專利名稱：用于對圖像上的對象進(jìn)行縮放的圖像處理設(shè)備、成像系統(tǒng)、計算機(jī)程序、和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及被安排來對圖像內(nèi)的對象進(jìn)行縮放的圖像處理設(shè)備，所述圖像處理設(shè)備包括-校準(zhǔn)器，用來根據(jù)一個標(biāo)記的真實(shí)尺度與圖像內(nèi)以像素單位表示的該標(biāo)記的尺度之間的關(guān)系而導(dǎo)出的校準(zhǔn)因子來縮放對象。
本發(fā)明還涉及成像系統(tǒng)。
本發(fā)明還涉及用于允許對圖像內(nèi)的對象進(jìn)行縮放的方法。
本發(fā)明還涉及計算機(jī)程序。
在開頭段落中闡述的圖像處理設(shè)備的實(shí)施例是從US 6,405,071獲知的。已知的圖像處理設(shè)備被安排來從其X射線圖像確定根管(rootcanal)的長度，所述圖像包括與根管道對準(zhǔn)的標(biāo)記的投影。標(biāo)記具有預(yù)先知道的長度，并被用于校準(zhǔn)之用。因此，以像素單位表示的標(biāo)記的尺度與它的真實(shí)長度之間的關(guān)系(特別是比值)會產(chǎn)生一個圖像校準(zhǔn)因子。根管的測得的長度按照以像素單位表示的它的長度和校準(zhǔn)因子而被縮放。
通常的實(shí)踐是僅使用一個標(biāo)記以便確定圖像校準(zhǔn)因子。為此，用戶例如通過使用適當(dāng)?shù)匕才诺膱D形用戶接口以人工方式描繪標(biāo)記，并執(zhí)行適當(dāng)?shù)挠嬎阕映绦騺泶_定以像素單位表示的標(biāo)記的長度。當(dāng)校準(zhǔn)標(biāo)記的所述長度被確定時，用戶人工輸入標(biāo)記的真實(shí)尺度，以便由圖像處理設(shè)備的適當(dāng)?shù)男?zhǔn)器去計算校準(zhǔn)因子。
已知的圖像處理設(shè)備的缺點(diǎn)在于，當(dāng)在同一個圖像中的這些對象互相不同地取向時，為每個對象計算用于各個單獨(dú)的校準(zhǔn)因子需要分開的數(shù)據(jù)獲取。
本發(fā)明的目的是提供一種圖像處理設(shè)備，其中允許根據(jù)同一個數(shù)據(jù)組來對不同地取向的對象進(jìn)行縮放。
為此，在按照本發(fā)明的圖像處理設(shè)備中，校準(zhǔn)器還被安排成生成多個標(biāo)準(zhǔn)因子，該多個校準(zhǔn)因子是通過使用在所述圖像內(nèi)識別的多個不同取向的標(biāo)記而得到。
本發(fā)明的技術(shù)措施是基于這樣的觀點(diǎn)通過為圖像內(nèi)不同的取向的對象提供多個校準(zhǔn)因子，使得能夠同時校準(zhǔn)這些對象，由此這些校準(zhǔn)因子不是被指定給圖像的，而是與具有與一個相應(yīng)的標(biāo)記相同的空間取向的對象相聯(lián)系。這樣，就沒有必要去獲取代替多個必須的校準(zhǔn)因子的多個圖像數(shù)據(jù)，從而改進(jìn)數(shù)據(jù)獲取和后處理的過程。必須指出，對于標(biāo)記，可以使用具有預(yù)先知道的真實(shí)尺度的人工對象，或者使用包括具有已知尺度的區(qū)域的圖像(特別是醫(yī)療圖像)的一部分。
在按照本發(fā)明的圖像處理設(shè)備的實(shí)施例中，圖像處理設(shè)備還包括鏈接器，它被安排來形成組，每組包括至少一個與相應(yīng)的標(biāo)記相聯(lián)系的對象。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使多個對象互相聯(lián)系以用于校準(zhǔn)用途是特別有利的。這個措施具有下列優(yōu)點(diǎn)，在一個給定的組的校準(zhǔn)因子例如由于用戶互動而被更新的情形下，在該組內(nèi)的每個對象的真實(shí)尺度被自動更新。這個特性還提高按照本發(fā)明的圖像處理設(shè)備的用戶友好性和可靠度。把不同取向的對象劃分成適當(dāng)?shù)臄?shù)目的校準(zhǔn)組據(jù)認(rèn)為是有利的，由此，例如相同取向的對象與相同取向的標(biāo)記相聯(lián)系，因此共享同一個校準(zhǔn)因子。對與對象相聯(lián)系的標(biāo)記的選擇可以人工地進(jìn)行。在這種情形下，用戶選擇組內(nèi)的對象，并使用適當(dāng)?shù)膱D形互動工具把它們與適當(dāng)?shù)臉?biāo)記相聯(lián)系。優(yōu)選地，選擇標(biāo)記是自動啟動的，由此，例如使用有關(guān)圖像結(jié)構(gòu)的事先的信息。例如，對于解剖學(xué)的結(jié)構(gòu)，可以使用本身已知的模式識別引擎，或替換地，從另一個圖像可得到的信息，如適當(dāng)?shù)膱D像分段步驟的結(jié)果。
