本發(fā)明涉及X射線成像系統(tǒng)領(lǐng)域，并且更特別地涉及X射線成像系統(tǒng)的幾何配置。此類幾何配置包括將X射線源和X射線檢測(cè)器面板相對(duì)于將拍攝其X射線的對(duì)象進(jìn)行放置。此放置可以是X射線源和檢測(cè)器組件的平移或者圍繞對(duì)象的旋轉(zhuǎn)以從不同的角度輻射障礙。此類配置還可以包括調(diào)整光闌或準(zhǔn)直器和改變對(duì)象與X射線源之間的距離以便獲得X射線圖像的縮放或變焦的效果。

背景技術(shù)：

醫(yī)療成像系統(tǒng)通常包括某些用戶控件以調(diào)整成像參數(shù)。用一系列輸入來確定所需配置值，所述一系列輸入包括所執(zhí)行的研究的類型和被成像的受試者的特性。在給定某個(gè)受試者和期望研究的情況下選擇正確配置的過程是關(guān)鍵性的，因?yàn)檫@直接地影響圖像質(zhì)量和受試者的健康。在X射線成像的情況下，例如，由于X射線輻射對(duì)受試者的有害性質(zhì)，由錯(cuò)誤配置引起的圖像重?cái)z是尤其不期望的。

在傳統(tǒng)安置中，操作者手動(dòng)地控制所述配置。輻射劑量通常從醫(yī)學(xué)研究和受試者的尺寸導(dǎo)出。系統(tǒng)的位置配置通常是憑目測(cè)手動(dòng)地完成的，即，準(zhǔn)直器安置和X射線源和檢測(cè)器面板的位置由操作者確定。然而，此過程是耗時(shí)的且易于產(chǎn)生誤差，因?yàn)椴僮髡卟痪哂袑?duì)所應(yīng)用的調(diào)整的清楚視野。這導(dǎo)致X射線系統(tǒng)的低效使用和不得不捕捉多個(gè)X射線的風(fēng)險(xiǎn)。

已經(jīng)提出了使得成像過程更加高效且不那么易于產(chǎn)生誤差的解決方案。

在WO2006024622A1中，提出了一種X射線成像系統(tǒng)，其中，使用相機(jī)來捕捉要成像的受試者的圖像。或者從2D圖像數(shù)據(jù)獲得體積參數(shù)，或者從2D圖像獲得3D模型。根據(jù)體積參數(shù)，以自動(dòng)化方式導(dǎo)出X射線成像系統(tǒng)的配置。此系統(tǒng)的缺點(diǎn)是從2D圖像進(jìn)行的參數(shù)提取并不總是準(zhǔn)確的，尤其是當(dāng)相機(jī)處于與X射線發(fā)射器大大不同的角度時(shí)不準(zhǔn)確。另一缺點(diǎn)是從2D圖像進(jìn)行的3D模型擬合是處理器密集的操作。另一缺點(diǎn)是操作者不能在不檢查實(shí)際拍攝的X射線圖像的情況下驗(yàn)證自動(dòng)導(dǎo)出的改變。

US20140016750A1公開了一種X射線成像系統(tǒng)，其中，使用深度相機(jī)來獲得受試者的位置信息并將X射線發(fā)射器自動(dòng)地放置于修正位置中。同樣，在這里操作者不能驗(yàn)證自動(dòng)導(dǎo)出的改變。

本發(fā)明旨在克服上述缺點(diǎn)并減少對(duì)X射線成像系統(tǒng)進(jìn)行配置和微調(diào)所需的時(shí)間和努力而同時(shí)仍向操作者提供驗(yàn)證。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)第一方面，用一種用于配置X射線成像系統(tǒng)以便拍攝對(duì)象的X射線圖像的方法來達(dá)到此目標(biāo)，所述方法包括以下步驟：

- 從一個(gè)或多個(gè)深度相機(jī)獲得所述對(duì)象的一個(gè)或多個(gè)第一深度圖像。所述一個(gè)或多個(gè)深度相機(jī)至少覆蓋在X射線成像系統(tǒng)的當(dāng)前配置中被此X射線成像系統(tǒng)的X射線源的X射線束覆蓋的區(qū)域。

- 在客戶端設(shè)備的顯示器上向用戶顯示從所述一個(gè)或多個(gè)深度圖像導(dǎo)出的印象圖像（impression image）。所述印象圖像包括被X射線束覆蓋的區(qū)域的表示。

- 從客戶端設(shè)備獲得X射線成像系統(tǒng)相對(duì)于此印象圖像的第一幾何位置修正。

- 用所述一個(gè)或多個(gè)深度相機(jī)與X射線成像系統(tǒng)之間的已知關(guān)系將此第一幾何位置修正轉(zhuǎn)換成X射線成像系統(tǒng)的實(shí)際幾何位置配置。

- 將所述實(shí)際幾何位置配置應(yīng)用于X射線成像系統(tǒng)。

在深度圖像中，像素表示深度相機(jī)與在相機(jī)前面的最近對(duì)象之間的距離。換言之，在應(yīng)用鏡頭修正之后，其可被變換成以相機(jī)的位置為坐標(biāo)系原點(diǎn)的點(diǎn)云。這些像素還可通過與來自不同傳感器的輸入的組合而被分配其它屬性?？梢詫⒋祟愊袼乜梢暬癁槿S或3D空間中的點(diǎn)并使用來自不同傳感器的信息進(jìn)行著色。印象圖像然后給出至少將被處于其當(dāng)前配置的X射線系統(tǒng)成像的區(qū)域的視圖，即，像是從某個(gè)角度拍攝的所述區(qū)域的圖片。只要深度相機(jī)配準(zhǔn)被X射線束覆蓋的區(qū)域，就可以用X射線源與深度相機(jī)之間的已知關(guān)系將深度圖像變換成印象圖像。

