DE10140735A1

DE10140735A1 - Verfahren und System zum automatischen Zusammensetzen von berechneten Radiographie-(CR) Bildern durch Weißband-Detektion und Konsistenz-Überprüfung

Info

Publication number: DE10140735A1
Application number: DE10140735A
Authority: DE
Inventors: Guo-Qing Wei; Zhenyu Wu; Jianzhong Qian; Helmuth Schramm
Original assignee: Siemens Corporate Research Inc
Current assignee: Siemens Corporate Research Inc
Priority date: 2000-09-07
Filing date: 2001-08-20
Publication date: 2002-06-20
Also published as: US20020044676A1; US6757418B2

Abstract

Ein Verfahren zur automatischen CR-Bild-Zusammensetzung umfaßt die Durchführung folgender Schritte für jedes Bild in einem CR-Bildpaar. Ein vertikales Gradient-Bild wird auf eine y-Achse projiziert, um eine y-Achsen-Projektion (420) zu erhalten. Kantenpositionen (Kandidaten) werden an Hand von Weißband-Kantenpositionen auf der Grundlage eines absoluten maximalen Wertes der Achsen-Projektion (430) identifiziert. Eine Intensitätsänderungskonstanz identifiziert Kandidaten, die einen Ausrichtungswinkel haben, der kleiner ist als ein Schwellwert-Winkel in Bezug auf eine Horizontale (440). Ein Intensitätsänderungswert verifiziert Differenzen von Intensitätswerten an zwei Kandidatenseiten (450). Eine Kreuzkorrelations-Marke wird für die Kandidaten berechnet, die einen Fehlerwert haben, der unter einem Schwellwert für die Intensitätsänderungs-Konstanz und dem Intensitätsänderungswert liegt, indem eine Konsistenz der Kandidaten mit Bilddaten des CR-Bildpaares verglichen wird (460, 610). Eine endgültige Überlappung wird für das CR-Bildpaar auf der Basis der Kreuzkorrelations-Marke identifiziert (620).

Description

Hinweis auf parallele Anmeldungen

Dies ist eine nicht-vorläufige Anmeldung, die den Vorrang der vorläufigen Anmeldung Serial-Nr. 60/230,773 beansprucht, die am 7. September 2000 eingereicht wurde und deren Inhalt durch Bezugnahme zum Bestandteil dieser Anmeldung gemacht werden soll.

Hintergrund 1. Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft allgemein die Bilderzeugung und insbesondere ein Verfahren und ein System zum automatischen Zusammensetzen von berechneten Radiographie-(CR)- Bildern durch Weißband-Detektion und Konsistenz-Überprüfung.

2. Hintergrund

Bei einer neuen Art der Röntgenstrahlen-Bildaufnahme, die auch als berechnete Radio graphie (CR - computed radiographie) bezeichnet wird, werden Kassetten, die Phos phor-Speicherplatten enthalten, nacheinander so angeordnet, dass eine Anatomie, die größer ist als die Größe der Platten, dadurch abgebildet werden kann, dass die einzelnen Bilder zusammengeheftet werden. Da alle Bilder zur gleichen Zeit aufgenommen wer den, unterscheiden sich die Inhalte in dem überlappenden Bereich der Bilder von be nachbarten Platten nicht. Dies ist bei der automatischen Staffelung nicht der Fall, bei der sich die Aufnahmeeinrichtung schrittweise nach jeder Aufnahme eines kleinen Bil des bewegt. Im allgemeinen treten bei der Anwendung der automatischen Staffelung in den überlappenden Bereichen Verzerrungen auf Grund von verschiedenen Tiefen auf.

Fig. 1 zeigt in vereinfachter Darstellung ein Bild-Aufnahmegerät für die berechnete Radiographie(CR) gemäß dem Stand der Technik.

Da einzelne Bilder getrennt digitalisiert werden, besteht das Erfordernis, die einzelnen Bilder nach der Digitalisierung nahtlos zu kombinieren. Auch wenn ein solches Zusam mensetzen manuell erfolgen kann, sind solche Lösungen zur Kombination unerwünscht arbeitsaufwendig. Bekannte automatische Verfahren, die nur auf einer Kreuzkorrelation basieren, arbeiten nicht zuverlässig, da der überlappende Bereich zwischen aufeinander folgenden Bildern im allgemeinen sehr klein ist.

Somit ist es wünschenswert und in hohem Maße vorteilhaft, ein Verfahren und ein Sy stem zum genauen und automatischen Kombinieren von einzelnen, berechneten Radio graphie-(CR)-Bildern nach der Digitalisierung zu schaffen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die oben genannten Probleme sowie andere einschlägige Probleme des Standes der Technik werden durch die Erfindung gelöst, die ein Verfahren und ein System zum au tomatischen Zusammensetzen von berechneten Radiographie-(CR)-Bildern durch Weiß band-Detektion und Konsistenz-Überprüfung betrifft.

Mit der Erfindung wird ein Verfahren und ein System zum Erfassen von überlappenden Bereichen von aufeinanderfolgenden Bildern geschaffen, so dass ein Mosaik von Bil dern automatisch und korrekt erzeugt werden kann.

