CN111818236A - 核磁共振图像的同步采集与回放方法 - Google Patents

核磁共振图像的同步采集与回放方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的核磁共振图像的同步采集与回放方法包括：利用核磁共振仪采集病人的第一图像信息，第一图像信息为模拟信号信息；对采集的第一图像信息进行哈希编码，转换成数字摘要数据，并增加时间戳字段；在时间戳字段加入数字摘要数据文件的接收时间和日期信息，并进行加密；图像显示设备先对加密的数字摘要数据文件进行解密，得到病人的第二图像信息，第二图像信息为数字信号信息，然后基于病人的第二图像信息还原出病人的核磁共振图像和核磁共振图像的时间戳，并通过其显示器进行同步回放。该方案通过采用哈希编码降低了内存消耗和存储空间，传输速度快，通过增加时间戳字段为每个核磁共振图像建立唯一性标识，提高核磁共振图像的识别准确度。

Description

核磁共振图像的同步采集与回放方法
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，特别涉及一种核磁共振图像的同步采集与回放方法。
背景技术
核磁共振成像是利用核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance，简称NMR)原理，依据核磁共振过程中释放的能量在物质内部不同结构环境中的衰减程度不同，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，即可得知构成物体原子核的位置和种类，据此可以绘制出物体内部的结构图像。
相比于CT和X射线，核磁共振成像技术有着诸多显著优点，但核磁共振成像技术采集图像的时间比较长，而且采集的图像占据的内存空间也比较大，同步起来也较困难，并且在调取某个病人的核磁共振图像时存在检索困难、抽调时间长、抽调结果不唯一的问题，极大地限制了临床应用。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种核磁共振图像的同步采集与回放方法。
本发明实施例提供一种核磁共振图像的同步采集与回放方法，包括：
S1、利用核磁共振仪采集病人的第一图像信息，所述第一图像信息为模拟信号信息；
S2、对采集的第一图像信息进行哈希编码，转换成数字摘要数据，并将数字摘要数据文件发送给数字时间戳服务设备；
S3、数字时间戳服务设备接收数字摘要数据文件，并增加时间戳字段；
S4、数字时间戳服务设备在时间戳字段加入数字摘要数据文件的接收时间和日期信息，并对加入时间戳的数字摘要数据文件进行加密；
S5、数字时间戳服务设备将加密的数字摘要数据文件发送给图像显示设备；
S6、图像显示设备对加密的数字摘要数据文件进行解密，得到病人的第二图像信息，所述第二图像信息为数字信号信息；
S7、图像显示设备基于病人的第二图像信息还原出病人的核磁共振图像和核磁共振图像的时间戳，并通过其显示器进行同步回放。
如上所述的核磁共振图像的同步采集与回放方法，可选地，在S4中所述的对加入时间戳的数字摘要数据文件进行加密，使用的是RSA加密算法。
如上所述的核磁共振图像的同步采集与回放方法，可选地，在S4中所述的对加入时间戳的数字摘要数据文件进行加密，使用的是ECC椭圆曲线加密算法。
如上所述的核磁共振图像的同步采集与回放方法，优选地，在S7中所述的图像显示设备基于病人的第二图像信息还原出病人的核磁共振图像和核磁共振图像的时间戳之后，还包括：
图像显示设备利用JPEG-2000压缩算法对病人的核磁共振图像进行压缩；
图像显示设备基于核磁共振图像的时间戳为核磁共振图像建立存储索引；
图像显示设备基于存储索引将压缩后的核磁共振图像存储至图像采集卡。
如上所述的核磁共振图像的同步采集与回放方法，优选地，还包括：
在检索病人的核磁共振图像时，先基于核磁共振图像的储存索引检索出病人的核磁共振图像在图片采集卡中的存储位置，然后从检索出存储位置获得病人的核磁共振图像的压缩文件，再对获得的压缩文件进行解压，获得病人的核磁共振图像，最后将获得病人的核磁共振图像通过图像显示设备的显示器显示。
本发明提供的技术方案，一方面，通过采用哈希编码，将高位的图像特征散列为紧致的二值哈希码，大幅降低了内存消耗和存储空间。另一方面，通过增加时间戳字段为每个核磁共振图像建立唯一性标识，提高核磁共振图像的识别准确度。还可以进一步的基于核磁共振图像的时间戳为核磁共振图像建立存储索引，在调取某个病人的核磁共振图像时，可以提高对核磁共振图像的检索速度，避免了出现检索结果不唯一、抽调单个病人的核磁共振图像困难等情况的出现，提高了工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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他的附图。
