CN100517384C - 用于处理x射线图像的图像处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于处理X射线图像，尤其是乳房造影X射线图像的图像处理装置，还涉及相应的X射线装置，用于此的方法以及计算机程序和计算机产品。在该图像处理装置中，由X射线图像产生显示图像，该X射线图像显示至少两个空间分离的对象，例如标记和乳房。在X射线图像中确定显示各个对象的局部图像并且在显示图像中布置局部图像。显示图像的尺寸使得局部图像之外的显示图像部分小于X射线图像的对应部分。

Description

用于处理X射线图像的图像处理装置

技术领域

本申请涉及一种用于处理X射线图像，尤其是乳房造影X射线图像的图像处理装置，还涉及相应的X射线装置，用于此的方法以及计算机程序或计算机程序产品。

背景技术

乳房造影X射线装置用于检查女性的胸部或乳房。在乳房造影X射线图像中，总是从图像边缘朝向中心显示乳房，也就是说偏离中心。图像的剩余部分显示直接辐射。除了乳房外，所谓的标记也显示在乳房造影X射线图像中，所述的标记含有有关X射线图像的信息。已知的标记吸收X射线，并且在拍摄X射线图像前以字母和数字的组合施加到X射线图像探测器，位于与乳房相对的图像一侧的图像角落中。这避免了标记的图像与乳房图像重叠。然而，在乳房较小的情况中，相对较大的包括直接辐射的图像区域被显示在标记图像和乳房图像之间。

在X射线装置含有X射线图像探测器的情况中，在图像采集后，图像数据首先以电子形式存在，并根据需要被显示在监视器上或被打印在胶片上。打印所用的胶片的大小取决于所获得图像的大小。目前通常使用两种胶片格式，小格式和大格式。当将待成像的乳房对于具有小格式的胶片而言太大时采用大格式。X射线装置的用户必须在图像采集前限定X射线图像的尺寸。有时会出现即使小图像足以对乳房成像但仍选择了大X射线图像的情况。结果，乳房和标记的图像被打印在过大的胶片上，从而导致不必要的浪费。当显示在监视器上时，在显示整个图像时乳房被显示得不必要地小。如果观察放大乳房区域，则标记不再能被看到。

发明内容

因此，本发明的目的在于消除这些问题。

该目的由一种用于由X射线图像产生显示图像的图像处理装置实现，在该X射线图像中至少显示两个空间分离的对象，其中在X射线图像中确定显示对象的局部图像(part-image)，并且所述局部图像以空间分离的方式布置在显示图像中，其中显示图像的尺寸使得局部图像之外的显示图像的部分小于X射线图像的对应部分。

本发明的基本理念是不再给观看者提供原始采集的X射线图像，而是由此产生显示图像，该显示图像能够随后例如被打印在胶片上或显示在监视器上。为此，采用一种图像处理装置，该装置首先分析原始采集的显示例如乳房和标记的X射线图像。这种图像处理装置例如可以集成到X射线装置中，但是也可以是一种独立于X射线装置工作并仅从X射线装置接收X射线图像的装置，例如PC或工作站。也可集成诸如胶片打印机或监视器的可视化单元。

图像处理装置首先分析X射线图像并在其中确定分别显示乳房和标记的局部图像。标记的图像可以从在采集X射线图像之前放置在X射线图像探测器上的标记得到。然而，可选择地，该图像也可以显示一伪影，该伪影是在X射线装置采集图像后立即合成到X射线图像中的电子生成标记。

局部图像的确定可以通过已知的所谓分割方法执行。这两个局部图像随后例如在显示图像中一起被推动，使得它们直接彼此邻接，从而显示图像的图像区域的尺寸与原始采集的X射线图像现比减小。在处理过程中，仅丢失了对观看者不重要的关于图像背景或直接辐射区域的信息。局部图像以与X射线图象中相同的分辨率和相同的像素数显示各个对象，但是由于像素数更少，显示图像本身小于X射线图像或具有比X射线图像小的图像区域。

