医疗图像重建装置和加强深度信息的方法与流程

本发明涉及处理医疗图像的方法。更具体地，本发明涉及通过加强医疗图像的深度信息来重建医疗图像的装置和方法。

背景技术

通常已知的是用于从通过将计算机断层描扫与ct数据相结合所获得的ct数据来重建头部测量图像(cephalometricimage)或全景图像(panoramicimage)的方法。根据该方法，通过将沿要被看到的观察方向将所获得的三维ct图像的每一个切片图像重叠而形成例如头部测量图像这样的二维图像。在使用通过该方法形成的二维图像来呈现三维主体的深度信息方面存在上限，因为图像是通过将切片图像组合而获得的。

因而，为了增加通过使用ct数据形成的头部测量图像或全景图像的效用，已经执行了针对其提供深度分辨率信息的研究。然而，根据迄今的研究结果，随二维图像中深度分辨率增加，图像会更加变成ct图像，使得其会造成差异感或混淆感。此外，通过识别ct数据中主体的深度信息并基于其进行处理来执行加强二维图像深度信息的常规方法，由此对识别相应的ct切片来说会花费很长时间。出于上述理由，增加二维图像的深度分辨率的常规方法实际上不能用于医疗诊断。

因而，需要一种能减少二维图像中的差异感和造成混淆的可能性以及能强化二维图像中深度分辨率信息的图像处理方法。

技术实现要素：

技术问题

本发明的目的是提供一种形成加强深度分辨率信息的二维图像的装置和方法，该深度分辨率信息能提供有意义的深度分辨率，降低造成差异感和混淆的可能性。

本发明的另一目的是提供装置和方法，其形成使得来自主体的目标区域对比度加强的二维图像。

本发明的另一目的是一种形成加强深度分辨率信息的图像的装置和方法，使得主体的深度信息被快速识别。

本发明的目的并不限于上述。从以下描述可理解未公开的本发明的其他目的和优点，且将参考本发明的实施例对其进行描述。

技术方案

根据本发明的实施例，提供一种医疗图像处理装置。医疗图像处理装置可以包括输入接口，其被配置为从用户输入深度调整命令；图像处理和控制单元，其被配置为通过沿观察方向让部分或全部ct图像数据重叠而产生二维重建图像，并根据深度调整命令改变二维重建图像的至少一部分的对比度；和显示单元，其被配置为显示二维重建图像。

在一个实施例中，二维重建图像可以是头部测量图像或全景图像。

在一个实施例中，图像处理和控制单元可以根据观察方向在ct图像中设置多个区间，针对多个区间每一个产生权重图，且根据深度调整命令基于所选择区间的权重图改变二维重建图像的至少一部分的对比度。

根据本发明的实施例，提供一种医疗图像处理方法。处理方法可以包括：步骤(a)：通过沿观察方向将部分或全部ct图像数据重叠而产生二维重建图像；和步骤(b)：根据来自用户的深度调整命令输入改变二维重建图像的至少一部分的对比度，且显示改变的二维重建图像。

