專利名稱：X射線系統(tǒng)使用多個模型中任一個對圖象質(zhì)量進行自動評估的方法和裝置的制作方法
一般來說，本發(fā)明涉及用于評估X-射線系統(tǒng)圖象質(zhì)量的一種自動系統(tǒng)。更具體地說，本發(fā)明涉及對于使用一個或多個X-射線模型的X-射線系統(tǒng)的圖象質(zhì)量參數(shù)的自動分析和測量。此外，本發(fā)明能夠自動確定研究區(qū)(ROI)以便于測量圖象質(zhì)量參數(shù)。
X-射線系統(tǒng)，諸如圖象增強器、存儲熒光屏或數(shù)字探測器，通常包括一個X-射線發(fā)射器和一個X-射線接收器。一個被觀測的目標物，如人體設置在X-射線發(fā)射器與X-射線接收器之間。由發(fā)射器產(chǎn)生的X-射線穿過目標物到達接收器。當從發(fā)射器發(fā)出的X-射線穿過目標物時，目標物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)通過諸如阻擋或吸收部分X-射線等效應而不同程度地降低X-射線的能量。在目標物內(nèi)阻擋或吸收X-射線引起所接收的X-射線能量值發(fā)生改變。X-射線接收器接收穿過目標物的X-射線。在X-射線接收器中產(chǎn)生目標物的一個圖象。在接收器中產(chǎn)生的圖象包括亮區(qū)和暗區(qū)，它們對應于穿過目標物的X-射線的不同強度值。
X-圖象可以用于許多目的。例如，可以檢測目標物的內(nèi)部缺陷。還可以確定內(nèi)部結(jié)構(gòu)或排列的變化。此外，圖象可以表明在目標物內(nèi)物體的存在或不存在。從X-射線成象獲得的信息應用于許多領域，包括醫(yī)療業(yè)和制造業(yè)。
為了幫助確信能夠可靠地利用X-射線圖象，可取的是測量和驗證X-射線系統(tǒng)的性能。具體地說，測量和驗證X-射線系統(tǒng)的圖象質(zhì)量是十分重要的。低劣的圖象質(zhì)量會妨礙對于X-射線圖象的可靠分析。例如，圖象對比度質(zhì)量的降低會導致一個無法利用的不可靠的圖象。此外，實時成象系統(tǒng)的出現(xiàn)增強了產(chǎn)生清晰、高質(zhì)量圖象的重要性。圖象質(zhì)量較差或低劣的X-射線系統(tǒng)必須要重新標定，以產(chǎn)生清楚和可以利用的目標物圖象。
出于安全原因驗證X-射線系統(tǒng)性能也是十分重要的。例如，受到大劑量X-射線能量的輻照可能導致對人體健康的損害。因為存在損害健康的風險，政府制定了使用X-射線系統(tǒng)的標準。由X-射線系統(tǒng)發(fā)射的X-射線能量水平可以用輻射劑量來測量。對于X-射線系統(tǒng)性能的周期性評估可以確保目標物所受到的輻射劑量不超過規(guī)定標準。
可以用于測量X-射線系統(tǒng)參數(shù)，如圖象質(zhì)量和輻射劑量的一種裝置是X-射線模型。有若干種類型的模型，包括仿真復制模型和物理機理模型。例如，仿真復制模型可以是一種X-射線目標物，如人體一部分的仿真復制品。物理機理模型可以由附著在一個共用基體上的各種結(jié)構(gòu)組成。物理機理模型的結(jié)構(gòu)可以具有變化的特征，例如形狀、大小、密度、和成分。此外，物理機理模型可以由多種材料，包括金屬和塑料制成。
物理機理模型的結(jié)構(gòu)可以影響穿過該物理機理模型的X-射線的強度。例如，金屬結(jié)構(gòu)可以阻擋部分或大部分X-射線。此外，塑料結(jié)構(gòu)只能對X-射線產(chǎn)生最小的衰減。由于所接收的X-射線強度的變化而形成的分布表現(xiàn)在X-射線圖象中。因為有象對比度這樣由于所接收的X-射線強度差異而產(chǎn)生的因素存在，所以能夠很容易地檢測和分析X-射線圖象中的所得分布。
目前已知的各種模型可以用于多種目的。例如，模型可以用于檢測X-射線系統(tǒng)的性能參數(shù)。結(jié)合有輻射探測器的模型還可以用于計量由發(fā)射器發(fā)出的X-射線能量的輻射劑量。此外，模型可以用于標定和圖象質(zhì)量評估。
一般來說，物理機理模型可以用于測量X-射線系統(tǒng)的一種或多種參數(shù)。不同的模型產(chǎn)生不同的X-射線強度或衰減分布。不同的X-射線強度或衰減可以用于測量或檢驗X-射線系統(tǒng)的不同性能參數(shù)。
模型的最新應用之一是作為基于軟件評估工具的一部分。這種軟件工具公開在授予Aufrichtig等人的美國專利US-5841835中(在下文中將該專利稱為Aufrichtig專利)。A專利包含可以添加在X-射線系統(tǒng)中用于評估和標定的軟件組件。利用該軟件組件可以進行重復標定測試。由該軟件組件執(zhí)行的重復標定測試結(jié)果可以進行編譯以給出對于X-射線系統(tǒng)標定測試結(jié)果，如變化趨勢和聚集方向的分析。隨著對X-射線系統(tǒng)的重復標定繼續(xù)進行，該軟件組件可以自動調(diào)整X-射線系統(tǒng)參數(shù)。
但是，A的軟件組件假定正在使用一個特殊模型來測量X-射線系統(tǒng)的圖象質(zhì)量參數(shù)。如果使用多個模型，需要對該軟件進行手工配置以作用于各個不同的模型。為每個X-射線模型配置軟件組件的額外步驟可以重新引入人對測量結(jié)果的其它影響。此外，為了每種X-射線模型對于軟件組件的配置會增加測量X-射線系統(tǒng)圖象測量所需的時間。
因此，長期以來一直需要有一種能夠在多種模型中任一個的基礎上自動確定圖象構(gòu)成的圖象質(zhì)量評估系統(tǒng)。此外，長期以來也一直需要有一種能夠自行調(diào)整和測量的圖象質(zhì)量自動評估系統(tǒng)。另外，長期以來還一直需要有一種能夠使用多個模型中任一個測量關鍵的圖象質(zhì)量參數(shù)的成本效率可取的自動系統(tǒng)。本發(fā)明的優(yōu)選實施例滿足了這些需要和與以往的系統(tǒng)相關的其它需要。
本發(fā)明提供了用于對X-射線系統(tǒng)參數(shù)進行自動評估的一種方法和裝置。將一個灰度級X-射線圖象輸入一個圖象處理器中，該處理器處理這個圖象以確定圖象構(gòu)成。生成該圖象的一個直方圖，然后確定該直方圖中的一個閾值，并相對于該閾值將輸入的圖象進行數(shù)字化處理。接著，使用連接結(jié)構(gòu)(斑塊)分析確定圖象構(gòu)成。之后，將輸入圖象中的圖象構(gòu)成與預期構(gòu)成的一個模型模板進行比較。然后該系統(tǒng)確定輸入圖象中與預期物理結(jié)構(gòu)對應的標志的位置。所說標志可以包括一個周邊環(huán)，水平和垂直線段件和基準段。該系統(tǒng)利用這些標志確定在其中測量X-射線系統(tǒng)參數(shù)的研究區(qū)(ROI)的位置。最后，在標識的研究區(qū)中測量X-射線系統(tǒng)參數(shù)?？梢允褂靡粋€試塊子模型測量水平和垂直調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)。
通過以下對于本發(fā)明優(yōu)選實施例的詳細描述可以了解和清楚本發(fā)明的這些及其它特征。


圖1表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的一個X-射線模型的一個優(yōu)選實施例。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的帶有試塊子模型的一個X-射線模型的另一個優(yōu)選實施例。
圖3為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的一個模型自動評估系統(tǒng)的一個優(yōu)選實施例的流程圖。
