本發(fā)明涉及圖像處理方法、圖像處理器、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品以及計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。

背景技術(shù)：

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，患者同意將其X射線或MR圖像用于診斷或者使其影像可用于臨床研究正變?yōu)槿諠u敏感的事件。隨著醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)變得容易通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)獲得，更是這樣的情況。同樣地，如今日益普遍是的在諸如CD或存儲(chǔ)棒的移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備上將圖像數(shù)據(jù)分發(fā)給患者。此外，這出于至少如下原因可能引起可能的濫用或者至少非故意的誤用。

當(dāng)前，許多標(biāo)準(zhǔn)查看軟件模塊提供對(duì)于交互控制的直接體積繪制(DVR)的選項(xiàng)。利用DVR，能夠產(chǎn)生直接根據(jù)3D柵格掃描數(shù)據(jù)容易地顯示體積繪制的效果，而無(wú)需對(duì)身體或器官的先驗(yàn)分割。

但是，這些3D直接體積繪制選項(xiàng)能夠被用于(可能非故意或具有惡意企圖)產(chǎn)生對(duì)整個(gè)身體或身體部分(諸如軀干或頭部)的外表面或輪廓的顯示。由于例如X射線或MR信號(hào)的穿透性質(zhì)，患者在繪制中呈現(xiàn)為“赤裸的”，并且甚至在視覺(jué)上是可辨認(rèn)的。一些患者可能感覺(jué)對(duì)其頭部或軀干的這類繪制如果被未授權(quán)或非醫(yī)務(wù)人員看到是不合適的，或者甚至當(dāng)對(duì)此不存在醫(yī)學(xué)必要時(shí)被醫(yī)務(wù)人員非故意地看到是不合適的。例如，如果通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)(互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布、社交媒體)公布該體積繪制造成數(shù)據(jù)落入未授權(quán)人手中，例如，如果數(shù)據(jù)被保存在其上的移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備丟失或被竊或者他人通過(guò)租用用戶的計(jì)算機(jī)非法獲取等，濫用可能是水到渠成的。

這類繪制軟件的廣泛利用可能妨礙患者同意進(jìn)行醫(yī)學(xué)成像或者將其圖像數(shù)據(jù)用于臨床研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，存在對(duì)解決上文提到的數(shù)據(jù)保護(hù)關(guān)注點(diǎn)以及類似問(wèn)題的方法或裝置的需求。本發(fā)明的目的由獨(dú)立權(quán)利要求的主題來(lái)解決的，其他實(shí)施例被并入在從屬權(quán)利要求中。應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的下文所描述的各方面同樣應(yīng)用于圖像處理裝置、計(jì)算機(jī)程序單元和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種圖像處理方法，包括：

接收采集的對(duì)象的三維3D圖像數(shù)據(jù)集；

將所述圖像數(shù)據(jù)集分割為對(duì)象區(qū)域以及與之互補(bǔ)的背景區(qū)域；并且

對(duì)所述背景區(qū)域中圖像元素應(yīng)用隨機(jī)化操作，從而將所述3D圖像數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)換為至少部分隨機(jī)化的圖像數(shù)據(jù)集。

換言之，(數(shù)字)分割算法被用于在3D圖像體積中自動(dòng)地識(shí)別身體或身體部分周圍的空間。所識(shí)別的外部空氣體積然后可以與來(lái)自隨機(jī)數(shù)生成器的強(qiáng)度進(jìn)行疊加。任何后續(xù)的直接體積繪制或其他操縱將僅產(chǎn)生身體表面的非特異性顯示，而保持身體內(nèi)部的完全分辨率，以確保例如經(jīng)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)集仍然能夠用于醫(yī)學(xué)診斷。如在本文中所提出的，隨機(jī)化不僅通過(guò)改變分辨率而模糊，并且在此以隨機(jī)圖像強(qiáng)度與原始數(shù)據(jù)信息進(jìn)行組合，以使繪制的身體輪廓是不可識(shí)別的。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述對(duì)象區(qū)域包括內(nèi)核區(qū)域和外層區(qū)域，所述外層區(qū)域位于所述內(nèi)核區(qū)域與所述背景區(qū)域之間，其中，所述隨機(jī)化操作被限制于i)所述背景區(qū)域中的圖像元素以及ii)所述外層區(qū)域中的圖像元素。

