(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイスのメモリ内にプログラムされる画像処理方法であって、
（ａ）ユーザからの入力を受け取るステップと、
（ｂ）２Ｄスクリブル拡張を実施するステップと、
（ｃ）前記２Ｄスクリブル拡張からの結果に３Ｄ距離変換を適用するステップと、
（ｄ）前記３Ｄ距離変換を用いてグラフカットを実行するステップと、
（ｅ）骨領域を増強し、該増強した骨領域をグラフカットのために使用するステップと、
を含み、
前記骨領域を増強することが、
３Ｄ  ＣＴ部分体積ボクセル非ミキシングを実施して骨領域ミックスパーセンテージマップを生成すること、及び、
オリジナルの３Ｄ  ＣＴ画像を前記骨領域ミックスパーセンテージマップとピクセル毎に乗算して、グラフカットと共に使用するために骨組織増強３Ｄ  ＣＴ画像及びエッジタームを生成すること、
を含む、方法。
【請求項２】
前記入力が、ユーザによる前景及び背景のマーキングを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ユーザの満足度に基づいて入力された命令に従って、前記（ａ）〜（ｅ）のステップを繰り返すことを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記３Ｄ距離変換を適用することが、拡張前景スクリブル及びオリジナル背景スクリブルの使用を含む３Ｄ距離変換をＣＴ体積データに対して実施して、データタームを生成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記グラフカットの実行は、データターム及びエッジタームを利用する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記画像処理は、歯の３Ｄ  ＣＴ画像に対して行う、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
３Ｄ仮想歯モデルを構築するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記デバイスが、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、コンピュータワークステーション、サーバ、メインフレームコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ、携帯情報端末、セルラ／モバイルフォン、スマート家電、ゲーム機、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯、タブレットコンピュータ、ポータブル音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、ＤＶＤライター／プレーヤ、高精細ビデオライター／プレーヤ、テレビ、歯科デバイス、及び家庭用娯楽機器システムを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
デバイスのメモリ内にプログラムされる画像処理方法であって、
（ａ）画像の前景及び背景を示す入力をユーザからの受け取るステップと、
（ｂ）２Ｄスクリブルが位置する場所で２Ｄ  ＣＴスライスのセグメンテーションを実施することを含む、２Ｄスクリブル拡張を実施するステップと、
（ｃ）拡張前景スクリブル及びオリジナル背景スクリブルの使用を含む３Ｄ距離変換をＣＴ体積データに対して実施してデータタームを生成することを含む、３Ｄ距離変換を適用するステップと、
（ｄ）前記画像の骨領域を増強するステップと、
（ｅ）データターム及びエッジタームを入力として用いてグラフカットを実行するステップと、
を含み、
前記骨領域を増強することが、
３Ｄ  ＣＴ部分体積ボクセル非ミキシングを実施して骨領域ミックスパーセンテージマップを生成すること、及び、
オリジナルの３Ｄ  ＣＴ画像を前記骨領域ミックスパーセンテージマップとピクセル毎に乗算して、グラフカットと共に使用するために骨組織増強３Ｄ  ＣＴ画像及びエッジタームを生成すること、
含む、方法。
【請求項１０】
ユーザの満足度に基づいて入力された命令に従って、前記（ａ）〜（ｅ）のステップを繰り返すことを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記画像処理は、歯の３Ｄ  ＣＴ画像に対して行う、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
