CN105122309A - 与独立背景图像结合的光滑刚性线的描绘和/或校正 - Google Patents

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Abstract

一种方法包括在显示屏上显示背景图像。所述方法还包括从输入设备接收指示被绘制在所述背景图像上的手绘线的信号。所述信号包括所述手绘线的点关于所述显示屏的坐标。所述手绘线独立于在所述背景图像中表示的内容。所述方法还包括将所述信号存储在存储设备中。所述方法还包括基于所存储的信号来生成光滑刚性线。所述方法还包括在所述背景图像上显示所述光滑刚性线。

Description

与独立背景图像结合的光滑刚性线的描绘和/或校正
技术领域
下文总体上涉及图像处理并且更具体而言涉及结合独立背景图像来描绘和/或校正光滑刚性线，并且结合计算机断层摄影(CT)的特定应用来进行描述。然而，下文也适合于其他成像模态，例如，磁共振成像(MRI)、正电子发射断层摄影(PET)、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)、数字放射照相术和/或其他成像模态。
背景技术
医学成像已经提供了关于在检查中的客体或对象的内部特性的有用信息。CT扫描器通常包括由旋转框架支撑的X射线管。旋转框架和X射线管围绕检查区域旋转，并且X射线管发出穿过检查区域的辐射。辐射敏感探测器被定位为在检查区域的对面与X射线管相对，并且探测穿过检查区域的辐射。辐射敏感探测器生成指示探测的辐射的信号。重建器重建信号，从而生成体积图像数据。图像处理器能够用于处理体积图像数据，并生成一幅或多幅图像。
针对一些临床应用，对在图像数据中表示的特定器官或器官部分(例如，五个肺叶之间的肺裂隙)的描绘是必要先决条件。已经通过自动无监督图像处理执行该任务。即使利用自动的图像处理中的最新进展，自动(并且甚至半自动)描绘在相当数量的实例上仍然出故障。在半自动描绘中，轮廓线交互地被绘制，但是利用从下层图像内容导出的智能输入(例如，“生命线描绘”)。当要分割的客体的图像内容被清楚地呈现时，半自动描绘是有效的，使得用户输入将算法‘引导’到正确边界。
然而，存在半自动描绘不适用或者不被期望的应用。例如，在图像内容如此难以解读使得仅有经验的放射医师能够绘制正确边界的情况下，完全依赖于用户输入而不是依赖于图像内容能够是更好的，依赖于图像内容可能只会误导。在该情况下，图像处理算法的半自动的建议更为耗时而非有帮助，因为用户必须不断地校正算法的错误建议。此外，如果用户被迫在绘制模式与校正模式(例如，“橡皮擦”或移位特定控制点)之间切换，则这能够是尤其耗时和繁琐的。
发明内容
本文所描述的各方面解决了上述问题和其他问题。
在一个方面中，一种方法包括在显示屏上显示背景图像。所述方法还包括从输入设备接收指示被绘制在所述背景图像上的手绘线的信号。所述信号包括所述手绘线的点关于所述显示屏的坐标。所述手绘线独立于在所述背景图像中表示的内容。所述方法还包括将所述信号存储在存储设备中。所述方法还包括基于所存储的信号来生成光滑刚性线。所述方法还包括在所述背景图像上显示所述光滑刚性线。
在另一方面中，一种图像处理器包括存储器，所述存储器存储被绘制在视觉呈现于显示器上的在背景图像上的手绘线的点的坐标。所述手绘线独立于所述背景图像中表示的内容。所述图像处理器还包括处理器，所述处理器基于被绘制在所述背景图像上的所述手绘线的所述点的所存储的坐标，来生成并且显示在所述背景图像上的光滑刚性线。
