图像扫描处理方法、成像扫描设备、电子设备及可读介质与流程

本发明涉及人工智能领域，特别涉及一种图像扫描处理方法、成像扫描设备、电子设备及可读介质。

背景技术：

随着成像技术的发展，用于动物扫描的影像设备日益成熟。对小动物影像的采集与分析可广泛用于心血管学、肿瘤学、生殖与发育学、神经生物学、干细胞研究、病理毒理学、药理学等小动物货梯成像研究。用于动物的成像设备可以满足大鼠、小鼠、兔子、犬类、猴子等多种动物各个脏器病变的影像学分析需求。

然而，小动物成像比人体成像更加困难。以磁共振扫描为例，成像前的摆位与图像质量、关注脏器的成像结果等息息相关。与人体扫描摆位不同，动物很难根据扫描要求实现主观的摆位控制。在高精度磁共振扫描中，扫描时间较长，数据扫描的一致性更为重要。

目前，现有技术中并没有专门针对于小动物影像扫描的自动摆位技术，因此若要对小动物进行摆位，一般会采用以下两种方式来实现：

1、采用传统手动摆位的方式，但该方式较为耗时，而且只能实现外轮廓整体位置的摆位，无法精细到按照扫描器官或具体解剖位置的精准摆位，因此在高精度扫描中很难保证一致性。

2、采用应用于人体自动摆位的技术，该技术主要通过三维摄像头获取景深实现自动摆位，提高摆位的准确性。但是，由于小动物体型较小，利用三维摄像头获得的三维景深图像无法有效应用于小动物的自动摆位。同时，小动物目标脏器较小，通过三维景深图像的自动摆位无法保证器官与解剖位置扫描的一致性。

因此，不管是采用现有技术中的哪种摆位方式，均无法较好地满足对小动物影像扫描的各类要求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中无法精准地实现对小动物影像扫描的自动化摆位的缺陷，提供一种图像扫描处理方法、成像扫描设备、电子设备及可读介质。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

根据本发明的一实施方式，提供一种图像扫描处理方法，其特征在于，应用于成像扫描设备，所述方法包括：

获取扫描对象的扫描模板信息，所述扫描模板信息包括扫描参数及根据所述扫描参数对所述扫描对象进行扫描以采集到的模板图像；

对待扫描的扫描对象进行扫描以获取扫描图像；

将所述扫描图像与所述模板图像进行配准以获取空间匹配参数；

根据所述扫描参数及所述空间匹配参数确定出所述成像扫描设备的具体扫描调整信息并进行输出。

可选地，所述获取扫描对象的扫描模板信息的步骤，包括：

对根据扫描数据及扫描要求进行摆位后的扫描对象进行扫描以获取扫描对象的扫描模板信息。

可选地，在获取扫描对象的扫描模板信息的步骤中，

所述扫描数据包括针对扫描对象的不同类型的具体摆位信息，和/或，

所述扫描要求包括针对扫描对象的不同扫描部位的具体摆位信息，和/或，

所述扫描参数包括但不仅限于扫描中心、扫描位置、扫描方向及扫描范围中的任意一种或多种。

可选地，所述对待扫描的扫描对象进行扫描以获取扫描图像的步骤，包括：

对初始摆位后的对待扫描的扫描对象进行扫描以获取分辨率大于或等于符合图像配准需求的最低分辨率的扫描图像。

可选地，所述将所述扫描图像与所述模板图像进行配准以获取空间匹配参数的步骤，包括：

从所述扫描图像中识别出至少一预设关键特征点，将从所述扫描图像中的至少一预设关键特征点分别与对应的所述模板图像中的预设关键特征点进行配准以获取空间匹配参数；和/或，

从所述扫描图像中提取出关键器官和/或解剖结构，将所述扫描图像中的关键器官和/或解剖结构与对应的所述模板图像中的关键器官和/或解剖结构进行配准以获取空间匹配参数；和/或，

