專利名稱：照射區(qū)域抽取方法和圖像處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于從圖像數(shù)據(jù)抽取照射區(qū)域的照射區(qū)域抽取(extracting)方法。本發(fā)明還涉及諸如放射線照相裝置或數(shù)字照相機的圖像處理裝置。
背景技術(shù)：
最近，隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，已開發(fā)了用于將放射線轉(zhuǎn)換為圖像數(shù)據(jù)作為數(shù)字圖像信號、并對圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像處理以顯示或打印輸出的技術(shù)。在一種方法中，通過光接收器(也被稱為光接收表面)接收放射線并將其存儲在可激勵(stimulable)熒光體板上。然后，用激發(fā)光照射可激勵熒光體板，并以光電的方式檢測由該操作導(dǎo)致的來自可激勵熒光體板的光激勵發(fā)光，以獲得用于產(chǎn)生可見圖像的圖像信號。在另一方法中，通過作為二維傳感器的光接收器接收放射線，并將其直接轉(zhuǎn)換成圖像信號。在另一方法中，將盒中包含的通過光接收器接收放射線的模擬膠片(analog film)顯影，并通過模數(shù)(AD)轉(zhuǎn)換裝置將在顯影的膠片上形成的圖像轉(zhuǎn)換成圖像信號。
在放射線照相中，一般執(zhí)行其中僅用放射線照射必要區(qū)域的照射聚焦，以防止放射線影響必要區(qū)域以外的區(qū)域并防止放射線從必要區(qū)域散射，從而防止對比度降低。在這種情況下，通過照射聚焦的作用在光接收器上形成直接接收放射線的第一區(qū)域和不接收諸如散射的放射線的二次放射線以外的放射線的第二區(qū)域。第一區(qū)域被稱為照射區(qū)域。即使當(dāng)照射聚焦不被執(zhí)行時，放射線也可能不直接到達光接收器。即使在這種情況下，光接收器上的直接接收放射線的區(qū)域也被稱為照射區(qū)域。
一般地，在確定了在對圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行灰度級變換時使用的參數(shù)的情況下，使用與照射區(qū)域?qū)?yīng)的圖像數(shù)據(jù)。并且，當(dāng)在膠片上打印圖像數(shù)據(jù)時，在一些情況下基于照射區(qū)域確定將在膠片上打印的圖像數(shù)據(jù)的范圍。
這樣，各種類型的處理基于圖像數(shù)據(jù)中的照射區(qū)域的數(shù)據(jù)被執(zhí)行。
在日本專利No.2596744中公開了用于抽取這種照射區(qū)域的方法。在該方法中，沿從可激勵熒光體板的中心到該板的邊緣的徑向方向抽取被認為構(gòu)成照射區(qū)域的邊緣的邊緣點。然后，假定代表照射區(qū)域的邊緣的候選線是通過預(yù)定數(shù)量或更多的抽取的邊緣點的直線，通過Hough變換抽取代表最終的照射區(qū)域的邊緣的線段。那么，用這些線段包圍的區(qū)域被認為是最終的照射區(qū)域。在該方法中，代表最終的照射區(qū)域的邊緣的線段不是基于抽取的候選線之間的關(guān)系被確定的。
至今，代表照射區(qū)域的邊緣的線段僅基于邊緣點的信息被抽取。在這種情況下，例如，當(dāng)圖像數(shù)據(jù)中的照射區(qū)域的邊緣以外的區(qū)域段包括直線部分時，照射區(qū)域在一些情況下被錯誤地抽取。因此，需要各種類型的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明提供用于減少照射區(qū)域被錯誤抽取的頻率的照射區(qū)域抽取方法和圖像捕獲裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面的一種用于從圖像數(shù)據(jù)抽取照射區(qū)域的照射區(qū)域抽取方法包括以下步驟從圖像數(shù)據(jù)的區(qū)域產(chǎn)生至少兩條候選線的組合；獲得至少兩條候選線的組合的評估值的評估步驟；和基于評估值抽取至少兩條候選線的組合中的一個作為照射區(qū)域的輪廓線的抽取步驟。
通過參照


以下示例性實施例，本發(fā)明的其它特征將變得顯而易見。

圖1是根據(jù)第一示例性實施例的圖像處理裝置的框圖。
圖2是表示根據(jù)第一示例性實施例的照射區(qū)域抽取方法的處理流程的流程圖。
圖3用于表示用于計算重心坐標(biāo)的方法。
圖4用于表示用于對區(qū)域分類的方法。
圖5和圖6用于表示用于抽取候選線的方法。
圖7表示像素值的圖案。
圖8和圖9用于表示用于抽取候選線的方法。
圖10表示抽取照射區(qū)域的示例性結(jié)果。
圖11用于表示用于抽取候選線的方法。
圖12表示抽取閉合曲線的示例性結(jié)果。
圖13表示抽取包含圖像的邊緣作為候選線的閉合曲線的示例性結(jié)果。
圖14表示抽取閉合曲線的示例性結(jié)果。
圖15表示包含錯誤檢測的候選線的示例性閉合曲線。
圖16表示抽取正確的閉合曲線的示例性結(jié)果。
圖17表示被抽取的候選線相互平行的情況。
具體實施例方式
以下根據(jù)附圖詳述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖1表示具有根據(jù)本發(fā)明的功能的放射線照相裝置的整體結(jié)構(gòu)。
圖2是表示根據(jù)第一示例性實施例的照射區(qū)域抽取方法的處理流程的流程圖。將參照圖1和圖2首先說明第一示例性實施例。
