專利名稱：自動檢測限束器邊界的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種x射線影像處理方法與裝置，特別是涉及一種自 動檢測x射線影像中的限束器邊界或區(qū)域的方法與裝置。
背景技術(shù)：
在X射線影像中，限束器(Collimator,也稱為束光器，遮光器等) 區(qū)域通常稱為前景(For印round)。前景影像是無用信息，在X射線影 像的增強(qiáng)處理中，常常需要將這一區(qū)域的像素去除，避免無用信息對 圖像增強(qiáng)處理的影響，使增強(qiáng)效果更好，影像的質(zhì)量更優(yōu)。限束器裁 剪可以分為自動裁剪和手動裁剪。然而，手動裁剪有一定的弊端，一 方面手動裁剪增加了臨床放射科技師的工作量，由此降低了臨床攝片 的效率；另一方面手動裁剪必須是影像后處理后才能進(jìn)行，那么前景 的無用信息已經(jīng)和有用的解剖組織信息一起被分析和處理，嚴(yán)重影響 了圖像的分析和處理，降低了影像品質(zhì)，而且數(shù)據(jù)量增大使后處理速 度變慢。由于X射線散射，ROI區(qū)域(在這里ROI區(qū)域特指影像上除 去前景區(qū)域后剩下的區(qū)域)與前景之間的過渡變得很復(fù)雜；同時(shí)可能 由于高密度組織的關(guān)系或者為了減少X射線劑量導(dǎo)致的曝光不足，導(dǎo) 致組織與前景邊界不分明，對比度太低；或者由于估計(jì)不足的大劑量 曝光導(dǎo)致多區(qū)域(包括限束器區(qū)域)被X射線打透，在影像上限束器 區(qū)域變得異常的不規(guī)則；另外，各類特殊的拍攝體位導(dǎo)致影像上表現(xiàn) 的限束器邊界為不規(guī)則多邊形等。這些因素常常導(dǎo)致利用傳統(tǒng)常用的 邊緣檢測方法去檢測限束器邊界是無效的，從而使限束器區(qū)域自動識 別變得困難。
目前的X射線成像系統(tǒng)中或早些時(shí)候的X射線成像系統(tǒng)中，限束器邊緣(Coilimation Edge)定位是依靠定位器(X射線球管或者限束器 的運(yùn)動控制裝置)反饋的限束器位置信息，這種定位器被固定在X射 線成像設(shè)備中。臨床拍攝X射線影像時(shí)，需根據(jù)不同體位的需要，常 ?？赡芤筇綔y器或者球管處于旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，這樣使得定位器反饋的 信息可能不能直接使用，或者成為完全沒用的信息。另外，在可移動 的床邊機(jī)(簡便式X射線成像系統(tǒng))沒有這種類似的定位器。事實(shí)上， 由于機(jī)械原因或者系統(tǒng)原因，存在著球管和探測器的中心吻合的不是 很好，導(dǎo)致定位器獲取的限束器位置信息無法正確地用在影像上進(jìn)行 限束器邊界的定位，加之由于X射線的散射等原因，使定位器提供的 邊界信息并不精確。甚至在一些早期的X射線成像系統(tǒng)中，由于定位 器和控制臺可能并不存在通訊接口，使得這些數(shù)據(jù)不能^皮傳輸，那么 只能通過臨床技師根據(jù)具體影像情況手動定位或裁減影像上限束器 的邊界。
按照一種現(xiàn)有技術(shù)介紹的檢測限束器邊界的方法，首先，通過四 個(gè)屬性(幅度、跨度、背景偏差、最大斜率)和最小均方誤差方程來 選取前景和背景之間的過渡點(diǎn)，而通過類似的方法，弱化這些條件， 增加像素灰度值控制等方法，確定前景和組織之間的過渡點(diǎn)，同時(shí)將 滿足部分特征的點(diǎn)，標(biāo)示為其它類過渡點(diǎn)，將這些過渡點(diǎn)依次標(biāo)示為 相應(yīng)等級。其中前景和背景的過渡點(diǎn)等級最高，前景和組織之間的過 渡點(diǎn)次之，其他過渡點(diǎn)最低。然后，利用這些過渡點(diǎn)進(jìn)行霍夫變換， 不同等級的點(diǎn)在霍夫空間中被賦與的權(quán)值是不同的(等級高的過渡點(diǎn) 獲得的霍夫權(quán)值也相應(yīng)的高)，通過滿足霍夫變換閾值的限定條件將 檢測到的直線確定為候選直線。接著，基于單曝光假設(shè)，可以確定限 束器邊界不能在背景中，限束器邊界兩邊的動態(tài)范圍不能太相似，限 束器邊界的間斷點(diǎn)數(shù)量不能太多，限束器邊界要有持續(xù)不變的極性， 限束器邊界要相對直。通過上述準(zhǔn)則設(shè)計(jì)一系列的特征控制用來排除 不合適的限束器邊界候選直線。通過上述判斷的直線，也就經(jīng)過了線 (line)級別的測試。然后，在這些直線中找出最滿足限束器邊界的組合，這一抉擇是區(qū)域級別的判斷，利用線對之間的幾何和區(qū)域?qū)傩?包 括平行性，正交性，凸面性，外形，向心性、占有性、邊界、周長、 對比度等等)來控制選取最優(yōu)的組合。在確定最優(yōu)限束器邊界組合后， 還需要根據(jù)放射區(qū)域(限束器邊界包含區(qū)域)不應(yīng)排斥大塊的背景區(qū)， 放射區(qū)域不能基本全是背景(放射區(qū)域的90。/。是背景)以及放射區(qū)域 應(yīng)該包含大的有用信息(解剖信息)區(qū)域，來進(jìn)一步控制檢測到最終 的限束器邊界組合的有效性。
按照另一種現(xiàn)有技術(shù)中介紹的檢測限束器邊界的方法，首先，將
原始圖像利用Sobel邊緣檢測算子分別產(chǎn)生帶狀方向(上下左右四個(gè)方 向)的邊緣梯度圖像，每個(gè)方向產(chǎn)生一幅梯度圖像。然后，將原始圖 像和相應(yīng)的梯度圖像縮小(可選1/4， 1/8, 1/16等)并映射至Radon變換 空間以進(jìn)行峰值檢測。在Radon變換空間檢測峰值是采取限制的角度來 搜索區(qū)間，例如限束器上下的邊界顯然不能有0-45或者136-179度之間 的斜角。如得到滿足闊值的局部最大峰值，并根據(jù)其梯度特性判斷它 的有效性，最后在所有有效性的峰值中根據(jù)低區(qū)域高影響原則確定某 一峰值為假定限束器邊界的對應(yīng)峰值。獲得每個(gè)方向上(對應(yīng)于假定 的四邊形限束器四個(gè)邊界)的峰值，根據(jù)相應(yīng)直線方程可以得到限束 器邊界。對檢測到的限束器邊界，根據(jù)整體區(qū)域特性(限束器區(qū)域內(nèi) 的像素最大值要小于非限束器區(qū)域的，具體地它的值應(yīng)該小于某個(gè)閾 值等)確定該邊界是否有效。
從以上的介紹不難看出，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是算法過于復(fù)雜， 運(yùn)算速度慢；準(zhǔn)確率有待于進(jìn)一步提高，例如骨骼和軟組織之間的過 渡邊界可能會一支誤認(rèn)為是限束器區(qū)域的邊界；需要有比較準(zhǔn)確的背景 像素閾值信息來校驗(yàn)檢測到的每個(gè)邊界直線是否有效和校驗(yàn)檢測到 的整體限束器邊界是否有效；對于對比度太差的欠曝光影像，或者過 度曝光的影像可能不是很有效，同時(shí)也會出現(xiàn)假陽性的情況
