CN105784731A - 一种定位三维ct图像中的目标的方法和安检系统 - Google Patents

一种定位三维ct图像中的目标的方法和安检系统 Download PDF

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Abstract

公开了一种定位三维CT图像中的目标的方法和安检系统。该方法包括：显示一幅三维CT图像；接收用户在第一视角下对所述三维CT图像的至少一个区域的选择，产生第一三维描述；接收用户在第二视角下对所述三维CT图像的至少一个区域的选择，产生第二三维描述，其中第一视角和第二视角之间的角度在预定的范围之中并且所述第一三维描述和所述第二三维描述与相应视角下目标的尺寸、位置或者物理属性中的至少之一相关；以及基于所述第一三维描述和所述第二三维描述确定所述三维CT图像中的目标。利用上述方案，能够方便用户迅速标记CT图像中的嫌疑物。

Description

一种定位三维CT图像中的目标的方法和安检系统
技术领域
本申请涉及安全检查，具体涉及一种定位三维CT图像中的目标的方法和安检系统。
背景技术
多能量X射线安全检查系统，是在单能量X射线安全检查系统的基础上开发的新型安检系统。它不仅能提供被检物的形状和内容，还能提供反映被检物品有效原子序数的信息，从而区分被检物是有机物还是无机物，并用不同的颜色在彩色监视器上显示出来，帮助操作人员进行判别。
在判图过程中，如果发现有嫌疑物，需要判图人员用鼠标之类的输入装置将其标注出来。对于DR类的物品机系统，直接在二维的DR图像上标记嫌疑物原理简单且有成熟的方案。对于CT类的安检系统，如何在CT的三维图像上快速、准确地标记嫌疑物，是一个亟待解决的问题。
发明内容
考虑到现有技术中的一个或者多个技术问题，本发明提出了一种定位三维CT图像中的目标的方法和安检系统，能够方便用户迅速标记CT图像中的嫌疑物。
在本发明的一个方面，提出了一种定位三维CT图像中的目标的方法，包括步骤：显示一幅三维CT图像；接收用户在第一视角下对所述三维CT图像的至少一个区域的选择，产生第一三维描述；接收用户在第二视角下对所述三维CT图像的至少一个区域的选择，产生第二三维描述，其中第一视角和第二视角之间的角度在预定的范围之中并且所述第一三维描述和所述第二三维描述与相应视角下目标的尺寸、位置或者物理属性中的至少之一相关；以及基于所述第一三维描述和所述第二三维描述确定所述三维CT图像中的目标。
根据一些实施例，所述产生第一三维描述的步骤包括：
获得第一视角下的正向面深度图和背向面深度图，根据用户在第一视角下所选择的区域在正向面深度图和背向面深度图中分别进行检索，生成第一包围盒/数据子集，作为所述第一三维描述；
其中，产生第二三维描述的步骤包括：
用生成的第一包围盒/数据子集作为绘制范围获得第二视角下的三维绘制结果，并且获得第二视角下的正向面深度图和背向面深度图，根据用户在第二视角下所选择的区域在正向面深度图和背向面深度图中分别进行检索，生成第二包围盒/数据子集，作为所述第二三维描述；
其中，确定三维CT图像中的目标的步骤包括：
在图像空间对第一包围盒/数据子集和第二包围盒/数据子集进行相交运算，来确定所述目标。
根据一些实施例，获得正向面深度图和背向面深度图的步骤包括：
渲染场景过程中进行深度测试，记录最小的深度值，得到正向面深度图；
渲染场景过程中进行深度测试，记录最大的深度值，得到背向面深度图。
根据一些实施例，所述第一包围盒/数据子集和第二包围盒/数据子集均为任意方向包围盒/数据子集。
根据一些实施例，将三维空间的标记区域融合显示在CT数据中。
根据一些实施例，所述预定范围具体为45度到135度。
在本发明的另一方面，提出了一种安检CT系统，包括：CT扫描设备，获得所述被检查物体的检查数据；存储器，存储所述检查数据；显示设备，显示所述被检查物体的一幅三维CT图像；输入装置，输入用户在第一视角下对所述三维CT图像的至少一个区域的选择，以及输入用户在第二视角下对所述三维CT图像的至少一个区域的选择，其中第一视角和第二视角之间的角度在预定的范围之中；以及数据处理器，根据第一视角下的选择产生第一三维描述，根据第二视角下的选择产生第二三维描述，并基于所述第一三维描述和所述第二三维描述确定所述三维CT图像中的目标，其中所述第一三维描述和所述第二三维描述与相应视角下目标的尺寸、位置或者物理属性中的至少之一相关。
根据一些实施例，所述数据处理器配置用于：