圖4為根據(jù)本發(fā)明進行圖象處理以確定圖象構(gòu)成的一個優(yōu)選實施例的流程圖。
圖5表示根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例獲得的一個示例圖象直方圖。
圖6a-c表示根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中的示例斑塊及其伴隨的圍框。
圖7表示根據(jù)本發(fā)明確定模型標志位置的一個優(yōu)選實施例的流程圖。
圖8表示根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例確定圖1所示模型中垂直線段件的位置。
圖9表示根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例確定圖1所示模型中水平線段件的位置。
圖10表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的一個階躍強度子模型的一個優(yōu)選實施例。
圖11表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的對比度子模型的一個優(yōu)選實施例。
圖12表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的分辨率子模型的一個優(yōu)選實施例。
圖13表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的與上部篩網(wǎng)和下部篩網(wǎng)類似的篩網(wǎng)區(qū)域的一個優(yōu)選實施例。
圖14表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的試塊子模型的一個優(yōu)選實施例。
圖15表示根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例適用圖1所示模型的研究區(qū)。
圖16表示根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例在基準區(qū)的垂直和水平部分周圍的搜索區(qū)域。
圖17表示根據(jù)本發(fā)明測量子模型參數(shù)的一個優(yōu)選實施例的流程圖。
圖18表示根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例構(gòu)成的一個平面場X-射線模型1800的一個優(yōu)選實施例。
圖19表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的一個模型圖象半自動評估系統(tǒng)的一個優(yōu)選實施例的流程圖1900。
圖20表示根據(jù)本發(fā)明用于將一個模型模板添加到一個模型模板數(shù)據(jù)庫中的系統(tǒng)的優(yōu)選實施例的流程圖2000。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的一個X-射線模型100的一個優(yōu)選實施例。模型100包括一個基片110、一個定位標記120、一個周邊環(huán)130、一個開放區(qū)域135、線段件140、階躍強度子模型150、對比度子模型160、分辨率子模型170、上部篩網(wǎng)190、和下部篩網(wǎng)195。所說分辨率子模型170包括分辨率圖案175、高密度對比度區(qū)域180和低密度對比度區(qū)域185。
定位標記120從基片沿徑向延伸。所說定位標記用于確保模型100在一個模型載體內(nèi)正確定位。定位標記120減少了模型100的轉(zhuǎn)動，并且還防止將模型100不正確地放置在載體中，例如上下倒置?？梢栽谠揦-射線模型上添加其它的定位標記，以進一步減少模型的運動。
所說周邊環(huán)130、線段件140、階躍強度子模型150、對比度子模型160、分辨率子模型180和上部及下部篩網(wǎng)190-195都附著在基片110的上側(cè)。所說周邊環(huán)130沿基片110的周邊環(huán)繞。線段件140將階躍強度子模型150、對比度子模型160、分辨率子模型170、和上部及下部篩網(wǎng)彼此分開，并與開放區(qū)域135分開。
在操作時，可以將所說模型100插入一個X-射線系統(tǒng)(未示出)中。在一個X-射線系統(tǒng)中，由一個發(fā)射器發(fā)射X-射線，穿過所說模型100，并由一個接收器接收。構(gòu)成模型100的不同子模型將入射到子模型上的X-射線衰減不同的量，并且受到例如子模型的組成和結(jié)構(gòu)的影響。由所說子模型產(chǎn)生的X-射線衰減在接收器端導致空間變化的X-射線強度。在接收器端可以接收所說空間變化強度，并加以顯示和分析以確定該X-系統(tǒng)的性能參數(shù)。每個子模型可以測量X-射線系統(tǒng)的一個不同的性能參數(shù)或一組性能參數(shù)。
可取的是，所說周邊環(huán)130和線段件140由金屬層如鉛制成，這種材料阻擋了穿過模型100的大部分X-射線。因為周邊環(huán)130和線段件140阻擋了穿過模型的相對較多的X-射線，在顯示和分析時很容易檢測到它們。因此，周邊環(huán)130和線段件140提供了容易看到的“標記”。這些標記幫助確定模型100的取向和定位。例如，所說周邊環(huán)130可以用于限定模型100在X-射線圖象中的周邊以幫助識別和和解釋模型數(shù)據(jù)。此外，可以使用所說線段件140將子模型150-170分開，和限定各個子模型的邊界。
圖10表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的階躍強度子模型150的一個優(yōu)選實施例?？扇〉氖?，所說階躍強度子模型150由金屬層如銅制成?？扇〉氖?，所說階躍強度子模型150包括10個區(qū)段，每個區(qū)段具有不同厚度的銅層。各個區(qū)段銅層的厚度在從最薄的區(qū)段152到最厚的區(qū)段154范圍內(nèi)變化。因為透過一個給定區(qū)段的X-射線強度反比于該區(qū)段的厚度，所以每個區(qū)段形成從最大強度到最小強度的一級或“階躍”強度。可取的是，階躍強度子模型150中的每個區(qū)段大約為20毫米寬，7.5毫米高，厚度從大約0.25毫米到2.5毫米線性變化。所說階躍強度子模型150可以用于確定X-射線系統(tǒng)的動態(tài)范圍和線性。雖然所說階躍強度子模型150的優(yōu)選實施例包括10個區(qū)段，但是也可以使用具有不同大小和厚度的更多或更少的區(qū)段。
圖11表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的對比度子模型160的一個優(yōu)選實施例?？扇〉氖?，所說對比度子模型160由金屬層如鋁制成。所說對比度子模型160可取的是包括三個區(qū)域1110-1130，每個區(qū)域由不同厚度的鋁層構(gòu)成。所說鋁層的厚度從最薄層1110變化到最厚層1130。每個區(qū)域可取的是包含直徑大約為7.6毫米、3.8毫米和1.9毫米的三個孔1140-1160?？扇〉氖?，對比度子模型160的每個區(qū)域1110-1130大約為30毫米寬，20毫米高，厚度分別為1毫米、2毫米和3毫米。所說對比度子模型160可以用于確定X-射線系統(tǒng)的相對對比度和對比度與噪聲比值。雖然所說對比度子模型160的優(yōu)選實施例是由三個區(qū)域1110-1130構(gòu)成，每個區(qū)域帶有三個孔1140-1160，但是也可以使用更多或更少的區(qū)域，每個區(qū)域中可以有更多或更少的孔。