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種計(jì)算簡 單、檢測率高、以及能夠有效解決漏檢和假陽性問題的自動檢測限束 器邊界的方法與裝置。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案 如下。
按照本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，提供一種自動檢測限束器邊界的
方法，包括讀取步驟，用于讀取通過X射線成像系統(tǒng)獲得的影像； 檢測步驟，用于檢測X射線影像上前景和背景、前景和組織之間的過 渡點(diǎn)；以及變換步驟，利用檢測到的過渡點(diǎn)，通過HT或RT變換，檢測 前景和背景、前景和組織之間的邊界直線。
優(yōu)選的是，所述檢測步驟進(jìn)一步包括對影像從左到右逐行檢測過 渡點(diǎn)和從右到左逐行檢測過渡點(diǎn)，以及對影像從上到下逐列檢測過渡 點(diǎn)和從下到上逐列檢測過渡點(diǎn)。
再優(yōu)選的是，所述檢測步驟進(jìn)一步包括對影像中的每行和每列像 素進(jìn)行濾波，以分別生成行濾波后的影像和列濾波后的影像，對行濾 波后的影像逐行進(jìn)行檢測，對列濾波后的影像逐列進(jìn)行檢測。
還優(yōu)選的是，所述檢測步驟進(jìn)一步包括根據(jù)灰度值開始增加的 起點(diǎn)和灰度值不變的終點(diǎn)，利用終點(diǎn)像素值與起點(diǎn)像素值之差和終點(diǎn) 像素與起點(diǎn)像素之間的距離確定過渡區(qū)域，然后選取灰度增加變化最 快的點(diǎn)、過渡區(qū)域的中點(diǎn)、起點(diǎn)、終點(diǎn)、或預(yù)定像素長度內(nèi)灰度值變 化最大時(shí)像素長度的中點(diǎn)為過渡點(diǎn)。
進(jìn)一步優(yōu)選的是，前景與背景之間的過渡點(diǎn)以及前景與組織之間 的過渡點(diǎn)在每行或每列最多只能確定一個(gè)過渡點(diǎn)，且前景與背景之間 過渡點(diǎn)的4企測和前景與組織之間過渡點(diǎn)的^r測是獨(dú)立的。
再進(jìn)一步優(yōu)選的是，將影像分為上、下、左、右四個(gè)空間來進(jìn)行 所述檢測步驟和所述變換步驟；以及在進(jìn)行所述變換步驟時(shí)，在左、 右方向上將角度空間限制在0e[-20,20],在上、下方向上將角度空間
限制在6 e {[70,90] U [-90, -70]}。還進(jìn)一步優(yōu)選的是，在進(jìn)行所述變換步驟時(shí)，限定檢測到的滿足 閾值條件的局部峰值的數(shù)目。
可選的是，按照本發(fā)明實(shí)施例第一方面的自動檢測限束器邊界的 方法，還包括分析步驟，用于對X射線影像進(jìn)行直方圖分析和/或累積 直方圖分析，以獲取影像上有效的像素灰度最大值和最小值。
再可選的是，按照本發(fā)明實(shí)施例第一方面的自動檢測限束器邊界 的方法，還包括預(yù)處理步驟，用于對讀取的影像進(jìn)行按比例縮放和/ 或進(jìn)行適當(dāng)裁剪，然后再進(jìn)行后續(xù)步驟的處理。
還可選的是，按照本發(fā)明實(shí)施例第一方面的自動檢測限束器邊界 的方法，還包括第一判斷步驟，用于在對影像進(jìn)行檢測之前，計(jì)算影 像各側(cè)邊緣區(qū)域中整行或整列像素的灰度平均值和/或方差，如果該灰 度平均值小于預(yù)定閾值和/或該方差小于預(yù)定閾值，則初步認(rèn)為所檢測 影像的該側(cè)上存在有限束器區(qū)域。
進(jìn)一步可選的是，按照本發(fā)明實(shí)施例第一方面的自動檢測限束器 邊界的方法，還包括第二判斷步驟，對檢測到的每條限束器邊界直線， 先4叚定該直線為真實(shí)的限束器邊界直線，從而得到過渡區(qū)域和前景區(qū) 域，然后計(jì)算落在過渡區(qū)域上的過渡點(diǎn)數(shù)量與落在前景區(qū)域上的過渡 點(diǎn)數(shù)量的比值，如果該比值大于預(yù)定閾值，則將該邊界直線確定為有 效邊界直線。其中所述預(yù)定閾值隨限束器邊界直線距影像中心距離的 減小而增大，并且所述預(yù)定閾值可在預(yù)定范圍內(nèi)分段取值或者是距離
的線性遞減函數(shù)，所述預(yù)定閾值取值范圍在0.5至1.5之間。
進(jìn)一步可選的是，按照本發(fā)明實(shí)施例第一方面的自動檢測限束器 邊界的方法，還包括第三判斷步驟，對于獲得的多條限束器邊界直線 或第二判斷步驟確定的多組有效邊界直線，將最滿足軸對稱條件的邊 界直線確定為限束器邊界。
進(jìn)一步可選的是，按照本發(fā)明實(shí)施例第一方面的自動檢測限束器 邊界的方法，還包括修正步驟，利用已檢測到的相向邊界的影像位置
來獲得當(dāng)前邊界離影像中心的偏移量，^f〖i如該偏移量偏離已知的可能偏移量，則計(jì)算邊界直線后方位置的限束器區(qū)域中行或列像素灰度方 差，如果該方差大于預(yù)定閾值，則確定該邊界直線為錯(cuò)檢的邊界直線 并予以刪除；以及利用軸對稱條件和限束器中心與探測器中心之間的 偏移量，來撿回被漏檢的邊界直線。其中利用限束器與探測器之間沒 有其他物體時(shí)獲得的X射線影像，檢測限束器邊界并確定該邊界到影
像中心的距離，該距離為所述偏移量；或者，通過計(jì)算檢測到的最接
近矩形的限束器邊界相向邊界直線到影像中心的距離，來獲得所述偏 移量。其中灰度平均值的預(yù)定閾值和灰度方差的預(yù)定閾值各為有效最 大灰度值的百分比。
進(jìn)一步可選的是，按照本發(fā)明實(shí)施例第一方面的自動檢測限束器
邊界的方法，還包括輸出步驟，用于將限束器區(qū)域置1或0，將非限束 器區(qū)域置0或1，從而輸出二值圖像。
按照本發(fā)明實(shí)施例的第二方面，提供一種自動檢測限束器邊界的
裝置，其特征在于，包括讀取才莫塊，用于讀取通過X射線成像系統(tǒng) 獲得的影像；檢測模塊，用于檢測X射線影像上前景和背景、前景和 組織之間的過渡點(diǎn)；以及變換才莫塊，利用檢測到的過渡點(diǎn)，通過HT或 RT變換，檢測前景和背景、前景和組織之間的邊界直線。其中所述檢 測模塊對影像中的每行和每列像素先進(jìn)行濾波，以分別生成行濾波后 的影像和列濾波后的影像；然后，對行濾波后的影像從左到右逐行檢 測過渡點(diǎn)和從右到左逐行檢測過渡點(diǎn)，對列濾波后的影像從上到下逐 列檢測過渡點(diǎn)和從下到上逐列檢測過渡點(diǎn)。
