CN107495976A - 图像重建中的最大值和灰度值图像的获取方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种图像重建中的最大值和灰度值图像的获取方法，在进行下一层断层图像重建的同时可以同时进行上一层图像的融合2D的部分操作当断层图像重建完成时，只需要对最后一层重建断层图像进行处理，只需要很短的时间就能完成所有断层图像最大值和灰度值的和的计算，并生成融合2D图像。本发明还公开了一种图像重建中的最大值和灰度值图像的获取装置，相比于现有技术中在所有的断层图像重建完成后才生成融合2D图像，本发明提出的并行生成融合2D图像的加速方法，在所有乳腺断层图像重建后生成融合2D图像的时间不随重建层数的增加而增加，极大地缩短了医生等待生成融合2D图像的时间，提高图像融合效率。
Description
技术领域
本发明主要涉及乳腺断层摄影技术，尤其涉及图像重建中的最大值和灰度值图像的获取方法及装置。
背景技术
乳腺癌在全球范围内都是严重威胁女性健康的重要疾病。乳腺X射线摄影目前被公认为乳腺癌的首选检查方式。近年来，随着影像设备不断更新，数字化乳腺断层合成技术，又称数字乳腺断层摄影(DigitalBreastTomosynthesis,DBT)的出现，使乳腺癌的早期检出和诊断有了进一步的提高。
数字乳腺断层摄影是一项三维成像技术，它是由一系列从不同角度拍摄所获得的低剂量乳腺投影图像经重建后合成包含一系列高分辨率的断层图像的乳腺三维断层重建图像。这些断层影像单独显示或以连续播放的形式进行动态显示。每个断层图像显示乳腺的每个断层的结构。
商业厂商已经制造了一些DBT扫描仪样机。该系统的设计是基于全视野数字化乳腺摄影(FFDM)单元。乳腺摄影X射线管用于通过环绕对象移动10-50度来采集投影图像。长的成像时间可以引起降低图像质量的患者运动模糊，并可以使得患者不适。此外，X射线源的功率、扫描架旋转速度和探测器帧率限制了当前DBT系统的扫描速度。
乳腺X线机在所有乳腺断层图像重建结束之后才能生成乳腺断层图像的融合2D图像，生成融合2D图像算法的执行时间与重建乳腺断层图像的层数呈线性关系，重建的层数越多，融合2D图像算法的执行时间也就越多，可能造成医生等待生成乳腺融合2D图像的时间较长。
发明内容
本文提出一种能够并行生成融合2D图像的加速方法，在所有乳腺断层图像重建后生成融合2D图像的时间不随重建层数的增加而增加，缩短了医生等待生成融合2D图像的时间。
本发明是这样实现的：图像重建中的最大值和灰度值图像的获取方法，包括以下步骤：
S1、获取单层的重建断层图像；
S2、获取每条光线与所述单层的重建断层图像的交点处的灰度值；
S3、计算每条光线在已遍历的重建断层图像的交点处的灰度值的最大值或灰度值的和；
S4、判断是否所有的断层图像已经重建完毕，若否，则重复步骤S1-S3；若是，则根据每条光线与所有重建断层图像的交点处的灰度值的最大值和灰度值的和生成最大值图像和平均值图像；
进一步的，步骤S4后还包括S5、将所述最大值图像和平均值图像按照预定的比例叠加生成融合2D图像。
进一步地，确定每条光线的步骤为：
S201、获取X射线源的几何参数和平板探测器的几何参数；
S202、根据X射线源与平板探测器上每个像素点的连线计算每条光线的空间位置。
进一步地，所述X射线源的几何参数包括X射线源的空间坐标；所述平板探测器的几何参数包括平板探测器的空间坐标和像素尺寸。
进一步地，步骤S4中所述的根据每条光线与所有重建断层图像的交点处的灰度值的最大值和灰度值的和生成最大值图像和平均值图像包括：
选取每条光线与所有重建断层图像的交点处的灰度值的最大值整合生成最大值图像；
选取每条光线与所有重建断层图像的交点处的灰度值的平均值整合生成平均值图像。
本发明还提供了一种图像重建中的最大值和灰度值图像的获取装置，包括：
获取模块，用于获取单层的重建断层图像；
灰度值获取模块，用于获取每条光线与所述单层的重建断层图像的交点处的灰度值；
计算模块，用于计算每条光线在已遍历的重建断层图像的交点处的灰度值的最大值或灰度值的和；
判断模块，用于判断是否所有的断层图像已经重建完毕，若是，则根据每条光线与所有重建断层图像的交点处的灰度值的最大值和灰度值的和生成最大值图像和平均值图像。
