專利名稱：用于變換輸入數(shù)據(jù)的方法以及醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將測量數(shù)據(jù)經(jīng)過醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備、特別是X射線設(shè)備的傳輸路徑從發(fā)送器系統(tǒng)傳輸?shù)浇邮掌飨到y(tǒng)的方法，其中，將測量數(shù)據(jù)作為變換方法的輸入數(shù)據(jù)變換為輸出值并且在經(jīng)過傳輸路徑的傳輸之后再次反向變換，其中，輸入數(shù)據(jù)的值處于最大值和最小值之間，并且為了變換使用分配函數(shù)(aiordrumgsfimktion)，以便為輸入數(shù)據(jù)的每個(gè)值分配ー個(gè)輸出值。此外，本發(fā)明還涉及ー種醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備以及可以直接加載到醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備的發(fā)送系統(tǒng)的或接收系統(tǒng)的存儲器中的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
在利用醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備、例如CT系統(tǒng)進(jìn)行檢查期間，利用旋轉(zhuǎn)的探測器在非常短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大的數(shù)據(jù)量，因?yàn)樘綔y器具有多個(gè)信道，所述信道在檢查期間以短的采樣間隔被讀取。這些數(shù)據(jù)必須從CT系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)部件、即機(jī)架或從探測器經(jīng)過傳輸路徑被傳輸?shù)紺T 系統(tǒng)的非旋轉(zhuǎn)部件，即圖像重建裝置，所述圖像重建裝置根據(jù)這些數(shù)據(jù)建立待重建的圖像。 該傳輸應(yīng)當(dāng)盡可能快速運(yùn)行，但同時(shí)在數(shù)據(jù)的信號質(zhì)量上還應(yīng)當(dāng)盡可能沒有損失，例如通過數(shù)據(jù)的傳輸過程產(chǎn)生的提高的噪聲。為了在帶寬和容量方面盡可能低成本地設(shè)計(jì)在旋轉(zhuǎn)部件和非旋轉(zhuǎn)部件之間的具有滑環(huán)的傳輸路徑，需要例如通過壓縮算法降低數(shù)據(jù)量。目前，對于從機(jī)架到數(shù)據(jù)處理裝置的傳輸，將數(shù)據(jù)這樣預(yù)處理，使得從模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的初始的20比特?cái)?shù)據(jù)減去ー個(gè)偏置值。將結(jié)果通過變換而對數(shù)化并且由此縮放到16比特?cái)?shù)據(jù)空間。通過該過程就明顯降低了數(shù)據(jù)量，然而導(dǎo)致對負(fù)值的限幅(所謂的 Clipping)。在高數(shù)據(jù)率的情況下，例如在短的采樣時(shí)間或完全探測器利用的情況下，應(yīng)用附加的壓縮算法，以便進(jìn)一步壓縮數(shù)據(jù)，從而可供使用的傳輸路徑、即滑環(huán)的容量，足以將數(shù)據(jù)在檢查期間跟上地傳輸。在接收器側(cè)首先在連接在數(shù)據(jù)處理裝置之前的所謂的接收器中再次撤銷該附加的壓縮。然后將數(shù)據(jù)按照對數(shù)化的數(shù)據(jù)格式進(jìn)ー步傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理裝置。然后在那里將數(shù)據(jù)或者以對數(shù)化形式進(jìn)ー步處理或者變換回初始的線性尺度，即，反對數(shù)化(指數(shù)化)。雖然對數(shù)化數(shù)據(jù)的提供是很好地為了進(jìn)一步處理、即圖像重建的目的設(shè)置的，但是該過程具有以下缺陷1.在低輸入信號時(shí)由于噪聲而可能出現(xiàn)負(fù)的測量值。因?yàn)閷τ谛∮诨虻扔诹愕臄?shù)沒有定義實(shí)對數(shù)，所以將這些值置為大于零的固定值(限幅)。這導(dǎo)致，在后面進(jìn)行的融合 (Fusing)(=在圖像重建的框架內(nèi)組合多個(gè)相鄰的像素)時(shí)只能實(shí)現(xiàn)不滿意的噪聲降低。2.存在特殊的校正算法，如散射校正、EFS濾波等，在這些算法中除了對數(shù)數(shù)據(jù)之外還需要在線性強(qiáng)度標(biāo)尺上的數(shù)據(jù)的代表，即，線性數(shù)據(jù)。從對數(shù)的到線性的數(shù)據(jù)的額外變換導(dǎo)致不期望的附加時(shí)間開銷。

發(fā)明內(nèi)容
