CN112006711A - 3d透视指示器及其生成方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及3D透视指示器及其生成方法和应用，具体提供用于医疗成像系统中的3D透视指示器及其生成方法以及在医疗成像系统中控制扫描范围的方法和装置。所述生成3D透视指示器的方法包括：在所述医疗成像系统的坐标系空间中，生成与扫描方向垂直的上边界平面和下边界平面以及与该上边界平面和下边界平面垂直的辅助平面，该辅助平面位于患者待扫描部位上方；以及在基于患者的深度图像生成的点云中，识别与所述上边界平面相交的上轮廓线和与所述下边界平面相交的下轮廓线，其中，所述3D透视指示器包括所述上轮廓线和下轮廓线、所述上边界平面和下边界平面以及所述辅助平面。本发明还提供使用该装置的医疗成像系统以及能够实现所述方法的计算机可读存储介质。

Description

3D透视指示器及其生成方法和应用
技术领域
本发明涉及医学成像系统，特别地涉及用于医学成像系统中的三维(3D)透视指示器及其生成方法以及在医学成像系统中控制扫描范围的方法和装置。本发明还特别涉及使用该装置的医学成像系统以及能够实现所述方法的计算机可读存储介质。
背景技术
在传统的医学成像扫描中，操作员需要让患者首先躺到扫描床上，接着手动地移动该扫描床并用扫描机架内的激光灯来确定用于扫描的基线和界标。扫描范围由偏移量决定，该偏移量由需要在扫描室外的控制台上设置的参数值确定。这种方法无法为操作员提供直观的方式来了解扫描范围，并且需要操作员在扫描室内和扫描室外都要进行操作。
也有一些现有技术尝试用二维(2D)图像来显示扫描范围，但由于透视失真，操作员仍难以在2D图像上确定患者的扫描体积。
因此，亟需一种技术能够解决上述医学成像扫描中出现的问题。
发明内容
本发明的目的正在于克服现有技术中的上述和/或其他问题，其可以帮助操作员通过全新建立的3D透视指示器来确定和控制要扫描的3D体积，从而为操作员提供直观、精确和有效的方式来在扫描室内完成所有预扫描操作。
根据本发明的第一方面，提供一种用于在医学成像系统中生成3D透视指示器的方法，包括：在所述医学成像系统的坐标系空间中，生成与扫描方向垂直的上边界平面和下边界平面以及与该上边界平面和下边界平面垂直的辅助平面，该辅助平面位于患者待扫描部位上方；以及在基于患者的深度图像生成的点云中，识别与所述上边界平面相交的上轮廓线和与所述下边界平面相交的下轮廓线，其中，所述3D透视指示器包括所述上轮廓线和下轮廓线、所述上边界平面和下边界平面以及所述辅助平面。
根据本发明的第二方面，提供一种用于医学成像系统的3D透视指示器，包括：上边界平面和下边界平面，其在所述医学成像系统的坐标系空间中且与扫描方向垂直；辅助平面，其在所述医学成像系统的坐标系空间中且与所述上边界平面和下边界平面垂直，该辅助平面位于患者待扫描部位上方；以及上轮廓线和下轮廓线，其位于基于患者的深度图像生成的点云中并分别与所述上边界平面和所述下边界平面相交。
上述方法中生成的上轮廓线和下轮廓线、上边界平面和下边界平面以及辅助平面表示一个重叠在2D图像或视频上的3D透视空间，其看上去好似一个虚拟的透视“盒子”，对患者进行扫描的扫描范围就在这个透视“盒子”里。这个全新建立的3D透视空间相当于一个指示器，操作员可通过它来查看和修改扫描范围，其在完全消除透视失真的前提下对患者要被扫描的体积生成了一个3D印象，使得操作员可以直观、准确且方便地对扫描范围进行控制。
较佳地，对于上述生成3D透视指示器的方法和3D透视指示器，可引入从所述点云中提取的患者结构模型，所述上轮廓线和下轮廓线分别为该患者结构模型与所述上边界平面和下边界平面的相交线。
更较佳地，可在所述医学成像系统的坐标系空间中生成与所述辅助平面平行的主基准平面，所述患者结构模型在所述主基准平面之上并与该主基准平面一起限定待扫描部分的形状。
由此，通过引入上述患者结构模型来与主基准平面一起确定患者待扫描部分的形状，可以更加直观且精确地呈现扫描起始和扫描结束位置处患者的体表形状。
