利用相机对对象分布的确定的制作方法

本发明涉及三维医学成像模态，诸如磁共振成像、正电子发射断层摄影、单光子发射断层摄影、以及计算机断层摄影；特别地涉及针对这些模态之一的对象的定位。

背景技术：

在三维成像模态中，诸如磁共振成像、正电子发射断层摄影、单光子发射断层摄影、以及计算机断层摄影中，对象被带入其中医学成像系统能够采集描述成像体积内的对象的三维体积的医学成像数据的位置中。为了适当地对对象进行成像，能够识别期望被成像的对象的部分并且将该部分带入成像体积内因此是重要的。

美国专利申请公开us2013/0342851a1公开了提供了一种用于收集与定位在医学成像设备的患者定位设备上的至少一个物体有关的信息的方法。该方法包括以下步骤：借助于3d图像数据记录单元通过光学模块收集与定位在患者定位设备上的物体有关的3d图像数据；将收集的3d图像数据从3d图像数据记录单元传送到评价单元；借助于评价单元基于3d图像数据来确定与定位在患者定位设备上的物体有关的信息；基于所确定的与定位在患者定位设备上的物体有关的信息来生成输出信息；并且输出与定位在患者定位设备上的物体有关的输出信息。

技术实现要素：

本发明在独立权利要求中提供一种医学装置、一种计算机程序产品和一种方法。在从属权利要求中给定实施例。

本发明的实施例可以提供包括对象支撑体和相机的医学装置。医学装置被配置为针对所述对象支撑体的多个位置采集静卧在对象支撑体上的对象的多幅图像。对于这些多个位置，在其之间存在已知位移。通过检查所述多幅图像，可以计算所述对象的高度分布。如本文所使用的高度分布是所述对象支撑体之上的对象的高度的空间相关映射。实施例可以使得二维相机的使用能够被用于确定高度分布。在其他实施例中，可以使用三维相机。利用所述三维相机采集多幅三维图像可以使得能够确定更准确的高度分布。

在本发明的一个方面中，所述对象支撑体和所述相机是相对于彼此可移动的，其中，所述对象支撑体和所述相机中的至少一个或两者是沿着线性路径可移动的。所述对象支撑体和所述相机是相对于彼此在第一位置与第二位置之间可移动的。所述对象支撑体和所述相机被配置用于测量沿着第一位置与至少一个中间位置之间的线性路径相对于彼此的位移。所述至少一个中间位置中的每一个被定位于所述第一位置与所述第二位置之间。

在所述对象支撑体和所述相机相对于彼此的第一位置处，初始图像由所述相机采集，并且在所述对象支撑体和所述相机的一个或一系列中间相对位置处，采集一幅或多幅中间图像。

对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器通过将初始图像和至少一幅中间图像比较来计算所述对象的高度分布。所述高度分布至少部分地使用所述对象支撑体和所述相机相对于彼此的位移来计算。所述高度分布描述所述支撑体表面之上的对象的空间相关高度。该实施例可以是有益的，因为其可以提供使用单个相机测量所述对象的高度分布的经改进的模块。

本发明还涉及一种包括指令的计算机程序，所述指令从在所述相机和所述对象支撑体的不同相对位置处采集的图像导出所述高度分布。

本发明还涉及一种操作所述医学装置以从在所述相机和所述对象支撑体的不同相对位置处采集的图像导出所述高度分布的方法。

在一个方面中，本发明提供一种包括对象支撑体的医学装置，所述对象支撑体被配置用于沿着所述线性路径将对象从第一位置移动到第二位置。所述对象支撑体还包括用于接收所述对象的支撑体表面。所述对象支撑体还被配置用于将所述对象支撑体定位在至少一个中间位置处。所述对象支撑体被配置用于测量沿着所述第一位置与至少一个中间位置之间的线性路径的位移。所述至少一个中间位置中的每个被定位于所述第一位置与所述第二位置之间。

所述医学装置还包括被配置用于对第一位置的支撑体表面成像的相机。所述相机还被配置用于对静卧在所述支撑体表面上的对象进行成像。所述医学装置还包括包含机器可执行指令的存储器。所述医学装置还包括用于控制所述医学装置的处理器。

对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器当所述对象支撑体处于第一位置中时利用所述相机采集初始图像。如本文所使用的初始图像是图像。初始图像中的“初始”是识别特定图像的标签。

对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器控制所述对象支撑体以将所述对象支撑体从所述第一位置移动到所述第二位置。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器利用所述相机采集至少一幅中间图像并且当所述对象支撑体从所述第一位置移动到所述第二位置时采集针对所述至少一幅中间图像中的每幅的对象支撑体的位移。所述至少一幅中间图像中的每幅是图像。中间图像中的“中间”是识别特定图像的标签。

可以存在多幅中间图像并且采集的每幅中间图像与所述对象支撑体已经经历的位置或者位移相关联或者由其引用。

对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器通过将所述初始图像和所述至少一幅中间图像比较来计算所述对象的高度分布。所述高度分布至少部分地使用所述对象支撑体的位移来计算。所述高度分布描述所述支撑体表面之上的对象的空间相关高度。该实施例可以是有益的，因为其可以提供使用单个相机测量所述对象的高度分布的经改进的装置。

