CN103620643B - 医学图像的缩放 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于缩放在视口中显示的图像的系统（100），其中，所述图像包括多个区域，所述多个区域中的每个区域具有与所述区域相关联的缩放功能，所述系统包括：输入单元（110），其用于接收用于选择所述多个区域中的区域的区域输入，并且用于接收用于缩放图像的缩放输入；以及缩放单元（120），其用于利用与所选择的区域相关联的缩放功能，基于所述缩放输入，来缩放所述图像。可以通过任何认为有用的方式定义与所述多个区域中的每个区域相关联的缩放功能。例如，可以定义它，从而在视口中显示它的选定区域或感兴趣部分，或者反之，从图像的所显示视图移除其选定区域或感兴趣部分。有利地，用户并非始终需要精确选择缩放中心，因为应用将至少基于所选择的区域选择缩放中心。

Description

医学图像的缩放

技术领域

本发明涉及显示医学图像。尤其涉及对诸如乳腺X射线摄影图像的图像的交互式缩放。

背景技术

目前，通过提供输入以改变被观察区域的比例来实施图像的缩放。各种实施方法都是可能的。例如，在2D图像中，用户可以选择缩放中心（即，2D图像中的固定点）并滚动鼠标滚轮来放大或缩小图像。对于乳腺X射线摄影，这通常是由如题为“Display system forthe evaluation of mammographies”的WO2006/018816中所描述的镜像图像以及镜像摇摄和缩放操作的显示组成。可以把二维（2D）图像缩放推广到三维（3D）图像缩放。例如，对于透视投影，当相机沿着线向消失点之一移动时缩放所显示的图像。对于正交投影，缩放基于改变垂直于投影线的平面中的比例，即，改变垂直于观察方向的平面中的比例。

可使用的缩放实施方式的缺点是，当用户观察其感兴趣的图像区域时，缩放功能不总是保持该区域在显示器中。当远离感兴趣区域固定缩放中心并且感兴趣区域接近用于显示图像的视口的边界时，该区域可能从显示器中快速消失。经常通过在感兴趣区域的中心选择缩放中心来解决这一问题。然而，当感兴趣区域与视口的边界相邻时，这种方法就失败了。

发明内容

拥有一种用于缩放图像的改进型系统将是有利的，其中，能够在视口中看到感兴趣的图像区域，同时放大所述图像。

为了实现这一目的，在一方面中，本发明提供了一种用于缩放在视口中显示的图像的系统，其中，所述图像包括多个区域，所述多个区域中的每个区域具有与所述区域相关联的缩放功能，所述系统包括：

-输入单元，其用于接收用于选择所述多个区域中的区域的区域输入，并且用于接收用于缩放图像的缩放输入；以及

-缩放单元，其用于利用与所选择的区域相关联的缩放功能，基于所述缩放输入，来缩放图像。

例如，可以定义与所述多个区域中的第一区域相关联的缩放功能，所述第一区域围绕视口中心，使得第一区域的中心是与第一区域相关联的第一缩放功能的缩放中心。与视口边界相邻的第二区域相关联的第二缩放功能的缩放中心可以是与第二区域相邻的视口边界上的点。

本领域技术人员应当理解如何解释针对2维和3维图像的缩放中心。例如，对于2D图像，缩放中心是图像中的点；对于正交投影图像，缩放中心是投影平面（观看平面）中的点；对于透视图像，缩放中心为消失点。

在所述系统的一实施例中，基于在所述区域输入中包括的视口位置来定义所选择的区域。可以将所述多个区域中的每个区域定义为视口的一部分。视口位置表示在视口中的位置。例如，可以由点或像素来定义这一位置。所选择的区域可以是所述多个区域中的包括包含在区域输入中的视口位置的区域。

在所述系统的一实施例中，还基于在所述视口中显示的图像对象以及所述视口位置与所述对象之间的空间关系来定义所选择的区域。这样能够基于视口以及基于图像内容来定义所选择的区域。例如，可以由用于描绘对象的轮廓来定义区域的界线。