按照本發(fā)明的圖像處理設(shè)備的再一個實(shí)施例，所述設(shè)備還包括一個觀測裝置(visulizer)，它被安排來獨(dú)立地指示每個所述組。
優(yōu)選地，通過指定不同的彩色給對象和構(gòu)成不同的組的標(biāo)記，觀測裝置指示不同的組。替換地，有可能使用像適當(dāng)?shù)淖帜笖?shù)字信息那樣的不同的指示符以便用于不同的組。再替換地，有可能使用不同組的對象和標(biāo)記的不同的屬性，如線型(line formatting)、陰影、重疊等等。由于這種技術(shù)措施，用戶對于形成圖像的這些對象的取向有更好的深入的了解，這樣，幾乎沒有空間使校準(zhǔn)因子錯誤地分配給來自不同的校準(zhǔn)組的對象。
在按照本發(fā)明的圖像處理設(shè)備的又一個實(shí)施例中，校準(zhǔn)器還被安排成用該標(biāo)記的圖形樣板去覆蓋所述圖像，所述圖形樣板是與用于測量以像素單位表示的標(biāo)記的尺度的測量工具相聯(lián)系。
這個技術(shù)特性是基于這樣的觀點(diǎn)允許用戶來處理配備有相關(guān)的測量值的圖形對象是有利的，為了校準(zhǔn)的目的，該測量值在圖像中是可得到的。必須理解，在本發(fā)明的術(shù)語內(nèi)，術(shù)語‘標(biāo)記’起因于任何適合于校準(zhǔn)用途的圖形對象。例如，標(biāo)記可包括兩個地標(biāo)、在兩個地標(biāo)之間的一條線、具有直徑或半徑的圓、或包括多個像素的任何其它適當(dāng)?shù)囊痪S或多維對象。另外，標(biāo)記可以從適當(dāng)?shù)膱D像分段步驟得到，該步驟被安排來提供例如位于解剖或在圖像中顯示的對象的特定的部分的頂部的適當(dāng)?shù)男螤睢?br> 按照這個特征，校準(zhǔn)器被安排來用標(biāo)記的圖形樣板覆蓋圖像，該標(biāo)記與能測量以像素單位表示的標(biāo)記的尺度的相關(guān)工具相聯(lián)系。因此，用戶不必人工地描繪標(biāo)記，這改進(jìn)了校準(zhǔn)步驟的精度和可靠度。用來計算以像素單位表示的尺度的適當(dāng)?shù)膱D形子程序在技術(shù)上本身是已知的。優(yōu)選地，如果按照本發(fā)明的圖像處理設(shè)備被用于某些類型的圖像，例如用于規(guī)劃植入物，則圖形樣板可包括標(biāo)記的真實(shí)長度，用戶只需要確認(rèn)所使用的標(biāo)記真實(shí)長度，否則就相應(yīng)地修改它。在完成校準(zhǔn)步驟后，對象的真實(shí)尺度以高精度而被確定，并且基本上不必用戶的互動。已發(fā)現(xiàn)，最好是圖形樣板不單提供適當(dāng)?shù)臉?biāo)記，而且還自動計算它的以像素單位表示的尺度。多個適當(dāng)?shù)臏y量工具在技術(shù)上本身是已知的，其例子包括具有相關(guān)的測量功能的任何適當(dāng)?shù)男螤睢?br> 在按照本發(fā)明的圖像處理設(shè)備的再一個實(shí)施例中，測量工具是在一個幾何關(guān)系宏應(yīng)用框架內(nèi)被規(guī)定的。
這個技術(shù)措施是有利的，因?yàn)閳D形關(guān)系宏應(yīng)用可被配置成以這樣的方式與多個物體互相聯(lián)系，以使得當(dāng)單個對象被重新定位時，與它有關(guān)的其它對象隨之被重新定位。這不單導(dǎo)致提供完全自動化的圖像處理，而且也導(dǎo)致提供高度可靠的描繪、測量和校準(zhǔn)裝置。
使用幾何關(guān)系宏應(yīng)用框架來處理圖像的實(shí)施例是從被轉(zhuǎn)讓給本申請人的WO/0063844獲知的。該幾何宏應(yīng)用框架被安排來提供圖像內(nèi)規(guī)定的各種幾何樣板的詳細(xì)說明，特別是在結(jié)構(gòu)上與圖像的幾何關(guān)系內(nèi)的所述樣板互相聯(lián)系，從而提供各種幾何樣板的結(jié)構(gòu)處理，以便保持樣板之間某種預(yù)定的幾何一致性。當(dāng)結(jié)構(gòu)被提供以適當(dāng)?shù)牡貥?biāo)時，幾何關(guān)系宏應(yīng)用框架還允許分析和/或測量解剖學(xué)的結(jié)構(gòu)的幾何特性。在像圓、直線、球等等那樣的可預(yù)先規(guī)定的幾何樣板之間的范圍廣闊的可能的幾何關(guān)系是可能的，并在幾何關(guān)系宏應(yīng)用框架內(nèi)被規(guī)定。幾何樣板可由幾何關(guān)系宏應(yīng)用框架使用與幾何樣板有關(guān)的一個地標(biāo)或一組地標(biāo)而來進(jìn)行操作。圖2顯示可由幾何關(guān)系宏應(yīng)用框架控制的已知的幾何樣板的實(shí)施例，它被安排成規(guī)定在多個幾何樣板之間的幾何關(guān)系。