所述高度分布可以备选地被描述为所述对象与所述相机之间的距离分布。例如，在3d成像中，本地采集的3d数据是描述所述相机与所述物体之间的距离(沿着光学轴)的范围/深度数据。如果所述相机坐标系中的该表面的坐标是已知的，则这些可以转换为给定表面之上的高度分布。或者通过简单地获取两幅图像之间的差异。

如本文所使用的高度分布可以要么是所述对象的一维分布要么其可以是在距离或者位移方面描述对象的距离的对象的二维图像或映射。

在一些范例中，所述医学装置还可以具有所述存储器内的校准。例如，具有可辨别的图案的图纸或其他物体可以放置在所述支撑体表面上以执行校准。所述支撑体然后可以从所述第一位置移动到采集的中间位置和图像中的一个或多个。这可以被用于根据所述对象支撑体做出所述表面如何从所述初始图像移动到所述中间图像的映射。如果在所述支撑体表面顶部上存在对象或其他物体，那么物体或对象的那些部分比所述支撑体表面将成为的更接近于所述相机。这可以具有在图像之间比针对直接在所述支撑体表面上并且不具有高度的事物移动更大距离的效果。

作为具有存储器中的校准的备选方案，所述相机相对于所述医学装置的固有参数是已知的，即，3x3旋转矩阵和1x3平移向量描述所述相机相对于所述医学装置的参考坐标系的角度和位置。

这可以允许将所述相机图像中的像素的坐标变换为所述医学装置的坐标系中的对应点的3d坐标。

作为另外的备选方案，如果所述相机未相对于所述医学装置校准，则所述对象的高度分布可以仍然通过单独处理相机图像导出，然而在这种情况下，绝对位置将不是已知的。

在另一实施例中，所述相机是二维相机。所述高度分布通过检测所述初始图像与所述至少一幅中间图像的组合之间的像素位移来计算。所述像素位移可以被认为是类似于视差效应。所述组合可以特别地在所述初始图像与所述至少一幅中间图像中的每一幅之间。该实施例可以是有益的，因为其使能在没有三维相机的情况下产生所述高度分布。

在不同的范例中，用于所述二维相机的相机可以采取不同的形式。例如，其可以是彩色、单色、可见、红外、或热感相机。

在另一实施例中，所述像素位移被用于通过将所述初始图像和所述至少一幅中间图像划分为多个像素区域计算所述高度分布。使用所述像素位移还可以包括识别所述像素区域中每个的位移。使用所述像素位移还可以包括通过将所述多个像素区域中的每个的位移与所述对象支撑体的位移比较来计算所述高度分布。所述图像内的对象支撑体的位移可以例如从校准之前提前已知或者可以从对象支撑体位置的测量结果提前2017pf02331已知。在一些范例中，将所述初始图像和所述至少一幅中间图像划分为不同像素区域可以使用已知视频处理和编码算法执行。例如，在视频压缩中，通常保持不变的图像的区域可以转化以降低由视频使用的存储器量。在另一范例中，使用立体视觉中的互相关计算图像之间的视差也可以被使用。这样的已知算法可以被用于识别所述初始图像和所述至少一幅中间图像的区域并且计算然后可以被用于计算所述支撑体表面之上的高度的这些像素区域的组的映射。

在另一实施例中，检测所述初始图像和所述至少一幅中间图像的组合之间的像素位移被用于执行以下各项中的任一项：通过平均多个高度计算来降低信噪比，使用所述初始图像和所述至少一幅中间图像的不同组合的多个高度计算减小遮蔽区域，以通过比较多个高度计算和其组合来识别和减小没有高度计算的区域。例如，如果实现高度的超过一个测量结果，则这些多个测量结果可以被用于执行平均或其他统计措施以降低信号噪声。同样地，当相机瞄准对象时，可以存在对于所述对象支撑体的所有位置不可见的对象的部分。当所述对象支撑体移动时，所述对象的不同区域可以在不同时间变得可见。通过计算不同的组合，识别在一些位置期间遮蔽的区域并且然后校正分布可以是可能的。在一些情况下，由于照明或者图像在2d图像中出现的方式，因此一些区域可能不能够使其高度被识别或者计算。如果较大数目的中间位置使图像采集，那么这可以使得较大数据量能够被用于填充在不存在高度计算的这样的区域中。

在另一实施例中，所述相机是三维相机。初始图像是初始范围图像。所述初始范围图像是范围图像，并且初始范围图像中的“初始”是识别特定范围图像的标签。所述至少一幅中间图像中的每幅也是中间范围图像。每幅中间范围图像是范围图像，并且中间范围图像中的“中间”是指示特定范围图像的标签。

所述高度分布是所述初始图像和所述至少一幅中间图像的组合。在该实施例中，使用三维相机，并且针对不同对象支撑体位置的不同图像被用于改进三维或者范围图像的质量。在本申请中，术语深度图像或者范围图像被认为是同义的。

在另一实施例中，所述初始图像和所述至少一幅中间图像通过平均至少部分地组合。例如，所述三维相机可以实现所述对象支撑体的不同位置的测量结果。来自不同位置的这些数据可以组合并且平均以改进组合图像的准确度。

针对所述对象支撑体的不同位置的从所述相机到所述支撑体表面的距离可以提前测量。这可以有用于校准用于执行本发明的实施例的三维相机。这还可以使得所述相机能够以相对于对象支撑体的线性路径的斜角安装。