換言之，隨機(jī)化可以向下延伸至進(jìn)入身體區(qū)域內(nèi)的特定“皮膚深度”(一個(gè)或多個(gè)，但通常僅若干體素，1-5個(gè)等)，以實(shí)現(xiàn)更好的匿名化。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述外層區(qū)域包括與所述背景區(qū)域交界(IF)的圖像元素。換言之，所述隨機(jī)化延伸進(jìn)入到所述對(duì)象區(qū)域內(nèi)的僅一個(gè)體素深度。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述外層區(qū)域包括僅所述交界圖像元素。這節(jié)省了計(jì)算時(shí)間。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述隨機(jī)化操作包括將在給定圖像元素處的原始圖像信息與隨機(jī)化的圖像信息進(jìn)行組合。這允許之后如果需要的話恢復(fù)原始圖像數(shù)據(jù)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，隨機(jī)化的圖像信息相比于原始圖像信息的優(yōu)勢(shì)(或量)針對(duì)沿從外層區(qū)域向背景區(qū)域的方向的圖像元素而增加。這避免了隨機(jī)化的圖像區(qū)域與非隨機(jī)化的圖像區(qū)域之間的硬轉(zhuǎn)變。能夠?qū)崿F(xiàn)更好的匿名化。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述隨機(jī)化操作是可逆的，以實(shí)質(zhì)上提供恢復(fù)原始圖像數(shù)據(jù)集。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述隨機(jī)化操作的逆轉(zhuǎn)是由與隨機(jī)化的圖像數(shù)據(jù)集相關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)的一條或多條隨機(jī)化逆轉(zhuǎn)指令來(lái)定義的。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一條或多條隨機(jī)化逆轉(zhuǎn)指令至少部分被存儲(chǔ)在隨機(jī)化的圖像數(shù)據(jù)集的DICOM頭文件日期中。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述一條或多條隨機(jī)化逆轉(zhuǎn)指令與隨機(jī)化的圖像數(shù)據(jù)集分開存儲(chǔ)并且遠(yuǎn)離隨機(jī)化的圖像數(shù)據(jù)集來(lái)存儲(chǔ)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述隨機(jī)化逆轉(zhuǎn)指令僅能由授權(quán)的代理執(zhí)行，例如，通過(guò)詢問(wèn)密碼或者通過(guò)在多用戶操作系統(tǒng)(諸如UNIX)中授予適當(dāng)?shù)挠脩魴?quán)限。

總之，在本文中提供了優(yōu)選在使圖像數(shù)據(jù)可用之前利用“偽噪聲”“填充”圍繞被成像身體的被成像空間，使得不能實(shí)現(xiàn)對(duì)身體表面的任何無(wú)意的體積繪制，而與此同時(shí)，以全分辨率保存關(guān)于感興趣內(nèi)部器官的大部分的圖像信息。優(yōu)選地，自動(dòng)應(yīng)用隨機(jī)化，亦即，在產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)之后應(yīng)用隨機(jī)化，而無(wú)需用戶特別地要求，即使在本文中不排除針對(duì)用戶要求的隨機(jī)化的實(shí)施例。

根據(jù)第二方面，提供了進(jìn)一步圖像處理方法，包括：

接收采集的對(duì)象的至少部分隨機(jī)化的三維3D圖像數(shù)據(jù)集；

訪問(wèn)隨機(jī)化指令；

基于所述隨機(jī)化指令形成逆轉(zhuǎn)的隨機(jī)化指令；

應(yīng)用所述逆轉(zhuǎn)的隨機(jī)化指令，以將隨機(jī)化的3D圖像數(shù)據(jù)集變換為非隨機(jī)化的3D圖像數(shù)據(jù)集。

根據(jù)第二方面的該方法允許如根據(jù)第一方面的方法實(shí)質(zhì)上逆轉(zhuǎn)隨機(jī)化操作，以恢復(fù)原始圖像數(shù)據(jù)集。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在將參考如下附圖來(lái)描述本發(fā)明的范例性實(shí)施例，在附圖中：

圖1示出了成像裝置的示意性框圖；

圖2示出了3D圖像數(shù)據(jù)集；

圖3示出了3D數(shù)據(jù)集的體積繪制；

圖4示出了圖像處理方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

參考圖1，示出了諸如計(jì)算機(jī)斷層攝影掃描器的X射線成像系統(tǒng)CT的示意性框圖。在一個(gè)實(shí)施例中，成像系統(tǒng)CT(在本文中也被稱為“掃描器”或“成像器”)包括在固定機(jī)架FG中可旋轉(zhuǎn)地安裝的可旋轉(zhuǎn)機(jī)架RG?？尚D(zhuǎn)機(jī)架RG能圍繞空間的部分、亦即檢測(cè)區(qū)域而旋轉(zhuǎn)。更具體地，可旋轉(zhuǎn)機(jī)架RG能圍繞所述檢查區(qū)域的等中心旋轉(zhuǎn)。可旋轉(zhuǎn)機(jī)架RG在其端部中的一個(gè)端部處承載X射線管或X射線源XR，并且在另一端部處承載探測(cè)器D。

