CN108369745A - 条纹伪影预测 - Google Patents

Abstract

一种图像处理系统，包括用于接收对象的投影图像的输入端口(IN)。由旋转图像装置(IM)在围绕成像区域的可调节旋转平面(π)中的成像轨迹上的位置处采集图像。系统的图像伪影范围预测器(AP)被配置为针对所述图像预测重建伪影的投影区。可视化器(VIZ)被配置为在显示单元(MT)上利用投影区的视觉指示来可视化所述图像。

Description

条纹伪影预测

技术领域

本发明涉及图像处理系统、成像布置、图像处理方法、计算机程序单元和计算机可读介质。

背景技术

在成像期间，高度辐射不透明对象(例如金属对象)的存在能够导致旋转断层摄影成像中的所谓的条纹伪影。这样的伪影能够使临床相关信息模糊。这例如在介入(支架辅助)盘绕流程中是问题：在已经放置(金属)线圈以处置动脉瘤之后，金属线圈能够在经重建的锥形射束CT(CBCT)图像中引起严重的条纹伪影，从而潜在地使临床相关细节模糊，例如支架血管壁界面。

发明内容

因此能够存在对一种处理旋转成像中的图像伪影的系统和方法的需要。

本发明的目的通过独立权利要求的主题来解决，其中，另外的实施例并入从属权利要求中。应该注意，本发明的以下描述的方面同样适用于图像处理方法、成像布置、计算机程序单元和计算机可读介质。

根据本发明的第一方面，提供了一种图像处理系统，包括：

输入端口，其用于接收对象的投影图像，所述图像是由旋转图像装置在围绕成像区域的第一旋转平面(π)中的成像轨迹上的位置处采集的；

图像伪影范围预测器，其被配置为针对所述图像预测重建伪影的投影区；以及

成像几何结构调节器，其被配置为确定所述旋转平面与所述对象之间的相对空间配置的调节，从而减小所预测的投影区与所述图像中对应于预定义的感兴趣区域ROI的区之间的相交。

换言之，在进行完全旋转CBCT扫描之前评价重建中伪影相对于感兴趣区域(ROI)的影响(范围和/或取向)，因此避免了不必要的X射线剂量。这允许避免会导致因为ROI可能被证明严重受到伪影的损害而潜在地无用的重建的成像几何结构。

尽管向所提出的系统的输入端口输入单幅X射线投影图像可能就足够了，但是在范例中可以使用多幅输入图像，因为这可以进一步提高预测的区的准确度。换言之，所提出的系统允许在没有辐射曝光的情况下模拟或尝试不同的成像几何结构设置，直到找到将实现其中ROI较少或者根本不受(一个或多个)伪影影响的重建中的成像几何结构。基于图像处理，系统允许用户或协议控制成像几何结构并使用备选成像轨迹。

可以通过定义与当前(第一)旋转平面具有不同的旋转轴的经调节的旋转平面来实现对所述空间配置的可能的调节。因此，借助于成像几何结构调节器，可以确定CBCT旋转扫描将被执行的旋转平面相对于要成像的对象的调节。

在范例中，旋转平面的倾斜角度可以增加或减小，使得从要沿着经调节的旋转平面中的轨迹执行的CBCT扫描的图像的重建将呈现感兴趣区域中的减少的图像伪影。可以自动确定倾斜角度的增加或减小，例如针对多个不同的经调节的旋转平面的图像伪影可以被模拟并且被用于找出它们的投影与感兴趣区域之间的相交中的最小值。

额外地或备选地，改变对象驻留在的支撑物的位置或倾斜度。

在实施例中，系统具有可视化器，所述可视化器被配置为向显示单元提供表示输入图像的图像信息以及重建伪影的投影区的视觉指示。另外，可视化器还可以针对一个或多个经调节的空间配置显示重建伪影的投影区的视觉指示。因此，可以使用户能够尝试各种空间配置，以找到其中重建伪影将大大减少的配置。

根据一个实施例，所述重建伪影是由驻留在成像区域中的辐射不透明对象，尤其是金属对象引起的。

根据一个实施例，空间配置的指定的改变由人类用户实现。

根据一个实施例，提供了图形用户界面，其被配置为允许用户以图形方式指定对象与旋转平面之间的相对空间配置的调节。为此目的，例如，用户可以使用如由可视化器提供的重建伪影的投影区及其与感兴趣区域的相交的视觉指示作为指导。

