CN107240139A - 一种图像重建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图像重建方法，该方法包括：获取一个或多个处理设备的任务上限；获取一个或多个图像重建任务；判定该一个或多个图像重建任务是否包括实时图像重建任务，得到第一判定结果；至少部分基于该第一判定结果，确定该一个或多个图像重建任务的优先级；以及基于该优先级和该一个或多个处理设备的任务上限，执行该一个或多个图像重建任务。该方法在保证重建任务的优先级的情况下，高效合理地利用系统资源进行图像重建。

Description

一种图像重建方法

【技术领域】

本申请涉及一种图像重建方法，特别涉及一种基于优先级和系统资源管理图像重建的方法和系统。

【背景技术】

在计算机断层成像(computed tomography,CT)、磁共振成像(magneticresonance imaging,MRI)、正电子发射断层成像(positron emission tomography,PET)或PET-CT重建过程中，需要重建的任务多，而系统资源相对有限。如果在重建过程中，不能合理有效地安排重建任务，可能导致系统崩溃或优先级较高的重建任务无法及时获得结果。而现有的技术尚未提供一种合理、有效的图像重建任务的管理方法和/或系统。因此，需要一种高效、可靠的图像重建方法，在保证重建任务的优先级的情况下，合理利用系统资源，获得图像重建结果。

【发明内容】

针对缺乏合理、有效的图像重建任务的问题，本发明的目的在于提供一种合理、有效的图像重建方法。

为达到上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：

一种图像重建方法，包括获取一个或多个处理设备的任务上限；获取一个或多个图像重建任务；判定该一个或多个图像重建任务是否包括实时图像重建任务，得到第一判定结果；至少部分基于该第一判定结果，确定该一个或多个图像重建任务的优先级；以及基于该优先级和该一个或多个处理设备的任务上限，执行该一个或多个图像重建任务。

在本发明中，该一个或多个处理设备的任务上限与该一个或多个处理设备的容量相关。

在本发明中，该一个或多个处理设备的容量包括该一个或多个处理设备的内存和显存。

在本发明中，该一个或多个图像重建任务还包括非实时图像重建任务。

在本发明中，该实时图像重建任务具有最高优先级。

在本发明中，该非实时图像重建任务的优先级与获取该非实时图像重建任务的顺序相关。

在本发明中，该图像重建方法进一步包括判定该一个或多个图像重建任务是否超出所述一个或多个处理设备的任务上限，得到第二判定结果；以及基于该优先级和该第二判定结果，执行该一个或多个图像重建任务。

在本发明中，响应于该一个或多个图像重建任务未超出该一个或多个处理设备的任务上限，执行该一个或多个图像重建任务。

在本发明中，响应于该一个或多个图像重建任务超出该一个或多个处理设备的任务上限，根据该优先级和该一个或多个处理设备的任务上限，在完成较高优先级的图像重建任务后，执行较低优先级的图像重建任务。

一种图像重建系统，包括一个控制设备和一个或多个处理设备。该控制设备被配置为获取该一个或多个处理设备的任务上限；获取一个或多个图像重建任务；判定该一个或多个图像重建任务是否包括实时图像重建任务，得到第一判定结果；至少部分基于该第一判定结果，确定该一个或多个图像重建任务的优先级；以及基于该优先级和该一个或多个处理设备的任务上限，发送该一个或多个图像重建任务至该一个或多个处理设备。该一个或多个处理设备被配置为执行该一个或多个图像重建任务。

与现有技术相比，本发明的有益效果表现如下：

一、使实时图像重建任务具有最高优先级，确保实时图像重建任务的顺利进行；

二、合理高效利用系统资源，提高图像重建的效率。

【附图说明】

图1是本发明的成像系统的示意图；

图2是本发明的管理重建任务的示例性流程图；

图1标记：101为数据采集设备，102为床架，103为高压发生器，104为控制设备，105为处理设备，106为输入/输出界面，107为辐射发生器，108为探测器，109为机架。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本发明所涉及的成像系统，不仅可以用于医学成像，如疾病的诊断和研究等，还可用于工业领域。所述成像系统可以是一个单模态系统或一个多模态系统，包括但不限于，计算机断层扫描(computed tomography,CT)系统、正电子发射断层扫描(positron emissiontomography,PET)系统、磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)系统、超声波扫描(ultrasound,US)系统、单光子发射计算机断层扫描(single-photon emission computedtomography,SPECT)系统、PET-CT、US-CT、PET-MRI等一种或多种的组合。