可在扫描床最高处表面生成所述主基准平面。
进一步地，所述上轮廓线和/或下轮廓线可与所述主基准平面相交于上边界基准点和/或下边界基准点，所述上轮廓线和/或所述下轮廓线与所述患者待扫描部位的轮廓相符。
再进一步地，所述上边界基准点和/或所述下边界基准点为横跨所述患者结构模型的两个基准点，它们的距离大于所述患者结构模型的最大宽度。
更进一步地，将所述两个上边界基准点和/或两个下边界基准点正投影到所述辅助平面上，可以得到两个上边界辅助点和/或两个下边界辅助点。
根据本发明的生成3D透视指示器的方法和3D透视指示器，所述上边界平面和下边界平面可在扫描方向上分别移动或同时移动。
较佳地，当所述上边界平面和/或所述下边界平面在扫描方向上移动时，所述上轮廓线和/或所述下轮廓线随所述患者待扫描部位实时变化。
更较佳地，所述实时变化是连续的。
根据本发明的第三方面，提供一种用于在医学成像系统中控制扫描范围的方法，包括：通过上述用于在医学成像系统中生成3D透视指示器的方法，在医学成像系统中生成3D透视指示器；以及使用所述3D透视指示器对扫描范围进行控制，所述上轮廓线和下轮廓线、所述上边界平面和下边界平面以及所述辅助平面表示所述扫描范围，其中，所述上边界平面和所述下边界平面之间的区域包含所述患者待扫描部位。
上述在医学成像系统中控制扫描范围的方法引入了前面所介绍的3D透视指示器，因此不存在透视失真，且有助于操作员更好地了解待扫描的3D体积；并且与传统需要用激光灯设定扫描基线并通过扫描室外的控制台上的参数来检查扫描范围的方法相比，其可以使操作员在扫描室内完成所有的预扫描工作，而且还使对扫描范围的控制操作更加直观、准确和方便，大大提高了操作效率，消除了传统方法中的手动误差。
较佳地，对于上述控制扫描范围的方法，经由显示单元显示所述扫描范围，并通过在所述显示单元上沿着扫描方向上下平移所述上边界平面和/或下边界平面来控制所述扫描范围。
较佳地，对于上述控制扫描范围的方法，经由显示单元显示所述扫描范围，并通过在所述显示单元上设置所述两个上边界辅助点中的至少一个和/或所述两个下边界辅助点中的至少一个和/或所述两个上边界辅助点连线上的任意一点和/或所述两个下边界辅助点连线上的任意一点来控制所述扫描范围。
较佳地，对于上述控制扫描范围的方法，经由显示单元显示所述扫描范围，并通过在所述显示单元上控制所述上边界辅助点与同侧对应的下边界辅助点间的连线或该连线上的任一点来控制整个扫描范围沿着扫描方向上下平移。
根据本发明的第四方面，还提供一种计算机可读存储介质，其上记录有经编码的指令，当执行该指令时执行如上所述的3D透视指示器的生成方法以及控制扫描范围的方法。
根据本发明的第五方面，提供一种用于在医学成像系统中控制扫描范围的装置，包括：显示单元，用于显示由上轮廓线和下轮廓线、上边界平面和下边界平面以及辅助平面表示的扫描范围；和控制单元，配置为：在所述医学成像系统的坐标系空间中，生成与扫描方向垂直的上边界平面和下边界平面以及与该上边界平面和下边界平面垂直的辅助平面，该辅助平面位于患者待扫描部位上方；以及在基于患者的深度图像生成的点云中，识别与所述上边界平面相交的上轮廓线和与所述下边界平面相交的下轮廓线，其中，所述上边界平面和所述下边界平面之间的区域包含所述患者待扫描部位。
较佳地，所述装置可进一步包括：患者结构模型单元，用于从所述点云中提取患者结构模型，所述上轮廓线和下轮廓线分别为该患者结构模型与所述上边界平面和下边界平面的相交线。
更较佳地，所述控制单元可被进一步配置为：在所述医学成像系统的坐标系空间中，生成与所述辅助平面平行的主基准平面，所述患者结构模型在所述主基准平面之上并与该主基准平面一起限定待扫描部分的形状。
可在扫描床最高处表面生成所述主基准平面。
所述上轮廓线和/或下轮廓线可与所述主基准平面相交于上边界基准点和/或下边界基准点，所述上轮廓线和/或所述下轮廓线与所述患者待扫描部位的轮廓相符。
进一步地，所述上边界基准点和/或所述下边界基准点可为横跨所述患者结构模型的两个基准点，它们的距离可大于所述患者结构模型的最大宽度。