根据另一方面，提供了一种成像布置，其包括依据上述任一实施例的图像处理系统以及所述成像装置和/或所述显示单元。

根据另一方面，提供了一种图像处理方法，包括：

接收对象的投影图像，所述图像是由旋转图像装置在围绕成像区域的可调节旋转平面中的成像轨迹上的位置处采集的；

对于所述图像预测重建伪影的投影区；以及

确定所述旋转平面与对象之间的相对空间配置的调节，从而减少预测投影区与图像中对应于预定义的感兴趣区域的区之间的相交。

在实施例中，重复预测和确定步骤，目的是在迭代过程中减少重建伪影的投影和感兴趣区域之间的相交的图像区。例如，可以自动重复这些步骤，直到没有与感兴趣区域相交的伪影投影或者在证明这是不可能的情况下至少直到已经找到了交叉区的最小尺寸。

根据一个实施例，所述方法包括操作成像装置以根据旋转平面与对象之间的经调节的相对空间配置来在轨迹上的不同位置处采集投影图像。换言之，可以执行旋转CBCT图像采集扫描。然后，根据所采集的投影图像，可以重建至少感兴趣区域的体积图像。

换言之，在该实施例中，基于投影图像的重建将产生体积影像，其中，ROI或者完全不受重建伪影损害，或者至少被损害到更可接受的水平。

在另外的实施例中，选择新的成像几何结构，使得可以避免C型臂、患者和手术台之间的任何碰撞。因此，选定的轨迹可能不反映干扰感兴趣区域的重建伪影中的绝对最小值，而是在成像系统的无碰撞移动的约束内的相对最小值被需要。

附图说明

现在将参考以下附图描述本发明的示范性实施例，其中：

图1示出了成像处理系统的示意性框图；

图2示出了受重建伪影、特别是条纹伪影影响的经重建的旋转影像；

图3示出了叠加在图像上以指示重建伪影的范围的视觉指示；

图4和图5图示了构建视觉指示的下层几何结构；

图6示出了用于在旋转成像系统中指定新的旋转平面的图形用户界面；并且

图7示出了图像处理方法。

具体实施方式

参考图1，示出了包括成像装置IM和图像处理系统IPS的成像布置的示意性框图。

更具体地，图的左侧部分示出了旋转成像装置IM，诸如C型臂系统或者备选地CT扫描器。图1的右侧部分示出了图像处理系统IPS的模块和相关电路。图像处理系统IPS允许手动或自动操作成像装置IM，从而减少根据由成像装置IM采集的投影数据重建的影像中的条纹伪影的效应。

现在首先转到对成像装置IM的简要描述，所述成像装置包括X射线源XR和探测器D。作为旋转X射线系统，其至少是可在围绕成像区域的轨迹中旋转的X射线源XR。轨迹的(旋转)平面在图1中以虚线示出，因为所述平面被理解为延伸到图面的纸平面中。轨迹可能不一定是圆形的，尽管在一些优选实施例中确实会是这种情况。而且，X射线源不一定围绕成像区域绕完整旋转。实际上，在一些实施例中，轨迹仅定义围绕成像区域的诸如200°的部分弧。在诸如C型臂和大多数CT扫描器的一些实施例中，探测器和X射线源彼此相对布置，同时两者都围绕成像区域旋转，跟踪成像轨迹。在诸如第四代CT扫描器的其他实施例中，仅X射线源正在旋转，而探测器被布置为围绕成像区域的静止环形布置。

在成像区域中，对象或患者P(人或动物)设置在适当的支撑物C(例如沙发床)上。成像设置如此设置，使得感兴趣区域ROI位于成像轨迹的等中心中。在旋转成像中，希望获得成像对象P的内部的截面图像。为了本目的，成像对象P可以是人类或动物患者或其特定部分。为了产生这样的截面图像，一系列投影图像被采集，同时X射线源跟踪围绕成像区域并因此围绕感兴趣区域的轨迹。在本文具体设想的锥形射束CT中，相对大数量(例如，600或更多)的投影图像被采集。