本發(fā)明被應(yīng)用于例如圖1中所示的放射線照相裝置100。放射線照相裝置100具有將通過放射線照相獲得的圖像數(shù)據(jù)輸出到膠片或監(jiān)視器的功能。一般地，諸如灰度級變換和頻率處理的圖像處理在該過程中被執(zhí)行。放射線照相裝置100包括數(shù)據(jù)收集電路105、預(yù)處理電路106、中央處理單元(CPU)108、主存儲器109、操作面板110、圖像顯示單元111、照射區(qū)域抽取電路112和圖像處理電路117。這些部件經(jīng)由CPU總線107相互連接，使得數(shù)據(jù)可在這些部件之間被交換。
在放射線照相裝置100中，數(shù)據(jù)收集電路105和預(yù)處理電路106相互連接。二維放射線傳感器104和放射線產(chǎn)生電路101與數(shù)據(jù)收集電路105連接。照射區(qū)域抽取電路112包含線段產(chǎn)生電路113、評估電路114、線段抽取電路115和區(qū)域抽取電路116。線段產(chǎn)生電路113產(chǎn)生被假定為構(gòu)成代表照射區(qū)域的外邊緣的輪廓線的多根候選線。評估電路114基于圖像數(shù)據(jù)評估候選線的組合，即，候選線之間的關(guān)系，這些組合是通過線段產(chǎn)生電路113產(chǎn)生的。線段抽取電路115基于評估值抽取被評估電路114評估的候選線的組合中的一個作為構(gòu)成代表照射區(qū)域的邊緣的輪廓線的線段的組合。區(qū)域抽取電路116抽取被通過線段抽取電路115抽取的線段封閉的區(qū)域作為照射區(qū)域。這些電路與CPU總線107連接。
主存儲器109存儲在CPU 108執(zhí)行的處理中需要的程序和各種類型的數(shù)據(jù)等，并用作CPU 108的工作存儲器。CPU 108響應(yīng)操作面板110的操作通過使用主存儲器109執(zhí)行例如放射線照相裝置100的總體操作的控制。放射線照相裝置100被控制為以下述的方式操作。照射區(qū)域抽取電路112的各功能可通過根據(jù)計算機程序工作的計算機被執(zhí)行。在這種情況下，照射區(qū)域抽取電路112的各功能由CPU 108根據(jù)存儲在主存儲器109中的程序執(zhí)行。
當(dāng)用戶通過操作面板110輸入拍攝指令時，CPU 108向數(shù)據(jù)收集電路105發(fā)送拍攝指令。當(dāng)接收到進行放射線照相的拍攝指令時，CPU108驅(qū)動放射線產(chǎn)生電路101和二維放射線傳感器104。
當(dāng)進行放射線照相時，放射線產(chǎn)生電路101首先將放射線束102發(fā)射到被攝體103上。從放射線產(chǎn)生電路101發(fā)射的放射線束102通過被攝體103，該放射線束102被衰減，并到達二維放射線傳感器104的光接收器。然后，二維放射線傳感器104輸出放射線照相圖像信號。二維放射線傳感器104包含多個將放射線轉(zhuǎn)換成電信號的元件。在本示例性實施列中，被攝體103是人體。也就是說，從二維放射線傳感器104輸出的放射線照相圖像數(shù)據(jù)是通過捕獲人體的圖像獲得的圖像數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)收集電路105對從二維放射線傳感器104輸出的圖像信號執(zhí)行諸如AD轉(zhuǎn)換的預(yù)定處理，以將圖像信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號形式的圖像數(shù)據(jù)。該圖像數(shù)據(jù)被供給預(yù)處理電路106并進行諸如偏移校正和增益校正的預(yù)處理。在CPU 108的控制下，已在預(yù)處理電路106中進行預(yù)處理的圖像數(shù)據(jù)作為原始圖像數(shù)據(jù)經(jīng)由CPU總線107被傳送到主存儲器109和照射區(qū)域抽取電路112。在本示例性實施例中，照射區(qū)域抽取電路112使用已被預(yù)處理電路106處理的數(shù)據(jù)。但是，照射區(qū)域抽取電路112可對沒有經(jīng)過預(yù)處理的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行與上述功能相同的功能。
照射區(qū)域抽取電路112從原始圖像數(shù)據(jù)抽取照射區(qū)域，并產(chǎn)生照射區(qū)域的數(shù)據(jù)。圖像處理電路117基于照射區(qū)域的數(shù)據(jù)對原始圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行各種類型的圖像處理。例如，灰度級校正被執(zhí)行，其中，照射區(qū)域中的像素值的直方圖(histogram)基于照射區(qū)域的數(shù)據(jù)被獲得，并且，關(guān)心的區(qū)域的對比度被調(diào)整為適于診斷處理的對比度。并且，例如，只從圖像數(shù)據(jù)分離照射區(qū)域內(nèi)的一段圖像數(shù)據(jù)以及將該段圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到打印機(未示出)的處理被執(zhí)行。
現(xiàn)在參照圖2的流程圖說明根據(jù)第一示例性實施例的具有上述結(jié)構(gòu)的放射線照相裝置100的操作。
如上所述，通過預(yù)處理電路106獲得的原始圖像數(shù)據(jù)經(jīng)由CPU總線107被傳送到照射區(qū)域抽取電路112。
