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CN102812493B - 用于产生物理对象的图像的系统和方法 - Google Patents

用于产生物理对象的图像的系统和方法 Download PDF

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CN102812493B CN201180015209.XA CN201180015209A CN102812493B CN 102812493 B CN102812493 B CN 102812493B CN 201180015209 A CN201180015209 A CN 201180015209A CN 102812493 B CN102812493 B CN 102812493B
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Abstract

本发明涉及用于产生物理对象的图像的系统和方法并涉及计算机程序单元和计算机可读介质。为了提供也示出引线状态信息的改善的支架增强减影，提供一种系统和方法，所述方法包括如下步骤：a）在表明第一标准（118）的第一多个（114）第一图像（116）中追踪预定第一特征（126）和预定第二特征（128）；以及确定第一特征变换；以及确定相对于第一特征变换的第二特征变形向量场；b）关联和记录与至少两个时相属性（120）对应的第二特征变形向量场；c）在表明第二标准的至少一个第二图像（142）中追踪所述预定第一特征（126）；d）确定基于第一特征的跨标准变换；e）通过编排所述基于第一特征的跨阶段变换与和匹配的时相属性（120）对应的所述第二特征变形向量场恢复当前物理变形；以及f）基于恢复的物理变形生成组合的跨标准图像（162）。

Description

用于产生物理对象的图像的系统和方法
技术领域
本发明涉及产生物理对象的图像。特别是，本发明涉及用于产生物理对象的图像的系统和方法并涉及计算机程序单元和计算机可读介质。
背景技术
用于产生物理对象的图像的方法在几个技术领域中广泛分布，例如，在医学领域。医学领域中用于在图像中可视化物理对象的一个范例是冠状动脉支架领域。为了提供给用户，例如，内科医生或外科医生或介入心脏病专家，关于支架是否在正确的位置或支架是否正确地展开并良好地置放于血管壁的信息，产生并提供显示给用户的支架的图像。确定支架是否正确地部署是非常重要的，因为错误的部署或部分的展开是再狭窄和晚期血栓的重要因素。另外，例如，当使用所谓的药物洗脱支架时，完全置放是强制的，因为支架的支柱上涂有在血管组织中缓慢扩散以防止过度愈合的药物。在错误部署的情况下，不当置放的支架将不能够输送它们预防性的治疗。然而，例如，在透视检查或者甚至在曝光（影片）运行时支架并不总是清晰可见的。因而已知要改善支架在X射线曝光中的可见性以便于介入心脏病学家，例如，在判断当前状况中。第一步是所谓的支架增强 技术，其第一次实现依赖于球囊标记物检测，用于在部署前对包含支架的一组图像进行配准和时间增强。在DE102007023719A1中，描述了支架增强技术的改进，该改进也称为支架增强减影。在支架增强减影中，简单地说，将造影剂注射之前实现的常规支架增强图像与造影剂注射之后采集的血管图像配准和合并。但是支架增强减影中的一个缺点在于在造影剂下不可能检测或追踪引线的这一事实，该引线通过其形状反映支架的弯曲，这在应用具有相当长的延伸的支架时是尤其重要的。
发明内容
因而，可能需要提供一种也显示引线状态信息的改进的支架增强减影。
根据示范性实施例，提供一种用于产生物理对象的图像的方法，包括如下步骤：
a）在表明第一标准的第一多个第一图像中追踪预定第一特征和预定第二特征；并且确定第一特征变换；并且确定相对于所述第一特征变换的第二特征变形向量场；
b）关联并记录与至少两个时相（phase）属性对应的第二特征变形向量场；
c）在表明第二标准的至少一个第二图像中追踪所述预定第一特征；
d）确定基于第一特征的跨标准变换；
e）通过编排（compose）基于第一特征的跨阶段变换和与匹配的时相属性对应的第二特征变形向量场来恢复当前物理变形；以及
f）基于所恢复的物理变形生成组合的跨标准图像。
根据示范性实施例，提供一种方法，
其中，步骤a）包括如下的子步骤：
a1）接收表明第一标准的第一多个第一图像；针对所述第一多个第一图像的每一图像识别并记录所述时相属性；
a2）在所述第一多个第一图像中的每一图像中至少检测所述预定第一特征和所述预定第二特征并确定所述第一特征的位置；
a3）在所述第一多个第一图像中的每一图像中追踪第一特征和第二特征，并且将那些图像配准到所述第一图像中的一个，该一个图像被确定为参考图像，计算所述配准以使其对应于每一第一图像的第一特征和第二特征与所述参考图像的第一特征和第二特征的空间匹配；其中，所述配准通过恢复场实现；
a4）将所述恢复场分解为仿射变换和相对扭曲变换的组合；以及
a5）通过整合（integrate）所述第一多个第一图像中的至少两个图像来生成整合的第一图像；其中，所述整合是时间整合；并且其中，所述至少两个图像是经过运动补偿的；
其中，步骤b）包括将所述相对扭曲变换事例（instance）记录为第二特征变形向量场并且用相应的时相属性标记它们；其中创建扭曲映射；
其中，步骤c）包括如下的子步骤：
c1）接收表明第二标准的至少一个第二图像；其中，针对所述至少一个第二图像识别和记录时相属性；以及
c2）在所述至少一个第二图像中检测所述第一特征并且通过确定它们的位置来追踪所述第一特征；
其中，步骤d）包括计算所述基于第一特征的跨标准变换，用于将所述整合的图像中的所述第一特征与所述至少一个第二图像中的所述第一特征沿时间相互对应；其中所述计算是基于步骤a）中确定的第一特征的位置和步骤c）中追踪的第一特征的位置的；
其中，针对恢复当前物理变形，步骤e）包括通过以下生成恢复变换：将所记录的所述扭曲映射的相对扭曲变换事例中的一个与和所述至少一个第二图像的时相属性匹配的时相属性相关联，并且编排经关联的相对扭曲变换和所计算的基于第一特征的跨标准变换；并且
其中，步骤f）包括通过组合所述整合的第一图像和所述至少一个第二图像来生成经组合的跨标准图像，其中，所述整合的第一图像和所述至少一个第二图像中的至少一个已根据所生成的恢复变换进行了变换。
根据示范性实施例，一种用于产生物理对象的图像的系统，所述系统包括：图像采集设备和处理装置，该处理装置包括追踪单元、关联单元、确定单元、恢复单元和生成单元。
所述图像采集设备适于采集表明第一标准的第一多个第一图像并且采集表明第二标准的至少一个第二图像。
所述追踪单元适于在表明第一标准的第一多个第一图像中追踪预定第一特征和预定第二特征；并且在表明第二标准的至少一个第二图像中追踪所述预定第一特征。所述确定单元适于：确定第一特征变换；确定相对于所述第一特征变换的第二特征变形向量场；并且确定基于第一特征的跨标准变换。所述关联单元适于关联并记录与至少两个时相属性对应的第二特征变形向量场。所述恢复单元适于通过编排基于第一特征的跨阶段变换和与匹配的时相属性对应的第二特征变形向量场来恢复当前物理变形。所述生成单元适于基于所恢复的物理变形生成组合的跨标准图像。
根据示范性实施例，所述处理装置适于：接收所采集的表明所述第一标准的第一多个第一图像并针对所述第一多个图像的每一图像识别和记录时相属性；在所述第一多个第一图像的每一图像中至少检测预定第一特征和预定第二特征并且确定所述第一特征的位置；在所述第一多个第一图像的每一图像中追踪第一特征和第二特征，以及将那些图像配准到所述第一图像中的一个，该一个图像被确定为参考图像，计算所述配准以使其对应于每一第一图像的第一特征和第二特征与所述参考图像的第一特征和第二特征的空间匹配；其中，所述配准通过恢复场实现；将所述恢复场分解为仿射变换和相对扭曲变换的组合；记录所述相对扭曲变换事例并且利用相应的时相属性标记所述相对扭曲变换事例，其中创建扭曲映射；通过整合所述第一多个第一图像中的至少两个图像来生成整合的第一图像，其中所述整合是时间整合；并且其中，所述至少两个图像是经过运动补偿的；接收表明第二标准的至少一个第二图像并且针对所述至少一个第二图像识别和记录时相属性；在所述至少一个第二图像中检测所述第一特征并且通过确定它们的位置来追踪所述第一特征；计算所述基于第一特征的跨标准变换，用于将所述整合图像中的所述第一特征和所述至少一个第二图像中的所述第一特征沿时间相互对应，其中所述计算是基于之前确定的第一特征的位置和之前追踪的第一特征的位置的；通过以下生成用于恢复当前物理变形的恢复变换：将所记录的所述扭曲映射的相对弹性扭曲变换事例中的一个与和所述至少一个第二图像的时相属性匹配的时相属性相关联，并且编排经关联的相对扭曲变换和所计算的基于第一特征的跨标准变换；以及通过组合所述整合的第一图像和所述至少一个第二图像来生成组合的跨标准图像，其中，所述整合的第一图像和所述至少一个第二图像中的至少一个已根据所生成的恢复变换进行了变换。
