专利名称：用于获取多层全景图像的设备和用于获取全景图像的方法
技术领域：
本发明涉及一种全景图像获取设备和方法，更具体地，涉及一种能够通过同步χ 射线被放射到位于对象的感兴趣区域的多个图像层的截面来一次获取多个图像层的图像 的多层全景图像获取设备和方法。
背景技术：
一般而言，全景图像是使得横向展开的一片风景在一次扫视(glance)中被观看 的图像，全景图像通常通过连接几个局部地拍摄的照片来构造。然而，关于医学领域中的全景图像，全景通常通过将三维图像重建成二维(2 D)平 面图像中来构造，该三维图像通过顺序地扫描对象的特定截面来获得。此外，时间延迟集成(TDI)扫描型传感器被用作用于常规全景图像获取设备中的 图像传感器。这样，由于单个图像通过接收接连放射的X射线并在图像传感器的每个像素中将 图像互相重叠来构造，因此，不可能建立两个或多个图像层。同时，图像层指全景图像获取设备所聚焦的截面，并且指当拍摄图像时可以被清 楚地观看的区域。因此，当要被拍摄的对象的感兴趣区域不在预定图像层中时，常规的全景图像获 取设备不能获取清楚的图像。此外，由于人的上颂和下颂不位于相同的垂直表面上，为了清楚地拍摄上颂和下 颂，第一次定位和拍摄在预定图像层中的上颂然后通过将人靠近或远离X射线光源来定位 和拍摄图像层中的下颂是不方便的。
发明内容
因此，在考虑发生在现有技术中的上述问题时被出本发明，本发明的目标是提供 能够使用一个全景拍摄操作来同时获取多个图像层的图像的多层全景图像获取设备和全 景图像获取方法。为了完成上述目标，本发明提供了多层全景图像获取设备，包括x射线光源，用 于在沿特定轨道围绕对象移动时将X射线放射到对象的感兴趣区域所位于的多个图像层 上，该X射线光源放射X射线组，即，用于拍摄各个图像层的X射线的组；图像传感器，被配 置为面向X射线光源、相对于X射线光源移动并通过连续地接收已经穿过图像层的X射线 来获取图像层的图像，图像传感器获取帧图像，即基于各个X射线的单元图像；同步模块， 用于放射X射线组以使得X射线组可以覆盖图像层的所有截面，防止已经穿过每个图像层 的每个X射线组中的X射线互相重叠，以及执行同步以使得图像传感器的光接收操作可以 在放射X射线的截面中被执行；以及图像处理装置，用于从图像传感器接收所获取的帧图 像，基于每个图像层来仅提取图像，并将所提取的图像重建到图像层的全景图像中。在优选实施方式中，X射线光源在以预定角度围绕χ射线光源和图像层之间的旋转中心旋转时放射X射线，X射线光源在整个旋转期间将X射线放射到图像的所有截面上。在优选实施方式中，图像层包括两个图像层，图像层中的任意一个图像层位于人 的上颂中，另一个图像层位于下颂中。为了完成上述目标，本发明提供了多层全景图像获取方法，包括第一步，提供用 于将X射线放射到对象的感兴趣区域所位于的多个图像层上的X射线光源以及用于接收已 经穿过图像层的X射线的图像传感器，对象被置于X射线光源和图像传感器之间；第二步， 通过将X射线放射到第一截面来获取各个图像层的第一截面图像，所述第一截面即各个图 像层的第一侧面部分；第三步，以预定角度围绕X射线光源和图像层之间的旋转中心旋转 X射线光源，并通过将X射线放射到第二截面来获取邻近第一截面的图像层的第二截面图 像；第四步，通过连续地拍摄邻近第二截面的截面来获取范围到第η截面图像的图像，即图 像层的剩余侧面部分；以及第五 步，提取每个图像层的截面图像并将截面图像重建到每个 图像层的全景图像中；其中，第二步到第四步的χ射线被划分为χ射线组，即用于拍摄各个 图像层的χ射线组，每个χ射线组的χ射线在穿过每个图像层时不互相重叠地被放射，χ射 线组的所有χ射线在χ射线光源的旋转期间被放射。在优选实施方式中，图像层与χ射线光源之间以不同的距离被间隔，并且包括两 个图像层，所述图像层中的任意一个图像层位于人的上颂中，另一个图像层位于下颂中。如上所述，根据本发明，具有通过同步X射线放射的时间使用一个拍摄操作来获 取多个图像层的图像的效果。此外，根据本发明，通过不使用连续放射χ射线的扫描方法而是使用间断地放射X 射线并且之后拍摄帧图像的方法来减少对象所暴露于的X射线的量。
图1是示出了根据本发明的实施方式的多层全景图像获取设备的图；图2是示出了根据本发明的实施方式的多层全景图像获取方法的图；图3是示出了根据本发明的实施方式所拍摄的对象的图像的图。在根据本发明的图中，相同的附图标记被用于表示具有基本上相同的结构和功能 的元件。<图中的主要元件的附图标记的描述>100 :χ射线光源200:图像传感器300:同步模块400:图像处理装置500 显示装置IOa 第一图像层IOb 第二图像层 IOOa 第一 χ射线组IOOb 第二 χ射线组 10a，，10b，全景图像
