專利名稱：數(shù)字圖像減影的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字圖像減影。
背景技術(shù)：
減影圖像是將后續(xù)圖像之間的時間間隔變化可視化的很好的手段。該技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于，例如胸部X射線圖像。一些研究指出通過使用減影圖像所報告的精度和速度得到增力口。例如，在當(dāng)前圖像的減影之前使用非剛性2D圖像配準(zhǔn)方法以便對準(zhǔn)相應(yīng)的解剖部位。 理論上，減影圖像除了已經(jīng)發(fā)生時間間隔變化的位置之外應(yīng)該變?yōu)橹虚g灰度。在減影圖像中圖像偽影的最普遍原因是在兩個采集之間患者姿勢的不同。具體而言，患者在圖像采集之間可被旋轉(zhuǎn)。為此，已經(jīng)提出了一種技術(shù)來補償已知的患者旋轉(zhuǎn)。A. Shimizu 等的論文"A novel registration method for interval change detection between two chest X-ray images with different rotation angles，，,Acad. Radiol. 2006 ;13 :503-511 (在下文中=Shimizu)公開了一種配準(zhǔn)技術(shù)，其中假定由X射線圖像記錄的所有X射線吸收發(fā)生在與患者相交的冠狀面中。這一冠狀面的位置被稱為感興趣陰影的深度。有了這一限制，所構(gòu)建的合成X光照相術(shù)圖像補償了患者姿勢的不同，并且因而消除了當(dāng)從不同角度對解剖結(jié)構(gòu)成像時可能在減影圖像中出現(xiàn)的偽影。根據(jù)Siimizu 等，當(dāng)通過另一臨床檢查，例如斷層攝影成像，得知感興趣陰影的深度時，通過基于已知的患者旋轉(zhuǎn)和已知的感興趣陰影深度來配準(zhǔn)兩個圖像，從而計算出減影圖像，并且在減影圖像上檢查陰影的時間間隔變化。如果深度未知或者在不同深度處檢測時間間隔變化，那么該深度連續(xù)改變并且構(gòu)建出一系列的減影圖像并解釋該減影圖像。因而，臨床使用者觀察具有變化的深度參數(shù)的減影圖像序列。

發(fā)明內(nèi)容
有利的是具有用于生成至少兩個輸入圖像的數(shù)字減影圖像的改進系統(tǒng)。為了更好的解決這一問題，在本發(fā)明的第一方面中提出了一種系統(tǒng)，包括-配準(zhǔn)子系統(tǒng)，其用于基于配準(zhǔn)參數(shù)的不同值來生成所述輸入圖像的多個不同配準(zhǔn)；-減影子系統(tǒng)，其用于通過根據(jù)相應(yīng)的所述多個配準(zhǔn)使所述輸入圖像相減而生成多個減影圖像；-組合子系統(tǒng)，其用于將所述多個減影圖像組合成組合減影圖像。由于將多個減影圖像組合成單一的組合減影圖像，因此終端用戶只需要觀察該組合減影圖像而不是一系列的圖像。因此，可以更有效地執(zhí)行減影圖像的回顧?？缮蓚斡暗目梢娦砸驯粶p小的單一組合圖像。配準(zhǔn)參數(shù)可表示在輸入圖像中能看到的對象的假定深度。存在可以獨立于對象的深度來將圖像對準(zhǔn)的配準(zhǔn)方法，從而對象在減影圖像中基本上是不可見的；然而，對象的深度可能是未知的。因此，可針對多個可能的深度來執(zhí)行配準(zhǔn)和減影。然后組合子系統(tǒng)將多個減影圖像組合，從而對象在組合圖像中的可見性被減小到可接受的水平。配準(zhǔn)子系統(tǒng)可布置為用于基于由輸入圖像表示的對象的固定旋轉(zhuǎn)來配準(zhǔn)輸入圖像。由輸入圖像表示的對象的旋轉(zhuǎn)量，例如度數(shù)和旋轉(zhuǎn)軸的方向，可能是提前已知的。例如， 患者在兩個圖像采集之間可能已經(jīng)旋轉(zhuǎn)了給定的度數(shù)。然而，由于在患者身體內(nèi)部的不同器官或者對象的深度是不同的，因此旋轉(zhuǎn)對在X射線圖像中記錄的投影器官或者對象的移動的影響是不同的。通過改變深度參數(shù)，可生成經(jīng)配準(zhǔn)和減影的一組圖像，在每個圖像中使用的配準(zhǔn)變換取決于深度參數(shù)。這樣，多個減影圖像之一將基于對象的“正確”深度，并且在那一減影圖像中將看不到屬于那一對象的減影偽影。