在一个实施例中，二维重建图像可以是头部测量图像或全景图像。

在一个实施例中，步骤(a)可以包括沿观察方向在ct图像数据中设定多个区间，且针对多个区间每一个产生权重图。

在一个实施例中，步骤(b)可以包括根据深度调整命令基于所选择区间的权重图改变二维重建图像的至少一部分的对比度。

有益效果

根据本发明的实施例，可提供二维图像，通过该二维图像可降低差异感和造成混淆的可能性，且可提供有用的深度分辨率信息和加强的对比度。

附图说明

图1是显示了用于执行根据本发明的加强二维图像中深度信息的方法的硬件平台例子的构造。

图2是显示了根据本发明的加强二维图像中深度信息的方法实施例的流程图。

图3是显示了ct图像的多个切片图像的例子的视图。

图4是显示了沿冠状位方向将ct图像的多个切片图像分为多个区间的例子的视图。

图5是显示了产生图2中权重图的步骤s202的详细过程的流程图的视图。

图6是显示了在第一层图像中具有8×8像素尺寸的简化图像的例子的视图。

图7是显示了在第二层图像中具有8×8像素尺寸的简化图像的例子的视图。

图8是显示了第一层图像的像素值被映射到用于第一区间的权重图的权重值的曲线例子的视图。

图9是显示了第二层图像的像素值被映射到用于第二区间的权重图的权重值的曲线例子的视图。

图10是显示了用于第一区间的权重图的视图。

图11是显示了用于第二区间的权重图的视图。

图12是显示了二维图像的视图，通过将图6的第一层图像与图7的第二层图像重叠而重建该二维图像。

图13是显示了在第一区间被选择时用于图10的第一区间的权重图被应用于图12的二维重建图像的结果的视图。

图14是显示了在第二区间被选择时用于图11的第二区间的权重图被应用于图12的二维重建图像的结果的视图。

图15是显示了沿冠状位方向的后前(pa)头部测量图像视图，通过使用从对身体头部部分进行射线照相而获得的三维ct图像数据对该头部测量图像进行重建。

图16(a)和16(b)是分别显示了针对区间执行根据本发明实施例的图像处理获得的结果图像的视图，显示了三维ct图像的多个区间中前牙和后牙的特点，且通过使用鼠标轮来指定所述区间。

图17是显示了结果图像的视图，通过使用计算机鼠标指定图15中箭头所示的部分(颞颌关节(tmj))而执行根据本发明实施例的图像处理获得该结果图像。

图18是显示了结果图像的视图，通过针对使用计算机鼠标指定的掩膜而执行根据本发明实施例的图像处理获得该结果图像。

具体实施方式

从与附图相关的以下实施例的详细描述能理解本发明的上述和其他目的、特征和优点。应理解，本发明并不限于以下实施例且可以以不同方式实施，且给出的实施例提供了本发明的完整描述，且为本领域技术人员提供了对本发明的完整理解。仅通过权利要求限定本发明的范围。

本文使用的术语仅是用于描述具体实施例的目的且不是要限制本发明。如在本文使用的，单数形式的目的是也包括复数形式，除非在上下文清楚地有其他表示。进一步应理解，术语“包括”、“包含”、和/或“具有”在本文中使用时是指所说特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在。此外，术语“模块”、“部分”、和“单元”用于表示处理至少一种功能或操作的单元。

此外，所有技术、科学或以其他的术语表示本领域技术人员所理解的含义，除非另有说明。词典中的常用术语应在相关技术写作的背景下进行理解，不应太过理想化或不切实际，除非本发明明确地进行限定。

下文，参考附图详细描述本发明的实施例。然而，在以下描述中，出于清楚的目的将省略本文中的已知功能和构造的详细描述。

图1是显示了用于执行根据本发明的加强二维图像中深度信息的方法的硬件平台例子的构造。

如图1所示，图像处理装置100可以包括输入接口110、图像处理和控制单元120、存储单元130和显示单元140。输入接口110可以配置为具有硬件或软件模块，用于接收执行根据本发明各种实施例的图像处理的用户命令输入。输入接口110可以通过将各种必要的命令输入到图像处理和控制单元120或通过指示所显示图像的一部分或全部来有用地用于执行各种图像处理操作。在一个实施例中，输入接口110可以包括计算机键盘、小型键盘、触摸板、鼠标等，但是输入接口的类型并不限于此；例如，可以包括通过上述输入装置控制的图形用户界面。显示单元140用于显示根据本发明各种实施例所形成的各种图像，且可以包括例如lcd显示器、led显示器、amoled显示器、crt显示器等的各种显示器。

存储单元130可以存储各种类型的图像数据，例如通过ct对主体进行拍照而获得的三维ct数据、通过使用三维ct数据产生的二维重建图像数据、根据本发明的各种实施例产生的权重图(weightmap)数据、用于产生权重图的表格映射数据、通过执行根据本发明各种实施例的图像处理操作而获得的中间结果的图像数据、二维重建图像数据(其中通过执行根据本发明各种实施例的图像处理操作而获得的深度信息被改变)等。存储单元130可以进一步存储用于实施图像处理和控制单元120所需的软件/固件。存储单元130可以通过存储介质实施，包括闪速存储器类型、硬盘类型、多媒体卡(mmc)、卡类型存储器(例如，安全数字(sd)卡或extream数字(xd)卡片等)、随机访问存储器(ram)、静态随机访问存储器(sram)、只读存储器(rom)、电可擦写可编程只读存储器(eeprom)、可编程只读存储器(prom)、磁性存储器、磁盘、光盘等中的任何一种。

