用于提供三维（3d）图像的方法和设备的制作方法
【专利摘要】提供一种用于提供三维（3D）图像的方法和设备。通过检测以不同角度向对象发射的X射线可创建多个第一投影图像。可通过对所述多个第一投影图像中的至少一个应用前向投影和插值来创建针对对象的部分体积的多个第二投影图像。可从所述多个第二投影图像之中选择左图像和右图像，并且可将选择的左图像和右图像作为3D投影图像为用户显示。
【专利说明】用于提供三维(3D)图像的方法和设备
[0001]本申请要求于2012年10月22日提交到韩国知识产权局的第10-2012-0117295号韩国专利申请的优先权，其公开通过引用全部合并于此。
【技术领域】
[0002]示例性实施例涉及一种用于提供三维(3D)图像的方法和设备。
【背景技术】
[0003]数字乳腺断层摄影(DBT)是指可用于从有限角度获取乳房的X射线投影图像，并基于获取的X射线投影图像来重构乳腺组织的三维(3D)体积的设备。例如，DBT可指可用于通过对多个X射线进行数字化来创建表示对象的身体的一部分的3D图像的设备。
[0004]为了通过使用重构的乳腺组织的体积来诊断可能包括乳腺癌的组织的状况，诊断医生目前一般观察恢复的体积的切片。在上述方法的情况下，诊断医生可能需要当在他的脑海中执行多个切片之间的成像相关性的同时执行诊断，并且可能需要通过使用大量的切片图像来执行诊断。另外，在使用切片图像的情况下，由于深度模糊，可能不能识别检测器平面上的扭曲的组织。
【发明内容】
[0005]根据一个或多个示例性实施例的一方面，可提供一种用于提供三维(3D)图像的方法，所述方法包括:获取通过使用X射线检测器检测从X射线源向对象发射的X射线而创建的多个第一投影图像；通过使用所述多个第一投影图像来产生表示对象的3D体积；通过对3D体积应用前向投影来创建多个第二投影图像；通过使用3D显示器来显示所述多个第二投影图像。
[0006]产生3D体积的步骤可包括:通过使用所述多个第一投影图像来产生对象的整体体积；将整体体积划分为至少一个部分体积。可从所述至少一个部分体积选择3D体积。
[0007]划分整体体积的步骤可包括:使用与检测器平面平行的至少一个平面。
[0008]可通过使用X射线检测器检测从X射线源以预定角度范围内的角度向对象发射的X射线来创建所述多个第一投影图像。
[0009]可基于与对象有关的辐射剂量来确定所述预定角度范围和包括所述多个第一投影图像的第一投影图像的数量中的至少一个。
[0010]创建所述多个第二投影图像的步骤可包括:通过对所述多个第一投影图像中的至少一个应用前向投影 和插值中的至少一个来创建至少一个二次投影图像。所述多个第二投影图像可包括所述多个第一投影图像和所述至少一个二次投影图像。
[0011]所述多个第二投影图像可包括可通过使用用户的左眼观察的左图像和可通过使用用户的右眼观察的右图像。
[0012]可基于用户的基线长度调整左图像和右图像中的每一个，使得通过观看左图像和右图像可识别3D体积。[0013]可基于3D体积的厚度调整左图像和右图像中的每 Iv，使得通过观看左图像和右图像可识别3D体积。
[0014]根据一个或多个示例性实施例的另一方面，可提供一种用于提供3D图像的设备，所述设备包括:x射线源，用于向对象发射X射线；X射线检测器，用于检测发射的X射线；控制器，用于通过使用多个第一投影图像来产生表示对象的3D体积，并用于通过对3D体积应用前向投影来创建多个第二投影图像，其中，通过使用X射线检测器检测从X射线源以不同角度向对象发射的X射线来创建所述多个第一投影图像；输出单元，用于输出所述多个第二投影图像。
[0015]控制器可通过使用所述多个第一投影图像产生对象的整体体积，并可将整体体积划分为至少一个部分体积。可从所述至少一个部分体积选择3D体积。
[0016]控制器可通过使用与检测器平面平行的至少一个平面，通过划分整体体积来产生所述至少一个部分体积。
