用于对图像上的对象进行缩放的图像处理设备、成像系统和方法转让专利
申请号 : CN200580017300.X
文献号 : CN1961335B
文献日 : 2010-05-05
发明人 : R·J·E·哈贝茨 , R·尼杰伦辛
申请人 : 皇家飞利浦电子股份有限公司
摘要 :
本发明涉及被安排来对图像内的对象进行缩放的图像处理设备，所述图像处理设备包括校准器，它被安排成根据从标记的真实尺度与图像内以像素单位表示的标记的尺度之间的关系得到的校准因子来缩放对象，其中校准器还被安排成通过使用在所述图像内被识别的多个不同取向的标记来生成多个校准因子。图像1包括多个对象(3，8，9)，它们在空间上不同地取向，导致这些对象相对于解剖结构(2)有不同的对准。对象(3)与测量工具相联系，测量工具被安排来测量对象(3)的以像素单位表示的尺度，以及通过使用从具有在空间中与对象(3)有相似的对准的标记(A)确定的校准因子来计算对象(3)的真实长度。图像(1)还包括与测量工具相联系的对象(8，9)，该测量工具被安排成根据以像素单位表示的这些对象的相应长度和通过使用标记(B)确定的校准因子来计算对象(8，9)的真实长度。优选地，把相应于不同标记的对象分组以形成校准组，由此校准因子的更新导致在同一个校准组内所有的对象的真实尺度的自动更新。优选地，为了用户的方便，每个校准组被不同地标识。本发明还涉及成像系统、计算机程序和用于使得能标定图像内的对象的方法。
权利要求 :
1.一种被安排来对图像(1)内的对象(3，8，9)进行缩放的图像处理设备(40)，所述图像处理设备包括：-校准器(45)，被安排来根据一个标记的真实尺度与图像内该标记的像素尺度之间的关系而导出的校准因子来缩放对象，其特征在于，校准器还被安排成通过使用在所述图像(1)内识别的多个不同取向的标记(A，B)来生成多个校准因子。
2.按照权利要求1的图像处理设备，其中所述设备还包括链接器(47)，它被安排来形成几个组，每组包括与相应的标记(A，B)有联系的至少一个对象。
3.按照权利要求2的图像处理设备，其中所述设备还包括观测装置(47a)，被安排来独立地指示每个所述组。
4.按照前述权利要求的任一项的图像处理设备，其中校准器(45)还被安排成用该标记的图形样板来覆盖所述图像，所述图形样板与用于测量以像素单位表示的标记的尺度的测量工具相联系。
5.按照权利要求4的图像处理设备，其中测量工具是在一个几何关系宏应用框架内被规定的。
6.一种成像系统(50)，其包括显示器(51)和按照权利要求1-5的任一项的图像处理设备(40)。
7.按照权利要求6的成像系统(50)，还包括可连接到图像处理设备(40)的数据获取系统(61)。
8.一种用于允许对图像内的对象进行缩放的方法，所述方法包括以下步骤：-识别图像内多个不同地取向的标记；
-对于每个标记，根据该标记的真实尺度与以像素单位表示的标记的尺度之间的关系来计算校准因子；
-生成多个校准因子；
-创建校准组，每个组包括与相应的标记有关的至少一个对象；
-使用相应的校准因子对对象进行缩放。
9.按照权利要求8的方法，其中为了识别多个标记，使用了与一个测量工具相联系的图形样板。
10.按照权利要求9的方法，其中该测量工具是在一个几何关系宏应用框架内规定的。
11.按照权利要求10的方法，其中该几何关系宏应用框架被用来对每个校准组把标记与多个对象相联系。
说明书 :
技术领域
本发明涉及被安排来对图像内的对象进行缩放的图像处理设备，所述图像处理设备包括：
-校准器，用来根据一个标记的真实尺度与图像内以像素单位表示的该标记的尺度之间的关系而导出的校准因子来缩放对象。
本发明还涉及成像系统。
本发明还涉及用于允许对图像内的对象进行缩放的方法。
本发明还涉及计算机程序。
背景技术
在开头段落中阐述的图像处理设备的实施例是从US 6,405,071获知的。已知的图像处理设备被安排来从其X射线图像确定根管(rootcanal)的长度，所述图像包括与根管道对准的标记的投影。标记具有预先知道的长度，并被用于校准之用。因此，以像素单位表示的标记的尺度与它的真实长度之间的关系(特别是比值)会产生一个图像校准因子。根管的测得的长度按照以像素单位表示的它的长度和校准因子而被缩放。
通常的实践是仅使用一个标记以便确定图像校准因子。为此，用户例如通过使用适当地安排的图形用户接口以人工方式描绘标记，并执行适当的计算子程序来确定以像素单位表示的标记的长度。当校准标记的所述长度被确定时，用户人工输入标记的真实尺度，以便由图像处理设备的适当的校准器去计算校准因子。
通常的实践是仅使用一个标记以便确定图像校准因子。为此，用户例如通过使用适当地安排的图形用户接口以人工方式描绘标记，并执行适当的计算子程序来确定以像素单位表示的标记的长度。当校准标记的所述长度被确定时，用户人工输入标记的真实尺度，以便由图像处理设备的适当的校准器去计算校准因子。
发明内容
已知的图像处理设备的缺点在于，当在同一个图像中的这些对象互相不同地取向时，为每个对象计算用于各个单独的校准因子需要分开的数据获取。
本发明的目的是提供一种图像处理设备，其中允许根据同一个数据组来对不同地取向的对象进行缩放。
为此，在按照本发明的图像处理设备中，校准器还被安排成生成多个标准因子，该多个校准因子是通过使用在所述图像内识别的多个不同取向的标记而得到。
本发明的技术措施是基于这样的观点：通过为图像内不同的取向的对象提供多个校准因子，使得能够同时校准这些对象，由此这些校准因子不是被指定给图像的，而是与具有与一个相应的标记相同的空间取向的对象相联系。这样，就没有必要去获取代替多个必须的校准因子的多个图像数据，从而改进数据获取和后处理的过程。必须指出，对于标记，可以使用具有预先知道的真实尺度的人工对象，或者使用包括具有已知尺度的区域的图像(特别是医疗图像)的一部分。