在另一方面中，一种计算机可读存储介质被编码有计算机可读指令。所述计算机可读指令在由处理器运行时，令所述处理器：在显示器上显示背景图像，其中，所述背景图像包括表示对象的肺的像素；从输入设备接收被绘制在所述背景图像中表示的裂隙上的起伏手绘线的点的坐标，其中，所述起伏手绘线独立于所述背景图像中的肺的内容；将点的所述坐标存储于存储设备中；处理所述存储设备中的所述点的所述坐标以移除对应于所述起伏手绘线的被擦除的片段的坐标；处理所述存储设备中的所述点的所述坐标以移除造成坐标不满足预先确定的刚度准则的坐标；基于剩余的存储的坐标来生成表示所述裂隙的光滑刚性线；并且关于所述裂隙在所述背景图像上显示所述光滑刚性线，其中，点的所存储的坐标不被显示在所述背景图像上。
附图说明
本发明可以采取各种部件和各部件的布置的形式，并且可以采取各种步骤和各步骤安排形式。附图仅是为了说明优选实施例而不应被解释为对本发明的限制。
图1示意性地图示了与图像数据处理器结合的成像系统。
图2结合对图像进行处理示意性地图示了图像数据处理器的范例。
图3结合用于创建光滑刚性线的起伏徒手绘制线图形化地图示了生成的并且绘制的光滑刚性线的范例。
图4结合用于创建光滑刚性线的起伏徒手绘制线图形化地图示了在背景CT图像上的生成的并且绘画的光滑刚性线的范例。
图5图示了用于根据起伏徒手绘制线创建光滑刚性线的范例方法。
具体实施方式
首先参考图1，诸如CT扫描器的成像系统100被图示。成像系统100包括总体固定机架102和旋转机架104，所述旋转机架由固定机架102可旋转地支撑并且绕检查区域106关于z轴围旋转。诸如卧榻的对象支持体108将客体或对象支持在检查区域106中。
诸如X射线管的辐射源110由旋转机架104可旋转地支撑，与旋转机架104一起旋转，并且发出穿过检查区域106的辐射。辐射敏感探测器阵列112在检查区域106对面与辐射源110相对，对向一角度弧。辐射敏感探测器阵列112探测穿过检查区域106的辐射，并且针对每个探测的光子生成指示所述辐射的信号。
重建器114重建投影，从而生成指示被定位于成像区域106中的对象或者客体的扫描的部分的体积图像数据。通用计算系统或计算机充当操作者控制台116。控制台116包括人类可读输出设备(诸如监测器)和输入设备(诸如键盘、鼠标等)。驻留于控制台116上的软件允许操作者经由图形用户界面(GUI)或以其他方式与扫描器100交互和/或操作扫描器100。
图像处理器118包括至少一个处理器120，所述至少一个处理器运行至少一条计算机可读指令，所述至少一条计算机可读指令存储在计算机可读存储介质中，例如在物理存储器122或其他非暂态存储介质中。在图示的实施例中，所述至少一条计算机可读指令包括(一条或多条)描绘线和/或校正线指令124。该(一条或多条)指令能够与利用由成像系统100和/或其他系统生成的图像数据创建的图像一起被采用。处理器120也可以运行由载波、信号或其他暂态介质承载的一条或多条计算机可读指令。
如下面更详细地描述的，在一个非限制性实例中，(一条或多条)描绘线和/或校正线指令124提供了用户接口工具，所述用户接口工具基于预先确定的刚度约束准则利用自动平滑和特征的刚度，来方便在背景图像上(独立于在图像中表示的结构内容)对特征(例如线、线段等)的手动描绘。在一个实例中，手动描绘独立于在图像中表示的结构内容，除了例如用户正在试图跟随他认为他能够在图像中视觉地辨别的线之外。所述工具可以是现有运行GUI的部分或者附加项目和/或单独运行的程序。注意，能够通过利用输入设备对线进行绘制来描绘特征，所述输入设备例如鼠标、轨迹球、触控笔、触摸屏的触摸敏感区域的激活等。
