一种用于生成对象二维图像的方法和系统与流程

1.本技术涉及医学成像技术领域，特别涉及一种基于场致发射光源生成对象二维图像的方法和系统。


背景技术：

2.在传统的乳腺x射线医疗影像产品中，通常采用热阴极的旋转运动单光源，为了能够进行多视角的x射线扫描，x射线光源固定在旋转机架上做弧线运动进行x射线扫描。由于机械运动带来的运动伪影和热电子发射机制产生的时间延时，使得扫描图像的空间分辨率降低，扫描时间延长，在拍摄过程中很容易产生运动伪影，从而影响了三维断层图像的质量，医生在结合三维断层图像及其融合后的二维图像进行病情诊断时准确率降低。同时旋转扫描会使患者产生不舒适感。因此，有必要提供一种有效的生成乳腺二维图像的方法和系统以提高图像质量以及诊断准确率。


技术实现要素：

3.本技术的目的在于提供一种生成对象二维图像的方法和系统，用于提高二维图像质量，从而提高医生根据二维图像进行诊断的准确率。
4.本技术实施例之一提供了一种用于生成对象二维图像的方法。该方法包括：获取所述对象的投影数据，其中所述投影数据由阵列x射线源中相对所述对象处于至少两个不同投影角度的x射线源对所述对象进行曝光产生，所述阵列x射线源包括场致发射x射线源；根据所述投影数据生成所述对象的二维图像。
附图说明
5.本技术将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构或操作，其中：
6.图1是根据本技术一些实施例所示的图像生成系统的应用场景示意图；
7.图2是根据本技术一些实施例所示的图像生成系统的模块图；以及
8.图3是根据本技术一些实施例所示的生成对象二维图像的示例性流程图。
具体实施方式
9.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本技术应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
10.应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别
的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
11.如本技术和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
12.本技术中使用了流程图用来说明根据本技术的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
13.图1是根据本技术一些实施例所示的图像生成系统的应用场景示意图。
14.如图1所示，图像生成系统100可以包括阵列x射线源110、探测器120、控制器130、处理器140、存储器150和显示器160。图像生成系统用于生成对象112的二维图像，其中对象112可以包括患者的待检测部位(例如，待检测乳房)。
15.阵列x射线源110可以由多个(如三个及以上)x射线源排布组成。例如，阵列x射线源110可以包括由两个及以上x射线源排列呈线状(例如，直线、折线、曲线等)组成的线阵x射线源。又例如，阵列x射线源110可以包括由两个及以上x射线源排列呈面状(如矩阵)组成的面阵x射线源。又例如，阵列x射线源110可以由线阵x射线源和面阵x射线源组成。在一些实施例中，阵列x射线源110中的x射线源可以包括场致发射x射线源。场致发射x射线源是指采用场致发射阴极作为电子源，通过场致电子发射的方式产生电子束，在外加电场的作用下，阴极表面势垒的高度可以降低、宽度可以变窄，发射体内的大量电子由于量子隧道效应可以穿透表面势垒而逸出，在真空中形成场致电子发射。发射的电子在阳极(或靶材)的牵引下轰击靶材产生x射线。靶材和场致发射阴极可以相对设置，且均位于真空中。在一些实施例中，靶材可以包括钨、钼、铜、铑、银、铝等。场致发射阴极工作温度低、功耗小，不存在时间延迟性。与x射线源采用热阴极作为电子源相比，场致发射x射线源可以提高扫描图像的空间分辨率。所述阵列x射线源110中的各个场致发射x射线源可以同步、联动或按序曝光，以向对象112发射x射线。
16.探测器120可以探测穿过对象112的x射线而获取投影数据(也称为曝光数据)。以对象112为待检测乳房为例，图像生成系统100还可以包括设置在阵列x射线源110和待检测乳房之间压迫板(未在图1中示出)。压迫板可以用于压迫待检测乳房(例如，将待检测乳房压迫在压迫板和探测器120之间)，以规则地减少待检测乳房区域的厚度，使待检测乳房区域薄而均匀，并可以分离待检测乳房结构中的重叠软组织，以便于探测器120探测投影数据。
