CN106137242B - 一种钡餐造影曝光方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施方式公开了一种钡餐造影曝光方法和装置。方法包括：标定钡餐在透视视频中的起始位置和终止位置，并在所述起始位置和终止位置之间标定兴趣点；采集钡餐流过位于所述起始位置与所述兴趣点之间的采集区的位置变化信息，并将所述位置变化信息输入预先建立的钡餐流动模型以预测所述钡餐从所述采集区流动到所述兴趣点的流动时间；基于所述流动时间确定图像曝光时间。
Description
技术领域
本发明涉及医学信息处理技术领域，特别是涉及一种钡餐造影曝光方法和装置。
背景技术
计算机科学与现代医学的联系非常紧密。
钡餐造影，也称为上消化道钡剂造影检查，是让受检者吞食糊状硫酸钡(显影剂)后，针对钡剂流动过程的曝光显影过程。
精确控制曝光时间对于获取兴趣点的高分辨率图像非常重要。目前主要由操作人员自行决定曝光时间，这需要操作人员具有高超的操作经验。
发明内容
本发明实施方式提出一种钡餐造影曝光方法和装置，从而自行确定曝光时间。
本发明实施方式的技术方案如下：
根据本发明实施方式，提出一种钡餐造影曝光方法，包括：
标定钡餐在透视视频中的起始位置和终止位置，并在所述起始位置和终止位置之间标定兴趣点；
采集钡餐流过位于所述起始位置与所述兴趣点之间的采集区的位置变化信息，并将所述位置变化信息输入预先建立的钡餐流动模型以预测所述钡餐从所述采集区流动到所述兴趣点的流动时间；
基于所述流动时间确定图像曝光时间。
优选地，所述标定钡餐在透视视频中的起始位置和终止位置包括：
基于钡餐的灰度图像特征标定所述钡餐在透视视频中的起始位置和终止位置。
优选地，所述基于流动时间确定图像曝光时刻包括：
当流动时间大于等于固定曝光延迟时间时，将流动时间减去固定曝光延迟时间以获得图像曝光时间；或
当流动时间小于固定曝光延迟时间时，将当前时刻确定为图像曝光时间。
优选地，所述采集区中设置有对钡餐的位置变化信息进行采样的多个采样点，所述采样点包括采集起始点、采集结束点以及在所述采集起始点和采集结束点内按采样周期布置的采集瞬时点，其中所述采集起始点的位置为固定或非固定的，所述采集结束点的位置为固定的。
优选地，所述采集区中设置有对钡餐的位置变化信息进行采样的多个采样点，所述采样点包括采集起始点、采集结束点以及在所述采集起始点和采集结束点内按采样周期布置的采集瞬时点，其中所述采集起始点的位置为固定或非固定的，所述采集结束点的位置为非固定的，而且当钡餐流经到所预测的流动时间与固定曝光延迟时间的差开始小于预先设定的门限值的特定采集瞬时点时，将所述特定采集瞬时点确定为采集结束点。
优选地，所述起始位置为咽喉位置；所述终止位置为胃贲门位置。
优选地，所述钡餐流动模型中包含吞咽阻力因子和蠕动速度因子。
根据本发明实施方式，提出一种钡餐造影曝光装置，包括：
标定单元，用于标定钡餐在透视视频中的起始位置和终止位置，并在所述起始位置和终止位置之间标定兴趣点；
预测单元，用于采集钡餐流过位于所述起始位置与所述兴趣点之间的采集区的位置变化信息，并将所述位置变化信息输入预先建立的钡餐流动模型以预测所述钡餐从所述采集区流动到所述兴趣点的流动时间；
曝光时间确定单元，用于基于所述流动时间确定图像曝光时间。
优选地，标定单元，用于基于钡餐的灰度图像特征标定所述钡餐在透视视频中的起始位置和终止位置。
优选地，曝光时间确定单元，用于当流动时间大于等于固定曝光延迟时间时，将流动时间减去固定曝光延迟时间以获得图像曝光时间；或当流动时间小于固定曝光延迟时间时，将当前时刻确定为图像曝光时间。
优选地，所述采集区中设置有对钡餐的位置变化信息进行采样的多个采样点，所述采样点包括采集起始点、采集结束点以及在所述采集起始点和采集结束点内按采样周期布置的采集瞬时点，其中所述采集起始点的位置为固定或非固定的，所述采集结束点的位置为固定的。