这些投影图像然后可以由重建器部件RECON处理。重建器部件RECON实施重建算法，例如滤波反投影或其他(例如迭代方法)以产生截面图像。

为了能够采集针对ROI的最相关的投影图像，可以调节旋转平面π的方向。更具体而言，可以改变旋转平面与对象(并且因此，ROI)之间的空间配置(在本文中也称为“成像几何结构”)。更精确地且几何地讲，旋转平面π的旋转轴α可以通过一个或多个合适的致动器的操作来改变。例如，在一个实施例中，致动器(例如，步进器电机等)引起安装有X射线源和/或探测器D的机架C的运动，并且该运动实现旋转平面的旋转轴α的改变。备选地或额外地，旋转平面与对象P之间的空间配置也可以通过对其上设置有对象的支撑物C进行移位或旋转来改变。

可以从操作者控制台OC请求旋转平面和对象之间的空间配置的改变。例如，在一个实施例中，用户可以操作操纵杆或其他输入设备来实现成像几何结构的合适调节。在其他实施例中，成像几何结构的变化由成像协议自动请求。在图1中，空间自由度示出在C型臂成像器的范例中。在图1中示出了X射线源XR围绕成像区域和轴α在旋转平面π中的旋转。在示意性图1中的示范性情况中，旋转轴α平行于图平面延伸，旋转平面π延伸到图平面中。改变旋转轴α的一种可能的方式是将其从图平面旋转出去，从而定义新的旋转平面π'(未示出)。

已知地，当在较小密度的周围组织中嵌入的诸如金属粒子或对象(植入的支架、线圈、起搏器等)等高辐射不透明奇点存在时，经重建的影像中可能出现条纹伪影。针对这的一个原因是(相对于周围组织)高辐射不透明奇点引起光子不足和穿过对象的X射线辐射的光谱的变化，效应在旋转X射线成像中有时也被称为“射束硬化”。这些现象违反了大多数重建算法所基于的假设。重建算法试图找到适合投影数据的合适的材料分布。该过程需要将个体图像值分配给相应的体素位置，从而建立分布，以及因此在给定的平面上的截面图像。但是，如上所述，关于光谱的下层假设的违反与光子不足一起能够使得重建算法返回不能正确描述真实材料分布的伪影材料分布，从而产生具有刺猬状外观的条纹伪影，如图2中的示范性影像中的窗格B)、C)所示。更具体地，辐射不透明对象。如图2中的B)、C)所示的示范性条纹伪影能够使临床相关信息模糊。窗格A)中的CT重建表示不存在伪影的情况。这与窗格B)相反，其中，条纹伪影在将金属线圈插入人脑血管中以处置动脉瘤后发生。窗格C)示出了经重建的影像中的另一条纹伪影，其中，支架的部分被由植入的金属线圈引起的条纹遮挡。

广义而言，所提出的成像处理系统IPS被配置为在采集重建所需的所有投影图像之前指示潜在地受单幅(或几幅)输入投影图像中的条纹伪影影响的区。在CT中，可以使用侦察图像作为用于在其中指示(一个或多个)伪影影响区的输入图像。然后用户可以对患者和/或计划重新定位不同的轨迹以避免在关键的感兴趣区中具有伪影。一旦适当地重新定位或者一旦选择了合适的轨迹，就可以采集剩余的投影图像，然后将它们传递给重建器RECON以执行重建。以这种方式，重要信息被伪影模糊的概率就会大大降低。这能够实现i)针对患者的更少辐射剂量，因为扫描不需要重新进行；以及ii)更好的诊断，因为关键信息不会被条纹伪影遮挡。

更具体地并且参考图1中的右侧部分，在输入端口IN处接收(一个或多个)输入投影图像。该输入图像可以是单幅投影图像，或者可以由X射线成像装置IM的情况下所需的多于一幅的投影图像形成。输入图像然后由图像伪影范围预测器AP进行分析。预测器AP被配置为在输入图像中预测伪影的投影区，其在要依据当前输入图像使用旋转平面根据投影图像进行重建的情况下将出现在重建中。

如下面将在图4和5中更详细解释的，该预测基于对分割中获得的辐射不透明对象的足迹的识别。由于关于X射线图像的旋转图像采集的预期轨迹是已知的，因此可以预测在重建中由辐射不透明对象引起的条纹伪影的取向和/或范围。

在实施例中，该信息可以经由可视化器VIZ输出在监测器MT上作为视觉反馈。例如，针对所述区的视觉指示符可以叠加在输入X射线图像上。在这种背景下，CBCT优于扇形射束CT，因为CBCT中的投影图像是可以在叠加有指示符的情况下直接绘制以便查看的2D射线照片。

