專(zhuān)利名稱(chēng)：調(diào)制傳遞函數(shù)測(cè)量方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種調(diào)制傳遞函數(shù)(modulation transfer function，后稱(chēng)MTF)測(cè)量方法和系統(tǒng)。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及通過(guò)傅立葉變換LSF(線擴(kuò)展函數(shù))計(jì)算MTF的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
MTF代表調(diào)制傳遞函數(shù)，它表示通過(guò)X-射線計(jì)算機(jī)斷層(CT)系統(tǒng)重構(gòu)的圖像的空間分辨率。因此利用MTF來(lái)評(píng)價(jià)X-射線CT系統(tǒng)的性能。通過(guò)傅立葉變換在重構(gòu)的圖像中檢測(cè)的LSF(線擴(kuò)展函數(shù))計(jì)算MTF(例如參考非專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。
(非專(zhuān)利文獻(xiàn)1)Yoshinori Iwai撰寫(xiě)的“Series of Advancements in Electronic Engineering No.9CT Scanner-X-ray Computed Tomography System”(Corona Publishing Co.，Ltd.，May in 1980，p.66-p.68)。
為了高度精確地計(jì)算MTF，關(guān)鍵是精確地計(jì)算LSF的中心。檢測(cè)LSF的中心作為在具有最大的像素值的LSF圖像中點(diǎn)。由于噪聲的影響的緣故，所檢測(cè)的中心位置可能包含誤差，因此難以精確地測(cè)量MTF。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高度精確地測(cè)量MTF的方法和系統(tǒng)。
(1)在實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的一方面中，提供這樣的一種方法檢測(cè)包含在由X-射線CT系統(tǒng)所產(chǎn)生的斷層掃描圖像中的LSF圖像的中心，并以該中心作為參考解出LSF圖像的二維傅立葉變換以計(jì)算MTF。為檢測(cè)該中心，形成包含在斷層掃描圖像中的LSF圖像的放大圖像，并基于閾值進(jìn)行二進(jìn)制編碼。對(duì)經(jīng)二進(jìn)制編碼的圖像執(zhí)行形態(tài)學(xué)操作(morphological operation)。解出表示沿所得的圖像的輪廓采樣的點(diǎn)的坐標(biāo)，并使用它通過(guò)霍夫變換(Houghtransform)計(jì)算表示圓圈的中心的坐標(biāo)。將表示該中心的坐標(biāo)變換為表示在斷層掃描圖像中的點(diǎn)的坐標(biāo)。
(2)在實(shí)現(xiàn)前述目的的本發(fā)明的另一方面中，提供一種MTF測(cè)量系統(tǒng)，這一系統(tǒng)包括檢測(cè)包含在由X-射線CT系統(tǒng)所產(chǎn)生的斷層掃描圖像中的LSF圖像的中心的檢測(cè)裝置；通過(guò)以該中心作為參考解出LSF圖像的二維傅立葉變換計(jì)算MTF的計(jì)算裝置。該檢測(cè)裝置形成包含LSF圖像的斷層掃描圖像部分的放大的圖像，基于閾值對(duì)放大的圖像進(jìn)行二進(jìn)制編碼，對(duì)二進(jìn)制編碼的圖像執(zhí)行形態(tài)學(xué)操作，并解出表示在所得的圖像的輪廓上采樣的點(diǎn)的坐標(biāo)。使用表示限定該輪廓的點(diǎn)的坐標(biāo)來(lái)通過(guò)霍夫變換解出表示圓圈的中心的坐標(biāo)。將表示該中心的坐標(biāo)變換為表示在斷層掃描圖像中的點(diǎn)的坐標(biāo)。因此，檢測(cè)了LSF的中心。
在前述的方面中，形成包含LSF圖像的斷層掃描圖像的部分的放大圖像，并基于閾值進(jìn)行二進(jìn)制編碼。然后對(duì)經(jīng)二進(jìn)制編碼的圖像執(zhí)行形態(tài)學(xué)操作。采樣表示限定所得的圖像的輪廓的點(diǎn)的坐標(biāo)，并使用它通過(guò)霍夫變換計(jì)算表示圓圈的中心的坐標(biāo)。將表示該中心的坐標(biāo)變換為表示在斷層掃描圖像中的點(diǎn)的坐標(biāo)。因此，精確地檢測(cè)了LSF圖像的中心。最終高度精確地測(cè)量了MTF。
可取的是，通過(guò)對(duì)像素進(jìn)行插值以使放大的圖像是適合的圖像而形成放大的圖像?？扇〉氖?，該插值是根據(jù)簡(jiǎn)單的計(jì)算的線性插值?？扇〉氖牵撻撝蹈鶕?jù)適當(dāng)?shù)亩M(jìn)制編碼可變化。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種高度精確地測(cè)量MTF的方法和系統(tǒng)。