优选地，所述采集区中设置有对钡餐的位置变化信息进行采样的多个采样点，所述采样点包括采集起始点、采集结束点以及在所述采集起始点和采集结束点内按采样周期布置的采集瞬时点，其中所述采集起始点的位置为固定或非固定的，所述采集结束点的位置为非固定的；
预测单元，用于当钡餐流经到所预测的流动时间与固定曝光延迟时间的差开始小于预先设定的门限值的特定采集瞬时点时，将所述特定采集瞬时点确定为采集结束点。
优选地，所述起始位置为咽喉位置；所述终止位置为胃贲门位置。
优选地，所述钡餐流动模型中包含吞咽阻力因子和蠕动速度因子。
从上述技术方案可以看出，在本发明实施方式中，标定钡餐在透视视频中的起始位置和终止位置，并在起始位置和终止位置之间标定兴趣点；采集钡餐流过位于起始位置与兴趣点之间的采集区的位置变化信息，并将位置变化信息输入预先建立的钡餐流动模型以预测钡餐从采集区流动到兴趣点的流动时间；基于流动时间确定图像曝光时间。可见，本发明实施方式可以基于历史采集的钡餐位置变化信息预测钡餐流动到兴趣点的流动时间，从而可以自动确定图像曝光时间。
附图说明
图1为根据本发明实施方式钡餐造影曝光方法流程图；
图2为根据本发明实施方式钡餐造影的曝光的示范性示意图，其中采集结束点是固定的；
图3为根据本发明实施方式钡餐造影的曝光的示范性示意图，其中采集结束点是非固定的；
图4为根据本发明实施方式钡餐造影曝光装置结构图。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以阐述性说明本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。
图1为根据本发明实施方式钡餐造影曝光方法流程图。
如图1所示，该方法包括：
步骤101：标定钡餐在透视视频中的起始位置和终止位置，并在起始位置和终止位置之间标定兴趣点。
在这里，首先让患者试饮一小剂量的钡餐，并基于钡餐的灰度图像特征标定钡餐在透视视频中的起始位置和终止位置。而且，在起始位置和终止位置之间标定兴趣点。兴趣点即为需要曝光成像的观察区域，通常为病灶所在位置。可以基于起始位置和终止位置确定全部观察区域的长度，并基于所标定的兴趣点确定兴趣点距离起始位置的距离以及兴趣点距离终止位置的距离。
在一个实施方式中，起始位置为咽喉位置；终止位置为胃贲门位置；兴趣点为食道中的任意点。
步骤102：采集钡餐流过位于起始位置与兴趣点之间的采集区的位置变化信息，并将位置变化信息输入预先建立的钡餐流动模型以预测钡餐从采集区流动到兴趣点的流动时间。
在这里，患者缓慢喝下一口钡餐，并通过钡餐的灰度图像特征实时检测钡餐在透视视频中的位置。当钡餐流过位于起始位置与兴趣点之间的采集区时，基于采样周期采集钡餐的位置变化信息，并将位置变化信息输入预先建立的钡餐流动模型以预测钡餐从采集区流动到兴趣点的流动时间。
采集区内可以包含一或多个瞬时采集点，在瞬时采集点处采集钡餐的位置变化信息。其中，采集区的位置变化信息可以包括钡餐流经一或多个瞬时采集点的位置信息、速度信息和加速度信息。
在这里，预先统计健康人群的食道吞咽阻力因子以及食道蠕动速度，并基于健康人群的食道吞咽阻力因子以及食道蠕动速度建立钡餐流动模型。
下面对建立钡餐流动模型的过程进行示范性说明。
可以将钡餐流体流动过程简化成线性模型。
XK是在第K个采样周期，钡餐流体的位移、速度和加速度所构成的向量；第一个元素Xk代表位移，第二个元素
代表速度，第三个元素
代表加速度。
向量
作为Xk-1的后验估计，给出了K-1周期前并包括第K-1个周期的后验估计。
重力影响可以被看作一个对钡餐流动模型的恒定输入uk，其中g为重力加速度；
uk＝g；
优选地，将蠕动因子m也视为与重力共同作用的常力；则uk＝g+m；
输入模型对观测值的估计施加影响，假定T代表采样周期；输入矩阵B满足：
依据牛顿机械定律和流体机械定律，可以建立转换矩阵F，该矩阵F使得在较短的采样周期T时间内，满足：
考虑到有噪声影响观测值，可以假设噪声服从标准正态分布ωk。