从而，可以在比原始采集X射线图像尺寸小的显示图像的图像区域上给观看者显示所有基本信息，也就是局部图像。如果显示图像显示在监视器上，其中显示图像的每个像素对应监视器上的像素，可能发生可以在监视器上显示完整的显示图像，但X射线图像则不行。如果要显示完整的X射线图像，该图像必须被显示得更小，从而观看者感兴趣的对象也被显示得更小。如果显示图像小于能够在监视器上显示的最大图像，显示图像甚至可以被放大显示。在打印到胶片上的情况中，也可以将原始大格式X射线图像打印在小格式胶片上，而不在打印过程中减小图像的比例。

由于局部图像之外的图像部分更小，显示图像的图像数据量小于X射线图像的图像数据量，从而除实现上述目的之外可以实现另外的积极效果。对于后面的电子图像处理而言，所需处理器功率减小，从而这种图像处理系统更快速工作或能够被设计成具有较低的容量。当将显示图像传送到诸如胶片打印机或监视器的另一系统时，与原始采集X射线图像相比，必须传送的图像数据更少，从而也节省了时间。将显示图像储存在例如电子图像档案中所需的储存空间减小。

所述目的还通过X射线装置实现，该装置包括：

-用于产生X射线辐射的X射线源，

-用于采集X射线图像的X射线图像探测器，

-用于从X射线图像产生显示图像的图像处理装置，在所述X射线图像中显示至少两个空间分离的对象，其中在X射线图像中确定显示对象的局部图像，并且所述局部图像以空间分离的方式布置在显示图像中，其中显示图像的尺寸使得局部图像之外的显示图像的部分小于X射线图像的对应部分。

为了采集对象的X射线图像，X射线源产生X射线辐射，该辐射在其穿过对象并到达X射线图像探测器时衰减。作为X射线图像探测器，可以使用例如X射线图像放大器、已知的数字X射线图像探测器或者甚至具有适当读出器的存储胶片。在采集后，在X射线图像中确定显示被成像对象的局部图像。这些局部图像被布置在显示图像中，使得包含图像背景的区域比X射线图像中的小。显示图像随后可以被传送到可视化单元，例如胶片打印机或监视器。然而，特别地，在具有患者数据电子管理的医院中，显示图像也可以被传送到将其存档的中心计算机。如果X射线装置的用户想要观看图像，他可以将图像从电子档案下载到观看工作站上，将其打印出或在那里观看。

在已知X射线系统中，由X射线辐射照射的探测器表面区域的尺寸通常仅和待采集的图像尺寸一样大，从而在小格式图像的情况下，不照射整个探测器表面。在某些类型的数字X射线探测器中，由于多个已知的物理效应，受辐射区域仍储存在探测器中，由此前次采集的小格式图像可以在随后采集的大格式图像中作为“幻像”被看到。在乳房造影X射线图像的情况中，这种效应尤其会引起干扰，这是因为包括直接辐射的区域直接邻接未受辐射的探测器区域。如果当每个图像被采集时X射线辐射照射整个探测器表面区域，则这种效应将不会引起干扰。然而，这将导致所有X射线图像大，并且总是必须使用大格式胶片来打印，由于经济原因这是不可行的。当在监视器上显示这种大X射线图像时，乳房将被显示得非常小。

在根据本发明的X射线装置中，所采集X射线图像的图像尺寸不再需要被最小化，从而尤其在乳房造影图像的情况中，包括直接辐射的图像区域可以是任何尺寸。X射线图像探测器的被照射表面区域因此也不再需要适合乳房的尺寸或用于打印的胶片的尺寸。作为替换，X射线装置设置成使得每次拍摄图像时，照射X射线图像探测器的相同表面区域，例如整个表面区域。当使用标记时，该标记总是位于相同点。这为X射线装置的用户节省了时间，这是因为他不再需要预先在大格式和小格式图像之间作出决定。而且，由于不再有任何不被照射的X射线探测器的区域，由“幻像”造成的干扰效应显著减少。

对观看者来说如果局部图像在显示图像中彼此靠近是不合意的。这可以通过如以上所述的实施例得以避免。对于单独的设定，也可由观看者限定最小间隔。

上述目的也可以通过一种由X射线图像产生显示图像的方法来实现。根据一种改进可以使局部图像之外的显示图像的部分与X射线图像的背景匹配。

为了确定局部图像，可以使用例如已知的分割方法。在乳房造影X射线图像的情况中，根据分割方法提供了特别快速的结果，这是因为该方法占用的计算时间少。在这种情况下，在X射线图像中确定显示直接辐射的背景图像区域。然后X射线图像的剩余部分形成局部图像。