在另一实施例中，所述初始图像和所述至少一幅中间图像被组合，使得来自所述高度分布的遮蔽区域被移除。例如，在所述对象支撑体的不同位置中，并非所述对象的所有表面可以对所述相机可见。通过在不同的对象支撑体位置处获取多幅图像，来自特定图像的这些遮蔽区域可以通过组合所述测量结果来移除。

在另一实施例中，所述医学装置还包括用于从成像体积采集医学图像数据的医学成像系统。如本文所使用的医学成像数据涵盖描述对象的使用医学成像系统采集的数据。如本文所使用的成像体积涵盖所述医学成像系统能够采集所述医学图像数据的空间的区域或者体积。所述对象支撑体被配置用于将所述对象支撑体移动到成像位置中，其中，在所述成像位置中，所述对象支撑体的至少一部分在所述成像体积内。在该实施例中，所述对象支撑体使得对象能够移动或者至少部分地移动到所述医学成像系统的成像体积中。

在另一实施例中，所述相机被安装在所述对象支撑体之上的天花板上。这例如可以是有益的，因为其可以使得所述相机能够被安装，使得其采集在与沿着所述线性路径的位移相同的平面内的图像。这可以使所述高度分布的数学计算更直接。

在另一实施例中，所述相机具有光轴。所述光轴垂直于所述线性路径。

在另一实施例中，所述相机被安装在所述医学成像系统上。这可以具有以下益处：将相机安装在医学成像系统上减少用于安装所述医学成像系统的工作量或者的准备。例如，如果所述相机被安装在所述医学成像系统自身上，则所述相机可以提前安装并且然后连同所述医学成像系统一起移位。如果所述相机被安装在单独的平台上或在天花板上，那么接线和其他准备和安装需要在位点上执行。

在另一实施例中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器将对象模型拟合到所述高度分布。所述对象模型可以例如是可以变形或拟合到所述高度分布的三维或表面模型。还可以存在附接到所述对象模型或者与所述对象模型相关联的各种配准。因此，将对象模型拟合到高度分布可以实现可以期望被成像的区域的识别。

在另一实施例中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用所述对象模型确定感兴趣区域。例如，特定成像协议可以对将特定身体部分或区域成像感兴趣。将所述对象模型拟合到所述高度分布可以实现该区域的自动识别。

在另一实施例中，对所述机器可执行指令的运行使所述处理器通过在所述高度分布上执行标志检测来确定感兴趣区域。所述高度分布的三维结构可以被用于识别所述对象的部分或者区域。

在另一实施例中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器控制所述对象支撑体以移动在所述成像体积内的所述感兴趣区域。

在另一实施例中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器控制所述医学成像系统以采集所述医学图像数据并且然后根据所述医学图像数据重建医学图像。

在另一实施例中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器执行以下各项中的任一项：使用所述对象模型和/或所述高度分布以利用所述医学成像系统来执行碰撞预测；当执行磁共振成像时使用所述对象模型和/或所述高度分布来计算sar或特定吸收估计；使用所述对象模型和/或所述高度分布来计算对象重量；使用所述对象模型和/或所述高度分布来计算对象高度；以及其组合。以上中的任一个可以是有益的，因为其可以加快或者帮助准备医学成像协议。

在另一实施例中，所述医学成像系统是磁共振成像系统。

在另一实施例中，所述医学成像系统是正电子发射断层摄影系统。

在另一实施例中，所述医学成像系统是单光子发射断层摄影系统。

在另一实施例中，所述医学成像系统是计算机断层摄影系统或者ct系统。

在另一实施例中，所述医学成像系统是组合正电子发射断层摄影和磁共振成像系统。

在另一实施例中，所述医学成像系统是组合计算机断层摄影和辐射治疗系统。

在另一实施例中，所述医学成像系统是组合计算机断层摄影和正电子发射断层摄影系统。

在另一实施例中，所述医学成像系统是组合磁共振成像系统和辐射治疗系统。

在另一实施例中，所述初始图像和所述至少一幅中间图像被采集为视频馈送。例如，所述相机可以在所述对象支撑体甚至不停止的情况下重复地采集图像。所述视频馈送中的图像可以引用或者索引到所述对象支撑体的位移。来自所述视频馈送的个体图像然后可以被用于计算所述高度分布。在一些实例中，对视频馈送的使用也可以帮助所述高度分布的计算。像素的各种区域的该识别可以例如在所述高度分布的计算期间重新使用。

在另一方面中，本发明提供了一种包括用于由控制所述医学仪器的处理器运行的机器可执行指令的计算机程序产品。所述医学装置包括被配置用于沿着线性路径将对象从第一位置移动到第二位置的对象支撑体。所述对象支撑体还包括用于接收所述对象的支撑体表面。所述对象支撑体还被配置用于将所述对象支撑体定位在至少一个中间位置中。所述对象支撑体被配置用于测量沿着第一位置与至少一个中间位置之间的线性路径的位移。至少一个中间位置中的每个定位于第一位置与第二位置之间。所述医学装置还包括被配置用于对第一位置中的支撑体表面进行成像的相机。