在一实施例中，所述系统还包括用于界定图像对象的分割单元。可以自动、半自动或手动地执行分割。

在所述系统的一实施例中，与所述多个区域中的区域相关联的缩放功能的缩放中心处在所述区域之内的预定义位置处。例如，缩放中心可以是该区域的“质量”中心或“惯性”中心。这有助于将所显示的图像的包括中心及其周围的部分保持在视口中。本领域技术人员应当理解如何计算区域的质量或惯性中心，由图像强度取代质量。

在所述系统的一实施例中，与所述区域相关联的缩放功能是缩放、摇摄和/或旋转变换的组合。例如，可以在缩放图像的同时平移缩放中心。任选地，可以关于缩放中心旋转所显示的图像。通过这种方式，可以在缩放的图像中更好地表达感兴趣的图像特征。

在实施例中，所述系统还被布置成缩放在第二视口中显示的第二图像，其中，

-所述多个区域中的每个区域具有与该区域相关联的第二缩放功能，用于缩放所述第二图像，并且

-缩放单元还被布置成利用与所选择的区域相关联的第二缩放功能，基于缩放输入，来缩放第二图像。

例如，在乳腺摄影中这是有用的，其中，显示左右乳腺的镜像图像，每个都在其自己的视口中，并基于为左或右乳腺提供的缩放输入同时进行缩放。视口可以被组合成单一显示区。

在所述系统的一实施例中，所述第二缩放功能基于与所述图像中的所选择的区域相关联的缩放功能以及所述视口到所述第二视口的映射，其中，通过利用所述映射将与所选择的区域相关联的缩放功能的缩放中心映射到所述第二视口来获得与所选择的区域相关联的第二缩放功能的缩放中心。基于缩放功能的缩放比例来计算第二缩放功能的第二缩放比例。例如，两个比例可以是相同的。

有利地，可以将本发明的系统用于数字乳腺摄影。

在另一方面中，本发明提供了一种包括所公开系统的实施例的图像采集设备。

在另一方面中，本发明提供了包括所公开的系统的实施例的工作站。

在另一方面中，本发明提供了一种缩放在视口中显示的图像的方法，其中，该图像包括多个区域，所述多个区域中的每个区域具有与该区域相关联的缩放功能，所述方法包括：

-输入步骤，用于接收用于选择多个区域中的区域的区域输入，并且用于接收用于缩放图像的缩放输入；以及

-缩放步骤，用于利用与所选择的区域相关联的缩放功能，基于缩放输入，来缩放图像。

在另一方面中，本发明提供了一种要由计算机装置加载的计算机程序产品，其包括用于缩放在视口中显示的图像的指令，其中，所述图像包括多个区域，所述多个区域中的每个区域具有与所述区域相关联的缩放功能，所述计算机程序产品在被加载之后为所述处理单元提供执行所公开方法实施例的步骤的能力。

本领域技术人员应当认识到，可以通过任何认为有用的方式组合本发明的两个或更多个上述实施例、实施方式和/或各方面。

能够由本领域技术人员根据本说明书对图像采集设备、工作站、方法和/或计算机程序产品进行与所述医学图像系统的修改和变化相对应的修改和变化。

本领域技术人员应当认识到，在有请求保护的本发明中的图像数据集可以是由各种采集模态采集的2维（2D）、3维（3D）或4维（4D）图像数据集，所述采集模态诸如是，但不限于，标准X射线成像、计算机断层摄影（CT）、磁共振成像（MRI）、超声（US）、正电子发射断层摄影（PET）、单光子发射计算机断层摄影（SPECT）和核医学（NM）。

在独立权利要求中公开了本发明。在从属权利要求中公开了有利实施例。

附图说明

利用下文描述的实施方式和实施例，并参考附图，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并得以阐述，在附图中：