具体实施例方式本发明的实施方式将参考附图在下面被详细描述。图1是示出了根据本发明的实施方式的多层全景图像获取设备的图。参考图1，根据本发明的实施方式的多层全景图像获取设备包括χ射线光源100、 图像传感器200、同步模块300、图像处理装置400以及显示装置500。
χ射线光源100包括用于生成χ射线的χ射线管(未示出)，并且该χ射线光源 100使用狭缝(未示出)将χ射线110放射到对象10上。此外，χ射线光源100在沿预定轨道绕对象10移动时，间断地放射χ射线。此外，χ射线光源100将χ射线110放射到对象10的感兴趣区域所位于的图像层上。
这里，在本发明的实施方式中，感兴趣的区域指要被拍摄的对象10的内部，并且 指人的上颂和下颂。同时，χ射线光源100的移动的详细描述将参考图2被给出。此外，图像层是多个图像层，并在本发明的实施方式中被设置为两个图像层IOa 禾口 10b。图像层IOa和IOb位于上颂11和下颂12中。此外，由χ射线光源100间断地放射的χ射线110被划分为第一 χ射线组IlOa和 第二 X射线组110b，该第一 X射线组IlOa和第二 X射线组IlOb是分别被用于拍摄图像层 IOa和IOb的χ射线组。所以，第一 χ射线组1 IOa的χ射线被放射来拍摄第一图像层10a，而第二 χ射线组 IlOb的X射线被放射来拍摄第二图像层10b。图像传感器200是具有特定区域的区域传感器，并通过在面向χ射线光源100并 绕对象10移动时接收X射线110来获取位于图像层IOa和IOb中的对象10的感兴趣区域 的图像。此外，图像传感器200获取帧图像，帧图像是基于每个间断的χ射线110的单元图像。所以，图像传感器200是尺寸部分覆盖对象10的图像传感器，并且是尺寸小于常 规大区域传感器(头传感器)的小区域传感器，所述大区域传感器覆盖对象10的全部区域 并一次拍摄对象10的全部区域。换句话说，图像传感器200基于每个间断的χ射线获取基于帧的图像，不像通过连 续扫描而执行拍摄的常规的时间延迟集成(TDI)方法。此外，图像传感器200可以由CXD传感器或CMOS传感器形成。然而，图像传感器 200可以是可以接收χ射线的任意类型的传感器。同步模块300同步χ射线光源100放射χ射线110的时间和图像传感器200接收 X射线Iio的时间。此外，同步模块300控制将要执行的放射以使得包括在由χ射线光源100放射的 X射线组IlOa和IlOb中的X射线覆盖图像层IOa和IOb的所有截面。所以，当χ射线光源100在移动时将χ射线110放射到对象上时，同步模块300用 于调整放射的位置或时间。此外，同步模块300控制χ射线光源100放射χ射线，以使得当包括在χ射线组 IlOa和IlOb中的每一个的χ射线穿过图像层IOa和IOb中的每一个图像层时，包括在χ射 线组IlOa和IlOb中的每一个的χ射线不互相重叠。将参考图2给出详细描述。此外，同步模块300连接到图像传感器200，并控制图像传感器200的光接收操作， 该光接收操作将要在X射线110被放射的截面中执行。
所以，图像传感器200在面向χ射线光源200时移动，并通过根据间断的χ射线被 放射的时间执行光接收操作来获取图像层IOa和IOb的图像。图像处理装置400从图像传感器200接收所获取的帧图像，根据组划分基于χ射 线组IlOa和IlOb所拍摄的图像，并将图像层IOa和IOb的图像重建到全景图像中。显示装置500向用户显示由图像处理装置400重建的图像层IOa和IOb的全景图像。图2是示出了根据本发明的实施方式的多层全景图像获取方法的图。图3是示出 了根据本发明的实施方式所拍摄的对象的图像的图。下面将省略与图1的元件的相同的元件的描述。参考附图，根据本发明的实施方式的多层全景图像获取方法通过提供χ射线光源 10 0和图像传感器200来执行，该χ射线光源100用于将χ射线100放射到对象的感兴趣 10的区域所位于的多个图像层IOa和IOb上，该图像传感器200用于接收已经穿过图像层 IOa和IOb的χ射线110，其中对象10位于χ射线光源与图像传感器之间。