在下面还更详细地描述的，在一个非限制性实例中，(一条或多条)描绘线和/或校正线指令124允许通过关于近似跟随所描绘的特征的路径回溯或者返回跟踪，来校正所描绘的特征(例如，在特征的描绘期间或者之后的任何点处)，这“撤销”或者移除所描绘的特征的返回跟踪的部分，而不必从描绘模式切换到校正模式。这相对于要求从描绘模式切换到校正模式以执行对特征的校正操作的配置，允许特征的更加快速的校正。
应意识到，上面允许交互式分割(例如，与五个肺叶之间的肺裂隙的描绘和/或(一个或多个)另一感兴趣对象的(一个或多个)另一区域的其他描绘结合)和校正，这减轻其中自动或半自动描绘出故障的情况——例如其中图像内容难以解读(这趋于包括较高感兴趣的情况)并且能够导致错误的情况，并且这降低描绘时间，这是由于没有在描绘模式与校正模式之间的切换。
图像处理器118能够是独立于成像系统100的计算系统的部分，所述计算系统例如专用可视化计算机、智能手机、平板计算机等。额外地或者备选地，图像处理器118能够是控制台116的部分。输入/输出(I/O)123被配置为从一个或多个输入设备126(例如，键盘、鼠标等)接收信息和/或将信息(例如，显示区域中的图形用户界面(GUI)和其中的信息)传达到一个或多个输出设备128(例如，监测器、胶片器(filmer)、便携式存储器等)。
图2示意性地图示了(一条或多条)描绘线和/或校正线指令124的模块200的范例。
图像加载器202接收要加载的图像，并且加载并在显示的GUI的图像查看端口中视觉呈现所述图像。所述图像查看端口能够是已经运行的GUI的端口、叠加在已经运行的GUI上的弹出视图端口和/或其他信息查看端口。可以利用图像处理器118基于指示感兴趣的用户识别的2D切片(例如，轴向的、矢状的、冠状的、弯曲的、倾斜的等)的输入来根据体积图像数据创建特定图像，所述输入来自作为输入图像接收的和/或以其他方式获得的图像数据。
输入路径跟踪器204跟踪在加载和显示的图像上创建的路径。如本文讨论的，路径是利用输入设备126创建的，并且完全独立于所显示的图像以及所显示的图像中的结构内容，其中，所述图像是仅背景图像，并且不能用于基于其中的内容(例如轮廓、梯度、灰度值等)来自动或半自动地生成所述路径。跟踪包括识别当路径正被绘制时关于视图端口的显示屏的几何结构的在所述路径上的点坐标(例如，x、y)。
存储设备206将路径的所识别的坐标存储于列表或类似物中。
坐标评估器208评估存储的点并且确定相继的点是否增加到被绘制的线(或者延伸被绘制的线)，或者从被绘制的线减去(或者擦除被绘制的线)。增加到被绘制的线的点被保留在列表中，并且从被绘制的线减去的点从所述列表移除。
在一个实例中，坐标评估器208通过确定最新近接收的点是否增加到被绘制的线或从被绘制的线减去来进行此，通过基于列表中的点确定线的主方向，并且然后确定列表中的点中的任何是否关于主方向超过最新近接收的点，来确定最新近接收的点是否增加到被绘制的线或从被绘制的线减去。能够根据以下来计算主线：(a)最后N个增加的点、(b)在最后增加的点的特定半径内的N个点、(c)在最后增加的点之前的特定时间跨度内已经增加的N个点和/或其他。
如果点不超过最新近接收的点，则坐标评估器208确定线正被延伸。如果点超过最新近接收的点，则坐标评估器208确定线正被校正。在该情况下，在最新近接收的点之前的点连续从列表被移除直到没有点超过最新近接收的点为止。
上面允许在相同模式中同时绘制(开始和增加到)线并且校正线(或者从线移除)，而不必在线创建模式与线校正模式之间切换。此外，为了校正线，用户不必精确地跟随绘制的线。
刚度检查器210确定由坐标评估器208更新的列表中的坐标是否满足预先确定的刚度准则。造成不符合预先确定的刚度准则的点从列表被移除。在一个实例中，如果列表不符合预先确定的刚度准则，则刚度检查器210相继地移除最新近接收的点之前的点，直到点的列表满足预先确定的刚度准则为止。