17.控制器130可以用于控制阵列x射线源110中的x射线源曝光。例如，控制器130可以控制两个或多个x射线源同步曝光。又例如，控制器130可以控制两个或多个x射线源曝光的先后顺序。再例如，控制器130可以控制两个或多个射线源曝光的时间间隔。在一些实施例中，控制器130可以控制至少三个x射线源进行至少两次曝光，以保证成像区域的任一点至少被一个射线源所曝光。在一些实施例中，控制器130可以用于控制探测器120将获取的投影图像传送给处理器140和/或存储器150。
18.在一些实施例中，控制器130可以与处理器140进行通信。针对对象112和/或患者的信息和/或拍摄要求的信息，可以确定每次曝光中射线源的曝光强度和/或曝光时间。例如，可以针对对象112(例如，待检测乳房)的不同区域采用不同的曝光强度进行曝光，也可以针对对象112(例如，待检测乳房)的不同区域采用不同的曝光时间来进行曝光。例如，对于待检测部位较厚的区域，可以适当地提高曝光强度和/或延长曝光时间以提高所摄影像的清晰度。又例如，患者要求进行最少量的曝光，可以在保证图片清晰的情况下，适当地减少曝光强度和/或缩短曝光时间。
19.处理器140可以用于处理从探测器120、存储器150等获取的数据和/或信息。例如，处理器140可以从探测器120获取对象112的投影图像。处理器140可以根据投影数据生成对象112的三维图像和/或二维图像。在一些实施例中，处理器140可以是单个服务器或服务器组。服务器组可以是集中式或分布式的。在一些实施例中，处理器140可以是本地的或远程的。在一些实施例中，处理器140可以在云平台上实现。
20.在一些实施例中，处理器140还可以辅助确定影像获取任务。在确定影像获取任务时，还可以包括获取对象112和/或患者的信息和/或拍摄要求的信息。例如，年龄、身高、体重、病史、胖瘦程度、拍摄部位厚度骨骼关节点信息和诊断要求等。这些信息可以通过直接输入、检索数据库中患者的个人资料或其他方式来获取。在一些实施例中，可以基于3d摄像头(又可称为深度相机)获取的图像信息，进一步获取该患者的体态信息。
21.存储器150可以存储数据和/或指令。在一些实施例中，存储器150可以存储从探测器120和/或处理器140获取的数据。例如，存储器150可以存储探测器120探测到的投影图像。又例如，存储器150可以存储处理器140生成的对象112的三维图像和/或二维图像以备处理或显示。在一些实施例中，存储器150可以存储处理器140可执行或用于执行本技术中描述的示例性方法的数据和/或指令。在一些实施例中，存储器150可以为处理器140的一部分。
22.显示器160可以用于显示对象112的三维图像和/或二维图像。例如，显示器160可以同步显示对象112的三维图像和二维图像以供医生预览。在一些实施例中，显示器可以为处理器140的一部分。
23.在一些实施例中，图像生成系统100还可以包括网络(未示出)。所述网络可以是局域网(lan)、广域网(wan)、公共网络、专用网络、专属网络、公共电话交换网(pstn)、互联网、虚拟网络、都市城域网、电话网络等或者多种的组合。在一些实施例中，阵列x射线源110、探测器120、控制器130、处理器140、存储器150之间的通信可以通过有线连接、无线连接或者多种的组合来实现。
24.图2是根据本技术一些实施例所示的图像生成系统的模块图。
25.如图2所示，图像生成系统100包括处理器140，该处理器可以包括投影数据获取模块210和图像生成模块220。
26.在一些实施例中，投影数据获取模块210可以用于获取目标对象112(例如，待检测乳房)的投影数据，其中所述投影数据由阵列射线源110中相对所述对象112处于至少两个不同投影角度的x射线源对所述对象112进行曝光产生。在一些实施例中，阵列x射线源110可以由多个场致发射x射线源呈线阵或面阵排列组成。探测器120可以探测到穿过对象112的x射线，生成对应于多个(至少两个)场致发射x射线源的多个(至少两个)投影数据。在一
些实施例中，投影数据可以存储在存储器150中，并从存储器150中获取对象112的多个投影图像。在一些实施例中，投影数据可以直接从探测器120获得。相关细节描述可参见本技术后续说明，此处不再赘述。
27.在一些实施例中，图像生成模块220可以用于根据所述投影数据生成对象112(例如，待检测乳房)的二维图像。例如，图像生成模块220可以根据多个投影数据生成对象112的三维图像。图像生成模块220可以基于对象112的三维图像和图像融合技术，生成所述对象的二维图像。所述图像融合技术可以包括最大密度投影法、多尺度分析法和小波变换法等中一种或多种组合。相关细节描述可参见本技术后续说明，此处不再赘述。
28.应当理解，图2所示的系统及其模块可以利用各种方式来实现。例如，在一些实施例中，处理器140中的模块可以经由有线连接或无线连接彼此连接或通信。再例如，图像生成系统100的处理器140及其模块的功能可以在终端(例如，移动终端)上实现。还例如，处理器140可以包括存储模块来实现存储功能。