由此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于變換輸入數(shù)據(jù)的改進(jìn)方法。
在按照本發(fā)明的方法中，將借助醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備、例如CT系統(tǒng)獲得的輸入數(shù)據(jù)借助分配函數(shù)進(jìn)行變換，所述分配函數(shù)為輸入數(shù)據(jù)的每個(gè)值分配ー個(gè)輸出值。按照本發(fā)明在此設(shè)置，對于可以處于最小和最大值之間的值的至少ー個(gè)子區(qū)域，使用方根函數(shù) (Wurzelfunktion; 0相應(yīng)地，醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備、特別是X射線系統(tǒng)、特別優(yōu)選是CT系統(tǒng)，具有通過用于傳輸測量數(shù)據(jù)的傳輸路徑互相連接的發(fā)送器系統(tǒng)和接收器系統(tǒng)，其將測量數(shù)據(jù)作為變換的輸入數(shù)據(jù)變換到輸出值并且在通過傳輸路徑的傳輸之后再次反向變換。輸入數(shù)據(jù)的值位于最大值和最小值之間，并且為了變換使用分配函數(shù)，以便為輸入數(shù)據(jù)的每個(gè)值分配一個(gè)輸出值，其中按照本發(fā)明對于在最小值和最大值之間的值的至少一部分使用方根函數(shù)作為分配函數(shù)?？梢灾苯蛹虞d到發(fā)送系統(tǒng)的存儲器中的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品具有程序代碼段，以便在使用方根函數(shù)的條件下執(zhí)行對輸入數(shù)據(jù)的變換?？梢灾苯蛹虞d到接收器系統(tǒng)的存儲器中的第二計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品具有程序代碼段， 以便對變換的輸入數(shù)據(jù)執(zhí)行反向變換和/或可選地將線性化的數(shù)據(jù)和/或?qū)?shù)化的數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)處理裝置，例如圖像重建裝置。通過選擇方根函數(shù)作為分配函數(shù)的至少一部分，可以與噪聲特征匹配并且由此與探測器信號的信息內(nèi)容匹配，因?yàn)樾旁氡仍趯挼姆秶鷥?nèi)由光子噪聲為主并且由此方根形式地取決于信號大小。由此信息內(nèi)容保持幾乎不變，但是用于傳輸所需帶寬被降低并且由此產(chǎn)生與傳輸路徑的信道容量的匹配。借助可編程邏輯電路，如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)，簡單實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換⑴msetzimg)。數(shù)據(jù)的值的不期望的限幅(Clipping)通過本發(fā)明其他特征(即，在低于定義的閾值情況下不變換地傳輸測量值)來避免。通過變換函數(shù)降低待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量使得可以通過更好地利用現(xiàn)有的傳輸容量實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備的進(jìn)ー步節(jié)省可能性。這例如也允許實(shí)現(xiàn)具有特別大的探測器的醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備，因?yàn)檫@樣也可以毫無問題地傳輸?shù)玫降母蟮臄?shù)據(jù)量。此外，該方法還首先適合于量子計(jì)數(shù)的探測器，因?yàn)樘貏e是在控制區(qū)域的下部，即對于低的測量值，無損失地(不變換地)傳輸。方根函數(shù)的特別的優(yōu)點(diǎn)是，可以將變換后的數(shù)據(jù)的精度最佳地與輸入信號的信息內(nèi)容匹配。這使得待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的字寬降低，每采樣值例如12比持/像素，而不是迄今為止的16比持/像素。與數(shù)據(jù)的接下來的進(jìn)ー步壓縮相結(jié)合，在第一步驟中的該降低可以使得實(shí)際上待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)極大降低。對此的基礎(chǔ)在于壓縮器的特性如果其特性是，其節(jié)省 (按照比特/像素)按照良好近似僅取決于具體的信號，而不是取決于壓縮的數(shù)據(jù)的字寬， 則待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量可以極大地減小。如果壓縮節(jié)省在具體情況下例如為5比持/像素，則數(shù)據(jù)量在對數(shù)化變換的情況下從16比特/像素減小到11比特/像素(輸出量的69% )， 而在按照本發(fā)明的變換的情況下從12比特/像素減小到7比特/像素(輸出量的58% )。