組合子系統(tǒng)可布置為用于基于在多個減影圖像中的對應(yīng)像素位置或者其周圍的像素值來給組合減影圖像的像素位置分配組合像素值。這樣，組合減影圖像的像素值可提供具有最小偽影的最佳減影圖像信息，這可以通過將多個圖像中的對應(yīng)像素值相組合來實現(xiàn)。組合子系統(tǒng)可包括選擇器，其用于針對組合減影圖像的像素位置，基于在多個減影圖像之一中的對應(yīng)像素位置處的局部圖像特性來選擇在該像素位置處的像素值。這樣， 可從其中可見偽影最少的那一特定減影圖像中選定像素值。針對組合減影圖像的不同像素位置的不同像素值可從多個減影圖像的不同減影圖像中獲得。選擇器可布置為用于基于與像素位置鄰近區(qū)域相關(guān)的特征信息來選擇像素值。這種特征信息可以提供關(guān)于在多個減影圖像中的任何特定一個中是否出現(xiàn)了偽影的信息。這有助于從沒有偽影的圖像中選擇像素值。組合子系統(tǒng)可包括平均子系統(tǒng)，其用于針對像素位置計算多個減影圖像的平均像素值，并且將該平均像素值分配給組合減影圖像的像素位置。平均可理解為任何平均值、中值、或者類似的匯總統(tǒng)計。這樣，可將偽影平均。可將該系統(tǒng)并入醫(yī)學(xué)工作站或者并入例如X射線設(shè)備的圖像采集設(shè)備中。提供一種生成至少兩個輸入圖像的數(shù)字減影圖像的方法，所述方法包括-基于配準(zhǔn)參數(shù)的不同值來生成所述輸入圖像的多個不同配準(zhǔn)；-通過根據(jù)不同的所述多個配準(zhǔn)使所述輸入圖像相減從而生成多個減影圖像；以及-將所述多個減影圖像組合成組合減影圖像。一種計算機程序產(chǎn)品，其可包括用于令處理器系統(tǒng)執(zhí)行所述方法或者所述系統(tǒng)的功能的指令。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到可以任何被認(rèn)為有用的方式來組合以上提及的本發(fā)明的實施例、實現(xiàn)方式、和/或方面中的兩個或者更多個。本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本說明可以實現(xiàn)與所描述的系統(tǒng)的修改和變型相應(yīng)的圖像采集設(shè)備、工作站、系統(tǒng)、和/或計算機程序產(chǎn)品的修改和變型。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到該方法可應(yīng)用于使用例如X射線或者超聲(us)來采集的不同類型的圖像數(shù)據(jù)。


將參考圖來進一步說明和描述本發(fā)明的這些和其他方面，其中圖1示出了用于生成至少兩個輸入圖像的數(shù)字減影圖像的系統(tǒng)的方框圖；以及
圖2示出的流程示了生成至少兩個輸入圖像的數(shù)字減影圖像的方法的步驟。
具體實施例方式圖1示出了用于生成至少兩個輸入圖像的數(shù)字減影圖像的系統(tǒng)的方框圖。該系統(tǒng)例如可在計算機工作站，如醫(yī)學(xué)成像工作站中實現(xiàn)?？蛇x地，可使用專門的硬件，例如電子線路來實現(xiàn)該系統(tǒng)。該系統(tǒng)也可被包含于醫(yī)學(xué)圖像采集設(shè)備中。在這種情況下，醫(yī)學(xué)圖像采集設(shè)備可從由該醫(yī)學(xué)圖像采集設(shè)備本身采集的輸入圖像中，和/或從來自不同來源的輸入圖像中生成減影圖像。該系統(tǒng)可具有用于與其他實體交換數(shù)據(jù)的通信端口。例如，通信端口包括用于將該系統(tǒng)與圖像庫，例如PACS系統(tǒng)，相連接的網(wǎng)絡(luò)連接，以接收輸入圖像和/ 或存儲組合減影圖像。該系統(tǒng)可還包括用于向用戶示出輸入圖像和/或組合減影圖像的顯示器。此外，可提供用戶接口以使得用戶能夠控制系統(tǒng)的操作?？山柚?，例如軟件代碼或者硬件元件來實現(xiàn)該系統(tǒng)的幾個子系統(tǒng)。子系統(tǒng)可以包括執(zhí)行特定功能的任意裝置。作為例子，圖中示出了兩個輸入圖像7和8。然而，可提供更多的輸入圖像。這些圖像可被以下描述的子系統(tǒng)彼此配準(zhǔn)并且一個接一個地減影。