[0017]可通过使用X射线检测器检测从X射线源以预定角度范围内的角度向对象发射的X射线来创建所述多个第一投影图像。
[0018]控制器可基于与对象有关的辐射剂量来确定所述预定角度范围和包括所述多个第一投影图像的第一投影图像的数量中的至少一个。
[0019]控制器可通过对所述多个第一投影图像中的至少一个应用前向投影和插值中的至少一个来创建至少一个二次投影图像。所述多个第二投影图像可包括所述多个第一投影图像和所述至少一个二次投影图像。
[0020]所述多个第二投影图像可包括可通过使用用户的左眼观察的左图像和可通过使用用户的右眼观察的右图像。
`[0021]控制器可基于用户的基线长度调整左图像和右图像中的每一个，使得通过观看左图像和右图像可识别3D体积。
[0022]控制器可基于3D体积的厚度调整左图像和右图像中的每一个，使得通过观看左图像和右图像可识别3D体积。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]从下面结合附图对特定示例性实施例的详细描述，示例性实施例的上述和其它方面将变得清楚并更易于理解，其中:
[0024]图1是示出根据一个或多个示例性实施例的三维(3D)图像提供设备和对象的示图；
[0025]图2是示出根据一个或多个示例性实施例的用于提供3D图像的方法的流程图；
[0026]图3是示出根据一个或多个示例性实施例的用于获取投影图像的方法的示图；
[0027]图4是示出根据一个或多个示例性实施例的用于创建第二投影图像的过程的示图；
[0028]图5是示出根据一个或多个示例性实施例的用于提供针对部分体积的立体图像的方法的示图。
【具体实施方式】[0029]现在将详细描述示例性实施例,其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指示相同的元件。下面通过参照附图来描述示例性实施例以解释本公开。
[0030]术语“重构的”和“恢复的”可彼此替换，从而在整个说明书中使用。
[0031]图1是示出根据一个或多个示例性实施例的三维(3D)图像提供设备100和对象190的示图。
[0032]参照图1，3D图像提供设备100可包括X射线源110、X射线检测器120、控制器130和输出单元140。
[0033]3D图像提供设备100可以是医学诊断设备。例如，3D图像提供设备100可以是数字乳腺断层摄影(DBT)。
[0034]X射线源110可向对象190发射X射线。对象190可以是患者或患者的身体部位，诸如，例如患者的乳房。
[0035]X射线检测器120可检测向对象190发射的X射线。
[0036]X射线检测器120和/或控制器130可基于检测到的X射线来创建投影图像。
[0037]可由等式I表示X射线的检测。
[0038][等式I]
[0039]10 = I ? e_ux
[0040]在等式I中，I表示从X射线源110输出的X射线的强度，U表示材料的唯一衰减系数，X表示材料的密度，Itl表示由X射线检测器120检测到的X射线的强度。
[0041]控制器130可基于创建的投影图像产生表示对象190的3D体积。
[0042]控制器130可针对产生的3D体积创建立体图像。立体图像可以是立体投影图像。立体图像可将与对象190相关的3D图像信息提供给3D图像提供设备100的用户。立体图像可以是提供针对执行对象190的医学诊断而使用的信息的3D图像。用户可以是3D图像提供设备100的用户，例如，对患者的组织进行诊断的观察者或诊断医生。
[0043]输出单元140可输出立体图像。例如，输出单元140可以是能够为用户显示3D图像的显示器。例如，当用户佩戴快门眼镜时，输出单元140可与快门眼镜同步，并可交替输出可通过使用用户的左眼观察的左眼图像和可通过使用用户的右眼观察的右眼图像。具体地，左眼图像可以是当快门眼镜的右镜片的快门被关闭时输出的图像，右眼图像可以是当快门眼镜的左镜片的快门被关闭时输出的图像。在上述示例中，立体图像可以是两个投影图像被交替重复的图像。