图像处理和控制单元120可以配置为执行用于获得二维图像的各种图像处理操作，在该二维图像中，通过从存储单元130读取三维ct数据的一部分或全部而根据本发明的各种实施例来加强深度分辨率信息。图像处理和控制单元120可以被编程为将ct图像划分为沿观察方向的多个切片图像，且针对该多个切片图像产生用于沿观察方向设置的多个区间(section)的权重图。通过使用多个切片图像，图像处理和控制单元120可以进一步被编程为产生二维重建图像。图像处理和控制单元120可以进一步被编程为产生二维重建图像，在该二维重建图像中，通过响应于用户经输入接口110输入的深度调整命令而基于权重图或加法图(additionmap)来处理二维重建图像的至少一部分，使得至少一部分深度信息被改变。为了实施如上所述的图像处理操作，图像处理和控制单元120可以被编程为在像素单元或块单元中执行多个图像的重叠处理，以执行算术操作，例如多个图像的加法和减法、图像像素值的乘法和除法等。在一个实施例中，图像处理和控制单元120可以被编程为实施加强图像对比度、恢复图像和执行图像过滤的操作。

可以在硬件方面通过使用专用集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)、数字信号处理装置(dspd)、可编程逻辑装置(pld)、现场可编程门阵列(fpga)、处理器、控制器、微控制器、和微处理器中的至少一种来实施图像处理和控制单元120。可以通过能在上述硬件平台中执行的固件/软件模块来实施图像处理和控制单元120。本文中，可以通过使用以适当编程语言编写的一个或多个软件应用来实施固件/软件模块。

图2是显示了根据本发明的加强二维图像中深度信息的方法实施例的流程图。

根据本发明实施例的处理医疗图像的方法以步骤s201开始：在形成ct图像的多个切片图像中沿观察方向设定多个区间。图3和4是显示了沿冠状位方向(coronalview)305将ct图像的多个切片图像307分为多个区间401-1到401-n的例子的视图。然而，除了冠状位方向，多个切片图像307可以沿矢状位方向或沿轴向位方向分为多个区间。在所示实施例中，例如，多个切片图像307被均匀划分，使得在每一个区间中包括预定数量的切片图像(例如，四个)。然而，多个切片图像307可以被划分为使得每一个区间中包括不同彼此的多个切片图像。

在步骤s202，针对步骤s201中设置的多个区间每一个产生权重图。用于多个区间每一个的权重图可以包括各像素位置的权重值。下文中，参见图5到9，将详细描述步骤s202。首先，图5是产生图2中的权重图的步骤s202的详细过程的流程图。

在步骤s501中，通过将包括在多个区间每一个中的至少一个切片图像重叠而形成相应区间的区间层图像(sectionallayerimage)。可以通过将每一个区间中包括的至少一个切片图像重叠而获得区间层图像。在一个实施例中，可以通过从包括在每一个区间中的至少一个切片图像、针对沿观察方向的每一个像素计算平均值或加权平均值。图6和7是显示了作为区间层图像的具有8×8像素尺寸的简化图像的例子。下文中，为了方便描述，假定多个区间层图像为两个，且在图6和7的例子中所示的两个区间层图像分别被称为第一层图像600和第二层图像700。