而且，所述两个上边界基准点和/或两个下边界基准点正投影到所述辅助平面上的点为两个上边界辅助点和/或两个下边界辅助点。
较佳地，所述控制单元可被进一步配置为：通过在所述显示单元上沿着扫描方向上下平移所述上边界平面和/或下边界平面来控制所述扫描范围。
更较佳地，当所述控制单元控制所述上边界平面和/或所述下边界平面在扫描方向上移动时，所述上轮廓线和/或所述下轮廓线随所述患者待扫描部位实时变化。
而且，所述实时变化是连续的。
较佳地，所述控制单元可被进一步配置为：通过在所述显示单元上设置所述两个上边界辅助点中的至少一个和/或所述两个下边界辅助点中的至少一个和/或所述两个上边界辅助点连线上的任意一点和/或所述两个下边界辅助点连线上的任意一点来控制所述扫描范围。
较佳地，所述控制单元可被进一步配置为：通过在所述显示单元上控制所述上边界辅助点与同侧对应的下边界辅助点间的连线或该连线上的任一点来控制整个扫描范围沿着扫描方向上下平移。
上述在医学成像系统中控制扫描范围的装置可完全实现前述在医学成像系统中控制扫描范围的方法，它们皆可应用于医学成像系统，从而使操作员能够实时、直观且精确地控制医学成像扫描的范围，同时还能提高工作效率并为患者提供更好的护理体验。
根据本发明的第六方面，还提供一种医学成像系统，其可包含如前面所述的控制扫描范围的装置。
医疗成像设备可包括数字化X射线成像系统(DR)、计算机断层扫描系统(CT)、核磁共振成像系统(MRI)、正电子发射型计算机断层成像系统(PET)或所述这些系统的组合，如PET-CT、PET-MR。
以下结合图示对本发明详细进行介绍，其仅用于帮助理解本发明，而不应不应理解为限制本发明的保护范围。
附图说明
通过结合附图对于本发明的示例性实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：
图1为根据本发明示例性实施例的用于在医疗成像系统中生成3D透视指示器的方法的流程图；
图2为根据本发明示例性实施例的3D透视指示器的立体示意图；
图3示出了根据本发明示例性实施例的用于在医疗成像系统中生成3D透视指示器的操作示意图；
图4为对图2所示实施例扩展变型后得到的3D透视指示器的立体示意图；
图5为根据本发明示例性实施例的用于在医疗成像系统中控制扫描范围的方法的流程图；
图6为根据本发明示例性实施例的用于在医疗成像系统中控制扫描范围的装置的示意性框图；以及
图7为对图6所示实施例扩展变型后得到的用于在医疗成像系统中控制扫描范围的装置的示意性框图；
具体实施方式
以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。
除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。
医疗成像设备可包括数字化X射线成像系统(DR)、计算机断层扫描系统(CT)、核磁共振成像系统(MRI)、正电子发射型计算机断层成像系统(PET)或所述这些系统的组合，如PET-CT、PET-MR。
根据本发明的实施例，提供了一种用于在医疗成像系统中生成3D透视指示器的方法。
参考图1，其中示出了根据本发明示例性实施例的用于在医疗成像系统中生成3D透视指示器的方法100的流程图。该方法100可包括步骤S110～S120。可同时参考图2，其中示出了根据本发明示例性实施例的3D透视指示器的立体示意图。
如图1所示，在步骤S110中，在医疗成像系统的坐标系空间中，生成与扫描方向垂直的上边界平面和下边界平面以及与该上边界平面和下边界平面垂直的辅助平面，该辅助平面位于患者待扫描部位上方。
如图2所示，上边界平面和下边界平面垂直于扫描方向，它们分别代表了患者要接受的扫描的起始位置和终止位置，这两个边界平面有助于操作员确定扫描范围内的体积。辅助平面垂直于上边界平面和下边界平面，该辅助平面的位置只要比患者待扫描部位的最高处高即可，该辅助平面对于构建3D透视的立体空间相当重要，其在患者待扫描部位上方，有助于生成用于显示扫描范围的3D透视。这样构建的3D透视空间不仅合理地确定了扫描范围的深度，也直观且准确地限定了要被扫描的体积在扫描方向上的上边界和下边界。