可選的是，按照本發(fā)明實(shí)施例笫二方面的自動檢測限束器邊界的 裝置還包括分析;溪塊，用于對X射線影像進(jìn)行直方圖分析和/或累積直 方圖分析，以獲取影像上有效的像素灰度最大值和最小值。
再可選的是，按照本發(fā)明實(shí)施例第二方面的自動檢測限束器邊界 的裝置還包括預(yù)處理模塊，用于對讀取的影像進(jìn)行按比例縮放和/或進(jìn) 行適當(dāng)裁剪，然后再由后續(xù)^t塊進(jìn)行處理。還可選的是，按照本發(fā)明實(shí)施例第二方面的自動檢測限束器邊界 的裝置還包括第一判斷沖莫塊，用于在對影像進(jìn)行檢測之前，計(jì)算影像 邊緣區(qū)域中整行或整列像素的灰度平均值和/或方差，如果該灰度平均 值小于預(yù)定閾值和/或該方差小于預(yù)定閾值，則確定所檢測的影像上存 在有限束器區(qū)域。
進(jìn)一步可選的是，按照本發(fā)明實(shí)施例第二方面的自動檢測限束器 邊界的裝置還包括第二判斷模塊，對檢測到的每條限束器邊界候選直 線，先假定該直線為真實(shí)的限束器邊界直線，從而得到過渡區(qū)域和前 景區(qū)域，然后計(jì)算落在過渡區(qū)域上的過渡點(diǎn)數(shù)量與落在前景區(qū)域上的 過渡點(diǎn)數(shù)量的比值，如果該比值大于預(yù)定閾值，確定該邊界直線為有 效邊界直線。
進(jìn)一步可選的是，按照本發(fā)明實(shí)施例第二方面的自動檢測限束器 邊界的裝置還包括第三判斷模塊，對于獲得的多條限束器邊界直線或 第二判斷才莫塊確定的多組有效邊界直線，將最滿足軸對稱條件的邊界 直線確定為限束器邊界。
進(jìn)一步可選的是，按照本發(fā)明實(shí)施例笫二方面的自動檢測限束器 邊界的裝置還包括修正模塊，利用已檢測到的相向邊界的影像位置來 獲得當(dāng)前邊界離影像中心的偏移量，假如該偏移量偏離已知的可能偏 移量，則計(jì)算邊界直線后方位置的限束器區(qū)域中行或列像素灰度方 差，如果該方差大于預(yù)定閾值，則確定該邊界直線為錯(cuò)檢的邊界直線 并予以刪除；以及利用軸對稱條件和限束器中心與探測器中心之間的 偏移量，來撿回纟皮漏檢的邊界直線。
進(jìn)一步可選的是，按照本發(fā)明實(shí)施例第二方面的自動檢測限束器
邊界的裝置還包括輸出模塊，用于將限束器區(qū)域置1或0，將非限束器 區(qū)域置0或1，從而輸出二值圖像。
采用本發(fā)明技術(shù)方案的自動檢測限束器邊界的方法與裝置通過 快速檢測具有對比度的區(qū)域之間的過渡點(diǎn)，通過對這些過渡點(diǎn)做限定 方向、限定角度、限定每個(gè)方向區(qū)域上最多只能獲取若干預(yù)定數(shù)目的局部峰值的方法進(jìn)行霍夫變換或雷登變換來檢測邊界直線，接著利用 位置、灰度、灰度變化等信息對檢測到的直線進(jìn)行有效性刷選，然后 充分利用限束器對應(yīng)邊軸對稱原理(或近似軸對稱原理)，以獲取最 優(yōu)組合的直線組，最后對限束器對應(yīng)邊之間做自動校正，以進(jìn)一步確 保邊界有效性，進(jìn)一步甄別，刪除假陽性，撿回漏檢邊界。因此，計(jì) 算簡單、檢測率高、能夠有效地解決漏檢和假陽性問題。
下面將結(jié)合附圖并通過具體的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。


圖1是按照本發(fā)明實(shí)施例的自動檢測限束器邊界方法的流程圖2是限束器區(qū)域示意圖3是另一種限束器區(qū)域示意圖4是按照本發(fā)明實(shí)施例的限束器區(qū)域判斷方法流程圖5是按照本發(fā)明實(shí)施例的左、右方向區(qū)域間過渡點(diǎn)檢測流程圖6是按照本發(fā)明實(shí)施例的上、下方向區(qū)域間過渡點(diǎn)檢測流程圖7是HT/RT變換原理示意圖8是按照本發(fā)明實(shí)施例的邊界有效性判斷流程圖9是按照本發(fā)明實(shí)施例的邊界整體判斷流程圖10是按照本發(fā)明實(shí)施例的限束器邊界自動修正流程圖11是按照本發(fā)明實(shí)施例的自動檢測限束器邊界裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式
如附圖1所示，按照本實(shí)施例的自動檢測限束器邊界或區(qū)域的方 法除包括讀取步驟101、檢測步驟109和變換步驟111外，還可選地包 括其他步驟。在讀取步驟101中，讀入原始影像，該影像由X射線成 像系統(tǒng)獲取，并且該影像可以已經(jīng)通過簡單校正(如壞點(diǎn)壞線和無效 像素去除等校正)，而并未經(jīng)過任何影像增強(qiáng)技術(shù)的處理(然而，增強(qiáng)過的影像也可適用本實(shí)施例的方法)。讀入的影像可以不進(jìn)行預(yù)處 理，也可以進(jìn)行預(yù)處理(步驟103),即按比例縮放和/或適當(dāng)裁減。
縮放的目的是為了加快運(yùn)算，提高運(yùn)算速度；根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟?br> 減，可以控制根本沒必要的檢測。
在分析步驟105中，對讀取步驟101獲取的影像進(jìn)行直方圖分析 和/或累積直方圖分析，這一步僅僅是為了得到獲取影像上有效的像素 灰度最大值(PixelMaxValue，簡稱為P_Max)和最小值(PixelMinValue, 簡稱為p—Min)。該值可以直接是影像上像素灰度最值，也可以累積 直方圖上一定比例所對應(yīng)的灰度值(例如99。/。像素灰度都落在其內(nèi)的 值為最大像素值，那么最小值對應(yīng)地僅有1%像素灰度值小于它，具 體地這一值可以有不同的比例)。進(jìn)行該步驟的目的是該項(xiàng)數(shù)值將在 后續(xù)步驟中使用到。
在第一判斷步驟107中，對限束器區(qū)域進(jìn)行初步判斷，即首先對圖 像進(jìn)行初步分析，以判斷這幅影像上是否有限束器。假設(shè)限束器邊界 分布在影像上的四個(gè)區(qū)域方向上(上、下、左、右四個(gè)方向)，并同 時(shí)基于這樣的考慮1)限束器區(qū)域像數(shù)灰度變化應(yīng)該相對穩(wěn)定，至少 是整行或整列上的灰度比較均勻的；2)限束器區(qū)域像素的灰度值應(yīng)該 比較小，因?yàn)檫@是非曝光區(qū)，它的像素灰度的理想值應(yīng)該是零，但是 由于存在X射線穿透和散射的原因，限束器區(qū)域的像素并非是零，但 也應(yīng)該比較小。如果對影像進(jìn)行灰度值反轉(zhuǎn)處理，那么最小值也就變 成最大值了，該判斷思想方法也是適用的；3)限束器應(yīng)該是密閉的， 沒有縫和洞，所 以在影像上限束器區(qū)域不應(yīng)該包含直接曝光區(qū)或帶； 4)限束器區(qū)域總是從影像邊沿開始。基于以上四點(diǎn)假設(shè)，計(jì)算距離影 像邊緣很近的某一位置(例如距離邊緣10或20個(gè)像素距離的位置)的 整行或列(行用于對上下邊緣，列用于對左右邊緣)像素灰度值的平 均值和/或方差，并比較該灰度平均值是否小于預(yù)定閾值和/或該方差是 否小于預(yù)定闊值，如果該條件成立，則可斷定所檢測的影像上有限束 器區(qū)域。這樣的像素灰度值均值的閾值可以取影像最大灰度值的一個(gè)比例，例如0.8* _1/13《。而方差要考慮這樣的情況，該位置的行或列可 能穿過前景和背景兩個(gè)區(qū)域，特別是在限束器平面和探測器平面不是 平行而是存在角度的情況下，限束器區(qū)域投影到探測器平面上往往表 現(xiàn)為一個(gè)不規(guī)則四邊形而不是矩形，這時(shí)該處計(jì)算得到灰度值的方差