３Ｄ仮想歯モデルを構築するステップを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記デバイスが、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、コンピュータワークステーション、サーバ、メインフレームコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ、携帯情報端末、セルラ／モバイルフォン、スマート家電、ゲーム機、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯、タブレットコンピュータ、ポータブル音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、ＤＶＤライター／プレーヤ、高精細ビデオライター／プレーヤ、テレビ、歯科デバイス、及び家庭用娯楽機器システムを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
（ｉ）ユーザからの入力を受け取るステップと、
（ｉｉ）２Ｄスクリブル拡張を実施するステップと、
（ｉｉｉ）前記２Ｄスクリブル拡張からの結果に３Ｄ距離変換を適用するステップと、  （ｉｖ）前記３Ｄ距離変換を用いてグラフカットを実行するステップと、
（ｖ）骨領域を増強するステップと、
を含む、アプリケーションを保存するためのメモリと、
前記メモリに結合され、前記アプリケーションを処理するよう構成された処理構成要素と、
を備え、
前記骨領域を増強することが、
３Ｄ  ＣＴ部分体積ボクセル非ミキシングを実施して骨領域ミックスパーセンテージマップを生成すること、及び、
オリジナルの３Ｄ  ＣＴ画像を前記骨領域ミックスパーセンテージマップとピクセル毎に乗算して、グラフカットと共に使用するために骨組織増強３Ｄ  ＣＴ画像及びエッジタームを生成すること、
を含む、デバイス。
たデバイス。
【請求項１５】
前記入力が、ユーザによる前景及び背景のマーキングを含む、請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記アプリケーションが、ユーザの満足度に基づいて入力された命令に従って、前記（ｉ）〜（ｖ）のステップを繰り返すことを更に含む、請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記３Ｄ距離変換を適用することが、拡張前景スクリブル及びオリジナル背景スクリブルの使用を含む３Ｄ距離変換をＣＴ体積データに対して実施して、データタームを生成することを含む、請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記グラフカットの実行は、データターム及びエッジタームを利用する、請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記画像処理は、歯の３Ｄ  ＣＴ画像に対して行う、請求項１４に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記アプリケーションが、３Ｄ仮想歯モデルを構築するステップを更に含む、請求項１４に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理の分野に関する。より具体的には、本発明は、インタラクティブセグメンテーションに関する。
【背景技術】
【０００２】
最新の歯科医学では、術前計画及びナビゲーション、機械化された歯科インプラント、術後評価、並びに美容整形などのコンピュータ援用手技において歯の３Ｄ形状及び歯根の位置が極めて重量となっている。
【０００３】
歯セグメンテーションについての既存の文献は、ほとんどが、従来及び／又はパノラマＸ線イメージングのデータフォーマットに限定されている。この１０年で、ＣＴは、歯科術前及び術中計画のための臨床データセットを提供する最もよく使用されるイメージング診断法となった。
【０００４】
一般的なインタラクティブセグメンテーションのフレームワークは、ユーザが特定のハード制約を課して、画像ドメイン内の範囲で画像前景及び背景それぞれの完全に一部であるよう特定ピクセルをマークできるようにする、使いやすいユーザインタフェースを含む。マークしたピクセルの総数は、場合によっては数百を超えない程度に極めて制限されるが、これらは、グラフカットセグメンテーションアルゴリズムにより利用できるインタラクティブな手掛かりである。ユーザに対して即時的結果を提示することにより、修正を行う必要がある場合には、２回目の対話が再度与えられることになる。この対話手技は、ユーザが満足するまで繰り返される。図１は、この手技を例示している。