按照本發(fā)明的成像系統(tǒng)包括顯示器和如上闡述的圖像處理設(shè)備。有利地，按照本發(fā)明的成像系統(tǒng)還包括可連接到圖像處理設(shè)備的數(shù)據(jù)獲取單元。這種方式，提供了操作數(shù)據(jù)獲取和處理系統(tǒng)的簡易性，由此使得用戶能夠以高的可靠度實(shí)行必須的圖像處理步驟。
按照本發(fā)明的方法包括以下步驟-識別圖像內(nèi)多個不同取向的標(biāo)記；-對于每個標(biāo)記，根據(jù)標(biāo)記的真實(shí)尺度與以像素單位表示的標(biāo)記的尺度之間的關(guān)系來計算校準(zhǔn)因子；-生成多個校準(zhǔn)因子。
按照本發(fā)明的方法，有可能使用單個圖像以便通過使用被指定給不同對象的多個校準(zhǔn)因子來縮放多個對象。例如，這樣的圖像可包括在空間中不同取向的對象，每個對象需要分開的校準(zhǔn)因子以用于縮放用途。替換地或另外地，這樣的圖像可包括具有變焦放大或變焦縮小的粘貼(paste)區(qū)域，由于不同的放大倍數(shù)，它們需要不同的校準(zhǔn)因子。通過提供多個校準(zhǔn)因子(它們不是被整體地指定給圖像，而是指定給圖像內(nèi)分開的對象)，因此對需要不同的校準(zhǔn)因子的對象的縮放過程得以簡化。按照本發(fā)明的方法的另外的有利的實(shí)施例在權(quán)利要求9-12中闡述。
按照本發(fā)明的計算機(jī)程序被安排成能實(shí)行如上所述方法的各步驟。該計算機(jī)程序包括被安排來裝載圖像數(shù)據(jù)和運(yùn)行測量協(xié)議的適當(dāng)?shù)淖映绦颉Ｔ谝粋€通過用戶互動或自動地在圖像上識別適當(dāng)?shù)亩鄠€標(biāo)記的事件后，計算機(jī)程序起動測量協(xié)議以確定以像素單位表示的每個標(biāo)記的尺度。測量協(xié)議被安排來起動一個包含標(biāo)記的宏工具庫。優(yōu)選地，標(biāo)記通過使用適當(dāng)?shù)膱D像匹配技術(shù)被定位在圖像上。例如，當(dāng)用戶選擇由標(biāo)準(zhǔn)幾何形狀(例如圓或直線)表示的標(biāo)記時，匹配子程序通過適當(dāng)?shù)貙?biāo)記定尺寸和移位而實(shí)現(xiàn)在一部分圖像與標(biāo)記之間的自動匹配。當(dāng)校準(zhǔn)因子被確定時，使校準(zhǔn)因子參照它們所要計算的標(biāo)記來進(jìn)行存儲。校準(zhǔn)子程序還把這樣確定的校準(zhǔn)因子應(yīng)用到與它們相聯(lián)系的對象上。用戶可以改變標(biāo)記的真實(shí)尺寸數(shù)值，校準(zhǔn)和縮放就被自動更新。
下面參照附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明的這些和其它方面。


圖1示意地顯示包括不同取向的對象的圖像的實(shí)施例。
圖2示意地顯示幾何關(guān)系宏應(yīng)用框架的實(shí)施例(現(xiàn)有技術(shù))。
圖3示意地顯示圖像的實(shí)施例，這里幾何關(guān)系宏應(yīng)用框架用來規(guī)定圖像內(nèi)的標(biāo)記。
圖4示意地顯示按照本發(fā)明的圖像處理設(shè)備的實(shí)施例。
圖5示意地顯示按照本發(fā)明的成像系統(tǒng)的實(shí)施例。
圖6示意地顯示按照本發(fā)明的方法的工作流程的實(shí)施例。
圖1示意地顯示包括不同地取向的對象的圖像的實(shí)施例。在本例中，選擇了包括有關(guān)解剖結(jié)構(gòu)2的空間相互關(guān)系信息的診斷圖像。也可以設(shè)想與醫(yī)療領(lǐng)域無關(guān)的其它可能的圖像。如在這個圖中示意地顯示的，圖像1包括多個對象3，8，9，它們在空間上不同地取向，導(dǎo)致這些對象相對于解剖結(jié)構(gòu)2有不同的對準(zhǔn)。在本例中，對象3被規(guī)定為與測量工具(未示出)相聯(lián)系的圖形直線對象3b。測量工具被安排來測量對象3的以像素單位表示的尺度，以及通過使用根據(jù)具有在空間中與對象3相似地對準(zhǔn)的標(biāo)記A而確定的校準(zhǔn)因子來計算對象3的真實(shí)長度。優(yōu)選地，標(biāo)記A通過使用圖像中適當(dāng)?shù)膶ο蠖灰?guī)定，例如像具有已知尺度的卡尺或螺釘那樣的測量儀器。圖像1還包括被規(guī)定為在兩個地標(biāo)8b與8c之間的圖形距離對象的對象8。對象8也與測量工具(未示出)相聯(lián)系，后者被安排成根據(jù)這個對象的以像素單位表示的長度和通過使用標(biāo)記B確定的校準(zhǔn)因子來計算對象8的真實(shí)長度。對象8的相應(yīng)的真實(shí)長度優(yōu)選地在窗口8a中給出。