在步驟S201中，線段產(chǎn)生電路113首先從圖像數(shù)據(jù)抽取多個邊緣點。在步驟S202中，邊緣點的特征量被計算。照射區(qū)域的邊緣是光接收器上的接收放射線的區(qū)域和不接收放射線的區(qū)域之間的邊界。因此，在照射區(qū)域的邊緣的像素值中產(chǎn)生梯度。并且，由于放射線通過具有直邊的發(fā)射孔徑被發(fā)射，因此照射區(qū)域的邊緣趨于為直的。在本說明中，發(fā)射孔徑具有直邊。但是，即使當(dāng)發(fā)射孔徑具有圓形形狀時本示例性實施例也是可應(yīng)用的。在本示例性實施例中，用于抽取邊緣點的方法不限于特定的方法，并且諸如公知的Sobel、Prewitt或Roberts算子(operator)的微分算子可被用于計算與梯度有關(guān)的值作為邊緣點的特征量。也就是說，邊緣點的特征量包含坐標(biāo)和與邊緣點的梯度有關(guān)的值。
以下，為各邊緣點計算的值可被稱為特征量。如上所述，被認為位于照射區(qū)域的邊緣的邊緣點的梯度值與圖像中的其它組成部分的梯度值相比趨于相對較高。因此，具有大于預(yù)定的閾值的梯度值的邊緣點可被抽取作為被認為位于照射區(qū)域的邊緣的候選邊緣點。例如，當(dāng)邊緣梯度值的累積直方圖被生成且閾值被設(shè)定使得85％或更多的累積邊緣梯度值被覆蓋時，位于照射區(qū)域的邊緣的較多的邊緣點可被抽取。
在本示例性實施例中，Canny法被用作用于抽取邊緣點的方法。Canny法很少受噪聲影響，因此適于精確地抽取位于照射區(qū)域的邊緣并具有較弱的邊緣強度的點。由于Canny法是公知的方法，因此這里將不說明Canny法的細節(jié)。在例如Canny，John.“A ComputationalApproach to Edge Detection.IEEE Transaction on Pattern Analysisand Machine Intelligence”，第PAMI-8卷，No.6，第679～698頁，1986中說明了Canny法的細節(jié)。關(guān)于邊緣點，可以使用上述方法以外的使用例如微分或高階微分的任何方法。
然后，在步驟S203中，被抽取的邊緣點被分類成多個組。用于將邊緣點分類的方法不限于特定的方法。在本示例性實施例中，邊緣點基于照射區(qū)域中的邊緣點和代表點之間的位置關(guān)系以及邊緣點的梯度方向被分類?，F(xiàn)在詳細說明該方法。
圖3表示重心被用作照射區(qū)域中的代表點的情況。在圖3中，矩形區(qū)域、陰影區(qū)域和點分別代表照射區(qū)域、具有大于Th的像素值的區(qū)域和重心。
首先，抽取重心(Xg、Yg)作為照射區(qū)域中的代表點。由于照射區(qū)域外的區(qū)域是放射線被遮蔽的區(qū)域，因此照射區(qū)域外的區(qū)域的像素值趨于比照射區(qū)域的像素值小。因此，通過使用預(yù)定的閾值Th、根據(jù)下式(1)從圖像f(x，y)計算照射區(qū)域的重心的坐標(biāo)，并且將重心設(shè)為照射區(qū)域中的代表點。
Xg=ΣyΣxx×sign(f(x,y))/ΣyΣxsign(f(x,y))]]>Yg=ΣyΣxx×sign(f(x,y))/ΣyΣxsign(f(x,y))---(1)]]>在式(1)中，sign(x)由下面的條件式(2)表示，閾值Th為條件參數(shù)。
當(dāng)x＞Th時，sign(x)＝1當(dāng)x≤Th時，sign(x)＝0 (2)區(qū)域的像素值越高，則該區(qū)域位于照射區(qū)域中的可能性越大。因此，可以通過使用下面的條件式(3)代替式(2)，計算用像素值加權(quán)的重心坐標(biāo)。
當(dāng)x＞Th時，sign(x)＝x當(dāng)x≤Th時，sign(x)＝0 (3)閾值Th可被經(jīng)驗確定為固定值或取決于拍攝條件的可變值。作為替代方案，例如，可以使用基于判據(jù)的自動閾值選擇方法。由于自動閾值選擇方法是公知的方法，因此這里不對細節(jié)進行說明。在例如N.Otsu，“A threshold selection method from gray-level histograms，IEEE Trans.on Systems，Man，and Cybernetics”，第SMC-9卷，No.1，第62～66頁，1979中說明了自動閾值選擇方法的細節(jié)。
閾值Th僅用于根據(jù)像素值將像素分類。在實際圖像中，照射區(qū)域外或內(nèi)的一些區(qū)域段(segment)可能具有相同的像素值。因此，例如，如圖3所示，可能存在具有大于閾值的像素值的照射區(qū)域外的區(qū)域段和具有等于或小于閾值的像素值的照射區(qū)域內(nèi)的區(qū)域段。但是，由于大多數(shù)具有大于閾值的像素值的照射區(qū)域外的區(qū)域段都位于照射區(qū)域的邊緣周圍，因此相應(yīng)的重心可能位于照射區(qū)域內(nèi)。因此，預(yù)定數(shù)量或更多的像素的計算的重心很可能位于照射區(qū)域內(nèi)。
圖4用于表示用于以獲得的重心為其中心對圖像數(shù)據(jù)的區(qū)域段進行分類的方法。例如，如圖4所示，區(qū)域關(guān)于重心沿垂直方向被分為與組A和B對應(yīng)的兩個區(qū)域段，并沿水平方向被分為與組C和D對應(yīng)的兩個區(qū)域段，即共四個區(qū)域段，并且，位于各區(qū)域段中的邊緣點被分為屬于對應(yīng)的組的邊緣點。在本示例性實施例中，區(qū)域段中的每一個與兩個其它的區(qū)域段交迭。例如，位于重心右上側(cè)的邊緣點被歸類為屬于兩個組(組A和D)的邊緣點。用于分割區(qū)域的方法不限于上述方法。作為替代方案，區(qū)域可被分為多個區(qū)域段，使得這些區(qū)域段不相互交迭，或者該區(qū)域可被分割成更多的區(qū)域段。
通過上述方法，可以確定邊緣點對應(yīng)于構(gòu)成照射區(qū)域的邊緣的線段中的哪一個線段。并且，在上述方法中，關(guān)于重心確定區(qū)域段。因此，即使當(dāng)照射區(qū)域被設(shè)置在整個圖像中的任意位置時，邊緣點也可以以與上述方式相同的方式被分類。