图1为本发明提供的核磁共振图像的同步采集与回放方法的流程图；
图2A、图2B为本发明提供的核磁共振图像的同步采集与回放方法应用实施例的示意图。
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作出创造性劳动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。
图1为本发明提供的核磁共振图像的同步采集与回放方法的流程图。参考图1所示，本实施例的方法包括以下内容。
S1、利用核磁共振仪采集病人的第一图像信息，第一图像信息为模拟信号信息。
S2、对采集的第一图像信息进行哈希编码，转换成数字摘要数据，并将数字摘要数据文件发送给数字时间戳服务设备。
S3、数字时间戳服务设备接收数字摘要数据文件，并增加时间戳字段。
S4、数字时间戳服务设备在时间戳字段加入数字摘要数据文件的接收时间和日期信息，并对加入时间戳的数字摘要数据文件进行加密。
S5、数字时间戳服务设备将加密的数字摘要数据文件发送给图像显示设备。
S6、图像显示设备对加密的数字摘要数据文件进行解密，得到病人的第二图像信息，第二图像信息为数字信号信息。
S7、图像显示设备基于病人的第二图像信息还原出病人的核磁共振图像和核磁共振图像的时间戳，并通过其显示器进行同步回放。
在具体应用过程中，在S4中所述的对加入时间戳的数字摘要数据文件进行加密，使用的可以是RSA加密算法，还可以是ECC椭圆曲线加密算法。在S7中所述的图像显示设备基于病人的第二图像信息还原出病人的核磁共振图像和核磁共振图像的时间戳之后，还可以包括：图像显示设备利用JPEG-2000压缩算法对病人的核磁共振图像进行压缩；图像显示设备基于核磁共振图像的时间戳为核磁共振图像建立存储索引；图像显示设备基于存储索引将压缩后的核磁共振图像存储至图像采集卡。
如上所述的核磁共振图像的同步采集与回放方法，优选地，还可以包括：
在检索病人的核磁共振图像时，先基于核磁共振图像的储存索引检索出病人的核磁共振图像在图片采集卡中的存储位置，然后从检索出存储位置获得病人的核磁共振图像的压缩文件，再对获得的压缩文件进行解压，获得病人的核磁共振图像，最后将获得病人的核磁共振图像通过图像显示设备的显示器显示。
本发明实施例提供的技术方案，一方面，通过采用哈希编码，将高位的图像特征散列为紧致的二值哈希码，大幅降低了内存消耗和存储空间。另一方面，通过增加时间戳字段为每个核磁共振图像建立唯一性标识，提高核磁共振图像的识别准确度。还可以进一步的基于核磁共振图像的时间戳为核磁共振图像建立存储索引，在调取某个病人的核磁共振图像时，可以提高对核磁共振图像的检索速度，避免了出现检索结果不唯一、抽调单个病人的核磁共振图像困难等情况的出现，提高了工作效率。
图2A、图2B为本发明提供的核磁共振图像的同步采集与回放方法应用实施例的示意图。参考图2A所示，本实施例的方法包括以下内容。
第一步，核磁共振仪作为信息的采集端，采集病人信息(模拟信息)。
第二步，在上述图像采集基础上将核磁共振仪采集到的信息利用哈希编码转化成摘要(digest)，哈希编码将原始特征空间映射到紧凑的二值空间之中，哈希编码的原则如下所示：
把连续的实值散列离散化为二值的0或1。
离散公式或离散过程如下：
h(x)＝sgn(f(x)) 式(8)
f(x)＝WTx+b 式(9)
式(8)中，sgn函数又名阶跃函数，表示当输入值大于零时，输出值为1，小于或者等于零时输出为0，而f(x)是表示关于零均值化样本X(x1，x2,……xn)经改变后得到的一个输出值，式(9)是该变换方法的矩阵形式，其中，w是权重，b为常量，变换加阶跃，即可将样本空间中的点投影到汉明空间。
按位异或的运算，根据下列式子运算完成高速检索。
0⊕0＝0 0同0异或，结果为0
0⊕1＝1 0同1异或，结果为1
1⊕0＝1 1同0异或，结果为1
1⊕1＝0 1同1同或，结果为0
第三步，数字时间戳服务(digital times tamp service，DST)接收第二步中哈希编码转化出的摘要，为其加入时间和日期并进行加密。加密时使用RSA算法，流程如下所示：
1.随机选取两个素数p和q
2.计算模数n，计算公式如式(1)所示：
n＝pq 式(1)
3.计算φ(n)＝(p-1)(q-1)其中，φ(n)表示Euler函数，计算公式如式(2)所示：
Figure BDA0002576006310000051
4.随机选取一个大于1并且小于φ(n)的数e,并且使得这个数e和φ(n)互质，即如下述式(3)所示，从而得到密钥(e，n)。
Figure BDA0002576006310000052
5.产生一个私钥(d，n)，其中d满足式子(4)：