對象9被規(guī)定為在兩個地標(biāo)9b與9c之間的圖形直線對象9d，由此這個對象也與一個被安排成根據(jù)通過使用標(biāo)記B確定的校準(zhǔn)因子來確定這個對象的真實(shí)長度的測量工具(未示出)相聯(lián)系。對象9的相應(yīng)的真實(shí)長度優(yōu)選地在窗口9a中給出。必須指出，優(yōu)選地，在圖像內(nèi)所有的對象和標(biāo)記要與作為適當(dāng)?shù)挠嬎銠C(jī)程序而實(shí)施的唯一的測量工具相聯(lián)系。優(yōu)選地，對象3的真實(shí)長度在適當(dāng)?shù)膱D形窗口3a中被反饋。可以看到，對象3，8，9與相應(yīng)的不同標(biāo)記A，B相聯(lián)系，它們在空間上分別與對象3或8，9以相似的方式對準(zhǔn)。必須理解，空間對準(zhǔn)是指相對于某個面的對準(zhǔn)，在面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)是允許的。因此，標(biāo)記B相對于對象8，9旋轉(zhuǎn)，這些對象8，9相應(yīng)于與標(biāo)記B相同的面。優(yōu)選地，標(biāo)記的真實(shí)長度是在各個圖形窗口A1，B1中反饋的。這些長度是使用適當(dāng)安排的接口讀出的，并是可供校準(zhǔn)子程序使用的，再優(yōu)選地，這些圖形窗口可以互動以便修改任何標(biāo)記的真實(shí)長度。通過把校準(zhǔn)因子耦合到圖像內(nèi)的對象而不是耦合到整個圖像，能夠使用單個圖像校準(zhǔn)在空間內(nèi)不同地取向的對象，因此改進(jìn)圖像獲取和后處理的工作流程。必須指出，圖像上所顯示的所有的對象連同標(biāo)記一起可以人工地或以全自動方式被描繪。在后者的情形下，進(jìn)一步增加了圖像處理系統(tǒng)的用戶友好性。優(yōu)選地，與不同標(biāo)記相對應(yīng)的對象被分組而形成一個校準(zhǔn)組，由此該校準(zhǔn)因子的更新將導(dǎo)致在同一個校準(zhǔn)組內(nèi)所有的對象的真實(shí)尺度的自動更新。優(yōu)選地，為了用戶的方便，每個校準(zhǔn)組以不同方式被標(biāo)識。在本例中，顯示不同形式的線條來區(qū)分來自不同組的對象與標(biāo)記。替換地，可以應(yīng)用彩色編碼或適當(dāng)?shù)臉?biāo)簽。
圖2示意地顯示已知的二維幾何關(guān)系宏應(yīng)用框架1’，它被安排來為幾何樣板4，5a，5b，6規(guī)定幾何關(guān)系。已知的幾何關(guān)系宏應(yīng)用框架還被安排成一旦任何的幾何樣板被重新定位時就保持已規(guī)定的幾何關(guān)系。相應(yīng)的幾何樣板使用各個相關(guān)聯(lián)的地標(biāo)7a，7b，7e，7f而被規(guī)定。幾何關(guān)系宏應(yīng)用框架還可被安排來操作三維幾何樣板(未示出)。
圖3示意地顯示圖像的實(shí)施例，這里幾何關(guān)系宏應(yīng)用框架被用來規(guī)定圖像內(nèi)的標(biāo)記。在本例中，圖像20包括具有不同的放大倍數(shù)的區(qū)域20a，20b，每個區(qū)域包括用于校準(zhǔn)的至少一個校準(zhǔn)標(biāo)記29，37。這個具體的實(shí)施例顯示涉及到根據(jù)X射線圖像測量一條腿的長度差別的應(yīng)用20a和顯示同一個人的股骨的圖像20b。用于關(guān)聯(lián)圖像20的幾何對象的任何適當(dāng)?shù)膶?shí)施方案都是可能的，這包括但不限于幾何關(guān)系宏應(yīng)用框架。來自任何其它適當(dāng)?shù)某上衲B(tài)的任何其它適當(dāng)?shù)膱D像也可以被用于實(shí)踐本發(fā)明。通過幾何關(guān)系宏應(yīng)用框架互相聯(lián)系的對象包括兩個圓22a，22b，它們被安排來給相應(yīng)的股骨的尺寸和位置建模；還包括直線26，它被安排來表示骨盆的基底。從兩個圓心21c，21c’到這個基線28b，28c的距離也是幾何關(guān)系宏應(yīng)用結(jié)構(gòu)的一部分，并且是通過使用從適當(dāng)?shù)臉?biāo)記(未示出)得到的相同的校準(zhǔn)因子(未示出)而自動計算的。所以，也以高的精度而自動地得到代表腿長度的差值的距離24a，24b之間的差值。