对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器当所述对象支撑体处于第一位置中时利用所述相机采集初始图像。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器控制所述对象支撑体以将所述对象支撑体从所述第一位置移动到所述第二位置。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器利用所述相机采集至少一幅中间图像并且当所述对象支撑体从所述第一位置移动到所述第二位置时采集针对所述至少一幅中间图像中的每幅的对象支撑体的位移。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器通过将所述初始图像和所述至少一幅中间图像比较来计算所述对象的高度分布。所述高度分布至少部分地使用所述位移来计算。所述高度分布描述所述对象支撑体之上的对象的空间相关高度。

在另一方面中，本发明提供了一种操作医学装置的方法。所述医学装置包括被配置用于沿着线性路径将对象从第一位置移动到第二位置的对象支撑体。所述对象支撑体还包括用于接收所述对象的支撑体表面。所述对象支撑体还被配置用于将所述对象支撑体定位在至少一个中间位置处。所述对象支撑体被配置用于测量沿着所述第一位置与至少一个中间位置之间的线性路径的位移。所述至少一个中间位置中的每个被定位于所述第一位置与所述第二位置之间。所述医学装置还包括被配置用于对第一位置的支撑体表面成像的相机。相机还可以被配置为当所述对象支撑体处于所述至少一个中间位置中时至少部分地对所述支撑体表面进行成像。

所述方法包括当所述对象支撑体处于第一位置中时利用所述相机采集初始图像。所述方法还包括控制所述对象支撑体以将所述对象支撑体从所述第一位置移动到所述第二位置。所述方法还包括利用所述相机采集至少一幅中间图像并且当对象支撑体从第一位置移动到第二位置时采集针对至少一幅中间图像中的每幅的位移。所述方法还包括通过将所述初始图像和所述至少一幅中间图像进行比较来计算所述对象的高度分布。所述高度分布至少部分地使用所述位移来计算。所述高度分布描述所述对象支撑体之上的对象的空间相关高度。

应理解，可以组合本发明的前述实施例中的一个或多个，只要组合的实施例不是互相排斥的。

如本领域的技术人员将认识到的，本发明的各个方面可以实现为装置、方法或计算机程序产品。相应地，本发明的各个方面可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、常驻软件、微代码等)或组合软件和硬件方面的实施例(在本文中总体上全部可以被称为“电路”、“模块”或“系统”)的形式。此外，本发明的各个方面可以采取实现在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，所述一个或多个计算机可读介质具有实现在其上的计算机可执行代码。

可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。所述计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。本文使用的“计算机可读存储介质”涵盖任何可以存储可由计算设备的处理器执行的指令的有形存储介质。可以将计算机可读存储介质称为计算机可读非暂态存储介质。也可以将计算机可读存储介质称为有形计算机可读介质。在一些实施例中，计算机可读存储介质还可以能够存储可以由计算设备的处理器访问的数据。计算机可读存储介质的范例包括但不限于：软盘、磁硬盘驱动器、固态硬盘、闪速存储器、usb拇指驱动器、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、光盘、磁光盘以及处理器的寄存器文件。光盘的范例包括压缩盘(cd)和数字通用盘(dvd)，例如，cd-rom、cd-rw、cd-r、dvd-rom、dvd-rw或dvd-r盘。术语计算机可读存储介质还指能够经由网络或通信链路由计算机设备访问的各种类型的记录介质。例如，可以在调制调解器、因特网或局域网上检索数据。可以使用任何适当介质发送实现在计算机可读介质上的计算机可执行代码，所述任何适当介质包括但不限于无线的、有线的、光纤线缆的、rf等或者前面的任何合适的组合。

计算机可读信号介质可以包括具有实现在其中的计算机可执行代码的传播的数据信号，例如，在基带中或作为载波的部分。这样的传播的信号可以采取任何各种形式，包括但不限于电磁的、光学的或它们的任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是这样的任何计算机可读介质：不是计算机可读存储介质，并且能够传达、传播或传输由指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合使用的程序。

“计算机存储器”或“存储器”是计算机可读存储介质的范例。计算机存储器是任何可由处理器直接访问的存储器。“计算机存储设备”或“存储设备”是计算机可读存储介质的另外的范例。计算机存储设备可以是任何易失性或非易失性计算机可读存储介质。

如本文中所使用的“处理器”涵盖能够执行程序或机器可执行指令或计算机可执行代码的电子部件。对包括“处理器”的计算设备的引用应当被解读为能够包含多于一个的处理器或处理核。所述处理器可以例如是多核处理器。处理器也可以指在单个计算机系统之内的或分布在多个计算机系统之间的处理器的集合。术语计算设备也应当被解读为能够指每个包括一个或多个处理器的计算设备的集合或网络。计算机可执行代码可以由可以在相同的计算设备之内或甚至可以分布在多个计算设备之间的多个处理器来执行。

计算机可执行代码可以包括令处理器执行本发明的方面的机器可执行指令或程序。用于执行针对本发明的方面的操作的计算机可执行代码可以以一个或多个编程语言的任何组合来编写并且被编译为机器可执行指令，所述一个或多个编程语言包括诸如java、smalltalk、c++等的面向对象的编程语言以及诸如“c”编程语言或相似编程语言的常规过程性编程语言。在一些实例中，所述计算机可执行代码可以采取高级语言的形式或者采取预编译的形式并且结合在工作时生成机器可执行指令的解读器一起被使用。