将所述扫描图像的图像信息与所述模板图像的图像信息进行配准以获取空间匹配参数。

可选地，所述根据所述扫描参数及所述空间匹配参数确定出所述成像扫描设备的具体扫描调整信息的步骤，包括：

将所述空间匹配参数转换为扫描参数调整信息；

基于获取到的扫描参数调整信息确定出所述成像扫描设备的具体扫描调整信息。

可选地，所述方法还包括：

将所述具体扫描调整信息输出至所述成像扫描设备的扫描位置调整机构，以使所述扫描位置调整机构将当前扫描位置调整至所述具体扫描调整信息指示的扫描位置；

基于调整后的扫描位置对待扫描的扫描对象进行扫描以获取完整扫描图像。

根据本发明的一实施方式，提供一种成像扫描设备，包括处理器及扫描位置调整机构；

所述处理器被配置为获取扫描对象的扫描模板信息，所述扫描模板信息包括扫描参数及根据所述扫描参数对所述扫描对象进行扫描以采集到的模板图像；

所述处理器还被配置为对待扫描的扫描对象进行扫描以获取扫描图像；

所述处理器还被配置为将所述扫描图像与所述模板图像进行配准以获取空间匹配参数；

所述处理器还被配置为根据所述扫描参数及所述空间匹配参数确定出所述成像扫描设备的具体扫描调整信息并输出至所述扫描位置调整机构；

所述扫描位置调整机构被配置为将当前扫描位置调整至接收到的所述具体扫描调整信息指示的扫描位置；

所述处理器还被配置为获取基于调整后的扫描位置对待扫描的扫描对象进行扫描以采集到的完整扫描图像。

根据本发明的一实施方式，提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行计算机程序时实现如上述的图像扫描处理方法的步骤。

根据本发明的一实施方式，提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令在由处理器执行时实现如上述的图像扫描处理方法的步骤。

在符合本领域常识的基础上，所述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实施例。

本发明的积极进步效果在于：

本发明提供的全自动智能图像扫描处理方法和图像扫描设备，实现了对小动物等扫描对象解剖位置的精准自动摆位，能够适用于小动物等影像扫描中，从而提升了图像成像质量，保证了基于影像的分析精准性，进而提升了高精度扫描数据的一致性与成像质量。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的所述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附目标记。

图1为根据本发明的一实施例的图像扫描处理方法的流程示意图。

图2a为示出小鼠的模板图像的磁共振扫描示意图。

图2b为示出小鼠的自动摆位前扫描图像的磁共振扫描示意图。

图2c为示出小鼠的进行摆位配准时的磁共振扫描示意图。

图2d为示出小鼠的自动摆位后扫描图像的磁共振扫描示意图。

图3为根据本发明的另一实施例的成像扫描设备的结构示意图。

图4为根据本发明另一实施例的实现图像扫描处理方法的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

为了克服目前存在的上述缺陷，本实施例提供一种图像扫描处理方法，应用于成像扫描设备，该方法包括：获取扫描对象的扫描模板信息，扫描模板信息包括扫描参数及根据扫描参数对扫描对象进行扫描以采集到的模板图像；对待扫描的扫描对象进行扫描以获取扫描图像；将扫描图像与模板图像进行配准以获取空间匹配参数；根据扫描参数及空间匹配参数确定出成像扫描设备的具体扫描调整信息并进行输出。

在本实施例中，成像扫描设备优选为磁共振扫描设备，但并不具体限定成像扫描设备的类型，只要能够实现相应的功能，也可以为ct(电子计算机断层扫描)设备等其他成像扫描设备。

在本实施例中，扫描对象优选为小动物(体型偏小的动物)，例如，大鼠、小鼠、兔子、犬类、猴子等，但并不意味着扫描对象只能是小动物，可以是人体或其他大型动物，也可以是其他物体，本实施例并不具体限定扫描对象的类型，可根据实际情况进行相应的选择及调整。

在本实施例中，利用上述方法实现了对小动物等扫描对象解剖位置的精准自动摆位，该方法能够适用于小动物等影像扫描中，从而提升了图像成像质量，保证了基于影像的分析精准性，进而提升了高精度扫描数据的一致性与成像质量。

