在多能X射线系统中处理图像的系统和方法技术方案

提供一种图像处理系统和方法以在多能X射线系统中自适应地区分目标的硬组织和软组织。所述图像处理系统和方法可使在软组织和硬组织混合的目标中受硬组织影响的软组织的动态范围(DR)的减小最小化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
下面描述的一个或多个实施例涉及一种用于在多能X射线系统中处理图像的系统和方法，更具体地讲，涉及一种用于通过使用具有多能带的X射线生成的目标的目标图像自适应地区分目标的硬组织(tissue)和软组织来处理图像的系统和方法。
技术介绍
很多X射线系统可使用通过使具有单一能带的X射线穿过目标检测到的衰减特性来显示图像。在这种X射线系统中，当形成目标的材料具有不同的衰减特性(例如，软组织和硬组织之间不同的衰减特性)时，可获得高质量图像。相反，当材料具有相似的衰减特性 (例如，两个不同的相邻软组织之间)时，图像质量可能降级。多能X射线系统可从具有至少两个能带的X射线获得X射线图像。通常，由于不同的材料分别被视为在不同的能带中具有不同的X射线衰减特性，因此可使用X射线衰减特性执行针对每种材料的图像的分离。当前，已出现具有双能量源或双能量分离检测器的计算机断层(CT)扫描仪或者无损检测仪。在这些装置中，可通过将源相对于目标旋转至少180°来获得形成目标的材料的密度图像。在这种双能CT装置中，可使用加、减或分割获得的图像并进行伪彩色掩膜的相对简单的方案来获得具有常规质量的图像。与使用X射线衰减特性的多能X射线系统相似，双能CT装置使用针对不同材料的密度特性。取决于目标内相邻组织的密度如何影响不同密度的检测，密度测量可能包括错误。目标可广泛地分为硬组织和软组织。硬组织是坚固的，并且包括例如骨头。当例如从能量源和X射线检测器的透视看来硬组织与位于硬组织之下或之上的另一组织重叠时， 图像质量可能降级。另外，由于即使诸如骨头的硬组织具有不规则的衰减特性，因此也难以完全解决这种重叠问题。另外，当目标区域包括硬组织和软组织的混合时，导致软组织的动态范围(DR)减小，并且硬组织和软组织之间的相似性会妨碍精确的测量。此外，使用这些方法中的一种或多种，通常需要用于生成目标的图像和/或质量衰减曲线的X射线源的频-i'Tfe P曰。
技术实现思路
技术方案因此，在一个或多个实施例中，提供一种不用或不需要关于X射线源的频谱特性和目标的质量衰减曲线的部分或全部信息而自适应地区分硬组织和软组织的系统和方法。 因此，如下面更详细的描述，在一个或多个实施例中，可只基于图像的信息通过实施自适应区分方法来执行组织区分。一个或多个实施例还包括即使当软组织和硬组织重叠时，也应用自适应区分方法选择性地增强软组织图像的对比度水平。通过提供一种多能X射线系统来实现前述和/或其它方面，所述系统包括图像匹配单元，通过将穿过目标之后检测到的代表至少一束X射线的多个能带的多个目标图像分离为针对各个能带的图像来匹配所述多个目标图像，以生成至少一个匹配的目标图像；以及组织区分单元，检测匹配的目标图像内的特定区域，确定差异图像系数以将包括所述特定区域的图像分离为多个组织图像，并且使用差异图像系数从匹配的目标图像区分多个组织图像，以生成匹配的目标图像的至少一个组织图像。通过提供一种方法来实现前述和/或其他方面，所述方法包括通过将穿过目标之后检测到的代表至少一束X射线的多个能带的多个目标图像分离为针对各个能带的图像来匹配所述多个目标图像，以生成至少一个匹配的目标图像；检测匹配的目标图像内的特定区域；确定差异图像系数以将包括所述特定区域的图像分离为多个组织图像；以及使用差异图像系数从匹配的目标图像区分多个组织图像，对所述多个组织图像进行区分是用于生成匹配的目标图像的至少一个组织图像。在接下来的描述中部分地阐述实施例的其他方面、特点和/或优点，并且实施例的其他方面、特点和/或优点部分通过描述是明显的，或者可通过实施本公开的一个或多个实施例而得知。附图说明通过下面结合附图对实施例的描述，这些和/或其他方面和优点将变得清楚和更容易理解，其中图I示出根据一个或多个实施例的多能X射线图像处理系统；图2示出根据一个或多个实施例的诸如图I的多能X射线图像处理系统的图像处理/分析单元；图3示出根据一个或多个实施例的诸如图2的图像处理/分析单元的组织区分单元;图4示出根据一个或多个实施例的诸如图3的组织区分单元的组织区分单元的特定区域检测器；图5示出根据一个或多个实施例的通过多能X射线图像处理来处理图像的方法。 具体实施例方式现在将详细参考在附图中示出的一个或多个实施例，其中，相同的标号始终表示相同的元件。在这里，本发 明的实施例可被实现为许多不同的形式，并且不应解释为限制于这里提出的实施例。因此，以下通过参照附图只是描述实施例，以解释本专利技术的各个方面。根据一个或多个实施例，多能X射线图像处理系统可表示如下的系统该系统使用生成具有至少两个能带的X射线的至少一个X射线源、生成具有不同能带的各个X射线的两个X射线源，和/或使用被配置为有能力执行针对两个能带或更多能带的每一个能带的图像的分离的X射线检测器。可通过例如同样被配置为有能力执行针对两个能带或更多能带的每一个能带的图像的分离的放射成像系统(radiography system)、断层合成系统 (tomosynthesis system)、计算机断层扫描(CT)系统和无损检测仪中的任何一个来实现多能X射线图像处理系统，注意这些讨论的系统只是示例，其他和/或替代系统同等可用。因此，关于以下公开，本领域技术人员应很好地理解，根据不同的实施例，可通过各种装置类型和方式实现多能X射线图像处理系统和方法。