Unter einem Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zum automatischen Zu sammensetzen von berechneten Radiographie-(CR)-Bildern durch Weißband-Detektion und Konsistenz-Überprüfungen geschaffen. Das Verfahren umfasst den Schritt des Empfangens eines originalen CR-Bildpaares zum Zusammensetzen. Für jedes Bild in dem original CR-Bildpaar werden die folgende Schritte ausgeführt. Ein horizontales Gradientbild und ein vertikales Gradientbild werden erzeugt. Das vertikale Gradientbild wird auf eine y-Achse jedes Bildes projiziert, um eine y-Achsen-Projektion zu erhalten. Kandidaten-Kantenpositionen werden in den mindestens zwei Weißband-Kantenpositi onen identifiziert, und zwar entsprechend einem relativen Wert von jeder der minde stens zwei Weißband-Kantenpositionen in Bezug auf einen Prozentsatz-Wert eines abso luten maximalen Wertes der y-Achsen-Projektion. Eine Intensitäts-Änderungskonstanz der Kandidaten-Kantenpositionen wird bestimmt, um die Kandidaten-Kantenpositionen zu identifizieren, die Ausrichtungswinkel aufweisen, die kleiner sind als ein vorbe stimmter Schwellwert-Winkel in Bezug auf eine Horizontale. Die Ausrichtungswinkel sind orthogonal in Bezug auf Winkel einer maximalen Intensitätsänderung für Pixel an den Kandidaten-Kantenpositionen. Ein Intensitäts-Änderungswert wird bestimmt, um die Differenzen der Intensitätswerte an zwei Seiten der Kandidaten-Kantenpositionen in Bezug auf die vorbestimmten Kriterien zu verifizieren. Eine Fehlerfunktion wird defi niert, um entsprechend einen Fehlerwert für jede der Kandidaten-Kantenpositionen in Bezug auf die Konstanz der Intensitätsänderung und den Wert der Intensitätsänderung zu erhalten. Die Kandidaten-Kantenpositionen, deren Fehlerwert unter einem vorbe stimmten Schwellwert liegt, werden ausgewählt. Eine Kreuzkorrelations-Marke wird für die ausgewählten Kandidaten-Kantenpositionen berechnet, indem eine Konsistenz der ausgewählten Kandidaten-Kantenpositionen mit Bilddaten, die mit dem originalen Bild paar korrespondieren, verglichen wird. Eine endgültige Überlappung wird für das ori ginale Bildpaar auf der Basis der Kreuzkorrelations-Marke identifiziert.

Unter einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung stellt I(x,y) das jeweilige Bild in dem originalen CR-Bildpaar dar. I_x(x,y) und I_y(x,y) repräsentieren das horizontale Gradient bild bzw. das vertikale Gradientbild. Die y-Achsenprojektion ist dargestellt durch P(y) = I_y(x,y).

Unter einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung ist der absolute maximale Wert der y-Achsenprojektion gleich Max_Py = |P(y)|.

Unter einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung stellt Ω = {c|c = 1, 2, . . ., N_c} einen Satz von Indices für die Kandidaten-Kantenpositionen mit y-Koordinaten bei {y_c|c = 1, 2, . . ., N_c} in dem jeweiligen Bild dar. Die Winkel der maximalen Intensitätsänderung der Pixel an einer Kandidaten-Kantenposition c aus den Kandidaten-Kantenpositionen sind R_c(x) = arctan(I_y(x,y_c), I_x(x,y_c)); x ∈ D_c, c ∈ Ω, wobei D_c ein Satz von Punkten be zeichnet, die einen vertikalen Gradienten aufweisen, der nicht Null ist.

Unter einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird der Satz von Punkten D_c ver wendet, um übersättigte oder unterbelichtete Pixel auszuschließen.

Unter einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist R^┴ _c(x) ein orthogonaler Winkel von R_c(x). Ein mittlerer Winkel von R^┴ _c(x) stellt einen Ausrichtungswinkel der Kandi daten-Kantenposition c dar, der gleich A_c ist, mit A_c = R^┴ _c(x)/|D_c|. |D_c| stellt dabei eine Anzahl von Elementen in dem Satz von Punkten D_c dar.

Unter einem zusätzlichen Gesichtspunkt der Erfindung umfasst das Verfahren ferner den Schritt des Ausschlusses jeder der Kandidaten-Kantenpositionen von einer weiteren Berücksichtigung die einen mittleren Winkel aufweisen, der kleiner ist, als ein vorbe stimmter Schwellwert.

Unter einem zusätzlichen Gesichtspunkt der Erfindung umfasst der Schritt, mit dem die Konstanz der Intensitätsänderung bestimmt wird, die folgenden Schritte, die für jede der Kandidaten-Kantenpositionen ausgeführt werden. Eine Richtung der maximalen Intensi tätsänderung wird für jeden der Pixel an jeder der Kandidaten-Kantenpositionen be stimmt. Ein orthogonaler Winkel in Bezug auf die Richtung der maximalen Intensi tätsänderung wird bestimmt. Eine Abweichung eines Ausrichtungswinkels wird berech net, der als ein mittlerer Winkel des orthogonalen Winkels gegenüber der Horizontalen gemessen wird. Diejenigen Kandidaten-Kantenpositionen, deren Abweichung geringer ist, als der vorbestimmte Schwellwert, werden identifiziert.

Unter einem weiteren zusätzlichen Gesichtspunkt der Erfindung umfasst der Schritt zum Bestimmen des Wertes der Intensitätsänderung die Schritte des Messens einer relativen Intensitätsänderung über einer Kandidaten-Kantenposition c an zwei verschiedenen, vorbestimmten Offset-Werten und ein Verifizieren dahingehend, dass die relative In tensitätsänderung die vorbestimmten Kriterien erfüllt.