圖12表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的分辨率子模型170的一個優(yōu)選實施例?？扇〉氖?，所說分辨率子模型170由涂覆在基片1260如塑料片上的薄金屬層1250如鉛箔構(gòu)成。所說分辨率子模型170和金屬層1250具有完全均勻的厚度?？扇〉氖牵f分辨率子模型170包括排列成三排1210-1230的15個分辨率圖案180，每排1210-1230包括5個分辨率圖案180。每個分辨率圖案可取的是由沿金屬層1250延伸而5條縫隙形孔1240構(gòu)成。在每個分辨率圖案180中，5條縫隙形孔1240的寬度以及不同的孔1240之間的間隔可以改變。所說分辨率子模型170可以用于確定X-射線系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)。
雖然所說分辨率子模型170的優(yōu)選實施例包括排列成3排1210-1230，每排5個分辨率圖案的15個分辨率圖案，但是也可以使用更多或更少數(shù)目的分辨率圖案。此外，可以選擇將分辨率圖案180設置成多排1210-1230或其它結(jié)構(gòu)。另外，分辨率圖案180中孔1240的寬度和長度可以改變。
所說高強度對比度區(qū)域190可取的是由金屬層1250中的一個孔和基片1260構(gòu)成。低強度對比度區(qū)域195可取的是由厚金屬牌如一個鉛塊構(gòu)成。所說高強度對比度區(qū)域190和低強度對比度區(qū)域195分別形成高對比度和低對比度區(qū)域，并且可以用于圖象標準化。
圖13表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的、與上部篩網(wǎng)190和下部篩網(wǎng)195類似的一個篩網(wǎng)區(qū)域1300的一個優(yōu)選實施例。所說篩網(wǎng)區(qū)域1300可取的是一個金屬網(wǎng)，如鋼絲網(wǎng)。篩網(wǎng)區(qū)域1300包括一條金屬帶1310，其上具有許多規(guī)則分布的孔1320。所說上部篩網(wǎng)190和下部篩網(wǎng)195可以用于確定X-射線系統(tǒng)分辨率的非均勻性。X-射線系統(tǒng)分辨率的非均勻性可以通過一個篩網(wǎng)確定，或者可以通過多個篩網(wǎng)確定，然后進行比較。對于多個篩網(wǎng)的分辨率非均勻性的比較使得能夠確定在更大區(qū)域上的分辨率非均勻性，因此可以更加準確地確定整個X-射線系統(tǒng)的分辨率非均勻性。所以，盡管模型100的優(yōu)選實施例包括兩個篩網(wǎng)以提高確定系統(tǒng)非均勻性的精度，但是也可以使用一個篩網(wǎng)。此外，可以使用兩個以上的篩網(wǎng)以獲得更加精確的系統(tǒng)非均勻性。篩網(wǎng)網(wǎng)眼的大小、厚度、和間隔也是可以變化的。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的、帶有試塊子模型270的一個X-射線模型200的另一個優(yōu)選實施例。所說試塊模型200與圖1所示模型100類似，包括一個基片210、一個定位標志220、一個周邊環(huán)230、一個開放區(qū)域235、一個階躍強度子模型250、一個對比度子模型260和上部及下部篩網(wǎng)290-295。然而，所說試塊模型200包括基準段240，代替圖1所示模型100中的線段件140。此外，所說試塊模型200包括一個試塊子模型270，代替圖1中的分辨率子模型170。
圖14表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的試塊子模型270的一個優(yōu)選實施例。所說試塊子模型270除了涂覆在基片1460如塑料片之上的薄金屬層1450如鉛箔之外，包括一個試塊275、和與圖1所示模型100類似的一個高強度對比度區(qū)域280和一個低強度對比度區(qū)域285。所說試塊子模型270和金屬層1450具有完全均勻的厚度。所說試塊275可取的是由一個金屬片如一個鎢片構(gòu)成。與圖1所示分辨率子模型170中的分辨率圖案180類似，試塊275可以用于確定X-射線系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)。雖然試塊模型200的優(yōu)選實施例包括一個試塊275，但是也可以使用不同大小和厚度的更多的試塊。
試塊275具有試塊邊緣1410。通過比較在試塊邊緣1410相對于位置的轉(zhuǎn)換可以確定X-射線系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)。研究圖1中分辨率子模型170的分辨率圖案180，可以發(fā)現(xiàn)，分辨率子模型180只能在水平方向變化，而不在垂直方向變化。因此，分辨率圖案180只能計算系統(tǒng)的水平調(diào)制傳遞函數(shù)，而不能計算系統(tǒng)的垂直調(diào)制傳遞函數(shù)。
但是，在試塊子模型270中，試塊邊緣1410已經(jīng)相對于試塊子模型270轉(zhuǎn)動了5度。因此，試塊邊緣1410同時產(chǎn)生垂直和水平變化。這種水平和垂直變化使得能夠計算X-射線系統(tǒng)的水平調(diào)制傳遞函數(shù)和垂直調(diào)制傳遞函數(shù)。試塊275的轉(zhuǎn)動量與X-射線系統(tǒng)的分辨率有關，即與象素大小以及試塊275大小有關。此外，轉(zhuǎn)動試塊275有助于測量調(diào)制傳遞函數(shù)，因為試塊275的邊緣不與象素列對齊。對于許多市售系統(tǒng)來說，轉(zhuǎn)動大約5度可能是最可取的轉(zhuǎn)動角度，盡管其它轉(zhuǎn)動角度也可以準確地確定調(diào)制傳遞函數(shù)。
圖2所示實驗模型200的基準段240可取的是由金屬如鉛制成。基準段240的工作原理與圖1所示模型100的線段件140基本類似。就是說，基準段240是模型的X-射線圖象中容易看到的“標記”。因此基準段240有助于確定試塊模型200的取向和定位以及幫助分開和定位各種子模型。
還可以利用基準段240的形狀、大小和位置來區(qū)分各模型。例如，一個用于測量參數(shù)A和B的模型與用于測量參數(shù)B和C的模型相比可以具有不同的形狀、大小和取向。例如，圖1所示的模型可以與圖2所示的試塊模型200相區(qū)別，因為基準段240與線段件140不同。根據(jù)基準段區(qū)分模型是有用的，因為基準段是用鉛制成的，因此在X-射線圖象中容易看到。
在操作時，如上所述，將模型，諸如圖1所示的模型100和圖2所示的模型200放置在包括X-射線發(fā)射器和X-射線接收器X-射線系統(tǒng)(未示出)中。所說發(fā)射器發(fā)射出X-射線，所說射線穿過模型到達接收器。X-射線穿過模型時被衰減。X-射線的衰減量是由于X-射線到達接收器之前所穿過的模型結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的。因為模型結(jié)構(gòu)具有空間變化，所以由模型產(chǎn)生的X-射線衰減導致接收器中X-射線強度的空間變化。接收器的表面在空間上可以劃分成一個格柵，可以將入射到格柵每個單元上的X-射線強度數(shù)字化，以形成表示在每個格柵區(qū)域接收的X-射線強度的一個圖象。每個格柵區(qū)域可以對應于所得X-射線圖象中的一個象素。