是很大的，如圖2和圖3所示。所以方差這個(gè)指標(biāo)應(yīng)該在第二判斷步驟 113中使用，實(shí)現(xiàn)方法構(gòu)成可以參考圖4。這里需要強(qiáng)調(diào)，假如限束器 相對位置信息(展開的窗口尺寸)可以從自動限束器通過通訊得到， 那么就可以知道限束器上、下窗口或左、右窗口是否是完全打開的， 這樣就可以得到影像上的限束器區(qū)域的分布，那么第一判斷步驟107 是不需要的。
在檢測步驟109中，進(jìn)行區(qū)域間過渡點(diǎn)的檢測。影像上的區(qū)域主 要可以表征為三種類型，它們分別是前景(限束器區(qū)域)、背景(直 接曝光區(qū))和解剖組織。那么前景和背景、前景和組織、背景和組織 之間就會存在明顯的對比度。 一般的說來，背景區(qū)域像素灰度值最高， 其次是組織區(qū)域，然后是前景。這里需要提出，組織區(qū)域由于軟組織 和骨骼密度差異太大，所以影像上還可以出現(xiàn)明顯的骨骼和軟組織的 對比度較強(qiáng)，這也是造成分割困難的因素之一，即骨骼區(qū)域和軟組織 區(qū)域之間過渡被誤認(rèn)為是限束器區(qū)域和組織區(qū)域之間過渡。檢測步驟 109進(jìn)一步包含以下步驟首先，為防止噪聲的影響，也使局部灰度 變化性質(zhì)一致，要對影像上的每行和每列像素進(jìn)行滑動均值濾波，分 別生成兩個(gè)影像數(shù)據(jù)(行濾波后影像和列濾波后影像)；然后，對行 濾波后的影像從左到右逐行檢測過渡點(diǎn)和從右到左逐行檢測過渡點(diǎn)， 對列濾波后的影像從上到下逐列檢測過渡點(diǎn)和從下到上進(jìn)行逐列檢 測過渡點(diǎn)。如何去判斷過渡屬性呢？充分利用區(qū)域之間的對比度和X 射線散射的性質(zhì)，具體的參考圖5和圖6。例如，在笫一判斷步驟107 中判斷可能影像左邊存在限束器區(qū)域，見圖5中框501標(biāo)注(上方區(qū) 域參考圖6中框603 )。按步驟107中假設(shè)的原則，如果存在有前景區(qū) 域(限束器區(qū)域)和別的區(qū)域相連，在兩區(qū)域的過渡區(qū)域處，像素灰度值總是從前景區(qū)域向另外一個(gè)區(qū)域從左到右不斷增大。如果另外一 個(gè)區(qū)域是背景區(qū)域，那么增大幅度一定很大，否則增大幅度可能不是
特別大，參考圖5中框502標(biāo)注(上方區(qū)域參考圖6中的框604)。所 以檢測步驟109中，有兩個(gè)屬性在這里^皮表達(dá)，它們是從灰度值開始 增加(起點(diǎn))到灰度值不變(終點(diǎn))，每次灰度值增加量至少要大于 1，終點(diǎn)像素值和起點(diǎn)像素值之間的差(PixelValueVariation簡寫為 P_V_Var)和終點(diǎn)像素和起點(diǎn)像素之間的距離大小(P—Distance)。前 景和不同區(qū)域之間過渡的總的灰度值變化大小是不一致的，在這里可 以設(shè)兩個(gè)閾值P—V—Var—TH1和P—V_Var—TH2，分別對應(yīng)于前景和背景之 間過渡與前景和組織之間過渡最小的總的灰度變化值，例如可取 P—V—Var_TH1=0.4*P—Max和P—V—Var—TH2=3*P—Min。終點(diǎn)像素和起點(diǎn)像 素之間的距離主要是為了用來消除壞點(diǎn)、壞線以及噪聲的影響，它也 應(yīng)該有個(gè)閾值P—Dist—TH ，該值不宜取太大， 一 般地，設(shè)置 10《P_Dist_TH^30。以上兩個(gè)屬性確定了區(qū)域之間的過渡區(qū)域。前景 和背景之間過渡點(diǎn)以及前景和組織之間過渡點(diǎn)在每行或每列最多只 能確定一個(gè)過渡點(diǎn)，而前景和背景之間過渡點(diǎn)的檢測與前景和組織之 間過渡點(diǎn)的檢測是獨(dú)立的，互不影響。如何在過渡區(qū)域中選取到最合 理的過渡點(diǎn)呢？這個(gè)方法可以有很多選擇，例如選取灰度增大變化最 快的點(diǎn)，也可以選取過渡區(qū)域的中點(diǎn)，或選擇起點(diǎn)或終點(diǎn)，還可以選 取例如固定像素長度(如可以取10個(gè)像素)內(nèi)灰度值變化最大時(shí)候像 素長度的中點(diǎn)。通過大數(shù)據(jù)試驗(yàn)后，最后一種選取方法^皮發(fā)現(xiàn)是最有 效的。所有方向上的檢測只需要檢測至圖像中心。事實(shí)上，考慮到可 以獲取限束器相對幾何尺寸位置信息(如窗口尺寸、限束器平面和探 測器之間的夾角、點(diǎn)源距、焦點(diǎn)離限束器的距離)，那么根據(jù)投影原 理，就可以知道限束器邊緣在探測器上的分布。如果限束器窗口規(guī)則， 限束器中心和探測器中心精確吻合，那么分布應(yīng)該是準(zhǔn)確的，從而可 以直接得到限束器區(qū)域在影像上的分布，而不需要更多的復(fù)雜算法去 支持自動分割。但是常常由于機(jī)械原因或者硬件設(shè)備要求所限，使得用投影方法獲得的限束器區(qū)域在影像上的分布變得不夠準(zhǔn)確，從而不 能直接使用。如果能得到限束器區(qū)域在影像上的大體分布，那么在每 個(gè)方向上就可以劃分一個(gè)有效檢測區(qū)，從而使檢測區(qū)域縮小，加快過 渡點(diǎn)的檢測。實(shí)際上，將影像分為四個(gè)區(qū)進(jìn)行檢測，在很大程度上可 以避免在全局搜索檢測上消耗太多的時(shí)間。
在變換步驟111中，對步驟109檢測的結(jié)果進(jìn)行霍夫變換或雷登
變換(簡稱HT/RT)以檢測限束器邊界。HT/RT檢測直線已經(jīng)被廣泛使 用在很多領(lǐng)域，是一項(xiàng)比較成熟的方法。本實(shí)施例中，HT/RT是采用 參數(shù)方程/^"cos5 + "sin6^，圖像平面上的一個(gè)點(diǎn)就對應(yīng)到參數(shù)p-6 平面上的一條曲線上，如圖7所示。本實(shí)施例利用HT/RT檢測限束器 邊界，也是將檢測空間如步驟109中所述那樣，分為上、下、左、右 四個(gè)空間。而角度空間(P )根據(jù)實(shí)際情況也有所限制，在左、右方