Diese und andere Gesichtspunkte, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen an hand der Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer Bilderzeugung bei der berechneten Ra diographie (CR) gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines Systems 100 zum automatischen Zusammensetzen von berechneten Radiographie-(CR)-Bildern durch Weißband-Detektion und Konsi stenz-Überprüfung gemäß einer dargestellten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3A und 3B zeigen Darstellungen eines ersten bzw. eines zweiten Bildes mit einem Überlappungsbereich in dem unteren bzw. oberen Teil, wobei der Überlappungsbereich in dem zweiten Bild heller dargestellt ist, als der untere Teil in dem zweiten Bild;

Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen von Weißband-Kanten in berechneten Radiographie-(CR)-Bildern gemäß einer dargestellten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5A-D zeigen jeweils Darstellungen eines Originalbildes eines berechneten Radio graphie-(CR)-Intensitätsbildes, eines korrespondierenden vertikalen Gradientbildes so wie einer korrespondierenden y-Achsen-Projektion bei einer dargestellten Ausführungs form der Erfindung;

Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Kreuzkorrelation von zwei berech neten Radiographie-(CR)-Bildern, um diese zwei CR-Bilder auszurichten, gemäß einer dargestellten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 7A und 7B zeigen Darstellungen eines Beispiels einer Mosaik-Zusammensetzung aus fünf einzelnen Bildern gemäß einer dargestellten Ausführungsform der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die Erfindung ist auf ein Verfahren und ein System zum automatischen Zusammenset zen von berechneten Radiographie-(CR)-Bildern durch Weißband-Detektion und Kon sistenz-Überprüfung gerichtet.

Es ist klar, dass die Erfindung in verschiedenen Formen im Hinblick auf die Hardware, die Software, die Firmenware, Prozessoren für bestimmte Anwendungen oder Kombinati onen hiervon implementiert werden kann. Die Erfindung wird vorzugsweise in Form einer Kombination aus Hardware und Software implementiert. Darüberhinaus ist die Software vorzugsweise in Form eines Anwendungsprogramms implementiert, das aus führbar auf einer Programm-Speichereinrichtungen vorhanden ist. Das Anwendungspro gramm kann durch eine Maschine mit einer geeigneten Architektur geladen und ausge führt werden. Die Maschine ist vorzugsweise auf einer Computer-Plattform mit einer Hardware wie zum Beispiel einer oder mehreren zentralen Recheneinheiten (CPU), einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) und Eingabe/Ausgabe(I/O)-Schnitt stellen implementiert. Die Computer-Plattform umfasst auch ein Betriebssystem und einen Mikrobefehlscode. Die verschiedenen, hier beschriebenen Prozesse und Funkti onen können entweder ein Teil des Mikrobefehlscode oder ein Teil des Anwendungs programms (oder einer Kombination von beiden) sein, das mit dem Betriebssystem aus geführt wird. Zusätzlich können verschiedene andere periphere Einrichtungen wie zum Beispiel eine zusätzliche Daten-Speichereinrichtung und ein Drucker mit der Computer- Plattform verbunden sein.

Ferner ist klar, dass sich aufgrund der Tatsache, dass einige der das System bildenden Komponenten und Verfahrensschritte, die in den Figuren dargestellt sind, vorzugsweise in Software implementiert werden, die tatsächlichen Verbindungen zwischen den Sy stemkomponenten (oder den Verfahrensschritten) in Abhängigkeit von der Art und Wei se, in der die Erfindung programmiert ist, unterscheiden können. Auf der Grundlage der hier beschriebenen Lehre ist ein einschlägiger Durchschnittsfachmann in der Lage, diese und ähnliche Implementierungen oder Konfigurationen der Erfindung zu realisieren.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines Systems 100 zum automatischen Zusammenset zen von berechneten Radiographie-(CR)-Bildern durch Weißband-Detektion und Kon sistenz-Überprüfung gemäß einer dargestellten Ausführungsform der Erfindung. Das System 200 umfasst mindestens einen Prozessor (CPU) 202, der über einen Systembus 204 wirksam mit anderen Komponenten verbunden ist. Ein Nur-Lese-Speicher (ROM) 206, ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 208, ein Display-Adapter 210, ein I/O-Adapter 212 und ein Benutzer-Interface-Adapter 214 sind wirksam mit dem Sy stembus 204 verbunden.

Über den Display-Adapter 210 ist eine Anzeigeeinrichtung 216 wirksam mit dem Sy stembus 204 verbunden. Eine Disk-Speichereinrichtung (zum Beispiel eine Scheibe in Form einer magnetischen oder optischen Speichereinrichtung) 218 ist über den I/O- Adapter 212 wirksam mit dem Systembus 204 verbunden.

Eine Maus 220 und eine Tastatur 222 sind über den Benutzer-Interface-Adapter 214 mit dem Systembus 204 verbunden.

Ein Gradient-Determinator 250, ein Gradient-Projektor 255, ein Kandidaten-Generator 260, ein Determinator 265 für die Konstanz einer Intensitätsänderung, ein Determinator 270 für den Wert einer Intensitätsänderung und ein Fehler-Determinator 275, ein Selek tor 280 für einen endgültigen Kandidaten und ein Überlappungs-Determinator 285 sind ebenfalls mit dem Systembus 204 verbunden. Die obengenannten Elemente sollen im folgenden im Detail beschrieben werden.

Das System 200 kann auch einen Digitalisierer 226 umfassen, der über den Benutzer-In terface-Adapter 214 wirksam mit dem Systembus 204 verbunden ist, um CR-Bilder zu digitalisieren. Alternativ dazu kann der Digitalisierer 226 auch weggelassen werden, wobei in diesem Fall digitale CR-Bilder in das System 200 aus einem Netzwerk über einen Kommunikations-Adapter 228 eingegeben werden können, der wirksam mit dem Systembus 204 verbunden ist.

Eine allgemeine Beschreibung der Erfindung soll nun mit Bezug auf Fig. 3 gegeben werden, um den Leser in die Konzepte der Erfindung einzuführen. Im Anschluß daran erfolgt eine detailliertere Beschreibung von verschiedenen Gesichtspunkten der Erfin dung mit Bezug auf Fig. 4.

