[发明专利]自知的图像分割方法和系统

说明书

技术领域

以下总体涉及图像处理领域、图像分割领域以及相关领域，并且涉及采用分割图像的应用，诸如泌尿系统处置规划、用于强度调制辐射治疗(IMRT)的逆向规划等。

背景技术

在各种成像任务(诸如泌尿系统处置规划、辐射治疗规划等)中，前列腺或其他感兴趣器官或肿瘤在计算机断层摄影(CT)、磁共振(MR)、超声(US)、或其他2D或3D医学图像中被分割。分割过程需要对图像中的前列腺、肿瘤、或(一个或多个)其他感兴趣解剖结构的边界进行勾画。各种方法可以用来执行分割，诸如自适应网格适配方法或区域生长方法。大多数自动分割方法本质上是迭代的。

这样的自动分割方法的问题是分割算法有时不能收敛到正确解，例如网格会被错误地适配到到并非感兴趣器官的其他项，或生长区域会露出区域边界中的间隙。通常，解决方案是让放射科医生或其他训练过的专业人员审阅分割结果，并且如果获得了不准确的结果，放射科医生采取合适的补救措施。

通过在训练图像的大的集合上训练分割算法，分割失败减少，但是未被消除。训练集应当包含可能遇到的图像变化的范围，但是所有可能的变化的完全覆盖一般是不可能的。此外，分割过程的鲁棒性依赖于初始条件(例如针对区域生长方法的初始网格或种子位置)。

本公开用于提供了解决该问题和其他问题的方法。

发明内容

在一个方面中，一种用于分割医学图像的装置包括至少一个处理器，所述至少一个处理器被编程为：对输入图像执行多个并行分割过程以生成多个分割结果；将所述多个并行分割过程的每个分割结果标记为潜在成功(PS)或潜在失败(PF)；并且组合被标记为PS的分割结果以产生针对所述输入图像的输出分割结果。

在根据前一段落所述的装置中，对于所述多个并行分割过程的每个分割过程，所述多个分割结果可以包括中间分割结果和最终分割结果两者；并且任选地，仅被标记为PS的最终分割结果被组合以产生针对所述输入图像的所述输出分割结果。所述至少一个处理器可以还被编程为，如果所述多个并行分割过程中的具有被标记为PF的中间分割结果的百分比到达预定阈值，则宣布总体失败。所述多个并行分割过程可以是迭代分割过程；所述多个分割结果可以包括由所述分割过程的非终止迭代产生的中间分割结果和由每个分割过程产生的最终分割结果两者；并且所述至少一个处理器可以还被编程为：在所述迭代分割过程的每个迭代处，调节在将所述多个并行分割过程的每个分割结果标记为PS或PF中使用的测量标准。所述标记操作可以包括：识别相互类似的分割结果的最大组，其中：属于相互类似的分割结果的所述最大组的分割结果可以被标记为PS；并且不属于相互类似的分割结果的所述最大组的分割结果可以被标记为PF。所述多个并行分割过程可以采用不同的分割过程初始化。所述不同的分割过程初始化可以通过基准分割过程初始化的随机扰动来生成。所述至少一个处理器可以还被编程为，基于被标记为PS的所述分割结果的统计学变化来生成针对所述输出分割结果的不确定度区间或置信区间。每个分割结果可以被标记有为PS的概率值PPS并且被标记有为PF的概率值PPF，其中对于每个分割结果，PPS可以在范围[0，1]内，PPF可以在范围[0，1]内，并且PPS+PPF＝1。所述至少一个处理器可以还被编程为，在对所述输入图像执行多个并行分割过程之前：预处理所述输入图像；并且利用二元分类器将所述输入图像分类为可分割的或不可分割的。所述预处理可以包括对所述输入图像执行以下中的至少一项：平滑；对比增强；边缘检测；或非刚性变形。所述至少一个处理器可以还被编程为执行训练阶段，在所述训练阶段中，通过接收多个训练图像来对所述二元分类器进行训练，其中，所述多个训练图像中的每个训练图像可以被标记为可分割的或不可分割的。

在另一个方面中，一种图像分割方法包括：利用计算机实施的二元分类器将输入图像分类为使用计算机实施的分割过程可分割的或使用所述计算机实施的分割过程不可分割的；如果所述输入图像被分类为可分割的，则使用所述计算机实施的分割过程对所述输入图像进行分割；并且如果所述输入图像被分类为不可分割的，执行补救过程。