Figure BDA0002576006310000053
6.签名结果为式(5),其中s是签名信息，(d，n)是私钥。
s＝(H(M))dmod(n) 式(5)
第四步，加入日期和时间信息并经过加密后的文件被送回图像的显示端进行解密。接收方收到签名消息后，先计算出h，h的计算公式如式(6)其中发送方的公钥是(e，n)。
h＝semod(n) 式(6)
再计算h1，计算公式如式(7)，然后比较h和h1是否相等，如果相等表示签名有效。
h1＝h(M) 式(7)
第五步，第四步解密得到的磁共振影像经实时数据压缩成数字信号后存入图像采集卡。
该步骤流程参考图2B所示，具体如下：
1、图像经去时域和空域来去除冗余信息去除，保留必要的信息，减轻传输负荷的同时对图像进行高还原。
2、去时域：
(1)通过运动补偿来根据之前画面所传递的信息内容来分析推测出现在的图像信息呢，最大程度上节省存储空间及传输过程中对通道的占用。
(2)通过运动表示将不同维度的坐标位置信息用特定的符号或数字来表示，而这些符号和数字按一定规律的压缩技术进行传输，接收方再按照压缩的规律对接收到的数据进行解压还原，以得到原有的位置信息。
3、去空域：
(1)通过变换编码将某一维度的影像信号转换到另一维度去，每一帧信号之间的自相关及互相关性都会有明显的降低，影像的多余信息量也会减少。
(2)通过量化编码，对不同编码间变换产生的变换系数进行相应的处理。
(3)通过熵编码对变换后的信息进行无损压缩，高度还原影像。
第六步，经过同步回放将图像采集卡中的实时数据解压并传送到显示器主端上还原图像。
本实施例中，采用软件压缩方案，成本较低，灵活性更高，通用性更强，可根据实际记录画面特征进行分别优化处理，而且具有良好的可扩展性，并且采用较为广泛的USB接口方便使用。另外，通过将信息压缩成数字信号时，采用运行平稳，系统稳定性好，使用简单且压缩无损的JPEG-2000算法。
综上所述，本发明实施例提供的技术方案的有以下有益效果：
(1)运用了哈希编码，将原始特征空间映射到紧凑的二值空间之中，把连续的实值散列化为二值的0或者1。并在基于内容的图像检索(CBIR)系统中，将高位的图像特征散列化为紧致的二值哈希码，大幅降低内存消耗，同时在对编码后的特征在二值空间中进行相似性计算时使用汉明距离，大大缩减了查询计算的时间。
(2)利用压缩文件的方法，解决了内存占用过多的问题。
(3)为每一张磁共振影像数字签名，保证了图片的唯一性、有序性，避免抽调影像时抽调困难，抽调结果不唯一的情况。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种核磁共振图像的同步采集与回放方法，其特征在于，包括：
S1、利用核磁共振仪采集病人的第一图像信息，所述第一图像信息为模拟信号信息；
S2、对采集的第一图像信息进行哈希编码，转换成数字摘要数据，并将数字摘要数据文件发送给数字时间戳服务设备；
S3、数字时间戳服务设备接收数字摘要数据文件，并增加时间戳字段；
S4、数字时间戳服务设备在时间戳字段加入数字摘要数据文件的接收时间和日期信息，并对加入时间戳的数字摘要数据文件进行加密；
S5、数字时间戳服务设备将加密的数字摘要数据文件发送给图像显示设备；
S6、图像显示设备对加密的数字摘要数据文件进行解密，得到病人的第二图像信息，所述第二图像信息为数字信号信息；
S7、图像显示设备基于病人的第二图像信息还原出病人的核磁共振图像和核磁共振图像的时间戳，并通过其显示器进行同步回放。
2.如权利要求1所述的核磁共振图像的同步采集与回放方法，其特征在于，在S4中所述的对加入时间戳的数字摘要数据文件进行加密，使用的是RSA加密算法。
3.如权利要求1所述的核磁共振图像的同步采集与回放方法，其特征在于，在S4中所述的对加入时间戳的数字摘要数据文件进行加密，使用的是ECC椭圆曲线加密算法。
4.如权利要求1-3任一项所述的核磁共振图像的同步采集与回放方法，其特征在于，在S7中所述的图像显示设备基于病人的第二图像信息还原出病人的核磁共振图像和核磁共振图像的时间戳之后，还包括：
图像显示设备利用JPEG-2000压缩算法对病人的核磁共振图像进行压缩；
图像显示设备基于核磁共振图像的时间戳为核磁共振图像建立存储索引；
图像显示设备基于存储索引将压缩后的核磁共振图像存储至图像采集卡。
5.如权利要求4所述的核磁共振图像的同步采集与回放方法，其特征在于，其特征在于，还包括：
在检索病人的核磁共振图像时，先基于核磁共振图像的储存索引检索出病人的核磁共振图像在图片采集卡中的存储位置，然后从检索出存储位置获得病人的核磁共振图像的压缩文件，再对获得的压缩文件进行解压，获得病人的核磁共振图像，最后将获得病人的核磁共振图像通过图像显示设备的显示器显示。
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