X射線源XR被配置為在成像會(huì)話期間發(fā)射X射線輻射。更具體地，X射線射束穿過(guò)檢查區(qū)域，并且之后撞擊在探測(cè)器D的輻射敏感表面上。檢查桌臺(tái)T處在由X射線射束穿過(guò)的檢查區(qū)域內(nèi)。在檢查桌臺(tái)T上設(shè)置要被成像的樣本/對(duì)象P(例如，人類或動(dòng)物患者)。更具體地，X射線射束在感興趣區(qū)域ROI處穿過(guò)患者P，所述感興趣區(qū)域例如是特定器官或其部分，諸如患者的胸部。在其穿過(guò)樣本P期間，例如通過(guò)在樣本P中的物質(zhì)內(nèi)的吸收相互作用而修改X射線射束。吸收的程度是對(duì)患者中的吸收系數(shù)分布或密度分布的直接量度。因此，根據(jù)各個(gè)射線穿過(guò)樣本P的位置不同地修改或吸收X射線射束的個(gè)體射線。在患者的另一端顯現(xiàn)的如此修改的X射線射束之后與探測(cè)器交互。根據(jù)在探測(cè)器處探測(cè)到的強(qiáng)度，發(fā)出對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，所述電信號(hào)之后被傳遞至DAS(數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—未示出)。DAS包括適當(dāng)?shù)腁/D轉(zhuǎn)換電路，以將所述電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，也被稱為探測(cè)器原始數(shù)據(jù)，其本質(zhì)上是數(shù)字的陣列。

由成像器IMA產(chǎn)生的探測(cè)器原始數(shù)據(jù)本質(zhì)上是在相對(duì)于檢查區(qū)域和其中的對(duì)象的特定投影方向處采集的被成像樣本的投影圖像。

由于可旋轉(zhuǎn)機(jī)架RG圍繞檢查區(qū)域并且由此圍繞對(duì)象P環(huán)繞，以上文所描述的方式來(lái)采集沿不同投影方向的一系列不同投影圖像。

所述一系列投影圖像被轉(zhuǎn)發(fā)到重建器RECON，所述重建器以其他方式使用已知重建算法(諸如濾波背投影FBP)以將所述系列投影圖像轉(zhuǎn)換為切片圖像SL，所述切片圖像提供在沿著掃描器的等中心處穿過(guò)對(duì)象的軸的特定位置z處的對(duì)象的截面視圖。然后，通過(guò)移動(dòng)機(jī)架或者沿著所述軸將檢查桌臺(tái)T(患者在其上)移動(dòng)到新的z位置來(lái)實(shí)現(xiàn)沿著所述軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并且重復(fù)上文所描述的流程以根據(jù)新的投影圖像來(lái)形成針對(duì)所述新的z位置的新的重建切片。以這種方式，形成多幅切片圖像SL，其共同定義3D圖像數(shù)據(jù)集。然后，諸如直接體積繪制(DRV)的可視化模塊VIS可以被應(yīng)用于3D圖像數(shù)據(jù)集以在屏幕MT上形成來(lái)自由用戶能交互定義的觀察點(diǎn)的關(guān)于解剖結(jié)構(gòu)的期望的3D視圖。

3D圖像數(shù)據(jù)的每個(gè)圖像體積元素(“體素”)對(duì)應(yīng)于檢查區(qū)域中的空間點(diǎn)。如果在成像期間該點(diǎn)被對(duì)象占據(jù)，則該點(diǎn)將承載關(guān)于由X射束的射線在其穿過(guò)檢查區(qū)域中的所述點(diǎn)中所經(jīng)歷的累計(jì)吸收的量的期望的信息。但是，由于要被成像的對(duì)象P通常不完全占據(jù)整個(gè)檢查區(qū)域，將不可避免地存在不能編碼由對(duì)象導(dǎo)致的任何衰減的一些背景體素，而僅僅編碼由周圍空氣導(dǎo)致的可以忽略的衰減。然后，這些體素則可以被稱為背景體素。換言之，體積集合3D的整體包括兩個(gè)互補(bǔ)區(qū)域：對(duì)象區(qū)域OR和背景區(qū)域BR。這些在圖2的窗格A中被示意性示出。

圖2的窗格B示出了通過(guò)3D數(shù)據(jù)集DS的沿著Z方向的橫截面。在兩個(gè)區(qū)域相遇的位置處，存在界面IF。界面區(qū)域本質(zhì)上是對(duì)應(yīng)或定義對(duì)象P的外部外形或輪廓的二維表面。由于現(xiàn)代成像器的高空間分辨率能力，對(duì)象的輪廓IF可以在DVR查看器中以相當(dāng)大的細(xì)節(jié)來(lái)表示。有時(shí)，例如頭部的輪廓將允許識(shí)別被成像的人。出于隱私考慮，這是不期望的。盡管，出于診斷目的或其他醫(yī)學(xué)目的，醫(yī)務(wù)人員很大程度上將感興趣于觀察對(duì)象的內(nèi)部的3D繪制，不能阻止例如未授權(quán)人請(qǐng)求輪廓的體積繪制，并且之后可能濫用該潛在的令人尷尬的影像。