回到图1，在步骤S120中，在基于患者的深度图像生成的点云中，识别与上边界平面相交的上轮廓线和与下边界平面相交的下轮廓线。
图2中示出了所述上轮廓线L1和下轮廓线L2。L1和L2既位于点云中，又分别位于上边界平面和下边界平面上。
上述点云是基于连续获得的患者的深度图像生成的三维坐标的大数据集合。具体地，可以通过安装在患者身体和扫描床上方(比如，扫描室的天花板上)的3D相机来实时获取患者的深度图像，但也可以采用其它方式或工具来实时获取患者的深度图像。
由此，方法100中所获得的上轮廓线L1和下轮廓线L2、上边界平面和下边界平面以及辅助平面共同表示一个3D透视指示器。
上述生成3D透视指示器的方法实现了一个重叠在2D图像或视频上的指示器，操作员可通过它来实时地查看和修改扫描范围。在完全消除因为透视失真所导致的错误引导的前提下，对患者要被扫描的体积生成了一个3D印象，这使得操作员可以准确、直观且方便地确定并调节扫描范围。
而且，上述3D透视指示器所重叠的实时的2D图像或视频可在实现对扫描范围进行直观控制的同时提供额外的用户界面，以为操作员提供其它的用途，例如，可在扫描床自移动之前进行碰撞区域预测。
进一步地，在上述生成3D透视指示器的方法100中可引入从所述点云中提取的患者结构模型，上轮廓线L1和下轮廓线L2分别为该患者结构模型与上边界平面和下边界平面的相交线，也即，上轮廓线L1和下轮廓线L2分别位于患者结构模型上。
更进一步地，如图3所示，上述生成3D透视指示器的方法100可在医疗成像系统的坐标系空间中生成与辅助平面平行的主基准平面，患者结构模型在该主基准平面之上并与该主基准平面一起限定待扫描部分的形状。图3中示出了医疗成像系统中的扫描床和扫描机架，并标注出了主基准平面的位置。
上述患者结构模型其实也是三维坐标的大量的点的集合，但这些集合呈现人形的状态。
由此，通过引入上述患者结构模型来与主基准平面一起确定患者待扫描部分的形状，可以更加直观且精确地呈现扫描起始位置和扫描结束位置处患者的体表形状，其为操作员提供直观且精确的体积表示，从而可以更有效且准确地对扫描范围进行控制。并且，当操作员使用上述生成的3D透视指示器来执行扫描范围的修改时，能根据实际的物理位置(比如，扫描床高度、患者的姿势等)更新要扫描的形状。
此外，主基准平面的存在使扫描范围的起始位置和终止位置的移动连续且线性，并且可有助于在没有患者身体和扫描床的区域中选取合适的位置来为扫描范围提供合理的深度值。
可选地，可如图3所示地，在扫描床最高处表面生成主基准平面。在为了避免患者从扫描床落下而将扫描床的中间设计为凹状的情形下，所述扫描床最高处表面为扫描床两侧最高点处形成的表面，但并不排除在其它情形下所述扫描床最高处表面为扫描床其它部分的表面。
图3中，因为主基准平面的存在，在没有患者身体和扫描床的区域中选取位置A，这个位置A在主基准平面上，也即，在扫描床最高处表面上，扫描范围的深度不会超过这个位置A，这样的选取是非常合理的。但如果没有该主基准平面，那么将有可能选择在图3所示的位置B进而确定扫描范围的深度，位置B虽然也在没有患者身体和扫描床的区域中，但却在扫描机架上，这样确定的扫描深度显然是非常不合理的。上述主基准平面保证了，当操作员将要把扫描范围的起始线(起始位置)或终止线(终止位置)调整到患者身体和扫描床之外的区域时，该被移动的起始线或终止线在医疗成像系统坐标系的Z轴上的值是连续且线性变化的，并且最终不会移出患者身体和扫描床外。
需要特别说明的是，如果如图3所示地在扫描床最高处表面生成主基准平面，那么当扫描床高度发生变化时，需要根据变化后的扫描床最高处表面重新生成主基准平面。
进一步地，上轮廓线L1和/或下轮廓线L2可与主基准平面相交于上边界基准点和/或下边界基准点。上轮廓线L1和/或下轮廓线L2与患者待扫描部位的轮廓相符。