所述计算机可执行代码可以完全在用户的计算机上、部分在用户的计算机上(作为独立的软件包)、部分在用户的计算机上并且部分在远程计算机上、或完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情形下，所述远程计算机可以通过包括局域网(lan)或广域网(wan)的任何类型的网络连接到用户的计算机，或者可以(例如，通过使用因特网服务提供商的因特网)对外部计算机进行连接。

参考根据本发明的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图、图示和/或方框图来描述本发明的方面。应理解，当可应用时，能够通过采取计算机可执行代码的形式的计算机程序指令来实施流程图、图示和/或方框图的方框的每个方框或部分。还应理解，当互不排斥时，可以组合不同流程图、图示和/或方框图中的方框的组合。这些计算机程序指令可以被提供给通用计算机、专用计算机或产生机器的其他可编程数据处理装置的处理器，使得经由计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建用于实施在流程图和/或一个或多个方框图框中指定的功能/动作的单元。

这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读介质中，所述计算机可读介质能够指引计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备以特定的方式来工作，使得在计算机可读介质中存储的指令产生包括实施在流程图和/或一个或多个方框图框中指定的功能/动作的指令的制品。

所述计算机程序指令还可以加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上，以令在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行一系列操作步骤，从而产生计算机实施的过程，使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于在流程图和/或一个或多个方框图框中指定的功能/动作的过程。

如本文所使用的“用户接口”是允许用户或操作人员与计算机或计算机系统交互的接口。“用户接口”还可以被称为“人机接口设备”。用户接口可以向操作人员提供信息或数据和/或从操作人员接收信息或数据。用户接口可以使得来自操作人员的输入能够被计算机接收并且可以从计算机向用户提供输出。换言之，所述用户接口可以允许操作人员控制或操控计算机，并且所述接口可以允许计算机指示操作人员的控制或操控的效果。显示器或图形用户接口上的数据或信息的显示是向操作人员提供信息的范例。通过键盘、鼠标、跟踪球、触摸板、指点杆、图形输入板、操纵杆、网络摄像头、耳机、踏板、有线手套、遥控器和加速度计对数据的接收全都是实现对来自操作人员的信息或数据的接收的用户接口部件的范例。

如本文所使用的“硬件接口”涵盖使得计算机系统的处理器能够与外部计算设备和/或装置交互和/或控制外部计算设备和/或装置的接口。硬件接口可以允许处理器将控制信号或指令发送到外部计算设备和/或装置。硬件接口也可以使得处理器能够与外部计算设备和/或装置交换数据。硬件接口的范例包括但不限于：通用串行总线、ieee1394端口、并行端口、ieee1284端口、串行端口、rs-232端口、ieee-488端口、蓝牙连接、无线局域网连接、tcp/ip连接、以太网连接、控制电压接口、midi接口、模拟输入接口以及数字输入接口。

如本文所使用的“显示器”或“显示设备”涵盖适于显示图像或数据的输出设备或用户接口。显示器可以输出视觉、音频和/或触觉数据。显示器的范例包括但不限于：计算机监视器、电视屏幕、触摸屏、触觉电子显示器、盲文屏幕、阴极射线管(crt)、存储管、双稳态显示器、电子纸、矢量显示器、平板显示器、真空荧光显示器(vf)、发光二极管(led)显示器、电致发光显示器(eld)、等离子体显示板(pdp)、液晶显示器(lcd)、有机发光二极管显示器(oled)、投影仪和头戴式显示器。

如本文所使用的医学成像系统是被配置用于从成像体积采集医学图像数据的医学设备。医学图像数据是描述成像体积内的对象的体积的数据。医学图像数据可以被重建为或者绘制为一幅或多幅医学图像。

磁共振(mr)数据在本文中被定义为在磁共振成像扫描期间使用磁共振装置的天线所记录的由原子自旋发射的射频信号的测量结果。磁共振数据是医学图像数据的范例。磁共振(mr)图像或者磁共振图像数据在本文中被定义为在所述磁共振数据内包含的解剖数据的重建的二或三维可视化。