以上所描述的系统和方法，与其他相比，提供这样的优势：生成包含关于预定第一特征和预定第二特征两者的信息的图像。尽管在第二图像中只能检测到第一特征，但组合的跨标准图像也反映预定第二特征的运动，因为通过施加基于之前导出的扭曲映射的恢复，预定第二特征也存在于第二图像中。
由于所述第一图像表明第一标准并且所述至少一个第二图像表明第二标准，因此术语“组合的跨标准图像”指代所述组合的图像是基于来自两个标准的变换信息和图像数据这一事实的。
术语“跨标准”指代计算表明第一标准的第一图像的第一特征相对于表明第二标准的第二图像的变换。
根据示范性实施例，在步骤a3），所述配准通过弹性恢复场实现。
根据示范性实施例，在步骤a4），所述弹性恢复场被分解为仿射变换和相对弹性扭曲变换的组合。
根据示范性实施例，在步骤a5），所述至少两个图像经过弹性运动补偿。
根据示范性实施例，步骤b）包括将相对弹性扭曲变换事例记录为第二特征变形向量场。
根据示范性实施例，在步骤e），通过以下生成所述恢复变换：将所记录的所述扭曲映射的相对弹性扭曲变换事例中的一个与和所述至少一个第二图像的时相属性匹配的时相属性关联，并且编排经关联的相对弹性扭曲变换和所计算的基于第一特征的跨标准变换。
根据示范性实施例，在所述至少一个第二图像中，不能检测到所述第二特征。
根据示范性实施例，整合的第一图像的生成（步骤a5）是基于追踪和配准（步骤a3）的结果的。例如，直接在步骤a3）的配准的图像上实施时间整合。
根据示范性实施例，所述恢复变换是变形恢复变换。
根据示范性实施例，所述第一多个图像包括至少两个图像。
根据示范性实施例的另一方面，所述第一多个图像包括包含所述物理对象的对象的感兴趣区域的图像序列。
根据示范性实施例，所述第一多个第一图像和所述至少一个第二图像是X射线图像。
根据示范性实施例的另一方面，所述图像通过诸如C型臂X射线采集或CT的X射线采集设备来采集。
根据示范性实施例的另一方面，所述第一标准指代没有注射造影剂的第一阶段，并且其中，所述第二标准指代注射了造影剂的第二阶段。
根据示范性实施例的另一方面，提供检测器用于分离没有注射造影剂的第一阶段与注射造影剂的第二阶段。
根据示范性实施例，针对所述分离预先确定阈值。
为了便于该程序，所述第一阶段的分离和所述第二阶段的分离可以自动实现。
例如，通过在注射造影剂时检测造影剂的到达，自动检测是可能的。
然而，结果是，例如，在支架被插入到血管系统中的冠状动脉内介入中应用根据本发明的系统和方法时，本发明是能检测到的，因为结果以可视化的方式在图像上组合了支架增强减影结果与所示的基于引线的扭曲，其为能够测量的并且因而本发明是能检测到的。
根据示范性实施例，所述时相属性包括关于对象的心脏时相的属性。
通过提供心脏时相识别器，优选地在整个过程中，例如是在造影剂注射之前和之后，可以识别与每一所考虑的图像或帧对应的心脏时相。例如，该识别既可以依赖图像分析，例如，由于检测到标记物，因此能够分析那些标记物的轨迹从而将心脏运动与呼吸运动分离，或者该识别能够从诸如ECG的外部手段导出。
通过识别和记录时相属性，利用心脏时相索引来标记或索引图像序列的每一帧或图像是可能的。
根据示范性实施例的另一方面，所述预定第一特征包括标记物。
根据示范性实施例的另一方面，所述预定第一特征包括至少两个标记物。
根据示范性实施例的另一方面，所述预定第二特征包括引线。
根据示范性实施例的另一方面，所述预定第二特征包括导丝或球囊导丝或用于支架植入程序的单轨导入设备。
根据示范性实施例的另一方面，所述预定第二特征包括支架。
根据示范性实施例的另一方面，所述弹性恢复场包括弹性变换。
根据示范性实施例的另一方面，所述第一多个第一图像中的第一个被确定为参考图像。
根据示范性实施例的另一方面，仿射变换包括线性变换和平移。
例如，所述线性变换包括旋转、缩放和/或剪切。所述平移包括移动运动。
根据示范性实施例的又一方面，扭曲包括变换过程，其至少部分地校正图像中诸如变形恢复的恢复。
根据示范性实施例，扭曲包括定义通过应用无缝转变的从第一图像到第二图像的变化的变形。
根据示范性实施例，整个图像被扭曲。匹配标记物和引线的配准变换仅针对那些与匹配点（标记物和引线的点）对应的图像点而言的确是明确定义的。因此，例如，变换延伸到图像中的其他非特征点。例如，利用很多种变换（即，无限）映射两对标记物是可能的；但是可能仅有几种可能的仿射变换，在这些仿射变换中沿标记物间的段的方向选定了平移+旋转+缩放的步骤。但是一旦被定义，所述仿射变形应用于整个图像。对于引线，情形是相同的，但是更加复杂，因为在这种情况下求助于仿射变换的概念是不可能的。因而，需要在稀疏点上定义的变换的“自然延伸”到整个稠密空间，例如，其通过刚性变换来实现。
在第一阶段图像期间，换言之，造影剂前序列期间，与引线和标记物对的匹配对应的弹性恢复场在这一阶段期间被记录并且利用相应的心脏时相对其标记。这创建了以上提及的用心脏时相索引的扭曲映射。但是，在存储那些弹性变换之前，他们被分解为仿射变换加上相对弹性扭曲，所述仿射变换是匹配标记物的变换，所述相对弹性扭曲是在仿射变换被校正后仍存在的弹性扭曲。
扭曲映射提供一组其也被记为
如果Wt是沿时间与引线相匹配的完全弹性变换，并且如果At是沿时间与标记物相匹配的仿射变换，那么所述相对弹性扭曲变换被定义为Rt=Wt*At-1。
这作为心脏时相的函数存储。
根据示范性实施例，在构建所述映射时，将相应的相对弹性变换平均，例如在几个图像对应于同一时相值的情况下，即对应于非连续的帧索引tA、tB等的图像。优势是，仅获得针对条目的一个变换，其计入图像tA、tB等。
根据示范性实施例的又一方面，排除缩放的仿射变换是刚性变换。
根据示范性实施例，所述整合的第一图像是基于引线的支架增强图像。
例如，所述整合的第一图像通过使用造影剂注射前的图像和使用引线和标记物对的追踪结果来实现。这产生了包括增强支架的图像或图像序列，所述增强支架通过弹性运动补偿的时间整合获得。
根据示范性实施例，步骤c2）包括标记物追踪。
在造影剂注射之后，在造影剂下引线变得不可见。然而，使用以上所提及的步骤C中使用的标记物检测方法的优化版本，所述标记物仍可见并且能被正确地追踪。
根据示范性实施例的另一方面，执行步骤e）以实现仿射变换。
根据示范性实施例，通过计算恢复变换，扭曲映射计入弹性变换并且计算的基于第一特征的跨标准变换计入仿射变换。
换言之，第一，基于当前心脏时相并使用造影剂前的扭曲映射，获取相应的弹性变换是可能的。然而，从扭曲映射获取的是相对弹性变换这一变换与当前标记物匹配变换At进行编排以形成恢复场：
备有这一弹性变换，其被应用在例如当前造影剂注射的图像中，并且与一个或多个造影剂前增强图像组合之后，可能生成或产生（一个或多个）最终图像，根据本发明，该最终图像也被指代为基于引线的支架增强减影结果。
根据示范性实施例的另一方面，所述对象是患者并且所述感兴趣区域涉及心血管，并且其中仿射变换补偿呼吸运动和平移心脏运动，并且其中弹性变换补偿由心脏运动导致的弯曲运动。
根据示范性实施例的另一方面，在步骤a1）之后但在步骤f）之前实施步骤a5）。
根据示范性实施例的另一方面，在步骤a2）到a4）的序列之前或与其并行实施步骤a5）。
根据示范性实施例的另一方面，在步骤e）之前实施步骤b）。
然而，何时执行何步骤的特定顺序的安排可以被调整以便提供本发明使用的特定系统的优化表现。例如，在尽可能即时地需要一个结果时，可以在经调整的系统上并行地执行计算步骤，所述系统具有处理装置或处理单元，适于同时执行几个计算操作以便以最快的时间提供来自子步骤的结果，因而带来接近实时的显示图像的结果，例如，基于引线的支架增强减影结果。
根据示范性实施例的另一方面，向用户显示组合的跨标准图像。
根据示范性实施例的另一方面，物理对象是支架。
根据示范性实施例的另一方面，时相属性涉及心脏时相。
根据示范性实施例的另一方面，第一特征是第一多个第一图像中和至少一个第二图像中的标记物，其中第二特征是支架的导丝。
根据示范性实施例的另一方面，步骤f）包括融合两个图像。
根据另一方面，融合包括减影。
作为范例，术语减影用于将一个图像加到另一个上。作为另一范例，术语减影指代从一个图像中减去另一个。
根据示范性实施例的另一方面，融合包括叠加。