X-射線圖象一般體現(xiàn)為一個灰度級圖象。在一個灰度級圖象中，每個象素具有從最低級(在X-射線圖象中表現(xiàn)為白色)到最高級(在X-射線圖象中表現(xiàn)為黑色)范圍內(nèi)的一個灰度值。X-射線圖象通常為一個8位(256級)到16位(16384級)的圖象。雖然在下述示例中使用常規(guī)的8位數(shù)字化量級，但是其它數(shù)字化量級也是可以采用的，不論數(shù)字化量級為多少，都可以應用本發(fā)明。此外，任何數(shù)字化量級都可以轉(zhuǎn)換為8位數(shù)字化量級，例如，將圖象中每個象素的數(shù)字化值除以2n-8，其中n是所選用的數(shù)字化量級。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的一個自動模型評估系統(tǒng)的一個優(yōu)選實施例的流程圖300。自動模型評估系統(tǒng)首先在步驟310輸入一個灰度級X-射線圖象。然后在步驟320處理該灰度級圖象以確定圖象構(gòu)成。所說圖象構(gòu)成可以包括周邊環(huán)130、230或圖2所示模型200中的試塊275。接著，在步驟330將圖象構(gòu)成與預定的、預期圖象構(gòu)成進行比較。圖1和圖2中所示的模型100、200的結(jié)構(gòu)，以及這些模型結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的X-射線圖象都是已知的。因此，可以將輸入圖象的圖象構(gòu)成與預期圖象構(gòu)成進行比較以例如加以鑒定或確定質(zhì)量。如果輸入圖象的構(gòu)成與預期構(gòu)成不匹配，則在步驟340剔除輸入的圖象，不再進行進一步的處理。如果輸入圖象的構(gòu)成與預期構(gòu)成(在允差范圍內(nèi))匹配，則接受輸入圖象并繼續(xù)處理。在步驟350，確定諸如圖1所示模型100中的線段件140和圖2所示模型200中的基準段240等標記的位置。這些標記給出了子模型如試樣子模型275的位置。接著，在步驟360，計算每個子模型的研究區(qū)(ROI)。所說研究區(qū)是利用所說標記確定的，并且是子模型中測量各種X-射線系統(tǒng)參數(shù)的區(qū)域。最后，在步驟370，測量每個子模型中的X-射線系統(tǒng)參數(shù)。下面更加詳細地討論流程圖300中的各個步驟。
圖4表示根據(jù)本發(fā)明進行圖象處理以確定圖象構(gòu)成的一個優(yōu)選實施例的一個流程圖400和圖3所示流程圖的步驟310-330。首先，在步驟410，將灰度圖象輸入自動模型評估系統(tǒng)中。接著，在步驟420生成所輸入灰度圖象的一個圖象直方圖。所說圖象直方圖是通過確定該圖象中具有每個象素值的象素數(shù)目構(gòu)成的。例如，在一個8位、256級數(shù)字化過程中，首先確定具有對應于第一級的一個象素值的象素數(shù)目，然后確定具有對應于第二級的象素值的象素數(shù)目，如此類推直至確定對應于所有256級的象素數(shù)目。所說圖象直方圖還可以表示為象素值對象素總數(shù)的一個曲線圖。
圖5表示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的一個示例圖象直方圖500。該直方圖500的水平軸510具有該灰度圖象的256個象素值中每一個的軸點。垂直軸520具有該灰度圖象象素值的N個可能總數(shù)值中每一個的軸點。圖中示例表示這樣一種情況，該灰度圖象內(nèi)的兩個象素具有零象素值，而該灰度圖象內(nèi)象素之一具有1象素值。
該直方圖500還包括一條曲線530，該曲線一般表示使用諸如圖1所示模型100或圖2所示模型200獲得的輸入圖象構(gòu)成的一個預期的8位(256級)數(shù)字化灰度圖象。任何圖象直方圖依賴于模型的輸入圖象構(gòu)成的組成。例如，產(chǎn)生包含較大黑色區(qū)域圖象的一個模型可以具有在較高象素值級具有較大總數(shù)的直方圖，而具有較大白色區(qū)域的圖象可以具有在較低象素值級處具有較大總數(shù)的直方圖。直方圖500中的曲線530表示輸入灰度圖象具有較大的白色區(qū)域和黑色區(qū)域，而具有相對較小的中間對比度區(qū)域。輸入圖象中的黑色區(qū)域可能對應于諸如圖1所示模型100中的周邊環(huán)130、線段件140、對比度子模型160和分辨率子模型170的固體區(qū)域這一類區(qū)域。圖象中的白色區(qū)域可能對應于開放區(qū)域135。因為圖1所示模型的圖象具有較大的白色和黑色區(qū)域，該圖象的直方圖具有中心在白色區(qū)域540的平均值和黑色區(qū)域550的平均值周圍的兩個清晰的峰值。在圖1所示模型100和圖2所示模型200的圖象中，感興趣的特征，如標記，表示圖象中的黑色區(qū)域，并且中心在第二個峰值周圍。因為模型100、200的圖象包含較大的黑色區(qū)域，對應于黑色區(qū)域的峰值相對較高，可以更加容易定位。
然后分析圖象直方圖500以根據(jù)圖4所示流程圖400中步驟440確定一個閾值。在模型100、200的直方圖中，選擇閾值以消除對應于白色區(qū)域的象素值和接受對應于黑色區(qū)域的象素值。對應于黑色區(qū)域的象素值是有價值的，因為所說標記是黑色區(qū)域。確定對應于黑色區(qū)域的象素的位置就確定了所說標記的位置?？扇〉氖?，實際閾值為直方圖峰值之間的中點560，但是可以應用任何使得白色與黑色區(qū)域之間存在差別的值。對應于局部最小值570的象素值也可以作為一個有用的閾值?？扇〉氖菫槊總€圖象單獨選擇閾值，以消除由于位置和模型結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的偏差。
接著，在步驟440，計算輸入灰度圖象的直方圖。假定該直方圖是一個雙峰的，分析該直方圖以自動確定一個適合的灰度閾值。然后使用這個閾值將該圖象數(shù)字化。就是說，根據(jù)每個象素的象素值是否大于或不大于所說象素閾值，賦予每個象素兩個二進制值之一。例如，如果所說象素閾值為145，則可以將具有象素值200的一個象素(對應于比閾值亮的一個象素)設定為1，而將具有象素值100的一個象素(對應于比閾值暗的一個象素)設定為0。
然后，在步驟450，應用相連部分的分析以確定輸入灰度圖象的構(gòu)成。在相連構(gòu)件分析中，重復掃描二進制圖象以標識“斑塊”或相連的黑色象素。首先，分析每個黑色象素以確定相鄰的一個象素是否也是黑色的，如果是，則該黑色象素及其相鄰象素構(gòu)成一個“斑塊”。下一次重復掃描確定與該斑塊相鄰的象素是否也是黑色的。如果是，則這些相鄰的象素也作為斑塊的一部分。這種重復掃描一直進行到標出了圖象中所有斑塊和沒有斑塊與另一個斑塊相鄰為止。因為所說黑色象素可以對應于模型100、200的元件，相鄰部分分析是鑒別這些元件的空間范圍的一個方便系統(tǒng)。例如，所說斑塊可以對應于圖2所示模型200中的物理元件，諸如試塊275、基準段240或周邊環(huán)230。
在已經(jīng)確定所有的斑塊之后，確定各個斑塊的屬性，包括斑塊面積和斑塊密度。為了確定每個斑塊的屬性，首先構(gòu)成包圍每個斑塊的一個“圍閉框”。該圍閉框是由位于每個斑塊的最大空間范圍的每個方向上的水平直線和垂直直線構(gòu)成的一個矩形框。