图1示出了系统的示范性实施例的方框图；

图2示出了基于视口分区定义的图像区域；

图3示出了基于对象划分定义的图像区域；

图4图示了用于同时缩放右乳腺和左乳腺的镜像图像的系统的实施例；

图5示出了方法的示范性实施方式的流程图；

图6示意性示出了图像采集设备的示范性实施例；以及

图7示意性示出了工作站的示范性实施例。

在所有图中使用相同的参考数字表示相似部分。

具体实施方式

图1示意性示出了用于缩放在视口中显示的图像的系统100的示范性实施例的方框图，其中，图像包括多个区域，所述多个区域中的每个区域具有与该区域相关联的缩放功能，所述系统包括：

-输入单元110，其用于接收用于选择多个区域中的区域的区域输入，并且用于接收用于缩放图像的缩放输入；以及

-缩放单元120，其用于利用与选择的区域相关联的缩放功能，基于缩放输入，来缩放图像。

系统100的示范性实施例还包括：

-分割单元130，其用于定义图像对象；

-控制单元160，其用于控制系统100工作；以及

-存储单元170，其用于存储数据。

在系统100的一实施例中，对于输入数据，有三个输入连接器181、182和183。第一输入连接器181被布置成接收来自数据存储装置的数据，所述数据存储装置诸如是，但不限于，硬盘、磁带、闪存或光盘。第二输入连接器182被布置成接收来自用户输入装置的数据，所述用户输入装置诸如是，但不限于，鼠标或触摸屏。第三输入连接器183被布置成接收来自诸如键盘的用户输入装置的数据。输入连接器181、182和183被连接到输入控制单元180。

在系统100的一实施例中，对于传出数据，有两个输出连接器191和192。第一输出连接器191被布置成向数据存储装置输出数据，所述数据存储装置诸如是硬盘、磁带、闪存或光盘。第二输出连接器192被布置成向显示装置输出数据。输出连接器191和192通过输出控制单元190接收各自的数据。

本领域技术人员应当理解，有很多种方式将输入装置连接到输入连接器181、182和183以及将输出装置连接到系统100的输出连接器191和192。这些方法包括，但不限于，有线和无线连接、数字网络，所述数字网络诸如是，但不限于，局域网（LAN）和广域网（WAN）、互联网、数字电话网络以及模拟电话网络。

在系统100的一实施例中，系统100包括存储单元170。系统100被布置成经由输入连接器181、182和183中的任一个接收来自外部装置的输入数据，并在存储单元170中存储所接收的输入数据。将所述输入数据加载到存储单元170中允许系统100的各单元快速访问相关数据部分。输入数据包括图像数据、区域输入和缩放输入。任选地，输入数据可以包括用于分割单元130的指令。可以通过如下装置，诸如，但不限于，CPU的寄存器文件、高速缓冲存储器、随机存储器（RAM）芯片、只读存储器（ROM）芯片和/或硬盘驱动器以及硬盘，来实施存储单元170。存储单元170还可以被布置成存储输出数据。所述输出数据包括经缩放的图像数据。存储单元170还可以被布置成经由存储器总线175接收来自系统100的各单元的数据和/或向系统100的各单元传输数据，系统100包括输入单元110、缩放单元120、分割单元130以及控制单元160。存储单元170还被布置成经由输出连接器191和192中的任一个将输出数据提供给外部装置。在存储单元170中存储来自系统100的各单元的数据可以有利地提高系统100的各单元的性能以及将来自系统100的各单元的输出数据转移到外部装置的速率。

在系统100的一实施例中，系统100包括用于控制系统100的控制单元160。控制单元160可以被布置成从系统100的各单元接收控制数据以及向系统100的各单元提供控制数据。例如，在接收用于选择多个区域中的区域的区域输入和用于缩放图像的缩放输入之后，输入单元110可以被布置成向控制单元160提供控制数据“已接收输入数据”，并且控制单元160可以被布置成向缩放单元120提供控制数据“缩放图像”。备选地，可以在系统100的另一单元中实现控制功能。