本发明涉及一种图像重建任务的管理方法。在执行一个或多个图像重建任务时，根据成像系统的可重建任务上限，优先执行实时图像重建任务，然后执行非实时图像重建任务。执行所述非实时图像重建任务，成像系统可以采用先入先出(first in,first out,FIFO)原则。

图1是本发明的成像系统的示意图。成像系统100可以对一个目标物体进行扫描，并基于扫描数据生成相关图像。在一些实施例中，成像系统100可以是一个医学成像系统。成像系统100可以包括数据采集设备101、高压发生器103、控制设备104、处理设备105和输入/输出界面106。

数据采集设备101可以对一个目标物体进行扫描，并获取相应的扫描数据。数据采集设备101可以是计算机断层成像仪(CT)、正电子发射断层扫描仪(PET)、磁共振成像仪(MRI)、单光子发射计算机断层扫描仪(SPECT)、热断层扫描仪(TTM)、医用电子内窥镜(MEE)等中的一种或多种的组合。在一些实施例中，数据采集设备101可以是CT设备。

示例性地，以CT设备为例对数据采集设备101进行说明。所述CT数据采集装置可以包括一个床架102、一个辐射发生器107、一个探测器108和一个机架109。床架102可以支撑目标物体(例如，待诊断的病人)。在扫描过程中，床架102可以移动目标物体至指定位置。机架109可以支撑辐射发生器107和探测器108。所述辐射发生器107可以向目标物体发射放射性射线。典型的放射性射线可以包括X射线、中子、质子、重离子等中的一种或多种的组合。所述CT数据采集装置可以通过辐射发生器107向目标物体发射放射性射线对其进行扫描，并获取扫描数据。在扫描过程中，放射性射线可以经过X射线球管射线窗、射线滤过板、形状过滤板和/或准直器后，到达目标物体。透过目标物体的X射线可以被探测器108接收，从而生成CT图像数据。作为示例，辐射发生器107可以是一个X射线球管。探测器108可以是单排探测器或多排探测器。在一些实施例中，探测器108可以包括多个通道，所述多个通道可以分别接收特定角度的射线。

高压发生器103可以产生高压或强电流。在一些实施例中，高压发生器103所产生的高压或强电流可以传输至辐射发生器107，用于产生放射性射线。控制设备104可以与数据采集设备101、高压发生器103、处理设备105和/或输入/输出界面106相关联。在一些实施例中，控制设备104可以控制数据采集设备101扫描目标物体。例如，控制设备104可以控制辐射发生器107和探测器108绕Z轴旋转。在一些实施例中，控制设备104可以控制处理设备105进行数据或图像处理。例如，控制设备104可以控制处理设备105从探测器108获取图像数据，并基于所述图像数据重建CT图像。

控制设备104可以是一个控制元件或设备。例如，控制设备104可以是微控制器(microcontroller unit，MCU)、中央处理器(central processing unit，CPU)、可编程逻辑器件(programmable logic device,PLD)、专用集成电路(application specificintegrated circuits,ASIC)、单片微型计算机(single chip microcomputer,SCM)、系统芯片(system on a chip，SoC)等。

处理设备105可以进行数据或图像处理。例如，处理设备105可以从探测器108中获取扫描目标物体后生成的图像数据，并基于所述图像数据重建图像。在一些实施例中，处理设备105可以从探测器108或者外部数据源接收数据，并对接收到的数据进行处理。所述的外部数据源可以是硬盘、USB存储、光盘、闪速存储器(flash memory)、云盘(cloud disk)等中的一种或多种。例如，处理设备105可以从探测器108或者外部数据源接收一个或多个图像重建任务，并基于预定的优先级，执行所述一个或多个图像重建任务。