具体地，作为一实施例，如图1所示，本实施例提供的图像扫描处理方法，主要包括以下步骤：

步骤101、获取扫描对象的扫描模板信息。

在本步骤中，扫描模板信息主要包括扫描参数及根据扫描参数对扫描对象进行扫描以采集到的模板图像，对根据扫描数据及扫描要求进行摆位后的扫描对象进行扫描以获取扫描对象的扫描模板信息。

作为一优选实施例，扫描数据主要包括针对扫描对象的不同类型的具体摆位信息，例如，针对小鼠或针对兔子的具体摆位信息等，可根据实际需求进行相应的设定。

作为一优选实施例，扫描要求主要包括针对扫描对象的不同扫描部位的具体摆位信息，例如，针对小鼠的头部、心脏等不同部位的具体摆位信息，也可以是针对相同部位的不同疾病类型的具体摆位信息，可根据实际需求进行相应的设定。

作为一优选实施例，扫描参数主要包括扫描中心、扫描位置、扫描方向及扫描范围，当然并不具体限定扫描参数，可根据所应用的成像扫描设备来自行设定。

具体地，本实施例以小鼠为例，如图2a所示，对于同一动物的扫描，首先根据小鼠的扫描数据及扫描要求对小鼠进行摆位，确定扫描参数，再根据扫描参数对小鼠进行扫描以采集该小鼠的图像。如果满足要求则将该图像存为模板图像；如果影像不满足要求，调整扫描协议与扫描参数，直至获得满足扫描要求的模板图像。用于摆位的模板图像可通过快速扫描获得，无需长时间精细扫描。

在本实施例中，模板图像的数量至少为1个，若执行软件的鲁棒性较低时，可以考虑采集多个模板图像。而且，可根据需求针对不同类型或不同体型的小鼠分别采集至少一个模板图像。

步骤102、对待扫描的扫描对象进行扫描以获取扫描图像。

在本步骤中，对初始摆位后的对待扫描的扫描对象进行扫描以获取分辨率大于或等于符合图像配准需求的最低分辨率的扫描图像。

具体地，将待扫描的小鼠放置在磁共振扫描机上，如图2b所示，快速扫描该小鼠的一个序列(三维体数据)，即扫描图像，该序列仅用于初始摆位，因此可适当降低扫描精度，只要能够得到分辨率大于或等于符合图像配准需求的最低分辨率(该最低分辨率可自行设定)的扫描图像即可，以提高初始摆位的效率。

步骤103、将扫描图像与模板图像进行配准以获取空间匹配参数。

在本步骤中，作为一可选的实施方式，从扫描图像中识别出至少一预设关键特征点；将从扫描图像中的至少一预设关键特征点分别与对应的模板图像中的预设关键特征点进行配准以获取空间匹配参数，关键特征点的配准可通过关键特征点的空间坐标值之间的比对来实现，但并不具体限定其配准方式，可根据实际需求进行相应的选择。

在本步骤中，作为另一可选的实施方式，从扫描图像中提取出关键器官和/或解剖结构，将扫描图像中的关键器官和/或解剖结构与对应的模板图像中的关键器官和/或解剖结构进行配准以获取空间匹配参数，关键器官和/或解剖结构的配准可通过关键器官和/或解剖结构在图像中的位置的比对来实现，但并不具体限定其配准方式，可根据实际需求进行相应的选择。

当然，配准结构也并不局限于关键器官或解剖结构，也可以是其他特定结构或位置，可根据实际需求进行相应的选择。

在本步骤中，作为另一可选的实施方式，将扫描图像的图像信息与模板图像的图像信息进行配准以获取空间匹配参数，具体可从图像信息中选取用于表征空间变换关系的信息进行配准，具体实现方式可根据实际需求进行相应的选择。

作为另一可选的实施方式，也可选择任意结合从上述三种配准方式中的至少两种方式，以获取空间匹配参数。

例如，结合基于关键点的配准方式和基于图像信息的配准方式，或结合基于关键点的配准方式、基于关键器官的配准方式和基于图像信息的配准方式，或结合基于关键器官的配准方式和基于图像信息的配准方式，其结合过程可以是根据相互之间关联算法进行融合的过程，也可以是利用一种配准方式的结果来验证另外一种配准方式的结果的过程。