该图像处理装置可以由适当的电子元件形成，从而其功能不能被改变。或者，它可以具有可编程运算单元，该运算单元在启动前必须由对应的计算机程序设置成运行状态。这种计算机程序可以储存在位于该装置中的非易失性和不可交换储存器中。然而，可选择地，该计算机程序也可以通过读出器载入该图像处理装置中，该读出器能够读取诸如软盘、CD或甚至EPROM的计算机程序产品。

附图说明

将参考附图中显示的实施方式的例子进一步描述本发明，但是，本发明不受其限制。

图1显示了根据本发明的X射线装置的实施例。

图2显示了包括根据本发明的图像处理装置的数据处理系统。

图3显示了两个标记。

图4A、4B和5A示意性显示了乳房造影X射线图像。

图5B显示了在X射线图像探测器的图像中的干扰效应。

具体实施方式

图1示意性显示了根据本发明的可用于产生乳房造影X射线图像的X射线装置。待检查的患者13站在工作台(未示出)前，工作台的高度可以调节使得患者13的乳房13A位于其上。在工作台下有一数字X射线图像探测器15。工作台和探测器可选择通过适当设计的探测器外壳形成一单元。为了能更好地观看X射线图像中的细节，压缩板16在乳房上按压使得乳房与其自然形状相比，在平行于X射线图像探测器的方向上变宽。压缩板16由不吸收或仅微量吸收X射线辐射的材料制造。

为了准备，首先通过操作单元17设定诸如X射线电压、电流和持续时间的特定应用参数。然后将标记置于与乳房相对的工作台面或探测器的一侧上的角落里或特定支持物中。这样的标记在图3中示出。其中显示的符号表示例如是左还是右乳房正被成像和X射线以何方向穿过乳房。

为了采集X射线图像，控制单元10随后将X射线图像探测器15和X射线管12切换到相应的工作状态。为了清楚，未示出诸如产生X射线管12工作所需的高电压的X射线发生器的另外的组件。在X射线管中产生锥形射线束14形式的X射线。依靠紧接在X射线管12之下布置的遮挡板(未示出)，锥形射线束14的尺寸和外部形状可以被调节，例如调节成适合X射线图像探测器15的尺寸和形状。一旦完成照射，随后就在数字X射线图像探测器15中存在电子数字X射线图像，该X射线图像以受控制单元10控制的方式从X射线图像探测器15发送到图像处理装置11的图像存储器中。可选择地，也可以使用存储胶片系统作为X射线探测器。然后一旦拍摄了图像，就由特殊的读出器读取该存储胶片，在这种情况下X射线图像也以电子形式存在。

如上所述，锥形射线束14的外形可以借助遮挡板改变使得X射线探测器15的整个表面不再被照射，这样，在一些目前已知的系统中，X射线图像的尺寸被调整成适于用于打印的胶片的尺寸。对于大部分图像，采集图5A中所示的小图像就够了。在所述的图5A中可以看到标记52的图像、乳房51的图像和背景53。如果由于乳房的尺寸必须采集大图像，则相应地调节遮挡板，并且标记现在位于大图像的外边缘，而不是位于小图像的外部图像边缘。然而，在先前执行的采集小图像的操作中，X射线图像探测器15在直接辐射区中暴露于高的累积辐射剂量。由于已知的物理效应，这些区域可以在接下来采集的大图像中看到，如图5B中的虚线所示。在上次拍摄小图像之后若干天，也还可能在大图像中看到这些效应。

在图1的X射线装置中，由于锥形射线束14的外部形状对于所有图像是相同的(例如，相同的探测器表面区域)，这种效应可以被避免，使得总是照射X射线图像探测器15的相同区域。为将图像打印在小格式胶片上，相应的小格式显示图像随后如上所述被产生。