【０００５】
ユーザとの対話に関して、前景及び背景をマークするための緩い入力が求められている。ブラシによって得られるストロークのような緩く位置決めされるマーキングラインの方が、精密な境界定義よりも好ましい。例示的な事例を図２に示しており、ここでは赤（２００）及び青（２０２）のストロークがそれぞれ前景及び背景を示している。
【０００６】
３Ｄ  ＣＴ立体画像は、著しい部分体積効果（ＰＶＥ）を生じやすく、これは、ＣＴイメージングデバイスの空間分解能が限定されること、及び組織界面の複雑な形状に起因した高頻度で起こる現象である。結果として、組織界面付近でのこれらボクセルのＣＴ強度は、実際には１つよりも多い組織タイプの混合であり、コンピュータＣＴセグメンテーションアルゴリズムを開発する上での追加の課題となる。
【０００７】
３Ｄ歯ＣＴデータセットは、ＰＶＥの他にその固有の特性を有する。第一に、歯は骨組織であるが、歯科ＣＴ領域内には骨組織以外に他も存在する。骨組織を囲む他のものは、上顎及び下顎を含む。第二に、歯区域のＣＴ強度は、上部の歯冠から下部の歯根まで大きく異なる。最後に、歯の高密度の空間的配置に起因して、１つの歯は、上部の歯冠においてその隣接する歯と連結されている。
【発明の概要】
【０００８】
３Ｄ歯ＣＴ立体データにおけるインタラクティブセグメンテーションフレームワークにより、ユーザは、ユーザ入力のタイプに応じて歯科領域全体又は個々の歯をセグメント化することが可能となる。グラフカットベースのインタラクティブセグメンテーションは、ユーザのスクリブルを利用し、該スクリブルは、複数の２Ｄ代表的ＣＴスライス上に収集されて、ＣＴスライス上で拡張される。次いで、拡張スクリブルに基づいて、ＣＴ体積全体に３Ｄ距離変換が適用される。３Ｄ  ＣＴ  ｒａｗ画像データをグラフカットパイプラインに送り込む前に、骨組織増強が付加される。セグメント化された歯区域は、３Ｄ仮想歯モデルを再構成するために直接利用することができる。
【０００９】
１つの態様において、デバイスのメモリ内にプログラムされる画像処理方法は、ユーザからの入力を受け取るステップと、２Ｄスクリブル拡張を実施するステップと、２Ｄスクリブル拡張からの結果に３Ｄ距離変換を適用するステップと、３Ｄ距離変換を用いてグラフカットを実行するステップと、を含む。入力は、ユーザによる前景及び背景のマーキングを含む。本方法は更に、ユーザが前記画像処理の結果に満足するまで各ステップを繰り返すことを含む。本方法は更に、骨領域を増強し、該増強した骨領域をグラフカットのために使用するステップを含む。骨領域を増強することが、３Ｄ  ＣＴ部分体積ボクセル非ミキシングを実施して骨領域ミックスパーセンテージマップを生成すること、及び、オリジナルの３Ｄ  ＣＴ画像を骨領域ミックスパーセンテージマップとピクセル毎に乗算して、グラフカットと共に使用するために骨組織増強３Ｄ  ＣＴ画像及びエッジタームを生成すること、を含む。３Ｄ距離変換を適用することが、拡張前景スクリブル及びオリジナル背景スクリブルの使用を含む３Ｄ距離変換をＣＴ体積データに対して実施して、データタームを生成することを含む。グラフカットの実行は、データターム及びエッジタームを利用する。画像処理は、歯の３Ｄ  ＣＴ画像に対して行う。本方法は更に、３Ｄ仮想歯モデルを構築するステップを含む。デバイスは、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、コンピュータワークステーション、サーバ、メインフレームコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ、携帯情報端末、セルラ／モバイルフォン、スマート家電、ゲーム機、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯、タブレットコンピュータ、ポータブル音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、ＤＶＤライター／プレーヤ、高精細ビデオライター／プレーヤ、テレビ、歯科デバイス、及び家庭用娯楽機器システムを含む。
【００１０】
