system in which the horizontal axis is the angle and the vertical axis is the distance from the center point will be used.

<ステップ2>線形補間による第1次近似
次に、ステップ1で設定されたシード点間を補間することにより「仮境界線」を設定する。本実施形態では簡単のため、シード点間の補間には線形補間を用いている。図8は、シード点間を線形補間して仮境界線を設定した画像である。シード点間の補間方法については、公知の方法ならばどのような方法でも良く、スプライン補間などでも良い。
<Step 2> First-order Approximation by Linear Interpolation Next, a “temporary boundary line” is set by interpolating between the seed points set in Step 1. In this embodiment, for the sake of simplicity, linear interpolation is used for interpolation between seed points. FIG. 8 is an image in which temporary boundary lines are set by linear interpolation between seed points. As for the interpolation method between the seed points, any known method may be used, and spline interpolation or the like may be used.

<ステップ3>分離測度の計算
次に、画像データの各画素における局所統計量である「分離測度」を計算する。分離測度は「クラス内分散・クラス間分散比」とも言われ、上記数式(数2)で定義される。つまり、分離測度はクラス内分散とクラス間分散の比で定義される。なお、分離測度については上記非特許文献2にも記載されている。図9は、分離測度の説明図である。図のように、分離測度を求める画素点を挟んで領域A及び領域Bを設定し、それぞれの領域内の画素の輝度値を用いて分離測度を計算する。図9の中図のグラフに示されるように、分離測度は、領域Aと領域Bの輝度値の差が大きいときに大きな値になる。図10は、画像データの分離測度分布を計算したグラフである。図10は、画素点を挟んで深さ方向に領域A及び領域Bを設定して分離測度を計算したものである。図10からわかるように、境界部分では分離測度は高い値をとるが、分離測度分布のみから境界線を求めることは困難である。なお、図10はカラー画像をグレー表示したものであり、分離測度が中程度の部分(黄色・緑色に相当)に囲まれた暗い部分(赤色に相当)の分離測度値がもっとも高い。
<Step 3> Calculation of Separation Measure Next, a “separation measure” which is a local statistic at each pixel of the image data is calculated. The separation measure is also referred to as “in-class variance / inter-class variance ratio”, and is defined by the above equation (Equation 2). In other words, the separation measure is defined by the ratio of intraclass variance and interclass variance. The separation measure is also described in Non-Patent Document 2 above. FIG. 9 is an explanatory diagram of the separation measure. As shown in the figure, a region A and a region B are set across pixel points for which a separation measure is obtained, and a separation measure is calculated using the luminance values of the pixels in each region. As shown in the middle graph of FIG. 9, the separation measure becomes a large value when the difference between the luminance values of the region A and the region B is large. FIG. 10 is a graph obtained by calculating the separation measure distribution of the image data. FIG. 10 shows the separation measure calculated by setting region A and region B in the depth direction across the pixel point. As can be seen from FIG. 10, the separation measure has a high value at the boundary portion, but it is difficult to obtain the boundary line only from the separation measure distribution. FIG. 10 shows a color image displayed in gray, and the separation measure value of the dark portion (corresponding to red) surrounded by the portion having a medium separation measure (corresponding to yellow and green) is the highest.

<ステップ4>第1次近似による近似範囲の決定
次に、ステップ2で求められた仮境界線の近傍領域を近似範囲として設定する。これは、次のステップにおける計算範囲を絞り込むものである。求めようとする境界線は仮境界線の近傍にあるので、仮境界線の近傍領域に着目範囲を絞ることにより、より精度の高い境界抽出が可能になる。近似範囲の設定方法については、公知の方法ならばどのような方法でも良い。また、本実施形態ではステップ3において画像データ全体の分離測度分布を求めているが、分離測度の計算が必要なのは仮境界線の近傍のみであるので、分離測度分布の着目範囲を絞り込むことによって、演算速度の向上を図ることも可能である。図11は、仮境界線近傍に設定した近似範囲における分離測度分布である。なお、図11中の仮境界線上にある長方形部分(3箇所)は、近似範囲を明示するためのスケールである。
<Step 4> Determination of Approximate Range by First-Order Approximation Next, a region near the temporary boundary obtained in Step 2 is set as an approximate range. This narrows down the calculation range in the next step. Since the boundary line to be obtained is in the vicinity of the temporary boundary line, it is possible to extract the boundary with higher accuracy by narrowing the focus range to the vicinity area of the temporary boundary line. As a method for setting the approximate range, any known method may be used. Further, in this embodiment, the separation measure distribution of the entire image data is obtained in Step 3, but since the separation measure needs to be calculated only in the vicinity of the temporary boundary line, by narrowing the focus range of the separation measure distribution, It is also possible to improve the calculation speed. FIG. 11 is a separation measure distribution in the approximate range set near the temporary boundary. In addition, the rectangular part (three places) on the temporary boundary line in FIG. 11 is a scale for clearly indicating the approximate range.

