CN1306454C

CN1306454C - 调制传递函数测量方法和系统

Info

Publication number: CN1306454C
Application number: CNB2003101196942A
Authority: CN
Inventors: 王学礼; 晏雄伟; 丁玮; 乡野诚
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2003-11-06
Filing date: 2003-11-06
Publication date: 2007-03-21
Anticipated expiration: 2023-11-06
Also published as: US7330609B2; JP2005137883A; JP4102785B2; DE102004053685A1; US20050100244A1; CN1614632A

Abstract

本发明的目的是高度精确地测量调制传递函数。检测LSF图像的中心以计算调制传递函数。为此，形成包含LSF图像的图像部分的放大的图像，并基于阈值进行二进制编码。对经二进制编码的图像执行形态学操作。采样表示限定所得图像的轮廓的点的坐标，并使用它通过霍夫变换解出表示圆圈的中心的坐标。将表示该中心的坐标变换为表示在原始图像中的点的坐标。

Description

调制传递函数测量方法和系统

技术领域

本发明涉及一种调制传递函数(modulation transfer function，后称MTF)测量方法和系统。更具体地说，本发明涉及通过傅立叶变换LSF(线扩展函数)计算MTF的方法和系统。

背景技术

MTF代表调制传递函数，它表示通过X-射线计算机断层(CT)系统重构的图像的空间分辨率。因此利用MTF来评价X-射线CT系统的性能。通过傅立叶变换在重构的图像中检测的LSF(线扩展函数)计算MTF(例如参考非专利文献1)。

(非专利文献1)

Yoshinori Iwai撰写的“Series of Advancements in Electronic Engineering No.9CT Scanner-X-ray Computed Tomography System”(Corona Publishing Co.，Ltd.，May in 1980，p.66-p.68)。

为了高度精确地计算MTF，关键是精确地计算LSF的中心。检测LSF的中心作为在具有最大的像素值的LSF图像中点。由于噪声的影响的缘故，所检测的中心位置可能包含误差，因此难以精确地测量MTF。

发明内容

本发明的目的是提供一种高度精确地测量MTF的方法和系统。

(1)在实现上述目的的本发明的一方面中，提供这样的一种方法：检测包含在由X-射线CT系统所产生的断层扫描图像中的LSF图像的中心，并以该中心作为参考解出LSF图像的二维傅立叶变换以计算MTF。为检测该中心，形成包含在断层扫描图像中的LSF图像的放大图像，并基于阈值进行二进制编码。对经二进制编码的图像执行形态学操作(morphological operation)。解出表示沿所得的图像的轮廓采样的点的坐标，并使用它通过霍夫变换(Houghtransform)计算表示圆圈的中心的坐标。将表示该中心的坐标变换为表示在断层扫描图像中的点的坐标。

(2)在实现前述目的的本发明的另一方面中，提供一种MTF测量系统，这一系统包括：检测包含在由X-射线CT系统所产生的断层扫描图像中的LSF图像的中心的检测装置；通过以该中心作为参考解出LSF图像的二维傅立叶变换计算MTF的计算装置。该检测装置形成包含LSF图像的断层扫描图像部分的放大的图像，基于阈值对放大的图像进行二进制编码，对二进制编码的图像执行形态学操作，并解出表示在所得的图像的轮廓上采样的点的坐标。使用表示限定该轮廓的点的坐标来通过霍夫变换解出表示圆圈的中心的坐标。将表示该中心的坐标变换为表示在断层扫描图像中的点的坐标。因此，检测了LSF的中心。

在前述的方面中，形成包含LSF图像的断层扫描图像的部分的放大图像，并基于阈值进行二进制编码。然后对经二进制编码的图像执行形态学操作。采样表示限定所得的图像的轮廓的点的坐标，并使用它通过霍夫变换计算表示圆圈的中心的坐标。将表示该中心的坐标变换为表示在断层扫描图像中的点的坐标。因此，精确地检测了LSF图像的中心。最终高度精确地测量了MTF。