根据示范性实施例的另一方面，融合包括以空间或时间交错的方式显示。
根据示范性实施例，在步骤f）根据生成的恢复变换来变换整合的第一图像；并且其中，将经变换的整合的第一图像与至少一个第二图像组合。
这提供了如下的优点：第二图像，例如注射造影剂的图像，中的当前或实际状况，在所谓的真实世界环境中，即，在X射线图像中，例如透视图像中，向用户显示状况。由于这一第二图像还没有被进一步变换，因此例如，X射线图像中的具体内容，没有被进一步影响并且因而用户可以很容易解读它。
根据示范性实施例的另一方面，在步骤f）根据所生成的恢复变换来变换所述至少一个第二图像；并且其中，经变换的至少一个第二图像与整合的第一图像相组合。
根据示范性实施例的另一方面，在步骤f）根据所生成的恢复变换来变换所述至少一个第二图像和所述整合的第一图像；并且其中，经变换的图像相互组合。
根据示范性实施例，所述至少一个第二图像和所述整合的图像均以所生成的恢复变换的预定比例变换。
这提供了以如下的方式变换两个图像的可能性，即能够调整结果以提供具有最佳可解读性的图像，即，用户，例如，诸如外科医生的临床工作者，可以容易地阅览和解释图像中所示的特征的图像。例如，假使第二图像本身提供非常变形或不是很容易阅览的情形，并且同时，所述整合的第一图像也在某种意义上不是很容易理解，可以建议寻找一种能匹配两个图像的虚拟的中间变换。
根据示范性实施例，在步骤e）之前，根据至少一个第二图像的时相属性，对至少两个所记录的扭曲映射的相对弹性扭曲变换事例进行内插。
所述内插提供的优势为得到增强的相对弹性扭曲变换事例、或值，而不需要生成具有高分辨率的扭曲映射，换言之，不必为映射生成大量相对弹性扭曲变换事例。例如，假使记录了几个第二图像而仅选择这些图像中的一个，因为其提供了所述第二特征，例如标记物，的最佳可视性，并且该选定的图像具有的时相属性，例如心脏时相索引，并不直接与存储在扭曲映射中的事例或值中的一个的时相属性相匹配，那么内插生成可以说是丢失的事例、或值，以便为基于时相属性的正确关联的恢复提供尽可能最高的准确性。这允许即使使用低分辨率的扭曲映射也可获得良好的扭曲结果，这在如果第一阶段期间的图像采集速率受限时可能发生。这允许以更低的帧率工作，其对应于更低的X射线剂量。
根据示范性实施例，术语事例指代广义上的“值”。
根据示范性实施例，所述变换由参数定义。根据另一示范性实施例，所述变换由全向量场定义。
根据示范性实施例，在步骤c1）之前，根据第二标准采集第二多个第二图像；并且其中，所述第二多个图像中的至少一个被选择为至少一个第二图像。
这提供了选择其中能够容易地检测到第一特征，例如所述标记物，的第二图像的可能性。这也暗示了用于例如使用X射线图像采集设备采集图像的剂量可以被减少的优势，这对于患者和临床人员两者都是极大的宽慰。
根据示范性实施例，步骤f）包括以在一段时间上利用变化的渐变因子以合并的方式组合图像。
根据示范性实施例的又一方面，所述合并包括持续地显示图像中的一个同时使图像中的另一个周期性地渐显和渐隐。
根据示范性实施例，持续地显示所述至少一个第二图像并使经变换的整合的第一图像周期性地渐显和渐隐。
通过渐显和渐隐所述整合的第一图像，例如，基于引线的支架增强图像，或增强前支架图像，可能显示具有其所有信息的第二图像而不受与增强前支架图像本身的组合的任何覆盖。换言之，向用户提供诸如注射造影剂的图像的第二图像中示出的信息，其中，示出关于血管结构和血管状况的详细信息，而仅示出第一特征，例如标记物。通过渐显所述整合的第一图像，这一额外的信息，例如，被叠加或添加到所述第二图像，因而至少部分地覆盖在原始第二图像中示出的信息的一部分。但是之前已看到第二图像的用户已经收到所述信息，使得他或她可以通过将，例如，增强前支架图像与所述第二图像的全部信息内容组合，以一种增强的方式理解所述状况。
在另一范例中，假使用户习惯阅读增强前支架图像，则在增强前支架图像和第二图像之间布置渐变也是可能的，其中，必须注意已向图像中的任一个应用了恢复变换，使得两个图像示出同一恢复或变换状态，从而，例如，从变换的增强前支架图像开始，持续地增加第二图像的显示以至两个图像大概相互融合的程度并且之后渐隐增强前支架图像以使得在没有增强前支架图像的情况下示出第二图像。当然，之后该渐显和渐隐过程可以以相反的方式应用以提供类似电影回放的图像序列。
根据示范性实施例的另一方面，持续地显示所述整合的第一图像并且使经变换的至少一个第二图像周期性地渐显和渐隐。
根据示范性实施例的另一方面，持续地显示经变换的至少一个第二图像并使经变换的整合的第一图像周期性地渐显和渐隐。
根据示范性实施例的另一方面，持续地显示经变换的整合的第一图像并使经变换的至少一个第二图像周期性地渐显和渐隐。
根据示范性实施例的另一方面，针对至少一个心脏周期采集所述第一多个第一图像；其中，针对心脏周期的不同时相生成几个不同的整合的第一图像；并且其中，针对至少一个心脏周期采集第二多个第二图像；并且其中，针对心脏周期的不同时相生成组合的跨标准图像。这允许计入运动动力学并观察血管和内假体的时间变形。
根据示范性实施例的另一方面，将组合的跨标准图像显示为电影回放。
根据示范性实施例，所述系统包括适于显示组合的跨标准图像的显示器。
根据示范性实施例，所述图像采集设备是X射线采集设备，并且其中，所述第一多个第一图像和所述至少一个第二图像是X射线图像。
根据示范性实施例，所述处理装置单元适于根据所述至少一个第二图像的时相属性内插至少两个所记录的扭曲映射的相对弹性扭曲变换事例。
根据示范性实施例的另一方面，所述处理装置适于：根据所生成的恢复变换来变换所述整合的第一图像；并且将经变换的整合的第一图像与所述至少一个第二图像组合。
根据示范性实施例的另一方面，所述图像采集设备适于根据第二标准采集第二多个第二图像；并且其中，所述处理装置适于将第二多个图像中的至少一个图像选择为所述至少一个第二图像。
根据示范性实施例的另一方面，所述处理装置适于在一段时间内以合并的方式利用变化的渐变因子组合所述图像，用于组合的跨标准图像。
在本发明的另一示范性实施例中，提供一种计算机程序或计算机程序单元，其特征在于其适于在合适的系统上执行根据前述实施例中的一个的方法的方法步骤。
所述计算机程序单元因而可能存储在计算机单元上，其可能也是本发明的实施例的一部分。这一计算单元可以适于执行或引起执行以上描述的方法的步骤。此外，其可适于操作以上描述的装置的部件。所述计算单元可适于自动操作和/或执行用户的指令。计算机程序可被载入到数据处理器的工作存储器中。所述数据处理器因而可以被装备为实施本发明的方法。
本发明的示范性实施例包括从一开始就使用本发明的计算机程序和通过升级将已有程序变为使用本发明的程序的计算机程序两者。
更进一步，所述计算机程序可能能够提供完成如上所述的本方法的示范性实施例的程序的所有步骤。
根据本发明的又一示范性实施例，提供一种计算机可读介质，例如CD-ROM，其中，所述计算机可读介质在其上存储计算机程序单元，该计算机程序单元如先前部分所描述。
然而，所述计算机程序也可通过诸如万维网的网络呈现并且可被从这样的网络中下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明的又一示范性实施例，提供一种使得计算机程序单元可被下载的介质，该计算机程序单元被布置为执行根据之前描述的本发明的一个实施例的方法。
必须指出，本发明的实施例是根据不同主题描述的。特别是，一些实施例是关于方法类型权利要求描述的而其他实施例是关于装置类型权利要求描述的。然而，本领域技术人员从以上和以下的描述中将得出，除非另外指出，否则，除属于一个主题类型的特征的任意组合以外，本申请也公开关于不同主题的特征之间的任意组合。然而，能够组合所有特征以提供比所述特征的简单加和更大的协同效应。
必须指出，本发明的示范性实施例是根据不同主题描述的。特别是，一些示范性实施例是关于装置类型权利要求描述的而其他示范性实施例是关于方法类型权利要求描述的。然而，本领域技术人员从以上和以下的描述中将得出，除非另外指出，否则，除属于一个主题类型的特征的任意组合以外，本申请也公开关于不同主题的特征之间的任意组合，特别是装置类型权利要求的特征和方法类型权利的特征之间的任意组合。
附图说明
也可从下文中将要描述的实施例的范例导出本发明的以上定义的方面和其他方面、特征和优势，并参照实施例的范例进行了解释，但是本发明不限于其。下文中将参考附图更加详细地描述本发明。
图1示意性地示出了根据本发明的用于产生物理对象的图像的系统；
图2a示意性地示出了根据本发明的用于产生物理对象的图像的方法的示范性实施例的基本步骤；
图2b示意性地示出了图2a的方法的又一示范性实施例；