ωk～N(0，Q)；
然后有：
简化F，其中
Xk＝F Xk-1+Buk+ωk；
Zk＝HkXk+vk；
这里Zk代表Xk的测量值；vk是测量误差，vk同样服从标准正太分布；P(ωk)～N(0，Q)；P(vk)～N(0，R)；其中Q为ωk正太分布的方差；R为vk正太分布的方差；
XK＝F XK-1+Buk；
可以定义先验估计误差
和后验估计误差eK|K-1：
先验估计误差
的协方差矩阵为其中：
后验估计误差eK|K-1的协方差矩阵为PK|K，其中：
从卡尔曼滤波公式，可以得到由先验估计加一个偏差来计算后验估计的公式：
同时令
得到优化卡尔曼增益KK：
可以利用卡尔曼滤波器执行上述计算卡尔曼增益KK的操作。
而且，卡尔曼滤波器的操作包括两个阶段：预测与更新。在预测阶段，卡尔曼滤波器使用上一状态的估计给出对当前状态的估计。在更新阶段，卡尔曼滤波器利用对当前状态的观测值优化在预测阶段获得的估计值，以获得一个更精确的新估计值。基于该卡尔曼滤波器可以估算吞咽阻力因子。
首先，定义：
PK|K＝E(eK|K-1·eK|K-1 T)；
利用
计算eK，再利用eK计算PK|K，并对K求导得到PK|K的最小值，即有如下预测公式：
其中
为状态预测；PK|K-1为预测估计协方差矩阵；
然后，计算测量余量测量余量协方差Sk和最优卡尔曼增益Kk；
其中：
接着，利用测量余量
测量余量协方差SK和最优卡尔曼增益Kk更新XK以及更新后XK的协方差估计PK|K。
其中：
PK|K＝(I-KKHK)PK|K-1；基于可以预测钡餐从采集区流动到兴趣点的流动时间。
以上详细描述了建立钡餐流动模型的过程。本领域技术人员可以意识到，这种描述仅是示范性的，并不用于对本发明实施方式进行限定。
在一个实施方式中：
采集区中设置有对钡餐的位置变化信息进行采样的多个采样点，所述采样点包括采集起始点、采集结束点以及在采集起始点和采集结束点内按采样周期布置的采集瞬时点，其中采集起始点的位置为固定或非固定的，采集结束点的位置为固定的。
在一个实施方式中：
采集区中设置有对钡餐的位置变化信息进行采样的多个采样点，所述采样点包括采集起始点、采集结束点以及在采集起始点和采集结束点内按采样周期布置的采集瞬时点，其中采集起始点的位置为固定或非固定的，采集结束点的位置为非固定的，而且当钡餐流经到所预测的流动时间与固定曝光延迟时间的差开始小于预先设定的门限值的特定采集瞬时点时，将特定采集瞬时点确定为采集结束点。
步骤103：基于流动时间确定图像曝光时间。
在一个实施方式中：
当流动时间大于等于固定曝光延迟时间时，将流动时间减去固定曝光延迟时间以获得图像曝光时间。比如，假定预测的流动时间为50ms，而曝光设备的固定曝光延迟时间为20ms，则图像曝光时间为50ms-20ms＝30ms。
在一个实施方式中：
当流动时间小于固定曝光延迟时间时，将当前时刻确定为图像曝光时间。比如，假定预测的流动时间为15ms，而曝光设备的固定曝光延迟时间为20ms，则图像曝光时间为当前时刻，即立刻开始曝光。
下面对本发明实施方式进行示范性说明。
图2为根据本发明实施方式钡餐造影的曝光的示范性示意图，其中采集结束点是固定的。
在图2中，起始位置1为透视视频中的咽喉位置；终止位置2为透视视频中的胃贲门位置，而且由起始位置1和终止位置2所组成的轨迹线为透视视频中的食道。在食道上的起始位置1与终止位置2之间标示有兴趣点3。而且，在起始位置1与兴趣点3之间具有采集区。采集区中设置有对钡餐的位置变化信息进行采样的多个采样点，所述采样点包括采集起始点4、采集结束点5以及在采集起始点和采集结束点内按采样周期布置的采集瞬时点(图中没有示出)，其中采集起始点4的位置为固定或非固定的。比如，采集起始点4既可以为起始位置1，也可以为起始位置1与采集结束点5之间的任意点。采集结束点5的位置为固定的。
图3为根据本发明实施方式钡餐造影的曝光的示范性示意图，其中采集结束点是非固定的。