通常，预先确定的刚度准则定义了绘画的光滑刚性线的可允许曲率半径。在一个实例中，预先确定的刚度准则是缺省值。在另一实例中，预先确定的刚度准则对应于被跟踪的客体，因为不同客体具有不同感兴趣线，所述不同感兴趣线或多或少能够是弯曲的。在该实例中，客体越直(或越少弯曲)，曲率角就将越小。在又一实例中，在线的描绘之前和/或期间，能够由绘制线的输入设备126的用户来调节预先确定的刚度准则。
线生成器212基于由坐标评估器208和刚度检查器210更新的列表中的点的坐标，生成并且显示光滑刚性线。在一个非限制性实例中，线生成器212通过使用覆盖对应于诸如10毫米或者其他长度的预先确定的长度的点的坐标的集的滑动窗，来生成光滑刚性线。线生成器212能够基于诸如高斯、线性或者其他模型曲线的模型曲线，来将直线拟合到像素的集。通过范例，针对光滑刚性线上的特定点，可以基于在所述特定点之前的点的集和在所述特定点之后的点的集(例如±4点)，来确定所述点。
在另一非限制实例中，线生成器212通过使用覆盖对应于诸如10秒或者其他持续时间的预先确定的时间框架的点的坐标的集的时间窗，来生成光滑刚度线。线生成器212能够如上面讨论地或者以其他方式将直线拟合到像素的集。针对基于时间的光滑算法，用户绘制线的速度影响拟合。这样，用户能够通过调节线被绘制的速度来影响拟合。这可以使得对光滑刚性线进行校正容易，其中，加速或者减速将实现光滑刚性线的期望的分割。
线生成器212输出生成的线，以经由输出设备128的显示器来视觉呈现。应意识到，坐标评估器208和刚度检查器210响应于每个新的点或者点的集来更新点的列表，并且线生成器212基于最新近更新的点的集，而不是先前生成的光滑刚性线，来生成新的光滑刚性线。再次，光滑刚性线独立于背景图像而被生成，并且在背景图像上。使用输入设备126绘制的线的点不被显示。
图3示出了由线生成器212生成的光滑刚性线300的范例。在图3中，x轴302表示x坐标，并且y轴304表示y坐标。第一坐标306表示光滑刚性线300的开始点，并且第二坐标308表示光滑刚性线300的结束点。
起伏手绘线310对应于原始绘制的线的坐标。手绘线310不与光滑刚性线300一起被显示，而是出于说明性目的被示出在图3中。区域312和314对应于校正，其中输入设备126回溯并且坐标从列表被移除并不被包括在光滑刚性线300的创建中。
图4示出了其中背景图像400是肺的包括裂隙(不可见，因为其在光滑刚性线404的后面)的部分的CT图像。在该范例中，起伏手绘线402已经关于肺裂隙被绘制。再次，起伏手绘线402不被显示，而在此处出于说明目的被示出。
光滑刚性线404是由图像处理器118基于经更新的点列表生成并且视觉显示的线。光滑刚性线404被示出为在肺的边界上的两个不同点之间延伸。然而，光滑刚性线404不必这样延伸，而是可以接触边界上的点中的仅一个或者不接触边界上的点。
返回图2，光滑刚性线响应于指示线结束被绘制的输入而被保存。保存的光滑刚性线随后能够被编辑，包括被延伸和/或校正。此外，一个或多个额外的光滑刚性线和/或线段能够被生成并且叠加在显示的背景图像上。
此外，针对来自体积图像数据的多个不同二维图像，一条或多条光滑刚性线能够被生成并且保存。此外，一幅或多幅图像的光滑刚性线(例如，图4的光滑刚性线406)中的一条或多条能够用于从图像分割感兴趣组织。这包括二维(2D)和三维(3D)分割。
通常，结果是绘画的光滑刚性线，其能够通过简单地稍许往回跟踪线并且重新绘制最后片块，直到用户满足为止，来在其创建的中途非常容易地并且直观地被校正，而不中断绘制运动。此外，光滑令交互高度有效，因为其对精确输入不太敏感。因此，快速并且粗略的绘制能够以最小交互实现精确的并且期望的线。