[0044]当用户佩戴偏振眼镜时，输出单元140可输出可经由左偏振镜片观察的图像(例如，经过左偏振镜片的滤光的图像)和可经由右偏振镜片观察的图像(例如，经过右偏振镜片的滤光的图像)。可选择地，输出单元140可包括两个显示器。通过使用户的左眼和右眼分别置于接近所述两个显示器，用户可观看从所述两个显示器分别输出的左眼图像和右眼图像。在上述示例中，立体图像可包括两个投影图像。
[0045]图2是示出根据一个或多个示例性实施例的用于提供3D图像的方法的流程图。
[0046]在操作210，控制器130可获取多个第一投影图像。
[0047]可通过使用X射线检测器120检测从X射线源110以不同角度向对象190发射的X射线来创建所述多个第一投影图像。例如，所述多个第一投影图像可以是通过捕获而获取的图像。将参照图3进一步描述用于获取所述多个第一投影图像的方法。[0048]在操作220和操作230，控制器130可通过使用所述多个第一投影图像来产生表示对象190的3D体积。
[0049]在操作220，控制器130可通过使用所述多个第一投影图像来产生对象190的整体体积。可三维地表示整体体积。例如，操作220可被视为通过使用所述多个第一投影图像来重构表示对象190的3D体积的操作。
[0050]在操作230，控制器130可将整体体积划分为至少一个部分体积。可从所述至少一个部分体积选择3D体积。
[0051]在操作240，控制器130可通过对3D体积应用前向投影来创建多个第二投影图像。控制器130可包括产生前向投影的前向投影模块。通过应用前向投影，可创建作为仅针对整体体积的一部分的投影图像的所述多个第二投影图像。
[0052]在操作250，控制器130可通过使用输出单元140来输出所述多个第二投影图像。所述多个第二投影图像可包括左图像和右图像。左图像可以是通过使用3D图像提供设备100，可通过使用用户的左眼观察的左眼图像。右图像可以是可通过使用用户的右眼观察的右眼图像。例如，左图像和右图像可构成立体图像。
[0053]作为上面输出的结果，可三维可视化3D体积。通过创建针对整体体积的一部分的所述多个第二投影图像，可减少造成组织在投影图像中看起来重叠的现象的发生频率。通过将所述多个第二投影图像输出为立体图像，可为用户提供进一步增强的诊断环境。
[0054]图3是示出根据一个或多个示例性实施例的用于获取投影图像的方法的示图。
[0055]可通过使 用X射线检测器120检测从X射线源110以预定角度范围内的角度向对象190发射的X射线来创建多个第一投影图像中的每一个。
[0056]参照图3，虚线指示所述预定角度范围。虚线指示的范围可表示X射线被实际发射到的区域。
[0057]X射线源110可在在所述预定角度范围内移动的同时，向对象190发射X射线。例如,X射线源110可在多个位置(例如，第一位置310-1、第二位置310-2、第(n-1)位置310-3和第n位置310-4)向对象190依次发射X射线。
[0058]X射线检测器120可检测在所述多个位置中的每一个发射的X射线。可基于由X射线检测器120和控制器130中的至少一个检测到的X射线来创建第一投影图像。
[0059]当对象190是生物和/或生物的身体部位时，与对象190相关的辐射剂量可能在医学上或法律上受限。因此，可基于将向对象190辐射的辐射剂量来确定所述预定角度范围和包括所述多个第一投影图像的第一投影图像的数量中的至少一个。例如，当将以预定间隔或角度创建所述多个第一投影图像时，可基于将向对象190辐射的辐射剂量来确定角度的预定范围。可选择地，当第一投影图像的最大角度和最小角度被确定时，可基于将向对象190辐射的辐射剂量来确定将在最大角度和最小角度之间获取的第一投影图像的数量。
[0060]图4是示出根据一个或多个示例性实施例的用于创建第二投影图像的过程的示图。
[0061]在图2的操作210，可通过执行投影图像捕获来创建多个第一投影图像。参照图4，可以以X射线源110附近的-50度到50度的范围内的角度拍摄对象190。