利用结合上述至少两种配准方式，可进一步验证获取到的空间匹配参数的精准度，从而有效地提升了获取空间匹配参数的稳定性和可靠性。

具体地，如图2c所示，将扫描图像与模板图像进行配准，获取相对于模板图像的空间变换关系。

在本实施例中，空间匹配参数可以是用于表征三维空间坐标差异的参数，通过模板映射可获取成像扫描设备的扫描位置调整机构的空间位置平移参数。

步骤104、根据扫描参数及空间匹配参数确定出成像扫描设备的具体扫描调整信息。

在本步骤中，将空间匹配参数转换为扫描参数调整信息；基于获取到的扫描参数调整信息确定出成像扫描设备的具体扫描调整信息。

在本实施例中，扫描参数调整信息可以为扫描中心、扫描位置、扫描方向、扫描范围等的调整信息，具体扫描调整信息可以为扫描位置调整机构的旋转位置、角度等。

步骤105、将具体扫描调整信息输出至成像扫描设备的扫描位置调整机构以调整扫描位置。

在本步骤中，将具体扫描调整信息输出至成像扫描设备的扫描位置调整机构，以使扫描位置调整机构将当前扫描位置调整至具体扫描调整信息指示的扫描位置，空间匹配参数包含表征扫描位置和角度的信息，获取到该些信息后，可以按照与模板一致的角度和位置进行扫描，即配准后获取到的空间匹配参数就是位置参数，其转换成扫描位置调整信息的过程可以认为是为匹配不同扫描模板的同类型信息之间的转换过程。

扫描位置调整机构根据得到的具体扫描调整信息，无需挪动待扫描对象，设备自动进行调整机构的自适应调整，以实现自动摆位。

步骤106、基于调整后的扫描位置对待扫描的扫描对象进行扫描以获取完整扫描图像。

在本步骤中，基于调整后的扫描位置对待扫描的扫描对象进行扫描以获取完整扫描图像。

如图2d所示，由于配准是基于影像解剖结构实现的，可以看出自动摆位后扫描的图像与模板图像扫描部位、扫描角度、扫描方向等具有高度的一致性。解剖位置的扫描一致性是通过手动摆位无法达到的。而且小鼠体积较小，手动摆位的偏差较大。因此，采用本实施例的基于扫描模板匹配的自动摆位方式，更加精准高效，也使得小动物的精细扫描更加自动化、智能化。

本实施例提供的基于解剖结构和位置的图像扫描处理方法，通过预设数据扫描的位置和范围后，设定扫描模板，后续有同样要求的扫描数据可通过与模板图像进行匹配，自动估计该数据的扫描位置、角度和扫描范围，从而实现了全智能自动摆位，可精细到具体的解剖位置和器官，无需手动操作，提升了高精度扫描数据的一致性与成像质量。

为了克服目前存在的上述缺陷，本实施例还提供一种成像扫描设备，该成像扫描设备利用如上述的图像扫描处理方法。

具体地，作为另一实施例，如图3所示，成像扫描设备主要包括成像扫描设备处理器21、扫描位置调整机构22及设置于扫描位置调整机构22上且用于通过扫描获取图像的扫描模块23。

在本实施例中，成像扫描设备优选为磁共振扫描设备，但并不具体限定成像扫描设备的类型，只要能够实现相应的功能，也可以为ct设备等其他成像扫描设备。

在本实施例中，扫描对象优选为小动物，例如，大鼠、小鼠、兔子、犬类、猴子等，但并不意味着扫描对象只能是小动物，可以是人体或其他大型动物，也可以是其他物体，本实施例并不具体限定扫描对象的类型，可根据实际情况进行相应的选择及调整。

成像扫描设备处理器21被配置为通过调用扫描模块23对根据扫描数据及扫描要求进行摆位后的扫描对象进行扫描，以获取扫描对象的扫描模板信息，扫描模板信息主要包括扫描参数及根据扫描参数对扫描对象进行扫描以采集到的模板图像。

