外围均衡的最小背景估计的制作方法

本发明涉及X射线成像领域。具体地，本发明涉及用于感兴趣对象的检查的检查装置、感兴趣对象的检查的方法、计算机可读介质和程序单元。

背景技术：

在X射线成像中，要由X射线检查装置检查的感兴趣对象可以具有非恒定厚度，尤其是在其外围，即在其边界区域中。在乳房摄影和乳房断层合成中，患者的乳房，即感兴趣对象能够被按压在两个按压板之间，并且然后使用X射线源进行扫描。在外围区域中，在乳房不再接触板的地方，X射线的X射线衰减可以比在对象的中心区域中更小。为了允许单个灰度窗口以用于查看，该效应能够需要被补偿。为了该目的，可以使用所谓的外围均衡方法。

ULRICH BICK等人：“Density Correction of Peripheral Breast Tissue on Digital Mammograms”，RADIOGRAPHICS，第16卷、第6号、1996年11月1日(1996-11-01)、第1403-1411页描述了一种检查装置，其中，在视频显示器上查看数字乳房摄影。已经发展了对于在乳房摄影上的女性乳房的暗外围部分的选择性增强(即密度校正)的算法。

技术实现要素：

可以期望改进在对象的外围区域中的感兴趣对象的图像。

在独立权利要求中陈述了本发明的方面。在从属权利要求、说明书和附图中说明了优点和另外的实施例。

本发明的第一方面涉及用于对感兴趣对象进行检查的检查装置。检查装置包括存储单元和处理单元。存储单元被设计为将感兴趣对象(例如，女性乳房)的图像的图像数据存储并提供到处理单元。图像数据包括对象数据(其涉及感兴趣对象)和非对象数据(其涉及在感兴趣对象之外的区域)。

处理单元被编程为执行从非对象数据对对象数据的分割，并且确定线，所述线是等值轮廓线，并且在距感兴趣对象的边界恒定距离处延伸和/或在感兴趣对象的恒定厚度的区域中延伸。

处理单元还被编程为通过沿着等值轮廓线执行对象数据的最小滤波来生成感兴趣对象的经最小滤波的图像，从而由被定位于第一像素的近邻区域(例如，邻近于第一像素或具有在第一像素与第二像素之间的很少(例如不多于20或30)像素)中的等值轮廓线上的第二像素的更低强度值代替被定位于等值轮廓线上的第一像素的更高强度值。由此，创建了新的经最小滤波的图像。处理单元还被编程为在经最小滤波的图像的生成之后执行对象数据的外围均衡。

通过沿着具有与乳房的皮肤线的等距离的路径找到衰减最小值来增强对象数据的外围均衡可以看作为本发明的要点。这可以帮助减少围绕高衰减结构的厚度过高，并且在多数情况下，这可以帮助减少由常规外围均衡引起的下冲伪影。

处理单元适于，即被编程用于，在外围均衡期间，执行通过对最小滤波的图像进行低通滤波经对背景数据估计的确定，从图像数据减去背景数据估计，并且将期望的均匀背景衰减图像添加到图像数据，已经从其中减去了所述背景数据估计。

根据本发明的示范性实施例，处理单元适于在最小滤波之前，使用低通滤波器执行对象数据的预模糊。

可以通过对在检查流程期间采集的谱数据的评价来确定等值轮廓线。在谱X射线成像中，可以使用能够辨别入射光子的能量的探测器。这样的探测器的一个范例是具有至少两个能量阈值的光子计数探测器。发生在X射线管与探测器之间的X射线衰减主要地基于两个主要效应：光电效应和康普顿散射。由此，可以能够将来自探测器的不同能量水平的测量结果变换到这两个效应上，即通过光子效应和康普顿散射的测量的衰减。

在乳房摄影成像的情况下，该变换可以，备选地被校准以给出针对腺和脂肪组织交叉长度的估计，因为这些组织具有不同光/康普顿属性。

将测量的光子强度或计数映射为针对通过不同材料的交叉长度的估计的过程被称为材料分解。该过程可以是或基于功能或基于查找表的，并且其能够必须通过将不同已知材料组成插入到探测器元件的束上针对每个探测器被提前校准。由此，可以导出映射，其将来自两个或更多能量分箱的接收到的探测器读数转换成经校准的材料组合。