附图说明

在下文中将仅通过范例，并且参考附图描述本发明的优选实施例，在附图中：

图1图示了医学装置的范例；

图2示出了图示操作图1的医学装置的方法的范例的流程图；

图3图示了医学装置的另外的范例；

图4图示了医学装置的另外的范例；

图5示出了图示操作图4的医学装置的方法的范例的流程图；

图6示出了利用相机采集的对象支撑体上的对象的图像的范例；并且

图7图示了等价于图3的医学装置的医学装置的另外的范例。

附图标记列表

100医学装置

102对象支撑体

104致动器

106对象

108支撑体表面

110相机

112计算机

114硬件接口

116处理器

118用户接口

120存储器

122支撑体表面之上的高度

124第一位置中的对象支撑体的位置

126第二位置中的对象支撑体的位置

128中间位置中的对象支撑体的位置

130第一和第二位置中的对象支撑体之间的位移

130第一和中间位置中的对象支撑体之间的位移

134线性路径

140机器可执行指令

142初始图像

144中间图像

146位移

148校准

150高度分布

152对象模型

154感兴趣区域的配准

156描述对象的数据

200当对象支撑体处于第一位置中时利用相机采集初始图像

202控制对象支撑体将对象支撑体从第一位置移动到第二位置

204当对象支撑体从第一位置移动到第二位置时利用相机采集至少一幅中间图像并且采集针对至少一幅中间图像中的每幅的位移

206通过将初始图像和至少一幅中间图像比较来计算对象的高度分布，其中，高度分布至少部分地使用位移来计算

300医学装置

302医学成像系统

304成像体积

306医学成像系统的膛

340医学图像数据

304医学图像

400医学装置

402磁共振系统

404主磁体

406磁体的膛

408感兴趣区域

410磁场梯度线圈

412梯度线圈电源

414线圈

415体线圈

416收发器

414脉冲序列命令

442磁共振成像数据

444磁共振图像

500将对象模型拟合到高度分布

502使用对象模型确定感兴趣区域

504控制对象支撑体以在成像体积内移动感兴趣区域

506采集磁共振成像数据

508将磁共振成像数据重建为磁共振图像

600高度分布的径向截面

604高度分布的横向截面

606图像中的位置

700图像中的位移

702相机透镜与物体之间的距离

704相机透镜与ccd之间的距离

具体实施方式

在这些附图中相似编号的元件或为等价元件或执行相同的功能。如果功能等价，则先前已经论述的元件将不必要在后面的附图中论述。

图1图示了医学装置100的范例。医学装置被示出为包括对象支撑体102。对象支撑体102包括致动器104，其被构建为沿着线性路径134将对象支撑体102移动控制的距离或者位移。存在静卧在支撑体表面108上的对象106。支撑体表面108面对相机110。相机110能够当对象支撑体102处于各种位置中时采集支撑体表面108和/或对象106的图像。医学装置100还被示出为包括计算机112。计算机112包括硬件接口114，其使得处理器116能够与医学装置100的其他部件通信并且控制医学装置100的其他部件。

特别地在该图中，硬件接口114被示出为与相机110进行接合以采集图像并且与致动器104进行接合以控制对象支撑体102的位置。在其他范例或者实施例中，硬件接口114可以被用于控制额外部件。

处理器116与硬件系统142、存储器120、以及用户接口118通信。存储器120可以是对于处理器1116可访问的存储器的任何组合。这可以包括诸如主存储器、高速缓存存储器以及非易失性存储器(诸如闪速ram、硬盘驱动器或者其他存储设备)的事物。在一些范例中，存储器1120可以被认为是非瞬态计算机可读介质。

箭头122指示支撑体表面108之上的高度或者距离。虚线124指示当对象支撑体处于第一位置124中时对象支撑体102的边缘的位置。虚线130指示当对象支撑体102处于第二位置130中时对象支撑体102的边缘的位置。虚线128示出了对象支撑体102的边缘的当前位置。对象支撑体102当前处于中间位置128中。当对象支撑体102移动到相对于第一位置124的不同位移132、134时，图像利用相机110采集。比支撑体表面108更接近于相机110的对象106的部分可以比支撑体表面108在多幅图像内移动更大。

例如，图形或者其他图案可以放置在支撑体表面108上并且支撑体表面可以在多个位置中成像。这可以提供关于位移132、134如何与支撑体表面108的图像的像素位移相关的信息。当对象106放置在支撑体表面108上时，表示对象106的相同部分的像素将比如果支撑体表面108单独移动则将移动的量移动更大的量。个体像素或者像素组的该较大移动可以被用于形成对象106的表面高于122支撑体表面108的距离的3d测量结果。

存储器120被示出为包含机器可执行指令140。机器可执行指令140使得处理器116能够控制医学装置100的操作和功能。存储器120还被示出为包含当对象支撑体102处于第一位置124中时采集的初始图像142。存储器120还示出了存储的中间图像144。当对象支撑体102处于中间位置128中时采集中间图像。图1中的对象支撑体102被描绘为处于中间位置128中。存储器120还被示出为包含位移146。位移146可以例如是指示由向量132指示的距离的数值。

存储器120还被示出为包含任选的校准148。校准148可以例如被用于简化高度分布150的计算。高度分布150还被示出为存储在存储器120中。高度分布150可以使用初始图像142、中间图像144、以及位移146的知识来计算。如果额外中间图像144被构建，则图像的各种组合之间的位移的各种组合可以被用于进一步细化并且改进高度分布150的确定。存储器120还被示出为包含对象模型152。对象模型152可以例如是变形或拟合到高度分布150的体积或表面模型。对象模型152可以例如能够导出诸如用于感兴趣区域的配准154的有用信息或者可以被用于导出描述对象的数据156，诸如对象大小、高度、和/或重量的估计。

图2示出了图示操作图1的医学装置100的方法的流程图。首先在步骤200中，当对象支撑体102处于第一位置124中时，相机110采集初始图像142。接下来在步骤202中，对象支撑体102从第一位置124移动到第二位置130。当对象支撑体102从第一位置124移动到第二位置130时，执行步骤204。在步骤204中，至少一幅中间图像144利用相机110来采集并且还记录位移132。最后，在步骤206中，高度分布150通过比较初始图像142、中间图像144并且使用位移146来计算。