下面根據(jù)邊緣點的梯度方向?qū)⒈环譃榻MA、B、C和D的邊緣點進一步分類。邊緣點f(x，y)的梯度方向θ(x，y)可通過下式(4)被計算并落入-π/2～π/2的范圍中。
θ(x,y)arctan(∂f(x,y)∂y/∂f(x,y)∂x)---(4)]]>在式(4)中，通過使用諸如公知的Sobel、Prewitt或Roberts的微分算子可計算對x或y的偏微分。
基于計算的梯度方向，四個組中的每一個中的邊緣點被進一步分為子組，每個子組包含沿相同的方向取向的邊緣點。例如，屬于各組的邊緣點被分為與分別間隔π/8的方向?qū)?yīng)的八個子組。對組A、B、C和D全部執(zhí)行該分類，以將所有的邊緣點分類為六十四個子組。在這種情況下，被分割的區(qū)域段可相互交迭。并且，當(dāng)照射區(qū)域具有矩形形狀時，照射區(qū)域可以以約π/2的間隔被分割。當(dāng)照射區(qū)域具有多邊形或圓形時，照射區(qū)域應(yīng)以較短的間隔被分割。
通過上述方法分類的各子組中的邊緣點很可能位于構(gòu)成照射區(qū)域的輪廓線的同一線段上。
然后，在步驟S204中，線段產(chǎn)生電路113為在步驟S203中分類的邊緣點的各子組產(chǎn)生多個線段。這些線段被稱為假定構(gòu)成代表照射區(qū)域的外邊緣的輪廓線的候選線。
雖然對在圖像數(shù)據(jù)的區(qū)域中產(chǎn)生候選線不作限制，但為了減少計算量，通過例如以下方法抽取候選線。
用于產(chǎn)生候選線的方法不限于特定的方法，且可通過例如Hough變換產(chǎn)生候選線。
可以產(chǎn)生通過大于或等于預(yù)定的閾值數(shù)的邊緣點的線段，作為構(gòu)成照射區(qū)域的邊緣的候選線。可以基于統(tǒng)計數(shù)據(jù)確定閾值數(shù)。例如，可基于構(gòu)成照射區(qū)域的正確的輪廓線的線段通過的邊緣點的實際數(shù)量、事先以統(tǒng)計的方法確定閾值數(shù)。當(dāng)閾值數(shù)被設(shè)為較小的數(shù)時，代表照射區(qū)域的邊緣的大量候選線會被抽取。相反，當(dāng)閾值數(shù)被設(shè)為較大的數(shù)時，候選線的數(shù)量會減少。但是，正確的候選線可能沒有被抽取。因此，閾值數(shù)應(yīng)被設(shè)在使得正確的候選線可被抽取的范圍中。
當(dāng)邊緣點的被分類的子組中存在的候選線的數(shù)量少于閾值數(shù)時，該子組被認為是不包含任何構(gòu)成輪廓線的線段的子組。在這種情況下，在與該子組對應(yīng)的區(qū)域段中，照射區(qū)域的邊緣被認為到達光接收器的邊緣。這種狀態(tài)可被稱為照射區(qū)域處于散焦的狀態(tài)。在這種狀態(tài)中，放射線在該區(qū)域段中到達光接收器的邊緣。在步驟S205中確定是否任何一個子組都包含候選線。當(dāng)確定任何一個子組都不包含候選線時，圖2中所示的處理完成。否則，處理前進到步驟S206。
圖5表示子組中的候選線的組合的例子。
圖6表示選擇的候選線的組合的例子。
如圖5所示，在子組A中產(chǎn)生兩個線段A1和A2作為候選線，并且，在子組B中產(chǎn)生兩個線段B1和B2作為候選線。在這種情況下，可選的組合是(A1，B1)、(A1，B2)、(A2，B1)和(A2，B2)。在這種情況下，評估電路114從通過線段產(chǎn)生電路113產(chǎn)生的子組中的每一個逐個選擇候選線，并產(chǎn)生候選線的組合。然后，評估電路114對候選線的組合進行評估。
在步驟S206中，從各子組中選擇一條候選線或不選擇任何候選線。例如，在圖5所示的情況下，組合(A1，B1)、(A1，B2)、(A2，B1)和(A2，B2)被選擇。并且，從子組中的任何一個均有沒被選擇的線段的各個組合，不包含從所有子組都不選擇線段的組合，可被選擇，即，(A1，無選擇)、(無選擇，B1)、(A2，無選擇)和(無選擇，B2)。因此，用總共八個組合產(chǎn)生曲線。在這種情況下，不選擇線段意味著照射區(qū)域達到光接收器的邊緣，如圖5的右下部所示。例如，當(dāng)在圖5中選擇(A1，B2)時，產(chǎn)生圖6中所示的曲線。在本示例性實施例中，通過將多個線段連在一起形成的線被稱為曲線，各線段形成于候選線的一個交點和候選線的另一個交點之間。在圖6所示的情況下，僅存在一個交點。在這種情況下，通過將多個線段連在一起形成的線被稱為曲線，各線段僅形成于一個交點和圖像數(shù)據(jù)的邊緣即光接收器的邊緣之間。
然后，在步驟S207中，對用選擇的候選線的組合產(chǎn)生的曲線進行評估。例如，該評估被執(zhí)行，使得位于各曲線上的邊緣點的數(shù)量是各選擇的候選線的組合的評估值。在該評估中，各邊緣點的特征量是一。
例如，當(dāng)如圖6所示選擇組合(A1，B2)時，相應(yīng)曲線的評估值是九。邊緣點在步驟S201中被抽取作為被認為處于照射區(qū)域的邊緣的輪廓線上的邊緣點。因此，評估值越大，相應(yīng)曲線包含照射區(qū)域的輪廓線上的線段的可能性就越高。
與不處于照射區(qū)域的輪廓線上的其它邊緣點相比，照射區(qū)域的輪廓線上的邊緣點的梯度值相對較高。因此，相應(yīng)曲線上的邊緣點的梯度值可被用作特征量，并且曲線的特征量的總和可被用作相應(yīng)的選擇的線段組合的評估值。由于邊緣點的梯度值被加入，因此該配置是優(yōu)選的。
圖7用于詳細說明代表與各邊緣點的梯度相關(guān)的信息的像素值的圖案被用作特征量的另一情況。在圖7中，附圖標(biāo)記a表示遠離重心的坐標(biāo)點的像素值，附圖標(biāo)記b表示要被評估的邊緣點的像素值，附圖標(biāo)記c表示接近重心的坐標(biāo)點的像素值。
