[发明专利]用于放射图像的色调等级变换

说明书

技术领域

本发明总体上涉及用于放射学图像的计算机辅助探测(CAD)和计算机辅助诊断(CADx)，尤其涉及将从数字探测器获得的图像数据变换为适合于CAD/CADx的形式的方法。

背景技术

传统的射线摄影使用光激发荧光屏和光敏卤化银(silver-halide)胶片媒介来记录人体解剖图像。已经有人开发出CAD/CADx算法来帮助放射学家和医师来探测和诊断各种疾病。在数字射线摄影(DR)系统变得普及之前，在大约20年的期间已经进行了大量的研发工作来基于以胶片数字化器数字化的胶片图像训练和优化CAD/CADx算法。

成像技术的进步使得现在可以获得直接是数字数据的放射摄影图像，不用使用光敏胶片。可以使用计算机射线摄影(CR)装置进行数字成像，其将图像数据记录在激发存储荧光体的可擦除片上并使用直接从接受到的辐射获得图像数据的直接DR装置。在本申请中，CR和DR都称为数字射线摄影成像系统。这些类型的数字接收机特别有优势，不仅因为它们比传统的屏幕/胶片成像有更广的动态范围，而且因为它们创造出新的机会来分开和单独地优化整个成像链中的图像获取、处理和显示过程。

虽然数字射线摄影成像系统享有超越传统的基于屏幕/胶片的系统的优势，它们也给CAD/CADx算法的现有的基础带来了新的挑战。正如在诊断成像领域的技术人员熟知的那样，屏幕/胶片、CR和DR成像形态(modalities)呈现出相对于辐射强度、图像锐度、系统噪声以及其它因素的非常不同的响应特征。用于来自屏幕/胶片系统的数字化数据的特别训练和优化的CAD/CADx算法可能在被提供给来自数字射线摄影成像系统的原始(未处理)的数据时可能表现不佳。

图1示出了在入射x光照射(exposure)水平(E)和胶片密度(D)之间的屏幕/胶片系统的典型响应，其基本上遵照D和E的对数之间的S形。在另一方面，数字射线摄影系统通常在线性照射空间记录x光照射水平，然后可选地将其转换到对数照射空间。

按照用于医学数字成像和通信(DICOM)标准的模式，数字射线摄影成像系统以两种主要格式中的一种输出图像数据。这些格式在功能和数据表现上彼此不同，并且被合适地称为“用于处理”和“用于表现”格式。参考图2的方框图，来自数字探测器10的原始图像数据被提供两种输出类型或两种之一的处理器12控制条件，是用于显示器14的“用于表现”的数据或由CAD系统20或其它图像处理系统的“用于处理”的数据。

“用于表现”的数据用于向胶片打印机或诊断工作站输入，从而该在灯箱显示的胶片或在诊断工作站上显示的图片可以直接适合于被放射科人员进行可视评估来作出诊断。最初设计了很多方法来改进从CR或DR数字探测器获得的图像的外观，以使得数字图像类似并且改进相应的胶片图像。一个用于改进表现图像的示例性技术在共同转让的美国专利U.S.Patent No.6,778,691，题为＂Method ofAutomatically Determining Tone-Scale Parameters for a Digital Image＂中进行了描述。随着放射学家对数字图像处理创建的数字“看”变得更为熟悉，他们的偏好逐渐转移到具有例如边缘锐化(美国专利U.S.Patent No 5,369,572)和动态范围压缩(美国专利U.S.Patent No 5,317,427)的额外空间处理的图像。因为“用于表现”的数据为了显示和视觉评估而被优化，在图像中与各种疾病特征相关的边缘特征可以通过提高视觉对比度增强的图像处理算法(例如，空间处理)而被人工地改变。然而，由于这样的改变，同样的“用于表现”的数据可能不适合于已经基于数字化的胶片图像而训练的CAD/CADx算法。

“用于处理”的数据克服了与“用于表现”的数据相联系的问题，并且旨在例如CAD/CADx的应用。“用于处理”的数据通常是数字射线摄影成像系统的未处理的原始数据，即在线性照射空间或对数照射空间提供的初始图像数据。然而，在实践中，这样的数据可能对CAD/CADx算法不是直接可用的或者可能产生较差的算法性能。数字数据需要一定量的预处理来补偿在屏幕/胶片系统和数字射线摄影成像系统之间就照射相应、锐度、噪声以及其它特性的成像特性上的差异。

所以需要用于CAD/CADx的数据变换方法，其使得数字射线摄影数据更精确地仿效从扫描的胶片接收的数字数据。

发明内容