通過(guò)下文在附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的描述將會(huì)清楚本發(fā)明的進(jìn)一步目的和優(yōu)點(diǎn)。
附圖概述附

圖1所示為MTF測(cè)量系統(tǒng)的方塊圖。
附圖2所示為描述通過(guò)MTF測(cè)量系統(tǒng)要執(zhí)行的動(dòng)作的流程圖。
附圖3所示為包括涉及圖像處理的原理圖。
附圖4所示為包括涉及圖像處理的原理圖。
附圖5所示為包括涉及圖像處理的原理圖。
附圖6所示為MTF的功能方塊圖。
發(fā)明的詳細(xì)描述參考附圖，下文描述本發(fā)明的實(shí)施例。附圖1所示為MTF測(cè)量系統(tǒng)的方塊圖。MTF測(cè)量系統(tǒng)是本發(fā)明的實(shí)施例的實(shí)例。MTF測(cè)量系統(tǒng)的部件表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的MTF測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)例。MTF測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)作表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的MTF測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)例。
如附圖1所示，MTF測(cè)量系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)100。計(jì)算機(jī)100接收?qǐng)D像并包括存儲(chǔ)器102。所接收的圖像存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器102中。此外，計(jì)算機(jī)100要使用的各種數(shù)據(jù)項(xiàng)和程序存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器102中。計(jì)算機(jī)100運(yùn)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器102中程序，由此實(shí)施處理涉及MTF測(cè)量的各種數(shù)據(jù)。
計(jì)算機(jī)100也包括顯示單元104和操作單元106。從計(jì)算機(jī)100發(fā)送的圖像或者其它的信息顯示在顯示單元104中。用戶控制操作單元106以便輸入傳遞給計(jì)算機(jī)100的各種指令或信息項(xiàng)。用戶使用顯示單元104和操作單元106以交互地操作MTF測(cè)量系統(tǒng)。
下文描述MTF測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)作。附圖2所示為描述動(dòng)作的流程圖。在計(jì)算機(jī)100運(yùn)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器102中的程序時(shí)執(zhí)行該動(dòng)作。
如附圖2所描述，在步驟201中獲取圖像。因此，圖像(例如，象在附圖3a中顯示的圖像)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器102中并顯示在顯示單元104上。圖像是通過(guò)使用X-射線CT系統(tǒng)對(duì)模型進(jìn)行成像形成的斷層掃描圖像。斷層掃描圖像是半色調(diào)圖像。
設(shè)計(jì)用于MTF測(cè)量的模型，該模型具有其截面形狀類(lèi)似圓形的針。因此斷層掃描圖像包含了再現(xiàn)針的截面的圖像2。再現(xiàn)針的截面的圖像2的輪廓是圓形。沿再現(xiàn)針的截面的圖像2的直徑采樣的像素的分布相當(dāng)于LSF。再現(xiàn)針的截面的圖像2是在本發(fā)明的實(shí)施例中應(yīng)用的LSF圖像的實(shí)例。此后，再現(xiàn)針的截面的圖像稱(chēng)為針圖像。
在步驟203中，在斷層掃描圖像內(nèi)指定包含針圖像2的部分圖像?；谟脩舻目刂浦付ú糠謭D像。因此，例如，指定了以點(diǎn)劃線限定的部分圖像4。指定部分圖像4以使針圖像2基本位于在它的中心。
在步驟205中，形成了部分圖像4的放大圖像。因此，形成了放大的圖像(例如，類(lèi)似于在附圖3b中所示的圖像)。放大的圖像可以顯示在顯示單元104上以便用戶可以看它。