這樣，用戶或操作者在顯示器上看到將被照射的區(qū)域，并且可以提供修正，即第一幾何位置修正。例如，如果將拍攝腿的X射線，則操作者可以注意到腿并未完全在X射線源的照射區(qū)域內(nèi)部，并且因此指定需要應(yīng)用平移修正。由于所述修正是根據(jù)所顯示印象圖像而定義的，所以所述修正是相對(duì)于所顯示的印象圖像并且仍需要被轉(zhuǎn)換成X射線系統(tǒng)的實(shí)際配置，這是在轉(zhuǎn)換步驟中完成的。在所述轉(zhuǎn)換之后，所述配置被應(yīng)用于所述X射線系統(tǒng)。

可選地，可以重復(fù)地執(zhí)行這種方法，即在應(yīng)用之后，拍攝新的一組深度圖像以生成新的印象圖像以便驗(yàn)證所述配置是正確的。

優(yōu)點(diǎn)是印象圖像是從深度圖像導(dǎo)出的，因?yàn)槠湓试S生成被照射區(qū)域的視場(chǎng)而不是相機(jī)的視場(chǎng)。其甚至允許生成不能通過直接地用相機(jī)拍攝圖像來實(shí)現(xiàn)的視場(chǎng)。深度圖像還允許在沒有3D模型或表面的擬合的情況下生成印象圖像。改變隱含地存在于深度圖像中的點(diǎn)云的視點(diǎn)就足夠了。為了避免遺漏點(diǎn)云或深度圖像中的某些點(diǎn)，可以使用多個(gè)深度相機(jī)。

另一優(yōu)點(diǎn)是操作者不必為了所述配置而出現(xiàn)在X射線系統(tǒng)本身處。當(dāng)對(duì)象已被放在X射線源前面或下面時(shí)，操作者可以從同一客戶端設(shè)備執(zhí)行所述配置和圖像拍攝。這允許X射線圖像的更快速獲取和X射線系統(tǒng)的更經(jīng)濟(jì)的使用。

根據(jù)實(shí)施例，從客戶端設(shè)備的獲得還包括：

- 接收用戶與顯示器的交互作為第一幾何位置修正。

如果顯示器是觸摸顯示器，則用戶可以因此直接地與顯示器相交互，導(dǎo)致愉快且交互式的體驗(yàn)。用戶還可以間接地與顯示器相交互，例如通過使用諸如鼠標(biāo)之類的接口設(shè)備。

有利地，印象圖像的視場(chǎng)包括X射線源的視場(chǎng)。

這樣，印象圖像提供了X射線圖像將看起來如何的好的想象，因?yàn)榫秃孟袷怯锰幱谂cX射線源相同的位置中的相機(jī)拍攝了印象圖像。優(yōu)選地，印象圖像的視角大于X射線的視角，從而向用戶提供落在所述區(qū)域外面的東西的視圖。

另一優(yōu)點(diǎn)是允許以容易且簡(jiǎn)單的方式執(zhí)行轉(zhuǎn)換，因?yàn)轱@示器上的移動(dòng)直接對(duì)應(yīng)于X射線源在與X射線源的光軸正交的平面中的移動(dòng)。

根據(jù)實(shí)施例，所述顯示包括在印象圖像上顯示指示被X射線束覆蓋的區(qū)域的目標(biāo)區(qū)域。所述獲得然后包括接收目標(biāo)區(qū)域相對(duì)于印象圖像的重新放置作為第一幾何位置修正。

顯示器因此不僅顯示將被當(dāng)前配置照射的區(qū)域的圖像，即印象圖像，而且將目標(biāo)區(qū)域顯示為在已應(yīng)用所述配置之后應(yīng)被照射的區(qū)域。這可以例如通過在印象圖像上疊加矩形來完成。然后通過將此疊加重新放置在印象圖像上來定義重新放置和因此的修正。這還可以以相反方向完成，即通過相對(duì)于疊加和因此的目標(biāo)區(qū)域在顯示器上重新放置印象圖像。如果在印象圖像內(nèi)表示對(duì)象，則可以相對(duì)于目標(biāo)區(qū)域重新放置對(duì)象以實(shí)現(xiàn)重新放置。

這樣，以容易且交互式的方式定義了修正，由此，修正的效果在其被應(yīng)用之前直接在顯示器上可見。

根據(jù)實(shí)施例，第一幾何位置修正包括X射線系統(tǒng)的第一平移位置修正。所述實(shí)際幾何位置配置然后包括X射線系統(tǒng)的實(shí)際平移位置配置，并且所述轉(zhuǎn)換包括將此第一平移位置修正轉(zhuǎn)換成X射線成像系統(tǒng)的此實(shí)際平移位置配置。

換言之，用戶因此執(zhí)行純平移修正，即在由印象圖像定義的平面中的修正。這例如可以通過在顯示器上移位印象圖像或目標(biāo)區(qū)域來完成。有利地，該交互是通過在顯示器上作為此第一平移位置修正而執(zhí)行的搖攝操作來完成的。在觸摸顯示器的情況下，這可以通過在顯示器上用手指進(jìn)行的搖攝操作來完成。替換地，這可以通過用諸如鼠標(biāo)之類的接口元件來執(zhí)行搖攝而完成。

平移修正還將導(dǎo)致X射線源的平移，優(yōu)選地連同檢測(cè)器面板一起。

第一幾何位置修正還可以包括X射線系統(tǒng)的第一旋轉(zhuǎn)位置修正，并且實(shí)際幾何位置配置包括X射線系統(tǒng)的實(shí)際旋轉(zhuǎn)位置配置。所述轉(zhuǎn)換然后包括將此第一旋轉(zhuǎn)位置修正轉(zhuǎn)換成X射線成像系統(tǒng)的此實(shí)際旋轉(zhuǎn)位置配置。

換言之，即使對(duì)象處于用于照射的正確位置上，仍可能期望從另一角度照射對(duì)象。角度的改變?nèi)缓笥尚D(zhuǎn)位置修正來定義。實(shí)際旋轉(zhuǎn)位置配置然后將包括X射線源的平移和旋轉(zhuǎn)以便獲得旋轉(zhuǎn)修正。