在图3中，起始位置1为透视视频中的咽喉位置；终止位置2为透视视频中的胃贲门位置，而且由起始位置1和终止位置2所组成的轨迹为透视视频中的食道。在食道的起始位置1与终止位置2之间标示有兴趣点3。而且，在起始位置1与兴趣点3之间具有采集区。采集区中设置有对钡餐的位置变化信息进行采样的多个采样点，所述采样点包括采集起始点4、采集结束点5以及在采集起始点4和采集结束点5内按采样周期布置的采集瞬时点(图中没有示出)，其中采集起始点的位置为固定或非固定的。比如，采集起始点4既可以为起始位置1，也可以为起始位置1与采集结束点5之间的任意点。然而，采集结束点5的位置为非固定的。当钡餐流经到特定采集瞬时点时，如果此时所预测的流动时间与固定曝光延迟时间的开始差小于预先设定的门限值时，将特定采集瞬时点确定为采集结束点5。
比如，假定固定曝光延迟时间为20ms；预先设定的门限值为5ms，采样周期为10ms：
钡餐流动到采集瞬时点5a时所预测的固定曝光延迟时间为30ms，由于30ms-20ms＝10ms，而且10ms大于预先设定的门限值(5m)s，因此不将采集瞬时点5a确定为采集结束点。
钡餐继续流动到采集瞬时点5时所预测的固定曝光延迟时间为22ms，由于22ms-20ms＝2ms，而且2ms小于预先设定的门限值(5ms)，因此将采集瞬时点5确定为采集结束点。此时，停止采集，并且图像曝光时间确定为22ms-20ms(即2ms)，即2ms后开始曝光。
基于上述详细分析，本发明实施方式还提出了一种钡餐造影曝光装置。
图4为根据本发明实施方式钡餐造影曝光装置结构图。
如图4所示，该装置9包括：
标定单元91，用于标定钡餐在透视视频中的起始位置和终止位置，并在起始位置和终止位置之间标定兴趣点；
预测单元92，用于采集钡餐流过位于起始位置与所述兴趣点之间的采集区的位置变化信息，并将位置变化信息输入预先建立的钡餐流动模型以预测所述钡餐从采集区流动到所述兴趣点的流动时间；
曝光时间确定单元93，用于基于流动时间确定图像曝光时间。
在一个实施方式中：
标定单元91，用于基于钡餐的灰度图像特征标定钡餐在透视视频中的起始位置和终止位置。
在一个实施方式中：
曝光时间确定单元92，用于当流动时间大于等于固定曝光延迟时间时，将流动时间减去固定曝光延迟时间以获得图像曝光时间；或当流动时间小于固定曝光延迟时间时，将当前时刻确定为图像曝光时间。
在一个实施方式中：
采集区的采样点包括采集起始点、采集结束点以及在所述采集起始点和采集结束点内按采样周期布置的采集瞬时点，其中所述采集起始点的位置为固定或非固定的，所述采集结束点的位置为固定的。
在一个实施方式中：
采集区中设置有对钡餐的位置变化信息进行采样的多个采样点，所述采样点包括采集起始点、采集结束点以及在所述采集起始点和采集结束点内按采样周期布置的采集瞬时点，其中所述采集起始点的位置为固定或非固定的，所述采集结束点的位置为非固定的；
预测单元92，用于当钡餐流经到所预测的流动时间与固定曝光延迟时间的差开始小于预先设定的门限值的特定采集瞬时点时，将所述特定采集瞬时点确定为采集结束点。
在一个实施方式中：起始位置为咽喉位置；所述终止位置为胃贲门位置。
在一个实施方式中：钡餐流动模型中包含吞咽阻力因子和蠕动速度因子。
可以遵循一定规范的应用程序接口，将本发明实施方式所提出的钡餐造影曝光方法编写为安装到个人电脑、移动终端、医疗器械等中的插件程序，也可以将其封装为应用程序以供用户自行下载使用。可以通过指令或指令集存储的储存方式将本发明实施方式所提出的钡餐造影曝光方法存储在各种存储介质上。这些存储介质包括但是不局限于：软盘、光盘、DVD、硬盘、闪存等。另外，还可以将本发明实施方式所提出的开发医学影像应用的方法应用到基于闪存(Nand flash)的存储介质中，比如U盘、CF卡、SD卡、SDHC卡、MMC卡、SM卡、记忆棒、xD卡等。