在步骤s502，基于步骤s501中形成的各区间层图像的像素值产生相应区间的权重图。在一个实施例中，针对被设置为用于对所形成的区间层图像的每一个对比度进行加强的每一个像素的权重值可以被确定为在用于相应区间的权重图中相应像素位置处的权重值。在一个实施例中，在相应区间层图像中的像素值变大时，用于相应区间的权重图中的相应像素位置处的权重值会设置得大。在一个实施例中，用于相应区间的权重图的权重值可以设置为与相应区间层图像中的相应像素值成比例。在一个实施例中，可以识别相应区间层图像中像素值的最小值到最大值；针对与具有最小值的相应区间层图像中的至少一个像素对应的相应区间的权重图的至少一个像素位置，可以指定最小权重值；且针对与具有最大值的相应区间层图像中的至少一个像素对应的相应区间的权重图的至少一个像素位置，可以指定最大权重值。在一个实施例中，对于与具有最小值和最大值之间值的相应区间层图像中的像素对应的相应区间的权重图的像素位置，可以将通过基于最小权重值和最大权重值进行差值而获得的值指定为权重值。最小权重值和最大权重值可以设置为具有用于加强每一个区间层图像的对比度的任意值。最小权重值和最大权重值之间的差变大时，对比度和深度分辨率上升。替换地，在该差变小时，加强深度信息的效果变差。此外，在最小权重值变得太小时，图像的细节会丢失，且在最大权重值变得太大时，具有高亮度的对象的分辨率会变差。因而，通过考虑上述特征，可以根据诊断目的选择最小权重值和最大权重值。在一个实施例中，最小权重值可以被设置为等于或大于0且等于或小于1.0，且将最大权重值设置为等于或大于1.0的任意值，但是最小权重值和最大权重值并不限于此。

如上所述，已经描述了基于各区间层图像的像素值产生相应区间的权重图的步骤s502的例子。然而，在步骤s502，并非产生权重图，可以产生加法图。例如，假定在如上所述的实施例中特定区间层图像中的像素值为a，且与该特定区间层图像对应的权重图中的权重值为b时，a*(b-1)的值可以设置为相应加法图中的权重值。

现在，通过使用图6和7所示的第一层图像600和第二层图像700来示例性说明产生权重图的过程。在图6的第一层图像600中，存在5、10和100的像素值，它们之中，最小像素值为5，且最大像素值为100。在图7的第二层图像700中，存在5、10、100和150的像素值，它们之中，最小像素值为5，且最大像素值为150。在图8和9中，显示了曲线图，其中第一和第二层图像中的像素值分别映射到第一和第二区间的权重图的权重值。根据图8所示的实施例，作为第一层图像600中的最大像素值的100可以映射到最大权重值(在本实施例中其被假定为2.0)，最小像素值5可以映射到最小权重值(在本实施例中其被假定为1.0)，且中间像素值10可以映射到最大像素值和最小像素值之间的约1.2的权重值。根据图9所示的实施例，作为第二层图像700中的最大像素值的150可以映射到最大权重值(在本实施例中其被假定为2.0)，最小像素值5可以映射到最小权重值(在本实施例中其被假定为1.0)，且中间像素值10和100可以映射到最大像素值和最小像素值之间的约1.2和约1.7的权重值。在一个实施例中，图8和9的映射曲线可以在映射表中实施。出于例子的目的，图10和11分别显示了用于根据上述方法产生的第一和第二区间的权重图1000和1100。

如上所述，通过参考相应区间层图像的像素值，用于多个区间每一个的加法图的加法值或权重图的权重值可以被确定为用于加强同一图像的对比度的值。因而，根据本发明的确定权重值或加法值的方法并不限于如上所述的实施例。

再次参见图2，在步骤s203，通过使用多个切片图像来产生二维重建图像。在本步骤中重建的二维重建图像可以是头部测量图像(cephalometricimage)或全景图像(panoramicimage)。在一个实施例中，可以通过将多个切片图像沿观察方向重叠而产生二维重建图像。在一个实施例中，可以通过将在步骤s501中产生的区间层图像沿观察方向重叠而产生二维重建图像。出于展示的目的，通过将图6的第一层图像600与图7的第二层图像700重叠而重建的二维图像如图12所示。在步骤s204，可以将在步骤s203产生的二维重建图像1200显示出来。

在步骤s205，响应于来自用户的深度调整命令，确定从用于多个区间的权重/加法图确定的一个权重/加法图，且产生二维重建图像，在该二维重建图像中，通过基于确定的权重/加法图处理二维重建图像1200的至少一部分，改变了深度信息的至少一部分。本文中，通过以下任何一个操作可以产生用户输入：指定用户想要通过使用计算机鼠标在所显示的二维重建图像1200中调整深度信息的位置，将用户想要通过使用计算机鼠标在所显示的二维重建图像1200中调整深度信息的部分指定为掩膜(mask)，和通过旋转计算机鼠标轮从多个区间中选择特定区间。