处理设备105可以是一个或多个处理元件，如中央处理器(central processingunit，CPU)、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、图形处理器(graphicsprocessing unit,GPU)等。在一些实施例中，处理设备105也可以是特殊设计的具备特殊功能的处理元件或设备。处理设备105可以是一个或多个处理设备，如操控台、台式电脑、本地服务器、具备数据图像处理功能的云服务器等。处理设备105可以同时处理一个或多个任务。所述一个或多个任务可以包括图像重建任务。处理设备105处理任务的上限与其容量(例如，内存、显存等)相关。在一些实施例中，处理设备105可以包括多个处理元件或设备(例如，多个重建机)，所述多个处理元件或设备可以同时运行，用于提高处理设备105的任务上限。在一些实施例中，处理设备105可以包括一个或多个重建加速卡(例如，GhostWheel Board)，用于提高处理设备105的任务上限。处理设备105可以将处理结果(例如，CT图像)传送至输入/输出界面106。

输入/输出界面106可以接收用户输入信息，或将控制设备104或处理设备105产生的图像或数据输出至用户。例如，用户可以通过输入/输出界面106添加、取消、暂停图像重建任务进行或提升某个图像重建任务的优先级。在一些实施例中，输入/输出界面106可以通过物理界面输入或输出信息，如触摸显示屏、麦克风、扬声器、LED指示灯、按钮、按键等。在一些实施例中，输入/输出界面106可以利用虚拟界面输入或输出信息，如虚拟现实、全息影像。在一些实施例中，输入/输出界面106可以是显示屏、指示灯、扬声器、按钮、按键等一种或几种的组合。

成像系统100中各部件可以通过有线或无线的方式进行连接。在一些实施例中，成像系统100中各部件可以通过网络连接。所述网络可以包括局域网、广域网、公用网络、专用网络、无线局域网、虚拟网络、都市城域网、公用开关电话网络等中的一种或几种的组合。例如，利用WIFI、蓝牙、ZigBee等协议进行通信的网络。在一些实施例中，所述网络可以包括多种网络接入点，例如有线或无线接入点、基站或网络交换点等。通过一个接入点，数据源可以与所述网络相连并通过所述网络发送信息。

在一些实施例中，成像系统100还可以包括与成像系统100相关的外部设备(例如，数据库、终端、存储设备等)。在一些实施例中，成像系统100中的高压发生器103可以包含于数据采集装置101中。

图2是本申请的管理图像重建任务的示例性流程图。步骤201可以包括获取处理设备的任务上限。处理设备105的任务上限可以与其容量相关。所述容量可以包括处理设备105的内存、显存等。在一些实施例中，处理设备105可以包括多个处理元件或设备(例如，多个重建机)，所述多个处理元件或设备可以同时运行，从而提高处理设备105的任务上限。在一些实施例中，处理设备105可以包括一个或多个重建加速卡(例如，Ghost Wheel Board)，用于提高处理设备105的任务上限。在一些实施例中，控制设备104可以通过获取处理设备105的硬件信息(如内存、显存、重建机数量、是否存在重建加速卡等)确定处理设备105的任务上限。

步骤202可以包括获取图像重建任务。控制设备104可以从探测器108或者外部数据源获取重建任务。所述的外部数据源可以包括固态硬盘、机械硬盘、只读存储器(read-only memory)、静态存储器(static memory)、随机存取存储器(random access memory)、闪速存储器(flash memory)、云盘(cloud disk)等中的一种或多种。所述重建任务可以包括实时图像重建任务和非实时图像重建任务。所述实时图像重建任务可以是基于当前扫描目标物体产生的图像数据的重建任务。例如，实时图像重建任务可以是处理设备105从探测器108中获取的当前扫查病人的特定部位图像数据的重建任务。所述非实时图像重建任务可以是基于非当前扫描产生的图像数据的重建任务。例如，非实时图像重建任务可以是处理设备105从外部存储设备中获取的历史图像数据的重建任务。在一些实施例中，控制设备104可以在获取一个或多个图像重建任务后确定所述一个或多个图像重建任务的优先级。在一些实施例中，控制设备104可以基于所述一个或多个图像重建任务是否包括实时图像重建任务，确定其优先级。例如，由于用户(例如，医生)对扫描进行监控时，需要对当前扫查中产生的伪影进行及时的调整(例如，停止扫查)，控制设备104可以确定实时图像重建任务较非实时图像重建任务具有更高优先级。

步骤203可以包括确定是否存在实时图像重建任务。控制设备104可以判定是否存在一个或多个实时图像重建任务。如果存在实时图像重建任务，流程200进入步骤204；如果不再在实时图像重建任务，流程200进入步骤207。