為了形成放大的圖像，放大部分圖像4的矩陣尺寸。此外，將從構(gòu)成原始圖像的像素中插值的像素分配給重新加入的像素位置。插值例如是線性插值。然而，本發(fā)明并不限于線性插值?？商鎿Q的是，可以使用二階或更高階的插值。此外，由于線性插值簡(jiǎn)單，因此，對(duì)計(jì)算機(jī)的負(fù)擔(dān)較小。
在步驟207中，對(duì)放大的圖像進(jìn)行二進(jìn)制編碼。使用預(yù)定的閾值執(zhí)行二進(jìn)制編碼。因此，形成了二進(jìn)制編碼圖像(例如，象在附圖3c中所示的圖像)。在顯示單元104上顯示二進(jìn)制編碼圖像以便用戶能夠看到它。在這種情況下，使閾值可變化以使用戶通過(guò)改變閾值能夠使二進(jìn)制編碼圖像最佳化。
在步驟209中，實(shí)施形態(tài)學(xué)操作。形態(tài)學(xué)操作(是一種數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)技術(shù)，在圖像重構(gòu)技術(shù)的領(lǐng)域中它是十分公知的。
作為形態(tài)學(xué)操作執(zhí)行腐蝕/膨脹(erosion/dilation)。同樣地，可以以打開(kāi)/關(guān)閉替換腐蝕/膨脹。
上述的操作刪除了圖像的精細(xì)結(jié)構(gòu)部分或它的不規(guī)則的結(jié)構(gòu)部分，以突出它的基本結(jié)構(gòu)。通過(guò)執(zhí)行這種類(lèi)型的操作，消除了從噪聲等中導(dǎo)出的二進(jìn)制編碼針圖像2的輪廓的不規(guī)則性。原始圓形輪廓變?yōu)楦语@著。
附圖4a和附圖4b原理性地示出了在執(zhí)行形態(tài)學(xué)操作之前和之后實(shí)現(xiàn)的針圖像2的狀態(tài)。附圖4a所示為在執(zhí)行形態(tài)學(xué)操作之前實(shí)現(xiàn)的狀態(tài)，附圖4b所示為在其后實(shí)現(xiàn)的狀態(tài)。
在步驟211中，采樣表示限定針圖像的輪廓的點(diǎn)的坐標(biāo)并使用它通過(guò)霍夫變換解出表示圓的中心的坐標(biāo)。在此，霍夫變換是在圖像處理技術(shù)的領(lǐng)域中利用的公知的技術(shù)。
由于霍夫變換，如附圖4c所示地確定表示針圖像2的中心20的坐標(biāo)。由于通過(guò)形態(tài)學(xué)操作已經(jīng)清楚顯示了針圖像2的圓形輪廓，因此所確定的表示該中心的坐標(biāo)是高度精確的。
在步驟215中，將表示該中心的坐標(biāo)變換為表示在原始圖像中的點(diǎn)的坐標(biāo)。通過(guò)將放大圖像的尺寸減小到作為部分圖像4的原始圖像的尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)變換，如附圖5a和5b所示。因此，確定了表示包含在原始圖像中的針圖像2的中心20′的精確的坐標(biāo)。
在步驟217中，解出針圖像的二維傅立葉變換，由此計(jì)算MTF。以表示中心20′的坐標(biāo)作為參考值執(zhí)行二維傅立葉變換。如附圖5c所示，這產(chǎn)生了MTF。表示針圖像2的中心20′的坐標(biāo)如此精確以致可以計(jì)算高度精確的MTF。
附圖6所示為執(zhí)行前述動(dòng)作的MTF測(cè)量系統(tǒng)的功能方塊圖。如附圖6所示，MTF測(cè)量系統(tǒng)包括中心檢測(cè)單元602和計(jì)算單元604。中心檢測(cè)單元602檢測(cè)表示包含在所接收的圖像中的LSF圖像的中心的坐標(biāo)，并將該坐標(biāo)傳遞給計(jì)算單元604。計(jì)算單元604使用所接收的表示該中心的坐標(biāo)作為參考值以解出包含在所接收的圖像中的LSF圖像的二維傅立葉變換，由此計(jì)算MTF。
中心檢測(cè)單元602相當(dāng)于執(zhí)行在步驟201至215中的動(dòng)作的計(jì)算機(jī)100的設(shè)備。中心檢測(cè)單元602是包括在本發(fā)明中的檢測(cè)裝置的實(shí)例。計(jì)算單元604相當(dāng)于在步驟217中執(zhí)行作的計(jì)算機(jī)100的設(shè)備。計(jì)算單元604是包括在本發(fā)明中的計(jì)算裝置的實(shí)例。
在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下可以構(gòu)造本發(fā)明的各種各樣的實(shí)施例。應(yīng)該理解的是，本發(fā)明并不限于在本說(shuō)明書(shū)中所描述的具體實(shí)施例，而是以附加的權(quán)利要求限定。
附圖1計(jì)算機(jī)100存儲(chǔ)器102顯示單元104操作單元106所接收的圖像附圖6圖像中心檢測(cè)單元602計(jì)算單元604附圖2201獲取圖像203指定包含針圖像的部分圖像205形成部分圖像的放大圖像207對(duì)放大的圖像進(jìn)行二進(jìn)制編碼209執(zhí)行形態(tài)學(xué)操作211解出表示沿針圖像的輪廓采樣的點(diǎn)的坐標(biāo)213通過(guò)霍夫變換解出表示中心的坐標(biāo)215將表示中心的坐標(biāo)變換為在原始圖像中表示點(diǎn)的坐標(biāo)217解出針圖像的二維傅立葉變換以計(jì)算MTF附圖3原始圖像a部分圖像4針圖像2放大的圖像b二進(jìn)制編碼的圖象c放大二進(jìn)制編碼附圖4二進(jìn)制編碼的圖像a二進(jìn)制編碼的圖像b二進(jìn)制編碼的圖像c中心20