进一步地，还包括融合模块，用于将所述最大值图像和平均值图像按照预定的比例叠加生成融合2D图像。
进一步地，还包括定位模块，所述定位模块包括：
第一子模块，用于获取X射线源的几何参数和平板探测器的几何参数；
第二子模块，用于根据X射线源与平板探测器上每个像素点的连线计算每条光线的空间位置。
进一步地，所述X射线源的几何参数包括X射线源的空间坐标；所述平板探测器的几何参数包括平板探测器的空间坐标和像素尺寸。
进一步地，所述判断模块包括：
最大值图像生成单元，用于选取每条光线与所有重建断层图像的交点处的灰度值的最大值整合生成最大值图像；
平均值图像生成单元，用于选取每条光线与所有重建断层图像的交点处的灰度值的平均值整合生成平均值图像。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明首先获取单层的重建断层图像；根据X射线源与平板探测器上像素点的连线确定光线位置；获取每条光线与所述单层的重建断层图像的交点处的灰度值；计算每条光线在已遍历的重建断层图像的交点处的灰度值的最大值和灰度值的和；判断是否所有的断层图像已经重建完毕，若否，则重复前面的步骤，继续获取重建图像计算灰度值；若是，则根据每条光线与所有重建断层图像的交点处的灰度值的最大值和灰度值的和生成最大值图像和平均值图像；最后，将所述最大值图像和平均值图像按照预定的比例叠加生成融合2D图像。
由于断层图像重建和生成融合2D图像是独立的两个线程，具体来说，图像重建过程在GPU中进行，生成2D融合图像是在CPU中进行，所以断层图像重建和生成融合2D图像可以并发进行的。所以在进行下一层断层图像重建的同时可以同时进行上一层图像的融合2D的部分操作，例如计算灰度值的最大值和灰度值的和，当断层图像重建完成时，只需要对最后一层重建断层图像进行处理，只需要很短的时间就能完成所有断层图像最大值和灰度值的和的计算，并生成融合2D图像。可见，相比于现有技术中在所有的断层图像重建完成后才生成融合2D图像，本发明提出的并行生成融合2D图像的加速方法，在所有乳腺断层图像重建后生成融合2D图像的时间不随重建层数的增加而增加，极大地缩短了医生等待生成融合2D图像的时间，提高图像融合效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明实施例一提供的方法的结构示意图；
图2是本发明实施例一提供的方法的流程图；
图3是本发明实施例二提供的装置的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
图1是本发明的方法实施过程的示意图，由图1可见，平板探测器能够接收X射线源发出多条光线，也就是多条X射线，由于平板探测器的分辨率有限，计算时，以平板探测器的像素单元为单位，设定每个像素单元接收X射线源发出的一条光线，重建完成的每层断层图像与光线具有交点，因此，每重建完成一层断层图像，射线源与平板探测器之间的一条光线就会与该层重建断层图像产生一个交点，获取交点处的灰度值，并对灰度值进行存储计算，最终，利用获取的灰度值实现融合2D图像，从而实现图像重建过程与图像融合过程的并行处理。
如图1、图2所示，本发明提供了一种图像重建中的最大值和灰度值图像的获取方法，包括以下步骤：
步骤S1、获取单层的重建断层图像。
这里的单层的重建断层图像指已重建完成的一层断层图像。每重建完成一层断层图像，获取一次单层的重建断层图像。
步骤S2、获取每条光线与所述单层的重建断层图像的交点处的灰度值。
确定每条光线的步骤为：
S201、获取X射线源的几何参数和平板探测器的几何参数；所述X射线源的几何参数包括X射线源的空间坐标；所述平板探测器的几何参数包括平板探测器的空间坐标和像素尺寸。
S202、根据X射线源与平板探测器上每个像素点的连线计算每条光线的空间位置。由于已经获取X射线源的空间坐标和平板探测器的空间坐标和像素尺寸，就可以计算得到将X射线源与平板探测器上每个像素点的连线的光线的空间位置。
步骤S3、计算每条光线在已遍历的重建断层图像的交点处的灰度值的最大值或灰度值的和。
如图2所示，步骤S2和步骤S3具体包括：
首先，获取一条光线与所述单层的重建断层图像的交点处的灰度值。