Es hat sich gezeigt, dass wenn sich zwei Bild-Platten überlappen, der Überlappungs bereich auf der hinteren Bildplatte (von der Röntgenstrahlen-Quelle aus gesehen) eine hellere Bildintensität aufweist. Dieser hellere Bereich wird hier als "weißes Band" be zeichnet. Die Fig. 3A und 3B zeigen jeweils Darstellungen eines ersten und eines zweiten Bildes, die einen Überlappungsbereich an der unteren bzw. oberen Seite auf weisen, wobei der Überlappungsbereich in dem zweiten Bild heller ist, als der untere Teil des zweiten Bildes. Es sei darauf hingewiesen, dass bei einer anderen Konfigurati on, bei der die Bild-Aufnahmekassetten in einer anderen Reihenfolge als derjenigen in Fig. 1 angeordnet sind, das heißt von unten nach oben anstelle von oben nach un ten, das weiße Band in dem unteren Bereich des oberen Bildes erscheint. Unabhängig von der Konfiguration gilt, dass in dem Fall, in dem die Linie des Übergangs der In tensität zwischen dem weißen Band und dem Rest des Bildes zuverlässig erfaßt werden kann, dann die zwei Bilder in Form eines Mosaiks kombiniert werden können, um ein größeres zusammengesetztes Bild zu erzeugen. Die Linie dieses Intensitäts-Übergangs wird hier als "Weißband-Kante" bezeichnet. Die Erfindung ist in erster Linie auf die Er fassung der Weißband-Kante gerichtet.

Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen von Weißband-Kanten bei berechneten Radiographie-(CR)-Bildern gemäß der dargestellten Ausführungsform der Erfindung. Es sei darauf hingewiesen, dass das in Fig. 4 dargestellte Verfahren auf jedes Bild unabhängig angewendet wird. Nach der Erfassung der Weißband-Kanten wird ein Kreuzkorrelations-Verfahren angewendet, um endgültige Entscheidungen dar über zu treffen, wie die Bilder ausgerichtet werden sollen, wie es zum Beispiel in Fig. 6 beschrieben ist.

Es sei angenommen, dass I(x,y) ein digitalisiertes berechnetes Radiographie-(CR)-Bild dargestellt. Das CR-Bild I(x,y) wird mit dem Gradient-Determinator 250 zunächst Dif ferentialoperationen unterworfen, um korrespondierende horizontale und vertikale Gra dient-Bilder I_x(x,y) und I_y(x,y) zu erhalten (Schritt 410). Das vertikale Gradient-Bild wird mit dem Gradient-Projektor 255 auf die y-Achse des CR-Bildes I(x,y) (Schritt 420) gemäß folgender Gleichung projiziert:

P(y) = I_y(x,y)

Da die Weißband-Kante im wesentlichen horizontal verläuft, werden die Pixel auf der Weißband-Kante im wesentlichen in die gleiche Position auf der y-Achse projiziert. Die Fig. 5A-D zeigen jeweils Darstellungen eines originalen Bildes, eines berechneten Radiographie-(CR)-Intensitätsbildes, eines korrespondierenden vertikalen Gradient-Bil des und eine korrespondierende y-Achsen-Projektion bei einer dargestellten Aus führungsform der Erfindung. Es ist zu erkennen, dass an der Weißband-Kante das verti kale Gradient-Bild eine dunklere Linie aufweist, was einen Intensitäts-Übergang von hell nach dunkel (ein oberes weißes Band) anzeigt. Der Ursprung des Koordinatensy stems liegt an der oberen linken Ecke des Bildes. Für ein unteres weißes Band würde die Übergangslinie hell sein, das bedeutet einen Übergang von dunkel nach weiß. Die Weißband-Kante in Fig. 5B erzeugt eine negative Spitze in der Projektionskurve P(y) gemäß der Darstellung zwischen 40 und 50 auf den x-Koordinaten in Fig. 5C.

Als nächstes werden mit dem Kandidaten-Generator 260 (Schritt 430) die Kandidaten für die Weißband-Kantenpositionen entsprechend ihrem relativen Wert zu dem absolu ten maximalen Wert Max_Py identifiziert:

Max_Py = |P(y)|.

Alle Spitzen (sowohl positive wie negative Spitzen), deren absolute Werte über einem vorbestimmten Prozentsatz von Max_Py liegen, werden berücksichtigt. Aus Gründen der Darstellung wird der Wert dieses Prozentsatzes hier auf 40 Prozent gesetzt. Natür lich können auch andere vorbestimmte Werte des Prozentsatzes von Max_Py verwendet werden. Dies bedeutet, dass ausgehend von der durch die Erfindung gegebenen Lehre ein einschlägiger Durchschnittsfachmann einen vorbestimmten Wert des Prozentsatzes von Max_Py von 40 Prozent ebenso berücksichtigen wird, wie verschiedene andere vor bestimmte Werte des Prozentsatzes von Max_Py, ohne dass der Umfang der Erfindung verlassen wird.

Für alle Kandidaten-Positionen wird eine "Prüfung der Konstanz der Intensitätsän derung" durch den Determinator 265 für eine Intensitätsänderungskonstanz (Schritt 440) durchgeführt. Mit der Prüfung der Konstanz der Intensitätsänderung werden die Kandi daten-Kantenpositionen identifiziert, die einen Ausrichtungswinkel haben, der kleiner ist, als ein vorbestimmter Schwellwert-Winkel in Bezug auf die Horizontale, wobei die Ausrichtungswinkel orthogonal in Bezug auf die Winkel maximaler Intensitätsänderung für Pixel an den Kandidaten-Kantenpositionen sind.