有利地，所述交互然后包括作為第一旋轉(zhuǎn)位置修正在顯示器上執(zhí)行的旋轉(zhuǎn)操作，即，通過與屏幕的直接或間接交互。

可以通過印象圖像的實(shí)際旋轉(zhuǎn)、即通過如同應(yīng)用了修正一樣生成新的印象圖像來進(jìn)一步向用戶可視化所述修正。這在應(yīng)用實(shí)際旋轉(zhuǎn)位置配置之前為用戶提供了修正結(jié)果的良好視圖。

第一幾何位置修正還可以包括第一縮放位置修正，并且實(shí)際幾何位置配置可以包括X射線系統(tǒng)的光闌配置。所述轉(zhuǎn)換然后包括將此第一縮放位置修正轉(zhuǎn)換成X射線成像系統(tǒng)的此光闌配置。

因此用戶指示應(yīng)照射更小或更大的區(qū)域，其類似于被X射線束覆蓋的區(qū)域的縮放。因此這將導(dǎo)致最終X射線圖像上的變焦效果。在數(shù)字術(shù)語(yǔ)中，這將稱為數(shù)字變焦。為了實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)，改變X射線源的光闌或準(zhǔn)直器以便照射已縮放區(qū)域。

替換地或補(bǔ)充地，第一幾何位置修正包括第一縮放位置修正，并且實(shí)際幾何位置配置包括對(duì)象相對(duì)于X射線系統(tǒng)的X射線源和檢測(cè)器面板的距離配置。所述轉(zhuǎn)換然后包括將所述第一縮放位置修正轉(zhuǎn)換成所述距離配置。

因此通過沿著X射線源的光軸調(diào)整對(duì)象相對(duì)于X射線源和檢測(cè)器面板的位置來實(shí)現(xiàn)照射區(qū)域的類似縮放。這還導(dǎo)致更大或更小的部分將被照射的效果，并且因此實(shí)現(xiàn)了最終X射線圖像的變焦效果。

在兩種情況下，所述交互可以包括作為第一縮放位置配置而在顯示器上執(zhí)行的印象圖像或目標(biāo)區(qū)域的縮放操作。有利地，此縮放操作是在顯示器上執(zhí)行的捏操作。

用戶因此通過與顯示器的交互來定義縮放位置修正。或者縮放印象圖像而同時(shí)目標(biāo)區(qū)域保持相同，或者縮放目標(biāo)區(qū)域而同時(shí)印象圖像保持相同。印象圖像或目標(biāo)區(qū)域的尺寸中的改變?nèi)缓笫菍?duì)于第一縮放位置修正的度量。

優(yōu)點(diǎn)是可以由用戶通過基于印象圖像的與顯示器的交互來容易地定義所有類型的修正，即平移、旋轉(zhuǎn)和縮放。通過各種實(shí)施例，修正的結(jié)果也是通過印象圖像的改變或目標(biāo)區(qū)域的改變而在顯示器上已經(jīng)直接可見的。

對(duì)象可以是較大對(duì)象的一部分。在這種情況下，所述方法還可以包括：

- 確定印象圖像中的較大對(duì)象的幾何位置。

- 在印象圖像上呈現(xiàn)較大對(duì)象的疊加。

接收目標(biāo)區(qū)域相對(duì)于印象圖像的重新放置然后包括接收較大對(duì)象的此疊加相對(duì)于目標(biāo)區(qū)域的重新放置。

可能是如下情況，即要拍攝其X射線圖像的對(duì)象或?qū)ο蟮囊徊糠致湓谏疃认鄼C(jī)的視場(chǎng)之外。例如，要拍攝腿的X射線圖像，但是深度相機(jī)僅捕捉到身體的上部。在這種情況下，識(shí)別身體的上部并以疊加的形式在印象圖像之上顯示身體的其余部分的估計(jì)。該估計(jì)本身是從對(duì)較大對(duì)象中的對(duì)象的先驗(yàn)知識(shí)獲得的。用戶然后可以相對(duì)于印象區(qū)域或目標(biāo)區(qū)域重新放置疊加，直至在目標(biāo)區(qū)域中顯示了在疊加中示出其估計(jì)的對(duì)象為止。疊加的重新放置然后是對(duì)于要應(yīng)用的修正的度量。

這可以在X射線系統(tǒng)仍處于其先前配置（其中拍攝另一對(duì)象（例如前一患者的身體部分）的圖像）時(shí)發(fā)生。用較大對(duì)象（例如，當(dāng)要拍攝腿的圖像時(shí)的患者的整個(gè)身體）的疊加，用戶可以執(zhí)行X射線系統(tǒng)的第一粗略配置以便使腿在（一個(gè)或多個(gè)）深度相機(jī)的視圖內(nèi)且因此在印象圖像內(nèi)。

根據(jù)實(shí)施例，對(duì)象或較大對(duì)象還可以包括骨骼和關(guān)節(jié)。所述方法然后還包括：

- 根據(jù)印象圖像或深度圖像來確定這些關(guān)節(jié)的位置。

- 通過這些關(guān)節(jié)與所述對(duì)象之間的已知位置關(guān)系用所述對(duì)象的估計(jì)圖像疊加印象圖像。

這在對(duì)象不可見時(shí)（在其中例如對(duì)象是骨結(jié)構(gòu)或器官的X射線成像中情況常常如此）特別有用?？梢酝ㄟ^圖像識(shí)別算法直接地從印象圖像或從深度圖像識(shí)別關(guān)節(jié)。估計(jì)圖像然后是對(duì)象在正確位置中的再現(xiàn)，從而給出X射線圖像的印象并因此提供最終結(jié)果的好的想象。

根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及一種用于拍攝對(duì)象的X射線圖像的X射線系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