图3图示了医学装置300的另外的范例。除了现在额外存在医学成像系统302之外，图300中的医学装置类似于图1中的医学装置100。医学成像系统具有可以从其采集医学成像数据的医学成像体积304。对象支撑体102被配置用于将对象106的至少一部分移动到医学成像体积304中。在该范例中，医学成像系统302是圆柱形的，并且具有膛306，可以使用对象支撑体102将对象106移动到膛306中。然而，这不是必要的，并非所有医学成像系统302需要是圆柱对称的，如该图所图示的。此外，应当注意，相机110现在安装到医学成像系统302上并且以倾斜角瞄准支撑体表面108。这能够使高度分布150的数学计算更困难，但是它具有以下优点：不存在用于将相机110例如放置在天花板上的额外安装要求。存储器120还被示出为包含当对象106至少部分地在成像体积304内时已经采集的医学图像数据340。存储器120还被示出为包含已经根据医学图像数据340重建的医学图像。

图4示出了医学装置400的另外的范例。图4中的医学装置400类似于图3中的医学装置300。然而，在该范例中，医学成像系统是磁共振成像系统402。磁共振成像系统402包括主磁体404，主磁体404可以被称为磁体。磁体404是具有通过其膛306的超导圆柱型磁体404。不同类型的磁体的使用也是可能的。在圆柱形磁体的低温恒温器内，存在超导线圈的集合。在圆柱形磁体404的膛306内，存在成像体积304，其中，磁场足够强并且均匀以执行磁共振成像。

在磁场的膛406内，还存在一组磁场梯度线圈110，其被用于采集磁共振数据以在磁体404的成像体积304内空间地编码磁自旋。磁场梯度线圈410被连接到磁场梯度线圈电源412。磁场梯度线圈410旨在是代表性的。通常地，磁场梯度线圈410包含用于在三个正交空间方向上空间地编码的三个分离的线圈组。磁场梯度电源向磁场梯度线圈供应电流。供应到磁场梯度线圈410的电流被控制为时间的函数并且可以是斜变或脉冲的。

邻近成像体积304的是用作射频天线的磁共振线圈或天线414，所述射频天线用于操纵成像体积304内的磁自旋的取向并且用于从也在成像体积304内的自旋接收无线电发射。射频线圈还可以是多个线圈元件。射频天线还可以被称为信道。线圈414连接到射频收发器416。线圈414和射频收发器316可以具有分离的发射器和接收器。线圈114和收发器116形成射频系统。

线圈414可以由多个线圈元件制成，其可以被用于分离地采集磁共振数据。线圈元件可以因此被用于并行成像磁共振技术。还示出了任选的体线圈415。体线圈415将有用于并行成像技术，因为其能够与个体线圈元件同时获取采集的数据并且被用于计算一组线圈灵敏度。可以从成像体积304内采集磁共振数据。磁共振数据是医学图像数据的范例。

在磁体404的膛306内，对象支撑体102被示出为支撑成像体积304中的对象306的一部分。

收发器116、对象支撑体104的致动器、相机110、以及梯度控制器130被示出为连接到计算机系统112的硬件接口114。在存储器120内定位机器可执行指令140。机器可执行指令140使得处理器能够经由硬件接口114控制包括磁共振成像系统402的医学装置400的操作和功能。

计算机存储器120还被示出为包含脉冲序列命令440。脉冲序列命令440是要么指令要么可以变换为指令的数据，所述指令可以被用于控制磁共振成像系统402以采集磁共振成像数据442。磁共振成像数据442通过利用脉冲序列命令440控制磁共振成像系统402来采集。机器可执行指令还可以使得处理器116能够将磁共振成像数据442变换为磁共振图像444。磁共振成像数据442是医学图像数据340的特定范例。磁共振图像444是医学图像342的特定范例。

在成像体积304内，存在感兴趣区域408。感兴趣区域408可以例如已经使用感兴趣区域154的配准来识别。感兴趣区域154的配准可以被用于控制对象支撑体102的位置以将感兴趣区域408放置在成像体积304内。

图5示出了图示操作图4的医学装置400的方法的流程图。图5中的方法类似于图2中的方法。执行步骤200-206，如同其在图2的方法中执行。在步骤206之后，方法行进到步骤500。在步骤500中，对象模型152拟合到高度分布150。对象模型152可以例如是可变形形状模型。接下来在步骤502中，感兴趣区域使用对象模型152来确定。例如，对象模型可以提供特定感兴趣区域的配准154。然后，在步骤504中，处理器116控制致动器106以移动对象支撑体，使得感兴趣区域408在成像体积304内。接下来在步骤506中，脉冲序列命令440被用于采集磁共振成像数据442。最后在步骤508中，磁共振成像数据442被重建为磁共振图像444。

简单二维(2d)相机(诸如2drgb相机)可以与在不同台位置处获取的若干2d颜色图像的采集组合被放置在mr系统前面的患者台之上。使用来自立体算法的深度，在不需要三维(3d)相机的情况下生成深度信息是可能的。具有深度信息的2d颜色图像可以被用于若干工作流改进。

3d相机可以放置在磁体膛前面的患者台之上。与深度信息组合的2d颜色图像可以被用于若干工作流程改进。通过点击采集的图像替换激光遮阳板并且规划参考位置将是可能的。与由3d传感器所提供的深度信息组合，这允许准确地确定所有三个方向上的目标解剖结构位置的位置。

