CN102551782A - 显示图像的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明名称为“显示图像的方法”。在一个实施例中,提供一种在成像系统中显示图像的方法。该方法包括下列步骤:从辐射探测器得到图像、接收来自用户的取向的选择、基于取向的选择机械旋转辐射探测器、以及执行对图像的数字图像旋转,从而补充辐射探测器的机械旋转,使得将图像旋转到用户选择的取向,并且显示该图像。
Description
技术领域
一般来说,本发明涉及包括3D计算机断层扫描(CT)和2D平面x射线成像的基于辐射的成像,并且更具体来说,涉及基于辐射的成像中的数字图像处理方法。
背景技术
按常规,由于图像增强器(II)的几何形状为圆形,所以来自图像增强器(II)的图像为圆形。因此,由成像器所形成的图像为圆形,并且通过机械旋转耦合到图像增强器的电荷耦合器件或者通过采用软件方式数字旋转图像,来实现旋转。
另一方面,正方形平板探测器(FPD)经过数字旋转时在显示旋转的图像中造成问题。因为正方形的对角线具有长度√2×L(L是正方形的边),所以为了显示来自正方形平板探测器的图像,要提供能够适应正方形的对角线的显示尺寸。备选地,为了显示整个图像,需要缩小或修剪旋转的图像。
但是,医疗行业中的规章约束修剪通过暴露于辐射来得到的图像。这个缺点留给用户两个选项,即,或者在显示之前缩小旋转的图像,或者将暴露限制到中心圆(通过应用圆形遮挡物(mask))。使用这些方法的限制是缩小显示的图像引起图像尺寸连同旋转角的变化,从而导致得到的图像质量的降级。此外,应用圆形遮挡物影响有效面积使用。平板探测器的有效面积使用随圆形遮挡物而显著降低(达21.5%)。
现有技术方法的一部分提出或者通过将平板探测器机械旋转360°或者通过执行数字图像旋转来实现图像旋转。这类方法中的难题之一是执行平板探测器的360°机械旋转。此外,数字旋转也对图像质量具有影响(修剪图像的角落或者缩小图像尺寸),如上所述。
使用用于图像处理和显示的这类方法,用户被迫在图像尺寸和视场之间进行选择。
因此,需要一种处理和显示图像的有效且改进的方法,它克服对正方形图像的数字旋转的缺点,并且其在提供增加的视场的同时还保持图像尺寸。
发明内容
本文处理上述缺陷、缺点和问题,通过阅读和理解以下说明书将会理解。
在一个实施例中,提供一种在成像系统中显示图像的方法。该方法包括下列步骤:从辐射探测器得到图像、接收来自用户的取向的选择、基于取向的选择机械旋转辐射探测器、以及执行对图像的数字图像旋转,从而补充辐射探测器的机械旋转,使得将图像旋转到用户选择的取向,并且显示该图像。
本文描述可变范围的系统和方法。除了本概述中所述的方面和优点之外,通过参照附图以及参照以下详细描述,其它方面和优点将会显而易见。
附图说明
图1示出了描绘如一实施例中所述的显示图像的方法的流程图;
图2示出了描绘如一实施例中所述的执行数字图像旋转的方法的流程图;
图3-4示出现有技术中所得到的图像与通过使用图1的方法所得到的图像之间的比较;以及
图5-8示出通过使用图1所述的方法对于多种取向选择所得到的图像序列。
具体实施方式
在以下详细描述中,参照形成其部分的附图,附图中通过举例说明的方式示出可实施的具体实施例。对这些实施例进行充分详细描述,以便使本领域技术人员能够实施实施例,并且要理解,可利用其它实施例,以及可进行逻辑、机械、电气和其它变更,而没有背离实施例的范围。因此,以下详细描述并不是要理解为限制性的。
配置用于执行x射线荧光镜成像的成像系统使用辐射源和辐射探测器。成像系统的C型臂配置通过对齐辐射源和辐射探测器组装件,来允许投影系统的倾斜定位。它还围绕定位在支承表面的对象来旋转辐射源和辐射探测器,以便提供对象的多方向检视。对象能够是有生命对象或无生命对象。
当采用x射线能量来照射对象时,到达对象的x射线的某个百分比由对象身体吸收,吸收量取决于x射线入射到其上的组织。因为x射线一般沿直线传播,所以在远离源的身体一侧离开对象身体的x射线能量是对象身体中的吸收的空间表示,并且因此是相对组织和骨骼密度的空间表示。
为了接收经过对象身体的x射线,辐射探测器包括设置在远离x射线源的对象一侧的闪烁屏。闪烁屏是对x射线敏感的荧光材料,并且它在接收到x射线能量时再辐射可见光。从闪烁屏所发射的辐射的空间强度图形与屏幕所接收的x射线辐射的空间强度图形成比例。因此,闪烁屏通过可见光谱或者备选地通过紫外线或近红外线来提供图像,它在局部与到达闪烁屏的x射线图像成比例。
辐射探测器还包括图像传感器,例如电荷耦合器件(CCD)或CMOS传感器。图像传感器接收来自闪烁屏的辐射。CCD图像传感器是光敏像素的阵列,它们将光子转换成电子,并且由此生成所接收光学图像的离散电子表示。光纤屏幕将从闪烁屏所发射的可见光聚焦到CCD图像传感器的表面上。