图3示出了如由可视化器VIZ产生的根据一个实施例的视觉输出。如上面简要提到的，视觉指示符VI指示受由高度辐射不透明对象引起的条纹伪影影响的预测的投影区。此外，由可视化器VIZ示出的图像使得用户能够将伪影投影与感兴趣区域之间的相交区识别为在选择用于空间配置的潜在调节中的指导。

可以提供图形用户界面GUI，其中，用户可以为旋转平面选择不同的取向或倾斜，并且由此确定经调节的空间配置。然后，预测器AP和可视化器VIZ可以协作以相应地更新输入图像中的视觉指示符，并且然后视觉指示示出了感兴趣区域与重建伪影的投影之间的相交区，其在新指定的旋转平面要用于投影图像的采集的情况下将出现。

更新或调整的视觉指示符可以与当前图像一起显示，或者可以采集新指定的成像几何结构中的新投影图像，并且调整的视觉指示符与新采集的图像一起显示。

成像几何结构调节器PA被配置为确定例如旋转平面的取向、方向或倾斜的调节，使得由预定义的感兴趣区域上的条纹伪影造成的干扰被减轻或减小。更具体而言，当选择并实现经调节的成像几何结构时，预测的投影区和对应于感兴趣区域的区之间的几何相交减小。

调节器PA可以执行一个或多个经调节的成像几何结构的模拟确定，并且随后还控制一个或多个系统部件的物理调节，从而实现成像几何结构的实际调节。

在实施例中，预测器AP然后可以确定模拟的经调节的空间配置中的重建伪影的经更新的投影区。可以重复预测和调节确定，直到已经找到期望的几何结构。

因此，一旦已经识别了期望的成像几何结构，例如其中感兴趣区域中的重建伪影将减少的旋转平面，则仅需要成像系统的部件的物理移动，例如C型臂移动。

诸如输入端口、可视化器、调节器和图形用户界面的以上介绍的部件可以被实施为在诸如通用计算机的数据处理单元PU上作为软件例程运行的功能模块。例如，软件例程可以在与成像器IM相关联或者与网络中的一组成像器相关联的工作站上运行。除软件以外的部件的实施方式也被设想，并且包括现场可编程现场阵列(FPGA)或集成电路(IC)等。

投影区的图3所示的视觉指示大致具有菱形或金刚石形的形状。该形状是计算投影区的方式的结果，如将在下面参考图4和5进一步解释的。然而，其他形状的视觉指示符也在本文中被设想。然而，优选地，用于投影区的视觉指示符VI具有方向分量，以能够直观地向用户指示条纹伪影的主取向或主方向。辐射不透元件的足迹也可以以图形方式指示，例如图3中所示的圆形，但也可以设想其他形状。如将通过继续参考图3可以意识到的，一个实施例中的视觉指示符具有罗盘针外观。然而，本文也设想了能够编码方向的其他暗示性符号体系。另外，视觉指示VI可以被绘制为颜色编码的以更好地抵消背景。在其他实施例中，视觉指示符VI仅勾画条纹伪影影响区的轮廓以最小化下层图像信息的阻碍。

不是使用相同的颜色编码，高度不透明对象的分割本身可以以与用于指示投影区的符号体系的颜色不同的颜色进行颜色编码。

现在更详细地参考图4和图5，这些是投影区预测器AP的操作的图示。具体地，图4或图5是用于计算预测的遭受伪影的投影区的形状和/或范围的下层算法步骤的图示。在这个阶段，回想与旋转平面相关的相同几何结构将很有用。X射线几何结构确定投影图像采集期间跟踪的轨迹。为了简单起见，我们假设该轨迹是圆形的。可以定义从X射线源XR的焦斑到探测器D的中心的虚拟线。当在圆形轨迹期间跟随该线时，旋转平面中的虚拟盘被定义。对于从圆形轨迹上的位置获取的任何X射线投影图像，可以将虚拟盘投影为X射线投影图像(例如，由CBCT采集的投影图像)上的线。该线定义了在重建中由辐射不透明对象造成的条纹伪影的主取向。并且其是相对于可以通过改变成像几何结构来改变的图像中的ROI的线，例如，改变旋转平面或改变患者支撑物C的位置/倾斜。