根据本发明的另一示范性实施例，通过从非对象数据、对象数据和/或图像数据识别感兴趣对象的边界来确定等值轮廓线。在感兴趣对象是乳房的情况下，边界是乳房的皮肤。

由此，通过识别对象的边界并且通过将等值轮廓线定义为平行于边界线，即具有到感兴趣对象的恒定距离的线，来以几何方式确定等值轮廓线。

检查装置可以以这样的方式被调整：沿着等值轮廓线对对象数据的最小滤波包括第一像素的选择、第一像素的强度值的确定、被定位于等值轮廓线上并且邻近于第一像素的预定数量的近邻像素中的每个的每个强度值的确定，所述等值轮廓线延伸通过第一像素。在通过对对象数据的最小滤波生成的图像(即，“经最小滤波的图像”)中，如果更低强度值存在，则执行由预定数量的邻近像素的最低强度值代替第一像素的强度值。如果第一像素的强度值低于或等于预定数量的近邻像素的最低强度值，则不发生强度值的代替。在该最小滤波过程期间不可以改变原始图像，即原始对象数据，但是经最小滤波的图像被创建。

在此之后，针对紧接第一像素的像素执行对应最小滤波，这可以导致通过对对象数据的最小滤波生成的图像的更新(如果近邻像素具有比紧接第一像素的像素更低的强度值)等，直到在对象的外围区域中的所有像素已经被最小滤波，并且已经生成了经最小滤波的图像。

根据本发明的另一示范性实施例，对象数据的外围均衡包括低通滤波。

检查装置可以被调整为二维乳房摄影检查装置或断层合成检查装置。

本发明的另一方面涉及一种检查感兴趣对象的方法，其中，采集感兴趣对象的图像的图像数据，所述图像数据包括对象数据和非对象数据。然后，执行从非对象数据对对象数据的分割，并且确定线，所述线是等值轮廓线，并且在距感兴趣对象的边界恒定距离处延伸和/或沿着感兴趣对象的恒定厚度延伸。

沿着等值轮廓线执行对对象数据的最小滤波，从而由被定位于等值轮廓线上的第二像素(其被定位于第一像素的近邻区域中)的更低强度值代替被定位于等值轮廓线上的第一像素的更高强度值，从而导致经最小滤波的图像。然后，执行所述对象数据的外围均衡。

本发明的另一方面涉及一种包括程序单元的计算机可读介质，所述程序单元当由处理单元运行时，适于命令处理单元执行以上(以及下面进一步)描述的方法步骤。

根据本发明的另一方面，提供了一种程序单元，器当由处理单元运行时，适于命令处理单元执行以上(以及下面进一步)描述的方法步骤。

本发明的这些和其他方面将根据下文描述的方面而显而易见，并且将参考下文描述的方面得到阐述。

附图说明

图1示出了根据本发明的示范性实施例的检查装置。

图2示出了乳房的三幅图像。

图3示出了根据本发明的示范性实施例的方法步骤。

图4示出了沿着其布置像素的等值轮廓线。

图5示出了根据本发明的示范性实施例的方法的流程图。

附图标记列表

100 检查装置

101 存储单元

102 感兴趣对象

103 处理单元

104 等值轮廓线

105 恒定距离

106 外围边缘(皮肤线)

107 对象数据

108 非对象数据

109 第一像素

110 第二像素

111 像素

121 按压板

122 按压板

123 X射线源

124 中心区域

125 外围非按压区域

201 原始图像

202 图像

203 图像

204 曲线图

205 绘图

206 绘图

207 绘图

208 交叉

401 盒子

501 方法步骤

502 方法步骤

503 方法步骤

504 方法步骤

505 方法步骤

506 方法步骤

507 方法步骤

508 方法步骤

具体实施方式

附图是示意性的而不是按真实比例。如果在不同附图中使用相同的附图标记，则它们可以涉及相同或相似的元件。然而，相似或相同的元件也可以用不同的附图标记标注。

图1示出了根据本发明的示范性实施例的检查装置100。检查装置可以被调整为谱X射线检查装置、乳房摄影检查装置和/或断层合成检查装置。

检查装置100包括X射线源123，能够从所述X射线源朝感兴趣对象102，即，女性乳房发射X射线。乳房被定位于两个按压板或按压平板121、122之间。乳房的更多中心区域124被完全按压，并且具有恒定的厚度，其中，乳房的更多外周区域125仅被部分按压，并且具有朝外周边缘106，即乳房的边界或皮肤线减小的厚度。