在按照本发明的图像处理设备的实施例中，图像处理设备还包括链接器，它被安排来形成组，每组包括至少一个与相应的标记相联系的对象。
已经发现使多个对象互相联系以用于校准用途是特别有利的。这个措施具有下列优点，在一个给定的组的校准因子例如由于用户互动而被更新的情形下，在该组内的每个对象的真实尺度被自动更新。这个特性还提高按照本发明的图像处理设备的用户友好性和可靠度。把不同取向的对象划分成适当的数目的校准组据认为是有利的，由此，例如相同取向的对象与相同取向的标记相联系，因此共享同一个校准因子。对与对象相联系的标记的选择可以人工地进行。在这种情形下，用户选择组内的对象，并使用适当的图形互动工具把它们与适当的标记相联系。优选地，选择标记是自动启动的，由此，例如使用有关图像结构的事先的信息。例如，对于解剖学的结构，可以使用本身已知的模式识别引擎，或替换地，从另一个图像可得到的信息，如适当的图像分段步骤的结果。
按照本发明的图像处理设备的再一个实施例，所述设备还包括一个观测装置(visulizer)，它被安排来独立地指示每个所述组。
优选地，通过指定不同的彩色给对象和构成不同的组的标记，观测装置指示不同的组。替换地，有可能使用像适当的字母数字信息那样的不同的指示符以便用于不同的组。再替换地，有可能使用不同组的对象和标记的不同的属性，如线型(line formatting)、阴影、重叠等等。由于这种技术措施，用户对于形成图像的这些对象的取向有更好的深入的了解，这样，几乎没有空间使校准因子错误地分配给来自不同的校准组的对象。
在按照本发明的图像处理设备的又一个实施例中，校准器还被安排成用该标记的图形样板去覆盖所述图像，所述图形样板是与用于测量以像素单位表示的标记的尺度的测量工具相联系。
这个技术特性是基于这样的观点：允许用户来处理配备有相关的测量值的图形对象是有利的，为了校准的目的，该测量值在图像中是可得到的。必须理解，在本发明的术语内，术语‘标记’起因于任何适合于校准用途的图形对象。例如，标记可包括两个地标、在两个地标之间的一条线、具有直径或半径的圆、或包括多个像素的任何其它适当的一维或多维对象。另外，标记可以从适当的图像分段步骤得到，该步骤被安排来提供例如位于解剖或在图像中显示的对象的特定的部分的顶部的适当的形状。
按照这个特征，校准器被安排来用标记的图形样板覆盖图像，该标记与能测量以像素单位表示的标记的尺度的相关工具相联系。因此，用户不必人工地描绘标记，这改进了校准步骤的精度和可靠度。用来计算以像素单位表示的尺度的适当的图形子程序在技术上本身是已知的。优选地，如果按照本发明的图像处理设备被用于某些类型的图像，例如用于规划植入物，则图形样板可包括标记的真实长度，用户只需要确认所使用的标记真实长度，否则就相应地修改它。在完成校准步骤后，对象的真实尺度以高精度而被确定，并且基本上不必用户的互动。已发现，最好是图形样板不单提供适当的标记，而且还自动计算它的以像素单位表示的尺度。多个适当的测量工具在技术上本身是已知的，其例子包括具有相关的测量功能的任何适当的形状。
在按照本发明的图像处理设备的再一个实施例中，测量工具是在一个几何关系宏应用框架内被规定的。
这个技术措施是有利的，因为图形关系宏应用可被配置成以这样的方式与多个物体互相联系，以使得当单个对象被重新定位时，与它有关的其它对象随之被重新定位。这不单导致提供完全自动化的图像处理，而且也导致提供高度可靠的描绘、测量和校准装置。
使用几何关系宏应用框架来处理图像的实施例是从被转让给本申请人的WO/0063844获知的。该几何宏应用框架被安排来提供图像内规定的各种几何样板的详细说明，特别是在结构上与图像的几何关系内的所述样板互相联系，从而提供各种几何样板的结构处理，以便保持样板之间某种预定的几何一致性。当结构被提供以适当的地标时，几何关系宏应用框架还允许分析和/或测量解剖学的结构的几何特性。在像圆、直线、球等等那样的可预先规定的几何样板之间的范围广阔的可能的几何关系是可能的，并在几何关系宏应用框架内被规定。几何样板可由几何关系宏应用框架使用与几何样板有关的一个地标或一组地标而来进行操作。图2显示可由几何关系宏应用框架控制的已知的几何样板的实施例，它被安排成规定在多个几何样板之间的几何关系。
按照本发明的成像系统包括显示器和如上阐述的图像处理设备。有利地，按照本发明的成像系统还包括可连接到图像处理设备的数据获取单元。这种方式，提供了操作数据获取和处理系统的简易性，由此使得用户能够以高的可靠度实行必须的图像处理步骤。
按照本发明的方法包括以下步骤：
-识别图像内多个不同取向的标记；
-对于每个标记，根据标记的真实尺度与以像素单位表示的标记的尺度之间的关系来计算校准因子；
-生成多个校准因子。
按照本发明的方法，有可能使用单个图像以便通过使用被指定给不同对象的多个校准因子来缩放多个对象。例如，这样的图像可包括在空间中不同取向的对象，每个对象需要分开的校准因子以用于缩放用途。替换地或另外地，这样的图像可包括具有变焦放大或变焦缩小的粘贴(paste)区域，由于不同的放大倍数，它们需要不同的校准因子。通过提供多个校准因子(它们不是被整体地指定给图像，而是指定给图像内分开的对象)，因此对需要不同的校准因子的对象的缩放过程得以简化。按照本发明的方法的另外的有利的实施例在权利要求9-12中阐述。
按照本发明的计算机程序被安排成能实行如上所述方法的各步骤。该计算机程序包括被安排来装载图像数据和运行测量协议的适当的子程序。在一个通过用户互动或自动地在图像上识别适当的多个标记的事件后，计算机程序起动测量协议以确定以像素单位表示的每个标记的尺度。测量协议被安排来起动一个包含标记的宏工具库。优选地，标记通过使用适当的图像匹配技术被定位在图像上。例如，当用户选择由标准几何形状(例如圆或直线)表示的标记时，匹配子程序通过适当地对标记定尺寸和移位而实现在一部分图像与标记之间的自动匹配。当校准因子被确定时，使校准因子参照它们所要计算的标记来进行存储。校准子程序还把这样确定的校准因子应用到与它们相联系的对象上。用户可以改变标记的真实尺寸数值，校准和缩放就被自动更新。