图3示意性地示出了图2b的方法的又一示范性实施例的进一步的子步骤；
图4示意性地示出了图2b的方法的又一示范性实施例；
图5示意性地示出了图2b的方法的又一示范性实施例；
图6示意性地示出了图2b的方法的又一示范性实施例；
图7示意性地示出了图2b的方法的又一示范性实施例；
图8示意性地示出了用于匹配引线上的点的范例；
图9示出了将图8的引线匹配延伸到图像中其他点的范例。
具体实施方式
图1示意性地示出了用于产生物理对象的图像的系统10，所述物理对象例如是通过介入设备12插入到患者14的诸如心脏血管的血管中的支架。作为范例，介入设备12是用于插入支架的导丝。
系统10包括具有提供用于生成X射线辐射的X射线辐射源18的X射线成像采集设备16。提供台20用于接收将要被检查的受试者，例如患者14。此外，X射线图像采集设备16包括定位于X射线辐射源18对面的探测模块22。在辐射程序中，受试者或患者14被定位于X射线辐射18和探测模块22之间。后者向通过线缆连接26向与X射线图像采集设备16连接的控制单元或处理装置24发送数据。当然，线缆连接26也可以以无线连接（未示出）的形式提供。介入设备12连接到接口28，其连接在图1中未示出并且其也可以作为基于有线的或基于无线的连接实现。接口28通过连接29和30分别连接到处理装置24和X射线采集设备16。此外，显示器32连接到处理装置24。
X射线图像采集设备16以所谓的C型X射线图像采集设备的形式提供，其中X射线源18和探测模块16被布置在C型臂32的相对的两端。C型臂32绕表示为z轴的水平轴被能旋转地安装。C型臂还可如箭头34指示地以圆形或半圆形的形式旋转。此外，根据示出的范例，C型臂32被安装于从密封40悬挂的支撑36，其中，该支撑能够绕表示为x轴的竖直轴旋转。因而，X射线图像可以从患者14的不同感兴趣区域的不同方向采集。接口设备28被布置为由用户输入信息或命令。如果用户需要的话，例如因为复杂医学介入，接口设备28也适于连接处理单元并且因而也连接X射线图像采集设备与其他设备。
应该注意，该范例示出为CT型X射线图像采集设备，但是本发明也涉及其他类型的X射线图像采集设备，例如CT系统。当然，作为X射线图像采集设备，也可替代图1中示出的那个而使用更加简化的C型臂设备或者甚至是不能绕患者旋转的固定X射线图像采集设备。
X射线图像采集设备16适于采集表明第一标准的第一多个第一图像并采集表明第二标准的至少一个第二图像。
处理装置24包括追踪单元24a、关联单元24b、确定单元24c、恢复单元24d和生成单元24e。追踪单元24a适于在表明第一标准的第一多个第一图像中追踪预定第一特征和预定第二特征。追踪单元24a也适于在表明第二标准的至少一个第二图像中追踪预定第一特征。确定单元24c适于确定第一特征变换和确定相对于第一特征变换的第二特征变形向量场。确定单元24c也适于确定基于第一特征的跨标准变换。关联单元24b适于关联和记录与至少两个时相属性对应的第二特征变形向量场。恢复单元24d适于通过编排基于第一特征的跨阶段变换和与匹配的时相属性对应的第二特征变形向量场来恢复当前物理变形。此外，生成单元24e适于基于恢复的物理变形生成组合的跨标准图像。
根据示范性实施例，未进一步示出，处理装置24适于接收所采集的表明第一标准的第一多个第一图像以及识别并记录针对第一多个第一图像的每一图像的时相属性。处理装置24也适于：在第一多个第一图像的每一图像中至少检测预定第一特征和预定第二特征并且确定第一特征的位置并追踪；追踪第一多个第一图像的每一图像中的第一特征和第二特征并且将那些图像配准到第一图像中的一个，该一个图像被确定为参考图像，计算所述配准以使其对应于每个第一图像的第一特征和第二特征与参考图像的第一特征和第二特征的空间匹配；其中，所述配准通过弹性扭曲（warping）场实现。处理装置24还适于将弹性恢复场分解为仿射变换和相对弹性扭曲变换的组合。此外，处理装置24还适于记录所述相对弹性扭曲变换事例或值并用相应的时相属性标记他们，其中创建扭曲映射，以及通过整合第一多个第一图像中的至少两个图像生成整合的第一图像，其中所述整合是时间整合，并且其中对所述至少两个图像进行弹性运动补偿。处理装置24也适于接收至少一个第二图像并针对至少一个第二图像识别和记录时相属性并在所述至少一个第二图像中检测第一特征并且通过确定它们的位置以追踪第一特征。处理装置24还进一步适于：计算基于第一特征的跨标准变换用于将整合图像中的第一特征与所述至少一个第二图像中的第一特征随时间相互对应，其中，所述计算基于之前确定的第一特征的位置和之前追踪的第一特征的位置；并且通过以下来生成恢复变换：将所记录的扭曲映射的相对弹性扭曲变换事例或值中的一个与和所述至少一个第二图像的时相属性匹配的时相属性相关联并且将经关联的相对弹性扭曲变换与计算的基于第一特征的跨标准变换组合。最后处理装置24也适于通过组合整合的第一图像和至少一个第二图像来生成组合的跨标准图像，其中，所述整合的第一图像和所述至少一个第二图像中的至少一个已根据所生成的恢复变换进行了变换。
以下更加详细地描述将要用于如上所描述的系统10的根据本发明的程序。
图2a示出了用于产生物理对象的图像的方法50的示范性实施例，包括如下步骤；
首先，在追踪步骤52，追踪表明第一标准的第一多个第一图像中的预定第一特征和预定第二特征。同样，确定第一特征变换和相对于第一特征变换的第二特征变形向量场。接下来，在关联步骤54，关联并记录与至少两个时相属性对应的第二特征变形向量场。在进一步的追踪步骤56，追踪表明第二标准的至少一个第二图像中的所述预定第一特征。然后，在确定步骤58，确定基于第一特征的跨标准变换。进一步地，在恢复步骤60，通过编排基于第一特征的跨阶段变换和与匹配的时相属性对应的第二特征变形向量场恢复当前物理变形。然后，在生成步骤62，基于恢复的物理变形生成组合的跨标准图像。输入以及步骤的关系由箭头64指示，该箭头从在前步骤指向随后或依赖步骤并示出影响的方向或输入。例如，在图2a中未进一步示出，由箭头66指示在第一时间段或根据部分时间中在图像中表明的第一标准，并且由箭头68指示在第二时间段或根据部分时间在图像中表明的第二标准。这也由将示意图分为左或第一部分和右或第二部分的线70指示。
在示出的范例中，箭头代表图像链接，或变换链接，或特征链接。例如，从52向58分出的箭头64a指示特征链接。从52向54分出的箭头64b指示变换链接。从52向62分出的箭头64c指示图像链接。从56向58分出的箭头64d指示特征链接。从58向60分出的箭头64e指示变换链接。从54向60分出的箭头64f指示变换链接。从60向62分出的箭头64g指示变换链接。从56向62分出的箭头64h指示图像链接。
根据示范性实施例，例如，造影剂前的时间阶段作为第一标准，箭头64a可代表参考图像中作为第一特征的第一标准标记物，以及支架的引线作为第二特征。
箭头64b可代表诸如心脏时相的任何时相属性与参考图像之间的相对弹性变换。
箭头64c可代表所谓的支架增强图像（为进一步解释这一术语，也参见下文）。
箭头64d可代表，例如造影剂的时间阶段作为第二标准时，第二标准当前图像中作为第一特征的标记物。
箭头64e可代表当前图像和参考图像之间的仿射变换。
箭头64f可代表当前心脏时相和参考图像之间的相对弹性变换。
箭头64g可代表相对弹性变换与仿射变换的编排。
箭头64h可代表通过将当前图像带入62指示的生成步骤。
在图2a中示出的范例中，可以贯穿诸步骤提供诸如心脏时相的时相属性。
如图2b中可以看到的，另一示范性实施例提供用于产生物理对象的图像的方法110，包括如下步骤：
第一，在接收步骤112接收表明第一标准118的第一多个114第一图像116a、116b、116c。针对第一多个114图像116a、b、c的每一图像通过时相属性识别步骤122识别并记录时相属性120。
用时间线121指示随时间t的时相属性120的识别。
对进一步步骤提供时相属性120由箭头123a和123b指示，该箭头从指示时相属性识别步骤122的方框中引出到其他步骤（见下文）。
例如，第一多个114图像包括包含物理对象的对象的感兴趣区域的图像序列。例如，所述对象是患者14，其中，物理对象是插入患者血管中的支架。
作为范例，第一标准118指代未注射造影剂的第一阶段，其中采集第一多个114图像。第二标准119指代，例如，注射了造影剂的第二阶段。
两个阶段的分隔在图2b中用虚线125指示，其将示意图分为指代第一标准118的左半部，或者换言之，未注射造影剂的阶段。线125的右侧的图2b的右侧部分指代具有第二标准119的第二阶段，其中已注射造影剂。