- X射線源和X射線檢測(cè)器。

- 一個(gè)或多個(gè)深度相機(jī)，其至少覆蓋被X射線源的X射線束覆蓋的區(qū)域并被配置成獲得一個(gè)或多個(gè)第一深度圖像。

- 客戶端設(shè)備，其包括被適配成向用戶顯示印象圖像的顯示器。

- 控制器，其被配置成：

○ 從一個(gè)或多個(gè)第一深度圖像導(dǎo)出此印象圖像，所述印象圖像包括被X射線束覆蓋的區(qū)域的表示。

○ 從客戶端設(shè)備獲得X射線成像系統(tǒng)相對(duì)于印象圖像的第一幾何位置修正；

○ 通過所述一個(gè)或多個(gè)深度相機(jī)與所述X射線成像系統(tǒng)之間的已知關(guān)系將第一幾何位置修正轉(zhuǎn)換成X射線成像系統(tǒng)的實(shí)際幾何位置配置；

○ 將所述實(shí)際幾何位置配置應(yīng)用于X射線成像系統(tǒng)。

附圖說明

圖1圖示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的X射線成像系統(tǒng)的各部分。

圖2圖示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的X射線成像系統(tǒng)的各部分。

圖3圖示出根據(jù)實(shí)施例的在客戶端設(shè)備上執(zhí)行以便獲得X射線成像系統(tǒng)的幾何位置修正的步驟；以及

圖4圖示出根據(jù)實(shí)施例的在客戶端設(shè)備上執(zhí)行以便獲得X射線成像系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)位置修正的步驟；以及

圖5圖示出根據(jù)實(shí)施例的在客戶端設(shè)備上執(zhí)行以便獲得X射線成像系統(tǒng)的幾何位置修正的步驟；以及

圖6圖示出根據(jù)實(shí)施例的用以用骨結(jié)構(gòu)或骨骼疊加印象圖像的步驟；以及

圖7圖示出根據(jù)實(shí)施例的在客戶端設(shè)備上執(zhí)行以便推斷印象圖像的步驟。

圖8圖示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的X射線成像系統(tǒng)的示意圖。

具體實(shí)施方式

圖1圖示出根據(jù)實(shí)施例的X射線成像系統(tǒng)的各部分。該系統(tǒng)包括用以照射受試者105的X射線源108或X射線管108。陣列103圖示出所示設(shè)置中的將被來自X射線源108的X射線束輻射的區(qū)域。該束是從X射線源108沿著其光軸104發(fā)出的。目的是配置X射線成像系統(tǒng)，使得受試者105上的適當(dāng)區(qū)域被輻射并因此被成像。在下面的實(shí)施例中將針對(duì)其中要對(duì)對(duì)象107（即受試者105（即，人）的膝蓋）成像的情況圖示出X射線設(shè)備100的配置。根據(jù)本示例，因此目的是使對(duì)象107在X射線束內(nèi)，即在區(qū)域103內(nèi)。該X射線束然后被受試者105后面的X射線檢測(cè)器面板111檢測(cè)到。此類檢測(cè)器面板可以例如是用于直接地捕捉圖像的數(shù)字版本的數(shù)字平板檢測(cè)器。

X射線成像系統(tǒng)包括若干配置方式，以便操縱或改變被輻射區(qū)域103和因此的X射線圖像的視場(chǎng)。定義受試者105上的被輻射陣列的X射線成像系統(tǒng)的配置還被稱為X射線成像系統(tǒng)的幾何配置或幾何位置配置。目的是定義幾何位置配置，使得對(duì)象107被正確地成像且因此被X射線成像系統(tǒng)輻射。

系統(tǒng)的第一種幾何位置配置是X射線源108相對(duì)于受試者且更具體地在平行于檢測(cè)器111的平面中的平移移動(dòng)135，即X射線成像系統(tǒng)的平移配置。在圖1的系統(tǒng)中，可以通過X射線源108支撐組件130沿著引導(dǎo)件131至134的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)此類平移移動(dòng)或平移位置配置。引導(dǎo)件131和132允許在第一方向120上的移動(dòng)且引導(dǎo)件133和134允許在第二方向121上的移動(dòng)。沿著這兩個(gè)方向120和121的移動(dòng)的任何組合然后定義X射線源108的平移位置修正。還可以用受試者105位于其上面的支撐臺(tái)110的移動(dòng)來完成平移位置配置。還可以通過X射線源108的移動(dòng)與支撐臺(tái)110的移動(dòng)的組合來完成平移移動(dòng)。X射線源相對(duì)于受試者105的平移移動(dòng)將導(dǎo)致受試者上的輻射區(qū)域103的重新放置。

系統(tǒng)的第二種幾何位置配置是旋轉(zhuǎn)位置配置，由此，X射線源108相對(duì)于受試者105旋轉(zhuǎn)以便從不同的角度對(duì)對(duì)象107成像。優(yōu)選地，X射線源然后繞著在該處光軸104穿過受試者105的表面的點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致純粹的觀察角的改變而不改變視場(chǎng)本身。這可以通過X射線源圍繞其本身的旋轉(zhuǎn)與X射線源沿著三個(gè)方向120、121和122的移動(dòng)相組合而實(shí)現(xiàn)。這還可以通過支撐臺(tái)110的小的旋轉(zhuǎn)或通過支撐臺(tái)110與X射線源108的組合移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。

第三種幾何位置配置是準(zhǔn)直器或光闌的配置。通常此類準(zhǔn)直器在X射線源的前面且使X射線束局限于一定形狀。這允許對(duì)受試者105上的輻射區(qū)域103進(jìn)行縮放并因此限制到受試者的接收輻射的量。

第四種幾何位置配置是X射線源108到受試者105和因此到對(duì)象107的距離的配置，即X射線成像系統(tǒng)的距離配置。X射線源越是靠近受試者105，被輻射區(qū)域103變得越小。此距離配置可以通過使X射線源、支撐臺(tái)111或兩者沿著軸122移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本實(shí)施例的X射線成像系統(tǒng)還包括深度相機(jī)101和102。深度相機(jī)被放置和配置成使得其視場(chǎng)包括由X射線源108捕捉的區(qū)域103。根據(jù)另外的實(shí)施例，深度相機(jī)被用于配置X射線系統(tǒng)。