本發(fā)明的其他優(yōu)選實(shí)施方式和擴(kuò)展從后面的描述給出。在此，X射線系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品也可以類似于從屬的方法權(quán)利要求進(jìn)ー步擴(kuò)展?？梢允褂萌我獯蔚?、例如三次或四次的方根函數(shù)。優(yōu)選地使用平方根函數(shù)，因?yàn)樾旁氡纫云椒礁问饺Q于X射線量子的數(shù)量并且由此變換理想地與量子噪聲匹配。也就是，由噪聲引起的信號偏差不會不成比例地通過變換被加強(qiáng)。優(yōu)選地，可以(除了方根函數(shù)作為第一分配函數(shù)之外)對于在最小值和最大值之間的值的至少第二部分，使用與第一分配函數(shù)不同的第二分配函數(shù)作為分配函數(shù)?？梢允褂貌煌蔚姆礁瘮?shù)或合適的多項(xiàng)式作為第二分配函數(shù)。例如在優(yōu)選擴(kuò)展中使用線性函數(shù)作為第二分配函數(shù)。在此，可以對于如下輸入值的片段使用線性函數(shù)，即所述輸入值比對其使用了方根函數(shù)的輸入值低。由此實(shí)現(xiàn)了，壓縮的輸出值，特別是對于小的值，保持為小，由此實(shí)現(xiàn)了在變換系數(shù)方面的決定性益處。即，優(yōu)選地關(guān)于輸入數(shù)據(jù)確定在兩個(gè)傳輸函數(shù)之間的切換點(diǎn)，低于該切換點(diǎn)按照第二分配函數(shù)變換輸入數(shù)據(jù)，而高于該切換點(diǎn)按照第一分配函數(shù)變換輸入數(shù)據(jù)。為了避免在原始輸入數(shù)據(jù)的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換之后的偏移校正情況下可能產(chǎn)生的負(fù)值，在第二分配函數(shù)、特別是線性函數(shù)中，優(yōu)選加上選擇為大于零的偏置值。偏置值面向優(yōu)選原始數(shù)據(jù)的噪聲的強(qiáng)度并且選擇為這樣大，使得負(fù)值僅以小的，即，可忽略的可能性出現(xiàn)。如果實(shí)際上出現(xiàn)這樣的情況，則不是傳輸負(fù)的值，而是傳輸該值零，這在足夠大的偏置值的情況下具有可忽略的影響。由此通過加上合適的偏置值避免了負(fù)值的限幅，而無需符號比特，該符號比特幾乎使得動態(tài)范圍的一半被浪費(fèi)。由此明顯改善了噪聲情況下的變換。特別地，在方根函數(shù)情況下可以在應(yīng)用該分配函數(shù)之前或之后將該值乘以縮放系數(shù)，其值選擇為大于零。縮放系數(shù)使得在選擇的比特寬度情況下所述變換最大地利用可用的動態(tài)范圍。在此，可電子地非常簡單地計(jì)算的2的冪是有利的。優(yōu)選可以根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的最大值和/或最小值選擇縮放系數(shù)α的值。例如可以這樣確定縮放系數(shù)α，使得最大探測器測量值在變換之后例如相應(yīng)于12比特值。也就是說，在這種情況下縮放系數(shù)α的確定僅根據(jù)可能的最大值來進(jìn)行。替換地但是也可以，為了確定縮放系數(shù)α引入最小值或在最小值或最大值之間的其他值。這允許與輸入數(shù)據(jù)的值分布相匹配，特別是當(dāng)輸入數(shù)據(jù)的主要部分具有低的值時(shí)。如果例如要預(yù)計(jì)的最大的輸入值處于在最大輻射強(qiáng)度的情況下的值的四分之一，則可以相應(yīng)提高縮放系數(shù)。在這種情況下除了強(qiáng)的負(fù)的輸入數(shù)據(jù)的限幅之外，還采用對太大值的限幅，其中超出限幅閾值的所有的值被置為相同的值。S卩，優(yōu)選地，對于在兩個(gè)傳輸函數(shù)之間的切換點(diǎn)的和對于縮放系數(shù)的具體的值，根據(jù)期望的每像素比特寬、原始輸入數(shù)據(jù)的最大可能的測量值和選擇的偏置值來確定。為了實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)分配函數(shù)之間的連續(xù)過渡，優(yōu)選地，在應(yīng)用第一分配函數(shù)、即方根函數(shù)之前，將定義的、恒定的偏移值加到輸入數(shù)據(jù)的值上或從輸入數(shù)據(jù)的值中減去。偏移值可以具有正的或負(fù)的值。于是，可以在一定程度上沿著第一軸移動第一分配函數(shù)。此外優(yōu)選地，在應(yīng)用第一分配函數(shù)之后將偏移值加到輸入數(shù)據(jù)的值上或從輸入數(shù)據(jù)的值減去。偏移值可以具有正的或負(fù)的值。這允許，沿著垂直于第一軸延伸的第二軸移動第一分配函數(shù)。由此可以通過這兩個(gè)偏移值將第一分配函數(shù)在兩個(gè)方向上在該平面中這樣移動，使得在這兩個(gè)分配函數(shù)之間的過渡是連續(xù)的。