具体地，如图4所示，可设置上边界基准点为横跨患者结构模型的两个基准点S1和S2，也可附加或替换地设置下边界基准点为横跨患者结构模型的两个基准点E1和E2。S1、S2之间的距离以及E1、E2之间的距离可大于患者结构模型的最大宽度。
更进一步地，可如图4所示，通过将两个上边界基准点S1、S2和/或两个下边界基准点E1、E2正投影到辅助平面上，得到两个上边界辅助点S3、S4和/或两个下边界辅助点E3、E4。
需要特别说明的是，虽然图4中的上边界基准点、下边界基准点、上边界辅助点和下边界辅助点皆分别为两个，且都跨患者结构模型分布，但实际操作中并不排除上边界基准点、下边界基准点、上边界辅助点和下边界辅助点可以是其它数目和其它分布。
图4示出了以头部为起始位置进行颈部扫描的示例，其中扫描的开始位置被限定在S1、S2、S3和S4所在的上边界平面，扫描的结束位置被限定在E1、E2、E3和E4所在的下边界平面。同时，S1、S3、E3和E1所构成的边界以及S2、S4、E4和E2所构成的边界则进一步限定了医疗成像系统坐标系中X轴方向上的扫描范围。
由此，根据本发明的生成3D透视指示器的方法100将3D透视指示器进一步构造为一个虚拟的透视“盒子”，对患者进行扫描的扫描范围就在这个透视“盒子”里，由此可以更加准确地呈现并控制扫描范围。而且，从图4可以清楚地看到，这个虚拟透视“盒子”的底部被加入了患者身体的轮廓作为一部分底部轮廓线，这样的3D透视指示器更加有助于操作员在2D图像上生成患者身体的3D透视印象。
需要说明的是，图2和图4中示出的是一个人体模型实物，而并非是本文所述的患者结构模型，也并非是真实的患者，该人体模型实物仅仅旨在示意性地示出患者结构模型和真实患者大致的位置。
另外，图2和图4示出的都是以头部为起始位置进行颈部扫描的示例，然而本领域技术人员应该很清楚，对其它部位进行的扫描，情况是类似的。
在根据本发明的生成3D透视指示器的方法100中，可参考图2，使上边界平面和下边界平面在扫描方向上分别移动或同时移动。
对于本发明的生成3D透视指示器的方法100，当上边界平面和/或下边界平面在扫描方向上移动时，上轮廓线L1和/或下轮廓线L2随患者待扫描部位发生实时的变化。而且，这种实时的变化是连续的。
根据本发明的实施例，还相应地提供一种用于医疗成像系统的3D透视指示器，其包括如图2所示的上轮廓线L1和下轮廓线L2、上边界平面和下边界平面以及辅助平面。
根据本发明的3D透视指示器可进一步包括患者结构模型，该患者结构模型从点云中提取。关于点云，已在前文中有所描述，此处不再展开。上轮廓线L1和下轮廓线L2分别为该患者结构模型与上边界平面和下边界平面的相交线，如图2所示。
根据本发明的3D透视指示器还可进一步包括主基准平面，如图3所示。该主基准平面在医疗成像系统的坐标系空间中生成并与辅助平面平行。所述患者结构模型在该主基准平面之上并与该主基准平面一起限定待扫描部分的形状。
可选地，上述主基准平面可位于扫描床最高处表面，具体参见图3。
进一步地，在根据本发明的3D透视指示器中，上轮廓线L1和/或下轮廓线L2可与主基准平面相交于上边界基准点和/或下边界基准点。上轮廓线L1和/或下轮廓线L2与患者待扫描部位的轮廓相符。
如图4所示，所述上边界基准点可为横跨患者结构模型的两个基准点S1和S2，它们之间的距离大于患者结构模型的最大宽度。可附加或可替换地，所述下边界基准点也可为横跨患者结构模型的两个基准点E1和E2，它们之间的距离同样大于患者结构模型的最大宽度。
进一步地，如图4所示的3D透视指示器还包括两个上边界辅助点S3、S4和/或两个下边界辅助点E3、E4，它们分别为两个上边界基准点S1、S2和/或两个下边界基准点E1、E2正投影到辅助平面上的点。
参考图2，本发明的3D透视指示器，其上边界平面和下边界平面可在扫描方向上分别移动或同时移动。
当上边界平面和/或下边界平面在扫描方向上移动时，上轮廓线L1和/或下轮廓线L2将随患者待扫描部位实时变化。而且，这种实时变化是连续的。