在实施例中，本发明被医师用于观看左乳腺的图像。图2示出了在视口中的左乳腺图像。有基于分区线20对视口的分区界定的两个图像区域，即，第一图像区域1和第二图像区域2。这样的区域界定对于X射线乳腺摄影是有用的，其中，通过标准化的方式在视口中示出了乳腺图像。第一区域1位于胸壁附近。第二区域2包括图像中的不包括在第一区域1中的剩余部分。用户可以使用鼠标来提供区域输入和缩放输入。在实施例中，用户可以将指针移动到图像中的位置，并点击鼠标按钮，由此选择视口位置。此外，用户可以使用鼠标滚轮放大或缩小图像。如果所选择的位置211包括在第一区域1中，则选择第一区域1，并且缩放功能是与第一区域1相关联的功能。与第一区域1相关联的缩放功能的缩放中心处在位置212处，其是水平交叉的所选择的位置211与左视口边界线的交点。通过这种方式，用户能够观看乳腺组织的接近胸壁的区域。如果用户选择第二区域2中的位置22，则选择第二区域2，并且缩放功能是与第二区域2相关联的功能。所选择的位置22变成与第二区域2相关联的缩放功能的缩放原点。

在所述系统的一实施例中，还基于在所述视口中显示的图像对象以及所述视口位置与所述对象之间的空间关系来定义所选择的区域。在图3中图示了本实施例。有三个基于由分区线20和分区曲线30对视口的分区界定的图像区域1、2′和3′。这样的区域界定对于X射线乳腺摄影是有用的，其中，通过标准化的方式在视口中示出了乳腺图像。可以相对于视口界定分区曲线30。备选地，可以基于在视口中显示的图像中所示出的乳腺皮肤进行的图像分割，来界定分区曲线。可以手动、半自动或自动地进行分割。本领域技术人员将能够选择和实施适当的分割方法。

如在图2中所示的先前实施例中那样，用户可以使用鼠标，通过相继地将鼠标指针移动到图像中的某一位置、点击鼠标按钮以选择该位置并进一步使用鼠标滚轮放大或缩小图像，来提供区域输入和缩放输入。与区域1和2′相关联的缩放功能与上文分别针对图2中的区域1和2所描述的相同。第三缩放功能与区域3′相关联。如果所选择的位置311在第三区域3′，则选择第三区域3′，并且缩放功能是与区域3′相关联的功能，这一缩放功能的缩放中心处在位置312处，其是由分区曲线30的过所选择的位置311的法线与分区曲线的交点界定的位置。于是，选择第三区域3′中的位置，用户能够放大乳腺中的接近皮肤的选定部分的区域。

任选地，可以由图2和3中所示的标记来对缩放中心进行可视化。

在实施例中，系统100被布置成缩放在第二视口中显示的第二图像，其中，多个区域中的每个区域具有与该区域相关联的用于缩放第二图像的第二缩放功能，并且缩放单元120还被布置成利用与所选择的区域相关联的第二缩放功能，基于缩放输入，来缩放第二图像。例如，在乳腺摄影中这是有用的，其中，显示左右乳腺的镜像图像，每个都在其自己的视口中，并基于依据左右乳腺提供的缩放输入同时进行缩放。图4示出了在视口41中的右乳腺图像和在第二视口42中的左乳腺图像。所述视口被组合成单一显示区。通过提供区域输入和用于缩放图像的缩放输入，利用基于相同的输入和相关联的第二缩放功能导出的缩放参数，与该图像同时地缩放第二图像。

在系统100的一实施例中，所述第二缩放功能基于与所述图像中的所选择的区域相关联的缩放功能以及所述视口到所述第二视口的映射，所述映射用于将与所选择的区域相关联的缩放功能的缩放中心映射到与所述第二缩放功能相关联的缩放中心。图4中也示出了本实施例，其中，映射是“对称”线40上方视口41到第二视口42中的镜面映射。于是，由缩放中心421定义了第二缩放功能，其是缩放中心411的镜像图像。