由此在過渡點(diǎn)中沒有中斷地給出輸入值至輸出值的明確分配。優(yōu)選地，在第一和第二分配函數(shù)之間的過渡不應(yīng)該僅僅是連續(xù)的而且還是連續(xù)可微的。為此，優(yōu)選地這樣選擇用于偏移值的值，使得在從第一分配函數(shù)到第二分配函數(shù)的過渡點(diǎn)中第一分配函數(shù)的和第二分配函數(shù)的導(dǎo)數(shù)相等。也就是例如如果第二分配函數(shù)是具有斜率1的線性函數(shù)，則借助偏移值這樣改變方根函數(shù)，使得縮放的方根函數(shù)的斜率在切換點(diǎn)上同樣等于1。對于偏置值、縮放系數(shù)、偏移值和方根次數(shù)的值可以是確定的、不變的值，所述值對于所謂的靜態(tài)變換在所有檢查中都保持相同。替代這樣的靜態(tài)變換，可以使用動態(tài)變換， 其中對于ー個(gè)或所有上述值的值可以在每次檢查中重新確定。這使得可以改善對傳輸路徑的信道容量的利用。在動態(tài)變換情況下例如CT系統(tǒng)的控制在配置拍攝模式時(shí)例如將最佳的縮放系數(shù)和/或切換點(diǎn)或等效配置參數(shù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理系統(tǒng)和醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備、例如CT系統(tǒng)的接收器上。每像素比特寬在此不變。例如如果在恒定的縮放系數(shù)情況下和通過偏移值確定的切換點(diǎn)的情況下對于足夠的質(zhì)量在高強(qiáng)度時(shí)需要14比持/像素，在中等強(qiáng)度時(shí)需要13比持/像素并且在低強(qiáng)度時(shí)需要12比特/像素，則例如X射線系統(tǒng)或CT系統(tǒng)按照迄今為止的方案必須設(shè)計(jì)為14比持/像素。然而，利用本發(fā)明已經(jīng)可以利用12或13比特實(shí)現(xiàn)足夠的質(zhì)量，這在傳輸路徑的不足的數(shù)據(jù)傳輸容量情況下允許對數(shù)據(jù)壓縮的棄用。


以下借助附圖結(jié)合實(shí)施例再次更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。附圖中圖1示出了具有圖像重建裝置的X射線計(jì)算機(jī)斷層造影系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖，圖2示出了變換和反變換過程的示意圖，圖3示出了組合的分配函數(shù)，并且圖4示出了變換過程的流程圖。
具體實(shí)施例方式首先，圖1示意性示出了醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備，在本實(shí)施例中是具有圖像重建裝置21的 CT系統(tǒng)1。CT系統(tǒng)1作為X射線系統(tǒng)的例子在此主要包括通用的掃描儀10，在該掃描儀中在機(jī)架11上具有旋轉(zhuǎn)的探測器16和與探測器16相対的X射線源15的探測器系統(tǒng)5圍繞測量空間12周轉(zhuǎn)(umlaufen)?；颊吲P榻裝置3或患者臺3位于掃描儀10之前，其上部2可以與位于其上的患者0 —起被移向掃描儀10，以便將患者0穿過測量空間12相對于探測器系統(tǒng)16移動。通過控制裝置20控制掃描儀10和患者臺3，從該控制裝置中通過通用的控制接ロ M得到采集控制信號AS，以便以常規(guī)的方式按照預(yù)定的測量協(xié)議控制整個(gè)系統(tǒng)。通過患者0沿著ζ方向的運(yùn)動(該ζ方向與縱向通過測量空間12的系統(tǒng)軸ζ相應(yīng))和X射線源15的同時(shí)周轉(zhuǎn)，對于X射線源15相對于患者0在測量期間得到螺旋形軌跡。在此，探測器16總是相對于X射線源15平行周轉(zhuǎn)，以便采集患者0的測量數(shù)據(jù)作為原始輸入數(shù)據(jù) E，所述測量數(shù)據(jù)然后被用來重建體積圖像數(shù)據(jù)。同樣還可以進(jìn)行順序的測量方法，在該測量方法中在ζ方向上的ー個(gè)固定位置上開始并且然后在一個(gè)周轉(zhuǎn)、ー個(gè)部分周轉(zhuǎn)、或者多個(gè)周轉(zhuǎn)期間在有關(guān)的ζ位置上采集所需的原始輸入數(shù)據(jù)E，以便在該ζ位置上重建截面圖像或者以便從原始輸入數(shù)據(jù)E中重建多個(gè)ζ位置體積圖像數(shù)據(jù)。按照本發(fā)明的方法原則上還可以采用其他醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備，例如具有多個(gè)X射線源和/或探測器和/或具有形成ー個(gè)完整的環(huán)的探測器的CT系統(tǒng)?，F(xiàn)在附加地參考圖2。由探測器16采集的原始輸入數(shù)據(jù)E被傳輸?shù)紺T系統(tǒng)1的數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)32，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)處理、變換和壓縮。