在终止x射线曝光之后,CCD中的离散表示由电子控制器读出。电子控制器从CCD图像传感器逐个像素地读取图像表示,并且将其组织为数字阵列。表示空间位置和x射线强度的数字阵列则输出给图像存储器或图像缓冲器。从图像缓冲器,图像能够由数据处理单元来访问,用于执行图像处理技术。还提供阴极射线管(CRT)、LED(发光二极管)、LCD(液晶显示器)或其它类型的电子图像显示器,以便允许图像在由数据处理单元进行处理之前或之后被显示。
在一个实施例中,辐射探测器包括平板探测器。平板探测器具有优于图像增强器的多个优点。优点的一部分包括与其固有的高量子探测效率(DQE)相比的低剂量辐射,尺寸紧凑并且因而降低的重量,与圆形图像增强器相比的增加的视场(FOV),以及对引起图像失真的外部磁场的抗扰性(immunity)。
在一个实施例中,本发明描述一种使用图像旋转来显示图像而不影响图像质量的方法。通过平板探测器(以下称作FPD)的机械旋转和90度的倍数的数字图像旋转的组合来实现图像旋转。此外,简化了平板探测器的机械旋转,其中执行的最大旋转是在围绕旋转轴沿顺时针方向和逆时针方向的45度的范围之内。平板探测器安装成使得它能够绕旋转轴旋转。
这种方法克服了与从正方形平板探测器所得到的图像的数字图像旋转关联的图像质量的损失(因旋转和调整大小引起的内插伪影)的问题,并且通过将平板探测器的旋转限制到45度来极大地简化机械复杂度。能够通过旋转平板探测器和以90度的倍数的数字图像旋转的适当组合来实现任何度数(0-360)的图像旋转。
在一个实施例中,如图1所示,提供一种在成像系统中显示图像的方法100。方法100包括下列步骤:在步骤102,从辐射探测器得到图像;在步骤104,接收来自用户的取向的选择;在步骤106,基于取向的选择机械旋转辐射探测器;在步骤108,执行对图像的数字图像旋转,从而补充辐射探测器的机械旋转,使得将图像旋转到用户选择的取向;以及在步骤110显示该图像。
在探测器为具有正方形形状的平板探测器的一个实施例中,方法100包括沿顺时针方向和逆时针方向的至少一个在大约0度至大约45度的范围中机械旋转辐射探测器。
在探测器为具有矩形形状的平板探测器的另一个实施例中,方法100包括沿顺时针方向和逆时针方向的至少一个在大约0度至大约90度的范围中机械旋转辐射探测器。
在一个实施例中,如图2所示,执行数字图像旋转的方法200包括按照90度的倍数来旋转图像的步骤。方法200包括下列步骤:在步骤202,从图像缓冲器读取与图像的图像数据关联的一个或多个像素值;在步骤204,将像素值排列到矩阵中;在步骤206,通过得到基于矩阵的转置的90度旋转、180度旋转和270度旋转之一旋转像素;以及在步骤208,将旋转的像素传递给图像存储器。
此外,在步骤102得到图像的方法包括下列步骤:提供辐射源,使得由该源所发射的辐射通过对象透射到闪烁器上;提供多个图像传感器,各图像传感器具有从闪烁器探测响应来自辐射源的辐射而发射的光线的像素元件的二维阵列;将对象定位在支承台上;将辐射通过对象的ROI定向到闪烁器上,闪烁器发射图像传感器探测到的光线的空间强度图形,该空间强度图形采用光学系统耦合到图像传感器;组装(bin)来自图像传感器的分离的像素元件的电荷供采用电子控制器读出;以及从所组装的表示来形成ROI的图像。
图3(a)示出通过将圆形遮挡物施加到从平板探测器获得的图像而得到的图像,以及图3(b)示出通过使用方法100所得到的图像。
图4(a)示出在未经修剪的情况下数字旋转45度的图像。这清楚地示出图像尺寸的减小以便适应旋转的图像以及有效显示面积的50%降低。
图4(b)示出使用方法200的、45度旋转后得到的图像。这证明视场的增加、显示面积的有效利用以及固定图像尺寸。
在图5(a)、图6(a)、图7(a)和图8(a)的每个中,平板探测器的物理旋转以虚线来描绘,图5(b)、图6(b)、图7(b)和图8(b)示出90度的倍数的数字旋转,以及图5(c)、图6(c)、图7(c)和图8(c)所示的图像是所显示或所得的图像。
取决于在每种情况下由用户所选择的平板探测器的机械旋转,系统记录这个角度,并且选择数字图像旋转的匹配角度。这采用结合图5-8所解释的一系列示例来示出。
在一个示范实施例中,接收的取向的选择为顺时针方向的60度。这通过下列步骤来实现:将平板探测器逆时针方向旋转30度,随后把来自平板探测器的图像顺时针方向数字旋转90度。结果图像具有60度(-30°+90°=60°)的取向。
在另一个示范实施例中,接收的取向的选择为顺时针方向的30度。这通过下列步骤来实现:将平板探测器顺时针方向旋转30度,随后把来自平板探测器的图像顺时针方向数字旋转0度。结果图像具有30度(30°+0°=30°)的取向。