上述根据本发明的3D透视指示器及其各种可选实施例和示例与根据本发明的生成3D透视指示器的方法100相对应，该方法100的许多设计细节同样适用于上述3D透视指示器及其各种可选实施例，并且上述3D透视指示器及其各种可选实施例可以实现方法100所能实现的所有技术效果。
根据本发明的实施例，还提供了一种用于在医疗成像系统中控制扫描范围的方法。
参考图5，其中示出了根据本发明示例性实施例的用于在医疗成像系统中控制扫描范围的方法200。该方法200可包括步骤S210～S230。
如图5所示，在步骤S210中，在医疗成像系统的坐标系空间中，生成与扫描方向垂直的上边界平面和下边界平面以及与该上边界平面和下边界平面垂直的辅助平面，该辅助平面位于患者待扫描部位上方，可结合参考图2。
接着在步骤S220中，在医疗成像系统的坐标系空间中，生成与扫描方向垂直的上边界平面和下边界平面以及与该上边界平面和下边界平面垂直的辅助平面，该辅助平面位于患者待扫描部位上方。
经过上述两个步骤，实际上生成了由上轮廓线L1和下轮廓线L2、上边界平面和下边界平面以及辅助平面表示的3D透视指示器。最后，在步骤S230中，使用该3D透视指示器对扫描范围进行控制，上边界平面和下边界平面之间的区域包含患者待扫描部位。
上述在医疗成像系统中控制扫描范围的方法实际上是对根据本发明所生成的3D透视指示器的实际应用，操作员通过这种重叠在2D视频(或图像)上的3D透视指示器，可以极其方便地对医疗成像系统中的扫描范围进行查看和修改。
这样的3D透视指示器不会对操作员产生因为透视失真所带来的错误引导，其可以使操作员在扫描室内完成所有的预扫描工作，而且还使对扫描范围的控制操作更加直观、准确和方便，大大提高了操作效率。
如前面所述地，上述方法200是对根据本发明所生成的3D透视指示器的实际应用，因此其可以采用前述3D透视指示器生成方法100的所有可选实施例和示例来生成3D透视指示器，进而用该生成的3D透视指示器来对扫描范围进行实时控制。也相应地，当前述3D透视指示器生成方法100的设计细节被应用到上述扫描范围控制方法200中时，可以实现类似或相同的功能和效果。
此外，对于上述控制扫描范围的方法200，参考图2，还可经由显示单元显示扫描范围，并通过在所述显示单元上沿着扫描方向上下平移上边界平面和/或下边界平面来控制所述扫描范围。
显示单元可以包括各种显示器，比如使用触摸屏式显示器，这样，操作员只要在触摸屏上进行拖拉或点击，就能便捷地完成对扫描范围的各种控制操作。
进一步地，对于上述控制扫描范围的方法200，参考图4，经由显示单元显示扫描范围，并通过在所述显示单元上设置两个上边界辅助点S3、S4中的至少一个和/或两个下边界辅助点E3、E4中的至少一个和/或两个上边界辅助点连线S3-S4上的任意一点和/或两个下边界辅助点连线E3-E4上的任意一点来控制所述扫描范围。
进一步地，对于上述控制扫描范围的方法200，参考图4，经由显示单元显示扫描范围，并通过在所述显示单元上控制上边界辅助点S3/S4与同侧对应的下边界辅助点E3/E4间的连线或该连线上的任一点来控制整个扫描范围沿着扫描方向上下平移。具体地，可比如通过点击同侧的辅助点S3、E3之间的连线S3-E3或该连线S3-E3上的任一点来选中整个3D透视框(3D透视指示器)，并沿扫描方向拖拽该3D透视框，从而控制扫描范围。
根据本发明的实施例，还提供一种计算机可读存储介质，其上记录有经编码的指令，当执行该指令时执行如上所述的生成3D透视指示器的方法以及基于该生成的3D透视指示器在医疗成像系统中控制扫描范围的方法。该计算机可读存储介质可以包括硬盘驱动器、软盘驱动器、光盘读/写(CD-R/W)驱动器、数字通用磁盘(DVD)驱动器、闪存驱动器和/或固态存储装置等。该计算机可读存储介质可以安装在医疗成像系统中，也可以安装在远程操控医疗成像系统的单独的控制设备或计算机中。
根据本发明的实施例，还提供一种能实现上述扫描范围控制方法的装置。
参考图6，其中示出了根据本发明示例性实施例的用于在医疗成像系统中控制扫描范围的装置600。该装置600包括显示单元610和控制单元620。