同时，对象的感兴趣区域指用户想要拍摄其图像的部位例如，在本发明的实施方 式中的上颂IOa和下颂10b。图像层IOa和IOb包括对应于感兴趣的区域的两个图像层IOa 和10b。其中，第一图像层IOa位于上颂IOa中，第二图像层IOb位于下颂IOb中。原因是，当从前面观察时，上颂IOa和下颂IOb不是以相同的距离被间隔。换句话说，由于一般人的上颂IOa比下颂IOb接近头的后部，χ射线光源100的χ 射线必须穿过的距离相互不同，从而不能同时获取清楚的图像。之后，χ射线光源100将χ射线放射到第一截面，即图像层IOa和IOb的第一侧面 部分，从而获取第一截面图像bl’和al’，即图像层IOa和IOb的第一截面图像。更详细地，χ射线光源100在位置bl放射χ射线，从而获取第二图像层IOb的第 一截面图像bl’，以特定角度围绕旋转中心χ旋转，并在位置al放射χ射线，从而获取第一 图像层IOa的第一截面图像al’。然而，第一图像层IOa的第一截面图像al’和第二图像层IOb的第一截面图像bl， 可以同时被拍摄。原因是，由于从全景图像的特性的观察点看，图像层IOa和IOb的所有截面图像的 拍摄是足够的，在第一截面图像bl’和al’之后拍摄的第二截面图像b2’和a2’被拍摄从 而分别连接到第一截面图像bl’和al’。之后，χ射线光源100移向位置b2，并获取第二截面图像b2’，即邻近第二图像层 IOb的第一截面的第二截面图像。之后，χ射线光源100移向位置a2，并获取第二截面图像a2’，即邻近第一图像层 IOa的第一截面的第二截面图像。之后，一旦邻近之前拍摄的图像层的截面的截面图像被连续地获取，则第η个截 面的截面图像a5’和b7’ (即图像层IOa和IOb的剩余侧面部分)被获取，拍摄终止。同时，χ射线110被划分为第一 χ射线组IlOa和第二 χ射线组110b，S卩，用于拍摄 图像层IOa和IOb的χ射线组，并且χ射线组IlOa和IlOb中的每一个χ射线组的χ射线 穿过图像层IOa和IOb中的每一个，而相互之间不重叠。然而，明显的是，不同组的χ射线 可以互相重叠。
所以，同步模块300同步χ射线光源100放射χ射线110的位置，并控制图像传感 器200的光接收操作根据χ射线光源100放射χ射线110的位置来被执行。此外，在本发明的实施方式中，截面图像bl’、al’、b2’、b3’、a2’、b4’、a3’、b5’、 a4，、b6，、b7，和a5，被连续地获取。然而，根据图像层IOa和IOb之间的距离，获取的顺序和截面图像的数量可以改变。之后，截面图像131，、￡11，丄2，丄3，、￡12，丄4，、￡13，丄5，、￡14，丄6，丄7，和a5，被划分 并被提取为第一图像层1(^的截面图像31’、32’、33’、34’、和始，以及截面图像bl’、b2’、 b3，、b4，、b5，、b6，和b7，，并之后被重建到图像层IOa和IOb的全景图像10a，和10b，中。所以，上颂IOa的全景图像10a’通过连接在水平方向上的第一图像层IOa和截面 图像al -a5’来获得，并且下颂IOb的全景图像10b’通过连接在水平方向上的第二图像层 IOb的截面图像bl-b7，来获得。因此，可以通过将最小量的χ射线110放射到对象10上来获取多个图像层IOa和 IOb的图像。虽然本发明的配置和操作结合上述描述和附图被示出，但这仅仅是示例，明显的 是，在不背离本发明的范围的情况下可以做出各种修改和变化。工业适用性本发明可以一次获取多个图像层的全景图像，并可以用于各种类型的医学全景图 像和牙齿全景图像的获取。
权利要求
一种多层全景图像获取设备，该多层全景图像获取设备包括x射线光源，用于在该x射线光源沿特定轨道围绕对象移动时将x射线放射到对象的感兴趣区域所位于的多个预定图像层上；图像传感器，被配置为面向所述x射线光源，相对于所述x射线光源移动并获取所述图像层的图像；同步模块，用于控制所述x射线被放射到每个所述图像层的所有截面，防止已经穿过每个所述图像层的x射线互相重叠，以及执行同步以使得所述图像传感器的光接收操作能在放射所述x射线时被执行；以及图像处理装置，用于从所述图像传感器接收所获取的图像，并将所获取的图像重建到各个图像层的全景图像中。
2.根据权利要求1所述的多层全景图像获取设备，其中所述χ射线光源在以预定角度 围绕所述χ射线光源和所述图像层之间的旋转中心旋转时放射χ射线，并在整个旋转期间 将所述χ射线放射到所述图像层的所有截面上。
