用于从断层合成数据生成边缘保留合成乳房摄影的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像处理方法、图像处理装置、乳房摄影成像系统、计算机程序单元以 及计算机可读介质。
【背景技术】
[0002] 在X射线断层合成中，来自不同角的多个X射线投影（例如，乳房摄影）被采集并 且计算地被组合为3D断层摄影图像体积。
[0003] 通常，至少一个常规2D乳房摄影也被采集作为参考图像。然而，这以又一辐射剂 量暴露为代价。另一选项是使用计算方法来从可用3D断层摄影图像体积生成"合成"乳房 摄影视图。
[0004] 计算合成乳房摄影的方法基于最大强度投影（MIP)途径，并且在US7760924中被 描述。
【发明内容】
[0005] 因此可以有对用于计算投影图像的备选方法和有关的装置的需要。
[0006] 由独立权利要求的主题来解决本发明的目的，其中，另外的实施例被并入在从属 权利要求中。应当注意，本发明的以下描述的方面同样适用于图像处理装置、乳房摄影图像 处理系统，计算机程序单元以及计算机可读介质。
[0007] 根据本发明的第一方面，提供了一种形成在（N-k)维投影超平面（HP)(或子空间） 中的（N-k，k彡1)维投影图像的图像处理方法，包括：
[0008] 接收由图像单元组成的N维图像体积，以及跨所述体积的至少一个空间投影方向 的定义；
[0009] 针对在垂直（或正交）于所述空间方向的（至少一个）超平面（或子空间）中的 至少第一图像单元和第二图像单元，计算针对多个单元的权重；其中，所述第一图像单元的 权重高于所述第二图像单元的权重，所述权重提供针对在至少两个图像单元处的各自的图 像信息内容的度量；
[0010] 跨所述N维图像体积并且沿着所述空间方向应用加权投影操作，因此将至少所述 第一图像单元和所述第二图像单元投影到在所述投影超平面中的投影图像单元的各自的 投影图像单元上，其中，所述权重被应用在针对每个各自的单元的所述加权投影操作中。
[0011] 在一个实施例中，N= 3,k= 1，并且，具体而言，根据一个实施例，图像体积是具有 形成各个2D超平面的切片的3D断层合成体积，并且要被形成（合成）的投影图像是合成 乳房摄影。
[0012] 根据提出的方法，具有分配的更低权重的图像单元仍然被用在各自的投影操作 中。这允许投影图像例如考虑在体积中的各个超平面内的图像单元值的不同分布。
[0013] 又换言之，比如（来自相同超平面的）第二图像单元的更低权重仍然被应用在加 权投影操作中，并且不仅比如第一图像单元的更高权重被应用在加权投影操作中。权重不 是每超平面被分配，而是被分配到在超平面内的个体图像单元，并且来自超平面的每个图 像单元被用在投影操作中，其中，图像单元值根据它们各自的权重来贡献。来自相同切片 (超平面）的较少权重图像单元（例如，体素）的值仍然贡献于在投影超平面中的各自的投 影体素的值的计算。不仅（来自所述切片）的更高权重体素的值贡献于形成投影图像。
[0014] 以这种方式，提出的方法允许保留图像中的结构细节，不管实际图像值（例如，"亮 度"或强度）。空间上小范围或具有低衰减（其中，其体素具有更低亮度）的特征仍然被考 虑在合成的投影图像中。空间分辨率能够与在图像体积中的图像信息的"锐利度"一起被保 存。同样，能够防止在断层合成体积中可见的一些结构（例如，在乳房摄影背景下的病变） 的光学遮挡（在投影图像中）。否则，如果结构刚好位于（在投影方向中）其他更亮的图像 单元"后面"，则可以发生遮挡。如本文提出的，权重随信息内容度量和变化，亦即，图像单元 的信息内容越高，权重越高。如本文中使用的"信息内容"意指由该图像单元或其中间邻域 (例如，在体素方面，邻域直径为跨少许（例如，5-10)体素）表示的图像结构或图像特征。 如果在所述图像单元值的值和在邻域中的近邻图像单元的值之间具有高可变性，则在图像 单元处具有高的信息内容。
[0015] 根据一个实施例，对所述权重的计算包括对所述至少两个图像单元的梯度的幅度 或在两个图像单元的各自的邻域中的图像单元的梯度的幅度的计算。