[0062]在操作220产生的重构的3D体积410可表示对象190的整体体积。
[0063]在操作230产生的部分3D体积420可表示对象190的部分体积。在图4中，可针对属于-50度到50度的范围的各个角度提供第二投影图像。
[0064]视图插值处理可以是用于创建多个第二投影图像的方法的一个示例。
[0065]所述多个第二投影图像可包括至少一个真实投影图像和至少一个二次投影图像。所述至少一个真实投影图像可指示在操作210获取的多个第一投影图像的一部分或全部。可选择地，所述至少一个真实投影图像可指示在操作240通过对3D体积应用前向投影而创建的多个图像的一部分或全部。二次投影图像可指示在操作240通过对3D体积应用前向投影而创建的图像。
[0066]参照图4，第一真实投影图像430和第二真实投影图像440被提供作为真实投影图像，第一二次投影图像432、第二二次投影图像434和第三二次投影图像436被提供作为二次投影图像。
[0067]所述多个第一投影图像中的每一个可以是部分体积的切片(slice)。所述多个第一投影图像可以是包括一组切片的层块(slab)。
[0068]所述多个第二投影图像可包括通过使用视图插值而创建的至少一个二次投影图像。控制器130可通过对所述多个第一投影图像和所述多个二次投影图像应用视图插值来另外地创建至少一个二次投影图像。因此，所述多个第二投影图像可包括第一投影图像、经由前向投影创建的二次投影图像和经由视图插值创建的二次投影图像。控制器130可通过应用插值来细化经由前向投影创建的二次投影图像。例如，前述插值可被视为针对将为用户显示的第二投影图像执行细化的处理。
[0069]图2的操作240可包括通过对所述多个第一投影图像应用前向投影和插值中的至少一个来创建至少一个二 次投影图像的操作。所述多个第二投影图像可包括所述多个第一投影图像和所述多个二次投影图像。
[0070]通过执行前向投影和插值，可在X射线被实际发射到的区域的外部角度创建多个第二投影图像。另外，与经由真实投影创建的投影图像相比，可提供具有提高的信噪比(SNR)的投影图像。
[0071]图5是示出根据一个或多个示例性实施例的用于提供针对部分体积的立体图像的方法的示图。
[0072]重构的3D体积510可表示在图2的操作240中产生的对象190的整体体积。
[0073]控制器130可通过将整体体积划分为至少一个与检测器平面平行的平面来产生一个或多个部分体积。检测器平面可指示与检测器平行的平面或X射线检测器120的检测表面显现的平面。例如，至少一个部分体积中的每一个可以是整体体积的一部分。所述至少一个部分体积可具有相同初始大小或不同初始大小。
[0074]参照图5，第一部分体积512、第二部分体积514和第N部分体积516被提供作为部分体积。具体地，N可与部分体积的数量相应，并表示大于或等于I的整数。参照图2描述的3D体积可指示所述至少一个部分体积中的一个。
[0075]所述多个第二投影图像中的每一个可以是针对所述至少一个部分体积中的一个的投影图像。所述多个第二投影图像中的每一个可以是呈现以不同角度投影的部分体积的虚拟投影图像。控制器130可从所述多个第二投影图像中选择左图像和右图像，以为用户提供3D深度的感知。控制器130可经由输出单元140将选择的左图像和右图像分别提供给用户的左眼和右眼。因为用户的各个眼睛观看不同的图像，所以用户可观察具有深度感知的部分体积的投影图像。
[0076]3D图像提供设备100可通过提供针对部分体积的投影图像来减少投影图像中的深度模糊。具体地，深度模糊可指示投影图像被分散到部分体积的z轴方向。深度模糊可造成投影图像的分辨率的劣化。z轴方向可以是与部分体积的厚度相应的方向。
[0077]3D图像提供设备100可通过提供针对部分体积的投影图像来减小组织之间的重叠的感知。另外，3D图像提供设备100可仅针对部分体积执行二次投影，从而可减少由于体积的恢复而可能发生的伪像。