如果一個單元(圓22a或直線26)被修改，則所有的其它的單元也被自動更新以反映這個修改。另外，在標(biāo)記29的真實(shí)尺度被修改的情形下，腿長度的測量值立即被更新。按照本發(fā)明的這個實(shí)施例的技術(shù)措施，對象23a，23b，25a，25b與各個圖形對象22a，22b，26相關(guān)聯(lián)。這些圖形對象被安排成使它們沿邊緣或圖像數(shù)據(jù)的其它特征而自動定位。通過在由幾何關(guān)系宏應(yīng)用互相聯(lián)系的圖形對象22a，22b，26與圖形對象23a，23b，25a，25b之間具體地規(guī)定的關(guān)系，圓22a，22b被定位成最佳地與封閉輪廓23a，23b的路徑相擬合，而直線26被定位成使得它接觸兩個開放輪廓25a，25b。從而圖形樣板被耦合，使得對圓22a，22b或直線26的調(diào)整自動地反映在測量的距離28a，28b，28c上。優(yōu)選地，在幾何對象之間存在的約束條件和關(guān)系被安排來限制對這些對象的調(diào)整，這又進(jìn)而自動變換成對于多維圖形對象的調(diào)整的限制。這樣的約束條件優(yōu)選地是基于解剖學(xué)上一致性的知識。
在圖20b上，互相聯(lián)系的對象包括給股骨建模的直線32，34和測量工具35。在本例中，顯示了自動測量人股骨直徑。實(shí)線32，34代表在幾何關(guān)系宏應(yīng)用內(nèi)的圖形樣板直線32給股骨軸建模，第二垂直線34給直徑測量35的方向建模。這個垂直線34被安排成包含兩個圖形樣板，即具有相關(guān)的距離測量值的兩個點(diǎn)對象33a，33b，它們?nèi)吭趲缀侮P(guān)系宏應(yīng)用內(nèi)被規(guī)定。在本例中，開放的輪廓31與點(diǎn)33a，33b相關(guān)聯(lián)。這些輪廓通過使用適當(dāng)?shù)膱D像分段技術(shù)沿股骨的邊緣而被自動定位。通過在直線34，直線32和輪廓31之間具體地規(guī)定的關(guān)系，兩個點(diǎn)對象33a，33b的位置被自動調(diào)整到垂直線34與每個圖形對象31的交叉點(diǎn)。圖像30還包括標(biāo)記37，它用于校準(zhǔn)的用途。標(biāo)記的相應(yīng)的校準(zhǔn)因子或真實(shí)長度在窗口37a被反饋給用戶。在當(dāng)例如因修改標(biāo)記的真實(shí)長度而引起標(biāo)記的校準(zhǔn)因子被改變的情形下，真實(shí)距離36的讀數(shù)被自動更新。另外，在當(dāng)任何直線31，32，34的位置被改變，導(dǎo)致在新的點(diǎn)33a與33b之間以像素單位表示的軌跡35的長度有不同的讀數(shù)的情形下，真實(shí)距離36的讀數(shù)被自動更新。因此，在用戶提取垂直線34并把它沿股骨軸移動的情形下，直徑測量值35將根據(jù)在垂直線34的新位置處當(dāng)前的股骨直徑進(jìn)行修正。按照本技術(shù)措施，提供了通用的和簡易的操作圖像處理裝置的措施，由此由于在幾何關(guān)系宏應(yīng)用中的圖形對象之間的耦合，對對象的任何自動重新定位將導(dǎo)致感興趣的對象35的真實(shí)尺度的更新。
雖然在本例中用戶會清楚圖像的哪些區(qū)域使用哪個標(biāo)記，但最好這些對象被組合成與各個標(biāo)記相聯(lián)系的組。優(yōu)選地，每個組通過使用適當(dāng)?shù)膱D形裝置而被不同地可視化。雖然幾何關(guān)系宏應(yīng)用框架的操作是通過使用這個具體的例子而顯示的，由此顯示了一個包括具有不同的放大倍數(shù)的兩個部分的圖像，但對于具有不同空間取向的對象，有可能在每個子區(qū)域20a，20b內(nèi)規(guī)定另外的組，正如參照圖2所述。
圖4示意地顯示按照本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例。圖像處理設(shè)備40具有輸入端42，它用于接收具有任何適當(dāng)?shù)男问降膱D像數(shù)據(jù)。例如，設(shè)備40可以涉及到圖像數(shù)據(jù)的獲取。在這種情形下，圖像數(shù)據(jù)可以以模擬形式被獲取和通過使用適當(dāng)?shù)腁/D變換器被變換成數(shù)字形式以供進(jìn)一步處理。圖像數(shù)據(jù)也可以以數(shù)字形式被接收，例如以數(shù)字形式直接獲取，或由另外的計算機(jī)/醫(yī)療儀器獲取后經(jīng)由計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)而被獲取。圖像處理設(shè)備的核心由諸如傳統(tǒng)的微處理器或信號處理器那樣的處理器44、后臺貯存裝置48(典型地基于硬盤)、和工作存儲器46(典型地基于RAM)形成。后臺貯存裝置48可用于當(dāng)圖像數(shù)據(jù)沒有被處理時存儲圖像數(shù)據(jù)(或它的一部分)；以及用于存儲圖形樣板和適當(dāng)形狀模型的操作(當(dāng)沒有被處理器執(zhí)行時)。主存儲器46典型地保存要處理的圖像數(shù)據(jù)(的一部分)和被用于處理圖像數(shù)據(jù)的那些部分的幾何樣板和模型的指令。