圖2圖示出根據(jù)替換實(shí)施例的X射線成像系統(tǒng)的各部分。X射線檢測(cè)器面板211處于垂直位置，并且受試者抵靠著檢測(cè)器面板以豎直位置站立。針對(duì)平移移動(dòng)，X射線源208連同檢測(cè)器面板211一起沿著方向222和221移動(dòng)。針對(duì)距離配置，X射線源沿著方向222更遠(yuǎn)離或更靠近受試者205和因此的對(duì)象207移動(dòng)。同樣，在這里，在受試者205上示出在X射線系統(tǒng)的當(dāng)前設(shè)置中被X射線束覆蓋的區(qū)域203。X射線系統(tǒng)還可以進(jìn)一步允許配置X射線源208中的準(zhǔn)直器或光闌。被附著到X射線源208的是至少覆蓋區(qū)域203的深度相機(jī)201。優(yōu)選地，X射線源208的光軸與深度相機(jī)201的光軸對(duì)準(zhǔn)或基本上平行。

圖8給出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括如圖1和圖2中所示的X射線成像部分的X射線成像系統(tǒng)800的示意性概覽。其包括對(duì)應(yīng)于X射線源201或101的X射線源808、對(duì)應(yīng)于檢測(cè)器面板111或211的檢測(cè)器面板811和可選地根據(jù)圖1的情況下的工作臺(tái)810。如果要拍攝對(duì)象107或207的X射線圖像，則需要適當(dāng)?shù)嘏渲貌考?10、811和/或808，即需要定義然后應(yīng)用于這些部件的幾何配置853。此幾何配置853是由控制器850計(jì)算的。為了這樣做，控制器850從（一個(gè)或多個(gè)）深度相機(jī)801接收一個(gè)或多個(gè)深度圖像852。根據(jù)這些深度圖像852，控制器導(dǎo)出印象圖像854。此印象圖像進(jìn)而被發(fā)送到客戶端設(shè)備851。通過與用戶的交互，客戶端設(shè)備然后獲得相對(duì)于印象圖像854的幾何修正855并將其發(fā)送到控制器850?？刂破魅缓髲慕邮盏降男拚?55和部件810、811和/或808與（一個(gè)或多個(gè)）深度相機(jī)801之間的已知關(guān)系來導(dǎo)出適當(dāng)?shù)膸缀闻渲?53。也可以在客戶端設(shè)備851中實(shí)現(xiàn)控制器850的功能和邏輯資源。

深度圖像852是其中圖像中的每個(gè)點(diǎn)表示深度相機(jī)801與在其前面的受試者之間的距離值的2D圖像。可以將深度圖像852與彩色或紅外傳感器信息組合。還可以將該深度圖像變換成其中用3D坐標(biāo)來表示圖像的每個(gè)點(diǎn)的點(diǎn)云。

印象圖像是如從某個(gè)視角看的受試者105、107的常規(guī)彩色或灰階圖像，并且是由控制器850從一個(gè)或多個(gè)深度圖像852獲得的。印象圖像優(yōu)選地至少具有X射線源808以其當(dāng)前設(shè)置的視角，即，就好像是印象圖像是用相機(jī)用與X射線源808相同的光軸且至少用相同觀察角拍攝的。這樣，印象圖像給出如果在當(dāng)前配置中拍攝則X射線圖像將包含什么信息的印象。

在其中深度相機(jī)與X射線源的光軸（諸如用圖2的深度相機(jī)201）對(duì)準(zhǔn)的情況下，可以直接地從深度圖像獲得印象圖像，只要區(qū)域203在深度相機(jī)201的視場(chǎng)內(nèi)即可。如果在深度圖像中存在彩色屬性，則這些可以被用于印象圖像，否則可以將圖像中的深度距離值轉(zhuǎn)換成灰階或彩色值。

在其中使用超過一個(gè)相機(jī)的情況下或者當(dāng)相機(jī)并未與X射線源的光軸對(duì)準(zhǔn)（諸如圖1所示）時(shí)，不能直接地從深度圖像獲得印象圖像。在這種情況下，通過將每個(gè)點(diǎn)表示為被固定到各深度相機(jī)的坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)而將深度圖像轉(zhuǎn)換成點(diǎn)云?？蛇x地，每個(gè)點(diǎn)還可以包括彩色或灰階值。在下一步中，然后將從每個(gè)深度圖像獲得的點(diǎn)云合并成單個(gè)點(diǎn)云。這可以通過將每個(gè)點(diǎn)云的坐標(biāo)系變換成相對(duì)于X射線成像源的單個(gè)固定坐標(biāo)系來完成。針對(duì)該變換，考慮深度相機(jī)與X射線源之間的已知位置關(guān)系。根據(jù)該單個(gè)點(diǎn)云圖像，然后通過生成源自X射線源位于該處的點(diǎn)云且沿著X射線源的光軸的視圖來導(dǎo)出印象圖像。

還可以通過利用解剖模型和/或X射線成像系統(tǒng)的模型間接地從（一個(gè)或多個(gè)）深度圖像852導(dǎo)出印象圖像854。在這種情況下，控制器具有所存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)受試者三維解剖模型。根據(jù)（一個(gè)或多個(gè)）深度圖像或點(diǎn)云，其檢索受試者的位置、尺寸和取向且然后變換解剖模型，使得其擬合受試者的導(dǎo)出參數(shù)。然后，控制器將圖像再現(xiàn)為源自此解剖模型的某個(gè)觀察角的視圖，從而獲得再現(xiàn)印象圖像。換言之，控制器854獲得受試者的三維模型且然后根據(jù)此模型再現(xiàn)印象圖像。由于深度數(shù)據(jù)可能是不完整的，這具有優(yōu)點(diǎn)，即其提供印象圖像生成方面的更大靈活性，但是另一方面，印象圖像可能看起來不那么逼真。