他の態様において、デバイスのメモリ内にプログラムされる画像処理方法は、画像の前景及び背景を示す入力をユーザからの受け取るステップと、２Ｄスクリブルが位置する場所で２Ｄ  ＣＴスライスのセグメンテーションを実施することを含む、２Ｄスクリブル拡張を実施するステップと、拡張前景スクリブル及びオリジナル背景スクリブルの使用を含む３Ｄ距離変換をＣＴ体積データに対して実施してデータタームを生成することを含む、３Ｄ距離変換を適用するステップと、画像の骨領域を増強するステップと、データターム及びエッジタームを入力として用いてグラフカットを実行するステップと、を含む。本方法は更に、ユーザが画像処理の結果に満足するまで、各ステップを繰り返すことを含む。骨領域を増強することが、３Ｄ  ＣＴ部分体積ボクセル非ミキシングを実施して骨領域ミックスパーセンテージマップを生成すること、及び、オリジナルの３Ｄ  ＣＴ画像を骨領域ミックスパーセンテージマップとピクセル毎に乗算して、グラフカットと共に使用するために骨組織増強３Ｄ  ＣＴ画像及びエッジタームを生成すること、を含む。画像処理は、歯の３Ｄ  ＣＴ画像に対して行う。本方法は更に、３Ｄ仮想歯モデルを構築するステップを含む。デバイスは、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、コンピュータワークステーション、サーバ、メインフレームコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ、携帯情報端末、セルラ／モバイルフォン、スマート家電、ゲーム機、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯、タブレットコンピュータ、ポータブル音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、ＤＶＤライター／プレーヤ、高精細ビデオライター／プレーヤ、テレビ、歯科デバイス、及び家庭用娯楽機器システムを含む。
【００１１】
別の態様において、デバイスは、ユーザからの入力を受け取るステップと、（ｉｉ）２Ｄスクリブル拡張を実施するステップと、（ｉｉｉ）２Ｄスクリブル拡張からの結果に３Ｄ距離変換を適用するステップと、（ｉｖ）３Ｄ距離変換を用いてグラフカットを実行するステップと、を含むアプリケーションを保存するためのメモリと、メモリに結合され、アプリケーションを処理するよう構成された処理構成要素と、を備える。入力は、ユーザによる前景及び背景のマーキングを含む。本方法は更に、ユーザが画像処理の結果に満足するまで、各ステップを繰り返すことを含む。アプリケーションは更に、骨領域を増強するステップを含む。骨領域を増強することは、３Ｄ  ＣＴ部分体積ボクセル非ミキシングを実施して骨領域ミックスパーセンテージマップを生成すること、及び、オリジナルの３Ｄ  ＣＴ画像を骨領域ミックスパーセンテージマップとピクセル毎に乗算して、グラフカットと共に使用するために骨組織増強３Ｄ  ＣＴ画像及びエッジタームを生成すること、を含む。３Ｄ距離変換を適用することが、拡張前景スクリブル及びオリジナル背景スクリブルの使用を含む３Ｄ距離変換をＣＴ体積データに対して実施して、データタームを生成することを含む。グラフカットの実行は、データターム及びエッジタームを利用する。画像処理は、歯の３Ｄ  ＣＴ画像に対して行う。アプリケーションは更に、３Ｄ仮想歯モデルを構築するステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一部の実施形態による、インタラクティブセグメンテーションフレームワークを示す図である。
【図２】一部の実施形態による、前景及び背景を示す緩やかに位置付けられたマーキングの一例を示す図である。
【図３】一部の実施形態による、インタラクティブセグメンテーションフレームワークを示す図である。
【図４】一部の実施形態による、代表的な２Ｄ  ＣＴスライス上での前景スクリブル拡張の概略図である。
【図５】一部の実施形態による、３Ｄ距離変換を実施する方法のフローチャートを示す図である。
【図６】一部の実施形態による、骨領域増強方法のフローチャートを示す図である。
【図７】一部の実施形態による、空間制約を有するグラフカットベースのインタラクティブセグメンテーションのために構成された例示的なコンピュータデバイスのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本明細書において、３Ｄ歯コンピュータ断層撮影（ＣＴ）立体データにおけるインタラクティブセグメンテーションフレームワークが記載される。ユーザの指図の下で、フレームワークは、ユーザ入力のタイプに応じて歯科領域全体又は個々の歯の何れかをセグメント化することができる。セグメント化された歯区域は、３Ｄ仮想歯モデルを再構成するのに直接利用することができる。