通過評估沿梯度方向的相應(yīng)像素值圖案獲得的各邊緣點的評估值可被用作邊緣點的特征量，如上所述，邊緣點的評估值表示與邊緣點的梯度相關(guān)的值。由于照射區(qū)域的邊緣形成放射線被遮蔽的區(qū)域和放射線發(fā)射到的區(qū)域之間的邊界，因此像素值趨于沿從照射區(qū)域的邊緣的外側(cè)到內(nèi)側(cè)的方向增加。因此，將高的分數(shù)給予該像素值圖案，并將低的分數(shù)給予像素值趨于沿上述方向減少的像素值圖案。這樣，將分數(shù)給予各邊緣點作為特征量。在這種情況下，使用三個點以確定像素值圖案。但是，用于確定像素值圖案的方法不限于該方法，可以使用多于三個的點以確定像素值圖案。
如上所述，可以基于相應(yīng)的像素值圖案將分數(shù)給予各邊緣點，并且位于曲線上的邊緣點的特征量的總和可被用作相應(yīng)的選擇的線段組合的評估值?？梢允褂猛ㄟ^將給予各邊緣點的分數(shù)乘以邊緣點的梯度值獲得的特征量，計算相應(yīng)的選擇的線段組合的評估值。并且，可以通過將邊緣點的特征量的總和除以邊緣點的數(shù)量或線段的長度獲得平均值，并可將該平均值用作相應(yīng)的選擇的線段組合的評估值。在這種情況下，可以使用諸如平均值以外的中值的統(tǒng)計值。
然后，在步驟S208中，確定是否所有的候選線的組合都得到評估。當(dāng)確定所有的候選線的組合都得到評估時，處理前進到步驟S209。否則，處理返回S206。在步驟S209中，基于通過評估電路114獲得的評估值從所有的候選線的組合選擇被認為構(gòu)成照射區(qū)域的輪廓線的候選線的一個組合。
然后，抽取照射區(qū)域。在該抽取過程中，抽取被這樣一些候選線包圍的區(qū)域段作為照射區(qū)域，即，這些候選線已被選為構(gòu)成代表照射區(qū)域的外邊緣的輪廓線的線段。
在上述說明中，詳細說明了用兩個線段形成的照射區(qū)域。但是，即使當(dāng)用三組或更多組線段形成照射區(qū)域時，也可以通過重復(fù)上述方法容易地抽取照射區(qū)域。
圖8表示從三個組A、B和C中的每一個抽取兩條候選線的情況。
圖9表示通過評估候選線C2和作為候選線的線段A1之間的關(guān)系選擇候選線C2的情況。
例如，如圖8所示，當(dāng)從三個組A、B和C中的每一個抽取兩個線段作為候選線時，第一組被選擇，然后包含與第一組中包含的候選線相交的候選線的第二組被選擇。例如，在圖8中，組A被選擇為第一組，然后包含與組A中包含的候選線相交的候選線的組B被選擇為第二組。然后，組A和B中包含的線段的組合如上所述被評估，并且，如圖9所示，線段A1和B1被選擇。
然后，包含與用選擇的候選線A1和B1形成的曲線相交的候選線的第三組被選擇。例如，在圖9中，組C被選擇為第三組。然后，線段A1和B1和組C中包含的線段的組合如上所述被評估，并且候選線C2被選擇。最后，如圖10所示，確定照射區(qū)域的輪廓線是包含候選線A1、B1和C2的曲線。
在以上說明中，說明了用三組線段形成照射區(qū)域的情況。但是，即使當(dāng)用四組或更多組線段形成照射區(qū)域時，也可以通過上述方法抽取照射區(qū)域。也就是說，即使當(dāng)照射區(qū)域具有矩形或多邊形形狀時，也可以如上所述抽取照射區(qū)域。
當(dāng)構(gòu)成照射區(qū)域的邊緣的線段被抽取時，一條候選線和另一候選線之間的關(guān)系如上所述被評估。因此，可以實現(xiàn)減少錯誤抽取照射區(qū)域的頻率的優(yōu)點。特別地，大量的邊緣點位于構(gòu)成照射區(qū)域的邊緣的線段上。因此，通過大量的邊緣點的候選線的組合很可能是構(gòu)成照射區(qū)域的邊緣的線段的組合。
(第二示例性實施例)第二示例性實施例與第一示例性實施例的不同在于由圖1中所示的放射線照相裝置100中的評估電路114執(zhí)行的評估方法。用與第一示例性實施例相同的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部件，并省略對這些部件的說明。
評估電路114評估從通過線段產(chǎn)生電路113抽取的各組選擇的候選線的組合。在第二示例性實施例中，基于兩條候選線之間的夾角執(zhí)行評估。例如，當(dāng)從矩形發(fā)射孔徑發(fā)射放射線時，照射區(qū)域具有基本上矩形的形狀。因此，照射區(qū)域的輪廓線的頂角基本上為九十度。也就是說，在照射區(qū)域具有矩形形狀的情況下，以接近九十度的角度相交的候選線的組合很可能是正確的候選線組合。因此，當(dāng)評估被執(zhí)行使得以接近九十度的角度相交的候選線的組合的評估值較高時，構(gòu)成矩形照射區(qū)域的正確的候選線組合可被選擇。
圖11表示從作為候選線的線段A1、A2、B1和B2選擇表示照射區(qū)域的邊緣的候選線組合的情況。
例如，當(dāng)線段A1和B1被選擇為候選線時，兩個線段之間的在重心側(cè)的夾角θ被計算。用預(yù)定基準(zhǔn)夾角θ0通過下式(6)計算選擇的候選線組合的評估值S。
S＝1-(|θ-θ0|/180) (6)根據(jù)式(6)，評估值S在預(yù)定基準(zhǔn)夾角θ0和夾角θ之間的差值為最小時取最大值1，且隨著該差值增加而減小。當(dāng)照射區(qū)域具有矩形形狀時，預(yù)定基準(zhǔn)夾角θ0被設(shè)為九十度。那么，當(dāng)夾角θ為九十度時，評估值S取最大值1。當(dāng)照射區(qū)域具有多邊形形狀時，可以通過將預(yù)定基準(zhǔn)夾角θ0設(shè)定為與照射區(qū)域的形狀對應(yīng)的值執(zhí)行評估。
用于評估的方法不限于由式(6)限定的方法，并且可以使用基于線段之間的夾角的其它評估方法。