29.需要注意的是，以上对于系统及其模块的描述，仅为描述方便，并不能把本技术限制在所举实施例范围之内。可以理解，对于本领域的技术人员来说，在了解该系统的原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对各个模块进行任意组合，或者构成子系统与其他模块连接。例如，在一些实施例中，例如，图2中披露的投影数据获取模块210和图像生成模块220可以是一个系统中的不同模块，也可以是一个模块实现上述的两个或两个以上模块的功能，也可以任意一个模块被拆分成两个或以上单元。例如，投影数据获取模块210和图像生成模块220可以是两个模块，也可以是一个模块同时具有获取和生成功能。例如，各个模块可以共用一个存储模块，各个模块也可以分别具有各自的存储模块。诸如此类的变形，均在本技术的保护范围之内。
30.图3是根据本技术一些实施例所示的生成对象二维图像的示例性流程图。
31.在一些实施例中，流程300可以在图1所示的图像生成系统100中实施。例如，流程300可以以指令的形式存储在存储介质(例如，存储器150或处理单元140的存储模块)中，并且可以由处理器140或图2所示的处理器140中的一个或以上模块)调用和/或执行。以下呈现的流程300的操作旨在是说明的目的。在一些实施例中，流程300可以利用未描述的一个或以上附加操作和/或不通过一个或以上本技术讨论的操作来完成。另外，如图3所示和以下描述的流程300的操作顺序不旨在是限制性的。为便于描述，流程300以对象112为待检测乳房为例展开，对象112可以包括患者的任意其他待检测部位。
32.步骤310，获取对象112(例如，待检测乳房)的投影数据(例如，投影图像)。其中所述投影数据由阵列x射线源110中相对所述对象112处于至少两个不同投影角度的x射线源对所述对象112进行曝光产生，所述阵列x射线源包括场致发射x射线源。
33.在一些实施例中，单个场致发射x射线源可以覆盖待检测乳房且功率可以满足乳腺的拍摄。在这种情况下，阵列x射线源110可以由多个场致发射x射线源呈线阵或面阵排列组成。多个场致发射x射线源按照一定的顺序或者同时曝光，从不同的角度对待检测乳房发射x射线。探测器120可以探测到穿过待检测乳房的x射线，生成对应于多个场致发射x射线源的多个投影数据。多个投影数据中的每个投影数据可以部分地或全部地覆盖完整的待检测乳房。
34.在一些实施例中，受冷阴极曝光机制、物理特性等多种因素的影响，单个场致发射
x射线源可能无法覆盖整个待检测乳房。在这种情况下，阵列x射线源110可以由多个场致发射x射线源呈面阵排列或成面阵和线阵排列组成。多个场致发射x射线源包括多组射线源，每组射线源对应待检测乳房多个区域中的一个区域。每组射线源包括相对待检测乳房的对应区域处于至少两个不同的投影角度的场致x射线源。每组射线源中的场致发射x射线源按照一定的顺序曝光，从不同的角度对待检测乳房的对应区域发射x射线。探测器120可以探测到穿过对应区域的x射线，生成对应区域的一组投影数据(包括对应区域的至少两个投影数据)。每组投影数据中的投影数据可以覆盖待检测乳房的对应区域。例如，待检测乳房可以包括n个区域。多个场致发射x射线源包括至少n组射线源，分别对应于n个区域。对于n个区域中的每个区域，可以生成该区域的一组投影数据，即n个区域对应n组投影数据，n组投影数据组成了对象112的多个投影数据。即，对于待检测乳房多个区域中的每个区域，可以获得来自阵列x射线源110且相对每个区域处于至少两个不同投影角度的射线源的投影数据。
35.在一些实施例中，多个投影数据可以存储在存储器150中，并从存储器150中获取对象112的多个投影数据。在一些实施例中，多个投影数据可以直接从探测器120获得。
36.步骤320，根据所述投影数据生成所述对象112(例如，待检测乳房)的二维图像。
37.在一些实施例中，可以基于投影数据，进行三维重建，生成对象112的三维图像。例如，可以根据阵列x射线源与成像区域对应的位置关系进行畸变调整、色彩调整和/或灰度调整，进而在空间域或时间域上采用三维重建技术对多个投影数据进行三维重建，生成待检测乳房的三维图像。示例性的三维重建技术可以包括滤波反投影法、极大似然法、迭代法、代数法、最小似然法、傅立叶变换法、卷积反投影法等中的一种或多种组合。如果多个投影数据中的每个投影数据可以覆盖整个待检测乳房，采用三维重建技术对多个投影数据进行三维重建可以直接得到待检测乳房的完整三维图像。