在感兴趣对象的另一侧上，可以布置探测器阵列126，其探测在X射线源上的已经通过感兴趣对象的辐射。

由处理单元103控制检查装置100，所述处理单元被连接到存储单元101，可以将由检查装置采集的图像数据存储在所述存储单元上。

在乳房摄影和乳房断层合成中，放射科医师可以具有使用单个灰度水平和窗口看到所有相关图像细节的期望。由于乳房102的衰减在非按压区域125中(其朝皮肤线106延伸)更低，因此所谓的外围均衡可以被执行以将外部衰减水平向上提升到优选平均乳房衰减，其适合单一水平/窗口设置。可以通过在个体区域中减去乳房的估计平均衰减(背景数据估计)执行外围均衡，并且添加回期望的背景衰减水平，其通常是均匀的。获得背景数据估计的一种方式是借助于低通滤波模糊对象数据，即乳房的图像。

然而，模糊图像意味着具有更高衰减的组织将增加估计的平均衰减。校正具有过高估计值的图像能够引起下冲，特别是接近高对比结构。这在图2的图像202中被示出(参见两个箭头)。附图标记201指代没有均衡的原始图像。

沿着等值轮廓线104执行根据本发明的示范性实施例的最小滤波，所述等值轮廓线是具有到皮肤线106的恒定距离的曲线。在理想情况下，仅考虑具有更少衰减的脂肪背景组织并且没有如腺组织的结构，其能够具有更高的密度而不必在体积中的更长交叉长度。从估计中取出这些结构可以减少乳房厚度的过高估计并且可以减少下冲。

根据本发明的示范性实施例，如果可能，通过从对象数据中移除高对比组织像素值来延伸针对背景估计的模糊方法。

这可以通过找到在第一像素的近邻区域中的像素之中的最小强度像素值来完成，其中，所有这些像素具有到皮肤线的近似相同距离和/或被定位于沿着其乳房的厚度是恒定的路径上。该方法可以从背景数据估计中移除高衰减像素值，并且利用低衰减组织像素值代替他们。在理想情况下，如果其存在，这些是脂肪组织值。

在最小滤波之后，可以执行常规外围均衡，其现在可以导致更少的过冲，如能够从在图2中的图片203中看到的。此外，针对在外围区域中的更高衰减结构(诸如腺组织)的强度值可以变得与在完全按压区域中的对应结构更一致。

曲线图204示出了沿着针对图像201(参见绘图205)、图像202(参见绘图206)和图像203的交叉208的像素强度，其已经根据本发明的示范性实施例被处理(参见绘图207)。如能够从曲线图204中看到的，绘图207反映比原始图像(绘图205)和图像202(其已经用常规外围均衡处理，而没有最小滤波)更恒定的像素值。

图3示出了乳房102的原始图像数据，其包括对象数据107和非对象数据108。在分离步骤中，图像数据被分离成两个数据集，一个包含对象数据，并且另一个包含非对象数据。然后在从对象数据生成的图像中定义等值轮廓线104，等值轮廓线104具有距感兴趣对象102的皮肤线106的恒定距离105。

根据本发明的方面，沿着乳房的等值轮廓线执行最小滤波，所述等值轮廓线被定位于乳房的外围区域(其中乳房是非恒定厚度的)中。方法基于沿着这些线的乳房的厚度应当近似相等的想法。此外，脂肪，低衰减组织能够比高衰减腺组织更适合于背景估计，所以其是优选的。最小滤波可以仅在选定的第一像素的局部近邻区域中被执行，因此在乳房背景中的变化不需要被考虑。如果最小滤波仅仅找到高衰减组织，那么滤波器输出至少不比常规方法更差。