显示单元610用于显示由上轮廓线L1和下轮廓线L2、上边界平面和下边界平面以及辅助平面表示的扫描范围，如图2所示。该显示单元610可以包含任何显示装置，比如触摸屏式显示器。
结合参考图2，控制单元620可被配置为实现如下：在医疗成像系统的坐标系空间中，生成与扫描方向垂直的上边界平面和下边界平面以及与该上边界平面和下边界平面垂直的辅助平面，该辅助平面位于患者待扫描部位上方；以及在基于患者的深度图像生成的点云中，识别与上边界平面相交的上轮廓线L1和与下边界平面相交的下轮廓线L2。上边界平面和下边界平面之间的区域包含患者待扫描部位。
进一步地，如图7所示，根据本发明的用于在医疗成像系统中控制扫描范围的装置600还可包括患者结构模型单元630，用于从所述点云中提取患者结构模型。上轮廓线L1和下轮廓线L2分别为该患者结构模型与上边界平面和下边界平面的相交线，如图2所示。
进一步地，控制单元620还可被配置为：在医疗成像系统的坐标系空间中，生成与辅助平面平行的主基准平面，如图3所示。患者结构模型在该主基准平面之上并与该主基准平面一起限定待扫描部分的形状。
虽然图3所示的主基准平面在扫描床最高处表面生成，但该主基准平面也可以在其它位置生成，只要所述患者结构模型在其上即可。
进一步地，上轮廓线L1和/或下轮廓线L2可与主基准平面相交于上边界基准点和/或下边界基准点，上轮廓线L1和/或下轮廓线L2与患者待扫描部位的轮廓相符。
具体地，如图4所示，上边界基准点和/或下边界基准点可为横跨患者结构模型的两个基准点(S1/S2和E1/E2)，它们的距离可大于患者结构模型的最大宽度。
而且，两个上边界基准点S1、S2和/或两个下边界基准点E1、E2正投影到辅助平面上的点为两个上边界辅助点S3、S4和/或两个下边界辅助点E3、E4。
控制单元620可通过在显示单元610上沿着扫描方向上下平移上边界平面和/或下边界平面来控制扫描范围。
特别地，当控制单元620控制上边界平面和/或下边界平面在扫描方向上移动时，上轮廓线L1和/或下轮廓线L2随患者待扫描部位实时变化。这种实时变化是连续的。
控制单元620可通过在显示单元610上设置两个上边界辅助点S3、S4中的至少一个和/或两个下边界辅助点E3、E4中的至少一个和/或两个上边界辅助点连线S3-S4上的任意一点和/或两个下边界辅助点连线E3-E4上的任意一点来控制扫描范围。
控制单元620可通过在显示单元610上控制上边界辅助点与同侧对应的下边界辅助点间的连线(比如S3-E3或S4-E4)或该连线上的任一点来控制整个扫描范围沿着扫描方向上下平移。
上述控制单元620实际上还实现了扫描范围的计算功能，这个计算功能也可以以另外单独的模块来实现。具体地，通过上述S1、S2、S3、S4以及E1、E2、E3、E4的设定，首先在医疗成像系统坐标系中定义了扫描范围值，接着控制单元620进一步将该扫描范围值转换成2D视频(或图像)上的像素，通过该像素可以生成重叠于2D视频(或图像)上的3D透视指示器的精确位置。当操作员在显示单元620上修改扫描范围时，控制单元620或另外用于实现计算功能的模块会将上述像素位置转换成医疗成像系统坐标系中的扫描范围值，并发送给医疗成像系统被用于后面的处理或需要的操作。
上述装置600及其各种可选实施例与根据本发明的在医疗成像系统中控制扫描范围的方法相对应，该控制扫描范围的方法中的许多设计细节同样适用于上述装置600及其各种可选实施例，并且可以实现相同或类似的功能和效果，此处不再赘述。
根据本发明的用于在医疗成像系统中控制扫描范围的装置和方法皆可应用于医疗成像系统，从而使操作员能够实时、直观且精确地控制扫描的范围，同时还能提高工作效率并为患者提供更好的护理体验。
根据本发明的实施例，还提供一种医疗成像系统，其包含了如前面所述的控制扫描范围的装置。不过需要说明的是，根据本发明的用于在医疗成像系统中控制扫描范围的装置不一定要安装在医疗成像系统中，而是也可以独立于医疗成像系统之外。在两种情况下，都可以实现对扫描范围的实时、直观且精确的控制。