步骤204可以包括启动实时图像重建任务。控制设备104可以将获取的实时图像重建任务发送至处理设备105。处理设备105可以同时启动并执行一个或多个实时图像重建任务。作为示例，数据采集设备101可以是一个多模态设备，如CT-PET设备。处理设备105可以包括多个重建机，如两个重建机。处理设备105中的两个重建机可以分别获取CT设备和PET设备采集的图像数据，并基于所述CT设备和PET设备的图像数据重建CT图像和PET图像。

对于不同类型的图像数据，处理设备105可以采用不同的重建方法进行重建。典型的CT重建算法包括滤波反投影重建算法、Radon反演算法、一元函数的Hilber变换算法、迭代重建算法等。典型的PET重建算法包括最大期望值法(expectation maximization,EM)、有序子集最大期望值法(ordered subset expectation maximization,OSEM)、共轭梯度法(conjugate gradient)、最大后验估计法(maximum a posteriori)等。典型的MRI重建算法包括傅里叶重建算法、迭代重建算法等。

步骤205可以包括确定是否达到处理设备105的任务上线。控制设备104可以基于获取的处理设备105的任务上限与处理设备105当前执行的实时图像重建任务数量进行比较，确定是否达到处理设备105的任务上线。在一些实施例中，处理设备105的任务上限与执行的重建任务相关。具体而言，处理设备105的任务上限可以基于处理设备的容量(例如内存、显存等)与重建任务的图像数据量而确定。如果当前重建任务已达到处理设备105的任务上限时，流程200进入步骤206；如果当前重建任务未达到处理设备105的任务上限时，流程200进入步骤207。

步骤206可以包括完成实时图像重建任务。如果当前的实时图像重建任务已达到处理设备105的任务上限时，处理设备105可以优先完成实时图像重建任务。控制设备104可以在处理设备105完成实时图像重建任务后，发送非实时图像重建任务至处理设备105。在一些实施例中，实时图像重建任务的数量与处理设备105的重建任务上限相一致。处理设备105可以启动并完成所有当前的实时图像重建任务。在一些实施例中，实时图像重建任务的数量超出处理设备105的重建任务。控制设备104可以分批次发送实时图像重建任务至处理设备105。处理设备105可以根据接收到的重建任务，进行图像重建。例如，控制设备104可以首先发送部分实时图像重建任务至处理设备105。处理设备105完成所述部分实时图像重建任务中的一个或多个后，控制设备104继续发送后续的实时图像重建任务，直至将所有的实时图像重建任务发送至处理设备105。在一些实施例中，当前重建任务达到任务上限后，控制设备104不发送在该批次内任何一个优先级更低的重建任务至处理设备105。

步骤207可以包括确定一个或多个非实时图像重建任务的优先级。控制设备104可以确定一个或多个非实时图像重建任务的优先级。所述一个或多个非实时图像重建任务的优先级可以与一个或多个因素相关。所述一个或多个因素包括但不仅限于获取重建任务的顺序、用户设定、重建任务的数据量、重建任务消耗的时间、重建任务对应的目标物体的部位、重建任务的来源(例如，内部存储或外部存储)等。在一些实施例中，所述一个或多个非实时图像重建任务按照获取的顺序确定优先级。例如，先获取的重建任务较后获取的重建任务具有更高的优先级。在一些实施例中，用户可以通过输入/输出界面106设定重建任务的优先级。例如，用户可以对重建任务进行提升优先级或降低优先级的操作。

步骤208可以包括根据确定的优先级和任务上限，执行所述一个或多个非实时图像重建任务。如果在步骤203中判定不存在实时图像重建任务，控制设备104可以在确定获取的非实时图像重建任务的优先级后，根据所述优先级和任务上限，将该一个或多个非实时图像重建任务发送至处理设备105进行图像重建。如果在步骤205中判定重建任务未达到任务上限，控制设备104可以在确定获取的非实时图像重建任务的优先级后，根据所述优先级，发送特定数量的非实时图像重建任务至处理设备105。所述特定数量的非实时图像重建任务可以根据处理设备105的任务上限和步骤207中确定的非实时图像重建任务的优先级进行确定。在一些实施例中，控制设备104可以同时发送实时图像重建任务和所述特定数量的非实时图像重建任务至处理设备105。在一些实施例中，根据处理设备105的任务上限，所述特定数量的非实时图像重建任务可以是获取的所有重建任务中的部分或全部。