38.如果待检测乳房的多个投影数据包括多组投影数据，每组投影数据中的投影数据只覆盖待检测乳房的对应区域，即，每组投影数据来自阵列x射线源110且相对待检测乳房多个区域中的每个区域处于至少两个不同投影角度的x射线源。在一些实施例中，可以对每组投影数据采用三维重建技术得到待检测乳房对应区域的三维图像。将对应于待检测乳房不同区域的三维图像进行拼接，可以得到待检测乳房完整的三维图像。具体地，可以通过图像预处理、图像配准、图像融合、边界平滑等操作将对应于待检测乳房不同区域的三维图像进行拼接，从而得到待检测乳房完整的三维图像。例如，可以选取对应于待检测乳房一个区域的三维图像为参照图像，按阵列x射线源与对应的成像区域的位置关系将对应于待检测乳房其他区域的三维图像进行排布，分别提取对应于待检测乳房各个区域的三维图像中的非重叠部分和重叠部分，对重叠部分进行融合。将融合后的重叠部分和非重叠部分进行拼接，从而得到待检测乳房完整的三维图像。在一些实施例中，可以基于待检测乳房多个区域的投影数据(即，多组投影数据)，进行三维重建，直接生成待检测乳房完整的三维图像。
39.在一些实施例中，对对象112的三维图像应用图像融合技术可以生成对象112的二维图像。例如，待检测乳房的三维图像可以包括待检测乳房的多个切片图像。对所述多个切片图像应用图像融合技术可以生成对象112的二维图像。所述图像融合技术可以包括数据级图像融合(或像素级图像融合)、特征级图像融合、决策级图像融合等中的一种或多种的组合。例如，所述图像融合技术可以包括最大密度投影法、多尺度分析法和小波变换法等中
一种或多种组合。
40.在一些实施例中，可以直接根据待检测乳房的多个投影图像生成待检测乳房的二维图像。例如，可以将待检测乳房的多个投影图像输入训练好的机器学习模型，从而机器学习模型可以输出待检测乳房的二维图像。训练好的机器学习模型是基于样本乳房的样本图像训练得到的。样本图像包括根据场致发射技术获得样本乳房的多个投影图像及根据传统二维或三维图像摄影技术(例如，全数字化乳腺摄影(ffdm)技术或数字化乳腺断层合成(dbt)技术)获得的样本乳房的二维图像。
41.应当注意的是，上述有关流程300的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本技术的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本技术的指导下可以对流程300进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本技术的范围之内。例如，在320之后，流程300可以包括发送对象112的二维图像到显示器160以供医生阅览的操作。对象112的二维图像和对象112的三维图像可以同步显示或分页显示。又例如，在320之前，流程300可以包括接收融合二维图像的请求。
42.本技术实施例图像生成系统100和方法可能带来的有益效果包括但不限于：(1)本技术不需要对乳腺进行旋转扫描，可以缩短扫描时间，消除患者恐惧心理，同时可以降低运动伪影，提高乳腺图像质量，便于乳腺疾病的准确诊断和乳腺癌的筛查；(2)本技术采用场致发射x射线源进行三维成像，可以利用三维成像数据融合生成二维图像，提高二维图像的分辨率，从而提高医生根据融合的二维图像进行诊断的准确率。需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。
43.上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本技术的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本技术进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本技术中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本技术示范实施例的精神和范围。
44.同时，本技术使用了特定词语来描述本技术的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本技术至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本技术的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
45.同理，应当注意的是，为了简化本技术披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本技术实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本技术对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
46.最后，应当理解的是，本技术中所述实施例仅用以说明本技术实施例的原则。其他的变形也可能属于本技术的范围。因此，作为示例而非限制，本技术实施例的替代配置可视为与本技术的教导一致。相应地，本技术的实施例不仅限于本技术明确介绍和描述的实施例。