本发明的目的是提供一种图像处理设备，其中允许根据同一个数据组来对不同地取向的对象进行缩放。
为此，在按照本发明的图像处理设备中，校准器还被安排成生成多个标准因子，该多个校准因子是通过使用在所述图像内识别的多个不同取向的标记而得到。
本发明的技术措施是基于这样的观点：通过为图像内不同的取向的对象提供多个校准因子，使得能够同时校准这些对象，由此这些校准因子不是被指定给图像的，而是与具有与一个相应的标记相同的空间取向的对象相联系。这样，就没有必要去获取代替多个必须的校准因子的多个图像数据，从而改进数据获取和后处理的过程。必须指出，对于标记，可以使用具有预先知道的真实尺度的人工对象，或者使用包括具有已知尺度的区域的图像(特别是医疗图像)的一部分。
在按照本发明的图像处理设备的实施例中，图像处理设备还包括链接器，它被安排来形成组，每组包括至少一个与相应的标记相联系的对象。
已经发现使多个对象互相联系以用于校准用途是特别有利的。这个措施具有下列优点，在一个给定的组的校准因子例如由于用户互动而被更新的情形下，在该组内的每个对象的真实尺度被自动更新。这个特性还提高按照本发明的图像处理设备的用户友好性和可靠度。把不同取向的对象划分成适当的数目的校准组据认为是有利的，由此，例如相同取向的对象与相同取向的标记相联系，因此共享同一个校准因子。对与对象相联系的标记的选择可以人工地进行。在这种情形下，用户选择组内的对象，并使用适当的图形互动工具把它们与适当的标记相联系。优选地，选择标记是自动启动的，由此，例如使用有关图像结构的事先的信息。例如，对于解剖学的结构，可以使用本身已知的模式识别引擎，或替换地，从另一个图像可得到的信息，如适当的图像分段步骤的结果。
按照本发明的图像处理设备的再一个实施例，所述设备还包括一个观测装置(visulizer)，它被安排来独立地指示每个所述组。
优选地，通过指定不同的彩色给对象和构成不同的组的标记，观测装置指示不同的组。替换地，有可能使用像适当的字母数字信息那样的不同的指示符以便用于不同的组。再替换地，有可能使用不同组的对象和标记的不同的属性，如线型(line formatting)、阴影、重叠等等。由于这种技术措施，用户对于形成图像的这些对象的取向有更好的深入的了解，这样，几乎没有空间使校准因子错误地分配给来自不同的校准组的对象。
在按照本发明的图像处理设备的又一个实施例中，校准器还被安排成用该标记的图形样板去覆盖所述图像，所述图形样板是与用于测量以像素单位表示的标记的尺度的测量工具相联系。
这个技术特性是基于这样的观点：允许用户来处理配备有相关的测量值的图形对象是有利的，为了校准的目的，该测量值在图像中是可得到的。必须理解，在本发明的术语内，术语‘标记’起因于任何适合于校准用途的图形对象。例如，标记可包括两个地标、在两个地标之间的一条线、具有直径或半径的圆、或包括多个像素的任何其它适当的一维或多维对象。另外，标记可以从适当的图像分段步骤得到，该步骤被安排来提供例如位于解剖或在图像中显示的对象的特定的部分的顶部的适当的形状。
按照这个特征，校准器被安排来用标记的图形样板覆盖图像，该标记与能测量以像素单位表示的标记的尺度的相关工具相联系。因此，用户不必人工地描绘标记，这改进了校准步骤的精度和可靠度。用来计算以像素单位表示的尺度的适当的图形子程序在技术上本身是已知的。优选地，如果按照本发明的图像处理设备被用于某些类型的图像，例如用于规划植入物，则图形样板可包括标记的真实长度，用户只需要确认所使用的标记真实长度，否则就相应地修改它。在完成校准步骤后，对象的真实尺度以高精度而被确定，并且基本上不必用户的互动。已发现，最好是图形样板不单提供适当的标记，而且还自动计算它的以像素单位表示的尺度。多个适当的测量工具在技术上本身是已知的，其例子包括具有相关的测量功能的任何适当的形状。
在按照本发明的图像处理设备的再一个实施例中，测量工具是在一个几何关系宏应用框架内被规定的。
这个技术措施是有利的，因为图形关系宏应用可被配置成以这样的方式与多个物体互相联系，以使得当单个对象被重新定位时，与它有关的其它对象随之被重新定位。这不单导致提供完全自动化的图像处理，而且也导致提供高度可靠的描绘、测量和校准装置。
使用几何关系宏应用框架来处理图像的实施例是从被转让给本申请人的WO/0063844获知的。该几何宏应用框架被安排来提供图像内规定的各种几何样板的详细说明，特别是在结构上与图像的几何关系内的所述样板互相联系，从而提供各种几何样板的结构处理，以便保持样板之间某种预定的几何一致性。当结构被提供以适当的地标时，几何关系宏应用框架还允许分析和/或测量解剖学的结构的几何特性。在像圆、直线、球等等那样的可预先规定的几何样板之间的范围广阔的可能的几何关系是可能的，并在几何关系宏应用框架内被规定。几何样板可由几何关系宏应用框架使用与几何样板有关的一个地标或一组地标而来进行操作。图2显示可由几何关系宏应用框架控制的已知的几何样板的实施例，它被安排成规定在多个几何样板之间的几何关系。
按照本发明的成像系统包括显示器和如上阐述的图像处理设备。有利地，按照本发明的成像系统还包括可连接到图像处理设备的数据获取单元。这种方式，提供了操作数据获取和处理系统的简易性，由此使得用户能够以高的可靠度实行必须的图像处理步骤。
按照本发明的方法包括以下步骤：
-识别图像内多个不同取向的标记；
-对于每个标记，根据标记的真实尺度与以像素单位表示的标记的尺度之间的关系来计算校准因子；
-生成多个校准因子。