图4A示意性显示了能用图1的X射线装置采集的X射线图像。可以在图像的右半部分看到乳房41的图像，标记42的图像可以在左上角看到。形成背景的图像区域的剩余部分43显示了直接辐射并因此几乎为黑色。在图像处理装置11中，X射线图像被分割以便确定局部图像。为此，可以使用已知的分割方法，例如由Alan C.Bovik撰写的图书“Handbook of Image and Vedio Processing(图像和视频处理手册)”(ISBN：0121197905)中所述的方法。由于这样的分割方法是已知的，而且存在众多不同的这样的方法，下面仅以举例方式描述一种方法。

首先，根据X射线图像确定柱状图。在乳房X射线图像的情况中，待指定给对象或背景的图像值可以从柱状图特别容易地被区分，这是由于背景由直接辐射形成，且相应的图像值与对象图像值差别很大。而且，包含直接辐射的所有像素通常具有几乎相同的图像值，该图像值可能仅仅略微变化直接辐射的量子噪声。在图4A中的X射线图像中，所有具有该图像值的像素或以这种方式确定的值被指定给背景区域43。作为另外的准则，这些像素必须形成一个或多个连贯区域以避免将个别也具有直接辐射的图像值的对象像素指定到背景区域。

依靠这种方法，将图4A的X射线图像分成三个区域，即背景区域43、标记42的图像的图像区域和乳房41的图像的图像区域。然后可以由此识别两个图像区域或局部图像，也就是那些包含图像值不表示直接辐射的像素的图像区域。第一局部图像包含乳房41的图像并由其外轮廓和该图像的右边缘定界。第二局部图像包含标记42的图像，该图像由其外轮廓和图像的上边缘定界。当标记以一个角度被放置在X射线图像探测器上时，也可以使用这种方法，从而其图像由两个图像边缘定界，并且在由此定界的图像的角落中存在包含直接辐射的单独图像区域。因而将该X射线图像分成4个区域，即两个背景区域和两个局部图像。

然后这两个局部图像可以被移动，使得包含标记的局部图像被推到尽可能靠近包含乳房的局部图像。为此，例如包含标记的局部图像的像素分阶段地向右移动，直到包含标记的局部图像的至少一个像素和包含乳房的局部图像的一个像素直接相邻。如果该包含标记的局部图像不由图像的上边缘定界，则其也可以另外向上移动。将足够大使得所有的局部图像位于其中的矩形区域定义为显示图像的边缘。然后将剩余的外部区域46去除，获得图4B的显示图像。为了图示和比较，图4A的X射线图像的原始图像边缘44由虚线示出。可选择地，局部图像也可以被设计，使得它们为矩形，它们的边缘平行于X射线图像的边缘，并且它们的大小正好适合相应的分割图像区域。这些矩形局部区域然后被推动到彼此如此靠近，使得它们正好彼此接触。上述处理步骤由图像处理装置自动执行。

对于显示图像的观察者，如果标记图像和乳房图像靠得太近是不合意的。为了避免这点，可以定义例如局部图像必须间隔开的最小距离。或者，每个局部图像可以在被移动前扩大一边界。选择这个边界的宽度使得观察者可见该边界，这可以由用户有选择地设置。

显示图像的外部尺寸至少大到足以使两个局部图像能够不重叠地显示。然而，也可以使外部尺寸更大，例如使它们适合用于打印的胶片的尺寸或监视器的尺寸。

存在多种形成图4B的显示图像的背景45的可能。例如，可以由X射线图像的背景确定平均值，这个平均值被用作图4B的显示图像的所有像素的图像值，从而产生具有近似X射线图像背景的灰度值的均匀背景。另一可能性在于将背景的像素从X射线图像转移到显示图像，假如它们存在于剩余的背景区域45中。也可想到其它替换方式。

一旦完成显示图像的生成，在图1中显示图像可以任选地传送到监视器M或胶片打印机P。

根据图像处理装置11的复杂性，可以执行另外的图像处理算法。如果在拍摄图像之前标记被手动定位在X射线图像探测器15上，可以发生所述标记的长边不平行于图像的边缘的情况。为了校正，可以采用同样自动检测标记并且通过旋转将其图像平行于显示图像的边缘的检测算法。也可以依靠相应的算法检测标记中包含的信息，并且将显示图像例如自动地传送到对应的电子图像档案中。