Zur Durchführung der Konstanzprüfung der Intensitätsänderung wird zunächst die Rich tung der maximalen Intensitätsänderung für jedes Pixel an der Kandidaten-Kante in dem originalen Bild (Schritt 440a) berechnet. Es sei angenommen, dass Ω = {c/c = 1, 2, . . ., N_c} der Satz von Indices für die Kandidaten-Kanten mit den y-Koordinaten bei {y_c/ c = 1, 2, . . . N_c} in dem Originalbild ist. Dann werden die Winkel der maximalen Intensi tätsänderung für die Pixel auf der Linie c wie folgt berechnet (Schritt 440b):

R_c(x) = arctan(I_y(x,y_c), I_x(x,y_c)); x ∈ D_c, c ∈ Ω,

wobei D_c ein Satz von Punkten bezeichnet, die einen vertikalen Gradienten aufweisen, der nicht Null ist, der verwendet wird, um übersättigte oder unterbelichtete (schwarze) Pixel auszuschließen. Der orthogonale Winkel zu R_c(x) wird mit R^┴ _c(x) bezeichnet bzw. bestimmt (Schritt 440c). Anschließend wird die Konsistenz der Intensitätsänderung da durch gemessen, dass bestimmt wird, um wieviel der mittlere Winkel von R^┴ _c(x) über x von der Horizontalen abweicht (Schritt 440d). Dieser mittlere Wickel stellt den Ausrich tungswinkel der Kandidaten-Kante dar und wird wie folgt bezeichnet:

A_c = R^┴ _c(x)/|D_c|,

wobei |D_c| die Anzahl von Elementen in D_c bezeichnet. Ein vorbestimmter Schwellwert wird verwendet, um die Kandidaten auszusortieren (Schritt 440e): Kandidaten mit einem Wert von A_c über dem vorbestimmten Schwellwert werden von der weiteren Be rücksichtigung ausgeschlossen und in diesem Stadium verworfen. Als Schwellwert wird bei der dargestellten Ausführungsform ein Wert von 30 Grad gewählt. Es können natür lich auch andere Werte für den vorbestimmten Schwellwert verwendet werden. Dies be deutet, dass auf der Grundlage der hier durch die Erfindung gegebenen Lehre ein ein schlägiger Durchschnittsfachmann einen vorbestimmten Schwellwert von 30 Grad für den mittleren Winkel von R^┴ _c(x) ebenso berücksichtigen wird, wie andere vorbestimmte Schwellwerte für den mittleren Winkel von R^┴ _c(x), ohne dass der Schutzumfang der Erfindung verlassen wird. Der Satz Ω wird entsprechend aktualisiert, um das Ergebnis dieser Aussortierung zu reflektieren.

Kandidaten, die die Konsistenzprüfung der Intensitätsänderung bestehen, werden durch den Determinator 270 für einen Intensitätsänderungswert einer "Prüfung des Intensi tätsänderungswertes" unterworfen (Schritt 450), mit dem explizit die Differenzen der In tensitätswerte auf den beiden Seiten der Kandidaten-Kante geprüft werden. Es sei wie folgt definiert:

wobei δ₁ und δ₂ vorbestimmte Offset-Werte sind, die in der dargestellten Ausführungs form auf 1 beziehungsweise 2 Pixel gesetzt werden (Schritt 450a). Die Größen ΔI_1,c und ΔI_2,c bezeichnen die relative Intensitätsänderung über die Kandidaten-Linie c an zwei verschiedenen Offset-Werten. Die Kriterien zum Bestehen der Prüfung des Intensi tätsänderungswertes werden wie folgt angewendet (Schritt 450b):

ΔI_min,c min(ΔI_1,c, ΔI_2,c) < Δ_min
ΔI_max,c max(ΔI_1,c, ΔI_2,c) < Δ_max
γ min(ΔI_1,c, ΔI_2,c)/max(ΔI_1,c, ΔI_2,c) < γ_min

Die ersten beiden Ungleichungen beinhalten, dass die Intensitätsänderung über der Weißbandkante mindestens Δ_min betragen sollte, jedoch Δ_max nicht übersteigen sollte. Die dritte Gleichung fordert, dass sich die zwei Messungen nicht um einen vorbestimm ten Verhältniswert unterscheiden sollten. Die Werte von Δ_min, Δ_max und γ_min werden bei der dargestellten Ausführungsform zu 0,05, 1,00 beziehungsweise 0,60 gewählt.

Auch nach der Konsistenz-Prüfung auf Intensitätsänderung (in Schritt 440) und der Prü fung des Intensitätsänderungswertes (in Schritt 450) können zahlreiche Kandidaten übrig bleiben. In diesem Fall wird durch den Fehler-Determinator 275 eine Fehlerfunk tion im Hinblick auf die Konsistenz-Prüfung der Intensitätsänderung und die Prüfung des Wertes der Intensitätsänderung definiert, um zu messen, wie gut jeder Kandidat bei de Prüfungen (Schritt 460) besteht:

E_c = A_c (Δ_max - ΔI_max,c)(2 - γ)

Dieser Wert wird kleiner, wenn A_c kleiner wird. Der Wert wird auch kleiner, wenn ΔI_max,c größer wird. Wenn der Wert von γ, der die Differenz zwischen zwei Messungen von Intensitätsänderungen mißt, 1 ist (dies bedeutet, dass keine Differenz vorhanden ist), verändert sich der Wert von E_c nicht; andernfalls wird der Wert von E_c um (2 - γ) vergrößert.

Aus den übrig bleibenden Kandidaten werden die endgültigen Kandidaten-Kantenpositi onen durch den Selektor 280 für den endgültigen Kandidaten auf der Grundlage eines Ergebnisses der Fehlerfunktion aus Schritt 460 (Schritt 470) ausgewählt.