附圖5二進(jìn)制編碼的圖像a原始圖像b減小
權(quán)利要求
1.一種MTF測(cè)量方法，包括如下的步驟檢測(cè)包含在由X-射線CT系統(tǒng)所產(chǎn)生的斷層掃描圖像中的LSF圖像的中心；和以該中心作為參考解出LSF圖像的二維傅立葉變換以計(jì)算MTF，其中為檢測(cè)該中心，形成包含LSF圖像的斷層掃描圖像的部分的放大的圖像；基于閾值對(duì)放大的圖像進(jìn)行二進(jìn)制編碼；對(duì)經(jīng)二進(jìn)制編碼的圖像執(zhí)行形態(tài)學(xué)操作；對(duì)表示限定從形態(tài)學(xué)操作中形成的圖像的輪廓的點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行采樣；使用表示限定該輪廓的點(diǎn)的坐標(biāo)通過(guò)霍夫變換解出表示圓圈的中心的坐標(biāo)；和將表示該中心的坐標(biāo)變換為表示在斷層掃描圖像中的點(diǎn)的坐標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MTF測(cè)量方法，其中通過(guò)對(duì)像素值插值形成放大的圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的MTF測(cè)量方法，其中該插值是線性插值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MTF測(cè)量方法，其中該閾值是可變化的。
5.一種MTF測(cè)量系統(tǒng)，包括檢測(cè)包含在由X-射線CT系統(tǒng)所產(chǎn)生的斷層掃描圖像中的LSF圖像的中心的檢測(cè)裝置；和通過(guò)以該中心作為參考解出LSF圖像的二維傅立葉變換計(jì)算MTF的計(jì)算裝置，其中為檢測(cè)該中心，該檢測(cè)裝置形成包含LSF圖像的斷層掃描圖像部分的放大的圖像；然后該檢測(cè)裝置基于閾值對(duì)放大的圖像進(jìn)行二進(jìn)制編碼；然后該檢測(cè)裝置對(duì)經(jīng)二進(jìn)制編碼的圖像執(zhí)行形態(tài)學(xué)操作；然后該檢測(cè)裝置對(duì)表示限定從形態(tài)學(xué)操作中形成的圖像的輪廓的點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行采樣；然后該檢測(cè)裝置使用表示限定該輪廓的點(diǎn)的坐標(biāo)來(lái)通過(guò)霍夫變換解出表示圓圈的中心的坐標(biāo)；和然后該檢測(cè)裝置將表示該中心的坐標(biāo)變換為表示在斷層掃描圖像中的點(diǎn)的坐標(biāo)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的MTF測(cè)量系統(tǒng)，其中檢測(cè)裝置通過(guò)對(duì)像素值進(jìn)行插值形成放大的圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的MTF測(cè)量系統(tǒng)，其中該插值是線性插值。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的MTF測(cè)量系統(tǒng)，其中該閾值是可變化的。
全文摘要
本發(fā)明的目的是高度精確地測(cè)量調(diào)制傳遞函數(shù)。檢測(cè)LSF圖像的中心以計(jì)算調(diào)制傳遞函數(shù)。為此，形成包含LSF圖像的圖像部分的放大的圖像，并基于閾值進(jìn)行二進(jìn)制編碼。對(duì)經(jīng)二進(jìn)制編碼的圖像執(zhí)行形態(tài)學(xué)操作。采樣表示限定所得圖像的輪廓的點(diǎn)的坐標(biāo)，并使用它通過(guò)霍夫變換解出表示圓圈的中心的坐標(biāo)。將表示該中心的坐標(biāo)變換為表示在原始圖像中的點(diǎn)的坐標(biāo)。
文檔編號(hào)A61B6/03GK1614632SQ20031011969
公開(kāi)日2005年5月11日 申請(qǐng)日期2003年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月6日
發(fā)明者王學(xué)禮, 晏雄偉, 丁瑋, 鄉(xiāng)野誠(chéng) 申請(qǐng)人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術(shù)有限公司