為了預(yù)處理原始輸入數(shù)據(jù)E，數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)32具有AD轉(zhuǎn)換器和用于偏置校正的単元36，其將原始輸入數(shù)據(jù)E變換到具有20比特/像素格式的線性化的輸入數(shù)據(jù)S。為了執(zhí)行變換，數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)32具有用于按照本發(fā)明將輸入數(shù)據(jù)S變換到變換后的數(shù)據(jù)T的第一變換器37。為此，第一變換器37可以具有帶有可編程邏輯(FPGA)的處理器?，F(xiàn)在結(jié)合圖3舉例解釋用于按照本發(fā)明的變換的方法，變換器37優(yōu)選地按照該方法工作。在變換中，在該例子中輸入數(shù)據(jù)S的低位部分Dl按照下面的等式(1)變換，而高位數(shù)據(jù)D2按照等式( 變換T = S+0A 對于 S 彡 P(1)Τ = α·!^§ —Ob +Oc對于 S > P (2)對于這樣的變換方法，需要以下參數(shù)-用于變換低位數(shù)據(jù)Dl的偏置值0Α，-兩個(gè)偏移值0Β、0。，縮放系數(shù)α和方根函數(shù)的次數(shù)η和對于高位數(shù)據(jù)D2的變換，-值P，通過該值確定在兩個(gè)等式⑴和(2)之間的切換點(diǎn)。在此，首先確定方根函數(shù)的次數(shù)η和縮放系數(shù)α。為此考慮最大待預(yù)計(jì)的值和壓縮的數(shù)據(jù)T的期望的比特大小，例如12比持/像素，并且從中例如在使用平方根函數(shù)的情況下確定縮放系數(shù)α的大小。也可以使用更高次數(shù)的方根函數(shù)，以實(shí)現(xiàn)更高的變換次數(shù)。然后確定切換點(diǎn)P，在該切換點(diǎn)，對于輸入數(shù)據(jù)S的值從第一分配函數(shù)SQR更換為第二分配函數(shù)LIN。為此考慮分析電路的噪聲，由于該噪聲，輸入數(shù)據(jù)可能具有負(fù)的值。對于噪聲特征，可以假定具有標(biāo)準(zhǔn)偏差的高斯分布。對于切換點(diǎn)P，選擇關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)偏差來說足夠大的值。如果例如想要確保，至少99%的噪聲分布處于線性的函數(shù)部分中，則將P至少選擇為與標(biāo)準(zhǔn)偏差的三倍一樣大。因此確保，噪聲信號僅按照線性的分配函數(shù)被變換，而不是利用第二分配函數(shù)SQR。因此可以防止通過第二分配函數(shù)SQR帶來的噪聲信號的非線性失
ζΜ^ ο與切換點(diǎn)P平行地確定偏置值Oao優(yōu)選地這樣選擇它，使得其值正好與切換點(diǎn)P 的值ー樣大，從而噪聲分布對稱地處于線性分量中。在替換的優(yōu)選實(shí)施方式中與P不同地這樣選擇0Α，使得測量值S以<-Oa的值的出現(xiàn)概率是可接受地小的(例如Oa可以是標(biāo)準(zhǔn)偏差的四倍)。最后確定兩個(gè)偏移值0Β、0。。這樣選擇它們，使得在這兩個(gè)分配函數(shù)LIN和SQR之間的過渡點(diǎn)中，斜率即導(dǎo)數(shù)相同，即，在函數(shù)部分之間給出連續(xù)可微的過渡。在圖3中具體示出的實(shí)施例中為了變換高位的數(shù)據(jù)D2使用(優(yōu)選的)平方根函數(shù)。由此一般的等式( 可以優(yōu)選如下描述T = 2m ·ψ~0Β +Oc對于 S > P (2a)對于縮放系數(shù)α在此設(shè)置α = 2m，其中這樣調(diào)整m，使得可能最高的測量值Smax 的變換值Tmax小于利用期望的比特?cái)?shù)的最大可顯示的值(在12比特的情況下也就是Tmax < 4095 = 212-1)。在圖3所示的分配函數(shù)LIN和SQR中在輸入數(shù)據(jù)S的區(qū)域Dl中斜率大于在方根函數(shù)SQR的區(qū)域D2中。由此對于輸入數(shù)據(jù)S的低位，S卩，在區(qū)域Dl中，通過線性函數(shù)以最大精度實(shí)現(xiàn)了無錯誤的變換，而在高位的輸入數(shù)據(jù)S的區(qū)域中，即在區(qū)域D2中，方根函數(shù)SQR 的斜率小于線性函數(shù)LIN的斜率，并且從而具有大的字長的高位通過方根函數(shù)SQR越來越強(qiáng)地被壓縮?？梢赃@樣實(shí)現(xiàn)變換器37，使得其進(jìn)行靜態(tài)變換，在該靜態(tài)變換中偏置值Oa、偏移值 0B、0e和必要時(shí)縮放系數(shù)α以及方根函數(shù)中的次數(shù)η (在一般情況下按照等式O))在準(zhǔn)備階段中被確定并且然后不再改變。即，對于所有檢查保持相同的固定值。