获得第一视角下的正向面深度图和背向面深度图，根据用户在第一视角下所选择的区域在正向面深度图和背向面深度图中分别进行检索，生成第一包围盒/数据子集，作为所述第一三维描述；
用生成的第一包围盒/数据子集作为绘制范围获得第二视角下的三维绘制结果，并且获得第二视角下的正向面深度图和背向面深度图，根据用户在第二视角下所选择的区域在正向面深度图和背向面深度图中分别进行检索，生成第二包围盒/数据子集，作为所述第二三维描述；以及
在图像空间对第一包围盒/数据子集和第二包围盒/数据子集进行相交运算，来确定所述目标。
根据一些实施例，所述数据处理器配置用于：
渲染场景过程中进行深度测试，记录最小的深度值，得到正向面深度图；
渲染场景过程中进行深度测试，记录最大的深度值，得到背向面深度图。
利用上述的技术方案，能够方便用户迅速标记CT图像中的嫌疑物。
附图说明
为了更好地理解本发明，将根据以下附图对本发明进行详细描述：
图1示出了根据本发明实施例的安检CT系统的结构示意图；
图2示出了如图1所示的计算机数据处理器的结构框图；
图3示出了根据本发明实施方式的控制器的结构框图；
图4是描述根据本发明一个实施例的标记目标方法的示意性流程图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
针对现有技术不能快速标记目标物体的，本发明的实施例提供了提出了一种定位三维CT图像中的目标的方法。首先，在显示器上显示被检查物体一幅三维CT图像。接下来，接收用户例如通过诸如鼠标之类的输入装置65在第一视角下对所述三维CT图像的至少一个区域的选择，产生第一三维描述。进而，接收用户在第二视角下对所述三维CT图像的至少一个区域的选择，产生第二三维描述。第一视角和第二视角之间的角度在预定的范围之中并且所述第一三维描述和所述第二三维描述与相应视角下目标的尺寸、位置或者物理属性中的至少之一相关。最后，基于所述第一三维描述和所述第二三维描述确定所述三维CT图像中的目标。利用上述方案，能够方便用户迅速标记CT图像中的嫌疑物。
图1是根据本发明实施方式的CT系统的结构示意图。如图1所示，根据本实施方式的CT设备包括：机架20、承载机构40、控制器50、计算机数据处理器60等。机架20包括发出检查用X射线的射线源10，诸如X光机，以及探测和采集装置30。承载机构40承载被检查行李70穿过机架20的射线源10与探测和采集装置30之间的扫描区域，同时机架20围绕被检查行李70的前进方向转动，从而由射线源10发出的射线能够透过被检查行李70，对被检查行李70进行CT扫描。
探测和采集装置30例如是具有整体模块结构的探测器及数据采集器，例如平板探测器，用于探测透射被检物品的射线，获得模拟信号，并且将模拟信号转换成数字信号，从而输出被检查行李70针对X射线的投影数据。控制器50用于控制整个系统的各个部分同步工作。计算机数据处理器60用来处理由数据采集器采集的数据，对数据进行处理并重建，输出结果。
如图1所示，射线源10置于可放置被检物体的一侧，探测和采集装置30置于被检查行李70的另一侧，包括探测器和数据采集器，用于获取被检查行李70的多角度投影数据。数据采集器中包括数据放大成形电路，它可工作于(电流)积分方式或脉冲(计数)方式。探测和采集装置30的数据输出电缆与控制器50和计算机数据处理器60连接，根据触发命令将采集的数据存储在计算机数据处理器60中。
图2示出了如图1所示的计算机数据处理器60的结构框图。如图2所示，数据采集器所采集的数据通过接口单元68和总线64存储在存储器61中。只读存储器(ROM)62中存储有计算机数据处理器的配置信息以及程序。随机存取存储器(RAM)63用于在处理器66工作过程中暂存各种数据。另外，存储器61中还存储有用于进行数据处理的计算机程序。内部总线64连接上述的存储器61、只读存储器62、随机存取存储器63、输入装置65、处理器66、显示装置67和接口单元68。
在用户通过诸如键盘和鼠标之类的输入装置65输入的操作命令后，计算机程序的指令代码命令处理器66执行预定的数据处理算法，在得到数据处理结果之后，将其显示在诸如LCD显示器之类的显示装置67上，或者直接以诸如打印之类硬拷贝的形式输出处理结果。