當(dāng)使用解剖模型時(shí)，還可以將X射線成像系統(tǒng)的模型用于再現(xiàn)印象圖像的生成。在這種情況下，X射線成像系統(tǒng)的三維模型在控制器854中可用?？刂破魅缓髮⑻幱谄洚?dāng)前配置的X射線成像系統(tǒng)放置于此模型中，并且還將受試者的已變換解剖模型置于X射線成像系統(tǒng)的模型內(nèi)。與深度圖像組合，處于其當(dāng)前配置的X射線成像系統(tǒng)和受試者的完整三維模型然后可用。然后，控制器將來自此完整模型的受試者的視圖再現(xiàn)為再現(xiàn)印象圖像。這提供甚至更加逼真的視圖。

圖3根據(jù)實(shí)施例圖示出如何在客戶端設(shè)備301上定義幾何修正855?？蛻舳嗽O(shè)備301是具有觸摸屏或顯示器306（例如電容觸摸屏）的觸摸設(shè)備。在屏幕上，將從控制器850獲得的印象圖像854向用戶顯示為印象圖像302。還在此印象圖像302之上或之內(nèi)顯示目標(biāo)區(qū)域303。此目標(biāo)區(qū)域303定義被X射線成像系統(tǒng)覆蓋的受試者305上的當(dāng)前區(qū)域，即如果將在當(dāng)前配置中拍攝X射線圖像，則該區(qū)域?qū)⒈惠椛?。根?jù)深度圖像，X射線源與受試者305之間的距離是已知的。根據(jù)此距離，可以導(dǎo)出受試者305上的X射線束的實(shí)際尺寸并將其示為目標(biāo)區(qū)域303。這樣，印象圖像302包括被X射線束覆蓋的區(qū)域（類似于相應(yīng)的圖1和圖2中的區(qū)域103和203）的表示。目標(biāo)區(qū)域303還可以是印象圖像的一部分。例如，如果印象圖像是再現(xiàn)印象圖像，則目標(biāo)區(qū)域的生成可以是再現(xiàn)過程的一部分。這可以例如通過當(dāng)再現(xiàn)印象圖像時(shí)在X射線成像系統(tǒng)的模型內(nèi)的X射線管的位置處引入照明源來完成。由于作為模型的一部分的幾何配置，印象圖像還將包括目標(biāo)區(qū)域303作為受試者上的被照明表面。

客戶端設(shè)備301的用戶然后以這樣的方式對(duì)目標(biāo)區(qū)域303進(jìn)行重新放置和縮放，即目標(biāo)區(qū)域303對(duì)應(yīng)于期望區(qū)域323（即實(shí)際上應(yīng)被X射線源輻射的區(qū)域和因此的要拍攝其X射線圖像的區(qū)域）。期望區(qū)域323應(yīng)至少覆蓋要拍攝其X射線圖像的對(duì)象。在圖3的示例中，所述對(duì)象是人的膝蓋307。

圖3-a)圖示出由用戶進(jìn)行以便使感興趣對(duì)象（即，膝蓋307）在目標(biāo)區(qū)域303內(nèi)的目標(biāo)區(qū)域303的平移。目標(biāo)的平移可以由在觸摸設(shè)備301的顯示器306上執(zhí)行的觸摸和拖曳操作（也稱為搖攝操作）來完成。為此，用戶可以例如使用一個(gè)或多個(gè)手指或觸筆。拖曳操作的結(jié)果是目標(biāo)區(qū)域303的平移修正304，并且因此表示X射線成像系統(tǒng)的期望修正。在圖3-b)中示出了平移修正304的結(jié)果，其中，目標(biāo)區(qū)域303現(xiàn)在處于其新位置。

然后，用戶執(zhí)行也如圖3-b)中所示的目標(biāo)區(qū)域303的縮放位置修正324。在本示例中，這是通過使得目標(biāo)區(qū)域303更小以便限制受試者305的X射線輻射來完成的。這樣，用戶指示X射線輻射應(yīng)局限于由已縮放目標(biāo)區(qū)域323定義的受試者305上的區(qū)域。由于設(shè)備301是觸摸設(shè)備，所以此縮放位置修正324可以通過用戶與觸摸屏306的交互來完成。當(dāng)使得目標(biāo)區(qū)域303更大時(shí)，可以使用拉（zooming）操作，并且當(dāng)使得目標(biāo)區(qū)域303更小時(shí)，可以使用捏操作。在圖3-c)中示出了縮放位置修正324的結(jié)果。

可以借助于客戶端設(shè)備來執(zhí)行的X射線成像系統(tǒng)的第三幾何位置修正是如圖4所示的旋轉(zhuǎn)位置修正404。在圖4-a)中，印象圖像302上的目標(biāo)區(qū)域413被示為在圖3-c)中獲得的。用戶然后定義目標(biāo)區(qū)域413圍繞受試者305且因此圍繞要被成像的對(duì)象307的旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)修正因此定義要從其對(duì)區(qū)域413中的對(duì)象307進(jìn)行成像的不同角度。可以用用戶在觸摸屏301上的旋轉(zhuǎn)操作來定義此修正。響應(yīng)于此旋轉(zhuǎn)操作，客戶端設(shè)備301然后旋轉(zhuǎn)印象圖像302。為了這樣做，從一個(gè)或多個(gè)深度圖像導(dǎo)出新的印象圖像402以便獲得圖像402，如同其是在應(yīng)用旋轉(zhuǎn)操作之后從一定角度拍攝的一樣。圖4-b)圖示出觸摸設(shè)備301的顯示器306上的旋轉(zhuǎn)位置修正404的結(jié)果。