在第二示例性實施例中，候選線之間的關(guān)系基于候選線之間的夾角被評估。照射區(qū)域的形狀由發(fā)射孔徑的形狀確定。因此，當(dāng)候選線之間的夾角被考慮時，可以提高抽取照射區(qū)域的精度。當(dāng)發(fā)射孔徑具有矩形形狀以外的多邊形形狀時，可以用與多邊形形狀對應(yīng)的預(yù)定基準(zhǔn)夾角θ0執(zhí)行評估。在這種情況下，式(6)被變換。
(第三示例性實施例)第三示例性實施例與第一示例性實施例的不同在于由圖1中所示的放射線照相裝置100中的評估電路114執(zhí)行的評估方法。用與第一示例性實施例相同的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部件，并省略對這些部件的說明。
評估電路114評估從通過線段產(chǎn)生電路113抽取的各組選擇的候選線的組合。在第三示例性實施例中，基于邊緣點的特征量和兩條候選線之間的夾角執(zhí)行評估。在第三示例性實施例中，基于邊緣點的特征量的評估方法與根據(jù)第一示例性實施例的評估方法相同，基于兩條候選線之間的夾角的評估方法與根據(jù)第二示例性實施例的評估方法相同，并且，通過將由這兩種方法獲得的值相乘獲得的值被用作選擇的候選線組合的評估值。作為替代方案，通過將由這兩種方法獲得的值歸一化和相加獲得的值可被用作選擇的候選線組合的評估值。
在第三示例性實施例中，作為用于評估候選線之間的關(guān)系的方法，組合使用基于邊緣點的特征量的評估方法和基于兩條候選線之間的夾角的評估方法。因此，使用兩個不同的評估準(zhǔn)則，并且可以精確地抽取照射區(qū)域。
(第四示例性實施例)第四示例性實施例與第一示例性實施例的不同在于由圖1中所示的放射線照相裝置100中的評估電路114執(zhí)行的評估方法。用與第一示例性實施例相同的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部件，并省略對這些部件的說明。
評估電路114評估從通過線段產(chǎn)生電路113抽取的各組選擇的候選線的組合。在第一示例性實施例中，例如，當(dāng)存在三個或更多個組時，從各組依次選擇候選線。
第四示例性實施例與第一示例性實施例的不同在于候選線同時被選擇。
圖12、圖13和圖14表示從多個組選擇候選線的情況。
首先，從各個組選擇被認為構(gòu)成照射區(qū)域的邊緣的候選線。例如，當(dāng)四個組A、B、C和D分別包含兩條候選線時，從各組選擇兩條候選線中的任意一條。并且，可不從組A選擇候選線，且可以從組B、C和D中的每一個選擇一條候選線。但是，不包括從所有的組不選擇任何候選線的情況。因此，當(dāng)四個組A、B、C和D分別包含兩條候選線時，從十一個候選線組合依次選擇一個組合。
然后，抽取用選擇的組合中包含的候選線封閉的線，作為選擇的組合的簡單閉合曲線。也就是說，用多個線段形成抽取的線，各線段形成于候選線的一個交點和候選線的另一個交點之間。例如，在圖12中示出用從七個單個組A～G選擇的候選線形成的簡單閉合曲線。如圖13所示，當(dāng)從組E不選擇任何候選線時，抽取用包含代表圖像的邊緣且被視為候選線的線段的多個線段封閉的線作為簡單閉合曲線。并且，當(dāng)如圖14所示存在多個用從組A～H選擇的候選線形成的簡單閉合曲線時，抽取包含重心且具有最小的面積的一個簡單閉合曲線。
這樣，用所有的候選線組合產(chǎn)生簡單閉合曲線。
然后，評估電路114計算用相應(yīng)的候選線組合形成的各簡單閉合曲線上的邊緣點的特征量的總和。
然后，線段抽取電路115最終選擇特征量的總和最大的簡單閉合曲線作為構(gòu)成代表照射區(qū)域的外邊緣的輪廓線的簡單閉合曲線。如上所述，邊緣點作為位于照射區(qū)域的邊緣上的可能性非常高的點被抽取。因此，特征量的總和最大的簡單閉合曲線構(gòu)成照射區(qū)域的邊緣的可能性非常高。
圖15表示在照射區(qū)域中存在例如骨邊緣(lipping)或一片金屬的邊緣點的情況。
圖16表示用被認為構(gòu)成照射區(qū)域的邊緣的正確的候選線形成的照射區(qū)域。
在第四示例性實施例中，即使當(dāng)存在從例如具有直線部分的骨邊緣或一片金屬錯誤抽取的候選線時，照射區(qū)域的邊緣也可被正確確定。這是因為，如圖15所示，在照射區(qū)域中存在骨邊緣或一片金屬的邊緣點，且包含被錯誤抽取的候選線的簡單閉合曲線斷開正確的照射區(qū)域的外邊緣。因此，包含被錯誤抽取的候選線的這種簡單閉合曲線基于評估準(zhǔn)則不被選擇為構(gòu)成照射區(qū)域的外邊緣的簡單閉合曲線。也就是說，即使當(dāng)候選線被錯誤檢測時，用正確的候選線的組合形成的簡單閉合曲線也通過最多的邊緣點，如圖16所示。因此確定這種簡單閉合曲線是構(gòu)成照射區(qū)域的外邊緣的簡單閉合曲線。
在第四示例性實施例中，當(dāng)存在多個組時，多條候選線同時被選擇。因此，所有的候選線可同時被評估，并且照射區(qū)域可被精確地抽取。
(第五示例性實施例)第五示例性實施例與第四示例性實施例的不同在于，圖1中所示的放射線照相裝置100中的區(qū)域抽取電路116具有驗證功能。用與第四示例性實施例相同的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部件，并省略對這些部件的說明。
在第五示例性實施例中，通過將邊緣點的特征量的總和除以邊緣點的數(shù)量，計算位于確定的候選線上的邊緣點的特征量的平均值。