可取的是，通过对像素进行插值以使放大的图像是适合的图像而形成放大的图像。可取的是，该插值是根据简单的计算的线性插值。可取的是，该阈值根据适当的二进制编码可变化。

根据本发明，提供一种高度精确地测量MTF的方法和系统。

通过下文在附图中所示的本发明的优选实施例的描述将会清楚本发明的进一步目的和优点。

附图概述

附图1所示为MTF测量系统的方块图。

附图2所示为描述通过MTF测量系统要执行的动作的流程图。

附图3所示为包括涉及图像处理的原理图。

附图4所示为包括涉及图像处理的原理图。

附图5所示为包括涉及图像处理的原理图。

附图6所示为MTF的功能方块图。

发明的详细描述

参考附图，下文描述本发明的实施例。附图1所示为MTF测量系统的方块图。MTF测量系统是本发明的实施例的实例。MTF测量系统的部件表示根据本发明的实施例的MTF测量系统的实例。MTF测量系统的动作表示根据本发明的实施例的MTF测量系统的实例。

如附图1所示，MTF测量系统包括计算机100。计算机100接收图像并包括存储器102。所接收的图像存储在存储器102中。此外，计算机100要使用的各种数据项和程序存储在存储器102中。计算机100运行存储在存储器102中程序，由此实施处理涉及MTF测量的各种数据。

计算机100也包括显示单元104和操作单元106。从计算机100发送的图像或者其它的信息显示在显示单元104中。用户控制操作单元106以便输入传递给计算机100的各种指令或信息项。用户使用显示单元104和操作单元106以交互地操作MTF测量系统。

下文描述MTF测量系统的动作。附图2所示为描述动作的流程图。在计算机100运行存储在存储器102中的程序时执行该动作。

如附图2所描述，在步骤201中获取图像。因此，图像(例如，象在附图3a中显示的图像)存储在存储器102中并显示在显示单元104上。图像是通过使用X-射线CT系统对模型进行成像形成的断层扫描图像。断层扫描图像是半色调图像。

设计用于MTF测量的模型，该模型具有其截面形状类似圆形的针。因此断层扫描图像包含了再现针的截面的图像2。再现针的截面的图像2的轮廓是圆形。沿再现针的截面的图像2的直径采样的像素的分布相当于LSF。再现针的截面的图像2是在本发明的实施例中应用的LSF图像的实例。此后，再现针的截面的图像称为针图像。

在步骤203中，在断层扫描图像内指定包含针图像2的部分图像。基于用户的控制指定部分图像。因此，例如，指定了以点划线限定的部分图像4。指定部分图像4以使针图像2基本位于在它的中心。

在步骤205中，形成了部分图像4的放大图像。因此，形成了放大的图像(例如，类似于在附图3b中所示的图像)。放大的图像可以显示在显示单元104上以便用户可以看它。

为了形成放大的图像，放大部分图像4的矩阵尺寸。此外，将从构成原始图像的像素中插值的像素分配给重新加入的像素位置。插值例如是线性插值。然而，本发明并不限于线性插值。可替换的是，可以使用二阶或更高阶的插值。此外，由于线性插值简单，因此，对计算机的负担较小。

在步骤207中，对放大的图像进行二进制编码。使用预定的阈值执行二进制编码。因此，形成了二进制编码图像(例如，象在附图3c中所示的图像)。在显示单元104上显示二进制编码图像以便用户能够看到它。在这种情况下，使阈值可变化以使用户通过改变阈值能够使二进制编码图像最佳化。

在步骤209中，实施形态学操作。形态学操作是一种数学形态学技术，在图像重构技术的领域中它是十分公知的。

作为形态学操作执行腐蚀/膨胀(erosion/dilation)。同样地，可以以打开/关闭替换腐蚀/膨胀。

上述的操作删除了图像的精细结构部分或它的不规则的结构部分，以突出它的基本结构。通过执行这种类型的操作，消除了从噪声等中导出的二进制编码针图像2的轮廓的不规则性。原始圆形轮廓变为更加显著。

附图4a和附图4b原理性地示出了在执行形态学操作之前和之后实现的针图像2的状态。附图4a所示为在执行形态学操作之前实现的状态，附图4b所示为在其后实现的状态。

在步骤211中，采样表示限定针图像的轮廓的点的坐标并使用它通过霍夫变换解出表示圆的中心的坐标。在此，霍夫变换是在图像处理技术的领域中利用的公知的技术。

由于霍夫变换，如附图4c所示地确定表示针图像2的中心20的坐标。由于通过形态学操作已经清楚显示了针图像2的圆形轮廓，因此所确定的表示该中心的坐标是高度精确的。

在步骤215中，将表示该中心的坐标变换为表示在原始图像中的点的坐标。通过将放大图像的尺寸减小到作为部分图像4的原始图像的尺寸来实现坐标变换，如附图5a和5b所示。因此，确定了表示包含在原始图像中的针图像2的中心20′的精确的坐标。