根據(jù)圖3和4的實(shí)施例，客戶端設(shè)備301獲得包括平移位置修正304、縮放位置修正324以及旋轉(zhuǎn)位置修正404的幾何位置修正。還可以替換地用在觸摸設(shè)備301的屏幕302上顯示的按鈕來獲得為了定義修正的用戶輸入。這在圖5中圖示出。墊（pad）510可以用于平移位置修正304、縮放按鈕511和512用于縮放位置修正以及旋轉(zhuǎn)按鈕513至516用于旋轉(zhuǎn)位置修正。客戶端設(shè)備還可以具有鍵盤或鼠標(biāo)，并且然后可以用來自鍵盤或鼠標(biāo)的輸入來獲得修正。

圖5還示出了用以在客戶端設(shè)備301的顯示器306上將修正可視化的替換方式。在圖5-a)中，連同目標(biāo)區(qū)域503一起顯示初始印象圖像502。目標(biāo)區(qū)域現(xiàn)在在屏幕上具有固定位置，但是印象圖像502將基于用戶輸入而被移動(dòng)或修改。圖5-b)示出了平移修正的結(jié)果。印象圖像502已通過視覺平移而被更新成圖像522以反映由用戶應(yīng)用的平移修正。通過此平移，對(duì)象307（即，膝蓋）現(xiàn)在在目標(biāo)區(qū)域503內(nèi)。圖5-c)然后示出了由用戶通過縮放操作執(zhí)行的另一縮放位置修正的結(jié)果。此縮放操作可以例如通過在觸摸屏306上的捏或拉操作或者用縮放按鈕511和512來執(zhí)行。在這種情況下，印象圖像522被放大，以便反映由用戶定義、導(dǎo)致已放大印象圖像542的變焦操作。用縮放位置修正，對(duì)應(yīng)于目標(biāo)區(qū)域503的成像區(qū)域現(xiàn)在被約束為對(duì)象307，從而限制對(duì)X射線的曝光量。

根據(jù)另一實(shí)施例，當(dāng)客戶端設(shè)備正在使用再現(xiàn)印象圖像時(shí)，印象圖像在用戶執(zhí)行修正的同時(shí)連同目標(biāo)503區(qū)域一起被重新再現(xiàn)。在這種情況下，在客戶端設(shè)備301上執(zhí)行的修正被變換成X射線成像系統(tǒng)的幾何配置。此配置然后被應(yīng)用于X射線成像系統(tǒng)的模型，并且從已更新模型再現(xiàn)包括目標(biāo)區(qū)域的新印象圖像?？梢赃M(jìn)一步實(shí)時(shí)地執(zhí)行印象圖像的此重新再現(xiàn)，從而提供流暢的用戶體驗(yàn)。

幾何位置修正定義對(duì)象與表示X射線成像系統(tǒng)的當(dāng)前配置的目標(biāo)區(qū)域之間的期望的相對(duì)移動(dòng)。此期望相對(duì)移動(dòng)因此定義X射線成像系統(tǒng)的期望幾何重新配置。由于X射線成像系統(tǒng)與深度相機(jī)之間的預(yù)定義位置關(guān)系，可以用對(duì)印象圖像或目標(biāo)區(qū)域執(zhí)行的幾何位置修正來導(dǎo)出X射線成像系統(tǒng)的幾何重新配置。

根據(jù)平移修正304，計(jì)算X射線成像系統(tǒng)的平移配置。平移然后是X射線源相對(duì)于對(duì)象307的三維移動(dòng)。這可以通過相對(duì)于對(duì)象移動(dòng)X射線源和檢測(cè)器、通過相對(duì)于X射線源移動(dòng)對(duì)象或通過兩者的組合來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)執(zhí)行平移配置時(shí)，被固定到X射線源的坐標(biāo)系并不相對(duì)于被固定到對(duì)象307的坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)。有利地，導(dǎo)出的印象圖像至少具有X射線源的視場(chǎng)或視角。在這種情況下，印象圖像的虛擬光軸與X射線源的光軸基本上相同。換言之，印象圖像中的目標(biāo)區(qū)域提供與當(dāng)重新配置的X射線系統(tǒng)將會(huì)拍攝圖像時(shí)相同的視場(chǎng)。在這種情況下，在同一平面（即，與X射線源的光軸正交的平面）中定義X射線成像系統(tǒng)的平移配置和平移修正之間的平移。

根據(jù)旋轉(zhuǎn)修正404，導(dǎo)出X射線源的旋轉(zhuǎn)配置。為了執(zhí)行旋轉(zhuǎn)修正404，X射線源需要圍繞對(duì)象307且因此圍繞目標(biāo)區(qū)域303旋轉(zhuǎn)。在此旋轉(zhuǎn)之后，X射線源仍需要處于距對(duì)象307的如在修正之前相同的距離。旋轉(zhuǎn)配置將導(dǎo)致X射線源的平移和旋轉(zhuǎn)的組合。替換地，可以用受試者或受試者位于其上面的表面的俯仰和/或滾轉(zhuǎn)和/或偏航移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)相同的效果。

可以用X射線成像系統(tǒng)的兩個(gè)配置可能性來應(yīng)用縮放修正324。第一可能性是通過適配X射線源的準(zhǔn)直器尺寸或孔徑。通過使得準(zhǔn)直器的孔徑更小，被輻射區(qū)域?qū)⒏?；并且通過使得其更大，被輻射區(qū)域?qū)⒏?。?zhǔn)直器的開度和因此的準(zhǔn)直器的配置與目標(biāo)區(qū)域的尺寸和X射線源與對(duì)象之間的距離直接相關(guān)。目標(biāo)區(qū)域的尺寸由用戶在客戶端設(shè)備301上定義，并且距離可以從深度圖像導(dǎo)出。這樣，準(zhǔn)直器配置是從縮放修正324導(dǎo)出的。

用以應(yīng)用縮放操作324的第二配置可能性是通過改變X射線源與對(duì)象307之間的距離。通過減小該距離，目標(biāo)區(qū)域?qū)⒆冃?，并且通過增加該距離，目標(biāo)區(qū)域?qū)⒆兇?。因此，X射線源與對(duì)象307之間的距離配置是從當(dāng)前距離和縮放操作324導(dǎo)出的，即目標(biāo)區(qū)域相對(duì)于對(duì)象307的尺寸變化。