Bei der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird aus den übrig bleibenden Kandidaten zuerst derjenige ausgewählt, der den minimalen Fehler E_min aufweist (Schritt 470a). Anschließend werden die Kandidaten, deren Fehlermaße {E_c} einen vor bestimmten Prozentsatz-Wert von E_min nicht überschreiten, ebenfalls gehalten (Schritt 470b). Dieser Prozentsatz-Wert wird bei der beschriebenen Ausführungsformen auf 50 Prozent gesetzt. Natürlich können auch andere vorbestimmte Werte des Prozentsatzes von E_min verwendet werden. Dies bedeutet, dass ein einschlägiger Durchschnittsfach mann auf der Grundlage der Lehren der Erfindung einen vorbestimmten Prozentsatz- Wert von 50 Prozent ebenso berücksichtigen wird, wie verschiedene andere vorbe stimmte Werte des Prozentsatzes von E_min, ohne dass der Schutzumfang der Erfindung verlassen wird. Die Vorzeichen-Information von P(y_c) für die Kandidaten-Kante c zeigt an, ob die erfaßte Weißband-Kante mit einem oberen weißen Band oder einem unteren weißen Band korrespondiert. In den meisten Fällen ist die Anzahl von Kandidaten für Weißband-Kanten nach dem Durchlauf der gesamten Aussortier-Prozedur 1. Es sei dar auf hingewiesen, dass die oben beschriebenen Schritte ausgeführt werden, um endgülti ge Kandidaten für das Verfahren gemäß Fig. 6 festzulegen.

Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Kreuzkorrelation von zwei berech neten Radiographie-(CR)-Bildern, zur Ausrichtung der zwei CR-Bilder, gemäß einer dargestellten Ausführungsform der Erfindung. Um ein Mosaikbild zusammenzusetzen, werden die Bilder paarweise sequentiell betrachtet. Für jedes Bildpaar werden die unte ren Weißband-Kandidaten des ersten Bildes und die oberen Weißband-Kandidaten des zweiten Bildes durch den Überlappungs-Determinator 285 kombiniert (Schritt 605), um potentielle Überlappungen zwischen den Bildpaaren zu schaffen. Durch den Überlap pungs-Determinator 285 werden Kreuzkorrelations-Marken für potentielle Überlappun gen berechnet (Schritt 610). Die potentielle Überlappung mit der höchsten Korrelations- Marke wird durch den Überlappungs-Determinator 285 als endgültige Wahl für jedes Bildpaar gewählt (Schritt 620). Da zwischen den Bildaufnahme-Kassetten auch leichte Verschiebungen in x-Richtung auftreten können, wird diese Verschiebung in x-Richtung in der Korrelation gleichzeitig mitberücksichtigt. Wenn die Anzahl von Kandidaten für Weißband-Kanten für ein Bildpaar 0 ist, wird die Berechnung der Korrelation für alle zulässigen Überlappungen durchgeführt.

Die Fig. 7A und 7B zeigen Darstellungen eines Beispiels einer Mosaik-Zusam mensetzung aus fünf einzelnen Bildern gemäß der dargestellten Ausführungsform der Erfindung. Im einzelnen zeigt Fig. 7A die fünf einzelnen Bilder, während Fig. 7B das Mosaik darstellt, das sich aus der Kombination der fünf einzelnen Bilder ergibt.

Auch wenn die beispielhaften Ausführungsformen hier mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben wurden, ist klar, dass die Erfindung nicht auf die genauen Ausführungsfor men beschränkt ist, sondern dass verschiedene Änderungen und Modifikation durch einen einschlägigen Durchschnittsfachmann vorgenommen werden können, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Alle solchen Änderungen und Modifikation gehören deshalb zu dem durch die Ansprüche definierten Schutzumfang der Erfindung.

Claims

1. Verfahren zum automatischen Zusammensetzen von berechneten Radiographie-(CR)- Bildern durch Weißband-Detektion und Konsistenz-Überprüfung mit folgenden Schrit ten:
Empfangen eines originalen CR-Bildpaares zum Zusammensetzen;
für jedes Bild in dem originalen CR-Bildpaar:
Erzeugen eines horizontalen Gradient-Bildes und eines vertikalen Gradient-Bildes;
Projizieren des vertikalen Gradient-Bildes auf eine y-Achse des jeweiligen Bildes, um eine y-Achsen-Projektion zu erhalten;
Identifizieren von Kandidaten-Kanten-Positionen ans mindestens zwei Weißband-Kan ten-Positionen entsprechend einem relativen Wert von jeder der mindestens zwei Weiß band-Kanten-Positionen in Bezug auf einen Prozentsatz-Wert eines absoluten maxima len Wertes der y-Achsen-Projektion;
Bestimmen einer Intensitätsänderungs-Konstanz der Kandidaten-Kanten-Positionen, um die Kandidaten-Kanten-Positionen zu identifizieren, die einen Ausrichtungswinkel ha ben, der kleiner ist als ein vorbestimmter Schwellwert-Winkel in Bezug auf eine Hori zontale, wobei die Ausrichtungswinkel orthogonal in Bezug auf die Winkel der maxi malen Intensitätsänderung für Pixel an den Kandidaten-Kanten-Positionen sind;
Bestimmen eines Intensitätsänderungs-Wertes, um die Differenzen der Intensitätswerte an zwei Seiten der Kandidaten-Kantenpositionen in Bezug auf die vorbestimmten Kri terien zu verifizieren;
Definieren einer Fehlerfunktion, um jeweils einen Fehlerwert für jede der Kandidaten- Kantenpositionen in Bezug auf die Konstanz der Intensitätsänderung und den Wert der Intensitätsänderung zu erhalten;
Auswählen der Kandidaten-Kantenpositionen, deren Fehlerwert unter einem vorbe stimmten Schwellwert liegt;
Berechnen einer Kreuzkorrelations-Marke für die ausgewählten Kandidaten-Kanten positionen durch Vergleichen einer Konsistenz der ausgewählten Kandidaten-Kanten positionen gegen Bilddaten, die mit dem originalen Bildpaar korrespondieren; und
Identifizieren einer endgültigen Überlappung für das originale Bildpaar auf der Grund lage der Kreuzkorrelations-Marke.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem I(x,y) das jeweilige Bild in dem originalen CR-Bildpaar darstellt, I_x(x,y) und I_y(x,y) jeweils das horizontale Gradient-Bild bzw. das vertikale Gradient-Bild darstellen und die y-Achsen-Projektion gleich P(y) = I_y(x,y) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der absolute maximale Wert der y-Achsen-Projektion gleich Max_Py = |P(y)| ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem Ω = {c/c = 1, 2, . . ., N_c} einen Satz von Indices für die Kandidaten-Kantenpositi onen mit y-Koordinaten bei {y_c/c = 1, 2, . . . N_c} in dem jeweiligen Bild darstellt und die Winkel der maximalen Intensitätsänderung für die Pixel an einer Kandidaten-Kanten position c aus den Kandidaten-Kantenpositionen R_c(x) = arctan(I_y(x,y_c), I_x(x,y_c)); x ∈ D_c, c ∈ Ω sind, wobei D_c ein Satz von Punkten mit einem vertikalen Gradienten dar stellt, der nicht Null ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Satz von Punkten D_c verwendet wird, um übergesättigte und unterbelichtete Pixel auszuschließen.

6. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem R^┴ _c(x) der orthogonale Winkel zu R_c(x) ist, ein mittlerer Winkel von R^┴ _c(x) einen Ausrichtungswinkel der Kandidaten-Kantenposition c darstellt und gleich A_c ist, wobei A_c = R^┴ _c(x)/|D_c| und |D_c| eine Anzahl von Elementen in dem Satz von Punk ten D_c darstellt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, mit einem weiteren Schritt des Ausschlusses von allen Kandidaten-Kantenpositionen von der weiteren Berücksichtigung, die einen mittleren Winkel aufweisen, der kleiner ist als ein vorbestimmter Schwellwert.

8. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Bestimmens der Konstanz der Intensitätsänderung folgende Schritte umfasst:
für jede der Kandidaten-Kantenpositionen:
Bestimmen einer Richtung maximaler Intensitätsänderung für jeden der Pixel an jeder der Kandidaten-Kantenpositionen;
Bestimmen eines orthogonalen Winkels in Bezug auf die Richtung maximaler Intensi tätsänderung;
Berechnen einer Abweichung von einem Ausrichtungswinkel, der als ein mittlerer Win kel des orthogonalen Winkels gegenüber der Horizontalen gemessen ist; und
Identifizieren der Kandidaten-Kantenpositionen, die eine Abweichung aufweisen, die geringer ist, als der vorbestimmte Schwellwert.

9. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Bestimmens des Wertes der Intensitätsänderung folgende Schrit te umfasst:
Messen einer relativen Intensitätsänderung über einer Kandidaten-Kantenposition c an zwei verschiedenen, vorbestimmten Offset-Werten; und
Verifizieren der Tatsache, dass die relative Intensitätsänderung die vorbestimmten Kri terien erfüllt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Schritt des Messens einen Schritt zum Bestimmen von
umfasst, wobei δ₁ und δ₂ die zwei verschiedenen, vorbestimmten Offset-Werte sind und ΔI_1,c und ΔI_2,c die relative Intensitätsänderung über der Kandidaten-Kantenposition c an den zwei verschiedenen, vorbestimmten Offset-Werten bezeichnen.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Schritt des Verifizierens einen Schritt zum Verifizieren von
ΔI_min,c min(ΔI_1,c, ΔI_2,c) < Δ_min;
ΔI_max,c max(ΔI_1,c, ΔI_2,c) < Δ_max; und
γ min(ΔI_1,c, ΔI_2,c)/max(ΔI_1,c, ΔI_2,c) < γ_min
umfasst.

12. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Selektierens einen Schritt zum Selektieren einer Kandidaten- Kantenposition mit einem kleinsten Fehlerwert umfasst.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Schritt des Selektierens ferner einen Schritt zum Selektieren aller übrigen Kandidaten-Kantenpositionen mit einem Fehlerwert umfasst, der kleiner ist, als ein vor bestimmter Prozentsatz des kleinsten Fehlerwertes.

14. System zum automatischen Zusammensetzen von berechneten Radiographie-(CR)- Bildern durch Weißband-Detektion und Konsistenz-Überprüfung mit:
einem Mittel zum Empfangen eines originalen CR-Bildpaares zum Zusammensetzen;
einem Gradient-Determinator zum Erzeugen eines horizontalen Gradient-Bildes und eines vertikalen Gradient-Bildes für jedes Bild in dem originalen CR-Bildpaar;
einem Gradient-Projektor zum Projizieren des vertikalen Gradient-Bildes für jedes Bild auf eine y-Achse von jedem Bild, um eine y-Achsen-Projektion zu erhalten;
einem Kandidaten-Generator zum Identifizieren von Kandidaten-Kantenpositionen für jedes Bild aus mindestens zwei Weißband-Kantenpositionen entsprechend einem relati ven Wert von jeder der mindestens zwei Weißband-Kantenpositionen in Bezug auf einen Prozentsatz-Wert eines absoluten maximalen Wertes der y-Achsen-Projektion;
einem Determinator für eine Intensitätsänderungs-Konstanz zum Bestimmen einer In tensitätsänderungs-Konstanz von Kandidaten-Kantenpositionen für jedes Bild, um die Kandidaten-Kantenpositionen zu identifizieren, die einen Ausrichtungswinkel haben, der kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert-Winkel in Bezug auf eine Horizontale ist, wobei die Ausrichtungswinkel orthogonal in Bezug auf Winkel maximaler Intensi tätsänderung für Pixel an den Kandidaten-Kantenpositionen sind;
einem Determinator für einen Intensitätsänderungswert zum Bestimmen eines Intensi tätsänderungswertes zum Verifizieren von Differenzen von Intensitätswerten an zwei Seiten von Kandidaten-Kantenpositionen für jedes Bild in Bezug auf vorbestimmte Kri terien;
einem Fehler-Determinator zum Definieren einer Fehlerfunktion, um jeweils einen Feh lerwert für jede der Kandidaten-Kantenpositionen für jedes Bild in Bezug auf die Kon stanz der Intensitätsänderung und den Wert der Intensitätsänderung zu erhalten, und zum Selektieren der Kandidaten-Kantenpositionen für jedes Bild, die einen Fehlerwert haben, der unter einem vorbestimmten Schwellwert liegt; und
einem Überlappungs-Determinator zum Berechnen einer Kreuzkorrelations-Marke für die gewählten Kandidaten-Kantenpositionen für jedes Bild durch Vergleichen einer Konsistenz der gewählten Kandidaten-Kantenpositionen gegen Bilddaten, die mit einem originalen Bildpaar korrespondieren, und zum Identifizieren einer endgültigen Überlap pung für das originale Bildpaar auf der Grundlage der Kreuzkorrelations-Marke.