在步骤217中，解出针图像的二维傅立叶变换，由此计算MTF。以表示中心20′的坐标作为参考值执行二维傅立叶变换。如附图5c所示，这产生了MTF。表示针图像2的中心20′的坐标如此精确以致可以计算高度精确的MTF。

附图6所示为执行前述动作的MTF测量系统的功能方块图。如附图6所示，MTF测量系统包括中心检测单元602和计算单元604。中心检测单元602检测表示包含在所接收的图像中的LSF图像的中心的坐标，并将该坐标传递给计算单元604。计算单元604使用所接收的表示该中心的坐标作为参考值以解出包含在所接收的图像中的LSF图像的二维傅立叶变换，由此计算MTF。

中心检测单元602相当于执行在步骤201至215中的动作的计算机100的设备。中心检测单元602是包括在本发明中的检测装置的实例。计算单元604相当于在步骤217中执行作的计算机100的设备。计算单元604是包括在本发明中的计算装置的实例。

在不脱离本发明的精神和范围的前提下可以构造本发明的各种各样的实施例。应该理解的是，本发明并不限于在本说明书中所描述的具体实施例，而是以附加的权利要求限定。

附图1

计算机100 存储器102

显示单元104 操作单元106

所接收的图像

附图6

图像

中心检测单元602 计算单元604

附图2

201获取图像

203指定包含针图像的部分图像

205形成部分图像的放大图像

207对放大的图像进行二进制编码

209执行形态学操作

211解出表示沿针图像的轮廓采样的点的坐标

213通过霍夫变换解出表示中心的坐标

215将表示中心的坐标变换为在原始图像中表示点的坐标

217解出针图像的二维傅立叶变换以计算MTF

附图3

原始图像a 部分图像4

针图像2 放大的图像b

二进制编码的图象c

放大二进制编码

附图4

二进制编码的图像a 二进制编码的图像b

二进制编码的图像c

中心20

附图5

二进制编码的图像a 原始图像b

减小

Claims

1.一种调制传递函数测量方法，包括如下的步骤：

检测包含在由X-射线CT系统所产生的断层扫描图像中的线扩展函数图像的中心；和

以该中心作为参考解出线扩展函数图像的二维傅立叶变换以计算调制传递函数，其中：

为检测该中心，形成包含线扩展函数图像的断层扫描图像的部分的放大的图像；

基于阈值对放大的图像进行二进制编码；

对经二进制编码的图像执行形态学操作；

对表示限定从形态学操作中形成的图像的轮廓的点的坐标进行采样；

使用表示限定该轮廓的点的坐标通过霍夫变换解出表示圆圈的中心的坐标；和

将表示该中心的坐标变换为表示在断层扫描图像中的点的坐标。

2.根据权利要求1所述的调制传递函数测量方法，其中通过对像素值插值形成放大的图像。

3.根据权利要求2所述的调制传递函数测量方法，其中该插值是线性插值。

4.根据权利要求1所述的调制传递函数测量方法，其中该阈值是可变化的。

5.一种调制传递函数测量系统，包括：

检测包含在由X-射线CT系统所产生的断层扫描图像中的线扩展函数图像的中心的检测装置；和

通过以该中心作为参考解出线扩展函数图像的二维傅立叶变换计算调制传递函数的计算装置，其中：

为检测该中心，该检测装置形成包含线扩展函数图像的断层扫描图像部分的放大的图像；

然后该检测装置基于阈值对放大的图像进行二进制编码；

然后该检测装置对经二进制编码的图像执行形态学操作；

然后该检测装置对表示限定从形态学操作中形成的图像的轮廓的点的坐标进行采样；

然后该检测装置使用表示限定该轮廓的点的坐标来通过霍夫变换解出表示圆圈的中心的坐标；和

然后该检测装置将表示该中心的坐标变换为表示在断层扫描图像中的点的坐标。

6.根据权利要求5所述的调制传递函数测量系统，其中检测装置通过对像素值进行插值形成放大的图像。

7.根据权利要求6所述的调制传递函数测量系统，其中该插值是线性插值。

8.根据权利要求5所述的调制传递函数测量系统，其中该阈值是可变化的。