然后，通過將特征量的平均值與預(yù)定的閾值相比較，確定最終選擇的候選線是否構(gòu)成照射區(qū)域的外邊緣。當(dāng)照射區(qū)域的外邊緣到達光接收器的邊緣時，在圖像數(shù)據(jù)中可能不存在照射區(qū)域的外邊緣的數(shù)據(jù)。鑒于這種情況，當(dāng)特征量的平均值等于或小于預(yù)定的閾值時，確定候選線不構(gòu)成照射區(qū)域的外邊緣。照射區(qū)域的外邊緣到達光接收器的邊緣的這種狀態(tài)被稱為照射區(qū)域散焦的狀態(tài)。在這種狀態(tài)中，確定在從中抽取被判斷為不是照射區(qū)域的外邊緣的候選線的區(qū)域段中不存在照射區(qū)域的任何外邊緣。因此，這種區(qū)域段中的圖像的邊緣被重新選擇為照射區(qū)域的外邊緣的一部分(例如，圖13中的組E)。在第五示例性實施例中，如上所述基于特征量的平均值確定照射區(qū)域是否散焦。在這種配置中，可以與照射區(qū)域的邊緣的長度(照射區(qū)域的尺寸)無關(guān)地確定照射區(qū)域是否散焦。在照射區(qū)域極端變窄的情況(照射區(qū)域的尺寸很小的情況)下，相應(yīng)的簡單閉合曲線上的邊緣點的數(shù)量減少，并且邊緣點的特征量的總和由此減小。相反，邊緣點的特征量的平均值不依賴于邊緣點的數(shù)量。因此，不管照射區(qū)域的尺寸為多大都可以計算穩(wěn)定的評估值，并且可以實現(xiàn)上述優(yōu)點。
在第五示例性實施例中，平均值被使用。但是，即使當(dāng)諸如中值的統(tǒng)計值被用作評估準(zhǔn)則時，也可以實現(xiàn)相同的優(yōu)點。
在第五示例性實施例中，邊緣點的特征量的平均值被使用。因此，即使當(dāng)照射區(qū)域極端變窄時，照射區(qū)域也可被精確地抽取。
(第六示例性實施例)第六示例性實施例與第四示例性實施例的不同在于，圖1中所示的放射線照相裝置100中的區(qū)域抽取電路116具有驗證功能。用與第四示例性實施例相同的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部件，并省略對這些部件的說明。
圖17表示簡單閉合曲線包含不相交的兩條候選線的照射區(qū)域的例子。
首先，區(qū)域抽取電路116確定最終選擇的候選線是否包含相互平行的候選線。如圖17所示，當(dāng)區(qū)域抽取電路116確定候選線包含相互平行的候選線時，被認為構(gòu)成照射區(qū)域的邊緣的候選線在一些情況下被錯誤檢測。這是因為，邊緣點僅存在于候選線R1和R2上，并且，位于包含被錯誤檢測的候選線的簡單閉合曲線上的邊緣點的特征量的總和最大。
在許多情況下，如圖17所示，代表正確的照射區(qū)域的外邊緣的線段包含連接傳感器的上下邊緣的長直線部分。相反，被攝體中的骨邊緣或一片金屬等包含短直線部分。也就是說，被錯誤檢測的候選線上的邊緣點的特征量的總和與被錯誤檢測的候選線的長度的比較小。因此，通過將各候選線(在圖17中是候選線R1和R2中的每一個)上的邊緣點的特征量的總和除以各候選線的長度獲得作為各候選線的密度的值。代表正確的照射區(qū)域的外邊緣的候選線的密度較大，這是因為該候選線包含長直線部分。相反，被錯誤檢測的候選線的密度較小。因此，當(dāng)候選線的密度等于或小于預(yù)定的閾值時，確定該候選線是被錯誤檢測的候選線。因此，該候選線被排除，并且用被排除的候選線以外的候選線重建相應(yīng)的簡單閉合曲線。也就是說，在圖17中所示的情況下，當(dāng)兩條候選線的密度均超過閾值時，確定相應(yīng)的簡單閉合曲線是用這兩條候選線形成的正確的簡單閉合曲線。當(dāng)兩條候選線中的任一個的密度等于或小于閾值時，用一條候選線重建相應(yīng)的簡單閉合曲線。當(dāng)兩條候選線的密度均等于或小于閾值時，確定該照射區(qū)域散焦。
在第六示例性實施例中，添加上述評估準(zhǔn)則。因此，即使是用兩個或更少的平行的候選線形成的照射區(qū)域，也可被精確抽取。
在上述示例性實施例中，通過二維放射線傳感器獲得圖像數(shù)據(jù)。用于獲得圖像數(shù)據(jù)的方法不限于該方法，并且，例如可以使用以下方法。在另一方法中，通過光接收器接收放射線并將其存儲在可激勵熒光體板上。然后，用激發(fā)光照射可激勵熒光體板，并以光電的方式檢測由該操作導(dǎo)致的來自可激勵熒光體板的光激勵發(fā)光，以獲得用于產(chǎn)生可見圖像的圖像數(shù)據(jù)。在另一方法中，將盒中包含的通過光接收器接收放射線的模擬膠片顯影，并通過模數(shù)(AD)轉(zhuǎn)換裝置將在顯影的膠片上形成的圖像轉(zhuǎn)換成圖像數(shù)據(jù)。
并且，本發(fā)明不限于使用放射線的技術(shù)，在捕獲的圖像區(qū)域受到限制(相應(yīng)于放射線聚焦)的情況下也可應(yīng)用于用于抽取捕獲的圖像區(qū)域的技術(shù)，該技術(shù)用于例如包含接收光束的單元的數(shù)字照相機。
如上所述，本發(fā)明提供減少照射區(qū)域被錯誤抽取的頻率的照射區(qū)域抽取方法和圖像捕獲裝置。
注意，本發(fā)明可應(yīng)用于包含單個器件的裝置或由多個器件構(gòu)成的系統(tǒng)。
并且，可以如下方式實現(xiàn)本發(fā)明將實現(xiàn)上述實施例的功能的軟件程序直接或間接供給系統(tǒng)或裝置，用系統(tǒng)或裝置的計算機讀取供給的程序代碼，然后執(zhí)行程序代碼。在這種情況下，只要系統(tǒng)或裝置具有程序的功能，實現(xiàn)的模式就不需要依賴程序。
因此，由于通過計算機實現(xiàn)本發(fā)明的功能，因此安裝在計算機中的程序代碼也實現(xiàn)本發(fā)明。換句話說，本發(fā)明的權(quán)利要求還包含用于實現(xiàn)本發(fā)明的功能的計算機程序。
在這種情況下，只要系統(tǒng)或裝置具有程序的功能，程序就可以以諸如目標(biāo)碼、由解釋器執(zhí)行的程序或供給操作系統(tǒng)的腳本(scrip)數(shù)據(jù)的任何形式被執(zhí)行。
可用于供給程序的存儲介質(zhì)的例子為軟盤、硬盤、光盤、磁光盤、CD-ROM、CD-R、CD-RW、磁帶、非易失性存儲卡、ROM和DVD(DVD-ROM和DVD-R)。