【００１４】
３Ｄ歯ＣＴ立体画像は、高機能機械学習アルゴリズムによって認識できる意味のあるテクスチャ又はカラーパターンを表示しない。従って、歯ＣＴ画像に関連付けられるＣＴ強度は、セグメンテーションアルゴリズムを開発するために極めて重要な要素である。
【００１５】
ＣＴ強度以外には、歯の３Ｄジオメトリもまた、セグメンテーションアルゴリズムを開発する上で有益な情報を提供する。しかしながら、全ての単一歯が想定された歯テンプレートに適合できるとは限らず、美容整形を必要とする損傷した又は不規則な形状の歯では特に当てはまる。その上、歯は通常、上部の歯冠部において互いに接触しており、これらは厳密に同じＣＴ強度範囲を共有している。個々の歯を周囲の歯領域から離してセグメント化するために、セグメンテーションアルゴリズムを開発するための制約が課せられる。
【００１６】
図１と比べて、図３には２つの大きな差異が示されている。
【００１７】
前景／背景シードをグラフカットセグメンテーションパイプラインに直接送り込む前に、複数の２Ｄ代表的ＣＴスライス上に収集されたユーザのスクリブルがこれらＣＴスライス上で拡張される。３Ｄ  ＣＴ  ｒａｗ画像データをグラフカットパイプラインに送り込む前に、「骨組織増強」と呼ばれる別のモジュールが付加される。
【００１８】
図３は、一部の実施形態による、インタラクティブセグメンテーションの方法のフローチャートを示している。図３において、３Ｄ  ＣＴ画像３００が保存される。ステップ３０２において、ユーザは、前景と背景を異なる色でマーキングするなどにより、画像と対話する。ステップ３０４において、２Ｄスクリブル拡張が実施され、ここで、複数の２Ｄ代表的ＣＴスライス上に収集されたユーザのスクリブルは、これらＣＴスライス上で拡張される。ステップ３０６において、３Ｄ距離変換が適用され、その結果をグラフカットに使用する。ステップ３０８において、骨領域増強が実施され、その結果をグラフカットに使用する。ステップ３１０において、グラフカットが実行される。ステップ３１２において、即時的結果が生成される。ステップ３１４において、ユーザがステップ３１２において生成された結果に満足しているかどうかを判定する。ユーザが満足していない場合、プロセスはステップ３０２に戻る。ユーザが満足した場合、ステップ３１６において最終結果が生成される。一部の実施形態において、より少ない又は追加のステップが実施される。一部の実施形態において、ステップの順序が変更される。
【００１９】
（代表的２Ｄ  ＣＴスライス上の拡張前景スクリブル）
一般的なグラフカットベースのインタラクティブセグメンテーションフレームワークは、図２のスクリブルのような緩い入力をもたらすようユーザを促す。通常は、前景及び背景スクリブルは、関連のコスト関数微分及び以下の最適化を可能にするよう十分に表している。３Ｄ歯ＣＴ立体データにおいて、疎に配置された前景スクリブルは、スクリブルが集められた２Ｄ  ＣＴスライス上で簡単なセグメンテーションを実施することにより拡張される。図４は、代表的２Ｄ  ＣＴスライス上での前景スクリブル拡張の図を示している。
【００２０】
（グラフカット用のデータタームを定めるための拡張スクリブルに基づいた３Ｄ距離変換の適用）
図３に示したように、前景及び背景両方のユーザのスクリブルを得た後、３Ｄ距離変換が適用されて、グラフカット用のデータタームを定める。詳細図を図５に記載する。拡張前景スクリブルとオリジナル背景スクリブルが入力され、ＣＴ体積データ全体に３Ｄ距離変換が実施される。この結果は、前景に対するデータターム及び背景に対するデータタームを含む。
【００２１】
前景及び背景スクリブルが与えられると、３Ｄ距離変換により、前景及び背景スクリブルそれぞれに対する各ピクセルからの最短距離を表す２つの距離マップが計算され、それぞれＤF及びＤBで示される。ｆａｓｔ  ｍａｒｃｈｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄなどのジオメトリ保存技法を含む、３Ｄ距離変換を行うための多くのアルゴリズムが存在する。
【００２２】
（グラフカット用のエッジタームを定めるためにＰＶＥを抑制した増強骨領域）