尽管已经参考X射线乳腺摄影图像描述了本发明的实施例，但本领域技术人员应当理解，本发明对于与其他图像交互是有用的。这种图像的范例包括，但不限于，MRI脑扫描和肺的PET图像。

本领域技术人员还应当理解，系统100的其他实施例也是可能的。可以重新定义系统的各单元并重新定义它们的功能等等。例如，可以有若干个分割单元130，每个分割单元实施不同的分割技术。尽管所述实施例适用于医学图像，但系统的不涉及医学应用的其他应用也是可能的。

可以利用处理器实现系统100的各单元。通常在软件程序产品的控制下执行其功能。在执行期间，通常将软件程序产品加载到像RAM的存储器中并从其中执行它们。可以从后台存储器，如ROM、硬盘或磁性和/或光学存储器来加载，或者可以经由像因特网的网络来加载程序。任选地，专用集成电路可以提供所述功能。

图5中示意性示出了缩放在视口中显示的图像的方法M的示范性流程图，其中，图像包括多个区域，所述多个区域中的每个区域具有与该区域相关联的缩放功能。方法M开始于任选的分割步骤S05，用于界定图像中的对象。备选地，或者在分割步骤S05之后，方法M被布置成执行输入步骤S10，以接收用于选择多个区域中的区域的区域输入，并且接收用于缩放图像的缩放输入。在输入步骤S10之后，方法M继续进行到缩放步骤S20，利用与所选择的区域相关联的缩放功能，基于缩放输入，来缩放图像。在缩放S20步骤之后，方法M结束。

图6示意性示出了采用本发明的系统SYS的图像采集设备IAA的示范性实施例，所述图像采集设备IAA包括经由内部连接与系统SYS连接的图像采集单元IAA10、输入连接器IAA01和输出连接器IAA02。这种布置有利地增加了图像采集设备IAA的能力，为所述图像采集设备IAA提供了系统SYS的有利能力。

图7示意性示出了工作站WS的示范性实施例。工作站包括系统总线WS01。处理器WS10、存储器WS20、磁盘输入/输出（I/O）适配器WS30和用户接口WS40操作性连接到系统总线WS01。磁盘存储装置WS31操作性耦合到磁盘I/O适配器WS30。键盘WS41、鼠标WS42和显示器WS43操作性耦合到用户接口WS40。被实现为计算机程序的本发明的系统SYS被存储于磁盘存储装置WS31中。工作站WS被布置成向存储器WS20中加载程序和输入数据并在处理器WS10上执行程序。用户能够利用键盘WS41和/或鼠标WS42向工作站WS中输入信息。工作站被布置成向显示装置WS43和/或磁盘WS31输出信息。本领域技术人员应当理解，有很多现有技术公知的工作站WS的其他实施例，本实施例的目的是例示本发明，绝不应被解释为将本发明限制到这一具体实施例。

应当指出，上述实施例例示而非限制本发明，本领域技术人员将能够设计替代实施例而不脱离权利要求的范围。在权利要求中，置于括号之间的任何附图标记都不应被解释为限制权利要求。“包括”一词不排除存在权利要求或说明书中未列出的元件或步骤。元件前面的单数冠词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。可以利用包括若干不同元件的硬件并利用编程控制的计算机来实施本发明。在枚举了若干个单元的系统权利要求中，可以由软件和/或硬件的同一记录实现这些单元中的几个。使用第一、第二和第三等词不表示任何排序。这些单词要被解释为名称。

Claims (13)

1.一种用于缩放在视口中显示的图像的系统(100)，其中，所述图像包括多个区域，所述图像的所述多个区域对所述视口进行分区，所述多个区域中的每个区域分别具有与该区域相关联的缩放功能，所述系统包括：

-输入单元(110)，其用于：

接收用于选择所述多个区域中的区域的区域输入，所述区域输入包括视口位置，所述视口位置即所述视口中的位置，所选择的区域是所述多个区域中包含在所述区域输入中所包括的视口位置的区域，并且