關(guān)于用于供給程序的方法，可通過使用客戶計算機的瀏覽器將客戶計算機與因特網(wǎng)上的網(wǎng)站連接，并且可將本發(fā)明的計算機程序或程序的可自動安裝的壓縮文件下載到諸如硬盤的記錄介質(zhì)上。并且，可以通過將構(gòu)成程序的程序代碼分割成多個文件并從不同的網(wǎng)站下載這些文件供給本發(fā)明的程序。換句話說，向多個用戶提供這種通過計算機實現(xiàn)本發(fā)明的功能的程序文件的下載服務(wù)的WWW(萬維網(wǎng))服務(wù)器也被本發(fā)明的權(quán)利要求包括。
也能夠?qū)Ρ景l(fā)明的程序進行加密并存儲在諸如CD-ROM的存儲介質(zhì)上、將存儲介質(zhì)分發(fā)給用戶、使得滿足一定的要求的用戶可經(jīng)由因特網(wǎng)從網(wǎng)站下載解密密鑰信息、并使得這些用戶可通過使用密鑰信息對加密的程序進行解密，由此將程序安裝在用戶計算機中。
除了通過由計算機執(zhí)行讀取的程序?qū)崿F(xiàn)根據(jù)實施例的上述功能的情況以外，在計算機上運行的操作系統(tǒng)等可執(zhí)行實際處理中的全部或一部分，使得可以通過該處理實現(xiàn)上述實施例的功能。
并且，在從存儲介質(zhì)讀取的程序被寫入被嵌入計算機中的功能擴展板或設(shè)置在與計算機連接的功能擴展單元中的存儲器之后，安裝在功能擴展板或功能擴展單元上的CPU等執(zhí)行實際處理中的全部或一部分，使得可以通過該處理實現(xiàn)上述實施例的功能。
雖然已參照示例性實施例說明了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于公開的示例性實施例。應(yīng)給予以下的權(quán)利要求的范圍最寬的解釋，以使其包含所有的修改、等同結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種照射區(qū)域抽取方法，用于從圖像數(shù)據(jù)抽取照射區(qū)域，該方法包括以下步驟從圖像數(shù)據(jù)的區(qū)域產(chǎn)生至少兩條候選線的組合；獲得至少兩條候選線的組合的評估值的評估步驟；和基于評估值抽取至少兩條候選線的組合中的一個作為照射區(qū)域的輪廓線的抽取步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，抽取由被抽取作為輪廓線的候選線包圍的區(qū)域作為照射區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，在評估步驟中，通過評估相應(yīng)的候選線之間的角度獲得各評估值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中，隨著相應(yīng)的候選線之間的角度接近九十度各評估值增加。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，評估步驟包括計算圖像數(shù)據(jù)的梯度作為特征量的計算步驟；和將各候選線的組合的特征量相加以獲得各候選線的組合的總和的相加步驟，其中，各評估值是各候選線的組合的總和。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，評估步驟包括評估相應(yīng)的候選線之間的角度以獲得第一評估值的第一計算步驟；計算圖像數(shù)據(jù)的梯度作為特征量的第二計算步驟；和將各候選線的組合的特征量相加以獲得各候選線的組合的總和作為第二評估值的相加步驟，其中，相應(yīng)的候選線的組合的各評估值是基于第一和第二評估值獲得的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，產(chǎn)生步驟包括計算圖像數(shù)據(jù)的梯度作為特征量的計算步驟；基于由特征量表示的圖像數(shù)據(jù)的梯度將特征量分類成多個組的分類步驟；和為各組抽取候選線的抽取步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，分類步驟包括以下步驟將圖像數(shù)據(jù)的區(qū)域分類成多個區(qū)域段；和基于由特征量表示的圖像數(shù)據(jù)的梯度將各區(qū)域段的特征量分類成多個組。
9.一種照射區(qū)域抽取程序，用于從圖像數(shù)據(jù)抽取照射區(qū)域，該程序在被加載到計算機中并被執(zhí)行時執(zhí)行以下方法從圖像數(shù)據(jù)的區(qū)域產(chǎn)生至少兩條候選線的組合；獲得至少兩條候選線的組合的評估值的評估步驟；和基于評估值抽取至少兩條候選線的組合中的一個作為照射區(qū)域的輪廓線的抽取步驟。
10.一種圖像處理裝置，包括將通過光接收器接收的放射線轉(zhuǎn)換成圖像數(shù)據(jù)的圖像捕獲單元；從圖像數(shù)據(jù)的區(qū)域產(chǎn)生至少兩條候選線的組合的產(chǎn)生單元；獲得至少兩條候選線的組合的評估值的評估單元；和基于評估值抽取至少兩條候選線的組合中的一個作為照射區(qū)域的輪廓線的抽取單元。
全文摘要
一種用于從圖像數(shù)據(jù)抽取照射區(qū)域的照射區(qū)域抽取方法包括以下步驟從圖像數(shù)據(jù)的區(qū)域產(chǎn)生至少兩條候選線的組合；獲得至少兩條候選線的組合的評估值的評估步驟；和基于評估值抽取至少兩條候選線的組合中的一個作為照射區(qū)域的輪廓線的抽取步驟。
文檔編號H04N5/225GK1873694SQ20061008770
公開日2006年12月6日 申請日期2006年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月31日
發(fā)明者高橋直人 申請人:佳能株式會社