該系統(tǒng)可包括配準(zhǔn)子系統(tǒng)1，其用于基于配準(zhǔn)參數(shù)6的不同值來生成輸入圖像7、 8的多個不同的配準(zhǔn)。該系統(tǒng)可還包括減影子系統(tǒng)2，其用于生成多個減影圖像。減影子系統(tǒng)2可通過根據(jù)相應(yīng)的多個配準(zhǔn)使輸入圖像相減而生成多個減影圖像。該系統(tǒng)可還包括組合子系統(tǒng)3，其用于將多個減影圖像組合成組合減影圖像9。配準(zhǔn)參數(shù)6表示在輸入圖像7、8中能看到的對象的假定深度。二維圖像原則上給出對象的與圖像平面相平行的兩個坐標(biāo)。深度涉及該對象的第三個坐標(biāo)，該坐標(biāo)差不多垂直于該圖像平面。減影子系統(tǒng)2可布置為用于基于由輸入圖像表示的對象的固定旋轉(zhuǎn)來配準(zhǔn)輸入圖像7、8。例如，給出除了旋轉(zhuǎn)原點之外的旋轉(zhuǎn)參數(shù)?；谂錅?zhǔn)參數(shù)6來確定旋轉(zhuǎn)原點，該配準(zhǔn)參數(shù)6可是深度。從而，通過配準(zhǔn)子系統(tǒng)來生成多個配準(zhǔn)；這些配準(zhǔn)可基于相同的旋轉(zhuǎn)值但是不同的旋轉(zhuǎn)原點(相對于被成像對象)?？蛇x地，配準(zhǔn)可基于不同的旋轉(zhuǎn)角度和/或不同的旋轉(zhuǎn)方向。在這種情況下，旋轉(zhuǎn)角度和/或旋轉(zhuǎn)方向是配準(zhǔn)參數(shù)6的一部分?？蛇x地，配準(zhǔn)參數(shù)可指示圖像相對于彼此的剛性平移移動。組合子系統(tǒng)3可布置為基于在多個減影圖像中的對應(yīng)像素位置或者其周圍的像素值來給組合減影圖像的像素位置分配組合像素值。組合減影圖像所具有的像素可基于多個減影圖像的像素?？山o組合減影圖像的像素位置分配基于在多個減影圖像中的那一像素位置的像素值。可選地，可給組合減影圖像的像素位置分配基于在多個減影圖像中的那一像素位置周圍的像素位置的像素值。這允許考慮到，例如在多個減影圖像之一中的，在像素位置的鄰近區(qū)域中的任何偽影的存在。如果在圖像中檢測到這種偽影，那么將不允許這一圖像過分地影響組合減影圖像中的那一像素位置。組合子系統(tǒng)3可包括選擇器4，其用于針對組合減影圖像的像素位置，基于在多個減影圖像之一中的對應(yīng)像素位置處的局部圖像特性來選擇在該像素位置處的像素值。例如，在多個減影圖像中選定在該像素位置處沒有偽影的一個。例如可通過檢測像素位置鄰近區(qū)域中的邊緣來檢測出這種偽影。邊緣越少，在圖像中具有偽影的可能性就越低?？蛇x地，可計算出部分圖像的熵。低熵指示較少的偽影。例如，選擇器4可布置為用于基于與像素位置鄰近區(qū)域相關(guān)的特征信息來選擇像素值。組合子系統(tǒng)3可包括平均子系統(tǒng)5，其用于針對像素位置計算多個減影圖像的平均像素值，并且將該平均像素值分配給組合減影圖像的像素位置。這樣，在減影圖像的像素計算中考慮到了所有的減影圖像?？苫谝陨仙婕斑x擇器4所描述的局部特征信息來加權(quán)該平均。圖2圖示了生成至少兩個輸入圖像的數(shù)字減影圖像的方法，包括步驟201 基于配準(zhǔn)參數(shù)的不同值來生成輸入圖像的多個不同配準(zhǔn)。該方法還包括步驟202 通過根據(jù)不同的多個配準(zhǔn)使輸入圖像相減而生成多個減影圖像。該方法還包括步驟203 將多個減影圖像組合成組合減影圖像。可借助于計算機程序產(chǎn)品來實現(xiàn)該方法或者其變型，該計算機程序產(chǎn)品包括用于令處理器系統(tǒng)執(zhí)行該方法步驟的指令。該系統(tǒng)可布置為根據(jù)多個減影圖像(稱為S(x, y，d))來找出圖像(稱為I’(X， y))。在本文中，χ和y是圖像坐標(biāo)，d表示配準(zhǔn)參數(shù)6，I’ (x, y)表示組合減影圖像在坐標(biāo) (x，y)處的圖像強度，并且S(x，y，d)表示基于配準(zhǔn)參數(shù)d在坐標(biāo)(x，y)處的減影圖像的圖像強度。可根據(jù)函數(shù)f來計算出I’，如表達式I’ (X1, Y1) =f(S(Xl，yi，d))，從而在多個減影圖像的每一個中只考慮對應(yīng)像素的強度。例子是平均圖像I’ a(Xl，Y1) =Σ d(S(Xl，Yl, d))，或者最小投影圖像I’ m(Xl，yi) = argmind( |S(Xl，yi，d) | |)?？