按照本发明的方法，有可能使用单个图像以便通过使用被指定给不同对象的多个校准因子来缩放多个对象。例如，这样的图像可包括在空间中不同取向的对象，每个对象需要分开的校准因子以用于缩放用途。替换地或另外地，这样的图像可包括具有变焦放大或变焦缩小的粘贴(paste)区域，由于不同的放大倍数，它们需要不同的校准因子。通过提供多个校准因子(它们不是被整体地指定给图像，而是指定给图像内分开的对象)，因此对需要不同的校准因子的对象的缩放过程得以简化。按照本发明的方法的另外的有利的实施例在权利要求9-12中阐述。
按照本发明的计算机程序被安排成能实行如上所述方法的各步骤。该计算机程序包括被安排来装载图像数据和运行测量协议的适当的子程序。在一个通过用户互动或自动地在图像上识别适当的多个标记的事件后，计算机程序起动测量协议以确定以像素单位表示的每个标记的尺度。测量协议被安排来起动一个包含标记的宏工具库。优选地，标记通过使用适当的图像匹配技术被定位在图像上。例如，当用户选择由标准几何形状(例如圆或直线)表示的标记时，匹配子程序通过适当地对标记定尺寸和移位而实现在一部分图像与标记之间的自动匹配。当校准因子被确定时，使校准因子参照它们所要计算的标记来进行存储。校准子程序还把这样确定的校准因子应用到与它们相联系的对象上。用户可以改变标记的真实尺寸数值，校准和缩放就被自动更新。
附图说明
下面参照附图更详细地说明本发明的这些和其它方面。
图1示意地显示包括不同取向的对象的图像的实施例。
图2示意地显示几何关系宏应用框架的实施例(现有技术)。
图3示意地显示图像的实施例，这里几何关系宏应用框架用来规定图像内的标记.
图4示意地显示按照本发明的图像处理设备的实施例。
图5示意地显示按照本发明的成像系统的实施例。
图6示意地显示按照本发明的方法的工作流程的实施例。
图1示意地显示包括不同取向的对象的图像的实施例。
图2示意地显示几何关系宏应用框架的实施例(现有技术)。
图3示意地显示图像的实施例，这里几何关系宏应用框架用来规定图像内的标记.
图4示意地显示按照本发明的图像处理设备的实施例。
图5示意地显示按照本发明的成像系统的实施例。
图6示意地显示按照本发明的方法的工作流程的实施例。
具体实施方式
图1示意地显示包括不同地取向的对象的图像的实施例。在本例中，选择了包括有关解剖结构2的空间相互关系信息的诊断图像。也可以设想与医疗领域无关的其它可能的图像。如在这个图中示意地显示的，图像1包括多个对象3，8，9，它们在空间上不同地取向，导致这些对象相对于解剖结构2有不同的对准。在本例中，对象3被规定为与测量工具(未示出)相联系的图形直线对象3b。测量工具被安排来测量对象3的以像素单位表示的尺度，以及通过使用根据具有在空间中与对象3相似地对准的标记A而确定的校准因子来计算对象3的真实长度。优选地，标记A通过使用图像中适当的对象而被规定，例如像具有已知尺度的卡尺或螺钉那样的测量仪器。图像1还包括被规定为在两个地标8b与8c之间的图形距离对象的对象8。对象8也与测量工具(未示出)相联系，后者被安排成根据这个对象的以像素单位表示的长度和通过使用标记B确定的校准因子来计算对象8的真实长度。对象8的相应的真实长度优选地在窗口8a中给出。对象9被规定为在两个地标9b与9c之间的图形直线对象9d，由此这个对象也与一个被安排成根据通过使用标记B确定的校准因子来确定这个对象的真实长度的测量工具(未示出)相联系。对象9的相应的真实长度优选地在窗口9a中给出。必须指出，优选地，在图像内所有的对象和标记要与作为适当的计算机程序而实施的唯一的测量工具相联系。优选地，对象3的真实长度在适当的图形窗口3a中被反馈。可以看到，对象3，8，9与相应的不同标记A，B相联系，它们在空间上分别与对象3或8，9以相似的方式对准。必须理解，空间对准是指相对于某个面的对准，在面内的旋转是允许的。因此，标记B相对于对象8，9旋转，这些对象8，9相应于与标记B相同的面。优选地，标记的真实长度是在各个图形窗口A1，B1中反馈的。这些长度是使用适当安排的接口读出的，并是可供校准子程序使用的，再优选地，这些图形窗口可以互动以便修改任何标记的真实长度。通过把校准因子耦合到图像内的对象而不是耦合到整个图像，能够使用单个图像校准在空间内不同地取向的对象，因此改进图像获取和后处理的工作流程。必须指出，图像上所显示的所有的对象连同标记一起可以人工地或以全自动方式被描绘。在后者的情形下，进一步增加了图像处理系统的用户友好性。优选地，与不同标记相对应的对象被分组而形成一个校准组，由此该校准因子的更新将导致在同一个校准组内所有的对象的真实尺度的自动更新。优选地，为了用户的方便，每个校准组以不同方式被标识。在本例中，显示不同形式的线条来区分来自不同组的对象与标记。替换地，可以应用彩色编码或适当的标签。
图2示意地显示已知的二维几何关系宏应用框架1’，它被安排来为几何样板4，5a，5b，6规定几何关系。已知的几何关系宏应用框架还被安排成一旦任何的几何样板被重新定位时就保持已规定的几何关系。相应的几何样板使用各个相关联的地标7a，7b，7e，7f而被规定。几何关系宏应用框架还可被安排来操作三维几何样板(未示出)。
图3示意地显示图像的实施例，这里几何关系宏应用框架被用来规定图像内的标记.在本例中，图像20包括具有不同的放大倍数的区域20a，20b，每个区域包括用于校准的至少一个校准标记29，37.这个具体的实施例显示涉及到根据X射线图像测量一条腿的长度差别的应用20a和显示同一个人的股骨的图像20b.用于关联图像20的几何对象的任何适当的实施方案都是可能的，这包括但不限于几何关系宏应用框架.来自任何其它适当的成像模态的任何其它适当的图像也可以被用于实践本发明.通过几何关系宏应用框架互相联系的对象包括两个圆22a，22b，它们被安排来给相应的股骨的尺寸和位置建模；还包括直线26，它被安排来表示骨盆的基底.从两个圆心21c，21c’到这个基线28b，28c的距离也是几何关系宏应用结构的一部分，并且是通过使用从适当的标记(未示出)得到的相同的校准因子(未示出)而自动计算的.所以，也以高的精度而自动地得到代表腿长度的差值的距离24a，24b之间的差值.