按照本發(fā)明的設(shè)備40包括校準(zhǔn)器45，它被安排來根據(jù)圖像中的多個標(biāo)記生成相應(yīng)的校準(zhǔn)因子。鏈接器47被用來使標(biāo)記和對象與用于確定以像素單位表示的各個尺度的適當(dāng)?shù)挠嬎阕映绦蛳嗦?lián)系。鏈接器47還可被用來形成用于圖像內(nèi)多個對象的校準(zhǔn)組。再優(yōu)選地，鏈接器47被安排來與觀測裝置47a進(jìn)行通信，該觀測裝置被安排成以不同方式使得不同的組成為可見的。例如，不同的直線屬性可被用于描繪對象和標(biāo)記的直線，由此相似的直線屬性被指定給一個組的成員。替換地，可以應(yīng)用適當(dāng)?shù)牟噬幋a。再替換地，可給每個組指定適當(dāng)?shù)淖帜笖?shù)字標(biāo)簽，從而把它們區(qū)分開。優(yōu)選地，校準(zhǔn)器45、鏈接器47和觀測裝置47a可以通過優(yōu)選地由存儲在存儲器48中的計算機(jī)程序43所運(yùn)行。輸出裝置49被用于輸出校準(zhǔn)后的結(jié)果。例如，如果處理器44被裝載以例如從貯存裝置48檢索到的分段程序，則輸出可以是一個分段的結(jié)構(gòu)，它具有例如在適當(dāng)?shù)娘@示裝置(未示出)上可視地表示的、可識別的標(biāo)記，該標(biāo)記帶有以像素單位表示的尺度的相應(yīng)的計算。優(yōu)選地，輸出包括該標(biāo)記與適當(dāng)?shù)男?zhǔn)子程序相關(guān)聯(lián)的結(jié)果。例如，標(biāo)記的缺省的真實(shí)尺度可被使用于校準(zhǔn)之用。然后提示用戶他希望接受該校準(zhǔn)因子還是修改標(biāo)記的真實(shí)長度。替換地，用戶可以使用適當(dāng)?shù)妮斎胙b置來輸入標(biāo)記的真實(shí)長度。例如，一個文件讀出器可被用來輸入標(biāo)記的真實(shí)長度的預(yù)先存儲的數(shù)值。還有可能使用適當(dāng)?shù)挠脩艚涌?，如圖形接口或文本編輯器，以用來輸入標(biāo)記的真實(shí)長度的數(shù)值。
圖5示意地顯示按照本發(fā)明的成像系統(tǒng)的實(shí)施例。按照本發(fā)明的成像系統(tǒng)50包括圖像處理設(shè)備40，它被安排成通過使用與以像素單位表示的尺度的測量值有關(guān)的標(biāo)記和被安排成從以像素單位表示的尺度來計算校準(zhǔn)因子的校準(zhǔn)子程序以校準(zhǔn)圖像數(shù)據(jù)59內(nèi)的對象。設(shè)備40的輸出優(yōu)選地包括含有對象的圖像，該對象具有被指定給它們的校準(zhǔn)因子。設(shè)備40的輸出觀察者51的另一個輸入裝置55是可利用的。優(yōu)選地，該另一個輸入裝置55包括適當(dāng)?shù)奶幚砥鳎话才懦墒褂靡粋€被適配成能控制用戶接口54的程序56去操作適當(dāng)?shù)慕涌?，以使得一個包括與標(biāo)記53a’有關(guān)的適當(dāng)?shù)膶ο?3a和與另一個標(biāo)記53b’有關(guān)的另一個對象53b的圖像53得以可視化。優(yōu)選地，為了用戶的方便，觀察者51配備有高分辨率顯示裝置52，用戶接口是藉助于適當(dāng)?shù)挠脩艚涌?7(例如鼠標(biāo)、鍵盤或任何其它適當(dāng)?shù)挠脩糨斎胙b置)而可操作的。優(yōu)選地，圖像分析系統(tǒng)50還包括數(shù)據(jù)獲取單元61。雖然在本例中顯示了X射線裝置，但也預(yù)期有其它數(shù)據(jù)獲取模塊，如CT、磁共振設(shè)備或超聲設(shè)備。X射線設(shè)備被安排來獲取來自被放置在設(shè)備61的獲取體積V中的對象(例如病人)的圖像數(shù)據(jù)。為此，X射線束(未示出)從X射線源63發(fā)射。所發(fā)送的輻射(未示出)被適當(dāng)?shù)臋z測器(65)記錄。為了使能傾斜成像，X射線源63和X射線檢測器65被安裝在可旋轉(zhuǎn)地連接到基座67的臺架64上。在X射線檢測器65的輸出端處的信號S表示圖像數(shù)據(jù)59。
圖6示意地顯示按照本發(fā)明的方法的工作流程的實(shí)施例。在按照本發(fā)明的方法的步驟74，用適當(dāng)?shù)亩鄠€標(biāo)記對圖像72a進(jìn)行修改。有可能在步驟74之前執(zhí)行準(zhǔn)備步驟72，其中適當(dāng)?shù)膱D像數(shù)據(jù)72a被裝載到適當(dāng)?shù)膱D像處理裝置。有可能人工地或以全自動方式描繪標(biāo)記。在后面的情形下，用圖形樣板74a覆蓋圖像，該樣板74a包括與用于測量以像素單位表示的這些標(biāo)記的尺度的適當(dāng)?shù)墓ぞ呦嗦?lián)系的適當(dāng)多個標(biāo)記。