成像扫描设备处理器21还被配置为通过调用扫描模块23对初始摆位后的对待扫描的扫描对象进行扫描，以获取分辨率大于或等于符合图像配准需求的最低分辨率的扫描图像。

作为一可选的实施方式，成像扫描设备处理器21还被配置为从扫描图像中识别出至少一预设关键特征点，并且将从扫描图像中的至少一预设关键特征点分别与对应的模板图像中的预设关键特征点进行配准以获取空间匹配参数。

作为另一可选的实施方式，成像扫描设备处理器21还被配置为从扫描图像中提取出关键器官和/或解剖结构，将扫描图像中的关键器官和/或解剖结构与对应的模板图像中的关键器官和/或解剖结构进行配准以获取空间匹配参数。

作为另一可选的实施方式，成像扫描设备处理器21还被配置为将所述扫描图像的图像信息与所述模板图像的图像信息进行配准以获取空间匹配参数。

作为另一可选的实施方式，成像扫描设备处理器21还被配置为选择任意结合从上述三种配准方式中的至少两种方式，以获取空间匹配参数。

成像扫描设备处理器21还被配置为将空间匹配参数转换为扫描参数调整信息，并且基于获取到的扫描参数调整信息确定出扫描位置调整机构22的具体扫描调整信息。

成像扫描设备处理器21还被配置为将确定出的具体扫描调整信息输出至扫描位置调整机构22。

扫描位置调整机构22被配置为构将当前扫描位置调整至接收到的具体扫描调整信息指示的扫描位置，以将扫描模块23调整至相应的扫描位置。

成像扫描设备处理器21还被配置为基于调整后的扫描位置，通过调用扫描模块23对待扫描的扫描对象进行扫描以获取完整扫描图像。

本实施例提供的基于解剖结构和位置的成像扫描设备，通过预设数据扫描的位置和范围后，设定扫描模板，后续有同样要求的扫描数据可通过与模板图像进行匹配，自动估计该数据的扫描位置、角度和扫描范围，从而实现了全智能自动摆位，可精细到具体的解剖位置和器官，无需手动操作，提升了高精度扫描数据的一致性与成像质量。

图4为根据本发明另一实施例提供的一种电子设备的结构示意图。电子设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如上实施例中的图像扫描处理方法。图4显示的电子设备30仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图4所示，电子设备30可以以通用计算设备的形式表现，例如其可以为服务器设备。电子设备30的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理器31、上述至少一个存储器32、连接不同系统组件(包括存储器32和处理器31)的总线33。

总线33包括数据总线、地址总线和控制总线。

存储器32可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器(ram)321和/或高速缓存存储器322，还可以进一步包括只读存储器(rom)323。

存储器32还可以包括具有一组(至少一个)程序模块324的程序/实用工具325，这样的程序模块324包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

处理器31通过运行存储在存储器32中的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如本发明如上实施例中的图像扫描处理方法。

电子设备30也可以与一个或多个外部设备34(例如键盘、指向设备等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口35进行。并且，模型生成的设备30还可以通过网络适配器36与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图4所示，网络适配器36通过总线33与模型生成的设备30的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合模型生成的设备30使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、raid(磁盘阵列)系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了电子设备的若干单元/模块或子单元/模块，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多单元/模块的特征和功能可以在一个单元/模块中具体化。反之，上文描述的一个单元/模块的特征和功能可以进一步划分为由多个单元/模块来具体化。

本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现如上实施例中的图像扫描处理方法中的步骤。

其中，可读存储介质可以采用的更具体可以包括但不限于：便携式盘、硬盘、随机存取存储器、只读存储器、可擦拭可编程只读存储器、光存储器件、磁存储器件或上述的任意合适的组合。

在可能的实施方式中，本发明还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在终端设备上运行时，程序代码用于使终端设备执行实现如上实施例中的图像扫描处理方法中的步骤。

其中，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明的程序代码，程序代码可以完全地在用户设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户设备上部分在远程设备上执行或完全在远程设备上执行。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。