替換地還可以進(jìn)行動態(tài)的變換，在該動態(tài)的變換中偏置值0Α、縮放系數(shù)α和偏移值0B、0e或這些提到的值中的單個(gè)，對于每個(gè)檢查重新被確定?，F(xiàn)在重新參考圖2。數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)32具有壓縮器38，其對變換后的數(shù)據(jù)T進(jìn)行壓縮，從而在壓縮之后呈現(xiàn)僅具有例如5-8比特/像素的數(shù)據(jù)量的變換并壓縮后的數(shù)據(jù)T'。然后，從作為發(fā)送器系統(tǒng)工作的數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)32將變換并壓縮后的數(shù)據(jù)T'經(jīng)過數(shù)據(jù)傳輸路徑；34傳輸?shù)娇刂蒲b置20，后者為此具有作為接收器系統(tǒng)工作的接收器33。也就是，將變換并壓縮后的數(shù)據(jù)T'從作為發(fā)送器的數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)32經(jīng)過數(shù)據(jù)傳輸路徑34 傳輸?shù)浇邮掌?Receiver) 33。接收器33對變換并壓縮后的數(shù)據(jù)T'進(jìn)行解壓縮。為此接收器33具有解壓縮器 39，其將變換并壓縮后的數(shù)據(jù)T'解壓縮到變換后的數(shù)據(jù)T，從而其再次以12比持/像素的格式呈現(xiàn)。為此解壓縮器39可以具有帶有可編程邏輯(FPGA)的處理器。對于按照本發(fā)明變換后的數(shù)據(jù)T的反變換，設(shè)置反變換器40，其反向地執(zhí)行用于變換輸入數(shù)據(jù)S的方法，使得重新線性化的數(shù)據(jù)SD以初始的20比特/像素格式呈現(xiàn)。此外，反變換器40可以被構(gòu)造為用于提供反變換的、對數(shù)化的數(shù)據(jù)SD'。為此，反變換器40 可以具有帶有可編程邏輯(FPGA)的處理器。替換地，解壓縮和反變換還可以由處理器進(jìn)行。在接收器33的后面連接了圖像重建裝置21，該圖像重建裝置在該實(shí)施例中在控制裝置20中以軟件的形式實(shí)現(xiàn)在處理器上。由圖像重建裝置21重建的圖像然后被存儲在控制裝置20的存儲器22中和/或以常規(guī)方式在控制裝置20的顯示器35上輸出。其也可以通過在圖1中未示出的接ロ饋入到與CT系統(tǒng)1相連接的網(wǎng)絡(luò)，例如放射信息系統(tǒng)(RIS)中并且存儲到在那里可訪問的大容量存儲器中或者在那里連接的打印機(jī)或放映站(Filming-Mationen)上作為圖像輸出。數(shù)據(jù)可以被任意進(jìn)ー步處理并且然后被存儲或輸出。以下結(jié)合圖4解釋變換的過程。首先，在第一步驟I中對原始輸入數(shù)據(jù)E進(jìn)行預(yù)處理。在模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換之后通過減去預(yù)先確定的偏置值進(jìn)行偏置校正。作為結(jié)果，呈現(xiàn)以20比持/像素格式的線性的、偏置校正了的輸入數(shù)據(jù)S。在使用按照本發(fā)明的方法的條件下進(jìn)行輸入數(shù)據(jù)S的變換。對于按照等式(1)和Qa)的靜態(tài)變換，在步驟IIa中從存儲器(未示出)中加載對于偏置0A、縮放系數(shù)α和偏移值0B、0e以及切換點(diǎn)P的確定的值。如果進(jìn)行動態(tài)變換，則在步驟IIb中確定縮放系數(shù)α、切換點(diǎn)P和偏置值0Α、偏移值0B、Oc和方根函數(shù)的次數(shù)η。在第三步驟III中在本實(shí)施例中將輸入數(shù)據(jù)S在值P處劃分為第一區(qū)域Dl和第ニ區(qū)域D2。在此，在區(qū)域Dl中的輸入數(shù)據(jù)S的值低于在區(qū)域D2中的輸入數(shù)據(jù)S的值。在第四步驟IV中從區(qū)域D2中的高值的輸入數(shù)據(jù)中減去偏移值0B，并且然后在第五步驟V中將得到的數(shù)據(jù)按照平方根函數(shù)SQR變換并且由此壓縮。在接下來的第六步驟VI中將偏置值Oa加到區(qū)域Dl的值上并且此外將區(qū)域D2的開方后的值乘以縮放系數(shù)α。然后在第七步驟VII中將偏移值0。加到區(qū)域D2的值。此時(shí)，在第八步驟VIII中重新組合兩個(gè)區(qū)域Dl和D2并且形成變換后的數(shù)據(jù)Τ。 作為結(jié)果，輸入數(shù)據(jù)S的量通過分配函數(shù)從20比特/像素減少到12比特/像素(數(shù)據(jù)Τ)。在第九步驟IX中進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，正如其已經(jīng)在目前的通用的醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備、例如 CT系統(tǒng)1中使用的那樣。