蛇x地，可使用更普遍的形式I’ (X1^y1) = f(S(x，y，d))來計算出I’，并且考慮到所有的減影圖像或者減影圖像的圍繞給定像素Ix1, yj的區(qū)域。例如，一例子是考慮到圖案的強度，其是基于圍繞一點的邊緣的量。同樣，可包含調(diào)整項。例如，可對函數(shù)Cltl(X，y)施以平滑約束，其中Cltl(X，y)表示其像素值被分配給I’(x，y)的圖像的配準(zhǔn)參數(shù)，換言之，I’(x，y) = S(x，y，dQ(x，y))。將意識到的是本發(fā)明也擴展至適于實施本發(fā)明的計算機程序，尤其是在載體上或內(nèi)的計算機程序。該程序可為源代碼、目標(biāo)代碼、中間代碼源和如部分編譯形式的目標(biāo)代碼的形式，或者適于在實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明方法中使用的任何其他形式。也將意識到的是這種程序可具有很多不同的架構(gòu)設(shè)計。例如，實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法或者系統(tǒng)的功能的程序代碼可被細(xì)分為一個或者多個子例程。在這些子例程之間分配功能的很多不同方式對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。子例程可一起存儲于一個可執(zhí)行文件中以形成獨立程序。這種可執(zhí)行文件可包括計算機可執(zhí)行指令，例如處理器指令和/或翻譯指令(例如，Java翻譯指令)?？蛇x地，一個或多個子例程或者所有的子例程可存儲在至少一個外部庫文件中并與主程序靜態(tài)或者動態(tài)的鏈接，例如在運行時。主程序包含至少一個子例程的至少一個調(diào)用。同樣，子例程可包括彼此的函數(shù)調(diào)用。與計算機程序產(chǎn)品相關(guān)的實施例包括與所述方法中的至少一個的每個處理步驟相應(yīng)的計算機可執(zhí)行指令。這些指令存可被細(xì)分為子例程和/或存儲于可靜態(tài)或者動態(tài)鏈接的一個或多個文件中。與計算機程序產(chǎn)品相關(guān)的另一實施例包括與所述系統(tǒng)和/或產(chǎn)品中的至少一個的每個裝置相應(yīng)的計算機可執(zhí)行指令。這些指令存可被細(xì)分為子例程和/或存儲于可靜態(tài)或者動態(tài)鏈接的一個或多個文件中。計算機程序的載體可是能夠裝載程序的任何實體或者設(shè)備。例如，該載體可包括存儲介質(zhì)，例如R0M(如CD ROM或者半導(dǎo)體ROM)，或者磁性記錄介質(zhì)，例如軟盤或者硬盤。 此外，載體可是可傳送載體，例如可經(jīng)由電纜或者光纜或者通過無線電或其他裝置傳送的電或者光信號。當(dāng)程序被包含于這種信號中時，載體可由這種線纜或者其他設(shè)備或裝置構(gòu)成?？蛇x地，載體可是其中含有程序的集成電路，該集成電路適于執(zhí)行相關(guān)方法，或者用于在相關(guān)方法的執(zhí)行中使用。 應(yīng)該注意的是以上提及的實施例圖示而不是限制本發(fā)明，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠設(shè)計出很多可選實施例而不脫離所附權(quán)利要求的范圍。在權(quán)利要求中，置于圓括號中的附圖標(biāo)記不應(yīng)被解釋為限制權(quán)利要求。動詞“包括”及其變形的使用不排除除了在權(quán)利要求中指定的那些之外的元件或者步驟的存在。在元件前的冠詞“一”或者“一個”不排除多個這種元件的存在。本發(fā)明可借助于包括幾個截然不同元件的硬件來實現(xiàn)，以及借助于適當(dāng)?shù)木幊逃嬎銠C來實現(xiàn)。在列舉幾個裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，這些裝置中的幾個可包含于一件或同一件硬件中。在相互不同的從屬權(quán)利要求中敘述某些措施的純粹事實不表示這些措施的組合不能被加以利用。
權(quán)利要求