向上^e[-20,20],在上、下方向上^e([70，90]U[-90,-70]},角度能夠根 據(jù)不同的需要進(jìn)行設(shè)置。限定區(qū)域和角度也就是縮小檢測空間，對于 加快檢測速度是很有幫助的。在每個(gè)方向區(qū)域，原則上可以只檢測一 條直線，作為限束器邊界的候選。但是，由于各種原因，只檢測一條 直線可能不是和邊界直線最吻合的那一條，所以可能需要檢測若干條 直線作為限束器邊界候選。這些直線可能存在著一條最適合做限束器 邊界的直線。所以，需要在上、下、左、右四個(gè)方向的影像區(qū)域上分 別檢測若干條直線，作為限束器上、下、左、右邊界的候選直線。具
體的操作和最常用的HT/RT檢測方法一樣，總在每個(gè)方向區(qū)域上做 HT/RT檢測，讓HT/RT檢測到滿足大于閾值的若干個(gè)(如2-4個(gè))局部 峰值，每檢測一個(gè)局部峰值，須將周圍的值清零，以免使檢測的結(jié)果 筒單地重復(fù)，每個(gè)局部峰值點(diǎn)都確定了唯一的(p^),每一組(p，e)都通 過方程p二^cose + Zsin0唯一地確定一條直線。通過了步驟111的 HT/RT，在影像的上、下、左、右四個(gè)區(qū)域上分別得到若干條候選直線， 每個(gè)區(qū)域的上的候選直線條數(shù)可能不相同，這和該區(qū)域滿足閾值條件 的局部峰值的個(gè)數(shù)有關(guān)。這里需要強(qiáng)調(diào)的是，假如檢測區(qū)域已經(jīng)確定是一個(gè)限束器邊界的較小的有效檢測區(qū)(如步驟109中提及的限束器 相對幾何尺寸位置信息已知)，那么只需在這個(gè)小區(qū)域中檢測一條直 線作為限束器邊界候選直線即可。
在第二判定步驟113中，對變換步驟111檢測到的限束器邊界候
選直線進(jìn)行甄別，刪除不滿足限束器邊界條件的直線。每個(gè)方向區(qū)域 通過霍夫變換得到限束器邊界直線，其中有些直線可能不是限束器的 有效邊界直線。每個(gè)方向區(qū)域上也僅僅只有一條邊界直線是和限束器 邊界最吻合的。限束器邊界必須具備這樣的特征，即限束器邊界應(yīng)該 處于影像區(qū)域之間(前景和背景之間、前景和組織之間)的過渡區(qū)域
上，過渡區(qū)域之外應(yīng)該包^^艮少的過渡點(diǎn)。在步驟109中檢測到的大 部分過渡點(diǎn)應(yīng)該落在限束器邊界直線附近，而且根據(jù)步驟109中所述 的檢測原則，應(yīng)該要求很多過渡點(diǎn)直接落在直線上，影像區(qū)域之間的 過渡區(qū)域之外不應(yīng)該分布較多的過渡點(diǎn)。由于根據(jù)步驟109中所述的 檢測原則確保了很多過渡點(diǎn)直接落在直線上，所以可以用 一個(gè)屬性來 筒單的表征這一點(diǎn)步驟109檢測到的這一區(qū)域的過渡點(diǎn)離候選限束 器邊界直線的距離小于某個(gè)值(閾值)的點(diǎn)認(rèn)為是過渡區(qū)域內(nèi)的過渡 點(diǎn)，而候選直線后方的限束器區(qū)域的點(diǎn)^皮認(rèn)為是落在前景區(qū)域上的過 渡點(diǎn)。那么落在過渡區(qū)域上的過渡點(diǎn)的數(shù)量和落在前景區(qū)域上的過渡 點(diǎn)的數(shù)量的比值越大，越能說明候選限束器邊界直線處于前景和其它 區(qū)域的過渡區(qū)域上，它是合理的限束器邊界直線的可能性就大。落在 過渡區(qū)域上的過渡點(diǎn)的數(shù)量和落在前景區(qū)域上的過渡點(diǎn)的數(shù)量的比 值記為ValidTmnsitionRate，有效的候選限束器邊界直線的這一比值應(yīng)該 大于一個(gè)閾值ValidTransitionRate_TH (簡寫VTRJH)，這個(gè)閾值應(yīng)該是 隨著該候選限束器邊界直線離影像中心的距離(LineAndCenter_Distance 筒寫LC_Dist)減小而增大的，因?yàn)樵绞强拷跋裰行模訇栃缘?可能性越大，所以對其限制也應(yīng)該相應(yīng)地加強(qiáng)。簡單的設(shè)置VTR一TH 這個(gè)參數(shù)，可以考慮將影像邊界到影像中心的距離分為三個(gè)范圍，候 選限束器邊界直線離影像中心的距離落在最遠(yuǎn)的、中間的、最近的范圍時(shí)，ValidTransitionRate_TH分別取不同的數(shù)值。例如，影像邊界到影 像中心的距離為 1500 ， 則 LC_Dist<500， VTR—TH=1.5 ; 500<=LC_Dist<1000'VTR_TH =1.0; LC—Dist>=1000， VTR_TH =0.5。在步驟107 中提及計(jì)算影像邊緣很近的某一位置(例如距離邊緣10或20個(gè)像素 距離的位置)的整行(針對上、下邊緣)或整列(針對左、右邊緣) 像素灰度值和方差。而方差要考慮這樣的情況，該位置的行或列可能 穿過前景和背景兩個(gè)區(qū)域，特別是在限束器平面和探測器平面不是平 行而是存在角度的情況下，限束器區(qū)域投影到探測器平面上往往表現(xiàn) 為一個(gè)不規(guī)則四邊形而不是矩形，這時(shí)該處計(jì)算得到灰度值的方差是 很大的，參見圖3。那么根據(jù)候選邊界直線在影像上的位置信息，可 以判斷該位置的行或列是否穿過前景和背景兩個(gè)區(qū)域。假如該位置的 行或列處于可能的前景區(qū)域，如果這一方差大于某個(gè)閾值(這個(gè)閾值 可以是最大像素值的一個(gè)比例，例如0.2+P—Max)，那么該限束器邊界 候選直線是無效的候選直線。由于限束器區(qū)域如在步驟107討論的一 樣，該區(qū)域分布的像素的灰度值應(yīng)該比較小，那么衡量該區(qū)域的像素 的灰度值也是一個(gè)很客觀的方法。充分考慮到過度曝光情況，限束器 邊界的散射十分的嚴(yán)重，以至于限束器邊界不再像是直線而是凹曲 線，從而導(dǎo)致一限束器邊界直線后方的限束器區(qū)域可能包含了部分高 灰度值像素。所以限束器區(qū)域中高灰度值像素占整個(gè)限束器區(qū)域像素 的比例應(yīng)該是表征這個(gè)候選限束器邊界直線有效性的一個(gè)很重要的 標(biāo)準(zhǔn)。所以定義大于灰度值最大像素值的一個(gè)比例的像素為高灰度值 像素，例如這個(gè)比例可以選取O^P一Max,而高灰度值像素占整個(gè)限束 器區(qū)域像素的比例不應(yīng)該大于一個(gè)閾值，這個(gè)閾值應(yīng)該是與候選限束 器邊界離影像邊界有關(guān)，離影像邊界越近，閾值應(yīng)該越大，因?yàn)橐环?面候選限束器邊界離影像邊界越近，表明假定的限束器區(qū)域就越小， 由于過度曝光情況導(dǎo)致限束器區(qū)域內(nèi)高像素點(diǎn)的數(shù)量就越多，從而這 個(gè)比例越大。另一方面，由于候選限束器邊界離影像中心越近，假陽 性的風(fēng)險(xiǎn)也就越大，具體如圖8所示。假如限束器窗口的相對幾何尺寸位置信息和SID已知，那么限束器在探測器平板上的投影也是已知 的。同樣和步驟109中敘述的一樣，只在小區(qū)域中檢測一條直線作為