圖6a-c表示一些示例性斑決600-630和根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的伴隨圍閉框。圖6a表示一個斑塊600及其伴隨圍閉框650。該圍閉框由位于斑塊邊緣的水平線和垂直線構(gòu)成。斑塊區(qū)域是圍閉框內(nèi)部的區(qū)域。斑塊密度是黑色象素與斑塊中象素總數(shù)的比例。或者說，斑塊密度是黑色象素與斑塊面積的比例。圖6A所示斑塊600具有大約50％的相對較低的斑塊密度。圖6b表示一個斑塊610及其伴隨圍閉框660。因為該斑塊是垂直和水平對齊的，所以該斑塊的密度接近最大值。圖6c表示一個斑塊620及其伴隨圍閉框670。斑塊620是固體，并且接近垂直取向。斑塊620的密度很高。斑塊620與由圖2所示模型200的試塊275所產(chǎn)生的斑塊類似。圖6d表示一個斑塊630及其伴隨的圍閉框680。斑塊630的密度較低。所說斑塊630與由圖1和圖2所示模型100、200中的周邊環(huán)130、230產(chǎn)生的斑塊相似。所說斑塊630的面積還大于其它斑塊。
當處理圖象時，圖1和圖2所示模型100、200中的每個構(gòu)件，例如包括周邊環(huán)130、230、線段件140和基準段240，具有已知的斑塊面積和密度。因此，可以將輸入圖象中每個斑塊的斑塊面積和密度與模型構(gòu)件的預期面積和密度比較。例如，將輸入圖象中每個斑塊的面積和密度與周邊環(huán)的面積和密度比較以確定輸入圖象中的哪一個斑塊對應于所說周邊環(huán)。按照同樣的方式，將輸入圖象中的每個斑塊與每個預期構(gòu)件的屬性進行比較。
接著，在步驟460，判斷是否已經(jīng)標識出輸入圖象中的所有預期構(gòu)件，就是說，輸入圖象中的斑塊與預期斑塊的面積和密度在允差范圍內(nèi)是否匹配。如果不是所有的斑塊都匹配，則在步驟470剔除該圖象，不再進行其它處理。如果所有的斑塊都匹配，則繼續(xù)處理輸入圖象。可取的是應用斑塊匹配允差，使得斑塊面積和密度與預期面積和密度不需要精確對應。對于任一圖象部分中與預期斑塊面積和密度不一致的斑塊都予以放棄。所選定的閾值影響到斑塊的大小和形狀。例如，如果閾值設置過低，則在相連構(gòu)件分析中可能包含噪聲。所包含的噪聲可能使諸如周邊環(huán)和基準段的斑塊相連，使得難以識別圖象。
圖7表示根據(jù)本發(fā)明確定模型標記的一個優(yōu)選實施例的流程圖700和圖3所示流程圖的步驟350。首先，在步驟710，確定周邊環(huán)的中點和半徑。在確定對應于周邊環(huán)的斑塊之后，可以使用一個圓周擬合系統(tǒng)確定所說周邊環(huán)的中點和半徑。可取的是所說圓周擬合系統(tǒng)使用最小二乘法以迭代確定周邊環(huán)的中點和半徑。首先，所說圓周擬合系統(tǒng)標出對應于周邊環(huán)的斑塊中每個象素的位置。接著，選擇所說中點的一個初始估計值，并確定從所說中點至環(huán)上每個象素的半徑。然后，確定半徑的平均值和方差。如果所說方差較大，則選擇一個新的中點估計值，進行新的迭代計算。
之后，在步驟720，將中點的方差估計值與允差進行比較。如果所說方差在允差范圍內(nèi)，則接受估算出的中點作為周邊環(huán)的中點，繼續(xù)對輸入圖象進行處理。如果在許多次迭代之后，所說方差仍然保持較大，則沒有發(fā)現(xiàn)一個圓周結(jié)構(gòu)，在步驟730放棄該模型。
在確定對應于周邊環(huán)的斑塊的中點和半徑之后，下一步是在步驟740區(qū)別圖1所示的篩網(wǎng)模型100和圖2所示的試塊模型200。模型的類型(或者是模型100，或者是模型200)可以由一個使用者輸入，或者自動識別。模型的類型可以通過首先將輸入模型的斑塊屬性與篩網(wǎng)模型100的預期斑塊屬性進行比較而自動識別。如果斑塊屬性不匹配，則將輸入模型的斑塊屬性與試決模型200的斑塊屬性進行比較。如果該斑塊屬性與兩種模型都不匹配，則在步驟745放棄這種模型。
如果標識出輸入圖象涉及模型100，則確定線段件的位置，從步驟750開始確定輸入圖象中的垂直線段件的位置。雖然已經(jīng)在步驟710確定了周邊環(huán)的位置，由于定位和轉(zhuǎn)動方面的誤差，不需要知道其它模型構(gòu)件的位置。檢測線段件140的位置有助于保持在圖象中定位的準確性，和幫助進行可以重復的測量。
圖8表示確定圖1所示模型100中垂直線段件140的位置。圖8包括水平搜索區(qū)域810、周邊環(huán)左邊緣820、周邊環(huán)右邊緣830、對比度子模型左邊緣840、對比度子模型右邊緣850、階躍強度子模型左邊緣860、和階躍強度子模型右邊緣870。起先，圖8中唯一已知的構(gòu)件是周邊環(huán)左邊緣820和周邊環(huán)右邊緣830，它們是圍繞表示周邊環(huán)的斑塊的圍閉框的垂直邊緣。于是搜索區(qū)域810位于水平穿過邊緣820、830的位置。搜索區(qū)域810為多出若干象素并且延伸貫穿模型100。
檢查搜索區(qū)域810中每一行中每個象素的象素值。在每一行中，標識出對應于相鄰象素之間象素值差值較大的象素位置。象素值的較大差值相當于鉛線段件140與開放區(qū)域135之間的過渡區(qū)。通過將搜索區(qū)域所有行中每一行對應于所說過渡區(qū)的象素位置求平均，可以準確地確定垂直線段件的位置。因此，確定了對比度子模型左邊緣840、對比度子模型右邊緣850、階躍強度子模型左邊緣860、和階躍強度子模型右邊緣870的位置。雖然當搜索區(qū)域的某一行穿過一個子模型或分辨率子模型的分辨率圖案175時象素值可能發(fā)生一定的變化，但是這種象素值的變化沒有垂直鉛線段件的過渡區(qū)變化大。
接著，在圖7所示流程圖700的步驟760中，確定水平線段件的位置。圖9表示確定圖1所示模型100中水平線段件140位置。圖9包括三個垂直搜索區(qū)，即一個左搜索區(qū)910、一個中心搜索區(qū)920、和一個右搜索區(qū)930。所說搜索區(qū)位于前面確定的對比度子模型左邊緣840、對比度子模型右邊緣850、階躍強度子模型左邊緣860、和階躍強度予模型右邊緣870之間，如圖所示。垂直搜索區(qū)910-930的功能基本類似于圖8所示的水平搜索區(qū)810。就是說，在每一列中，標識出具有較大轉(zhuǎn)變的象素位置。然后將所說列中發(fā)生轉(zhuǎn)變的象素位置求平均以確定水平線段件140的位置。
然后，在步驟770，檢測和跟蹤每個線段件上等間距的點。所說垂直和水平線段件的位置此前已經(jīng)在一個小的搜索區(qū)中確定?，F(xiàn)在將垂直和水平線段件的搜索區(qū)擴展到覆蓋其整個長度的一個搜索區(qū)并進行跟蹤。圖9表示對應于圍繞階躍強度子模型的垂直和水平線段件的四個搜索區(qū)950。使用這些搜索區(qū)跟蹤其對應線段件的中心。在對應于這些線段件中心的象素位置以等間距設置多個點。
可以使用圖象中這些等間距點的坐標作為重合點。可以使用這些重合點及其在所保存的模型的物理模式上的對應點獲得一個多項式變形或變換。根據(jù)圍繞每個構(gòu)件或子模型的線段件可以獲得它們各自的多項式變換。這種多項式變換可以準確地預測每個子模型中研究區(qū)(ROI)。多項式變換對于容易受到幾何形變影響，導致垂直和水平線不直的圖象系統(tǒng)是特別有效的?？梢允褂眠@種多項式變換實現(xiàn)重合點的“最佳擬合”，然后將這些重合點映射到所保存的模型的物理模式中。
接著，在步驟780，驗證模型構(gòu)件的高寬比。因為垂直和水平線段件的位置是已知的，模型上垂直和水平線的空間關系也是已知的，可以將所跟蹤的垂直和水平線段件的高寬比與物理模型的高寬比進行比較。如果輸入圖象的高寬比與預期高寬比在允差范圍內(nèi)不一致，則在步驟785排除該模型，不再執(zhí)行進一步的處理。如果輸入圖象的高寬比與預期的高寬比一致，則圖象處理進行到步驟790。