综上所述，在本发明实施方式中，标定钡餐在透视视频中的起始位置和终止位置，并在起始位置和终止位置之间标定兴趣点；采集钡餐流过位于起始位置与兴趣点之间的采集区的位置变化信息，并将位置变化信息输入预先建立的钡餐流动模型以预测钡餐从采集区流动到兴趣点的流动时间；基于流动时间确定图像曝光时间。可见，本发明实施方式可以基于历史采集的钡餐位置变化信息预测钡餐流动到兴趣点的流动时间，从而可以自动确定图像曝光时间。
以上所述，仅为本发明的较佳实施方式而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种钡餐造影曝光方法，其特征在于，包括：
标定钡餐在透视视频中的起始位置和终止位置，并在所述起始位置和终止位置之间标定兴趣点；
采集钡餐流过位于所述起始位置与所述兴趣点之间的采集区的位置变化信息，并将所述位置变化信息输入预先建立的钡餐流动模型以预测所述钡餐从所述采集区流动到所述兴趣点的流动时间；
基于所述流动时间确定图像曝光时间；
其中，所述采集区中设置有对钡餐的位置变化信息进行采样的多个采样点，所述采样点包括采集起始点、采集结束点以及在所述采集起始点和采集结束点内按采样周期布置的采集瞬时点；
其中，所述采集区的位置变化信息包括钡餐流经一或多个瞬时采集点的位置信息、速度信息和加速度信息；
其中，所述标定钡餐在透视视频中的起始位置和终止位置包括：基于钡餐的灰度图像特征标定所述钡餐在透视视频中的起始位置和终止位置；
其中，所述钡餐流动模型中包含吞咽阻力因子和蠕动速度因子。
2.根据权利要求1所述的钡餐造影曝光方法，其特征在于，所述基于流动时间确定图像曝光时刻包括：
当流动时间大于等于固定曝光延迟时间时，将流动时间减去固定曝光延迟时间以获得图像曝光时间；或
当流动时间小于固定曝光延迟时间时，将当前时刻确定为图像曝光时间。
3.根据权利要求1所述的钡餐造影曝光方法，其特征在于，其中所述采集起始点的位置为固定或非固定的，所述采集结束点的位置为固定的。
4.根据权利要求1所述的钡餐造影曝光方法，其特征在于，其中所述采集起始点的位置为固定或非固定的，所述采集结束点的位置为非固定的，而且当钡餐流经到所预测的流动时间与固定曝光延迟时间的差开始小于预先设定的门限值的特定采集瞬时点时，将所述特定采集瞬时点确定为采集结束点。
5.一种钡餐造影曝光装置，其特征在于，包括：
标定单元，用于标定钡餐在透视视频中的起始位置和终止位置，并在所述起始位置和终止位置之间标定兴趣点；
预测单元，用于采集钡餐流过位于所述起始位置与所述兴趣点之间的采集区的位置变化信息，并将所述位置变化信息输入预先建立的钡餐流动模型以预测所述钡餐从所述采集区流动到所述兴趣点的流动时间；
曝光时间确定单元，用于基于所述流动时间确定图像曝光时间；
其中，所述采集区中设置有对钡餐的位置变化信息进行采样的多个采样点，所述采样点包括采集起始点、采集结束点以及在所述采集起始点和采集结束点内按采样周期布置的采集瞬时点；
其中，所述采集区的位置变化信息包括钡餐流经一或多个瞬时采集点的位置信息、速度信息和加速度信息；
其中，所述标定单元基于钡餐的灰度图像特征标定所述钡餐在透视视频中的起始位置和终止位置；
其中，所述钡餐流动模型中包含吞咽阻力因子和蠕动速度因子。
6.根据权利要求5所述的钡餐造影曝光装置，其特征在于，
当流动时间大于等于固定曝光延迟时间时，所述曝光时间确定单元将流动时间减去固定曝光延迟时间以获得图像曝光时间；或当流动时间小于固定曝光延迟时间时，所述曝光时间确定单元将当前时刻确定为图像曝光时间。
7.根据权利要求5所述的钡餐造影曝光装置，其特征在于，其中所述采集起始点的位置为固定或非固定的，所述采集结束点的位置为固定的。
8.根据权利要求5所述的钡餐造影曝光装置，其特征在于，其中所述采集起始点的位置为固定或非固定的，所述采集结束点的位置为非固定的；
预测单元，用于当钡餐流经到所预测的流动时间与固定曝光延迟时间的差开始小于预先设定的门限值的特定采集瞬时点时，将所述特定采集瞬时点确定为采集结束点。
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