<ステップ5>重み付き最小二乗法を用いた多項式近似
次に、ステップ4で計算範囲が絞り込まれた分離測度分布に基づいて境界線を抽出する。図12は、重み付き最小二乗法による境界線抽出の説明図である。境界線をP次多項式近似し、多項式F(j)の各係数akを最小二乗法により求めるものであるが、本発明では最小二乗法の際の重み付け係数として、ステップ4で求められた仮境界線近傍の分離測度分布Sijを用いることを特徴とする。これにより比較的少ない演算量で、より正確な境界線抽出が可能となる。
<Step 5> Polynomial Approximation Using Weighted Least Squares Method Next, a boundary line is extracted based on the separation measure distribution in which the calculation range is narrowed down in Step 4. FIG. 12 is an explanatory diagram of boundary line extraction by the weighted least square method. The boundary line is approximated by a P-th order polynomial, and each coefficient a k of the polynomial F (j) is obtained by the least square method. In the present invention, the temporary coefficient obtained in step 4 is used as a weighting coefficient in the least square method. A separation measure distribution S ij in the vicinity of the boundary line is used. Thus, more accurate boundary line extraction can be performed with a relatively small amount of calculation.

以下に、本発明の境界抽出方法による実験結果を示す。図13は、境界抽出結果((a)従来方法、(b)本発明)である。図中のX印は、シード点を表す。図13(a)は従来のパラメトリックスプライン補間を用いたものであるが、この程度の数のシード点だと境界線が歪んでしまい実用にならないことがわかる。従来方法で正確に境界線を抽出するためにはより多くのシード点を設定する必要があるが、そのためにはより多くの時間と手間が掛かる上、熟練した知識と経験が必要である。これに対し、図13(b)の本発明のものは、少ないシード点でも境界線が正確に抽出できることがわかる。   Below, the experimental result by the boundary extraction method of this invention is shown. FIG. 13 shows boundary extraction results ((a) conventional method, (b) present invention). X in the figure represents the seed point. FIG. 13 (a) uses conventional parametric spline interpolation, but it can be seen that this number of seed points is not practical because the boundary line is distorted. In order to accurately extract the boundary line by the conventional method, it is necessary to set more seed points. However, this requires more time and effort and requires skilled knowledge and experience. On the other hand, it can be seen that the boundary line can be accurately extracted even with a small number of seed points in the present invention of FIG.

以上、本発明の実施形態の一例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇において各種の変更が可能であることは言うまでもない。例えば、本実施形態では2次元画像データ上の境界線を抽出する例を説明したが、分離測度分布は3次元データでも計算は可能なので、3次元データ上の境界面の抽出にも応用可能である。
Although an example of the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and it goes without saying that various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims. Yes. For example, in the present embodiment, an example in which a boundary line on 2D image data is extracted has been described. However, since the separation measure distribution can be calculated even on 3D data, it can also be applied to extraction of boundary surfaces on 3D data. is there.

血管内超音波(IVUS)の概略図。Schematic of intravascular ultrasound (IVUS). 血管内超音波(IVUS)の画像表示例。An image display example of intravascular ultrasound (IVUS). 安定プラークと不安定プラークの説明図。Explanatory drawing of stable plaque and unstable plaque. 血管内超音波画像における境界線を示す図。The figure which shows the boundary line in an intravascular ultrasonic image. シード点の設定及びシード点間の補間の説明図。Explanatory drawing of the setting of a seed point and the interpolation between seed points. 本発明のフローチャート。The flowchart of this invention. 血管超音波画像の極座標系表示(上図)と直交座標系表示(下図)。Polar coordinate system display (upper figure) and orthogonal coordinate system display (lower figure) of blood vessel ultrasound image. シード点間を線形補間して仮境界線を設定した画像。An image in which a temporary boundary is set by linear interpolation between seed points. 分離測度の説明図。Explanatory drawing of a separation measure. 画像データの分離測度分布を計算したグラフ。The graph which calculated the separation measure distribution of image data. 仮境界線近傍に設定した近似範囲における分離測度分布。Separation measure distribution in the approximate range set near the temporary boundary. 重み付き最小二乗法による境界線抽出の説明図。Explanatory drawing of the boundary line extraction by a weighted least square method. 境界抽出結果((a)従来方法、(b)本発明)。Boundary extraction results ((a) conventional method, (b) present invention).