[0078]3D图像提供设备100可通过提供3D投影图像为用户提供与组织的深度相关的信息。与使用传统的切片图像的情况相比，用户可通过使用相对少量的层块来执行针对将被测量的人的诊断。在使用传统切片图像的情况下，由于深度模糊，用户可能难以识别检测器平面上的扭曲的组织。根据一个或多个示例性实施例，作为针对部分体积的投影图像的结果，可减轻或消除深度模糊。
[0079]图5示出将通过使用用户的右眼观察的右眼图像和将通过使用用户的左眼观察的左眼图像。右眼图像可以是所述多个第二投影图像之中的与第一位置522相应的第二投影图像。第一位置522可以是与用户的右眼的位置相应的X射线源110的位置。左眼图像可以是所述多个第二投影图像之中的与第二位置520相应的第二投影图像。第二位置520可以是与用户的左眼的位置相应的X射线源110的位置。
[0080]可针对第一部分体积512提供右眼图像530和左眼图像535。可针对第二部分体积514提供右眼图像540和左眼图像545。另外，可针对第n部分体积516提供右眼图像550和左眼图像555。
[0081]控制器130可基于各种标准之中的任意一个或多个标准来从所述多个第二投影图像之中选择左眼图像和右眼图像。
`[0082]例如，控制器130可基于用户的基线(baseline)的长度来调整左图像和右图像，使得通过观看左图像和右图像可识别3D体积的恢复。具体地，左图像和右图像的调整可指示从所述多个第二投影图像之中选择将被使用的哪些第二投影图像作为左图像和右图像。
[0083]例如，控制器130可基于3D体积的厚度来调整左图像和右图像，使得通过观看左图像和右图像可识别3D体积。具体地，3D体积的厚度可以是用户可针对3D体积感知的最大深度。
[0084]基线可指示左图像和右图像之间的间隔，并且也可指示用户的视差。所述间隔和所述厚度可彼此成反比。控制器130可调整左图像和右图像之间的基线，使得用户可基于3D体积的厚度感受3D效果。控制器130可基于调整后的基线来调整所述间隔和经由视图插值创建的第二投影图像的数量。例如，控制器130可选择左图像和右图像，使得可根据3D体积的厚度的增加，缩窄左图像和右图像之间的间隔。
[0085]根据上述示例性实施例的3D图像提供方法可被记录在非暂时性计算机可读介质中，其中，所述非暂时性计算机可读介质包括程序指令以实现由计算机实施的各种操作。所述介质还可单独包括数据文件、数据结构等，或者可包括与程序指令结合的数据文件、数据结构等。非暂时性计算机可读介质的示例包括:磁介质(诸如硬盘、软盘和磁带)、光学介质(诸如紧凑盘只读存储器(CD-ROM)盘和数字通用盘(DVD))、磁光介质(诸如光盘)和专门被配置用于存储和执行程序指令的硬件装置(诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存等)。程序指令的示例包括机器代码(诸如由编译器产生的机器代码)和包含可由计算机使用解释器执行的更高级代码的文件两者。描述的硬件装置可被配置为充当一个或多个软件模块，以执行上述示例性实施例的操作，反之亦然。
[0086]虽然已经示出并描述了一些示例性实施例，但示例性实施例不限于此。而是，本领域的技术人员将认识到:在不脱离本公开的原理和精神的情况下，可以对这些示例性实施例进行改变，其中，本公开的范围由权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种用于提供三维3D图像的方法，所述方法包括: 获取通过使用X射线检测器检测从X射线源向对象发射的X射线而创建的多个第一投影图像； 通过使用所述多个第一投影图像来产生表示对象的3D体积； 通过对3D体积应用前向投影来创建多个第二投影图像； 通过使用3D显示器来显示所述多个第二投影图像。
2.如权利要求1所述的方法，其中: 产生3D体积的步骤包括: 通过使用所述多个第一投影图像来产生对象的整体体积； 将整体体积划分为至少一个部分体积， 其中，从所述至少一个部分体积选择3D体积。