图3示出了根据本发明实施方式的控制器的结构框图。如图3所示，控制器50包括：控制单元51，根据来自计算机60的指令，来控制射线源10、承载机构40和探测和采集装置30；触发信号产生单元52，用于在控制单元的控制下产生用来触发射线源10、探测和采集装置30以及承载机构40的动作的触发命令；第一驱动设备53，它在根据触发信号产生单元52在控制单元51的控制下产生的触发命令驱动承载机构40传送被检查行李70；第二驱动设备54，它根据触发信号产生单元52在控制单元51的控制下产生的触发命令机架20旋转。探测和采集装置30获得的投影数据存储在计算机60中进行CT断层图像重建，从而获得被检查行李70的断层图像数据。然后计算机60例如通过执行软件来从断层图像数据得到被检查行李70的至少一个视角下的DR图像，与重建的三维图像一起显示，方便判图员进行安全检查。根据其他实施例，上述的CT成像系统也可以是双能CT系统，也就是机架20的X射线源10能够发出高能和低能两种射线，探测和采集装置30探测到不同能量水平下的投影数据后，由计算机数据处理器60进行双能CT重建，得到被检查行李70的各个断层的等效原子序数和电子密度数据。
图4是描述根据本发明一个实施例的标记目标物体的方法的示意性流程图。
如图4所示，在步骤S401，读取被检查物体的检查数据，在显示屏幕上显示一个三维CT图像。
在步骤S402，接收用户例如通过诸如鼠标之类的输入装置65在第一视角下对所述三维CT图像的至少一个区域的选择，产生第一三维描述。例如用户操作输入装置65在当前视角下在屏幕上显示的图像中勾选或者圈划某个区域。
在步骤S403，接收用户在第二视角下对所述三维CT图像的至少一个区域的选择，产生第二三维描述。例如用户操作输入装置65在另一视角下在屏幕上显示的图像中勾选或者圈划某个区域。第一视角和第二视角之间的角度在预定的范围之中并且所述第一三维描述和所述第二三维描述与相应视角下目标的尺寸、位置或者物理属性中的至少之一相关。例如这两个视角之间的夹角在45度到135度之间。
在步骤S404，基于所述第一三维描述和所述第二三维描述确定所述三维CT图像中的目标。
此外，针对现有技术中的问题，在快速剔除数据的透明区域后，获得投射光线新的射入和射出位置，并记录为深度图。在此基础上，将二维的标记还原出其在体素空间的深度信息。将两次获得的几何体在图像空间进行布尔求交运算，最终获得三维空间中的标记区域。
例如，获得第一视角下的正向面深度图和背向面深度图，根据用户在第一视角下所选择的区域在正向面深度图和背向面深度图中分别进行检索，生成第一包围盒/数据子集，作为第一三维描述。用生成的第一包围盒/数据子集作为绘制范围获得第二视角下的三维绘制结果，并且获得第二视角下的正向面深度图和背向面深度图，根据用户在第二视角下所选择的区域在正向面深度图和背向面深度图中分别进行检索，生成第二包围盒/数据子集，作为第二三维描述。这样在图像空间对第一包围盒/数据子集和第二包围盒/数据子集进行相交运算，来确定所述目标。
在其他实施例中，获得正向面深度图和背向面深度图的步骤包括：渲染场景过程中进行深度测试，记录最小的深度值，得到正向面深度图；渲染场景过程中进行深度测试，记录最大的深度值，得到背向面深度图。例如，所述第一包围盒/数据子集和第二包围盒/数据子集均为任意方向包围盒/数据子集。
在一些实施例中，可以将三维空间的标记区域融合显示在CT数据中。
例如，在一些实施例中，首先进行透明区域剔除，快速获得数据中非透明区域的紧密层次包围盒/数据子集，然后渲染上述生成的层次包围盒/数据子集，获得正、背向面深度图，此为经过调整的投射光线的射入和射出位置。接下来在当前视线方向进行第一次拾取，使用标记点列在正、背向面深度图中分别检索，生成例如OBB包围盒之类的包围盒。然后，根据上述生成的OBB包围盒，更新光线的投射范围，用户在自动旋转到的正交视角下进行第二次拾取，生成新的OBB包围盒。将前两步获得的OBB包围盒，在图像空间中进行布尔交运算，获得最终的标记区域。最后，用基于空间约束的传递函数，将嫌疑区域融合显示于原数据中。使用本发明的标记方法，能够快速，准确地剔除CT数据中的透明区域，以一种友好的操作方式使用户迅速完成嫌疑区域标记任务。
以上的详细描述通过使用示意图、流程图和/或示例，已经阐述了在安检CT系统中标记的嫌疑物的方法和装置的众多实施例。在这种示意图、流程图和/或示例包含一个或多个功能和/或操作的情况下，本领域技术人员应理解，这种示意图、流程图或示例中的每一功能和/或操作可以通过各种结构、硬件、软件、固件或实质上它们的任意组合来单独和/或共同实现。在一个实施例中，本发明的实施例所述主题的若干部分可以通过专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、或其他集成格式来实现。