限束器邊界候選直線，那么第二判斷步驟113是不需要的。
在第三判斷步驟115中，對檢測得到的限束器邊界候選直線或步 驟113得到的有效限束器邊界候選直線進(jìn)行整體上判斷，以保留一組 最理想的限束器邊界直線。 一般來說，對于限束器組件(X射線源組 件)不可以單獨(dú)旋轉(zhuǎn)時(shí)，限束器對應(yīng)邊應(yīng)該具備相對于過影像中心的 垂線和水平線(垂線對應(yīng)于左右邊界直線，水平線對應(yīng)于上下邊界直 線)為對稱軸的軸對稱性，該對稱性可能不滿足嚴(yán);f各的幾何學(xué)上的定 義，但是應(yīng)該能夠近似滿足。假如限束器組件(X射線源組件)可以 單獨(dú)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，那么此時(shí)的對稱軸應(yīng)該是影像中心的垂線和水平線相 應(yīng)地做旋轉(zhuǎn)后的軸。根據(jù)軸對稱原理，內(nèi)角應(yīng)該相等，線上各點(diǎn)到達(dá) 對稱軸的距離應(yīng)該相等。由于可能存在限束器中心和探測器中心并不 是對應(yīng)的，對稱軸可能需要平移。最滿足軸對稱的邊界直線對被定義 為最優(yōu)組合條件之一。另外，假如對應(yīng)邊之間都處于一個(gè)平行狀態(tài)(或 近似平行狀態(tài))，那么相鄰邊界直線應(yīng)該盡量的相互垂直。這里要提 及，由于步驟113考慮了離中心越近的限束器邊界候選直線假陽性可 能性越大，并且在參數(shù)上作了一些限制，有理由相信相對離中心近的 限束器組合應(yīng)該具有一定的優(yōu)先級，以上敘述可以用圖9來表示。這 里要指出，假如限束器窗口的相對幾何尺寸位置信息和SID已知，同 樣和步驟109中敘述的一樣，步驟115是不需要的。
在修正步驟117中，對一些可能存在的檢測失敗(如漏檢和錯(cuò)檢) 進(jìn)行修正。經(jīng)過了步驟101-115可以獲取一個(gè)最優(yōu)的限束器邊界直線 組，而且大數(shù)據(jù)試驗(yàn)表明檢測成功率已經(jīng)相當(dāng)?shù)母摺５竭@里基本上已 經(jīng)檢測到有效的限束器邊界，也就實(shí)現(xiàn)了對限束器區(qū)域的檢測。通過 實(shí)驗(yàn)可以知道，存在一些極少數(shù)檢測結(jié)果可能因?yàn)橛跋裆系哪骋环较?區(qū)域(上、下、左、右四個(gè)區(qū)域中)由于前景和組織之間的對比度完 全不可見，而導(dǎo)致的漏檢；由于組織之間的過渡4及類似限束器和其他區(qū)域之間的過渡，而導(dǎo)致的錯(cuò)檢。步驟117用來解決這樣一些問題。 首先，獲取限束器中心和探測器中心機(jī)械層面上是否對齊的信息，假 如有偏移應(yīng)該知道上下偏移量和左右偏移量。假如已經(jīng)檢測到限束器 左、右邊界的一邊(上、下也類似地處理)，那么根據(jù)偏移量和軸對 稱信息，可以知道對應(yīng)限束器邊界的位置，并同時(shí)對這一限束器邊界 進(jìn)行分析。對該邊后方的限束器區(qū)域某一位置行或列的像素灰度值進(jìn) 行方差分析，來判斷是否具備步驟107中所述的那樣，限束器區(qū)域像 數(shù)灰度變化應(yīng)該相對穩(wěn)定，至少是整行或整列上的灰度應(yīng)該比較均
勻，方差應(yīng)該小于一個(gè)閾值，例如這個(gè)閾值可以取0.2承P—Max。同時(shí)該 方向區(qū)域應(yīng)該滿足步驟107中的判斷。 一般說來，已經(jīng)檢測到的邊界 應(yīng)該至少離影像邊緣比較遠(yuǎn)，即通過偏移量計(jì)算得到的邊界在影像上 的位置應(yīng)該離影像邊緣不應(yīng)該太近，應(yīng)該有適當(dāng)?shù)木彌_區(qū)，因?yàn)楹芸?能邊緣就是限束器區(qū)域和其他區(qū)域的過渡帶。反之，如果根據(jù)偏移量 得到限束器邊界直線經(jīng)過上述分析，不能滿足上述要求，那么原來已 經(jīng)檢測到的那條限束器邊界直線應(yīng)該作為假陽性(即錯(cuò)檢)刪除。假 如影像上對應(yīng)邊(上、下和左、右分別稱之為對應(yīng)邊)的限束器邊界 均已經(jīng)被檢測到，那么也應(yīng)該進(jìn)一步根據(jù)偏移量檢測其是否滿足軸對 稱性。這一軸對稱性的要求應(yīng)該是寬容的，因?yàn)槌３Ｓ捎谶^渡性的因 素，檢測到限束器對應(yīng)的兩邊界在相似性上不會稍微降低，并且對每 一個(gè)邊界都做上述的方差分析。通過定期校正獲取這樣的偏移量，具 體實(shí)現(xiàn)方法是打開限束器(確保探測器上、下、左、右應(yīng)該包含限束 器區(qū)域)，確保限束器和探測器之間的X射線照射范圍沒有任何物體， 用較低劑量給予直接曝光，獲得前景和背景對比度很好的影像(該影 像應(yīng)該只有前景區(qū)域和背景區(qū)域)，利用上述方法對該影像進(jìn)行分割， 校正人員確定分割結(jié)果良好，記錄相對于影像中心而言，檢測得到限 束器的上、下邊界和左、右邊界的偏移量，對不同大小的限束器窗口 多次曝光，取均值。這樣，就獲得了限束器中心和探測器中心之間的 相對偏移量。還有一種方法是，對成功檢測到的限束器邊界直線，判斷它們是否是嚴(yán)格的矩形。假如是，那么可以計(jì)算限束器邊界每一邊 到影像中心的距離，從而得到偏移量。假設(shè)笫W次獲得的偏移量為
Q^"—"， 上 一 次偏移量為Q^"—o似，那么新偏移量為 Q^e/ —"， = [Q^e/_oW*(" —1) + Q^"一"]/"。當(dāng)"大于某個(gè)數(shù)iV (例如7V 可耳又200 )時(shí)，Q^r" —= w ，同時(shí)當(dāng)前"4皮記為1。將《和
Q僑"一oW分別寫在一個(gè)文件中，每一次需要用到或更新Q訴e/時(shí)，進(jìn) 行讀寫文件即可。要求"<#的目的是為了定期更新0#"，以確保任 何機(jī)械位置的校正或變化帶來O,"的更新，如圖10所示。這里也要 指出，假如限束器窗口的相對幾何尺寸位置信息和SID已知，同樣和 步驟109敘述一樣，步驟117是不需要的。