在步驟790，預測所說模型的研究區(qū)。所說研究區(qū)為圖象中測量X-射線系統(tǒng)參數(shù)的點。所說研究區(qū)是根據(jù)垂直和水平線段件的位置預測的。如果垂直和水平線段件不直，則應用多項式變換獲得該線段件的一個工作估計值，并相對于該工作估計值定位所說研究區(qū)。
圖15表示圖1所示模型100的研究區(qū)。研究區(qū)覆蓋了階躍強度子模型150的每一級、分辨率子模型的每一分辨率圖案175、和對比度子模型的每一區(qū)域1110-1130。此外，高強度和低強度對比度區(qū)域180、185，及上部和下部篩網(wǎng)190、195都被一個研究區(qū)覆蓋。其它的研究區(qū)可以覆蓋模型100外部。例如，模型100可以被與上部和下部篩網(wǎng)190、195類似的一個篩網(wǎng)圍繞，該篩網(wǎng)可以被一個研究區(qū)覆蓋。在步驟795繼續(xù)進行輸入圖象處理。
回到圖7所示的步驟740，如果輸入圖象標識為圖2所示模型200，則在步驟755定位基準段。雖然對應于基準段240的各個斑塊在斑塊面積和密度方面都是相似的，但是可以根據(jù)它們相對于周邊環(huán)240中點的位置區(qū)分各個基準段。在確定基準段位置之后，在步驟765確定基準段垂直部分與水平部分的交點。在標識出一個基準段之后，其取向可以根據(jù)該基準段相對于周邊環(huán)中點的位置獲知。在已知基準段位置和取向的情況下，可以圍繞基準段240的垂直和水平部分建立一個小搜索區(qū)。
圖16表示圍繞一個基準段240的垂直和水平部分的搜索區(qū)。一旦已經(jīng)確定了所說基準段的垂直和水平構(gòu)件，在步驟765就可以獲知所說垂直和水平部分的交點。這四個交點構(gòu)成四個準確的重合點。利用這些重合點及其在所保存的模型物理模式中的對應點確定多項式變換。然后在步驟790利用該多項式變換預期圖2所示模型200的對比度和動態(tài)范圍測量的研究區(qū)。除了模型200具有圍繞試塊275的研究區(qū)之外，圖2所示模型200的研究區(qū)與圖1所示模型100的研究區(qū)在其它方面相同。
圖17表示根據(jù)本發(fā)明測量子模型參數(shù)的一個優(yōu)選實施例的流程圖1700和圖3所示流程圖的步驟370。在確定該模型的研究區(qū)之后，在步驟1710測量高強度和低強度區(qū)域180、185。所說高強度和低強度區(qū)域具有對應于所接收的X-射線輻射的最大量和最小量，并在其余的X-射線參數(shù)測量中使用。
接著，在步驟1720，測量所說階躍強度子模型以確定X-射線系統(tǒng)的線性度。所說階躍強度子模型由厚度的線性階躍增加而構(gòu)成，隨著厚度增加可以獲得線性增大的衰減值。通過將每一階躍的象素值與其預期值比較，并相對于所有階躍將差值求平均，可以確定X-射線系統(tǒng)的精度。
然后，在步驟1730，使用對比度子模型測量X-射線系統(tǒng)的對比度。回到圖15，計算在圓孔內(nèi)的小正方形研究區(qū)內(nèi)的平均值和矩形研究區(qū)內(nèi)的平均值。正方形研究區(qū)與矩形研究區(qū)內(nèi)平均值之間的差值就是該X-射線系統(tǒng)的對比度。將該對比度除以該研究區(qū)內(nèi)象素的標準偏差還可以確定對比度噪聲比值。
之后，在步驟1740，利用上部篩網(wǎng)190和下部篩網(wǎng)195確定X-射線系統(tǒng)的分辨率非均勻性。所說篩網(wǎng)的調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)的差值除以所說調(diào)制傳遞函數(shù)的平均值就是分辨率非均勻性。
接著，在步驟1750，識別模型的類型。如果輸入圖象是圖1所示模型100的圖象，則系統(tǒng)進行到步驟1760，利用分辨率子模型170的分辨率圖案175測量水平MTF。以對應于分辨率圖案175的下列線性對組的15個空間頻率測量MTF0.50、0.55、0.60、0.70、0.80、0.90、1.0、1.1、1.2、1.4、1.6、2.0、2.5、和3.01p/mm。可以確定MTF為MTF=(π*sqrt(2))/ (4*Mean0)*sqrt (VarFreq)其中VarFreq=｜VarROI-VarNoise｜，VarROI= ROI的方差， VarNoise=(VarBlack+VarWhite)/2， 和Mean0=(MeanWhite-MeanBlack)/2.在高強度和低強度對比度區(qū)域180、185中測量黑色和白色區(qū)域(ROI)的平均值和方差。
如果輸入圖象為圖2所示模型200的圖象，則系統(tǒng)進行到步驟1770，利用試塊計算垂直和水平MTF。利用試塊275左右邊緣的邊緣響應函數(shù)計算水平MTF曲線，同時利用上下邊緣的邊緣響應函數(shù)計算垂直MTF曲線。對于試塊的每個邊緣，按照下述方式計算MTF曲線。首先確定每行或每列邊緣點的初始坐標。其次，用一條直線擬合這些邊緣點。第三，結(jié)合所有行或列的邊緣輪廓以獲得邊緣響應函數(shù)曲線。第四，通過對邊緣響應函數(shù)求微分獲得線性擴展函數(shù)。最后，通過計算所說線性擴展函數(shù)的富里葉變換獲得MTF曲線。此外，可以結(jié)合左右邊緣的MTF曲線獲得水平MTF的更加可靠的估計值。類似地，可以結(jié)合上下邊緣的MTF曲線獲得垂直MTF的更加可靠的估計值。
圖18表示根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的平面場X-射線模型1800的一個優(yōu)選實施例。這種平面場模型1800是另一種可以應用于本發(fā)明的X-射線圖象評估系統(tǒng)的模型。所說平面場模型1800包括一個基片1810、一個定位標記1820、和一個周邊環(huán)1830。所說平面場模型可以由一個金屬盤構(gòu)成，可取的是由鋁制成。或者，所說平面場模型可以是一個均勻的正方形模型。
這種平面場模型1800有助于測量諸如亮度均勻性、SNR均勻性、系統(tǒng)噪聲(噪聲功率譜)和壞象素干擾校正等X-射線系統(tǒng)參數(shù)。
亮度均勻度(BU)是輸入灰度圖象均勻性的一個量度。為了確定BU，首先在大小為3cm×3cm，在整個圖象周圍有一個與之重疊1.5厘米的1.5厘米寬的邊界的研究區(qū)內(nèi)測量平均灰度值。所說亮度非均勻度(BU)量值是使用所說ROI平均灰度值計算的。對于全部圖象、垂直和水平方向進行多次BU測量，結(jié)果如下所示BU = [(Max-Min)／Mean]*100其中Max、Min和Mean分別為ROI值的最大值、最小值和平均值。BU_H=Max([(MaxR-MinL)／Mean]，[(MaxL-MinR)／Mean])*100其中R、L表示左半圖象和右半圖象統(tǒng)計值的尾標。BU_V=
Max([(MaxT-MinB)／Mean]，[(MaxB-MinT)／Mean])*100其中T、B表示上半圖象和下半圖象統(tǒng)計值的尾標。
SNR均勻度是系統(tǒng)在整個圖象上傳遞相同的SNR時的穩(wěn)定性的一種量度。平面場SNR均勻度是通過測量位于一個平面場圖象中的ROI中平均值與標準偏差之間的比值計算得出的。所說平均值是從一次曝光圖象中計算得出的，而所說標準偏差是利用兩次連續(xù)曝光的減法圖象進行估算，然后利用平方根(2)歸一化得出的。ROI的大小和位置與量度均勻度測量時的位置相同。
SNR非均勻度系數(shù)利用下式所示比值計算[(MaxROI-MinROI)／MeanROI]*100其中MaxROI、MinROI、MeanR0I分別為各個ROI的最大值、最小值和平均值。