图5图示了根据本文的公开内容的范例方法。
应意识到，动作的顺序不是限制性的。这样，本文预期了其他顺序。此外，一个或多个动作可以被省略和/或一个或多个额外的动作可以被包括。
在502处，图像被加载和显示。如本文所讨论的，图像可以是来自由成像系统100或其他系统生成的CT体积图像数据和/或其他图像数据的图像(切片)。
在504处，指示在显示的图像上被绘制的线的输入被接收。如本文所讨论的，输入能够来自输入设备，例如鼠标、触控笔、触摸屏的触摸敏感区。
在506处，当线正被绘制时，每个点被跟踪。如本文所讨论的，这可以包括跟踪点或线的关于显示屏的几何结构的x、y坐标。
在508处，当每个点被跟踪时，被绘制的线的主方向被确定。
在510处，如果主方向指示所述线正被校正，则对应于被清除的线的部分的点被丢弃。如本文所讨论的，这可以包括确定最新近接收的点是否在先前接收的点的前面或者后面。
在512处，剩余的点基于预先确定的线刚度准则被评估。如本文所讨论的，预先确定的线刚度准则定义曲率半径，并且可以是缺省的、客体特异的、用户设置等的线刚度准则。
在514处，如果剩余点不符合预先确定的线刚度准则，则选择的点被丢弃，直到点满足预先确定的线刚度准则为止。
在516处，光滑刚性线基于剩余点而被生成，并且所述光滑刚性线被视觉显示。如本文所讨论的，光滑刚性线基于点而非基于先前生成的光滑刚性线而被更新，并且合适的非限制性算法包括基于滑动窗的高斯、线性等模型。
在518处，光滑刚性线被保存。如本文所讨论的，这能够是基于来自输入设备的输入的。
任选地，光滑刚性线能够被编辑和/或一个或多个光滑刚性线能够被增加到图像。任选地，能够针对来自体积图像数据的一幅或多幅其他图像，创建一个或多个光滑刚性线。
上面可以通过计算机可读指令来实施，所述计算机可读指令被编码或嵌入在计算机可读存储介质上，所述计算机可读指令在由(一个或多个)计算机处理器运行时，令所述(一个或多个)处理器执行所描述的动作。额外地或者备选地，所述计算机可读指令中的至少一个由信号、载波或其他暂态介质来承载。
已经参考优选实施例描述了本发明。他人在阅读和理解了前面的详细描述之后，可以做出修改和变化。本发明旨在被解释为包括所有这样的修改和变化，只要其落入权力要求书或其等价方案的范围内。

Claims (20)

1.一种方法，包括：
在显示屏上显示背景图像；
从输入设备接收指示被绘制在所述背景图像上的手绘线的信号，
其中，所述信号包括所述手绘线的点关于所述显示屏的坐标，并且所述手绘线独立于在所述背景图像中表示的内容；
将所述信号存储在存储设备中；
基于存储的信号来生成光滑刚性线；并且
在所述背景图像上显示所述光滑刚性线。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
基于所述信号来确定所述手绘线的主方向；
确定所述手绘线的最新近接收的点关于所述主方向是否超过所述手绘线的先前接收的点；并且
响应于所述先前接收的点关于所述主方向超过所述最新近接收的点，从所述存储设备移除所述先前接收的点。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括：
响应于所述先前接收的点关于所述主方向不超过所述最新近接收的点，在所述存储设备中保留所述先前接收的点。
4.根据权利要求2至3中的任一项所述的方法，还包括：
基于所述手绘线的所述主方向，来确定所述手绘线的曲率半径；
将所确定的曲率半径与预先确定的线刚度准则进行比较；并且