在輸出步驟119中，將影像分為限束器區(qū)域和非限束器區(qū)域，將 限束器區(qū)域置1或0，將非限束器區(qū)域置0或1，從而輸出二值圖像。
如圖11所示，按照實(shí)施例的自動檢測限束器邊界的裝置除包括讀
取模塊1101、檢測模塊1109和變換模塊1111外，還可選地包括其他模 塊。其中讀取才莫塊1101用于讀取通過X射線成像系統(tǒng)獲得的影像，以供 進(jìn)行檢測或分析。檢測模塊1109用于檢測X射線影像上前景、背景和組 織之間的過渡點(diǎn)。檢測模塊1109被配置成對影像中的每行和每列像素 進(jìn)行滑動均值濾波，以分別生成行濾波后的影像和列濾波后的影像； 然后，對行濾波后的影像從左到右逐行檢測過渡點(diǎn)和從右到左逐行檢 測過渡點(diǎn)，對列濾波后的影像從上到下逐列檢測過渡點(diǎn)和從下到上逐 列檢測過渡點(diǎn)。變換模塊1111用于通過HT或RT變換將檢測的過渡點(diǎn)變 換為限束器邊界直線。檢測模塊1109和變換模塊1111將影像分為上、 下、左、右四個(gè)空間來進(jìn)行檢測和HT或RT變換，并且變換;溪塊在左、 右方向上將角度空間限制在^e[-20,20],在上、下方向上將角度空間 限制在^ e {[70,90] U [-90, -70]}。
讀取模塊1101讀入的影像在進(jìn)行后續(xù)處理之前，可以不進(jìn)行預(yù)處 理，也可以由預(yù)處理才莫塊1103進(jìn)行預(yù)處理，即按比例縮放和/或進(jìn)行 適當(dāng)裁減；縮放的目的是為了加快運(yùn)算，提高運(yùn)算速度；根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟脺p，可以控制根本沒必要的檢測。分析才莫塊1105用于對X 射線影像進(jìn)行直方圖分析和/或累積直方圖分析，以獲取影像上像素灰
度最大值和最小值，然后再進(jìn)行檢測。第一判斷模塊1107用于在對影
像進(jìn)行-險(xiǎn)測之前，計(jì)算影像邊緣區(qū)域中整行或整列像素的灰度平均值 和/或方差，如果該灰度平均值小于預(yù)定闞值和/或該方差小于預(yù)定閾 值，則確定所檢測的影像上存在有限束器。對于檢測到的限束器邊界
直線，第二判斷才莫塊1113關(guān)于每條限束器邊界直線計(jì)算落在過渡區(qū)域
上的過渡點(diǎn)數(shù)量與落在前景區(qū)域上的過渡點(diǎn)數(shù)量的比值，如果該比值 大于預(yù)定閾值，確定該邊界直線為有效邊界直線。對于獲得的多條限 束器邊界直線或第二判斷模塊確定的多組有效邊界直線，第三判斷模
塊1115將最滿足軸對稱條件的邊界直線確定為限束器邊界。修正模塊 1117用于對一些可能存在的檢測失敗(如漏檢和錯(cuò)檢)進(jìn)行修正，利 用軸對稱條件和限束器中心與探測器中心之間的偏移量，來撿回被漏 檢的邊界直線；利用已檢測到的相向邊界的影像位置獲得當(dāng)前邊界離 影像中心的偏移量，假如這一偏移量和已知的可能偏移量差距過大，
則計(jì)算邊界直線后方一定位置的限束器區(qū)域中行或列像素灰度方差， 如果該方差大于預(yù)定閾值，則確定該邊界直線為鋪-檢的邊界直線并予 以刪除，同時(shí)利用軸對稱條件和限束器中心與探測器中心之間的偏移 量，來撿回被漏檢的邊界直線。輸出模塊1119用于將限束器區(qū)域置1 或O,將非限束器區(qū)域置0或1，從而輸出二值圖像。
以上通過具體的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限于 這些具體的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，還可以對本發(fā)明做各 種修改、等同替換、變化等等，例如改變步驟順序或模塊連接次序。 但是，只要未背離本發(fā)明的精神，都應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。另 外，本申請說明書和權(quán)利要求書中所使用的一些術(shù)語，如"左"、"右"、 "上"、"下"等等，僅僅是為了便于描述，而不是對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種自動檢測限束器邊界的方法，其特征在于，包括讀取步驟，用于讀取通過X射線成像系統(tǒng)獲得的影像；檢測步驟，用于檢測X射線影像上前景和背景、前景和組織之間的過渡點(diǎn)；以及變換步驟，利用檢測到的過渡點(diǎn)，通過HT或RT變換，檢測前景和背景、前景和組織之間的邊界直線。
2. 如權(quán)利要求1所述的自動檢測限束器邊界的方法，其特征在于， 還包括分析步驟，用于對X射線影像進(jìn)行直方圖分析和/或累積直方圖分 析，以獲取影像上有效的像素灰度最大值和最小值。
3. 如權(quán)利要求1所述的自動檢測限束器邊界的方法，其特征在于， 還包括預(yù)處理步驟，用于對讀取的影像進(jìn)行按比例縮放和/或進(jìn)行適當(dāng)裁 剪，然后再進(jìn)行后續(xù)步驟的處理。
4.如權(quán)利要求2所述的自動檢測限束器邊界的方法，其特征在于， 還包括第一判斷步驟，用于在對影像進(jìn)行檢測之前，計(jì)算影像各側(cè)邊緣 區(qū)域中整行或整列像素的灰度平均值和/或方差，如果該灰度平均值小 于預(yù)定閾值和/或該方差小于預(yù)定閾值，則初步認(rèn)為所檢測影像的該側(cè) 上存在有限束器區(qū)域。
5.如權(quán)利要求1所述的自動檢測限束器邊界的方法，其特征在于， 還包括第二判斷步驟，對檢測到的每條限束器邊界直線，先假定該直線 為真實(shí)的限束器邊界直線，從而得到過渡區(qū)域和前景區(qū)域，然后計(jì)算 落在過渡區(qū)域上的過渡點(diǎn)數(shù)量與落在前景區(qū)域上的過渡點(diǎn)數(shù)量的比 值，如果該比值大于預(yù)定閾值，則將該邊界直線確定為有效邊界直線。
6. 如權(quán)利要求5所述的自動檢測限束器邊界的方法，其特征在于 所述預(yù)定閾值隨限束器邊界直線距影像中心距離的減小而增大，并且所述預(yù)定閾值可在預(yù)定范圍內(nèi)分段取值或者是距離的線性遞減 函數(shù)，所述預(yù)定閾值取值范圍在0.5至1.5之間。
7. 如權(quán)利要求1或5所述的自動檢測限束器邊界的方法，其特征在 于，還包括第三判斷步驟，對于獲得的多條限束器邊界直線或第二判斷步驟 確定的多組有效邊界直線，將最滿足軸對稱條件的邊界直線確定為限 束器邊界。
8. 如權(quán)利要求1所述的自動檢測限束器邊界的方法，其特征在于， 還包括修正步驟，利用已檢測到的相向邊界的影像位置來獲得當(dāng)前邊界 離影像中心的偏移量，假如該偏移量偏離已知的可能偏移量，則計(jì)算邊界直線后方位置的限束器區(qū)域中行或列像素灰度方差，如果該方差 大于預(yù)定閾值，則確定該邊界直線為錯(cuò)檢的邊界直線并予以刪除；以 及利用軸對稱條件和限束器中心與探測器中心之間的偏移量，來撿回 被漏檢的邊界直線。