在一些实施例中，非实时图像重建任务的数量少于或等于处理设备105的重建任务上限。控制设备104可以发送所有的非实时图像重建任务至处理设备105。在一些实施例中，非实时图像重建任务的数量超出处理设备105的重建任务。控制设备104可以根据非实时图像重建任务的优先级，分批次发送所有的非实时图像重建任务至处理设备105。

在一些实施例中，控制设备104可以在步骤203中判断是否存在实时图像重建任务的操作之后执行步骤207中确定一个或多个非实时图像重建任务的优先级的操作。在一些实施例中，控制设备104和处理设备105可以是同一个设备，该设备被配置为同时进行任务管理和图像重建操作。

仅仅作为示例，成像设备100中处理设备105的重建任务上限为1。如果存在实时图像重建任务，则优先完成该实时图像重建任务。如果不存在实时图像重建任务，则完成非实时图像重建任务(例如，full quality重建任务)。

作为又一示例，成像设备100中处理设备105的重建任务上限为2。如果处理设备105正在执行两个非实时图像重建任务，用户通过输入/输出界面106添加一个实时图像重建任务时，处理设备105可以优先完成所述实时图像重建任务。控制设备104可以在处理设备105获取所述实时图像重建任务之前，确定所述两个非实时图像重建任务的优先级。控制设备104可以根据所述优先级，暂停优先级较低的非实时图像重建任务，将所述实时图像重建任务发送至处理设备105进行图像重建。在完成所述实时图像重建任务后，处理设备105可以继续执行并完成所述暂停的非实时图像重建任务。

以上所述仅为本发明的优选实施而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种图像重建方法，其特征在于，所述方法包括：

获取一个或多个处理设备的任务上限；

获取一个或多个图像重建任务；

判定所述一个或多个图像重建任务是否包括实时图像重建任务，得到第一判定结果；

至少部分基于所述第一判定结果，确定所述一个或多个图像重建任务的优先级；以及

基于所述优先级和所述一个或多个处理设备的任务上限，执行所述一个或多个图像重建任务。

2.权利要求1所述的图像重建方法，其特征在于，所述一个或多个处理设备的任务上限与所述一个或多个处理设备的容量相关。

3.权利要求2所述的图像重建方法，其特征在于，所述一个或多个处理设备的容量包括所述一个或多个处理设备的内存和显存。

4.权利要求1所述的图像重建方法，其特征在于，所述一个或多个图像重建任务还包括非实时图像重建任务。

5.权利要求4所述的图像重建方法，其特征在于，所述实时图像重建任务具有最高优先级。

6.权利要求4所述的图像重建方法，其特征在于，所述非实时图像重建任务的优先级与获取所述非实时图像重建任务的顺序相关。

7.权利要求1或5或6所述的图像重建方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

判定所述一个或多个图像重建任务是否超出所述一个或多个处理设备的任务上限，得到第二判定结果；以及

基于所述优先级和所述第二判定结果，执行所述一个或多个图像重建任务。

8.权利要求7所述的图像重建方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

响应于所述一个或多个图像重建任务未超出所述一个或多个处理设备的任务上限，执行所述一个或多个图像重建任务。

9.权利要求7所述的图像重建方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

响应于所述一个或多个图像重建任务超出所述一个或多个处理设备的任务上限，根据所述优先级和所述一个或多个处理设备的任务上限，在完成较高优先级的图像重建任务后，执行较低优先级的图像重建任务。

10.一种图像重建系统，其特征在于，包括：

一个控制设备和一个或多个处理设备，所述控制设备被配置为：

获取所述一个或多个处理设备的任务上限；

获取一个或多个图像重建任务；

判定所述一个或多个图像重建任务是否包括实时图像重建任务，得到第一判定结果；

至少部分基于所述第一判定结果，确定所述一个或多个图像重建任务的优先级；以及

基于所述优先级和所述一个或多个处理设备的任务上限，发送所述一个或多个图像重建任务至所述一个或多个处理设备；

所述一个或多个处理设备被配置为：

执行所述一个或多个图像重建任务。