在又一个示范实施例中,接收的取向的选择为顺时针方向的200度。这通过下列步骤来实现:将平板探测器顺时针方向旋转20度,随后把来自平板探测器的图像顺时针方向数字旋转180度。结果图像具有200度(20°+180°=200°)的取向。
在又一个示范实施例中,接收的取向的选择为逆时针方向的135度。这通过下列步骤来实现:将平板探测器逆时针方向旋转45度,随后把来自平板探测器的图像逆时针方向数字旋转90度。结果图像具有135度(-45°-90°=-135°)的取向。
在一个实施例中,硬件和软件方式用于对大于视场的对象的一部分进行成像。较大视场通过平板探测器的机械旋转来得到。源和探测器有利地保持在给定位置,同时对必要的角度范围执行平板探测器的机械旋转。平板探测器的平移运动能够由计算机化电动机控制系统来控制。
本文所述的方法使用平板探测器的机械旋转和图像的数字旋转的组合,这帮助保持图像质量。
该方法的其它优点包括显示器和监视器面积的完全利用,增加的视场(FOV),静态显示图像轮廓,与其它数字旋转方法相比消除了对复杂算法或计算的需要,提高图像质量,实现实时成像,没有因旋转之后的内插引起的图像数据的损失,没有涉及图像的调整大小并且因此没有缩放因子的变化,能够通过平板探测器在正方形FPD中在0至45度之内和在矩形FPD中在0至90度之内沿顺时针方向或逆时针方向之一的物理旋转来获得完全旋转,以及平板探测器旋转的简化机械复杂度。
本领域技术人员将会理解,虽然本文所示和所述的具体实施例一般涉及x射线成像应用,但是还会理解,本发明的原理还可扩展到其它医疗和非医疗成像应用,包括医疗成像系统、电影成像、透视成像、在单个成像系统中使用多个辐射源和辐射探测器的流水线成像、工业检验系统和安全扫描仪。
本书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明,以及还使本领域技术人员能实践本发明,包括制作和使用任何装置或系统及执行任何结合的方法。本发明可取得专利的范围由权利要求确定,且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有与权利要求字面语言无不同的结构要素,或者如果它们包括与权利要求字面语言无实质不同的等效结构要素,则它们规定为在权利要求的范围之内。
Claims (10)
1.一种在成像系统中显示图像的方法,所述方法包括:
从辐射探测器得到图像;
接收来自用户的取向的选择;
基于取向的所述选择来机械旋转所述辐射探测器;以及
执行对所述图像的数字图像旋转,从而补充所述辐射探测器的所述机械旋转,使得所述图像旋转到用户选择的所述取向;以及
显示所述图像。
2.如权利要求1所述的方法,包括以顺时针方向和逆时针方向的至少一个、在大约0度至大约45度的范围中机械旋转所述辐射探测器。
3.如权利要求2所述的方法,其中,所述探测器是具有正方形形状的平板探测器。
4.如权利要求1所述的方法,包括以顺时针方向和逆时针方向的至少一个、在大约0度至大约90度的范围中机械旋转所述辐射探测器。
5.如权利要求4所述的方法,其中,所述探测器是具有矩形形状的平板探测器。
6.如权利要求1所述的方法,其中,执行所述数字图像旋转包括按照90度的倍数来旋转所述图像。
7.如权利要求6所述的方法,包括下列步骤:
从图像缓冲器读取与所述图像的图像数据关联的一个或多个像素值;
将所述像素值排列到矩阵中;
通过得到基于所述矩阵的转置的90度旋转、180度旋转和270度旋转之一来旋转所述像素;以及
将所旋转的像素传递给图像存储器。
8.如权利要求1所述的方法,其中,得到所述图像包括下列步骤:
提供辐射源,使得由所述源发射的辐射通过对象透射到闪烁器上;
提供多个图像传感器,各图像传感器具有从所述闪烁器探测响应来自所述辐射源的辐射而发射的光线的像素元件的二维阵列;
将所述对象定位在支承表面上;
将所述辐射通过所述对象的ROI定向到所述闪烁器上,所述闪烁器发射由所述图像传感器来探测的光线的空间强度图形,所述空间强度图形采用光学系统耦合到所述图像传感器;
组装来自所述图像传感器的分离的像素元件的电荷供采用电子控制器读出;以及
从所组装的表示来形成所述ROI的图像。
9.如权利要求1所述的方法,其中,所述图像传感器包括MOS电容器的二维阵列和包括多个像素间通道的电荷耦合器件(CCD)的其中之一。
10.如权利要求1所述的方法,其中,所述光学感测系统是所述闪烁器与所述图像传感器之间的光纤耦合器。
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