图I示出根据一个或多个实施例的多能X射线图像处理系统100。参照图1，仅作为示例，多能X射线图像处理系统100可包括X射线源110、X射线检测器130、控制器140和图像处理/分析单元150。取决于图像处理系统100的实施方式，多能X射线图像处理系统100还可包括台架120。在不同的实施例中，显示器160包括在图像处理系统100中，或者与图像处理系统100分离。另外，在一个或多个实施例中，控制器140、X射线检测器130、图像处理/分析单元150或显示器160中的任何一个可包括存储器。例如，图像处理/分析单元150可将生成的最佳图像、软组织图像或硬组织图像存储到图像处理/分析单元150的存储器，或者存储到图像处理/分析单元150的远程存储器。在一个或多个实施例中，图像处理/分析单元150还被配置为控制通过显示器160显示任何检测到的目标图像、最佳图像或者硬组织图像和软组织图像，注意实施例还包括存储并显示在下述单元或操作中的任何一个可用的替代图像或其他图像。X射线源110可向在图I中示出的目标辐射X射线，从而X射线穿过目标向X射线检测器130辐射。从X射线源110辐射的X射线可包括具有多个能级(例如，多个不同的预定的能级)的光子。可通过X射线检测器130检测穿过目标的X射线。可通过下面将更详细描述的控制单元140来控制从X射线源110辐射的X射线的剂量和电压以及辐射时间。台架120可以是用于固定目标的装置。取决于实施例，台架120可被设计为通过将预定量的压力施加于目标或者通过从目标移除施加的压力来选择性地固定目标。X射线检测器130可获得通过使来自X射线源110的多能X射线穿过目标而形成的多个目标图像。具体地讲，X射线检测器130可从X射线源110检测针对多能带的每一个能带的穿过目标之后的X射线光子，从而获得多个目标图像。仅作为示例，在一个或多个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.06 KR 10-2010-00312941.一种多能X射线系统，所述系统包括 图像匹配单元，通过将多个目标图像分为针对各个能带的图像来匹配所述多个目标图像，以生成至少一个匹配的目标图像，其中，所述多个目标图像表示在至少一束X射线穿过目标之后检测到的所述至少一束X射线的多个能带 '及 组织区分单元，检测匹配的目标图像内的特定区域，确定差异图像系数以将包括特定区域的图像分为多个组织图像，并使用差异图像系数从匹配的目标图像区分所述多个组织图像，以生成匹配的目标图像的至少一个组织图像。2.如权利要求I所述的系统，还包括至少一个X射线源单元，所述至少一个X射线源单元在控制器的控制下，在相同的预定时间段内辐射具有至少两个能带的所述至少一束X射线，其中，图像匹配单元和组织区分单元包括在不同于X射线源单元的图像处理/分析单元中。3.如权利要求2所述的系统，还包括X射线检测器，在控制器的控制下，X射线检测器在预定的时间段内检测所述至少一束X射线的所述至少两个能带，其中，X射线检测器不同于X射线源单元和图像处理/分析单元。4.如权利要求I所述的系统，其中，X射线源单元包括 第一 X射线源和第二 X射线源，其中，在控制器的控制下，第一 X射线源辐射具有第一能带的X射线，第二 X射线源辐射具有第二能带的X射线， 其中，X射线源单元被配置为在控制器的控制下，在相同的预定时间段内，向目标辐射具有第一能带的X射线和具有第二能带的X射线。5.如权利要求I所述的系统，其中，图像匹配单元基于所述多个能带和特定材料的已知的衰减特性来估计针对特定材料的目标的初始图像。6.如权利要求I所述的系统，其中，特定区域是由组织区分单元确定的对于组织区分最佳的区域，并且该区域区别于由组织区分单元确定的对于组织区分不是最佳的候选区域。7.如权利要求I所述的系统，其中，组织区分单元不使用关于X射线的X射线源的频谱特性或目标的质量衰减曲线的信息来区分硬组织和软组织。8.如权利要求I所述的系统，其中，图像匹配单元将所述多个目标图像分为针对每个能级的图像，并将加权求和方案应用于所述图像以确定将匹配哪些目标图像。9.如权利要求I所述的系统，其中，通过将存储在特征模型存储单元中的特征模型图像和通过执行匹配的目标图像的模式分析获得的结果值进行比较来检测特定区域，其中，模式分析包括关于匹配的目标图像的边缘提取算法和频域分析。10.如权利要求9所述的系统，其中，还基于用户输入的数据来检测特定区域。11.如权利要求I所述的系统，其中，差异图像系数被确定为使预定成本函数最小化的值。12.如权利要求11所述的系统，其中，通过所述多个组织图像的频率特性来定义成本函数。13.如权利要求11所述的系统，其中，通过所述多个组织图像的熵特性来定义成本函数。14.如权利要求I所述的系统，还包括预处理单元，对目标图像执行预处理，其中，预处理操作分开存储感兴趣区域(ROI)的周围的目标图像。15.如权利要求I所述的系统，还包括 后处理单元，对区分的组织图像执行后处理， 其中，后处理操作基于X射线散射建模生成去模糊掩膜，并使用去模糊掩膜控制基于差异图像系数生成的软组织图像的对比度水平。16.如权利要求I所述的系统，其中，组织区分单元分别确定针对全局区域内的不同特定区域的多个差异图像系数，生成针对每个特定区域的至少一个组织图像，并通过将每个特定区域的每个组织图像分别组合为单个图像来生成全局区域图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：金圣洙，韩锡旼，成映勋，李宗河，姜东求，张光恩，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：