系統(tǒng)噪聲(噪聲功率譜)測量平面場圖象中的平均噪聲量值。系統(tǒng)噪聲的計算利用了所說平面場模型1800的兩個圖象。為了確定系統(tǒng)噪聲，首先將所說ROI中的第一圖象從第二圖象中中減去。通過除以平方根(2)校正噪聲。接著，進行兩維富利葉變換，可取的是采用512點快速富利葉變換。然后，執(zhí)行兩維噪聲功率譜的徑向平均。最后，求出平均信號電平作為該ROI的每個圖象平均值的算術平均值。
通過分析平面場模型1800的三個圖象確定壞象素干擾校驗。這三個圖象是采用不同X-射線劑量諸如低劑量、標準劑量和高劑量的結(jié)果。對所有象素進行直方圖分析。所說直方圖的特征在于其值為S。象素值落在X*S以外的象素被認為是壞象素。
與上述X-射線系統(tǒng)相反，可以使用復合X-射線模型(具有多個子模型的模型)，如圖1所示的X-射線模型100測量諸如MTF、對比度和動態(tài)范圍等圖象質(zhì)量參數(shù)。利用平面場模型進行的拼塊ROI測量特別適合于表征具有數(shù)字固體X-射線探測器的X-射線系統(tǒng)。所說平面場測量能夠完全覆蓋探測器中的全部象素。
圖19表示根據(jù)本發(fā)明的一個半自動模型圖象評估系統(tǒng)的一個優(yōu)選實施例的流程圖1900?；仡^參見圖3所示的自動模型評估系統(tǒng)，其中所述的程序在步驟320、330和340確定了一個未知的插入模型的身份?；蛘?，可以將系統(tǒng)設置成在半自動模式下工作，如流程圖1900所示，使得使用者在使用過程中能夠?qū)⒛Ｐ退腿胂到y(tǒng)中，而不是由系統(tǒng)自動確定模型。使用者在使用過程中可以通過例如手動選擇方式或者通過一個計算機接口裝置選擇模型。
在流程圖1900中，使用者首先在步驟1910從可能的模型數(shù)據(jù)庫或存儲區(qū)中選擇插入的模型。接著，在步驟1920，將所說灰度圖象輸入模型圖象評估系統(tǒng)中。因為使用者已經(jīng)選擇了插入模型，所以預期構(gòu)件、標記、和插入模型的ROI都是已知的。程序步驟1930-1950與圖3所示使用來自模型庫的已知ROI位置的流程圖300一樣。
圖20表示根據(jù)本發(fā)明將一個模型模板添加到模型模板數(shù)據(jù)庫或存儲區(qū)中的一個系統(tǒng)的優(yōu)選實施例的流程圖2000?？梢詫斍盎?qū)硎惺鄣娜魏文Ｐ妥鳛橐粋€模型模板添加到所說系統(tǒng)中。在將所說模型模板添加到該系統(tǒng)中之后，當將對應于該模板的模型插入和用于分析X-射線系統(tǒng)時可以對其進行鑒別。因此，本發(fā)明的圖象質(zhì)量評估系統(tǒng)擴展到任何模型，而不局限于圖1或圖2所示的X-射線模型100-200、或圖18所示的平面場模型1800。
參見流程圖2000，首先，在步驟2005，為添加到系統(tǒng)中的模型模板選擇唯一的一個標識符。接著，在步驟2010，將該標識符賦予一個抽象的模型體。該模型體包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以保持該新模型模板的標識屬性。接著，在步驟2015，將該新模型模板的幾何屬性添加到該模型體中。所說屬性可以包括大小和模型中每個構(gòu)件的位置。也可以將模型的ROI添加到該模型體中?？梢岳没镜念A定數(shù)據(jù)部件，如方框、線段件、多邊形、圓、和點來添加所說幾何屬性和ROI。然后在步驟2020，識別模型X-射線圖象中的標志。所說標志可以是例如對應于高對比度部件或高對比度線段件的隔離區(qū)域。接著，在步驟2025，定義方法以判別或分類所說模型X-射線圖象上的每個標志。采用基于每個標志唯一屬性的試探規(guī)則。例如，可以使用所說標志的絕對或相對大小、或標志位置、高寬比、密度或取向。然后，在步驟2030，標識出某些或全部標志上可以準確定位的重合點。例如，可以使用線段件上的點、線段件的交點、或?qū)ΨQ標志的重心作為重合點。接著，在步驟2035，將所說重合點作為一個適合的數(shù)據(jù)部件如一個x-y坐標矢量添加到所說模型體中。之后，在步驟2040，定義方法以準確地定位一個圖象中的重合點。例如，可以通過計算兩條線段件的數(shù)學交點確定所說重合點。接著，在步驟2045，定義方法以確定對應于高對比度構(gòu)件的ROI的位置。例如，在一個矩形鉛塊(PB)內(nèi)的一個ROI。接著，在步驟2050，定義幾何變換以預測對應于低對比度構(gòu)件的ROI的位置。例如，所說幾何變換可以是基于重合點的多項式變換。然后，在步驟2055，定義基于對ROI的分析計算圖象質(zhì)量參數(shù)的方法。最后，在步驟2060，將新的模型模板添加到模型數(shù)據(jù)庫或存儲區(qū)中的模型列表中。數(shù)據(jù)庫中的模型模板列表可以利用一個模型模板管理程序獲得，該管理程序可以檢索和應用任何所需的模型模板。特別是，可以生成新的定制或現(xiàn)用模型的模式或模板，并添加到該系統(tǒng)中。
雖然已經(jīng)表示和描述了本發(fā)明的特殊要素、實施例和應用，但是應當理解本發(fā)明并不局限于這些，因為本領域技術人員可以作出改進，特別是在上述教導下。所以，本申請試圖利用所附的權(quán)利要求覆蓋屬于本發(fā)明構(gòu)思和范圍內(nèi)的這些改進和結(jié)合這些特征。
權(quán)利要求
1.用于對X-射線成象系統(tǒng)的圖象質(zhì)量進行自動評估的一種方法，該方法包括根據(jù)所說圖象構(gòu)件確定所說輸入X-射線圖象中標志(130，140，230，240，1830)的位置；處理一個輸入X-射線圖象以根據(jù)所說標志(130，140，230，240，1830)確定圖象構(gòu)件(150，160，170，175，195，250，260，270，275，290，295)；根據(jù)所說標志(130，140，230，240，1830)預測研究區(qū)；和測量在所說研究區(qū)內(nèi)的圖象質(zhì)量參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，它還包括將在所說輸入X-射線圖象中的圖象構(gòu)件(150，160，170，175，195，250，260，270，275，290，295)與一個預定模型模板中的預期圖象構(gòu)件(150，160，170，175，195，250，260，270，275，290，295)進行匹配。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，它還包括根據(jù)在所說輸入X-射線圖象中的所說標志(130，140，230，240，1830)的位置與在一個預定模型模板中的標志(130，140，230，240，1830)的位置的比較結(jié)果預測所說研究區(qū)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，它還包括根據(jù)所說標志(130，140，230，240，1830)確定圖象重合點(960)的位置。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，它還包括根據(jù)所說圖象重合點(960)預測研究區(qū)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，它還包括生成一個圖象直方圖(500)和根據(jù)所說直方圖確定一個閾值(560，570)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所說閾值(560，570)是根據(jù)在所說直方圖(500)中兩個峰值區(qū)域(540，550)的位置確定的。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，它還包括根據(jù)所說閾值將所說輸入圖象進行數(shù)字化處理。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，它還包括使用相連構(gòu)件分析確定所說輸入圖象中的構(gòu)件(150，160，170，175，195，250，260，270，275，290，295)。