還可以將兩個(gè)上述配置可能性組合以便實(shí)現(xiàn)期望的縮放修正324。優(yōu)選地，通過改變準(zhǔn)直器的開度來實(shí)現(xiàn)修正。然后只有當(dāng)準(zhǔn)直器已經(jīng)處于其最寬設(shè)置時(shí)才應(yīng)用距離配置。

一般地，拍攝X射線圖像以獲得關(guān)于人的內(nèi)部對(duì)象（諸如例如骨或器官）的信息。在這種情況下，該對(duì)象本身在印象圖像上將不是可見的。圖6圖示出在客戶端設(shè)備上用印象圖像執(zhí)行以便更準(zhǔn)確地定義期望目標(biāo)區(qū)域的另外的步驟。當(dāng)獲得人605的深度圖像時(shí)，在深度圖像中識(shí)別關(guān)節(jié)608的位置。這可以例如用如在市場(chǎng)上可獲得的傳感器中間件軟件（諸如Microsoft Kinect軟件開發(fā)工具包或SDK）來完成。根據(jù)關(guān)節(jié)608的位置，變換解剖模型以匹配受試者的（即，已識(shí)別關(guān)節(jié)608）的姿勢(shì)。此模型可以包括骨、器官及其它組織類型的對(duì)象607。根據(jù)該模型，然后已知對(duì)象607的位置，并且然后在印象圖像上疊加再現(xiàn)609。圖6的示例中，在印象圖像602上疊加或者在其內(nèi)部再現(xiàn)包括對(duì)象607的骨骼或骨骼的一部分609。這允許用戶或操作者更準(zhǔn)確地定義目標(biāo)區(qū)域603并因此照射更少的健康組織。如果要拍攝器官的圖像，也可以使用骨609的疊加。一般地，器官相對(duì)于骨的位置比其相對(duì)于人的圖像的位置被更好地了解?？蛻舳丝梢酝ㄟ^從圖像數(shù)據(jù)庫(kù)檢索器官相對(duì)于骨結(jié)構(gòu)的位置來進(jìn)一步指示器官的位置。

圖7-a)圖示出其中印象圖像702不覆蓋對(duì)象707的情況。用戶因此將不能在目標(biāo)區(qū)域中移動(dòng)對(duì)象。當(dāng)X射線成像系統(tǒng)仍在針對(duì)先前的受試者定義的位置上時(shí)情況可能如此。為了避免粗糙的手動(dòng)修正和因此的配置，根據(jù)圖7-b)和-c)的步驟。在第一步驟b)中，圖像識(shí)別算法識(shí)別在印象圖像內(nèi)的受試者705的部分并推斷受試者705的其余部分708作為附加圖像709。當(dāng)用戶然后如步驟c)中所示且根據(jù)圖5的實(shí)施例將印象圖像702移動(dòng)到目標(biāo)區(qū)域703中時(shí)，客戶端將在其顯示器上示出完整的附加圖像709或其一部分。印象圖像連同附加圖像709一起的移動(dòng)704然后定義X射線成像系統(tǒng)的平移修正。

根據(jù)上述實(shí)施例，當(dāng)基于用戶在客戶端設(shè)備上的修正來計(jì)算X射線成像系統(tǒng)的幾何位置配置時(shí)，然后將該配置應(yīng)用于X射線成像系統(tǒng)。系統(tǒng)然后移動(dòng)至適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｈ缓罂梢灾貜?fù)根據(jù)上述實(shí)施例的程序以便對(duì)修正進(jìn)行微調(diào)。

還可以實(shí)時(shí)地完成配置的計(jì)算及其應(yīng)用，即在用戶改變印象圖像或目標(biāo)區(qū)域的位置的同時(shí)：

? 計(jì)算并應(yīng)用配置

? 拍攝新深度圖像

? 在顯示器上示出新印象圖像。

同樣，例如可以每100ms執(zhí)行這些步驟，從而為用戶提供X射線成像系統(tǒng)的實(shí)時(shí)且流暢的視圖。

雖然通過參考具體實(shí)施例例證了本發(fā)明，但對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將顯而易見的是，本發(fā)明不限于前述例證性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，并且可以用各種改變和修改來具現(xiàn)化本發(fā)明而不脫離本發(fā)明的范圍。因此本實(shí)施例應(yīng)在所有方面上被視為例證性的而非限制性的，由所附權(quán)利要求而不是由前文的描述來指示本發(fā)明的范圍，并且因此意圖在其中涵蓋落在權(quán)利要求的等價(jià)的意義和范圍內(nèi)的所有改變。換言之，可設(shè)想其覆蓋落在基本底層原理的范圍內(nèi)且在本專利申請(qǐng)中要求保護(hù)其本質(zhì)屬性的任何和所有修改、變化或等價(jià)物。此外本專利申請(qǐng)的讀者將理解的是，單詞“包括”或“包含”不排除其它元件或步驟，單詞“一”或“一個(gè)”不排除復(fù)數(shù)，并且諸如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、處理器或另一集成單元之類的單個(gè)元件可履行在權(quán)利要求中敘述的若干手段的功能。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何參考標(biāo)號(hào)理解為限制相關(guān)的各權(quán)利要求。當(dāng)在本描述中或權(quán)利要求中使用時(shí)，引入術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”、“a”、“b”、“c”等以將類似的元件或步驟區(qū)別開而不必然地描述連續(xù)或按時(shí)間的順序。同樣地，出于描述性目的引入了術(shù)語(yǔ)“頂部”、“底部”、“上”、“下”等而不必然地用來指示相對(duì)位置。要理解的是，這樣使用的術(shù)語(yǔ)在適當(dāng)情況下是可互換的，并且本發(fā)明的實(shí)施例能夠按照其它序列或者以不同于上文所述或圖示的那些的取向而根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行操作。