现在首先参考图4A)，这示出了为了便于水平表示而不是垂直表示现在示出的旋转平面的图示。对于轨迹t上的X射线源XR的每个位置，可以认为辐射沿着在轨迹上的给定位置处从焦斑朝向探测器发出的射线r传播。射线在周围空间形成相应的锥体。

穿过比如金属对象m的射线r中的任何都能够导致3D重建中的条纹伪影。如图4B)指示的，单幅投影图像不提供足够的信息来确定金属对象m被定位的确切位置，但至少可以确定包括对象的体积V(锥体分段)。

如图5C)所示，假定这样的体积V的位置作为对象m的3D位置的估计，确定通过该体积V的所有可能的条纹路径r是简单几何问题。

如图5D)所示，将对象m的这些路径Π(r)和足迹Π(m)一起正向投影到输入图像平面上，然后为预测的遭受伪影区提供定义。作为改善，可以构造该区的几何包以定义视觉指示符VI。根据图4B应该清楚，使用两幅或更多幅投影图像(以足够分开的角度采集的)可以用于减小位置体积V，因此改进预测的准确度。遭受伪影区可以与输入图像一起显示，或者也可以与在新的成像几何结构中采集的新图像一起显示。

总之，并且如图5D)所示，受到重建伪影影响的预测区由高度辐射不透明对象的组合投影足迹和通过对象的估计位置的个体射线的投影形成。这些个体足迹的组合或聚集体然后形成可以构建指示重建伪影的投影区的区。在一个实施例中，预测的遭受伪影区的边界由组合投影覆盖区周围的包络曲线(例如凸包)定义。

作为用于定义预测区的另外的改善，在一个实施例中，根据辐射不透明元件的足迹上的任何边界像素，可以使用主取向矢量以及与辐射不透明对象的足迹的相交的长度来预测条纹的范围。相交的长度由沿着主取向矢量穿过该边界点的线与辐射不透明对象足迹m的相交定义。以这种方式，可以预测受条纹影响的输入投影图像中的区。该过程的可视化将类似于图3的视觉指示符VI。换言之，对穿过可能的位置体积V的给定射线r的最终预测区域的贡献由估计的相交长度加权。所述贡献的加权可以通过不同的颜色/灰度值或不透明度图形地绘制。这可以根据通过针对对象m的位置体积V的路径长度通过权重函数来实施。例如，穿过1mm金属的射线与穿过10mm金属的射线不具有相同的影响。通过“影响”，我们指的是这种射线贡献于重建伪影的视觉区分度。加权函数不一定需要与估计的长度成比例，因为在一些点处光子信息被完全消除。例如，30mm的路径长度可能与60mm具有完全相同的影响。换言之，权重函数与通过位置体积V的路径长度成比例(不一定是线性地)，直到从该点开始权重函数保持恒定的截止长度。

现在，一旦预测的投影区被建立，如上面图4、图5所解释的，在实施例中，预测区的视觉指示VI可以在显示单元MT上图形地绘制。然后，用户可以视觉地检查伪影是否延伸到预定义的感兴趣区域ROI或与预定义的感兴趣区域ROI交叠。

备选地，该评价可以由调节器PA自动执行。

只要伪影的投影和感兴趣区域ROI之间没有交叠或有适当减少的交叠，用户就可以继续启用成像器IM来采集CBCT扫描所需的投影图像。然后将采集的投影图像转发给重建器，并开始重建以产生体积图像。

然而，如果评价揭示确实重建伪影会以不可接受的水平损害ROI处的图像质量，则所提出的系统IPS允许用户基于视觉指示VI选择新的成像几何结构，在所述新的成像几何结构处，应该收集用于重建的投影图像。新的成像几何结构可以如前所述通过围绕平行于该平面的轴旋转旋转平面或通过对要成像对象P驻留在的支撑物C进行移位或倾斜来实现。

如所述的，经调节的成像几何结构可以由成像几何结构调节器PA自动选择。在这种情况下，预测器AP可以从调节器PA接收(模拟的)经调节的几何结构，使得并根据新的几何结构的重建伪影可以被预测并被用在随后的评估中。因此，可以在迭代过程中确定伪影投影与感兴趣区域之间的最小相交。