10.如權(quán)利要求2所述的方法，它還包括排除與一個模型模板中的所說預期標志(130，140，230，240，1830)不匹配的輸入圖象。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，它還包括確定所說輸入圖象中的一個金屬周邊環(huán)(130，230，1830)的中點和半徑中至少一個。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，它還包括確定所說輸入圖象中垂直和水平線段件140中至少一個的位置。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，它還包括確定所說輸入圖象中至少一個基準段240的位置。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，它還包括確定所說輸入X-射線圖象中至少一個矩形的、高對比度構(gòu)件(185，275，285)的位置。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，它還包括使用所說輸入圖象中一個試塊子模型275測量水平調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)和垂直MTF中至少一個。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，它還包括使用所說輸入圖象中至少一個篩網(wǎng)區(qū)域(190，195，290，295)測量X-射線系統(tǒng)的分辨率非均勻度。
17.如權(quán)利要求2所述的方法，它還包括為一個新的定制或現(xiàn)用X-射線模型添加一個模板。
18.一種圖象質(zhì)量自動評估系統(tǒng)，它包括一個模型(100，200，1800)，其具有至少一個用于輔助確定至少一個系統(tǒng)性能參數(shù)的子模型；和用于分析所說模型的X-射線圖象的一個圖象處理器。
19.如權(quán)利要求18所述的評估系統(tǒng)，其中所說圖象處理器確定所說X-射線圖象中的圖象構(gòu)件(150，160，170，175，195，250，260，270，275，290，295)。
20.如權(quán)利要求18所述的評估系統(tǒng)，其中所說圖象處理器確定所說X-射線圖象中模型標志(130，140，230)的位置。
21.如權(quán)利要求18所述的評估系統(tǒng)，其中所說圖象處理器預測所說X-射線圖象中的研究區(qū)。
22.如權(quán)利要求18所述的評估系統(tǒng)，其中所說圖象處理器根據(jù)一個子模型測量至少一個圖象質(zhì)量參數(shù)。
23.用于使用由醫(yī)療成象系統(tǒng)獲得的模型圖象對圖象質(zhì)量進行自動評估的一種方法，它包括獲得表示安裝在所說醫(yī)療成象系統(tǒng)中的一個模型(100，200，1800)的一個灰度圖象；和相對于與所說模型(100，200)的所需圖象對應的一個預定模型模板分析所說灰度圖象，以評估所說灰度圖象。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，它還包括確定所說灰度圖象中的構(gòu)件(150，160，170，175，195，250，260，270，275，290，295)，在所說分析步驟中使用所說構(gòu)件(150，160，170，175，195，250，260，270，275，290，295)評估所說灰度圖象。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，它還包括將所說灰度圖象的構(gòu)件(150，160，170，175，195，250，260，270，275，290，295)與所說模型模板的相應構(gòu)件(150，160，170，175，195，250，260，270，275，290，295)進行比較，以評估所說灰度圖象。
26.如權(quán)利要求23所述的方法，它還包括根據(jù)安裝在所說醫(yī)療成象系統(tǒng)中的所說模型(100，200，1800)的預定構(gòu)造確定所說灰度圖象中標志(130，140，230，240，1830)的位置。
27.如權(quán)利要求23所述的方法，它還包括根據(jù)安裝在所說醫(yī)療成象系統(tǒng)中的所說模型(100，200，1800)的預定特征預測所說灰度圖象中的研究區(qū)。
28.如權(quán)利要求23所述的方法，它還包括測量表示安裝在所說醫(yī)療成象系統(tǒng)中的所說模型(100，200，1800)的研究區(qū)的子模型參數(shù)。
29.如權(quán)利要求23所述的方法，它還包括生成所說灰度圖象的一個直方圖，以評估所說灰度圖象。
30.如權(quán)利要求23所述的方法，它還包括將所說灰度圖象的成象特征與至少一個閾值(560，570)進行比較，以確定是否排除所說灰度圖象。
31.用于確定圖象質(zhì)量自動評估系統(tǒng)中的模型模板的一種方法，該方法包括識別將要模板化的一個模型(100，200，1800)；確定所說模型的幾何屬性；確定所說模型的標志(130，140，230，240，1830)的特征；確定所說模型的重合點(960)；確定所說模型的研究區(qū)；和保存所說幾何屬性、標志(130，140，230，240，1830)、重合點960、和研究區(qū)，以構(gòu)成所說模型(100，200，1800)的一個模型模板。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，它還包括根據(jù)所說重合點960生成幾何變換以預測至少一個研究區(qū)的位置。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中所說幾何變換包括多項式變換。
34.如權(quán)利要求31所述的方法，其中所說重合點為一個線段件140上的至少一個點、線段件240的交點、和對稱標志的重心。
全文摘要
本申請?zhí)峁┮环NX－射線系統(tǒng)參數(shù)自動評估系統(tǒng)。生成并保存一個物理模式或模板,每一個模板對應于一個所需模型。該自動系統(tǒng)輸入一個灰度X－射線圖象,然后處理該圖象以確定圖象構(gòu)件。如果構(gòu)件不匹配,則排除該圖象。然后該系統(tǒng)確定輸入圖象中對應于預期物理結(jié)構(gòu)的標志的位置。所說標志包括一個周邊環(huán)、垂直和水平線段件、和基準段。該系統(tǒng)利用標志預測在其中進行X－射線系統(tǒng)參數(shù)測量的研究區(qū)(ROI)。最后,在識別的ROI中測量X－射線系統(tǒng)參數(shù)。
文檔編號G06T1/00GK1283953SQ0012011
公開日2001年2月14日 申請日期2000年7月17日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月15日
發(fā)明者F·法羅克尼爾, K·S·庫姆普, R·奧夫里希蒂格, A·Y·托克曼 申請人:通用電氣公司