针对两个阶段的分离，可提供检测器，其中检测器基于预定的阈值将没有注射造影剂的第一阶段与注射了造影剂的第二阶段分离。例如，一旦注射了造影剂，检测器（未示出）检测到造影剂团剂的到达。
时相属性120识别122指代，例如，患者14的心脏时相。
在检测步骤124，检测第一多个114第一图像的每一图像中的预定第一特征126和预定第二特征128并确定第一特征126的位置。
此外，如在具有支架的范例中，预定第一特征126包括标记物并且预定第二特征128包括引线，例如，用于支架植入程序的导丝。
此外，在追踪和配准步骤127，追踪第一多个114第一图像的每一图像中的第一特征126和第二特征128。那些图像被配准到第一图像中的一个，该一个图像116a被确定为参考图像116R。计算所述配准以使其对应于每一第一图像的第一特征和第二特征与参考图像的第一特征和第二特征的空间匹配。所述配准是通过弹性恢复场实现的。
此外，在分解步骤130，弹性恢复场被分解为仿射变换和相对弹性扭曲变换的组合。
由于检测步骤124、追踪和配准步骤127和分解步骤130相互之间直接相关，因此在示意图中这些步骤用公用方框129指示。此外，针对这些步骤，即，检测步骤124、追踪和配准步骤127和分解步骤130，提供所接收的第一多个114第一图像，其由进入指示那些步骤的方框的箭头131指示。
根据一个范例，方框129包括标记物和引线追踪。
在记录步骤132，记录并用相应的时相属性120标记相对弹性扭曲变换事例、或值，该相应的时相属性从时相属性识别步骤122导出。因而，创建扭曲映射134。扭曲映射提供一组事例或值其也被引用为
时相属性的输入用进入指示记录步骤132的方框的箭头123a指示。
针对记录步骤132，提供检测步骤124、追踪和配准步骤127及分解步骤130的结果，其由箭头133指示，该箭头从方框129出来进入指示记录步骤132的方框。
在生成步骤136，通过整合第一多个114第一图像中的至少两个图像生成整合的第一图像138，其中所述整合是时间整合。也对所述至少两个图像进行弹性运动补偿。因而，针对这一生成步骤136，提供所接收的多个图像114，其由进入指示生成步骤136的方框的箭头137指示。
根据示出的示范性实施例，方法110涉及产生支架的图像。所述整合的第一图像138，例如，是基于引线的支架增强图像。
在进一步的接收步骤140，接收表明第二标准119的至少一个第二图像142，其中针对所述至少一个第二图像142识别和记录时相属性120。
在进一步的检测步骤146，在所述至少一个第二图像142中检测预定第一特征126并且通过确定他们的位置来追踪所述第一特征126。
针对所述进一步的检测步骤146，提供所述至少一个第二图像142，其由进入指示进一步检测步骤146的方框的箭头145指示。
然后，在计算步骤148，计算基于第一特征的跨标准变换149，用于将所述参考图像116R中的第一特征126与所述至少一个第二图像142中的第一特征126沿时间相互对应。所述计算是基于在步骤124中确定的所述第一特征126的位置和步骤146中追踪的第一特征126的位置的，其由进入指示计算步骤148的方框的箭头147指示。
此外，从检测步骤124直接或经由生成步骤136向计算步骤148提供第一多个114第一图像中的第一特征126的位置。第一特征位置的这一提供由箭头150a和150b指示，箭头150a从方框129引出指向指示生成步骤136的方框，箭头150b从指示生成步骤136的方框引出指向指示计算步骤148的方框。
在生成步骤152，通过以下生成恢复变换153：将所记录的扭曲映射134的相对弹性扭曲变换事例或值中的一个与和所述至少一个第二图像142的时相属性匹配的时相属性相关联并组合经关联的相对弹性扭曲变换和所计算的基于第一特征的跨标准变换149。
根据示范性实施例，未进一步示出，所述恢复变换（153）是变形恢复变换。
根据示范性实施例，未进一步图示，在构建扭曲映射时，将相应的相对弹性变换平均，例如，在对应同一时相值的几个图像，即，对应于不连续帧索引tA、tB等的图像，的情况下。优势是，针对条目仅获得计入图像tA、tB等的一个变换。
由时相属性识别步骤122提供的时相属性的关系由从右侧进入指示生成步骤152的方框的箭头123b指示。图2b中从左侧进入指示生成步骤152的方框的箭头156指示提供扭曲映射134的子步骤，该扭曲映射具有所记录的相对弹性扭曲变换事例或值，其中选择这些中与时相属性匹配的一个。所计算的基于第一特征的跨标准变换149进入生成步骤152，由从上方进入该方框的箭头158指示。
如果Wt是沿时间与作为第二特征128的引线匹配的完全弹性变换，并且如果At是沿时间与标记物匹配的仿射变换，那么所述相对弹性扭曲变换被定义为Rt=Wt*At-1。关于恢复变换153，首先，基于当前心脏时相并使用造影剂前扭曲映射134，获取相应的弹性变换是可能的。然而，从扭曲映射134获取的是相对弹性变换这一变换与当前标记物匹配变换At组合以形成恢复场：
在进一步生成步骤160中，通过组合所述整合的第一图像138和所述至少一个第二图像142生成组合的跨标准图像162，其中所述整合的第一图像138和所述至少一个第二图像142中的至少一个已根据生成的恢复变换153变换，该变换以来自生成步骤152的结果的形式提供，并由进入指示所述进一步的生成步骤160的方框的箭头159指示。提供所述整合的第一图像138由箭头161指示，该箭头进入方框指示进一步的生成步骤160的方框。
例如，生成步骤160包括其中在这一项中，[图像]可包括所述整合的第一图像138和/或所述至少一个第二图像142。
例如，然后提供或输出进一步的生成步骤160的结果，即，组合的跨标准图像162，用于进一步使用，其由箭头163指示，例如用于显示组合的跨标准图像162。
以上描述的方法的一个优势是在生成步骤152中计算所述恢复，扭曲映射134计入弹性变换并且计算的基于第一特征的跨标准变换149计入仿射变换。因而，组合的跨标准图像162提供例如是X射线图像的第二图像142中示出的信息，加上在增强前支架图像中提供的信息，该增强前支架图像也被变换到第二图像142中的实际状况。因而，为用户提供关于例如插入到血管中的支架的状况增强的详细信息。因而，根据本发明的方法提供这样的优势：尽管关于引线，其为第二特征128，的状况的信息在第二图像142中不可见，然而还是在组合的跨标准图像162中提供了可以说是丢失的信息，就像其在图像142中是可见的一样。
因而，假使所述对象是患者并且所述感兴趣区域涉及心脏血管，仿射变换补偿呼吸运动和平移的心脏运动而弹性变换补偿由心脏运动造成的弯曲运动。
从图2b中，可以看出几个步骤相互依赖，其意味着一些步骤必须在后续步骤能够执行前实施，然而也可看出与图2b中的布置相反，一些步骤也可并行地或在其他步骤之后执行。由于方法步骤和子步骤用圆角方框表示并且用指示单个步骤的相关性的箭头表示从一步到另一步的数据流，因此以下变得清晰：生成步骤136可以在接收步骤112之后但是执行生成步骤160之前执行。作为另一范例，生成步骤136可以在检测步骤124、追踪步骤126、分解步骤130和记录步骤132的序列之前或并行地执行。作为另一范例，记录步骤132可以在生成步骤152生成恢复变换153之前执行。
根据示范性实施例，未进一步详细示出，向用户显示组合的跨标准图像162，例如在图1中示出的显示器32上显示。
根据示范性实施例，所述第一多个114第一图像和所述至少一个第二图像142由X射线图像采集，例如通过图1中的X射线采集设备16。但是，应该注意，这一实施例没有在图2b中进一步示出，但是可以很容易地理解。
必须注意，在图3到6中示出的进一步示范性实施例中，使用同样的附图标记表示相似、分别相同的方法步骤和结果。此外，应该注意，仅描述了其他实施例的不同或额外的特征。换言之，如果没有指出相反情况，实施例具有如参照图2b所描述的相同特征和步骤。
根据图3中所示的方法210的另一示范性实施例，详细示出了所述组合的跨标准图像162的生成。在生成步骤260提供两个子步骤：在第一子步骤，提供变换步骤272，其中所提供的整合的第一图像138根据生成的恢复变换153被变换为经变换的整合的第一图像273。针对变换步骤272，整合的第一图像138从左手侧通过箭头161进入指示变换步骤272的方框并且生成的恢复变换153如箭头159指示从上方进入指示变换步骤272的方框。
作为第二子步骤，提供整合步骤278，其中组合所述经变形的整合的第一图像273与所述至少一个第二图像142。这由从指示变换步骤272的方框从上方进入整合方框278的箭头280和指示第二图像142从右手侧进入到指示整合步骤278的方框的箭头282指示。