1.一種用于生成至少兩個輸入圖像的數(shù)字減影圖像的系統(tǒng)，包括-配準(zhǔn)子系統(tǒng)(1)，其用于基于配準(zhǔn)參數(shù)(6)的不同值來生成所述輸入圖像(7，8)的多個不同配準(zhǔn)；-減影子系統(tǒng)O)，其用于通過根據(jù)相應(yīng)的所述多個配準(zhǔn)使所述輸入圖像相減而生成多個減影圖像；-組合子系統(tǒng)(3)，其用于將所述多個減影圖像組合成組合減影圖像(9)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述配準(zhǔn)參數(shù)(6)表示在所述輸入圖像(7，8)中能看到的對象的假定深度。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，所述配準(zhǔn)子系統(tǒng)(2)布置為用于基于由所述輸入圖像表示的對象的固定旋轉(zhuǎn)來配準(zhǔn)所述輸入圖像(7，8)。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述組合子系統(tǒng)(3)布置為用于基于在所述多個減影圖像中的對應(yīng)像素位置或者其周圍的像素值來給所述組合減影圖像的像素位置分配組合像素值。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，所述組合子系統(tǒng)(3)包括選擇器G)，其用于針對所述組合減影圖像的像素位置，基于在所述多個減影圖像之一中的對應(yīng)像素位置處的局部圖像特性來選擇在所述像素位置處的像素值。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，所述選擇器(4)布置為用于基于與所述像素位置的鄰近區(qū)域相關(guān)的特征信息來選擇所述像素值。
7.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，所述組合子系統(tǒng)(3)包括平均子系統(tǒng)(5)，其用于針對像素位置計算所述多個減影圖像的平均像素值，并且將所述平均像素值分配給所述組合減影圖像的所述像素位置。
8.一種包括如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)的醫(yī)學(xué)工作站。
9.一種包括如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)的醫(yī)學(xué)圖像采集設(shè)備。
10.一種生成至少兩個輸入圖像的數(shù)字減影圖像的方法，包括-基于配準(zhǔn)參數(shù)的不同值來生成O01)所述輸入圖像的多個不同配準(zhǔn)；-通過根據(jù)不同的所述多個配準(zhǔn)使所述輸入圖像相減而生成(20 多個減影圖像；以及-將所述多個減影圖像組合(20 成組合減影圖像。
11.一種計算機程序產(chǎn)品，其包括用于令處理器系統(tǒng)執(zhí)行如權(quán)利要求10所述的方法的指令。
全文摘要
一種用于生成至少兩個輸入圖像的數(shù)字減影圖像的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括配準(zhǔn)子系統(tǒng)(1)，其用于基于配準(zhǔn)參數(shù)(6)的不同值來生成所述輸入圖像(7，8)的多個不同配準(zhǔn)。所述系統(tǒng)還包括減影子系統(tǒng)(2)，其用于通過根據(jù)相應(yīng)的所述多個配準(zhǔn)使所述輸入圖像相減而生成多個減影圖像。所述系統(tǒng)還包括組合子系統(tǒng)(3)，其用于將所述多個減影圖像組合成組合減影圖像(9)。所述配準(zhǔn)參數(shù)(6)表示在所述輸入圖像(7，8)中能看到的對象的假定深度。所述組合子系統(tǒng)(3)布置為用于基于在所述多個減影圖像中的對應(yīng)像素位置或者其周圍的像素值來給所述組合減影圖像的像素位置分配組合像素值。
文檔編號G06T5/50GK102473296SQ201080029361
公開日2012年5月23日 申請日期2010年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
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