在谱断层合成的情况下，该方法可以用以下的方式来改善：能够从在测量期间采集的数据中导出已经通过对应X射线贯穿了多少腺体和脂肪组织的估计。对于准确的厚度均衡，能够有必要重建在体积中的每个部分处的脂肪组织量，这归因于有限的断层角度可能是不可能的。代替地，脂肪组织体积可以利用标准方法来近似重建，诸如移位加方法或迭代方法，并且这些值可以被用作针对厚度均衡的脂肪背景的近似估计。备选地，可以在3D中重建乳房的近似高度图，例如，通过体素的不同交叉长度的平均，并且这些值可以被用作针对最小滤波的等值轮廓线估计。

此外，谱成像也可以有助于克服在2D乳房摄影中的厚度均衡问题。乳房高度图可以如在WO2014097026A1中描述地被生成，并且然后被用于导出针对给定最小滤波方法的真实等值轮廓线。备选地，测量的乳房高度值可以被用于，根据在按压板和给定射线的测量的乳房厚度之间的距离差异，通过添加均匀衰减，例如脂肪组织的衰减来执行外围均衡。换言之，具有在X射线射束中的空气的交叉长度利用例如脂肪组织虚拟地填充，从而导致均匀图像表现。

图4示出了与多个像素交叉的等值轮廓线104。在沿着等值轮廓线104的对象数据的最小滤波期间，识别在等值轮廓线上的第一像素109，并且确定其强度值。另外，确定近邻第二像素110的强度值，并且如果这些强度值中的一个低于第一像素109的强度值，由该(最小)强度值代替第一像素值，由此创建经最小滤波的图像。在该最小滤波步骤期间考虑的第一像素和近邻像素全部位于等值轮廓线104上，并且被定位于虚拟盒子401中，即具有不超过距第一像素109的最大距离。

在该最小滤波步骤之后，移除盒子401，在(原始)对象数据中，一个像素还沿着等值轮廓线104，并且“新的”第一像素现在是像素111。现在针对像素111执行相同流程，这可以导致在经最小滤波的图像中由在盒子401内部的近邻像素中的一个的更低像素值(其已经将一个像素移动到右边)对像素111的值的代替。能够针对等值轮廓线104上的每个像素执行该方法，在其之后，确定第二等值轮廓线，其是更靠近或更远离皮肤线的一个像素。在感兴趣对象的外围区域中的所有像素已经是最小滤波期间的“第一像素”之后，最小滤波可以停止。

图5示出了根据本发明的示范性实施例的方法的流程图。在步骤501中，图像数据由检查装置来采集，并且在步骤502中被存储在存储单元中。根据初始图像数据，在步骤503中，通过使用适当的分割方法执行对象数据，即乳房和非对象数据的分割。根据对象数据，导出轮廓线，其具有到乳房皮肤线的相同距离和/或其沿着其中乳房具有恒定厚度的线延伸(步骤504)。在步骤505中，对象数据或图像利用小低通滤波器来预模糊，以便除去噪声峰，因为最小滤波易受负噪声尖峰影响。

然后在步骤506中通过将每个图像像素最小滤波来生成输出图像，这涉及在两个方向上针对给定距离，例如15或20像素沿着相同等值轮廓线查找最小像素值。这导致具有沿着乳房的等值轮廓线的更少高强度像素和更多背景像素的图像。然后能够在步骤507中利用一个或多个外围均衡方法处置图像，以得到乳房厚度的估计，所述估计然后在步骤508中被用于最后校正。

经最小滤波的图像本身可能不适合作为厚度估计，因为其仍然能够将结构并入。在最小滤波器之后，仍然能够采集针对平均水平的估计的低通滤波。

尽管在附图和前面的描述中已经详细图示和描述了本发明，但是这些图示和描述应被视为说明性或示范性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。

通过研究附图、公开内容以及权利要求书，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时能够理解和实现对所公开的实施例的其他变型。在权利要求书中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以履行权利要求书中所记载的若干项目的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的部分提供的光学存储介质或固态介质，但计算机程序可也可以以其他形式来分布，例如经由因特网或者其他有线或无线电信系统分布。权利要求书中的任何附图标记不应被解读为对范围的限制。