换言之，生成步骤260包括变换子步骤272和整合子步骤278，因而提供组合的跨标准图像162。
根据另一示范性实施例，提供在图4中图解地示出的方法310。在该实施例中，提供生成步骤360，其包括以变换步骤384的形式的第一子步骤，其中所述至少一个第二图像142根据生成的恢复变换153被变换为经变换的第二图像385。这由从上方进入变换步骤384的方框的箭头159指示。作为第二子步骤，提供组合步骤386，其中，所述经变换的第二图像385与所述整合的第一图像138组合。这由从左手侧进入指示组合步骤386的方框的箭头374和从上方进入指示组合步骤386的方框的箭头380指示。
根据示出的范例，为了扭曲血管图像，必须在合适的方向中使用变换。这通过在映射中存储的“逆”变换实现。这也通过直接存储正确指向的变换实现。
例如，正确指向的变换指代从参考图像到当前（或实况）图像或从当前图像到参考图像的变换。当然，这也可以包括从当前图像和从参考图像到两者之间的预定图像的变换。
根据另一示范性实施例，图3、4和5中的实施例涉及映射中的一些特定的预计算，或步骤153中一些特定的计算。
然而，由于逆变换是繁锁的，因此根据另一示范性实施例在映射中计算和存储所需的变换。
因而，生成了组合的跨标准图像162。必须注意，与图3中示出的示范性实施例相比，根据图4，第二图像142在与所述整合的第一图像138组合之前被变换，而在图3中，所述第二图像142与经变换的整合的第一图像138组合。
根据另一示范性实施例，未进一步具体示出，所述至少一个第二图像142和所述整合的第一图像138两者均根据生成的恢复变换153被变换。然后，经变换的图像相互组合以生成组合的跨标准图像162。
根据未进一步示出的另一示范性实施例，所述至少一个第二图像142和所述整合的图像138均以生成的恢复变换153的预定比例变换。
参考图5，在另一示范性实施例中示出了方法410，其中针对生成步骤152，根据所述至少一个第二图像142的时相属性120对内插子步骤488提供至少两个所记录的扭曲映射134的相对弹性扭曲变换事例，该时相属性120是从时相识别步骤122导出的。时相属性的贡献由从右侧进入指示内插步骤488的方框的箭头454指示。在图5中，从上方进入指示内插步骤488的方框的箭头158指示提供生成步骤152中使用且实际不在内插步骤488中使用的计算的基于第一特征的跨标准变换149。在内插步骤488，所述至少两个所记录的相对弹性扭曲变换事例被内插。
所述至少两个所记录的扭曲映射434的相对弹性扭曲变换值的输入由箭头456指示。将内插步骤488的结果提供给生成步骤152，该步骤的结果是恢复变换153。由箭头489指示提供结果到生成步骤152。
内插步骤488提供获得增强的结果的可能性，因为即使在扭曲映射中没有关于所述第二图像142的时相属性的真正匹配的值，也可通过内插创建针对所述扭曲映射的准确值。因而，生成步骤152中生成的恢复变换153是基于扭曲映射134的内插值的。因而，为了生成组合的跨标准图像162，扭曲映射134可包括几个值而没必要为该扭曲映射本身提供高的分辨率。
因而，仅须为扭曲映射生成较少数量的值，因为尽管扭曲映射具有较低分辨率，但是内插提供了可以说是高的分辨率。
根据本发明的另一示范性实施例，图5描述了方法510，其中采集表明第二标准119的第二多个543第二图像542a、542b、542c。该第二多个543进入选择步骤590，其中选择所述第二多个543中的至少一个图像作为至少一个第二图像542，以与如上所述相似的方式用于进一步的步骤。基于提供时相属性120的时相属性识别程序122针对选择的至少一个第二图像542识别和记录时相属性。
以与如上所述的方法相似的方式，为进一步的步骤提供所选择的第二图像542，特别是参考图2b，即，第二图像542进入进一步的检测步骤146，其中，在所述至少一个第二图像542中检测预定第一特征126。这由进入指示检测步骤146的方框的箭头563指示。
第二图像542也进入生成步骤160，其由从右手侧进入指示生成步骤160的方框的箭头561指示。
图7示出了方法610的另一示范性实施例，其中，提供生成步骤660，其包括作为子步骤的组合692，其中，在一段时间内以合并的方式利用变化的渐变因子组合所述图像。在组合步骤692之前，所述整合的第一图像138和所述至少一个第二图像142中的至少一个已在变换步骤694中根据生成的恢复变换153进行了变换。
因而，针对变换步骤694提供整合的第一图像138，其由从左侧进入指示变换步骤694的方框的箭头695指示。此外，针对变换步骤694也提供第二图像142，其由从右侧进入指示变换步骤694的方框的箭头697指示。然后为以变化的渐变因子合并图像的组合步骤692提供变换步骤694的结果，其中所述图像中的至少一个已被变换。由从上方进入指示组合步骤692的箭头698指示提供所述结果。因而，生成步骤660的结果是变化的组合的跨标准图像662。
根据一个范例，未进一步示出，组合子步骤692中的合并包括持续地示出图像中的一个同时使图像中的另一个周期性地渐显和渐隐。
例如，在使经变换的整合的第一图像周期性地渐显和渐隐的同时持续地示出所述至少一个第二图像142。因而，保证了第二图像142中没有任何信息由于经变换的整合的第一图像的不断叠加而丢失。换言之，因为能看到第二图像142而没有周期性地处于渐显或叠加的经变换的整合第一图像之间的任何额外信息，所以用户可以得到否则将隐藏在组合的跨标准图像中的信息。
根据又一示范性实施例，未进一步示出，针对至少一个心脏周期采集第一多个第一图像并且针对心脏周期的不同时相生成几个不同的整合的第一图像。针对至少一个心脏周期采集第二多个第二图像并且针对心脏周期的不同时相生成组合的跨标准图像。作为范例，组合的跨标准图像显示为电影回放。
现在参考图8和9描述针对线从一个图像到另一图像的扭曲步骤的示范性实施例。
图8图解地示出了匹配引线上的点的程序，包括标记物。图8示出了第一引线w，由附图标记712指示，和第二引线W，由附图标记714指示。第一引线712和第二引线714是来自同一物理引线的两个不同图像。
第一引线712由附图标记716指示的第一标记物w(0)和由附图标记718指示的第二标记物w(1)限定。第一箭头720指示第一引线712上第一标记物716和第二标记物718之间的距离c。在第一引线712上指示第一点721。第一引线712上任意点的距离可被定义为s，由针对第一点721的第二箭头722指示。因而第一引线712上的第一点721通过w(s/c)来定义。
第二引线714由附图标记724指示的第三标记物W(0)和附图标记726指示的第四标记物W(1)定义。第三箭头728指示第二引线714上第三标记物724和第四标记物726之间的距离C。在第二引线714上指示第二点729。第二引线上任意点的距离可被定义为S，由针对第二点729的第四箭头730指示。因而第二引线714上的第二点通过W(S/C)来定义。
根据第一引线712上扭曲第二引线714以使：
s/c=S/C
或以另一定义：
s=S*c/C
执行所述扭曲以使得第二引线714（W）匹配第一引线712（w），使得保留沿引线的相对距离。第二引线714到第一引线712的扭曲由三个虚线箭头指示，其中的一个由从第三标记物724指向第一标记物716的732指示，第二个箭头由从第四标记物726指向第二标记物718的734指示，并且第三个箭头由从第二点729指向第一点721的736指示。
关于所述引线，这正确地推广了具有沿标记物之间的段的缩放的仿射变换的情形，即，分别为第一标记物716和第二标记物718之间的及第三标记物724和第四标记物726之间的段。
一旦计算了引线上的点的变换，所谓的引线匹配的扭曲被扩展到图像中其他点，其在图9中描述。
例如，由附图标记738指示的第一点p位于第一引线712的周围，但是与第一引线712有一定距离。第一点738具有第一引线712上相应的最近点，其在下面被引用为第二点wp，由附图标记740指示，具有与第一点738最近的距离，该距离是第一点738在第一引线712上的正投影，由第一距离箭头742指示。通过744引用的第一引线角a(s/c)被定义为水平线746和第二点740处的边缘（peripheral）线748，或者换言之，与第一距离线742垂直的线，之间的夹角。
所述边缘线748也可被定义为第一引线在点wp处的切线。此外，边缘线750也可被定义为第二引线在点Wp处的切线。