3.根据权利要求1或2所述的多层全景图像获取设备，其中所述图像层包括两个图像 层，所述图像层中的任意一个图像层位于人的上颂中，另一个图像层位于下颂中。
4.一种多层全景图像获取方法，该多层全景图像获取方法包括第一步，提供用于将χ射线放射到对象的感兴趣区域所位于的多个图像层上的χ射线 光源和用于接收已经穿过所述图像层的χ射线的图像传感器，所述对象被置于所述χ射线 光源和所述图像传感器之间；第二步，通过将所述χ射线放射到第一截面来获取各个图像层的第一截面图像，所述 第一截面即各个图像层的第一侧面部分；第三步，在旋转所述χ射线光源和所述图像传感器时获取范围从邻近所述图像层的第 一截面图像的所述图像层的第二截面图像到第η截面图像的图像，即所述图像层的剩余侧 面的图像；以及第四步，将每个所述图像层的截面图像重建到每个所述图像层的全景图像中， 其中，所述第二步和所述第三步的χ射线在穿过每个所述图像层时不互相重叠地被放 射，并在所述χ射线光源的旋转期间被放射到每个所述图像层的所有截面上。
5.根据权利要求4所述的多层全景图像获取方法，其中所述图像层与所述χ射线光源 之间以不同的距离被间隔，并且所述图像层包括两个图像层，所述图像层中的任意一个图 像层位于人的上颂中，另一个图像层位于下颂中。
6.一种多层全景图像获取设备，该多层全景图像获取设备包括X射线光源，用于在该X射线光源沿特定轨道围绕对象移动时将X射线间断地放射到对 象的感兴趣区域所位于的多个图像层上，所述X射线光源放射X射线组，即，用于拍摄各个 图像层的X射线的组；图像传感器，被配置为面向所述X射线光源，相对于所述X射线光源移动并通过连续地 接收穿过所述图像层的X射线来获取所述图像层的图像，所述图像传感器获取帧图像，即 基于各个X射线的单元图像；同步模块，用于控制所述X射线组的放射以使得所述X射线组可以覆盖所述图像层的 所有截面，防止已经穿过每个所述图像层的每个所述X射线组中的X射线互相重叠，以及执行同步以使得所述图像传感器的光接收操作可以在放射所述X射线的截面中被执行；以及图像处理装置，用于从所述图像传感器接收所获取的帧图像，分别提取相同X射线组 的图像，并将所提取的图像重建到所述图像层的全景图像中。
7.根据权利要求6所述的多层全景图像获取设备，其中所述χ射线光源在以预定角度 围绕所述X射线光源和所述图像层之间的旋转中心旋转时放射X射线，所述X射线光源在 整个旋转期间将所述X射线放射到所述图像层的所有截面上。
8.根据权利要求6或7所述的多层全景图像获取设备，其中所述图像层包括两个图像 层，所述图像层中的任意一个图像层位于人的上颂中，另一个图像层位于下颂中。
9.一种多层全景图像获取方法，该多层全景图像获取方法包括第一步，提供用于将χ射线放射到对象的感兴趣区域所位于的多个图像层上的χ射线 光源和用于接收已经穿过所述图像层的X射线的图像传感器，所述对象被置于所述X射线 光源和所述图像传感器之间；第二步，通过将所述X射线放射到第一截面来获取各个图像层的第一截面图像，所述 第一截面即各个图像层的第一侧面部分；第三步，以预定角度围绕所述X射线光源和所述图像层之间的旋转中心旋转所述X射 线光源，并通过将X射线放射到第二截面来获取邻近所述第一截面的图像层的第二截面图 像；第四步，通过连续地拍摄邻近所述第二截面的截面来获取范围到第η截面图像的图 像，即所述图像层的剩余侧面部分；以及第五步，提取每个图像层的截面图像并将所述截面图像重建到每个所述图像层的全景 图像中；其中，所述第二步到所述第四步的χ射线被划分为χ射线组，即用于拍摄各个图像层的 X射线组，每个所述X射线组的X射线在穿过每个图像层时不互相重叠地被放射，以及所述 X射线组的所有X射线在所述X射线光源的整个旋转期间被放射。
10.根据权利要求9所述的多层全景图像获取方法，其中所述图像层与所述χ射线光源 之间以不同的距离被间隔，并且所述图像层包括两个图像层，所述图像层中的任意一个图 像层位于人的上颂中，另一个图像层位于下颂中。
全文摘要
本发明涉及一种全景图像获取设备和方法，更具体地，涉及一种能够通过对x射线被放射到位于对象的感兴趣区域的多个图像层的截面进行同步来同时获取多个图像层的图像的多层全景图像获取设备和方法。
文档编号H04N5/262GK101971614SQ200980108935
公开日2011年2月9日 申请日期2009年1月15日 优先权日2008年1月15日
发明者崔盛壹, 庐昌俊, 曹孝星 申请人:韩国威泰有限公司