在通过指定用户想要在所显示的二维重建图像1200中调整深度信息的位置的操作而产生用户输入时，可以从多个区间中选择一区间(该区间包括代表指定位置处的主体特点的至少一个切片图像)，按像素将用于所选择区间的权重/加法图的权重/加法值应用于二维重建图像1200，由此可以产生深度信息被改变的二维重建图像。在通过将用户想要在所显示的二维重建图像1200中调整深度信息的部分指定为掩膜的操作而产生用户输入时，从多个区间中选择一区间(该区间包括代表指定掩膜中的主体特点的至少一个切片图像)，可以按像素将所选择区间的权重/加法图的相应权重/加法值应用于二维重建图像1200的指定掩膜，由此可以产生深度信息的至少一部分被改变的二维重建图像。在通过旋转计算机鼠标轮由用户从多个区间中选择特定区间的操作产生用户输入时，可以按像素将用于所选择的特定区间的权重/加法图的权重/加法值应用于二维重建图像1200，由此可以产生深度信息被改变的二维重建图像。

在一个实施例中，步骤s205中对二维重建图像1200的处理可以包括按像素将所选择的权重图的权重值乘以二维重建图像1200的像素值。在一个实施方式中，步骤s205中对二维重建图像1200的处理可以包括按像素将所选的加法图的权重值和二维重建图像1200的像素值相加。

图13是显示了在选择第一区间时将图10的第一区间的权重图1000应用于图12的二维重建图像1200的结果的视图，且图14是显示了在选择第二区间时将图11的第二区间的权重图1100应用于图12的二维重建图像1200的结果的视图。如从图13和14的最终结果图像1300和1400所观察的，可以查证，在选择第一区间时，第一层图像600的特点被加强，且在选择第二区间时，第二层图像700的特点被加强。

图15是显示了冠状位后前头部测量图像的照片的视图，其是通过使用三维ct图像数据重建的，所述三维ct图像数据是通过对身体的头部部分进行射线照相所获得的。图16(a)和16(b)是分别显示了按指定区间通过执行根据本发明实施例的图像处理而获得的结果图像的视图，其中通过使用鼠标轮很好地从三维ct图像的多个区间很好地显示了前牙和后牙的特点。所查证的是，与图15相比，以高对比度更好地表达了图16(a)和16(b)的照片中所示的前牙和后牙的特点。图17是显示了通过使用计算机鼠标指定图15中的箭头1500示出的颞颌关节(temporomandibularjoint：tmj)、通过根据本发明实施例的图像处理获得的结果图像的照片的视图。所观察到的是，与图15的照片相比，更加强了图17的照片中的颞颌关节的对比度。图18是显示了通过根据本发明实施例对掩膜进行图像处理而获得的结果图像的照片，掩膜是通过使用计算机鼠标将图18所示的掩膜1800指定为图15中的掩膜而被指定的。本文中，与图15的对比度和分辨率相比，掩膜1800的对比度和分辨率被显著改善。

在本文公开的实施例中，示出的部件配置和步骤顺序可以根据实施本发明的环境和需求而改变。例如，一些部件或一些步骤可以省略，或一些部件或一些步骤可以整合并在一个部件中或一个步骤中执行。此外，一些组成元件的布置顺序和连接可以改变。

前述示例性实施例和优点仅仅是示例性的不应被理解为限制性的。本发明可容易地应用于其他类型设备。还有，示例性实施例描述的目的是展示，而不是限制权利要求的范围，且本领域技术人员可以连接许多替换例、修改例和变化例。因而，本发明仅通过所附权利要求确定本发明的范围。

附图标记描述

100：医疗图像处理装置

110：输入接口

120：图像处理和控制单元

130：存储单元

140：显示单元

305：观察方向

307：切片图像

401-1～401-n：区间

600：第一层图像

700：第二层图像

1000、1100：权重图

1200：二维重建图像

1300、1400：最终结果图像

1500：箭头

1800：掩膜