X射线图像处理系统、X射线成像系统和处理X射线

本发明涉及一种x射线图像处理系统、一种带有x射线图像处理系统的x射线成像系统和一种处理x射线图像的方法。背景技术：1、探测器定位是x射线图像采集，尤其是用于肌肉骨骼检查的自由投影，或在重症监护室中为监测患者健康状况而频繁进行的床边胸部检查中的具有挑战性的任务之一。放射技师希望将x射线探测器定位在要成像的患者的解剖结构旁边或下面，以便管的中心光束穿过该结构的中心(如关节中心)，然后垂直照射到探测器平面上。2、除了从管到探测器的正交光束外，x射线图像总是包含透视失真。透视失真最小的位置是正交光束照射到探测器上的位置。期望的是这个位置靠近成像解剖结构的中心，如关节中心。然而，由于种种原因，这一点并不总能实现，以至于在采集之后，所得到的x射线图像会在接近关注(所关注的)解剖结构处显示出透视失真。这是由于探测器相对于中心光束的倾斜造成的。在极端情况下，这将成为重新拍摄x射线图像的理由，从而对患者造成额外的辐射。3、欧洲专利申请ep 3 771 431 a1公开了一种消除因x射线探测器相对于x射线源倾斜而造成的伪影的方法。4、g.bin等人的文章“锥形光束ct中平板探测器参数错位的修正fdk”(2013年电气和电子工程师学会医学影像物理与工程国际会议，2013年10月19日，第223-227页)公开了一种重建方法，该重建方法在已知探测器的错位参数时正确地关联体素和像素。技术实现思路1、本发明的目的是提供一种校正透视失真的x射线图像处理系统。本发明的另一个目的是提供一种带有x射线图像处理系统的x射线成像系统和一种处理x射线图像的校正透视失真的方法。2、在本发明的一个方面中，提供了一种x射线图像处理系统。x射线图像处理系统包括x射线图像输入接口、计算单元和x射线图像输出接口。x射线图像输入接口和x射线图像输出接口可以集成在计算单元中，和/或它们可以有线或无线连接到计算单元。3、x射线图像输入接口被配置为接收x射线成像系统拍摄的原始x射线图像。所述x射线成像系统包括x射线源和x射线探测器。在运行中，x射线源发射的x射线束通过关注物体，特别是患者的解剖结构，并由x射线探测器记录下来，以生成原始x射线图像。4、计算单元与x射线图像输入接口连接，并从x射线图像输入接口获取至少一个原始x射线图像。在这里，x射线图像输入接口可以直接从x射线探测器接收原始x射线图像，也可以从图像预处理器接收原始x射线图像，还可以读取已保存到存储器中的x射线图像文件。5、此外，计算单元还获取与x射线探测器相对于x射线源的相对探测器姿态(探测器的相对姿态)有关的信息。在该上下文中，“姿态”是位置和取向的组合。6、另外，计算单元还获取原始x射线图像中的关注点。所述关注点可以通过其在原始x射线图像中的坐标来表示。关注点是解剖结构或解剖结构内的一部分，诸如关节的中心。7、利用与相对探测器姿态和关注点有关的信息，计算单元对原始x射线图像应用透视变换，以获取变换后的x射线图像，使得变换后的x射线图像与x射线探测器垂直于从x射线源到关注点的x射线束的视角相对应。在所述变换后的x射线图像中，关注点处和关注点周围区域中的透视失真被最小化。8、因此，即使原始x射线图像在关注点处出现透视失真，所述透视失真也会被x射线图像处理系统校正。特别是，无需因为关注点处的透视失真而重新拍摄x射线图像。9、最后，x射线图像输出接口获取并传输变换后的x射线图像。10、根据一个实施例，与相对探测器姿态有关的信息包括x射线探测器相对于x射线源的相对位置和相对取向。所述相对位置和相对取向可以在固定于x射线源的坐标系中提供。相对位置和相对取向是用于执行透视变换的完整信息。不过，只要知道x射线源与x射线探测器之间的大致距离和相对取向，就已经可以实现良好的透视变换。此外，还存在其他与相对探测器姿态相关的等效信息描述，诸如x射线探测器的至少三个角落在固定于x射线源的坐标框架中的坐标。当然，也可以使用其他坐标框架。在这种情况下，通常还需要x射线源的位置。11、根据一个实施例，与相对探测器姿态有关的信息由外部输入提供。这对于x射线源和x射线探测器位置固定的x射线成像系统尤为相关，这样就可以一次性执行对相对探测器姿态的正确确定，然后将其提供给x射线图像处理系统。12、根据一个实施例，计算单元被配置为通过用户输入交互式地获取与相对探测器姿态有关的信息，特别是x射线探测器倾斜的方向和量。所述用户输入可以例如通过指向装置、通过触摸“触摸屏”或通过手势来提供。在这里，用户(特别是放射科医生)利用自己的经验来确定在关注点上透视失真最小化的相对探测器姿态。输入本身并不一定是准确的相对探测器姿态，也可以是与倾斜方向和倾斜量有关的直观输入。13、根据一个实施例，与相对探测器姿态有关的信息通过执行对在相对探测器姿态与原始x射线图像相同，并且x射线源和x射线探测器之间插入有多个非解剖标记的情况下拍摄的校准x射线图像的分析而获取的。特别是，所述非解剖标记插入预先确定的位置。根据校准x射线图像中的非解剖标记的位置，可以例如通过射线追踪来确定相对探测器姿态。