優(yōu)選地，圖形樣板從適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)庫75被裝載。替換地，圖形樣板74a例如可以通過根據(jù)圖像中存在的特征來創(chuàng)建適當(dāng)?shù)男?zhǔn)形狀從而根據(jù)圖像數(shù)據(jù)72a被在線地計算。這個操作可以通過使用本身已知的圖像分段技術(shù)而成功地實(shí)施。校準(zhǔn)形狀可以基于解剖學(xué)場合或基于其它對象，例如專業(yè)的校準(zhǔn)標(biāo)記。在步驟76，計算以像素單位表示的所有的已識別的標(biāo)記的尺度。這些數(shù)值被轉(zhuǎn)發(fā)到適當(dāng)?shù)男?zhǔn)器，該校準(zhǔn)器被安排成按照在以像素單位表示的標(biāo)記的尺度與標(biāo)記的真實(shí)尺度之間的關(guān)系(特別是其比值)來實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)步驟。有可能該標(biāo)記的相應(yīng)的真實(shí)尺度的缺省的數(shù)值對于校準(zhǔn)器是自動地可利用的。在這種情形下，相應(yīng)的校準(zhǔn)因子在步驟78確定。替換地，可提示用戶輸入標(biāo)記尺度的真實(shí)數(shù)值，在用戶作相應(yīng)的應(yīng)答后就計算校準(zhǔn)因子。當(dāng)確定了對每個已識別的標(biāo)記的校準(zhǔn)因子時，該校準(zhǔn)因子被自動地應(yīng)用到與每個相應(yīng)的標(biāo)記相聯(lián)系的和設(shè)想要進(jìn)行縮放的對象。這個操作示意地顯示步驟79。由此選擇第一對象80，它被指定以以像素單位表示的長度83，并被耦合到至少一個地標(biāo)81和標(biāo)記80a。例如，選擇股骨頭部作為對象80。在這種情形下，以像素單位表示的尺度根據(jù)與股骨頭部的圖像相匹配的圓81的直徑而被計算。有可能以像素單位表示的多個尺度被指定給一個對象，這由83，84表示。例如，一塊骨頭可以由股骨頭部的直徑和股骨本身的厚度來表征。當(dāng)確定了標(biāo)記80a的真實(shí)尺度時，用于對象80的相應(yīng)的校準(zhǔn)因子被確定并且隨后被應(yīng)用到數(shù)值83，84上以便產(chǎn)生對象80的這些部分相應(yīng)的真實(shí)尺度。這個例子顯示這樣的情形，即以像素單位表示的尺度84的計算是基于在圖像中規(guī)定的兩個地標(biāo)82a，82b的。也有可能多個對象(未示出)被耦合到根據(jù)相同的標(biāo)記得到的單個校準(zhǔn)因子。在這種情形下，所有的這些對象將被自動縮放。在出現(xiàn)要被縮放的對象的以像素單位表示的相應(yīng)的尺度被確定的事件后，在步驟78得到的校準(zhǔn)因子被應(yīng)用到它們上。優(yōu)選地，這個序列以全自動方式實(shí)行。在這種情形下，在步驟86，提示用戶去接受校準(zhǔn)結(jié)果。對于在空間上具有不同的取向或具有與對象80不同放大倍數(shù)的不同對象85a，要指定不同的標(biāo)記85。優(yōu)選地，在幾何關(guān)系宏應(yīng)用框架內(nèi)根據(jù)適當(dāng)?shù)牡貥?biāo)85b來規(guī)定對象85a。標(biāo)記85聯(lián)系到一個測量工具，它被安排成計算在圖像內(nèi)以像素單位表示的它的尺度和把這個數(shù)值轉(zhuǎn)發(fā)到校準(zhǔn)裝置，該校準(zhǔn)裝置被安排成根據(jù)標(biāo)記的以像素單位表示的尺度和真實(shí)尺度來計算和存儲對這個標(biāo)記的各個校準(zhǔn)因子。這個校準(zhǔn)因子與對象85a相聯(lián)系。在用戶希望修改任何標(biāo)記的真實(shí)尺度、或以像素單位表示的它們的長度、或與任何標(biāo)記相聯(lián)系的任何對象的以像素單位表示的長度的情形下，他在步驟87返回到校準(zhǔn)子程序。正如從上述內(nèi)容得出的，按照本發(fā)明的方法，用戶能夠?qū)嵤┯糜诙鄠€對象的簡單和可靠的、其特征在于多個校準(zhǔn)因子的校準(zhǔn)步驟，從而整體地提高圖像處理和圖像分析的精度。
權(quán)利要求
1.一種被安排來對圖像(1)內(nèi)的對象(3，8，9)進(jìn)行縮放的圖像處理設(shè)備(1)，所述圖像處理設(shè)備包括-校準(zhǔn)器(45)，被安排來根據(jù)一個標(biāo)記的真實(shí)尺度與圖像內(nèi)該標(biāo)記的像素尺度之間的關(guān)系而導(dǎo)出的校準(zhǔn)因子來縮放對象，其中校準(zhǔn)器還被安排成通過使用在所述圖像內(nèi)識別的多個不同取向的標(biāo)記(A，B)來生成多個校準(zhǔn)因子。