図３に示すように、グラフカット用のエッジタームを定めるためにｒａｗＣＴ強度を直接利用するのではなく、増強骨領域を用いてＰＶＥを抑制し、得られたエッジタームが歯境界を位置特定するのにより精密になるようにする。図６は、一部の実施形態による、骨領域を増強する方法のフローチャートを示す。ステップ６００において、３Ｄ  ＣＴ部分体積ボクセル非ミキシングが３Ｄ  ＣＴ画像に適用される。ステップ６０２において、骨領域ミックスパーセンテージマップ［０，１］が３Ｄ  ＣＴ画像とピクセル毎に乗算され、骨領域増強３Ｄ  ＣＴ画像を生成して、グラフカットのエッジタームに使用される。
【００２３】
図７は、一部の実施形態による、グラフカットベースのインタラクティブセグメンテーションを実施するよう構成された例示的なコンピュータデバイス７００のブロック図を示している。コンピュータデバイス７００は、画像などの情報を収集、保存、計算、処理、通信、及び／又は表示するのに用いることができる。例えば、コンピュータデバイス７００は、画像を収集し保存するのに用いることができる。グラフカットベースのインタラクティブセグメンテーションは通常、画像の収集中又は収集後に用いられる。一般に、コンピュータデバイス７００を実施するのに好適なハードウェア構造は、ネットワークインタフェース７０２、メモリ７０４、プロセッサ７０６、Ｉ／Ｏデバイス７０８、バス７１０、及びストレージデバイス７１２を含む。プロセッサの選択は、十分な処理速度を有する好適なプロセッサが選ばれる限り重要ではない。メモリ７０４は、当該技術分野で公知のあらゆる従来のコンピュータメモリとすることができる。ストレージデバイス７１２は、ハードドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＷ、Ｂｌｕ−Ｒａｙ（登録商標）、フラッシュメモリカード、又は他の何れかのストレージデバイスを含むことができる。コンピュータデバイス７００は、１又はそれ以上のネットワークインタフェース７０２を含むことができる。ネットワークインタフェースの一例は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ又は他のタイプのＬＡＮに接続されたネットワークカードを含む。Ｉ／Ｏデバイス７０８は、キーボード、マウス、モニタ、ディスプレイ、プリンタ、モデム、タッチスクリーン、ボタンインタフェース、及び他のデバイスのうちの１又はそれ以上を含むことができる。一部の実施形態において、ハードウェア構造は、並行処理を実施するために複数のプロセッサ及び他のハードウェアを含む。グラフカットベースのインタラクティブセグメンテーションを実施するのに使用されるグラフカットベースのインタラクティブセグメンテーションアプリケーション７３０は、ストレージデバイス７１２及びメモリ７０４内に保存され、アプリケーションが通常処理されるように処理が行われる可能性が高い。図７に示す構成要素よりもより多い又はより少ない構成要素をコンピュータデバイス７００に含めることができる。一部の実施形態において、グラフカットベースのインタラクティブセグメンテーションハードウェア７２０が含まれる。図７のコンピュータデバイス７００は、グラフカットベースのインタラクティブセグメンテーションを実施するためのアプリケーション７３０及びハードウェア７２０を含むが、グラフカットベースのインタラクティブセグメンテーションは、コンピュータデバイス上でハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせにおいて実装することができる。例えば、一部の実施形態において、グラフカットベースのインタラクティブセグメンテーションアプリケーション７３０は、メモリ内にプログラムされ、プロセッサを用いて実行される。別の実施例では、一部の実施形態において、グラフカットベースのインタラクティブセグメンテーションハードウェア７２０は、本方法を実施するよう特別に設計されたゲートを含むプログラムドハードウェアロジックである。
【００２４】
一部の実施形態において、グラフカットベースのインタラクティブセグメンテーションアプリケーション７３０は、複数のアプリケーション及び／又はモジュールを含む。一部の実施形態において、モジュールは、１又はそれ以上のサブモジュールも含む。
【００２５】