至此，描述了根据本发明的用于医疗成像系统中的3D透视指示器及其生成方法以及在医疗成像系统中控制扫描范围的方法和装置，还介绍了使用该装置的医疗成像系统以及能够实现所述方法的计算机可读存储介质。
通过本发明，当在医疗成像系统中进行扫描时，操作员是在实时图像或视频上查看和修改扫描范围的，由此可以消除因为透视失真所带来的错误引导，使操作员能够更加直观和精确地判断出扫描范围是否适合患者，并且如果需要，操作员可以立即将扫描范围修改到适当的范围。与传统需要用激光灯设定扫描基线并通过扫描室外的控制台上的参数来检查扫描范围的方法相比，本发明大大提高了操作员的效率，降低了工作负荷，更好地实现了标准化，并消除了传统方法中的手动误差。而且，由于是在扫描室内在实时视频或图像上检查扫描范围，所以操作员能够在扫描室内完成所有的预扫描工作并可以花更多时间专注于患者，这也有助于改善扫描期间的患者体验。
上面已经描述了一些示例性实施例。然而，应该理解的是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，还可以对上述示例性实施例做出各种修改。例如，如果所描述的技术以不同的顺序执行和/或如果所描述的系统、架构、设备或电路中的组件以不同方式被组合和/或被另外的组件或其等同物替代或补充，也可以实现合适的结果，那么相应地，这些修改后的其它实施方式也落入权利要求书的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于在医学成像系统中生成3D透视指示器的方法，包括：
在所述医学成像系统的坐标系空间中，生成与扫描方向垂直的上边界平面和下边界平面以及与该上边界平面和下边界平面垂直的辅助平面，该辅助平面位于患者待扫描部位上方；以及
在基于患者的深度图像生成的点云中，识别与所述上边界平面相交的上轮廓线和与所述下边界平面相交的下轮廓线，
其中，所述3D透视指示器包括所述上轮廓线和下轮廓线、所述上边界平面和下边界平面以及所述辅助平面。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
从所述点云中提取患者结构模型，所述上轮廓线和下轮廓线分别为该患者结构模型与所述上边界平面和下边界平面的相交线。
3.如权利要求2所述的方法，进一步包括：
在所述医学成像系统的坐标系空间中，生成与所述辅助平面平行的主基准平面，所述患者结构模型在所述主基准平面之上并与该主基准平面一起限定待扫描部分的形状。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在扫描床最高处表面生成所述主基准平面。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述上轮廓线和/或下轮廓线与所述主基准平面相交于上边界基准点和/或下边界基准点，所述上轮廓线和/或所述下轮廓线与所述患者待扫描部位的轮廓相符。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述上边界基准点和/或所述下边界基准点为横跨所述患者结构模型的两个基准点，它们的距离大于所述患者结构模型的最大宽度。
7.如权利要求6所述的方法，进一步包括：
将所述两个上边界基准点和/或两个下边界基准点正投影到所述辅助平面上，以得到两个上边界辅助点和/或两个下边界辅助点。
8.如权利要求1-7中任一权项所述的方法，其特征在于，所述上边界平面和下边界平面可在扫描方向上分别移动或同时移动。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，当所述上边界平面和/或所述下边界平面在扫描方向上移动时，所述上轮廓线和/或所述下轮廓线随所述患者待扫描部位实时变化。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述实时变化是连续的。
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