2.按照權(quán)利要求1的圖像處理設(shè)備，其中所述設(shè)備還包括鏈接器(47)，它被安排來形成幾個組，每組包括與相應(yīng)的標(biāo)記(A，B)有聯(lián)系的至少一個對象。
3.按照權(quán)利要求2的圖像處理設(shè)備，其中所述設(shè)備還包括觀測裝置(47a)，被安排來獨(dú)立地指示每個所述組。
4.按照前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)的圖像處理設(shè)備，其中校準(zhǔn)器(45)還被安排成用該標(biāo)記(29，37)的圖形樣板來覆蓋所述圖像(20)，所述圖形樣板與用于測量以像素單位表示的標(biāo)記的尺度的測量工具相聯(lián)系。
5.按照權(quán)利要求4的圖像處理設(shè)備，其中測量工具是在一個幾何關(guān)系宏應(yīng)用框架內(nèi)被規(guī)定的。
6.一種包括按照權(quán)利要求1-5的任一項(xiàng)的圖像處理設(shè)備(40)和顯示器(51)的成像系統(tǒng)(50)。
7.按照權(quán)利要求6的成像系統(tǒng)(50)，還包括可連接到圖像處理設(shè)備(40)的數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)(61)。
8.一種用于允許對圖像內(nèi)的對象進(jìn)行縮放的方法，所述方法包括以下步驟-識別圖像內(nèi)多個不同地取向的標(biāo)記；-對于每個標(biāo)記，根據(jù)該標(biāo)記的真實(shí)尺度與以像素單位表示的標(biāo)記的尺度之間的關(guān)系來計算校準(zhǔn)因子；-生成多個校準(zhǔn)因子。
9.按照權(quán)利要求8的方法，還包括以下步驟-創(chuàng)建校準(zhǔn)組，每個組包括與相應(yīng)的標(biāo)記有關(guān)的至少一個對象；-使用相應(yīng)的校準(zhǔn)因子對對象進(jìn)行縮放。
10.按照前述權(quán)利要求7到9的任一項(xiàng)的方法，其中為了識別多個標(biāo)記，使用了與一個測量工具相聯(lián)系的圖形樣板。
11.按照權(quán)利要求10的方法，其中該測量工具是在一個幾何關(guān)系宏應(yīng)用框架內(nèi)規(guī)定的。
12.按照權(quán)利要求11的方法，其中該幾何關(guān)系宏應(yīng)用框架被用來對每個校準(zhǔn)組把多個對象與標(biāo)記相聯(lián)系。
13.計算機(jī)程序，用于使一個處理器執(zhí)行按照前述權(quán)利要求8-12的任一項(xiàng)的方法中的各步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及被安排來對圖像內(nèi)的對象進(jìn)行縮放的圖像處理設(shè)備，所述圖像處理設(shè)備包括校準(zhǔn)器，它被安排成根據(jù)從標(biāo)記的真實(shí)尺度與圖像內(nèi)以像素單位表示的標(biāo)記的尺度之間的關(guān)系得到的校準(zhǔn)因子來縮放對象，其中校準(zhǔn)器還被安排成通過使用在所述圖像內(nèi)被識別的多個不同取向的標(biāo)記來生成多個校準(zhǔn)因子。圖像1包括多個對象(3，8，9)，它們在空間上不同地取向，導(dǎo)致這些對象相對于解剖結(jié)構(gòu)(2)有不同的對準(zhǔn)。對象(3)與測量工具相聯(lián)系，測量工具被安排來測量對象(3)的以像素單位表示的尺度，以及通過使用從具有在空間中與對象(3)有相似的對準(zhǔn)的標(biāo)記(A)確定的校準(zhǔn)因子來計算對象(3)的真實(shí)長度。圖像(1)還包括與測量工具相聯(lián)系的對象(8，9)，該測量工具被安排成根據(jù)以像素單位表示的這些對象的相應(yīng)長度和通過使用標(biāo)記(B)確定的校準(zhǔn)因子來計算對象(8，9)的真實(shí)長度。優(yōu)選地，把相應(yīng)于不同標(biāo)記的對象分組以形成校準(zhǔn)組，由此校準(zhǔn)因子的更新導(dǎo)致在同一個校準(zhǔn)組內(nèi)所有的對象的真實(shí)尺度的自動更新。優(yōu)選地，為了用戶的方便，每個校準(zhǔn)組被不同地標(biāo)識。本發(fā)明還涉及成像系統(tǒng)、計算機(jī)程序和用于使得能標(biāo)定圖像內(nèi)的對象的方法。
文檔編號G06T3/40GK1961335SQ200580017300
公開日2007年5月9日 申請日期2005年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月28日
發(fā)明者R·J·E·哈貝茨, R·尼杰倫辛 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司