更具体地，可以定义备选旋转轴以实现倾斜的轨迹。这种倾斜的轨迹可以通过在旋转时改变X射线系统的角度(其导致倾斜的轨迹)或通过倾斜患者台来实现。倾斜的轨迹将仍然穿过等中心。倾斜角度可以由用户选择或自动选择。

在用于新旋转平面的自动确定的实施例中，通过适当的算法自动地或半自动地分割ROI(例如支架)。其可以在输入图像(例如先前的CBCT图像)中或C型臂系统的2D X射线照片中进行分割。然后以适当的增量在循环中修改针对旋转轨迹的当前旋转平面的旋转轴，直到条纹不再与分割的ROI相交。例如，然后选择导致ROI内的最少条纹的旋转平面。如果有符合该标准的多个这样的平面，那么选择会引起最少这种修改的平面。例如，可以通过以增量旋转当前旋转轴来改变当前旋转平面的倾斜角度，同时检查条纹投影之间的交叉区如何以及ROI如何改变以找到更好的旋转轴。

现在转到手动实施例，设想以下变型。在一个实施例中，用户数字地输入倾斜角度。备选地，可以使用诸如计算机鼠标的输入工具来改变轨迹的倾斜，例如，通过从列表中选择倾斜角度值等。还设想图形几何输入，其中，用户使用鼠标或其他输入工具在输入图像中绘制指示旋转平面与X射线图像的平面的相交的期望取向和位置的线。

现在参考图6，其示出了针对合适的用户界面(例如图形用户界面GUI)的示范性实施例。虚线示出旋转平面与图像平面的用户指定的相交。指定可由用户通过使用计算机鼠标以交互方式来完成，以通过以其他已知方式指定两个点来定义新的相交线。另一选择是使用触摸屏，并且用户可以使用手指触摸指令来定义新旋转平面的相交线。当使用触摸屏交互时，用户可以通过跨屏幕将手指从一个位置拖动到另一个位置来在屏幕上绘制新的相交线，或者用户简单地指定两个点，并且系统将自动从中插入相交线。在本文中也设想了其他图形或非图形输入机制。

一旦用户已经指定了新的旋转平面，系统IPS发布适当的命令或事件，其由事件处理程序拦截，所述事件处理程序继而指导预测器AP现在基于新定义的旋转平面重新预测投影区，并且该投影区然后代替于当前显示的投影区指示标记VI通过可视化器VIZ显示在屏幕上。用户因此可以用该系统“实验”以找到合适的旋转平面，其将导致比当前成像几何结构中的更小程度地影响ROI的伪影取向或范围。

备选地并且与上述实施例相反，用户可以图形地或以其他方式指定输入X射线图像中条纹伪影的主取向。系统然后计算与条纹的指定的主取向相关联的所需的成像几何结构变化。

如前所述，一旦已经找到令人满意的成像几何结构，成像装置IM然后就开始在如此指定的成像几何结构处采集必要的投影图像。在该成像几何结构处的成像采集可以自动触发，或者也可以在用户从操作控制台OC发布合适的控制信号的情况下触发。

现在参考流程图图7，图7示出了由图1中的图像处理系统实施的图像处理方法。然而，将理解，依据方法步骤的以下解释不一定与依据图1的体系结构绑定。换言之，下面的方法步骤本身构成了教导。

在步骤S710处，接收要被成像的对象P的单幅或两幅或更多幅输入投影图像。图像由旋转图像装置IM采集。输入投影图像是在成像区域周围的当前旋转平面中的成像轨迹上的位置处采集的。备选地，在CT设置中，可以使用从多幅投影图像编译的侦察图像作为输入图像。

在步骤S720处，然后为所述输入图像预测投影区。预测基于依据当前旋转平面的当前几何结构。投影区定义重建伪影的范围或主方向。重建伪影是在基于在当前成像几何结构中采集的投影数据执行重建的情况下将产生的重建伪影。由于高度不透明对象m(例如金属对象)在成像区域中的存在而在重建中被引起伪影。

在一个实施例中，预测基于高度不透明对象m的足迹的分割。输入X射线图像中辐射不透明对象足迹可以通过应用图像值阈值化来找到。由于对象的尺寸也影响条纹伪影，因此可以使用额外的准则来仅分割特定最小尺寸的对象足迹。备选地，可以使用基于找到的对象的尺寸调节阈值的函数。另外备选地，可以使用另一种分割方法，例如，分水岭算法、区域生长、手动注释、图形切割等。作为另一备选方案，在先前的CT或CBCT中分割高度辐射不透明对象足迹，并且分割然后被正向投影到(一幅或多幅)输入的2D X射线图像上。