14、替代地或附加地，通过执行对x射线束在x射线探测器上的准直边界的分析来获取与相对探测器姿态有关的信息。考虑到应用于x射线源的已知准直，与准直边界相对应的x射线束是已知的。因此，例如通过射线追踪，可以通过分析原始x射线图像上的准直边界来获取相对探测器姿态。15、替代地或附加地，通过将原始x射线图像与纵向研究中拍摄的一个或多个其他x射线图像进行比较，来获取与相对探测器姿态有关的信息。在这里，可以执行从一个或多个其他x射线图像到原始x射线图像的映射，特别是识别的结构或子结构的映射，从而在原始x射线图像中得到一个或多个已知点，这些已知点然后可以用于确定与相对探测器姿态有关的信息。16、替代地或附加地，通过基于立体摄像机和/或深度摄像机获取的至少一个图像的直接几何测定，来获取与相对探测器姿态有关的信息，立体摄像机和/或深度摄像机提供了x射线探测器和/或x射线源上特征点的三维位置信息。考虑到这些特征点的三维位置信息，可以通过简单的几何考虑确定相对探测器姿态。特别是，立体摄像机和/或深度摄像机可以安装在x射线源上，使得在固定于x射线源的坐标框架中直接获取三维位置信息。17、根据一个实施例，计算单元被配置为通过用户输入交互式地获取关注点。特别是，所述用户输入可以通过指向关注点的指向装置执行，或通过在显示关注点的位置处触摸“触摸屏”执行。此外，x射线图像处理系统可以依据所选关注点不断更新，特别是实时更新变换后的x射线图像。18、根据一个实施例，计算单元被配置为通过使用计算机视觉找到预先确定或可确定的解剖结构来获取关注点。关注的解剖结构可以通过与原始x射线图像相对应的元数据预先确定。替代地，用户(特别是放射科医生)可以从可能的解剖结构列表中选择关注的解剖结构。然后，计算机视觉会在原始x射线图像中找到关注的解剖结构，并确定关注点。所述计算机视觉可以例如通过经过训练的机器学习系统(例如通过经过训练的深度学习模型)来实现。在对所述模型进行训练时，会使用带注释的x射线图像，其中注释至少包括解剖结构的名称和位置。因此，这种经过训练的深度机器学习系统可以鉴于x射线图像和期望解剖结构的名称提供关注点的位置。19、根据一个实施例，透视变换包括将原始x射线图像的图像点映射到虚拟x射线探测器，该虚拟x射线探测器垂直于从x射线源到关注点的x射线束。这是一种简单的投影变换，即使是标准的计算系统也能非常快地完成。20、在本发明的另一方面中，提供了一种x射线成像系统。所述x射线成像系统包括x射线源、x射线探测器、根据上述描述的x射线图像处理系统以及被配置为接收和显示变换后的x射线图像的显示器。特别是，所述x射线成像系统提供在关注点处和关注点周围区域中的透视失真最小化的变换后的x射线图像。21、根据一个实施例，x射线成像系统还包括转换按钮，该转换按钮被配置为在显示原始x射线图像和变换后的x射线图像之间切换。使用该转换按钮，用户(尤其是放射科医生)可以确保他或她在查看原始x射线图像时不会错过任何信息，而在查看变换后的x射线图像时，可以具有关注点和关注点周围区域的最佳视野。22、在本发明的另一方面中，提供了一种处理x射线图像的方法。根据该方法，获取了由x射线成像系统拍摄的至少一个原始x射线图像。x射线成像系统包括x射线源和x射线探测器。此外，还获取了与x射线探测器相对于x射线源的相对探测器姿态和原始x射线图像中的关注点有关的信息，其中，关注点是解剖结构或解剖结构内的一部分，诸如关节的中心。然后，对原始x射线图像应用透视变换，以获取变换后的x射线图像，其中，变换后的x射线图像对应于x射线探测器垂直于从x射线源到关注点的x射线束的视角。特别是，该方法提供的变换后的x射线图像在关注点处和关注点周围区域中的透视失真最小化。其他优点在上述描述中给出。23、根据一个实施例，与相对探测器姿态有关的信息通过以下方式之一获取：外部输入；交互式用户输入；分析在相对探测器姿态与原始x射线图像相同，并且x射线源和x射线探测器之间插入有多个非解剖标记的情况下拍摄的校准x射线图像；分析x射线束在x射线探测器上的准直边界；与纵向研究中拍摄的一个或多个其他x射线图像进行比较；以及基于立体摄像机和/或深度摄像机获取的至少一个图像进行直接几何测定。对所述选项和其他优点的详细说明在上述描述中给出。24、根据一个实施例，通过用户输入交互式地获取关注点。对关注点的用户输入的详细描述和优点在上述描述中给出。25、根据一个实施例，通过使用计算机视觉找到预先确定或可确定的解剖结构来获取关注点。对使用计算机视觉确定关注点的详细描述和优点在上述描述中给出。26、根据一个实施例，透视变换包括将原始x射线图像的图像点映射到虚拟x射线探测器，该虚拟x射线探测器垂直于从x射线源到关注点的x射线束。对应用透视变换的这一方法步骤的详细描述和优点在上述描述中给出。27、应理解，本发明的优选实施例也可以是从属权利要求与相应独立权利要求的任意组合。28、本发明的这些方面和其他方面将从下文描述的实施例变得显而易见，并参照它们得到阐释。