好適なコンピュータデバイスの実施例は、歯科デバイス、顕微鏡、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、コンピュータワークステーション、サーバ、メインフレームコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ、携帯情報端末、セルラ／モバイルフォン、スマート家電、ゲーム機、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯、ｉＰｏｄ（登録商標）／ｉＰｈｏｎｅ／ｉＰａｄ、ビデオプレーヤ、ＤＶＤライター／プレーヤ、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）ライター／プレーヤ、テレビ、家庭用娯楽機器システム、又は他の何れかの好適なコンピュータデバイスを含む。
【００２６】
グラフカットベースのインタラクティブセグメンテーションを利用するため、コンピュータなどのデバイスを用いて画像を分析することができる。グラフカットベースのインタラクティブセグメンテーションは、画像／ビデオ処理を実施するために自動的に使用される。グラフカットベースのインタラクティブセグメンテーションは、ユーザが関与することなく自動的に実施することができる。
【００２７】
作動時には、グラフカットベースのインタラクティブセグメンテーションは、過去のセグメンテーション方式の多くの問題を克服する。セグメント化された歯区域を直接利用して、３Ｄ仮想歯モデルを再構成することができる。
【００２８】
３Ｄ  ＣＴ立体データにおける歯のグラフカットベースのインタラクティブセグメンテーション法
１．  デバイスのメモリ内にプログラムされる画像処理方法であって、
（ａ）ユーザからの入力を受け取るステップと、
（ｂ）２Ｄスクリブル拡張を実施するステップと、
（ｃ）上記２Ｄスクリブル拡張からの結果に３Ｄ距離変換を適用するステップと、
（ｄ）上記３Ｄ距離変換を用いてグラフカットを実行するステップと、
を含む、方法。
２．  上記入力が、ユーザによる前景及び背景のマーキングを含む、条項１に記載の方法。
３．  ユーザが上記画像処理の結果に満足するまで、上記（ａ）〜（ｄ）のステップを繰り返すことを更に含む、条項１に記載の方法。
４．  骨領域を増強し、該増強した骨領域をグラフカットのために使用するステップを更に含む、条項１に記載の方法。
５．  上記骨領域を増強することが、
３Ｄ  ＣＴ部分体積ボクセル非ミキシングを実施して骨領域ミックスパーセンテージマップを生成すること、及び、
オリジナルの３Ｄ  ＣＴ画像を上記骨領域ミックスパーセンテージマップとピクセル毎に乗算して、グラフカットと共に使用するために骨組織増強３Ｄ  ＣＴ画像及びエッジタームを生成すること、
を含む、条項４に記載の方法。
６．  上記３Ｄ距離変換を適用することが、拡張前景スクリブル及びオリジナル背景スクリブルの使用を含む３Ｄ距離変換をＣＴ体積データに対して実施して、データタームを生成することを含む、条項１に記載の方法。
７．  上記グラフカットの実行は、データターム及びエッジタームを利用する、条項１に記載の方法。
８．  上記画像処理は、歯の３Ｄ  ＣＴ画像に対して行う、条項１に記載の方法。
９．  ３Ｄ仮想歯モデルを構築するステップを更に含む、条項１に記載の方法。
１０．  上記デバイスが、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、コンピュータワークステーション、サーバ、メインフレームコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ、携帯情報端末、セルラ／モバイルフォン、スマート家電、ゲーム機、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯、タブレットコンピュータ、ポータブル音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、ＤＶＤライター／プレーヤ、高精細ビデオライター／プレーヤ、テレビ、歯科デバイス、及び家庭用娯楽機器システムを含む、条項１に記載の方法。
１１．  デバイスのメモリ内にプログラムされる画像処理方法であって、
（ａ）画像の前景及び背景を示す入力をユーザからの受け取るステップと、
（ｂ）２Ｄスクリブルが位置する場所で２Ｄ  ＣＴスライスのセグメンテーションを実施することを含む、２Ｄスクリブル拡張を実施するステップと、
（ｃ）拡張前景スクリブル及びオリジナル背景スクリブルの使用を含む３Ｄ距離変換をＣＴ体積データに対して実施してデータタームを生成することを含む、３Ｄ距離変換を適用するステップと、
（ｄ）上記画像の骨領域を増強するステップと、
（ｅ）データターム及びエッジタームを入力として用いてグラフカットを実行するステップと、
を含む、方法。