其次，计算该条光线在已遍历的重建断层图像的交点处的灰度值的最大值，或者，计算该条光线在已遍历的重建断层图像的交点处的灰度值的和；当然，也可以计算每条光线在已遍历的重建断层图像的交点处的灰度值的最大值和灰度值的和。在具体的计算过程中，由于每获取一层重建断层图像，都会计算并存储已经重建好的所有断层图像与该条光线的交点处的灰度值的最大值。因此，在获取新的一层重建断层图像时，只需要将新获取的该条光线与单层重建断层图像交点的灰度值与原先计算好的该条光线相关的灰度值的最大值进行比较即可，这样一来，当最后一层断层图像重建完成后，只需要进行一次比较运算，即可获取一条光线遍历的所有重建断层图像的交点处的灰度值的最大值，极大地节省了融合2D图像需要的运算时间。本发明中所说的“该条光线在已遍历的重建断层图像”是指与该条光线相交的重建断层图像。对交点处的灰度值求和的计算过程与上述的最大值计算过程类似，每获取一层重建断层图像，都会计算并存储已经重建好的所有断层图像与该条光线的交点处的灰度值的和。在获取新的一层重建断层图像时，只需要将新获取的该条光线与单层重建断层图像交点的灰度值与原先计算好的该条光线相关的灰度值的和相加即可。
第三，遍历探测器上所有像素点，计算每条光线在已遍历的重建断层图像的交点处的灰度值的最大值和/或灰度值的和。
步骤S4、判断是否所有的断层图像已经重建完毕，若否，则重复步骤S1-S3；若是，则根据每条光线与所有重建断层图像的交点处的灰度值的最大值和灰度值的和生成最大值图像和平均值图像。
步骤S4中所述的根据每条光线与所有重建断层图像的交点处的灰度值的最大值和灰度值的和生成最大值图像和平均值图像包括：
选取每条光线与所有重建断层图像的交点处的灰度值的最大值整合生成最大值图像。
由于已经计算得到每条光线与所有重建断层图像的交点处的灰度值的和，很容易计算得到每条光线与所有重建断层图像的交点处的灰度值的平均值。选取每条光线与所有重建断层图像的交点处的灰度值的平均值整合生成平均值图像。
本发明还可以包括步骤S5、将所述最大值图像和平均值图像按照预定的比例叠加生成融合2D图像。
实施例二：
如图3所示，本发明还提供了一种图像重建中的最大值和灰度值图像的获取装置，包括：
获取模块，用于获取单层的重建断层图像；
灰度值获取模块，用于获取每条光线与所述单层的重建断层图像的交点处的灰度值；
计算模块，用于计算每条光线在已遍历的重建断层图像的交点处的灰度值的最大值或灰度值的和；
判断模块，用于判断是否所有的断层图像已经重建完毕，若是，则根据每条光线与所有重建断层图像的交点处的灰度值的最大值和灰度值的和生成最大值图像和平均值图像。
本发明还可以包括融合模块，用于将所述最大值图像和平均值图像按照预定的比例叠加生成融合2D图像。
进一步地，本发明还包括定位模块，所述定位模块包括：
第一子模块，用于获取X射线源的几何参数和平板探测器的几何参数；
第二子模块，用于根据X射线源与平板探测器上每个像素点的连线计算每条光线的空间位置。
进一步地，所述X射线源的几何参数包括X射线源的空间坐标；所述平板探测器的几何参数包括平板探测器的空间坐标和像素尺寸。
进一步地，所述判断模块包括：
最大值图像生成单元，用于选取每条光线与所有重建断层图像的交点处的灰度值的最大值整合生成最大值图像；
平均值图像生成单元，用于选取每条光线与所有重建断层图像的交点处的灰度值的平均值整合生成平均值图像。
当然，所述判断模块还包括判断单元，用于判断是否所有的断层图像已经重建完毕。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明首先获取单层的重建断层图像；根据X射线源与平板探测器上像素点的连线确定光线位置；获取每条光线与所述单层的重建断层图像的交点处的灰度值；计算每条光线在已遍历的重建断层图像的交点处的灰度值的最大值和灰度值的和；判断是否所有的断层图像已经重建完毕，若否，则重复前面的步骤，继续获取重建图像计算灰度值；若是，则根据每条光线与所有重建断层图像的交点处的灰度值的最大值和灰度值的和生成最大值图像和平均值图像；最后，将所述最大值图像和平均值图像按照预定的比例叠加生成融合2D图像。