图像处理装置11含有能被编程的运算单元(未示出)。一旦X射线装置已被打开，运算单元必须首先装载相应的计算机程序。计算机程序被储存在软盘中，该软盘必须插入对应的读出器FD中以便被读取。或者，计算机程序也可以被储存在非易失性存储器中，该存储器位于图像处理装置11中，并且一旦X射线装置被打开就被自动读取。

图2显示了具有根据本发明的图像处理装置的一个实施方式的数据处理系统。该系统能够被用于，例如，医生希望远离图像采集位置观看X射线图像的任何地方，特别是当医生正在远离X射线装置的位置工作时，这种情况会在大医院发生。首先，通过如图1所示的X射线装置采集X射线图像，但X射线装置不具有图像处理装置11。作为替代，X射线图像例如经由数据网络被发送到图2的数据处理系统，并且通过数据输入21进入图像处理装置20。

图像处理装置20基本上与图1的图像处理装置11具有相同的功能。在输入X射线图像中，显示对象的局部图像被确定并布置在显示图像中。显示图像随后可以显示在监视器M上或通过打印机P打印在胶片上。通过键盘E1和鼠标E2操作图像处理装置20。以与图1类似的方式，图像处理装置20也可以被设计成使得它能够被编程。

Claims (10)

1.一种用于从X射线图像产生显示图像的图像处理装置，在该X射线图像中显示至少两个空间分离的对象，其中在X射线图像中确定显示对象的局部图像，并且所述局部图像以空间分离的方式布置在显示图像中，其中显示图像的尺寸使得局部图像之外的显示图像的部分小于X射线图像的对应部分；

其中布置该局部图像包括一起推动两个局部图像，使得它们彼此邻接。

2.一种X射线装置，包括：

-用于产生X射线辐射的X射线源，

-用于采集X射线图像的X射线图像探测器，

-用于由X射线图像产生显示图像的图像处理装置，在所述X射线图像中显示至少两个空间分离的对象，其中在X射线图像中确定显示对象的局部图像，并且所述局部图像以空间分离的方式布置在显示图像中，其中显示图像的尺寸使得局部图像之外的显示图像的部分小于X射线图像的对应部分；

其中该局部图像的布置包括一起推动两个局部图像，使得它们彼此邻接。

3.根据权利要求2的X射线装置，其中在所有情况下当产生X射线图像时，X射线图像探测器的相同表面区域暴露于X射线辐射。

4.根据权利要求1的图像处理装置或根据权利要求2的X射线装置，其中局部图像在显示图像中分隔开一最小距离。

5.根据权利要求1的图像处理装置或根据权利要求2的X射线装置，其中X射线图像是乳房造影X射线图像。

6.根据权利要求1的图像处理装置或根据权利要求2的X射线装置，其中所显示对象之一是标记。

7.一种由X射线图像产生显示图像的方法，包括如下步骤：

a)在X射线图像中确定局部图像，每一个局部图像都显示对象，

b)以空间分离的方式在显示图像中布置局部图像，

c)设定显示图像的尺寸，使得局部图像之外的显示图像的部分小于X射线图像的对应部分；

其中该局部图像的布置包括一起推动两个局部图像，使得它们彼此邻接。

8.根据权利要求7的方法，包括另外的步骤：

d)对局部图像之外的显示图像的部分填充局部图像之外的X射线图像部分的图像信息。

9.根据权利要求1的图像处理装置或根据权利要求2的X射线装置或根据权利要求7的方法，其中为了确定局部图像，使用分割方法，在该分割方法中，在X射线图像中确定局部图像之外的X射线图像部分的图像值，并且确定主要包含具有这些图像值的像素的相连图像区域。

10.一种由X射线图像产生显示图像的设备，包括：

a)在X射线图像中确定局部图像的装置，每一个局部图像都显示对象，

b)以空间分离的方式在显示图像中布置局部图像的装置，

c)设定显示图像的尺寸的装置，使得局部图像之外的显示图像的部分小于X射线图像的对应部分；

其中该局部图像的布置包括一起推动两个局部图像，使得它们彼此邻接。

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