如果一个单元(圆22a或直线26)被修改，则所有的其它的单元也被自动更新以反映这个修改。另外，在标记29的真实尺度被修改的情形下，腿长度的测量值立即被更新。按照本发明的这个实施例的技术措施，对象23a，23b，25a，25b与各个图形对象22a，22b，26相关联。这些图形对象被安排成使它们沿边缘或图像数据的其它特征而自动定位。通过在由几何关系宏应用互相联系的图形对象22a，22b，26与图形对象23a，23b，25a，25b之间具体地规定的关系，圆22a，22b被定位成最佳地与封闭轮廓23a，23b的路径相拟合，而直线26被定位成使得它接触两个开放轮廓25a，25b。从而图形样板被耦合，使得对圆22a，22b或直线26的调整自动地反映在测量的距离28a，28b，28c上。优选地，在几何对象之间存在的约束条件和关系被安排来限制对这些对象的调整，这又进而自动变换成对于多维图形对象的调整的限制。这样的约束条件优选地是基于解剖学上一致性的知识。
在图20b上，互相联系的对象包括给股骨建模的直线32，34和测量工具35。在本例中，显示了自动测量人股骨直径。实线32，34代表在几何关系宏应用内的图形样板：直线32给股骨轴建模，第二垂直线34给直径测量35的方向建模。这个垂直线34被安排成包含两个图形样板，即具有相关的距离测量值的两个点对象33a，33b，它们全部在几何关系宏应用内被规定。在本例中，开放的轮廓31与点33a，33b相关联。这些轮廓通过使用适当的图像分段技术沿股骨的边缘而被自动定位。通过在直线34，直线32和轮廓31之间具体地规定的关系，两个点对象33a，33b的位置被自动调整到垂直线34与每个图形对象31的交叉点。图像30还包括标记37，它用于校准的用途。标记的相应的校准因子或真实长度在窗口37a被反馈给用户。在当例如因修改标记的真实长度而引起标记的校准因子被改变的情形下，真实距离36的读数被自动更新。另外，在当任何直线31，32，34的位置被改变，导致在新的点33a与33b之间以像素单位表示的轨迹35的长度有不同的读数的情形下，真实距离36的读数被自动更新。因此，在用户提取垂直线34并把它沿股骨轴移动的情形下，直径测量值35将根据在垂直线34的新位置处当前的股骨直径进行修正。按照本技术措施，提供了通用的和简易的操作图像处理装置的措施，由此由于在几何关系宏应用中的图形对象之间的耦合，对对象的任何自动重新定位将导致感兴趣的对象35的真实尺度的更新。
虽然在本例中用户会清楚图像的哪些区域使用哪个标记，但最好这些对象被组合成与各个标记相联系的组.优选地，每个组通过使用适当的图形装置而被不同地可视化.虽然几何关系宏应用框架的操作是通过使用这个具体的例子而显示的，由此显示了一个包括具有不同的放大倍数的两个部分的图像，但对于具有不同空间取向的对象，有可能在每个子区域20a，20b内规定另外的组，正如参照图2所述.