Claims (7)

画像データ上の境界を抽出する境界抽出方法であって、
前記画像データ上にユーザにより設定された複数のシード点間を補間することにより仮境界を求める仮境界設定ステップと、
前記画像データの、少なくとも前記仮境界近傍の各画素における分離測度を計算する分離測度分布計算ステップと、
前記仮境界近傍の各画素における前記分離測度を重み付け係数とした最小二乗法による多項式近似により前記境界を求める境界抽出ステップと、を有することを特徴とする境界抽出方法。
A boundary extraction method for extracting a boundary on image data,
A temporary boundary setting step for obtaining a temporary boundary by interpolating between a plurality of seed points set by the user on the image data;
A separation measure distribution calculating step for calculating a separation measure at least for each pixel in the vicinity of the temporary boundary of the image data;
And a boundary extraction step of obtaining the boundary by polynomial approximation by a least square method using the separation measure in each pixel near the temporary boundary as a weighting coefficient.
前記分離測度分布計算ステップにおいて、
画素点(i,j)における前記分離測度は、前記画素点(i,j)を挟んでi方向またはj方向に領域A及び領域Bを設定し、
(ただし、nAは領域A内の画素数、nBは領域B内の画素数、μAは領域A内の画素値平均、μBは領域B内の画素値平均、μA+Bは領域A及び領域B内の画素値平均、IAは領域A内の画素の集合、IBは領域B内の画素の集合、Iは画素集合内の各画素の画素値)
により求めることを特徴とする請求項1記載の境界抽出方法。
In the separation measure distribution calculation step,
The separation measure at the pixel point (i, j) is to set the region A and the region B in the i direction or the j direction across the pixel point (i, j),
(Where n A is the number of pixels in region A, n B is the number of pixels in region B, μ A is the average pixel value in region A, μ B is the average pixel value in region B, and μ A + B is pixel value average within the regions a and B, the set of pixels in I a region a, a set of pixels in I B region B, the pixel value of each pixel in the I pixel set)
The boundary extraction method according to claim 1, wherein the boundary extraction method is obtained by:
前記画像データはBモード画像であり、
前記領域A及び領域Bを、画素点(i,j)を挟んで深度方向に設定することを特徴とする請求項2記載の境界抽出方法。
The image data is a B-mode image;
3. The boundary extraction method according to claim 2, wherein the region A and the region B are set in the depth direction with the pixel point (i, j) interposed therebetween.
前記画像データは、極座標系画像データを、一方軸が角度、他方軸が中心点からの距離である直交座標系に展開したものであることを特徴とする請求項3記載の境界抽出方法。   4. The boundary extraction method according to claim 3, wherein the image data is obtained by expanding polar coordinate system image data into an orthogonal coordinate system in which one axis is an angle and the other axis is a distance from a center point. 前記極座標系画像データは血管内超音波によるBモード画像であり、
血管内の、内腔面と外弾性板の少なくとも一方を抽出することを特徴とする請求項4記載の境界抽出方法。
The polar coordinate system image data is a B-mode image by intravascular ultrasound,
The boundary extraction method according to claim 4, wherein at least one of the lumen surface and the outer elastic plate in the blood vessel is extracted.
画像データ上の境界を抽出する境界抽出プログラムであって、
前記画像データ上にユーザにより設定された複数のシード点間を補間することにより仮境界を求める仮境界設定ステップと、
前記画像データの、少なくとも前記仮境界近傍の各画素における分離測度を算出する分離測度分布計算ステップと、
前記仮境界近傍の各画素における前記分離測度を重み付け係数とした最小二乗法による多項式近似により前記境界を求める境界抽出ステップと、を有することを特徴とする境界抽出プログラム。
A boundary extraction program for extracting boundaries on image data,
A temporary boundary setting step for obtaining a temporary boundary by interpolating between a plurality of seed points set by the user on the image data;
A separation measure distribution calculating step for calculating a separation measure at least for each pixel in the vicinity of the temporary boundary of the image data;
A boundary extraction program, comprising: a boundary extraction step for obtaining the boundary by polynomial approximation by a least square method using the separation measure at each pixel near the temporary boundary as a weighting coefficient.
画像データ上の境界を抽出する境界抽出装置であって、
前記画像データ上にユーザにより設定された複数のシード点間を補間することにより仮境界を求める仮境界設定手段と、
前記画像データの、少なくとも前記仮境界近傍の各画素における分離測度を算出する分離測度分布計算手段と、
前記仮境界近傍の各画素における前記分離測度を重み付け係数とした最小二乗法による多項式近似により前記境界を求める境界抽出手段と、を有することを特徴とする境界抽出装置。
A boundary extraction device for extracting a boundary on image data,
Temporary boundary setting means for obtaining a temporary boundary by interpolating between a plurality of seed points set by the user on the image data;
A separation measure distribution calculating means for calculating a separation measure at least for each pixel in the vicinity of the temporary boundary of the image data;
And a boundary extraction unit that obtains the boundary by polynomial approximation based on a least square method using the separation measure in each pixel near the temporary boundary as a weighting coefficient.
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