因此從以12比特/像素格式的變換后的數(shù)據(jù)T得到以例如5-8 比持/像素的體積的格式的變換并壓縮后的數(shù)據(jù)T'。在此，每像素比特?cái)?shù)的給出的范圍僅表示壓縮的典型假定的結(jié)果并且不是限制性地理解。在壓縮的數(shù)據(jù)T'中當(dāng)然也可以出現(xiàn)具有帶寬為4比特/像素或11比特/像素的值。以下簡化地不再再次提到該情況。返回參考圖2，然后進(jìn)行經(jīng)過傳輸路徑34、特別是經(jīng)過滑環(huán)30到接收器33的數(shù)據(jù)傳輸。在那里進(jìn)行以5至8比特/像素格式呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)T'的解壓縮，從而從5至8比特?cái)?shù)據(jù)重新變成12比特?cái)?shù)據(jù)Τ。壓縮的該反過程在接收器33的處理器/FPGA中進(jìn)行。在另ー個(gè)第二步驟中將變換后的12比特?cái)?shù)據(jù)T再次反變換，S卩，反過來應(yīng)用按照本發(fā)明的變換方法。在此將數(shù)據(jù)τ重新變換(數(shù)據(jù)SD)和/或?qū)?shù)化(SD')到初始的線性空間。然后可以將數(shù)據(jù)SD、SD'存儲在數(shù)據(jù)處理裝置21的存儲介質(zhì)22中。接收器33被構(gòu)造為向圖像重建裝置21提供線性數(shù)據(jù)或?qū)?shù)化數(shù)據(jù)SD、SD'。因此，可以在圖像重建裝置21中直接利用線性數(shù)據(jù)SD進(jìn)行濾波操作，例如借助自適應(yīng)濾波器進(jìn)行。由此從對數(shù)化到線性數(shù)據(jù)空間的反計(jì)算是多余的。數(shù)據(jù)的該換算可以完全打包地在接收器33的處理器/FPGA中進(jìn)行，這允許圖像重建裝置21直接利用線性數(shù)據(jù)SD工作。替換地，接收器33可以將線性數(shù)據(jù)SD以迄今為止公知的方式對數(shù)化，使得向圖像重建裝置21 提供的數(shù)據(jù)相應(yīng)于迄今為止通用的對數(shù)化的格式SD'。該對數(shù)化可以在使用查詢表的條件下進(jìn)行，這明顯降低了計(jì)算開銷和由此的時(shí)間需求。這表示與迄今為止的系統(tǒng)的向下兼容性。也就是接收器33被構(gòu)造為用于產(chǎn)生線性數(shù)據(jù)SD和對數(shù)化數(shù)據(jù)SD'。最后再次指出，前面描述的詳細(xì)的方法和構(gòu)造是實(shí)施例，并且基本原理也可以在寬的范圍內(nèi)由專業(yè)人員改變，而不脫離本發(fā)明由權(quán)利要求所規(guī)定的范圍。為完整性起見要指出，不定冠詞“一”或“一個(gè)”的使用不排除有關(guān)的特征也可以多重存在。
權(quán)利要求
1.一種用于將測量數(shù)據(jù)經(jīng)過醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備、特別是X射線設(shè)備(1)的傳輸路徑(34)從發(fā)送器系統(tǒng)(3 傳輸?shù)浇邮掌飨到y(tǒng)(31)的方法，其中，將測量數(shù)據(jù)作為變換方法的輸入數(shù)據(jù)( 變換為輸出值(T)并且在經(jīng)過所述傳輸路徑(34)傳輸之后再次反向變換，其中，所述輸入數(shù)據(jù)( 的值處于最大值(Max)和最小值(Min)之間，并且為了變換使用分配函數(shù)， 以便為所述輸入數(shù)據(jù)( 的每個(gè)值分配ー個(gè)輸出值(T)，其特征在干，對于處于最小值和最大值之間的值的至少ー個(gè)部分，使用方根函數(shù)(SQR)作為分配函數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在干，使用平方根函數(shù)(SQR)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在干，在應(yīng)用所述分配函數(shù)(SQR)之前或之后將所述輸出值⑴乘以大于零的縮放系數(shù)レ)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在干，對于在最小值Olin)和最大值(Max)之間的值的至少ー個(gè)第二部分使用與第一分配函數(shù)(SQR)不同的第二分配函數(shù) (LIN)，作為分配函數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在干，使用線性函數(shù)(LIN)作為第二分配函數(shù) (LIN)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在干，利用偏置值(Oa)使用所述第二分配函數(shù)(LIN)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在干，在應(yīng)用所述第一分配函數(shù) (SQR)之前將定義的恒定的偏移值(Ob)加到所述輸入數(shù)據(jù)(S)的值上或從所述輸入數(shù)據(jù) (S)的值中減去。