15. System nach Anspruch 14, bei dem I(x,y) das jeweilige Bild in dem originalen CR-Bildpaar darstellt, I_x(x,y) und I_y(x,y) das horizontale Gradient-Bild bzw. das vertikale Gradient-Bild darstellen und die y-Achsen-Projektion gleich P(y) = I_y(x,y) ist.

16. System nach Anspruch 14, bei dem der absolute maximale Wert der y-Achsen-Projektion gleich Max_Py = |P(y)| ist.

17. System nach Anspruch 14, bei dem Ω = {c/c = 1, 2, . . ., N_c} einen Satz von Indices für die Kandidaten-Kantenpositi onen mit y-Koordinaten bei {y_c/c = 1, 2, . . . N_c} in dem jeweiligen Bild darstellt und die Winkel der maximalen Intensitätsänderung für die Pixel auf einer Kandidaten-Kanten position c aus den Kandidaten-Kantenpositionen R_c(x) = arctan(I_y(x,y_c), I_x(x,y_c)); x ∈ D_c, c ∈ Ω sind, wobei D_c ein Satz von Punkten mit einem vertikalen Gradienten dar stellt, der nicht Null ist.

18. System nach Anspruch 17, bei dem der Satz von Punkten D_c verwendet wird, um übergesättigte und unterbelichtete Pixel auszuschließen.

19. System nach Anspruch 17, bei dem R^┴ _c(x) der orthogonale Winkel zu R_c(x) ist, ein mittlerer Winkel von R^┴ _c(x) einen Ausrichtungswinkel der Kandidaten-Kantenposition c darstellt und gleich A_c ist, wobei A_c = R^┴ _c(x)/|D_c| und |D_c| eine Anzahl von Elementen in dem Satz von Punk ten D_c darstellt.

20. System nach Anspruch 14, bei dem der Determinator für die Intensitätsänderungskonstanz jede der Kandidaten- Kantenpositionen von der weiteren Berücksichtigung ausschließt, die einen mittleren Winkel aufweisen, der unter einem vorbestimmten Schwellwert liegt.

21. System nach Anspruch 14, bei dem der Determinator für eine Intensitätsänderungskonstanz für jede der Kandida ten-Kantenpositionen eine Richtung einer maximalen Intensitätsänderung für jeden der Pixel an jeder der Kandidaten-Kantenpositionen bestimmt, einen orthogonalen Winkel in Bezug auf die Richtung der maximalen Intensitätsänderung bestimmt, eine Abwei chung eines Ausrichtungswinkels, gemessen als ein mittlerer Winkel des orthogonalen Winkels, von der Horizontalen berechnet und die Kandidaten-Kantenpositionen identifi ziert, die eine Abweichung aufweisen, die kleiner ist als der vorbestimmte Schwellwert.

22. System nach Anspruch 14, bei dem der Determinator für einen Intensitätsänderungswert eine relative Intensitätsän derung über einer Kandidaten-Kantenposition c an zwei verschiedenen, vorbestimmten Offset-Werten mißt und verifiziert, dass die relative Intensitätsänderung die vorbe stimmten Kriterien erfüllt.

23. System nach Anspruch 22, bei dem der Determinator für einen Intensitätsänderungswert die relative Intensitätsän derung über der Kandidaten-Kantenposition c an zwei verschiedenen, vorbestimmten Offset-Werten durch Bestimmung von
mißt, wobei δ₁ und δ₂ die zwei verschiedenen, vorbestimmten Offset-Werte sind und ΔI_1,c und ΔI_2,c die relative Intensitätsänderung über der Kandidaten-Kantenposition c an den zwei verschiedenen, vorbestimmten Offset-Werten bezeichnen.

24. System nach Anspruch 23, bei dem der Determinator für einen Intensitätsänderungswert verifiziert, dass die relati ve Intensitätsänderung die vorbestimmten Kriterien erfüllt, indem verifiziert wird:
ΔI_min,c min(ΔI_1,c, ΔI_2,c) < Δ_min;
ΔI_max,c max(ΔI_1,c, ΔI_2,c) < Δ_max; und
γ min(ΔI_1,c, ΔI_2,c)/max(ΔI_1,c, ΔI_2,c) < γ_min.

25. System nach Anspruch 15, bei dem der Fehler-Determinator eine Kandidaten-Kantenposition mit einem kleinsten Fehlerwert auswählt.

26. System nach Anspruch 25, bei dem der Fehler-Determinator ferner alle übrigen Kandidaten-Kantenpositionen aus wählt, die einen Fehlerwert haben, der kleiner ist als ein vorbestimmter Prozentsatz des kleinsten Fehlerwertes.