通过针对所述对象的位置体积的射线被正向投影到输入图像上，并与对象m的足迹结合，从而获得可能遭受重建中的伪影的区的定义。更具体地说，可以如上面在图4和图5中所解释的那样定义遭受伪影区。

在任选的步骤S730处实现显示单元上的预测的投影区的可视化。

在步骤S740除，确定成像几何结构的变化的指定，并且响应于此，任选地，可以调节视觉指示。在一个实施例中，通过指定新的旋转轴α'来接收相对于要成像对象的新旋转平面π'的指定。所述指定可以包括旋转平面的建议的倾斜。更一般地，指定针对旋转平面的新旋转轴。

取决于预测的投影区和图像中对应于预定义的感兴趣区域ROI的图像中的区之间的相交，可以自动地或由用户请求改变。

所述指定可以任选地包括在成像期间对象驻留于的支撑物的倾斜或移位。

响应于针对成像几何结构改变的指定，可以重复预测和(任选地)可视化的先前步骤S720和S730。换言之，基于新确定的经调节的成像几何结构，计算针对伪影取向和/或范围的新预测区的经更新的视觉指示。可以在输入图像上或在新指定的成像几何结构处采集的新输入图像上显示经更新或调整的可视化。

在步骤S750中，实现确定的经调节的成像几何结构，因此控制一个或多个系统部件的移动，从而根据新的成像几何结构重新定位系统。即，在该几何结构下，当根据在该新几何结构中收集的投影数据进行重建时，ROI将完全不受在条纹伪影的情况下的视觉干扰的影响，或者至少该干扰低于用户可感知的水平。一旦已经找到最终的新几何结构，就可以依据步骤S740将对应的投影区可视化。

在步骤S760处，一旦已经设置了新几何结构，成像装置操作于采集新成像几何结构处的投影图像。例如，X射线源跟随对象周围的新调节的成像平面上的轨迹上的不同的位置。

在步骤S770处，通过合适的重建算法(分析或迭代)将如此采集的投影影像重建为对象(特别是感兴趣区域)的期望体积图像。

总之，本文提出避免或至少减少重建图像中的条纹伪影。在实际扫描之前采集至少一幅输入X射线图像。在该输入图像中，辐射不透明区被识别。然后，基于对规划的旋转扫描的轨迹的知识，可以预测从规划的采集进行重建中的条纹的取向。在一个实施例中，该信息被提供作为对用户的视觉反馈，优选在输入X射线图像中。基于这些信息，可以确定新的旋转扫描轨迹。例如，用户可以图形地指定或不指定备选旋转轴。对应的新建议的扫描轨迹中的条纹伪影能够再次被预测和可视化。还可以通过模拟一系列倾斜角度的条纹伪影并选择在感兴趣对象内具有最少条纹的倾斜角度来自动确定备选轨迹。

在本发明的另一示范性实施例中，提供了一种计算机程序或一种计算机程序单元，其特征在于适于在适当的系统上运行根据前面的实施例之一所述的方法的方法步骤。

因此，所述计算机程序单元可以被存储在计算机单元上，所述计算机单元也可以是本发明的实施例的部分。该计算单元可以适于执行以上描述的方法的步骤或诱发以上描述的方法的步骤的执行。此外，其可以适于操作以上描述的装置的部件。所述计算单元能够适于自动地操作和/或运行用户的命令。计算机程序可以被加载到数据处理器的工作存储器中。所述数据处理器由此可以被装备为执行本发明的方法。

本发明的该示范性实施例涵盖从一开始就使用本发明的计算机程序和借助于更新将现有程序转变为使用本发明的程序的计算机程序两者。

更进一步地，所述计算机程序单元能够提供实现如以上所描述的方法的示范性实施例的流程的所有必需步骤。

根据本发明的另一示范性实施例，提出了一种计算机可读介质，例如CD-ROM，其中，所述计算机可读介质具有存储在所述计算机可读介质上的计算机程序单元，所述计算机程序单元由前面部分描述。