响应于所确定的曲率半径不满足所述预先确定的线刚度准则，相继地从所述存储设备移除点。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，从所述存储设备移除点，直到所确定的曲率半径满足所述预先确定的线刚度准则为止。
6.根据权利要求4至5中的任一项所述的方法，还包括：
基于在所述存储设备信号中的剩余的点，基于滑动窗通过将所述窗中的所述点拟合到模型，来生成所述光滑刚性线。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述模型是加权的函数。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述加权的函数是高斯函数。
9.根据权利要求6至8中的任一项所述的方法，其中，所述窗包括对应于预先确定的长度或预先确定的持续时间中的一个的点。
10.根据权利要求1至10中的任一项所述的方法，其中，随后生成的光滑刚性线是基于所存储的点而不是先前存储的光滑刚性线而被生成的。
11.一种图像处理器(118)，包括：
存储器(122)，其存储被绘制在视觉呈现于显示器上的背景图像上的手绘线的点的坐标，其中，所述手绘线独立于在所述背景图像中表示的内容；以及
处理器(120)，其基于被绘制在所述背景图像上的所述手绘线的所述点的所存储的坐标，来生成和显示在所述背景图像上的光滑刚性线。
12.根据权利要求12所述的图像处理器，其中，所述处理器：基于所述点的所存储的坐标，来确定所述手绘线的主方向；确定所述手绘线的所述点的最新近接收的坐标关于所述主方向是否超过所述手绘线的先前接收的点；响应于所述先前接收的点关于所述主方向超过所述最新近接收的点，从所述存储设备移除所述先前接收的点。
13.根据权利要求12所述的图像处理器，其中，关于所述主方向不超过所述最新近接收的点的在所述存储设备中的所述点的先前接收的坐标被保留。
14.根据权利要求12至13中的任一项所述的图像处理器，其中，所述处理器：基于所述手绘线的所述主方向，来确定所述手绘线的曲率半径；将所确定的曲率半径与预先确定的线刚度准则进行比较；并且响应于所确定的曲率半径不满足所述预先确定的线刚度准则，相继地从所述存储设备移除点，直到所确定的曲率半径满足所述预先确定的线刚度准则为止。
15.根据权利要求14所述的图像处理器，其中，所述处理器基于在所述存储器中的剩余的点，基于滑动窗通过将所述窗中的点拟合到模型，来生成所述光滑刚性线。
16.根据权利要求15所述的图像处理器，其中，所述模型是加权的函数。
17.根据权利要求16所述的图像处理器，其中，所述加权的函数是高斯函数。
18.根据权利要求15至17中的任一项所述的图像处理器，其中，所述窗包括对应于预先确定的长度的点。
19.根据权利要求15至17中的任一项所述的图像处理器，其中，所述窗包括对应于预先确定的持续时间的点。
20.一种被编码有计算机可读指令的计算机可读存储介质，所述计算机可读指令在由处理器运行时，令所述处理器：
在显示器上显示背景图像，其中，所述背景图像包括表示对象的肺的像素；
从输入设备接收起伏手绘线的点的坐标，所述起伏手绘线被绘制在所述背景图像中表示的裂隙上，
其中，所述起伏手绘线独立于所述背景图像中的肺的内容；
将所述点的坐标存储于存储设备中；
处理所述存储设备中的所述点的坐标以移除对应于所述起伏手绘线的被擦除的段的坐标；
处理所述存储设备中的所述点的坐标以移除造成坐标不满足预先确定的刚度准则的坐标；
基于剩余的存储的坐标来生成表示所述裂隙的光滑刚性线；并且
关于所述裂隙在所述背景图像上显示所述光滑刚性线，其中，点的所存储的坐标不被显示在所述背景图像上。
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