图4示意地显示按照本发明的设备的实施例。图像处理设备40具有输入端42，它用于接收具有任何适当的形式的图像数据。例如，设备40可以涉及到图像数据的获取。在这种情形下，图像数据可以以模拟形式被获取和通过使用适当的A/D变换器被变换成数字形式以供进一步处理。图像数据也可以以数字形式被接收，例如以数字形式直接获取，或由另外的计算机/医疗仪器获取后经由计算机网络而被获取。图像处理设备的核心由诸如传统的微处理器或信号处理器那样的处理器44、后台贮存装置48(典型地基于硬盘)、和工作存储器46(典型地基于RAM)形成。后台贮存装置48可用于当图像数据没有被处理时存储图像数据(或它的一部分)；以及用于存储图形样板和适当形状模型的操作(当没有被处理器执行时)。主存储器46典型地保存要处理的图像数据(的一部分)和被用于处理图像数据的那些部分的几何样板和模型的指令。按照本发明的设备40包括校准器45，它被安排来根据图像中的多个标记生成相应的校准因子。链接器47被用来使标记和对象与用于确定以像素单位表示的各个尺度的适当的计算子程序相联系。链接器47还可被用来形成用于图像内多个对象的校准组。再优选地，链接器47被安排来与观测装置47a进行通信，该观测装置被安排成以不同方式使得不同的组成为可见的。例如，不同的直线属性可被用于描绘对象和标记的直线，由此相似的直线属性被指定给一个组的成员。替换地，可以应用适当的彩色编码。再替换地，可给每个组指定适当的字母数字标签，从而把它们区分开。优选地，校准器45、链接器47和观测装置47a可以通过优选地由存储在存储器48中的计算机程序43所运行。输出装置49被用于输出校准后的结果。例如，如果处理器44被装载以例如从贮存装置48检索到的分段程序，则输出可以是一个分段的结构，它具有例如在适当的显示装置(未示出)上可视地表示的、可识别的标记，该标记带有以像素单位表示的尺度的相应的计算。优选地，输出包括该标记与适当的校准子程序相关联的结果。例如，标记的缺省的真实尺度可被使用于校准之用。然后提示用户：他希望接受该校准因子还是修改标记的真实长度。替换地，用户可以使用适当的输入装置来输入标记的真实长度。例如，一个文件读出器可被用来输入标记的真实长度的预先存储的数值。还有可能使用适当的用户接口，如图形接口或文本编辑器，以用来输入标记的真实长度的数值。
图5示意地显示按照本发明的成像系统的实施例.按照本发明的成像系统50包括图像处理设备40，它被安排成通过使用与以像素单位表示的尺度的测量值有关的标记和被安排成从以像素单位表示的尺度来计算校准因子的校准子程序以校准图像数据59内的对象.设备40的输出优选地包括含有对象的图像，该对象具有被指定给它们的校准因子.设备40的输出观察者51的另一个输入装置55是可利用的.优选地，该另一个输入装置55包括适当的处理器，它被安排成使用一个被适配成能控制用户接口54的程序56去操作适当的接口，以使得一个包括与标记53a’有关的适当的对象53a和与另一个标记53b’有关的另一个对象53b的图像53得以可视化.优选地，为了用户的方便，观察者51配备有高分辨率显示装置52，用户接口是藉助于适当的用户接口57(例如鼠标、键盘或任何其它适当的用户输入装置)而可操作的.优选地，图像分析系统50还包括数据获取单元61.虽然在本例中显示了X射线装置，但也预期有其它数据获取模块，如CT、磁共振设备或超声设备.X射线设备被安排来获取来自被放置在设备61的获取体积V中的对象(例如病人)的图像数据.为此，X射线束(未示出)从X射线源63发射.所发送的辐射(未示出)被适当的检测器(65)记录.为了使能倾斜成像，X射线源63和X射线检测器65被安装在可旋转地连接到基座67的台架64上.在X射线检测器65的输出端处的信号S表示图像数据59.
图6示意地显示按照本发明的方法的工作流程的实施例。在按照本发明的方法的步骤74，用适当的多个标记对图像72a进行修改。有可能在步骤74之前执行准备步骤72，其中适当的图像数据72a被装载到适当的图像处理装置。有可能人工地或以全自动方式描绘标记。在后面的情形下，用图形样板74a覆盖图像，该样板74a包括与用于测量以像素单位表示的这些标记的尺度的适当的工具相联系的适当多个标记。优选地，图形样板从适当的数据库75被装载。替换地，图形样板74a例如可以通过根据图像中存在的特征来创建适当的校准形状从而根据图像数据72a被在线地计算。这个操作可以通过使用本身已知的图像分段技术而成功地实施。校准形状可以基于解剖学场合或基于其它对象，例如专业的校准标记。在步骤76，计算以像素单位表示的所有的已识别的标记的尺度。这些数值被转发到适当的校准器，该校准器被安排成按照在以像素单位表示的标记的尺度与标记的真实尺度之间的关系(特别是其比值)来实现校准步骤。有可能该标记的相应的真实尺度的缺省的数值对于校准器是自动地可利用的。在这种情形下，相应的校准因子在步骤78确定。替换地，可提示用户输入标记尺度的真实数值，在用户作相应的应答后就计算校准因子。当确定了对每个已识别的标记的校准因子时，该校准因子被自动地应用到与每个相应的标记相联系的和设想要进行缩放的对象。这个操作示意地显示步骤79。由此选择第一对象80，它被指定以以像素单位表示的长度83，并被耦合到至少一个地标81和标记80a。例如，选择股骨头部作为对象80。在这种情形下，以像素单位表示的尺度根据与股骨头部的图像相匹配的圆81的直径而被计算。有可能以像素单位表示的多个尺度被指定给一个对象，这由83，84表示。例如，一块骨头可以由股骨头部的直径和股骨本身的厚度来表征。当确定了标记80a的真实尺度时，用于对象80的相应的校准因子被确定并且随后被应用到数值83，84上以便产生对象80的这些部分相应的真实尺度。这个例子显示这样的情形，即以像素单位表示的尺度84的计算是基于在图像中规定的两个地标82a，82b的。也有可能多个对象(未示出)被耦合到根据相同的标记得到的单个校准因子。在这种情形下，所有的这些对象将被自动缩放。在出现要被缩放的对象的以像素单位表示的相应的尺度被确定的事件后，在步骤78得到的校准因子被应用到它们上。优选地，这个序列以全自动方式实行。在这种情形下，在步骤86，提示用户去接受校准结果。对于在空间上具有不同的取向或具有与对象80不同放大倍数的不同对象85a，要指定不同的标记85。优选地，在几何关系宏应用框架内根据适当的地标85b来规定对象85a。标记85联系到一个测量工具，它被安排成计算在图像内以像素单位表示的它的尺度和把这个数值转发到校准装置，该校准装置被安排成根据标记的以像素单位表示的尺度和真实尺度来计算和存储对这个标记的各个校准因子。这个校准因子与对象85a相联系。在用户希望修改任何标记的真实尺度、或以像素单位表示的它们的长度、或与任何标记相联系的任何对象的以像素单位表示的长度的情形下，他在步骤87返回到校准子程序。正如从上述内容得出的，按照本发明的方法，用户能够实施用于多个对象的简单和可靠的、其特征在于多个校准因子的校准步骤，从而整体地提高图像处理和图像分析的精度。
图2示意地显示已知的二维几何关系宏应用框架1’，它被安排来为几何样板4，5a，5b，6规定几何关系。已知的几何关系宏应用框架还被安排成一旦任何的几何样板被重新定位时就保持已规定的几何关系。相应的几何样板使用各个相关联的地标7a，7b，7e，7f而被规定。几何关系宏应用框架还可被安排来操作三维几何样板(未示出)。
图3示意地显示图像的实施例，这里几何关系宏应用框架被用来规定图像内的标记.在本例中，图像20包括具有不同的放大倍数的区域20a，20b，每个区域包括用于校准的至少一个校准标记29，37.这个具体的实施例显示涉及到根据X射线图像测量一条腿的长度差别的应用20a和显示同一个人的股骨的图像20b.用于关联图像20的几何对象的任何适当的实施方案都是可能的，这包括但不限于几何关系宏应用框架.来自任何其它适当的成像模态的任何其它适当的图像也可以被用于实践本发明.通过几何关系宏应用框架互相联系的对象包括两个圆22a，22b，它们被安排来给相应的股骨的尺寸和位置建模；还包括直线26，它被安排来表示骨盆的基底.从两个圆心21c，21c’到这个基线28b，28c的距离也是几何关系宏应用结构的一部分，并且是通过使用从适当的标记(未示出)得到的相同的校准因子(未示出)而自动计算的.所以，也以高的精度而自动地得到代表腿长度的差值的距离24a，24b之间的差值.