计算机程序可以被存储和/或分布在合适的介质上(具体地但不一定是非瞬态介质)，诸如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的部分提供的光学存储介质或固态介质，但计算机程序可也可以以其他形式来分布，例如经由因特网或者其他有线或无线电信系统分布。

然而，所述计算机程序也可以存在于诸如万维网的网络上并能够从这样的网络中下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明的另一示范性实施例，提供了一种用于使得计算机程序单元可用于下载的介质，其中，所述计算机程序单元被布置为执行根据本发明的之前描述的实施例之一所述的方法。

必须指出，本发明的实施例参考不同主题加以描述。具体而言，一些实施例参考方法类型的权利要求加以描述，而其他实施例参考设备类型的权利要求加以描述。然而，本领域技术人员将从以上和下面的描述中了解到，除非另行指出，除了属于一种类型的主题的特征的任何组合之外，涉及不同主题的特征之间的任何组合也被认为由本申请公开。然而，所有特征能够被组合以提供超过特征的简单加和的协同效应。

尽管已经在附图和前面的描述中详细说明和描述了本发明，但这样的说明和描述被认为是说明性或示范性的而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、说明书和从属权利要求，本领域的技术人员在实践请求保护的本发明时能够理解和实现所公开的实施例的其他变型。

在权利要求中，词语“包括”不排除其他单元或步骤，并且，词语“一”或“一个”并不排除多个。单个处理器或其他单元可以履行权利要求书中记载的若干项目的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记不应被解释为对范围的限制。

Claims (14)

1.一种图像处理系统，包括：

输入端口(IN)，其用于接收对象的投影图像，所述图像是由旋转图像装置(IM)在围绕成像区域的第一旋转平面(π)中的成像轨迹上的位置处采集的；

图像伪影范围预测器(AP)，其被配置为针对所述图像预测重建伪影的投影区；以及

成像几何结构调节器(PA)，其被配置为确定所述旋转平面与所述对象之间的相对空间配置的调节，从而减小所预测的投影区与所述图像中对应于预定义的感兴趣区域(ROI)的区之间的相交。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述成像几何结构调节器被配置为通过定义与所述第一旋转平面具有不同的旋转轴的经调节的旋转平面来调节所述空间配置。

3.根据权利要求1或2所述的系统，还包括可视化器(VIZ)，所述可视化器被配置为向显示单元提供包括所述图像的图像信息以及所述重建伪影的所述投影区的视觉指示。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述可视化器(VIZ)还被配置为针对经调节的空间配置提供对重建伪影的所预测的投影区的可视化。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述重建伪影是由驻留在所述成像区域中的辐射不透明对象(m)引起的，具体而言是由驻留在所述成像区域中的金属对象引起的。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述空间配置的所指定的改变是由人类用户实现的。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，包括图形用户界面(GUI)，所述图形用户界面被配置为允许所述用户以图形方式指定所述对象与所述旋转平面之间的所述相对空间配置的调节。

8.一种成像布置，包括：根据前述权利要求中的任一项所述的图像处理系统，

成像装置(IM)，其用于采集投影图像，以及

显示单元(MT)，其用于接收并显示来自所述可视化器(VIZ)的所述图像信息。

9.一种图像处理方法，包括：

接收(S710)对象的投影图像，所述图像是由旋转图像装置在围绕成像区域的可调节旋转平面中的成像轨迹上的位置处采集的；

针对所述图像预测(S720)重建伪影的投影区；并且

确定(S750)所述旋转平面与所述对象之间的相对空间配置的调节，从而减小所预测的投影区与所述图像中对应于预定义的感兴趣区域的区之间的相交。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，重复预测步骤和确定步骤，从而迭代地减小所述相交。

11.根据权利要求9或10所述的方法，包括：

实现(S750)所确定的所述旋转平面与所述对象之间的所述相对空间配置的调节。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：

操作(S760)所述成像装置根据所述旋转平面与所述对象之间的经调节的相对空间配置来在轨迹上的不同位置处采集投影图像，

根据所采集的投影图像来重建(S770)至少所述感兴趣区域的体积图像。

13.一种用于控制根据权利要求1-7中的任一项所述的系统的计算机程序单元，所述计算机程序单元在由处理单元(PU)运行时适于执行权利要求8-12所述的方法的步骤。

14.一种计算机可读介质，在其上存储有根据权利要求13所述的程序单元。