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在干，在應(yīng)用所述第一分配函數(shù) (SQR)之后將偏移值(0。)加到所述輸入數(shù)據(jù)( 的值上或從所述輸入數(shù)據(jù)(S)的值中減去。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在干，這樣選擇所述偏移值(0B， Oc)，使得在從所述第一分配函數(shù)(SQR)到所述第二分配函數(shù)(LIN)的過渡點(diǎn)(P)處，所述第一分配函數(shù)(SQR)的和所述第二分配函數(shù)(LIN)的導(dǎo)數(shù)相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求3至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在干，根據(jù)最大值(Max)和/或最小值(Min)來選擇所述縮放系數(shù)(α)的值。
11.ー種醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備、特別是X射線設(shè)備(1)，具有通過用于傳輸測量數(shù)據(jù)的傳輸路徑(34)互相連接的發(fā)送器系統(tǒng)(3 和接收器系統(tǒng)(31)，其將測量數(shù)據(jù)作為變換方法的輸入數(shù)據(jù)( 變換到輸出值(T)并且在通過傳輸路徑(34)被傳輸之后再次反向變換，其中， 所述輸入數(shù)據(jù)(S)的值位于最大值(Max)和最小值(Min)之間，并且為了變換使用分配函數(shù)，以便為所述輸入數(shù)據(jù)(S)的每個(gè)值分配ー個(gè)輸出值(T)，其特征在干，對于在最小值(Min)和最大值(Max)之間的值的至少一部分使用方根函數(shù)(SQR)作為分配函數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備，其特征在于，所述醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備(1)的接收器系統(tǒng)(31)被構(gòu)造為用于反向變換被變換的輸入數(shù)據(jù)(S)。
13.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其能夠直接加載到發(fā)送器系統(tǒng)(3 的存儲器中，具有程序代碼段，用于按照權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法執(zhí)行對輸入數(shù)據(jù)(S)的變換。
14. 一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其能夠直接加載到接收器系統(tǒng)(3 的存儲器中，具有程序代碼段，用于對按照權(quán)利要求1至10中任ー項(xiàng)所述被變換的輸入數(shù)據(jù)(S)執(zhí)行反向變換和 /或用于將可選地線性的數(shù)據(jù)(SD)或?qū)?shù)化的數(shù)據(jù)(SD')輸出到數(shù)據(jù)處理裝置01)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于將測量數(shù)據(jù)經(jīng)過醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備、特別是X射線設(shè)備(1)的傳輸路徑(34)從發(fā)送器系統(tǒng)(32)傳輸?shù)浇邮掌飨到y(tǒng)(31)的方法，其中將測量數(shù)據(jù)作為變換方法的輸入數(shù)據(jù)(S)變換為輸出值(T)并且在經(jīng)過傳輸路徑傳輸之后再次反向變換，其中輸入數(shù)據(jù)的值處于最大值(Max)和最小值(Min)之間，并且為了壓縮使用分配函數(shù)，以便為輸入數(shù)據(jù)的每個(gè)值分配一個(gè)輸出值。按照本發(fā)明，對于處于最小值和最大值之間的值的至少一個(gè)部分，使用方根函數(shù)(SQR)作為分配函數(shù)。本發(fā)明還涉及一種用于執(zhí)行該數(shù)據(jù)的變換方法和反向變換的醫(yī)學(xué)技術(shù)設(shè)備以及一種可加載到發(fā)送器系統(tǒng)和接收器系統(tǒng)(33)中的用于變換和反向變換數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
文檔編號A61B6/03GK102525532SQ201110421790
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者D.尼德羅納, E.克拉夫特, H.溫克爾曼, K.斯蒂爾斯托弗, S.卡普勒, T.雷切爾 申請人:西門子公司