接收用于缩放图像的缩放输入；以及

-缩放单元(120)，其用于利用与所选择的区域相关联的缩放功能，基于所述缩放输入，来缩放所述图像。

2.根据权利要求1所述的系统(100)，其中，还基于在所述视口中显示的图像对象以及所述视口位置与所述对象之间的空间关系来定义所选择的区域。

3.根据权利要求2所述的系统(100)，还包括用于定义所述图像对象的分割单元(130)。

4.根据权利要求1所述的系统(100)，其中，与所述多个区域中的区域相关联的所述缩放功能的缩放中心处在所述区域之内的预定义位置处。

5.根据权利要求1所述的系统(100)，其中，与所述区域相关联的所述缩放功能是缩放、摇摄和/或旋转变换的组合。

6.根据权利要求1所述的系统(100)，所述系统还被布置成缩放在第二视口中显示的第二图像，其中，

-所述多个区域中的每个区域具有与所述区域相关联的第二缩放功能，用于缩放所述第二图像，并且

-所述缩放单元(120)还被布置成利用与所选择的区域相关联的所述第二缩放功能，基于所述缩放输入，来缩放所述第二图像。

7.根据权利要求6所述的系统(100)，其中，所述第二缩放功能基于与所述图像中的所选择的区域相关联的所述缩放功能以及所述视口到所述第二视口的映射，其中，通过利用所述映射将与所选择的区域相关联的所述缩放功能的缩放中心映射到所述第二视口来获得与所选择的区域相关联的所述第二缩放功能的缩放中心。

8.将根据前述权利要求中的任一项所述的系统用于数字乳腺摄影。

9.一种包括根据权利要求1-7中的任一项所述的系统(100)的图像采集设备(500)。

10.一种包括根据权利要求1-7中的任一项所述的系统(100)的工作站(600)。

11.一种缩放在视口中显示的图像的方法(M)，其中，所述图像包括多个区域，所述图像的所述多个区域对所述视口进行分区，所述多个区域中的每个区域分别具有与该区域相关联的缩放功能，所述方法包括：

-输入步骤(S10)，用于

接收用于选择所述多个区域中的区域的区域输入，所述区域输入包括视口位置，所述视口位置即所述视口中的位置，所选择的区域是所述多个区域中包含在所述区域输入中所包括的视口位置的区域，并且

接收用于缩放所述图像的缩放输入；以及

-缩放步骤(S20)，用于利用与所选择的区域相关联的缩放功能，基于所述缩放输入，来缩放所述图像。

12.一种缩放在视口中显示的图像的装置，其中，所述图像包括多个区域，所述图像的所述多个区域对所述视口进行分区，所述多个区域中的每个区域分别具有与该区域相关联的缩放功能，所述装置包括：

一个或多个处理器；

存储器，其耦合到所述一个或多个处理器并存储有计算机可执行指令，其中，所述计算机可执行指令当被所述一个或多个处理器执行时使得所述一个或多个处理器：

接收用于选择所述多个区域中的区域的区域输入，所述区域输入包括视口位置，所述视口位置即所述视口中的位置，所选择的区域是所述多个区域中包含在所述区域输入中所包括的视口位置的区域；

接收用于缩放所述图像的缩放输入；以及

利用与所选择的区域相关联的缩放功能，基于所述缩放输入，来缩放所述图像。

13.一种其上存储有用于缩放在视口中显示的图像的计算机可执行指令的计算机可读介质，其中，所述图像包括多个区域，所述图像的所述多个区域对所述视口进行分区，所述多个区域中的每个区域分别具有与该区域相关联的缩放功能，所述计算机可执行指令当被执行时使得计算机：

接收用于选择所述多个区域中的区域的区域输入，所述区域输入包括视口位置，所述视口位置即所述视口中的位置，所选择的区域是所述多个区域中包含在所述区域输入中所包括的视口位置的区域；

接收用于缩放所述图像的缩放输入；以及

利用与所选择的区域相关联的缩放功能，基于所述缩放输入，来缩放所述图像。