１２．  ユーザが上記画像処理の結果に満足するまで、上記（ａ）〜（ｄ）のステップを繰り返すことを更に含む、条項１１に記載の方法。
１３．  上記骨領域を増強することが、
３Ｄ  ＣＴ部分体積ボクセル非ミキシングを実施して骨領域ミックスパーセンテージマップを生成すること、及び、
オリジナルの３Ｄ  ＣＴ画像を上記骨領域ミックスパーセンテージマップとピクセル毎に乗算して、グラフカットと共に使用するために骨組織増強３Ｄ  ＣＴ画像及びエッジタームを生成すること、
を含む、条項１１に記載の方法。
１４．  上記画像処理は、歯の３Ｄ  ＣＴ画像に対して行う、条項１１に記載の方法。
１５．  ３Ｄ仮想歯モデルを構築するステップを更に含む、条項１１に記載の方法。
１６．  上記デバイスが、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、コンピュータワークステーション、サーバ、メインフレームコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ、携帯情報端末、セルラ／モバイルフォン、スマート家電、ゲーム機、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯、タブレットコンピュータ、ポータブル音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、ＤＶＤライター／プレーヤ、高精細ビデオライター／プレーヤ、テレビ、歯科デバイス、及び家庭用娯楽機器システムを含む、条項１１に記載の方法。
１７．  （ｉ）ユーザからの入力を受け取るステップと、
（ｉｉ）２Ｄスクリブル拡張を実施するステップと、
（ｉｉｉ）上記２Ｄスクリブル拡張からの結果に３Ｄ距離変換を適用するステップと、
（ｉｖ）上記３Ｄ距離変換を用いてグラフカットを実行するステップと、
を含む、アプリケーションを保存するためのメモリと、
上記メモリに結合され、上記アプリケーションを処理するよう構成された処理構成要素と、
を備えたデバイス。
１８．  上記入力が、ユーザによる前景及び背景のマーキングを含む、条項１７に記載のデバイス。
１９．  上記アプリケーションが、ユーザが上記画像処理の結果に満足するまで、上記（ｉ）〜（ｉｖ）のステップを繰り返すことを更に含む、条項１７に記載のデバイス。
２０．  上記アプリケーションが、骨領域を増強するステップを更に含む、条項１７に記載のデバイス。
２１．  上記骨領域を増強することが、
３Ｄ  ＣＴ部分体積ボクセル非ミキシングを実施して骨領域ミックスパーセンテージマップを生成すること、及び、
オリジナルの３Ｄ  ＣＴ画像を上記骨領域ミックスパーセンテージマップとピクセル毎に乗算して、グラフカットと共に使用するために骨組織増強３Ｄ  ＣＴ画像及びエッジタームを生成すること、
を含む、条項２０に記載のデバイス。
２２．  上記３Ｄ距離変換を適用することが、拡張前景スクリブル及びオリジナル背景スクリブルの使用を含む３Ｄ距離変換をＣＴ体積データに対して実施して、データタームを生成することを含む、条項１７に記載のデバイス。
２３．  上記グラフカットの実行は、データターム及びエッジタームを利用する、条項１７に記載のデバイス。
２４．  上記画像処理は、歯の３Ｄ  ＣＴ画像に対して行う、条項１７に記載のデバイス。
２５．  上記アプリケーションが、３Ｄ仮想歯モデルを構築するステップを更に含む、条項１７に記載のデバイス。
【００２９】
本発明は、本発明の構成及び動作の原理の理解を容易にするための詳細内容を包含する特定の実施形態に関連して説明される。本明細書における特定の実施形態及びその詳細内容への言及は、請求項の範囲を限定するものではない。当業者であれば、請求項によって定義される本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、例証のために選択された実施形態に他の様々な修正を行い得ることは容易に理解されるであろう。
【符号の説明】
【００３０】
３００  ３Ｄ  ＣＴ画像
３０２  ユーザと対話
３０４  ２Ｄスクリブル拡張
３０６  ３Ｄ距離変換
３０８  骨領域増強
３１０  グラフカット
３１２  即時的結果
３１４  満足したか？
３１６  最終結果
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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