9. 如權(quán)利要求8所述的自動檢測限束器邊界的方法，其特征在于 利用限束器與探測器之間沒有其他物體時(shí)獲得的X射線影像，檢測限束器邊界并確定該邊界到影像中心的距離，該距離為所述偏移 量；或者，通過計(jì)算檢測到的最接近矩形的限束器邊界相向邊界直線 到影像中心的距離，來獲得所述偏移量。
10. 如權(quán)利要求4或8所述的自動檢測限束器邊界的方法，其特征在于灰度平均值的預(yù)定閾值和灰度方差的預(yù)定閾值各為有效最大灰 度值的百分比。
11. 如權(quán)利要求1所述的自動檢測限束器邊界的方法，其特征在于， 還包括輸出步驟，用于將限束器區(qū)域置1或0，將非限束器區(qū)域置0或1， 從而輸出二值圖像。
12. 如權(quán)利要求1所述的自動檢測限束器邊界的方法，其特征在于，所述檢測步驟進(jìn)一步包括對影像從左到右逐行檢測過渡點(diǎn)和從右到左逐行檢測過渡點(diǎn)，以 及對影像從上到下逐列檢測過渡點(diǎn)和從下到上逐列檢測過渡點(diǎn)。
13. 如權(quán)利要求12所述的自動檢測限束器邊界的方法，其特征在 于，所述檢測步驟進(jìn)一步包括對影像中的每行和每列像素進(jìn)行濾波，以分別生成行濾波后的影 像和列濾波后的影像，對行濾波后的影像逐行進(jìn)行檢測，對列濾波后 的影像逐列進(jìn)行檢測。
14. 如權(quán)利要求12或13所述的自動檢測限束器邊界的方法，其特征 在于，所述檢測步驟進(jìn)一步包括根據(jù)灰度值開始增加的起點(diǎn)和灰度值不變的終點(diǎn)，利用終點(diǎn)像素 值與起點(diǎn)像素值之差和終點(diǎn)像素與起點(diǎn)像素之間的距離確定過渡區(qū) 域，然后選取灰度增加變化最快的點(diǎn)、過渡區(qū)域的中點(diǎn)、起點(diǎn)、終點(diǎn)、 或預(yù)定像素長度內(nèi)灰度值變化最大時(shí)像素長度的中點(diǎn)為過渡點(diǎn)。
15. 如權(quán)利要求12或13所述的自動檢測限束器邊界的方法，其特征 在于前景與背景之間的過渡點(diǎn)以及前景與組織之間的過渡點(diǎn)在每行 或每列最多只能確定一個(gè)過渡點(diǎn)，且前景與背景之間過渡點(diǎn)的檢測和 前景與組織之間過渡點(diǎn)的檢測是獨(dú)立的。
16. 如權(quán)利要求1所述的自動檢測限束器邊界的方法，其特征在于 將影像分為上、下、左、右四個(gè)空間來進(jìn)行所述檢測步驟和所述變換 步驟；以及在進(jìn)行所述變換步驟時(shí)，在左、右方向上將角度空間限制 在^e[-20,20], 在上、下方向上將角度空間卩艮制在 夕e([70,90]U[—90'-70]}。
17.如權(quán)利要求1所述的自動檢測限束器邊界的方法，其特征在于在進(jìn)行所述變換步驟時(shí)，限定檢測到的滿足閾值條件的局部峰值 的數(shù)目。
18. —種自動檢測限束器邊界的裝置，其特征在于，包括 讀取才莫塊，用于讀取通過X射線成像系統(tǒng)獲得的影像； 檢測模塊，用于檢測X射線影像上前景和背景、前景和組織之間的過渡點(diǎn)；以及變換模塊，利用檢測到的過渡點(diǎn)，通過HT或RT變換，檢測前景和 背景、前景和組織之間的邊界直線。
19. 如權(quán)利要求18所述的自動檢測限束器邊界的裝置，其特征在 于，還包括分析模塊，用于對X射線影像進(jìn)行直方圖分析和/或累積直方圖分 析，以獲取影像上有效的像素灰度最大值和最小值。
20. 如權(quán)利要求18所述的自動檢測限束器邊界的裝置，其特征在 于，還包括預(yù)處理模塊，用于對讀取的影像進(jìn)行按比例縮放和/或進(jìn)行適當(dāng)裁 剪，然后再由后續(xù)模塊進(jìn)行處理。
21. 如權(quán)利要求19所述的自動檢測限束器邊界的裝置，其特征在 于，還包括第一判斷模塊，用于在對影像進(jìn)行檢測之前，計(jì)算影像邊緣區(qū)域 中整行或整列像素的灰度平均值和成方差，如果該灰度平均值小于預(yù) 定閾值和/或該方差小于預(yù)定閾值，則確定所檢測的影像上存在有限束 器區(qū)域。
22. 如權(quán)利要求18所述的自動檢測限束器邊界的裝置，其特征在 于，還包括第二判斷才莫塊，對檢測到的每條限束器邊界候選直線，先假定該 直線為真實(shí)的限束器邊界直線，從而得到過渡區(qū)域和前景區(qū)域，然后計(jì)算落在過渡區(qū)域上的過渡點(diǎn)數(shù)量與落在前景區(qū)域上的過渡點(diǎn)數(shù)量 的比值，如果該比值大于預(yù)定閾值，確定該邊界直線為有效邊界直線。
23. 如權(quán)利要求18或22所述的自動檢測限束器邊界的裝置，其特征 在于，還包括第三判斷才莫塊，對于獲得的多條限束器邊界直線或第二判斷^t塊 確定的多組有效邊界直線，將最滿足軸對稱條件的邊界直線確定為限 束器邊界。
24. 如權(quán)利要求18所述的自動檢測限束器邊界的裝置，其特征在 于，還包括修正模塊，利用已檢測到的相向邊界的影像位置來獲得當(dāng)前邊界 離影像中心的偏移量，假如該偏移量偏離已知的可能偏移量，則計(jì)算邊界直線后方位置的限束器區(qū)域中行或列像素灰度方差，如果該方差 大于預(yù)定闞值，則確定該邊界直線為錯(cuò)檢的邊界直線并予以刪除；以 及利用軸對稱條件和限束器中心與探測器中心之間的偏移量，來撿回 -波漏檢的邊界直線。
25. 如權(quán)利要求18所述的自動檢測限束器邊界的裝置，其特征在 于，還包括輸出模塊，用于將限束器區(qū)域置1或0，將非限束器區(qū)域置0或1， 從而輸出二值圖像。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自動檢測限束器邊界或區(qū)域的方法與裝置，所述方法主要包括用于讀取通過X射線成像系統(tǒng)獲得的影像的讀取步驟，用于檢測X射線影像上前景和背景、前景和組織之間的過渡點(diǎn)的檢測步驟，以及利用這些檢測到的過渡點(diǎn)，通過HT或RT變換，檢測前景和背景、前景和組織之間的邊界直線的變換步驟。該檢測方法與裝置計(jì)算簡單、檢測率高、能夠有效地解決漏檢和假陽性問題。
文檔編號A61B6/02GK101540040SQ20081006614
公開日2009年9月23日 申請日期2008年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月21日
發(fā)明者孫文武, 饒玉明 申請人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司