3.如权利要求2所述的方法，其中，划分整体体积的步骤包括:使用与检测器平面平行的至少一个平面。
4.如权利要求1 所述的方法，其中，通过使用X射线检测器检测从X射线源以预定角度范围内的角度向对象发射的X射线来创建所述多个第一投影图像。
5.如权利要求4所述的方法，其中，基于与对象有关的辐射剂量来确定所述预定角度范围和包括所述多个第一投影图像的第一投影图像的数量中的至少一个。
6.如权利要求1所述的方法，其中: 创建所述多个第二投影图像的步骤包括:通过对所述多个第一投影图像中的至少一个应用前向投影和插值中的至少一个来创建至少一个二次投影图像， 所述多个第二投影图像包括所述多个第一投影图像和所述至少一个二次投影图像。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述多个第二投影图像包括:可通过使用用户的左眼观察的左图像和可通过使用用户的右眼观察的右图像。
8.如权利要求7所述的方法，其中，基于用户的基线长度调整左图像和右图像中的每一个，使得通过观看左图像和右图像可识别3D体积。
9.如权利要求7所述的方法，其中，基于3D体积的厚度调整左图像和右图像中的每一个，使得通过观看左图像和右图像可识别3D体积。
10.一种用于提供三维3D图像的设备，所述设备包括: X射线源，用于向对象发射X射线； X射线检测器，用于检测发射的X射线； 控制器，用于通过使用多个第一投影图像来产生表示对象的3D体积，并用于通过对3D体积应用前向投影来创建多个第二投影图像，其中，通过使用X射线检测器检测从X射线源以不同角度向对象发射的X射线来创建所述多个第一投影图像； 输出单元，用于输出所述多个第二投影图像。
11.如权利要求10所述的设备，其中: 所述控制器通过使用所述多个第一投影图像产生对象的整体体积，并将整体体积划分为至少一个部分体积， 从所述至少一个部分体积选择3D体积。
12.如权利要求11所述的设备，其中，所述控制器通过使用与检测器平面平行的至少一个平面，通过划分整体体积来产生所述至少一个部分体积。
13.如权利要求10所述的设备，其中，通过使用X射线检测器检测从X射线源以预定角度范围内的角度向对象发射的X射线来创建所述多个第一投影图像。
14.如权利要求13所述的设备，其中，所述控制器基于与对象有关的辐射剂量来确定所述预定角度范围和包括所述多个第一投影图像的第一投影图像的数量中的至少一个。
15.如权利要求10所述的设备，其中: 控制器通过对所述多个第一投影图像中的至少一个应用前向投影和插值中的至少一个来创建至少一个二次投影图像， 所述多个第二投影图像包括所述多个第一投影图像和所述至少一个二次投影图像。
16.如权利要求10所述的设备，其中，所述多个第二投影图像包括:可通过使用用户的左眼观察的左图像和可通过使用用户的右眼观察的右图像。
17.如权利要求16所述的设备，其中，所述控制器基于用户的基线长度调整左图像和右图像中的每一个，使得通过观看左图像和右图像可识别3D体积。
18.如权利要求16所述的设备，其中，所述控制器基于3D体积的厚度调整左图像和右图像中的每一个，使得通过观看左图像和右图像可识别3D体积。
19.一种用于帮助针对身体部位执行的诊断的方法，所述方法包括: 检测向所述身体部位发射的X射线； 使用检测出的X射线来获得所述身体部位的至少一个第一投影图像； 使用所述至少一个第一投影图像来产生所述身体部位的三维表示； 对所述身体部位的三维表示应用前向投影； 显示应用前向投影的结果。
【文档编号】G06T15/00GK103767718SQ201310498951
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年10月22日 优先权日:2012年10月22日
【发明者】李刚仪, 李宗河, 张光恩, 成映勋 申请人:三星电子株式会社