如果一个单元(圆22a或直线26)被修改，则所有的其它的单元也被自动更新以反映这个修改。另外，在标记29的真实尺度被修改的情形下，腿长度的测量值立即被更新。按照本发明的这个实施例的技术措施，对象23a，23b，25a，25b与各个图形对象22a，22b，26相关联。这些图形对象被安排成使它们沿边缘或图像数据的其它特征而自动定位。通过在由几何关系宏应用互相联系的图形对象22a，22b，26与图形对象23a，23b，25a，25b之间具体地规定的关系，圆22a，22b被定位成最佳地与封闭轮廓23a，23b的路径相拟合，而直线26被定位成使得它接触两个开放轮廓25a，25b。从而图形样板被耦合，使得对圆22a，22b或直线26的调整自动地反映在测量的距离28a，28b，28c上。优选地，在几何对象之间存在的约束条件和关系被安排来限制对这些对象的调整，这又进而自动变换成对于多维图形对象的调整的限制。这样的约束条件优选地是基于解剖学上一致性的知识。
在图20b上，互相联系的对象包括给股骨建模的直线32，34和测量工具35。在本例中，显示了自动测量人股骨直径。实线32，34代表在几何关系宏应用内的图形样板：直线32给股骨轴建模，第二垂直线34给直径测量35的方向建模。这个垂直线34被安排成包含两个图形样板，即具有相关的距离测量值的两个点对象33a，33b，它们全部在几何关系宏应用内被规定。在本例中，开放的轮廓31与点33a，33b相关联。这些轮廓通过使用适当的图像分段技术沿股骨的边缘而被自动定位。通过在直线34，直线32和轮廓31之间具体地规定的关系，两个点对象33a，33b的位置被自动调整到垂直线34与每个图形对象31的交叉点。图像30还包括标记37，它用于校准的用途。标记的相应的校准因子或真实长度在窗口37a被反馈给用户。在当例如因修改标记的真实长度而引起标记的校准因子被改变的情形下，真实距离36的读数被自动更新。另外，在当任何直线31，32，34的位置被改变，导致在新的点33a与33b之间以像素单位表示的轨迹35的长度有不同的读数的情形下，真实距离36的读数被自动更新。因此，在用户提取垂直线34并把它沿股骨轴移动的情形下，直径测量值35将根据在垂直线34的新位置处当前的股骨直径进行修正。按照本技术措施，提供了通用的和简易的操作图像处理装置的措施，由此由于在几何关系宏应用中的图形对象之间的耦合，对对象的任何自动重新定位将导致感兴趣的对象35的真实尺度的更新。
虽然在本例中用户会清楚图像的哪些区域使用哪个标记，但最好这些对象被组合成与各个标记相联系的组.优选地，每个组通过使用适当的图形装置而被不同地可视化.虽然几何关系宏应用框架的操作是通过使用这个具体的例子而显示的，由此显示了一个包括具有不同的放大倍数的两个部分的图像，但对于具有不同空间取向的对象，有可能在每个子区域20a，20b内规定另外的组，正如参照图2所述.