[0016] 根据一个实施例，梯度幅度测量包括建立边缘度量。更具体而言，并且根据一个实 施例，梯度幅度测量包括应用Sobel滤波器的步骤，但是也设想了能够响应于图像结构信 息的其他滤波器，诸如Canny边缘算子。在备选或补充实施例中，权重的计算包括在所述至 少两个图像单元的各自的邻域中的CAD(计算机辅助设计）图像特征检测。
[0017] 根据一个实施例，权重计算i)在所述加权投影操作开始之前，基本跨整个图像体 积T被执行，或者ii)在所述加权投影操作开始之前，仅跨所述图像体积T的部分被执行。 根据一个实施例，当所述加权投影操作在所述方向中跨所述体积T继续进行时，执行权重 计算。在这些实施例中，体积和时间的可调整性允许将所提出的方法适应于现有工作流程 (例如，日程安排要求）和/或存储器/CPU时间约束。
[0018] 根据一个实施例，所述加权投影操作包括跨所述体积T的正向投影，但是本文也 设想了其他投影方法（例如，包括如在下一个实施例中的时间分量）。
[0019] 根据一个实施例，所述图像体积是动态"4D"体积（N= 4,k= 2)，并且其中，权重 计算步骤包括计算时间和空间梯度分量两者，并且所述投影超平面对应于动态2D投影视 图。
[0020] 根据一个实施例，所述图像单元是个体体素或者是所述体积的更粗分区的单元。 在一个实施例中，图像单元的尺寸能够被调节，因此提供找到在分辨率要求和计算时间和/ 或存储器约束之间的有用平衡的手段。
[0021] 提出的方法的主要应用（但是不限于）是在X射线乳房摄影中的筛查和诊断。利 用本途径，可以省略常规2D乳房摄影（亦即，除了先前采集的断层合成体积块涉及的那些 之外的实际图像采集（非合成的）），并且合成的图像可以代替常规2D乳房摄影。任何种类 的断层合成应用，诸如肺/胸部断层合成，骨科断层合成将受益于该方法。所述方法也能够 被应用到提供3D体积的其他成像模态，例如，乳房CT、胸部CT、胸部MR等。
[0022] 同样，由正向投影器使用的投影可以是平行或中心投影等。
[0023] 同样，也设想将提出的方法应用到更高维度数据集（N多4)，其中，例如在数据挖 掘操作中具有维度（η多3)的在超平面或（子空间）上的投影，或在地质或天文测量等中 采集的数据体积。
【附图说明】
[0024] 现在将参考以下附图来描述本发明的示范性实施例，其中：
[0025] 图1示出了包括视图合成器的成像布置的方框图；
[0026] 图2示出了在3D图像体积上的图1的视图合成器的操作；
[0027] 图3示出了图像处理方法的流程图；
[0028] 图4示出了在各个体模上的图3的方法的操作。
【具体实施方式】
[0029] 参考图1，示出了根据一个实施例的成像布置100。布置100包括乳房摄影成像系 统MIS和工作站WS，所述工作站用于控制所述乳房摄影成像系统MIS的操作。
[0030] 乳房摄影成像系统MIS包括被安装在墙上或独立式的框架FR。刚性成像器支架 1C被安装在所述框架FR上，从而可沿着垂直轴y滑动。成像器支架可由适当的致动器-控 制器布置来供电，以便沿着所述轴精确定位，从而因此使成像系统适应乳房BR要被成像的 患者的高度要求。
[0031] 成像器支架1C通常是加长的，并且在一端上承载X射线源XR，并且在另一端上承 载X射线辐射敏感探测器D。支架1C被封装在具有开口的壳体Η中，所述开口定义在X射 线源XR和探测器D之间的检查区域。换言之，探测器D被定位为跨检查区域与辐射源XR 相对，以在辐射射束XBR穿过感兴趣区域R0I之后接收所述辐射射束。在检查区域中，具有 可滑动（沿着垂直ζ-轴）布置的压板CP，其能够人工地或通过经由适当的致动器-控制器 布置对其供电而在X射线源XR和探测器D之间穿梭。成像器支架1C也可围绕垂直y轴旋 转，其中，所述y轴穿过检查区域并且正交于z轴。依靠经由适当的致动器控制器布置对支 架进行供电，来实现旋转，因此，X射线源并且因此探测器在围绕检查区域的通常圆形轨道 中行进。以这种方式，X射线源（并且因此探测器D)能够假设相对于检查区域的期望角位 置的范围。支架1C的每个角位置Θ定义成像或投影方向（在下文中同样被称为Θ)，如下 面将更详细解释的。更简单的实施例也可以允许人工地实现旋转，在这种情况下，适当定位 的把手选项被布置在壳体Η上。
[0032] 经由适当的接口手段OUT并且跨通信网络将成像系统MIS连接到工作站WS。通 常，工作站是计算系统，利用其，临床医师（"用户"）够控制成像系统的操作。根据