然而，本领域技术人员应认识到，这里所公开的实施例的一些方面在整体上或部分地可以等同地实现在集成电路中，实现为在一台或多台计算机上运行的一个或多个计算机程序(例如，实现为在一台或多台计算机系统上运行的一个或多个程序)，实现为在一个或多个处理器上运行的一个或多个程序(例如，实现为在一个或多个微处理器上运行的一个或多个程序)，实现为固件，或者实质上实现为上述方式的任意组合，并且本领域技术人员根据本公开，将具备设计电路和/或写入软件和/或固件代码的能力。此外，本领域技术人员将认识到，本公开所述主题的机制能够作为多种形式的程序产品进行分发，并且无论实际用来执行分发的信号承载介质的具体类型如何，本公开所述主题的示例性实施例均适用。信号承载介质的示例包括但不限于：可记录型介质，如软盘、硬盘驱动器、紧致盘(CD)、数字通用盘(DVD)、数字磁带、计算机存储器等；以及传输型介质，如数字和/或模拟通信介质(例如，光纤光缆、波导、有线通信链路、无线通信链路等)。
虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种定位三维CT图像中的目标的方法，包括步骤：
显示一幅三维CT图像；
接收用户在第一视角下对所述三维CT图像的至少一个区域的选择，产生第一三维描述；
接收用户在第二视角下对所述三维CT图像的至少一个区域的选择，产生第二三维描述，其中第一视角和第二视角之间的角度在预定的范围之中并且所述第一三维描述和所述第二三维描述与相应视角下目标的尺寸、位置或者物理属性中的至少之一相关；以及
基于所述第一三维描述和所述第二三维描述确定所述三维CT图像中的目标。
2.如权利要求1所述的方法，所述产生第一三维描述的步骤包括：
获得第一视角下的正向面深度图和背向面深度图，根据用户在第一视角下所选择的区域在正向面深度图和背向面深度图中分别进行检索，生成第一包围盒/数据子集，作为所述第一三维描述；
其中，产生第二三维描述的步骤包括：
用生成的第一包围盒/数据子集作为绘制范围获得第二视角下的三维绘制结果，并且获得第二视角下的正向面深度图和背向面深度图，根据用户在第二视角下所选择的区域在正向面深度图和背向面深度图中分别进行检索，生成第二包围盒/数据子集，作为所述第二三维描述；
其中，确定三维CT图像中的目标的步骤包括：
在图像空间对第一包围盒/数据子集和第二包围盒/数据子集进行相交运算，来确定所述目标。
3.如权利要求2所述的方法，其中获得正向面深度图和背向面深度图的步骤包括：
渲染场景过程中进行深度测试，记录最小的深度值，得到正向面深度图；
渲染场景过程中进行深度测试，记录最大的深度值，得到背向面深度图。
4.如权利要求2所述的方法，其中所述第一包围盒/数据子集和第二包围盒/数据子集均为任意方向包围盒/数据子集。
5.如权利要求2所述的方法，将三维空间的标记区域融合显示在CT数据中。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述预定范围具体为45度到135度。
7.一种安检CT系统，包括：
CT扫描设备，获得所述被检查物体的检查数据；
存储器，存储所述检查数据；
显示设备，显示所述被检查物体的一幅三维CT图像；
输入装置，输入用户在第一视角下对所述三维CT图像的至少一个区域的选择，以及输入用户在第二视角下对所述三维CT图像的至少一个区域的选择，其中第一视角和第二视角之间的角度在预定的范围之中；以及
数据处理器，根据第一视角下的选择产生第一三维描述，根据第二视角下的选择产生第二三维描述，并基于所述第一三维描述和所述第二三维描述确定所述三维CT图像中的目标，其中所述第一三维描述和所述第二三维描述与相应视角下目标的尺寸、位置或者物理属性中的至少之一相关。
8.如权利要求7所述的安检系统，所述数据处理器配置用于：
获得第一视角下的正向面深度图和背向面深度图，根据用户在第一视角下所选择的区域在正向面深度图和背向面深度图中分别进行检索，生成第一包围盒/数据子集，作为所述第一三维描述；
用生成的第一包围盒/数据子集作为绘制范围获得第二视角下的三维绘制结果，并且获得第二视角下的正向面深度图和背向面深度图，根据用户在第二视角下所选择的区域在正向面深度图和背向面深度图中分别进行检索，生成第二包围盒/数据子集，作为所述第二三维描述；以及
在图像空间对第一包围盒/数据子集和第二包围盒/数据子集进行相交运算，来确定所述目标。
9.如权利要求8所述的安检系统，其中所述数据处理器配置用于：
渲染场景过程中进行深度测试，记录最小的深度值，得到正向面深度图；
渲染场景过程中进行深度测试，记录最大的深度值，得到背向面深度图。
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