图4示意地显示按照本发明的设备的实施例。图像处理设备40具有输入端42，它用于接收具有任何适当的形式的图像数据。例如，设备40可以涉及到图像数据的获取。在这种情形下，图像数据可以以模拟形式被获取和通过使用适当的A/D变换器被变换成数字形式以供进一步处理。图像数据也可以以数字形式被接收，例如以数字形式直接获取，或由另外的计算机/医疗仪器获取后经由计算机网络而被获取。图像处理设备的核心由诸如传统的微处理器或信号处理器那样的处理器44、后台贮存装置48(典型地基于硬盘)、和工作存储器46(典型地基于RAM)形成。后台贮存装置48可用于当图像数据没有被处理时存储图像数据(或它的一部分)；以及用于存储图形样板和适当形状模型的操作(当没有被处理器执行时)。主存储器46典型地保存要处理的图像数据(的一部分)和被用于处理图像数据的那些部分的几何样板和模型的指令。按照本发明的设备40包括校准器45，它被安排来根据图像中的多个标记生成相应的校准因子。链接器47被用来使标记和对象与用于确定以像素单位表示的各个尺度的适当的计算子程序相联系。链接器47还可被用来形成用于图像内多个对象的校准组。再优选地，链接器47被安排来与观测装置47a进行通信，该观测装置被安排成以不同方式使得不同的组成为可见的。例如，不同的直线属性可被用于描绘对象和标记的直线，由此相似的直线属性被指定给一个组的成员。替换地，可以应用适当的彩色编码。再替换地，可给每个组指定适当的字母数字标签，从而把它们区分开。优选地，校准器45、链接器47和观测装置47a可以通过优选地由存储在存储器48中的计算机程序43所运行。输出装置49被用于输出校准后的结果。例如，如果处理器44被装载以例如从贮存装置48检索到的分段程序，则输出可以是一个分段的结构，它具有例如在适当的显示装置(未示出)上可视地表示的、可识别的标记，该标记带有以像素单位表示的尺度的相应的计算。优选地，输出包括该标记与适当的校准子程序相关联的结果。例如，标记的缺省的真实尺度可被使用于校准之用。然后提示用户：他希望接受该校准因子还是修改标记的真实长度。替换地，用户可以使用适当的输入装置来输入标记的真实长度。例如，一个文件读出器可被用来输入标记的真实长度的预先存储的数值。还有可能使用适当的用户接口，如图形接口或文本编辑器，以用来输入标记的真实长度的数值。
图5示意地显示按照本发明的成像系统的实施例.按照本发明的成像系统50包括图像处理设备40，它被安排成通过使用与以像素单位表示的尺度的测量值有关的标记和被安排成从以像素单位表示的尺度来计算校准因子的校准子程序以校准图像数据59内的对象.设备40的输出优选地包括含有对象的图像，该对象具有被指定给它们的校准因子.设备40的输出观察者51的另一个输入装置55是可利用的.优选地，该另一个输入装置55包括适当的处理器，它被安排成使用一个被适配成能控制用户接口54的程序56去操作适当的接口，以使得一个包括与标记53a’有关的适当的对象53a和与另一个标记53b’有关的另一个对象53b的图像53得以可视化.优选地，为了用户的方便，观察者51配备有高分辨率显示装置52，用户接口是藉助于适当的用户接口57(例如鼠标、键盘或任何其它适当的用户输入装置)而可操作的.优选地，图像分析系统50还包括数据获取单元61.虽然在本例中显示了X射线装置，但也预期有其它数据获取模块，如CT、磁共振设备或超声设备.X射线设备被安排来获取来自被放置在设备61的获取体积V中的对象(例如病人)的图像数据.为此，X射线束(未示出)从X射线源63发射.所发送的辐射(未示出)被适当的检测器(65)记录.为了使能倾斜成像，X射线源63和X射线检测器65被安装在可旋转地连接到基座67的台架64上.在X射线检测器65的输出端处的信号S表示图像数据59.
图6示意地显示按照本发明的方法的工作流程的实施例。在按照本发明的方法的步骤74，用适当的多个标记对图像72a进行修改。有可能在步骤74之前执行准备步骤72，其中适当的图像数据72a被装载到适当的图像处理装置。有可能人工地或以全自动方式描绘标记。在后面的情形下，用图形样板74a覆盖图像，该样板74a包括与用于测量以像素单位表示的这些标记的尺度的适当的工具相联系的适当多个标记。优选地，图形样板从适当的数据库75被装载。替换地，图形样板74a例如可以通过根据图像中存在的特征来创建适当的校准形状从而根据图像数据72a被在线地计算。这个操作可以通过使用本身已知的图像分段技术而成功地实施。校准形状可以基于解剖学场合或基于其它对象，例如专业的校准标记。在步骤76，计算以像素单位表示的所有的已识别的标记的尺度。这些数值被转发到适当的校准器，该校准器被安排成按照在以像素单位表示的标记的尺度与标记的真实尺度之间的关系(特别是其比值)来实现校准步骤。有可能该标记的相应的真实尺度的缺省的数值对于校准器是自动地可利用的。在这种情形下，相应的校准因子在步骤78确定。替换地，可提示用户输入标记尺度的真实数值，在用户作相应的应答后就计算校准因子。当确定了对每个已识别的标记的校准因子时，该校准因子被自动地应用到与每个相应的标记相联系的和设想要进行缩放的对象。这个操作示意地显示步骤79。由此选择第一对象80，它被指定以以像素单位表示的长度83，并被耦合到至少一个地标81和标记80a。例如，选择股骨头部作为对象80。在这种情形下，以像素单位表示的尺度根据与股骨头部的图像相匹配的圆81的直径而被计算。有可能以像素单位表示的多个尺度被指定给一个对象，这由83，84表示。例如，一块骨头可以由股骨头部的直径和股骨本身的厚度来表征。当确定了标记80a的真实尺度时，用于对象80的相应的校准因子被确定并且随后被应用到数值83，84上以便产生对象80的这些部分相应的真实尺度。这个例子显示这样的情形，即以像素单位表示的尺度84的计算是基于在图像中规定的两个地标82a，82b的。也有可能多个对象(未示出)被耦合到根据相同的标记得到的单个校准因子。在这种情形下，所有的这些对象将被自动缩放。在出现要被缩放的对象的以像素单位表示的相应的尺度被确定的事件后，在步骤78得到的校准因子被应用到它们上。优选地，这个序列以全自动方式实行。在这种情形下，在步骤86，提示用户去接受校准结果。对于在空间上具有不同的取向或具有与对象80不同放大倍数的不同对象85a，要指定不同的标记85。优选地，在几何关系宏应用框架内根据适当的地标85b来规定对象85a。标记85联系到一个测量工具，它被安排成计算在图像内以像素单位表示的它的尺度和把这个数值转发到校准装置，该校准装置被安排成根据标记的以像素单位表示的尺度和真实尺度来计算和存储对这个标记的各个校准因子。这个校准因子与对象85a相联系。在用户希望修改任何标记的真实尺度、或以像素单位表示的它们的长度、或与任何标记相联系的任何对象的以像素单位表示的长度的情形下，他在步骤87返回到校准子程序。正如从上述内容得出的，按照本发明的方法，用户能够实施用于多个对象的简单和可靠的、其特征在于多个校准因子的校准步骤，从而整体地提高图像处理和图像分析的精度。