图6示出了初始图像142的范例。在这种情况下，初始图像142使用彩色2d相机采集。若干图像被用于构建高度分布或者三维图像。600示出了由图像142制成的高度分布的径向截面。矢状截面600穿过在图像142上指示的点606。604示出了根据图像142部分计算的高度分布的横向截面。点660指示横向截面604穿过的点。

还可以开发基于颜色和深度图像的组合的其他应用。患者的取向和偏重可以通过图像处理自动确定。已经安装的表面线圈可以被检测并且参考点可以自动设置到其中心。sar限制可以通过将患者的实际身体尺寸并入sar模型计算中来调整。针对大患者的自动化碰撞检测可以基于3d信息来引入。示出不同的信息作为颜色图像的交叠将是可能的：规划视场(fov)的大小、最好线圈位置、均匀体积的大小等。

3d相机比常规2d视频相机更昂贵和/或在没有用于下层技术的执照费的情况下可能是不可用的。至少第二传感器(诸如飞行时间传感器)是必要的以将深度信息添加到简单2d颜色图像。深度传感器的空间分辨率通常比颜色传感器的空间分辨率低得多(通常低于640x480像素)。由于发光源的需要，这些传感器也与显著加热相关联。

另一方面，如由所有以上应用需要的准确的几何信息可以仅由3d光学系统提供，并且不利用使用来自立体算法的深度中的任一个的简单2d颜色图像。立体成像的标准设置的关键差异在于，此处我们不具有两个相机，但是一个相机以相对于物体的固定位移采取两幅(或更多)图像。因此，可以仅计算关于移动部分的深度信息(台上的所有东西)。应当注意，均匀着色区域对于立体而言很难，因为不可以在两幅图像中的个体像素之间建立清楚的对应性。然而，存在克服该问题的若干方法。首先是通过在表面线圈上使用纹理衣物和纹理或特殊标记避免均匀区域。如果这是不可能的，那么采用空间均匀性上的正则化的方法可以被采用。

一些范例可以组合在不同台位置处获取的若干2d颜色图像的采集使用简单2d相机，诸如被放置在磁体前面的患者台之上的2drgb相机传感器。相机可以被定位从而对在检查准备期间躺在台上的患者完全地成像。在采集初始图像之后，台朝向磁体膛自动移动固定距离并且立即获取第二图像。理想地，患者不在之间移动并且他仍然在第二图像上完全可见。两幅图像可以被用于生成患者的立体深度信息。在若干台位置处的若干图像可以被用于改进准确度并且降低遮蔽的数目。

一些实施例可以包含以下特征中的一个或多个：

1、将相机优选地安装在扫描器室中，使得当台在扫描器外部时，所述相机对包括患者台和患者的整个空间进行成像。

2、相对于mr系统校准相机：确定允许映射由相机获取的图像中的像素坐标和相机坐标系中的物理点的均匀坐标的相机的固有参数。此外，确定允许映射到与mr扫描器有关的参考坐标系中的相机的固有参数。校准还可以已经存储在系统的存储器中，在这种情况下，校准不需要每次执行。

3、在患者准备期间获取图像。获取适合的图像可以通过分析来自相机的视频流以拾取正确时刻(即，当患者躺在目标最后位置中的台上但又没有诸如附接的线圈的额外设备时)自动触发，或者作为选择过程的一部分手动执行。

4、在不同台位置处获取至少第二图像。这可以通过要么手动要么自动移位台固定量来完成。备选地，这可以通过在将患者移动到膛中时在连续台位置处采集一系列图像来实现。

5、通过针对每个像素计算由两幅图像之间的台位移引起的像素移位来计算深度图像。这从立体观测已知并且已经提出各种算法来解决该问题(参考以下图7)。连同2d颜色图像之一一起，深度图像可以呈现给操作者以用于进一步计划。取向、侧重、体型等可以在后台中计算。

图7被用于图示如何跟随针孔相机的假定或者模型计算支撑体表面108之上的物体的高度。对象支撑体102被移动，使得物体从初始位置124去往中间位置128。对象支撑体的该位移引起物体的位移132。物体的顶部部分是距相机110的光学原点或者相机110的焦点的距离702(在相机的针孔模型中)。在相机内，焦距是704。这是透镜与ccd之间的距离。从该图可以看到，物体的高度中的距离将导致不同的位移700。这可以被用于确定高度分布。在图7中，由已知台位移d132引起的像素位移d700与相机焦点与物体之间的距离a702成比例。参数a704是相机图像地点与焦距之间的距离。

尽管已经在附图和前面的描述中详细说明和描述了本发明，但这样的说明和描述被认为是说明性或示范性的而非限制性的；本发明不限于公开的实施例。

本领域技术人员通过研究附图、说明书和权利要求书，在实践要求保护的本发明时能够理解和实现所公开实施例的其他变型。在权利要求书中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，量词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以满足权利要求中记载的若干项目的功能。在互不相同的从属权利要求中记载特定元件并不指示不能有利地使用这些元件的组合。计算机程序可以存储和/或分布在适当的介质上，所述介质例如是与其他硬件一起供应或作为其他硬件一部分供应的光学存储介质或固态介质，但计算机程序也可以以其他形式分布，例如经由因特网或其他有线或无线的远程通信系统。权利要求书中的任何附图标记都不得被解释为对范围的限制。