[发明专利]基于图像的跟踪

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年6月9日提交的题为“An Affine Warping Method to Solve the Feature Motion Decorrelation Problem in Ultrasound Image Based Tracking”的美国临时专利申请编号61/457,813的优先权。本申请还要求于2012年1月12日提交的题为“Method of Image Analysis Based on an Ultrasound Image Sequence for Automatic Mitral Leaflet Tracking”的美国临时专利申请编号61/631,815的优先权。

技术领域

本公开主要涉及到图像分析，更具体地涉及图像运动分析的简易化。

背景技术

软组织的力学性质与各种病症相关。例如，癌组织往往比非癌组织更硬，肝硬化的肝组织比正常肝组织更硬，缺血性心脏往往表现出心肌组织的异常收缩/松弛。力学性质和病症之间的相关性，可以帮助病症诊断。

弹性成像是一种无创性的方法，用于测量软组织的力学性质，该方法有利于各种病症的诊断。在对软组织施加机械力的之前和之后的图像被采集。这些图像有相关性，组织的运动或变形可以通过运动跟踪算法进行推算。

一个可用于弹性成像的运动跟踪算法的例子是散斑跟踪。在成像模式为超声成像时，当发射的超声波被组织反射并相互干涉时形成散斑。散斑追踪是基于散斑图案在组织运动前后保持不变的假设。散斑图案保持不变的假设被用作运动跟踪算法的基础，但是，散斑图案在组织变形后是会发生变化的。由于组织变形后散斑图案的变化(“特征运动去相关”)，散斑跟踪算法不能揭示真正的组织运动。因此，散斑跟踪算法不能准确估计组织的运动以及不能正确地推断出力学性质。

运动跟踪与几何形状也可用于各种病症的诊断。例如，二尖瓣是位于心脏的左心房和左心室之间的薄瓣膜结构，用于控制血流方向。二尖瓣相关的疾病，如二尖瓣反流，是最常见的心脏瓣膜病。对心脏进行成像并且获取患者的具体二尖瓣几何特征，以及跟踪二尖瓣的运动，可以便于诊断心脏瓣膜病和/或协助瓣膜修复的手术治疗。

在各种成像模式中，实时三维超声心动图提供了一种无创性的方法来模拟二尖瓣的三维几何和捕捉它的快速运动。为了生成一个完整的二尖瓣模型，需要在整个超声心动图序列中跟踪二尖瓣瓣叶。为了跟踪诸如二尖瓣瓣叶之类的对象，在整个图像序列中该对象被定位并分割。二尖瓣瓣叶的定位和分割可以手动完成，但手动划分是劳动密集的，并且容易产生很大的方差。尤其对于三维图像方差很大，因为操作者每次仅可以显示和处理体数据的二维投影或截面。跟踪算法能够在自然图像分析中跟踪一定物体。然而，跟踪二尖瓣瓣叶是非常困难的，并且现在没有方法用于这样的跟踪。因为缺乏可靠的特征以及瓣膜快速且不规则的运动，很难跟踪二尖瓣。

以上背景描述仅仅是为了提供关于运动跟踪算法的背景信息的概述，并非是详尽的。其他的背景在回顾以下详细描述的非限制性实施例的一个或多个后有可能进一步被显现。

发明内容

下面提供了说明书的简化总结，以便提供对说明书的某些方面的基本了解。本概要并非说明书的广泛概述。它的目的既不是确定说明书的主要或关键要素，也不是划定说明书的具体实施例的任何范围，或者权利要求的任何范围。其唯一目的是以简化的形式提供说明书的一些构思，作为稍后提出的更详细说明的开头。

根据一个或多个实施例和对应的公开，与图像运动分析技术的简易化相关地描述了各种非限制性方面。非限制性实施例通过特征运动去相关来便于确定力学性质。另外的非限制性实施例通过不依赖于用户交互和训练数据的分割来便于物体跟踪。

根据一个非限制性的方面，描述了便于通过弹性成像确定组织力学性质的系统和方法。根据非限制性实施例，描述了包括图像形变组件和估计组件的系统。图像形变组件配置成根据局部仿射模型来变换图像从而产生变换后的第一图像。估计组件配置成根据预设的匹配测度来寻找变换后的第一图像与第二图像之间匹配的图案。估计组件还配置成基于该图案估计运动参数。所述系统包括存储各种组件的存储器和执行一个或多个组件的处理器。

在另一非限制性实施例中，描述了一种方法，该方法包括通过包括处理器的系统根据局部仿射模型而变换图像来产生变换后的第一图像。所述方法还包括通过系统根据预设的匹配测度来寻找变换后的第一图像与第二图像之间匹配的图案，以及通过系统根据该图案估计运动参数。