关于第二引线714，第三点P由附图标记750指示，其位于第二引线714的周围，但是再次与第二引线714有一定距离。第三点750具有第二引线714上相应的最近点，其在下面被引用为第四点Wp，由附图标记752指示，具有与第三点750最近的距离，该距离是第三点750在第二引线714上的正投影，由第二距离箭头754指示。通过756引用的第二引线角A(S/C)被定义为水平线758和第三点752处的边缘线748，或者换言之，与第一距离线754垂直的线，之间的夹角。
针对扭曲，第三点750，或者点P，被映射到点p，即，第一点738，以使得点到引线的有符号的距离被保留并且使得与引线的角被保留。术语“有符号的距离”指代考虑引线的左侧和右侧。
这转化为：
P＝w+R(a-A)*WP
其中：
-w通过s=S*c/C定义
-WP是连接W至P的向量
-R(θ)是角度θ的旋转矩阵
-w+V是点和向量的仿射相加
根据示范性实施例，在整个图像上提供仿射情形的正确推广。
应该明确指出，尽管附图示出了不同实施例，每一附图关注本发明很多方面中的特定方面，但此处所述实施例也公开为所有可能的组合。
例如，图2b中的基本方法步骤可以与关于图3和图4描述的特征相组合。
例如，图2b中的基本方法步骤，以及之前提及的组合可以与关于图5描述的公开内插的特征组合。
例如，图2b中的基本方法步骤，以及之前提及的组合可以与关于图6描述的图像选择的特征组合。
例如，图2b中的基本方法步骤，以及之前提及的组合可以与关于图7描述的使用变化的渐变因子的合并组合。
作为又一实施例，图2b中的基本方法步骤可以与图3中描述的特征、图5中描述的内插的特征和图6中描述的图像选择的特征组合。
作为仍又一实施例，以上描述的组合可以与关于图7描述的使用变化的渐变因子的合并的特征组合。
此外，应该注意，本发明的一些方面是参考涉及方法类型方面的实施例描述的，而本发明的一些方面是参考装置类型方面描述的。然而，本领域技术人员将从实施例的描述中推断出，除非另外指出，否则，除属于一个主题类型的特征的任意组合以外，本文中也公开关于不同主题的特征之间的任意组合，特别是装置类型方面的特征和方法类型方面的特征之间的任意组合。
尽管在附图和以上的描述中图解和描述了本发明，但这样的图解和描述应被理解为图解性或示范性的而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、公开和从属权利要求，在实施所主张的本发明的基础上，本领域技术人员可以理解和实现公开实施例的其他变型。
在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”并不排除复数。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中记载的几项功能。在互不相同的从属权利要求中记载特定措施的这一仅有事实并不指示不能有利地组合这些措施。
计算机程序可以被存储和/或分布于合适的介质中，例如光学存储介质或与其他硬件一起或作为其他硬件的一部分提供的固态介质，但也可以以其他形式分布，例如通过互联网或其他有线或无线的远程通信系统。
权利要求中的任何附图标记均不应被理解为限制范围。

Claims (19)

1.一种用于产生物理对象的图像的系统(10)，所述系统包括：
图像采集设备(16)；以及
处理装置(24)，其包括追踪单元(24a)、关联单元(24b)、确定单元(24c)、恢复单元(24d)和生成单元(24e)；
其中，所述图像采集设备(16)适于采集表明第一标准的多个第一图像并且采集表明第二标准的至少一个第二图像；
其中，所述第一标准是没有注射造影剂的第一阶段，并且所述第二标准是注射了造影剂的第二阶段，并且
其中，所述追踪单元(24a)适于在表明第一标准的多个第一图像中追踪预定第一特征和预定第二特征；并且在表明第二标准的至少一个第二图像中追踪所述预定第一特征；
其中，所述确定单元(24c)适于确定第一特征变换；确定相对于所述第一特征变换的第二特征变形向量场；并且确定基于第一特征的跨标准变换；
其中，所述关联单元(24b)适于关联并记录与至少两个时相属性对应的第二特征变形向量场；
其中，所述恢复单元(24d)适于通过编排基于第一特征的跨阶段变换和与匹配的时相属性对应的所述第二特征变形向量场来恢复当前物理变形；并且
其中，所述生成单元(24e)适于基于所恢复的物理变形生成组合的跨标准图像。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理装置(24)适于：接收所采集的表明所述第一标准的多个第一图像并针对所述多个第一图像的每一图像识别和记录时相属性；在所述多个第一图像中的每一图像中至少检测所述预定第一特征和所述预定第二特征并且确定所述第一特征的位置；在所述多个第一图像中的每一图像中追踪所述第一特征和所述第二特征，并且将那些图像配准到所述第一图像中的一个，该一个图像被确定为参考图像，计算所述配准以使其对应于每一第一图像的所述第一特征和所述第二特征与所述参考图像的所述第一特征和所述第二特征的空间匹配；其中，所述配准通过恢复场实现；将所述恢复场分解为仿射变换和相对扭曲变换的组合；记录所述相对扭曲变换事例并且利用相应的时相属性标记它们，其中，创建扭曲映射；通过整合所述多个第一图像中的至少两个图像来生成整合的第一图像，其中，所述整合是时间整合；并且其中，所述至少两个图像是经过运动补偿的；接收表明所述第二标准的所述至少一个第二图像并且针对所述至少一个第二图像识别和记录时相属性；在所述至少一个第二图像中检测所述第一特征并且通过确定所述第一特征的位置来追踪所述第一特征；计算所述基于第一特征的跨标准变换，用于将整合的图像中的所述第一特征和所述至少一个第二图像中的所述第一特征沿时间相互对应，其中，所述计算是基于之前确定的所述第一特征的位置和之前追踪的所述第一特征的位置的；通过以下操作来生成用于恢复当前物理变形的恢复变换：将所记录的所述扭曲映射的相对弹性扭曲变换事例中的一个与和所述至少一个第二图像的所述时相属性匹配的时相属性相关联，并且编排经关联的相对扭曲变换与所计算的基于第一特征的跨标准变换；以及通过组合所述整合的第一图像和所述至少一个第二图像来生成所述组合的跨标准图像，其中，所述整合的第一图像和所述至少一个第二图像中的至少一个己根据所生成的恢复变换进行了变换。
3.根据权利要求1或2所述的系统，包括显示器(32)；其中，所述显示器(32)适于显示所述组合的跨标准图像。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述图像采集设备(16)是X射线图像采集设备；并且其中，所述多个第一图像和所述至少一个第二图像是X射线图像。
5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述处理装置(24)适于根据所述至少一个第二图像的所述时相属性内插至少两个所记录的所述扭曲映射的相对扭曲变换事例。
6.一种用于产生物理对象的图像的方法(50)，所述方法包括如下步骤：
a)在表明第一标准(66)的多个第一图像中追踪(52)预定第一特征和预定第二特征；并且确定第一特征变换；并且确定相对于所述第一特征变换的第二特征变形向量场；其中，所述第一标准是没有注射造影剂的第一阶段；
b)关联(54)并记录与至少两个时相属性对应的第二特征变形向量场；
c)在表明第二标准(68)的至少一个第二图像中追踪(56)所述预定第一特征；其中，所述第二标准是注射了造影剂的第二阶段；
d)确定(58)基于第一特征的跨标准变换；
e)通过编排基于第一特征的跨阶段变换和与匹配的时相属性对应的所述第二特征变形向量场来恢复(60)当前物理变形；以及
f)基于所恢复的物理变形生成(62)组合的跨标准图像。
7.根据权利要求6所述的方法，
其中，步骤a)包括如下的子步骤：
a1)接收(112)表明所述第一标准(118)的所述多个(114)第一图像(116)；针对所述多个(114)第一图像(116a、116b、116c)中的每一图像识别并记录所述时相属性(120)；
a2)在所述多个(114)第一图像中的每一图像(116a、116b、116c)中至少检测(124)所述预定第一特征(126)和所述预定第二特征(128)并确定所述第一特征(126)的位置；
a3)在所述多个第一图像(114)中的每一图像(116a、116b、116c)中追踪(127)所述第一特征(126)和所述第二特征(128)，并且将那些图像配准到所述第一图像中的一个(116a)，该一个图像被确定为参考图像(116R)，计算所述配准以使其对应于每一第一图像的所述第一特征和所述第二特征与所述参考图像的所述第一特征和所述第二特征的空间匹配；其中，所述配准通过恢复场实现；
a4)将所述恢复场分解(130)为仿射变换和相对扭曲变换的组合；以及