由于断层图像重建和生成融合2D图像是独立的两个线程，具体来说，图像重建过程在GPU中进行，生成2D融合图像是在CPU中进行，所以断层图像重建和生成融合2D图像可以并发进行的。所以在进行下一层断层图像重建的同时可以同时进行上一层图像的融合2D的部分操作，例如计算灰度值的最大值和灰度值的和，当断层图像重建完成时，只需要对最后一层重建断层图像进行处理，只需要很短的时间就能完成所有断层图像最大值和灰度值的和的计算，并生成融合2D图像。可见，相比于现有技术中在所有的断层图像重建完成后才生成融合2D图像，本发明提出的并行生成融合2D图像的加速方法，在所有乳腺断层图像重建后生成融合2D图像的时间不随重建层数的增加而增加，极大地缩短了医生等待生成融合2D图像的时间，提高图像融合效率。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.图像重建中的最大值和灰度值图像的获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取单层的重建断层图像；
S2、获取每条光线与所述单层的重建断层图像的交点处的灰度值；
S3、计算每条光线在已遍历的重建断层图像的交点处的灰度值的最大值或灰度值的和；
S4、判断是否所有的断层图像已经重建完毕，若否，则重复步骤S1-S3；若是，则根据每条光线与所有重建断层图像的交点处的灰度值的最大值和灰度值的和生成最大值图像和平均值图像。
2.根据权利要求1所述的图像重建中的最大值和灰度值图像的获取方法，其特征在于，确定每条光线的步骤为：
S201、获取X射线源的几何参数和平板探测器的几何参数；
S202、根据X射线源与平板探测器上每个像素点的连线计算每条光线的空间位置。
3.根据权利要求2所述的图像重建中的最大值和灰度值图像的获取方法，其特征在于，所述X射线源的几何参数包括X射线源的空间坐标；所述平板探测器的几何参数包括平板探测器的空间坐标和像素尺寸。
4.根据权利要求1所述的图像重建中的最大值和灰度值图像的获取方法，其特征在于，步骤S4中所述的根据每条光线与所有重建断层图像的交点处的灰度值的最大值和灰度值的和生成最大值图像和平均值图像包括：
选取每条光线与所有重建断层图像的交点处的灰度值的最大值整合生成最大值图像；
选取每条光线与所有重建断层图像的交点处的灰度值的平均值整合生成平均值图像。
5.根据权利要求1所述的图像重建中的最大值和灰度值图像的获取方法，其特征在于，步骤S4后，还包括：
S5、将所述最大值图像和平均值图像按照预定的比例叠加生成融合2D图像。
6.图像重建中的最大值和灰度值图像的获取装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取单层的重建断层图像；
灰度值获取模块，用于获取每条光线与所述单层的重建断层图像的交点处的灰度值；
计算模块，用于计算每条光线在已遍历的重建断层图像的交点处的灰度值的最大值或灰度值的和；
判断模块，用于判断是否所有的断层图像已经重建完毕，若是，则根据每条光线与所有重建断层图像的交点处的灰度值的最大值和灰度值的和生成最大值图像和平均值图像。
7.根据权利要求6所述的图像重建中的最大值和灰度值图像的获取装置，其特征在于，还包括定位模块，所述定位模块包括：
第一子模块，用于获取X射线源的几何参数和平板探测器的几何参数；
第二子模块，用于根据X射线源与平板探测器上每个像素点的连线计算每条光线的空间位置。
8.根据权利要求7所述的图像重建中的最大值和灰度值图像的获取装置，其特征在于，所述X射线源的几何参数包括X射线源的空间坐标；所述平板探测器的几何参数包括平板探测器的空间坐标和像素尺寸。
9.根据权利要求6所述的图像重建中的最大值和灰度值图像的获取装置，其特征在于，所述判断模块包括：
最大值图像生成单元，用于选取每条光线与所有重建断层图像的交点处的灰度值的最大值整合生成最大值图像；平均值图像生成单元，用于选取每条光线与所有重建断层图像的交点处的灰度值的平均值整合生成平均值图像。
10.根据权利要求6所述的图像重建中的最大值和灰度值图像的获取装置，其特征在于，还包括融合模块，用于将所述最大值图像和平均值图像按照预定的比例叠加生成融合2D图像。
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