a5)通过整合所述多个(114)第一图像的至少两个图像来生成(136)整合的第一图像(138)；其中，所述整合是时间整合；并且其中，所述至少两个图像是经过运动补偿的；
其中，步骤b)包括将所述相对扭曲变换事例记录(132)为所述第二特征变形向量场并且利用相应的时相属性(120)标记它们；其中，创建扭曲映射(134)；
其中，步骤c)包括如下的子步骤：
c1)接收(140)表明所述第二标准(119)的所述至少一个第二图像(142)；其中，针对所述至少一个第二图像(142)识别和记录时相属性(120)；
c2)在所述至少一个第二图像(142)中检测(146)所述第一特征(126)并且通过确定所述第一特征(126)的位置来追踪所述第一特征(126)；
其中，步骤d)包括计算(148)所述基于第一特征的跨标准变换(149)，用于将整合的图像(138)中的所述第一特征(126)和所述至少一个第二图像(142)中的所述第一特征(126)沿时间相互对应；其中，所述计算是基于在步骤a2)(124)中确定的所述第一特征的位置和在步骤c2)(146)中追踪的所述第一特征的位置的；
其中，针对恢复所述当前物理变形，步骤e)包括通过以下操作生成(152)恢复变换(153)：将所记录的所述扭曲映射(134)的相对扭曲变换事例中的一个与和所述至少一个第二图像(142)的所述时相属性(120)匹配的时相属性(120)相关联，并且编排经关联的相对扭曲变换与所计算的基于第一特征的跨标准变换(149)；并且
其中，步骤f)包括通过组合所述整合的第一图像(138)和所述至少一个第二图像(142)来生成(160)所述组合的跨标准图像(162)，其中，所述整合的第一图像(138)和所述至少一个第二图像(142)中的至少一个己根据所生成的恢复变换(153)进行了变换。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述多个(114)第一图像和所述至少一个第二图像(142)是X射线图像。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，在步骤f)(260)根据所生成的恢复变换(153)变换(272)所述整合的第一图像(138)；并且其中，将经变换的整合的第一图像与所述至少一个第二图像(142)组合(278)。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，在步骤e)(152)之前根据所述至少一个第二图像(142)的所述时相属性(120)内插(488)至少两个所记录的所述扭曲映射(134)的相对扭曲变换事例。
11.根据权利要求6或7所述的方法，其中，在步骤c1)之前采集表明所述第二标准(119)的第二多个(543)第二图像(542a、542b、542c)；并且其中，选择(590)所述第二多个(543)的至少一个图像作为所述至少一个第二图像(542)。
12.根据权利要求6或7所述的方法，其中，步骤f)(660)包括在一段时间内以合并的方式利用变化的渐变因子组合(692)所述图像。
13.一种用于产生物理对象的图像的装置，所述装置包括：
用于在表明第一标准(66)的多个第一图像中追踪(52)预定第一特征和预定第二特征；并且确定第一特征变换；并且确定相对于所述第一特征变换的第二特征变形向量场的模块，其中，所述第一标准是没有注射造影剂的第一阶段；
用于关联(54)并记录与至少两个时相属性对应的第二特征变形向量场的模块；
用于在表明第二标准(68)的至少一个第二图像中追踪(56)所述预定第一特征的模块，其中，所述第二标准是注射了造影剂的第二阶段；
用于确定(58)基于第一特征的跨标准变换的模块；
用于通过编排基于第一特征的跨阶段变换和与匹配的时相属性对应的所述第二特征变形向量场来恢复(60)当前物理变形的模块；以及
用于基于所恢复的物理变形生成(62)组合的跨标准图像的模块。
14.根据权利要求13所述的装置，
其中，用于在多个第一图像中追踪(52)预定第一特征和预定第二特征的所述模块包括：
用于接收(112)表明所述第一标准(118)的所述多个(114)第一图像(116)；针对所述多个(114)第一图像(116a、116b、116c)中的每一图像识别并记录所述时相属性(120)的模块；
用于在所述多个(114)第一图像中的每一图像(116a、116b、116c)中至少检测(124)所述预定第一特征(126)和所述预定第二特征(128)并确定所述第一特征(126)的位置的模块；
用于在所述多个第一图像(114)中的每一图像(116a、116b、116c)中追踪(127)所述第一特征(126)和所述第二特征(128)，并且将那些图像配准到所述第一图像中的一个(116a)，该一个图像被确定为参考图像(116R)，计算所述配准以使其对应于每一第一图像的所述第一特征和所述第二特征与所述参考图像的所述第一特征和所述第二特征的空间匹配的模块；其中，所述配准通过恢复场实现；
用于将所述恢复场分解(130)为仿射变换和相对扭曲变换的组合的模块；以及
用于通过整合所述多个(114)第一图像的至少两个图像来生成(136)整合的第一图像(138)的模块；其中，所述整合是时间整合；并且其中，所述至少两个图像是经过运动补偿的；
其中，用于关联(54)并记录的所述模块包括用于将所述相对扭曲变换事例记录(132)为所述第二特征变形向量场并且利用相应的时相属性(120)标记它们的模块；其中，创建扭曲映射(134)；
其中，用于在至少一个第二图像中追踪(56)所述预定第一特征的所述模块包括：
用于接收(140)表明所述第二标准(119)的所述至少一个第二图像(142)的模块；其中，针对所述至少一个第二图像(142)识别和记录时相属性(120)；
用于在所述至少一个第二图像(142)中检测(146)所述第一特征(126)并且通过确定所述第一特征(126)的位置来追踪所述第一特征(126)的模块；
其中，用于确定的所述模块包括用于计算(148)所述基于第一特征的跨标准变换(149)，用于将整合的图像(138)中的所述第一特征(126)和所述至少一个第二图像(142)中的所述第一特征(126)沿时间相互对应的模块；其中，所述计算是基于在用于至少检测(124)所述预定第一特征(126)和所述预定第二特征(128)并确定所述第一特征(126)的位置的所述模块中确定的所述第一特征的位置和在用于检测(146)所述第一特征(126)并且通过确定所述第一特征(126)的位置来追踪所述第一特征(126)的所述模块中追踪的所述第一特征的位置的；
其中，针对恢复所述当前物理变形，用于恢复(60)的所述模块包括用于通过以下操作生成(152)恢复变换(153)的模块：将所记录的所述扭曲映射(134)的相对扭曲变换事例中的一个与和所述至少一个第二图像(142)的所述时相属性(120)匹配的时相属性(120)相关联，并且编排经关联的相对扭曲变换与所计算的基于第一特征的跨标准变换(149)；并且
其中，用于生成(62)组合的跨标准图像的所述模块包括用于通过组合所述整合的第一图像(138)和所述至少一个第二图像(142)来生成(160)所述组合的跨标准图像(162)的模块，其中，所述整合的第一图像(138)和所述至少一个第二图像(142)中的至少一个己根据所生成的恢复变换(153)进行了变换。
15.根据权利要求13或14所述的装置，其中，所述多个(114)第一图像和所述至少一个第二图像(142)是X射线图像。
16.根据权利要求14所述的装置，其中，在用于生成(62)组合的跨标准图像的所述模块中根据所生成的恢复变换(153)变换(272)所述整合的第一图像(138)；并且其中，将经变换的整合的第一图像与所述至少一个第二图像(142)组合(278)。
17.根据权利要求14所述的装置，其中，根据所述至少一个第二图像(142)的所述时相属性(120)内插(488)至少两个所记录的所述扭曲映射(134)的相对扭曲变换事例。
18.根据权利要求13或14所述的装置，其中，采集表明所述第二标准(119)的第二多个(543)第二图像(542a、542b、542c)；并且其中，选择(590)所述第二多个(543)的至少一个图像作为所述至少一个第二图像(542)。
19.根据权利要求13或14所述的装置，其中，用于生成(62)组合的跨标准图像的所述模块包括用于在一段时间内以合并的方式利用变化的渐变因子组合(692)所述图像的模块。
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