在圖3中通過(guò)窗格A、B中的范例性影像圖示了這種情況。窗格A示出了胸部CT數(shù)據(jù)集的直接體積繪制DVR。在窗格B中，對(duì)于相同的數(shù)據(jù)集，選擇對(duì)象區(qū)域外的觀察點(diǎn)，并且獲得軀干輪廓的體積繪制。換言之，在B的DVR中，使用與窗格A中相同的設(shè)置，但這時(shí)，圍繞頭尾身體軸旋轉(zhuǎn)視圖，從而清晰地展示關(guān)于患者的外部外形或體積表面的可能令人尷尬的細(xì)節(jié)。

現(xiàn)在，為了保護(hù)患者的隱私但同時(shí)保存關(guān)于對(duì)象P的內(nèi)部的大部分(如果不是所有)圖像信息，在本文中提出了圖像處理模塊IP。寬泛地說(shuō)，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所提出的圖像處理器IP操作用于利用隨機(jī)像素/體素信息來(lái)自動(dòng)地“填充”3D數(shù)據(jù)集DS的背景區(qū)域BR，使得幾乎不可能進(jìn)行身體外形的任何無(wú)意的體積繪制。以這種方式，數(shù)據(jù)集DS被變換為“視覺(jué)保護(hù)的”數(shù)據(jù)集版本DSX。在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)集DS的這種部分隨機(jī)化是可逆的，使得原始的未被保護(hù)的體積數(shù)據(jù)集能夠是被完全恢復(fù)。這包括存儲(chǔ)隨機(jī)化指令，所述隨機(jī)化指令之后能夠被用于“恢復(fù)”經(jīng)隨機(jī)化的數(shù)據(jù)集。所提出的圖像處理器IP被設(shè)想為在成像器CT的圖像輸出與可視化模塊(例如繪制器)VIS之間插入的安全部件。亦即，不同于如以往所做的將所產(chǎn)生的3D數(shù)據(jù)集DS直接傳遞到可視化器VIS，現(xiàn)在插入圖像處理器IP，其首先將3D數(shù)據(jù)集DS變換為視覺(jué)保護(hù)的一個(gè)DSX。僅視覺(jué)保護(hù)或隨機(jī)化的數(shù)據(jù)集DSX之后不可用于繪制操作。

圖2B在組成數(shù)據(jù)集DS的各種圖像體素發(fā)生了什么方面詳細(xì)圖示了圖像處理器IP的操作。隨機(jī)化區(qū)域RR(即，隨機(jī)化操作已經(jīng)被應(yīng)用或?qū)⒁粦?yīng)用的那些體素)包括所有或部分背景區(qū)域BG。事實(shí)上，在特定實(shí)施例中，隨機(jī)化區(qū)域被局限于背景區(qū)域。然而，在優(yōu)選實(shí)施例中，隨機(jī)化區(qū)域RR部分地?cái)U(kuò)展到對(duì)象區(qū)域。從概念上講，能夠想到對(duì)象區(qū)域OR由核心區(qū)域CR構(gòu)成，所述核心區(qū)域CR被外層區(qū)域LR圍繞。該外區(qū)域LR可以是僅僅若干體素厚，在極端情況下，僅僅是一個(gè)體素厚。在一個(gè)實(shí)施例中，則設(shè)想將隨機(jī)化區(qū)域RR擴(kuò)展到對(duì)象區(qū)域以包括外層區(qū)域LR。優(yōu)選地，但不必然地，外層區(qū)域LR中的所有圖像元素被隨機(jī)化。將隨機(jī)化擴(kuò)展到所述外層區(qū)域LR提供更好的匿名化結(jié)果。例如，如果僅對(duì)背景區(qū)域應(yīng)用隨機(jī)化，則在背景隨機(jī)化與對(duì)象區(qū)域OR中的非隨機(jī)化的圖像信息之間存在不言而喻的突然變換。之后，身體外形可能仍然是可恢復(fù)的。因此，期望至少將界面IF連同周圍背景區(qū)域BR的至少部分一起進(jìn)行隨機(jī)化。亦即，不僅對(duì)背景區(qū)域BR而且還對(duì)對(duì)象區(qū)域OR中接近背景區(qū)域的至少那些對(duì)象體素進(jìn)行隨機(jī)化。以這種方式，能夠更好地保護(hù)患者的隱私。在圖2B中圖示了優(yōu)選實(shí)施例，其中，隨機(jī)化RR(示為陰影)部分地從背景區(qū)域BG擴(kuò)展到對(duì)象區(qū)域OR的外層區(qū)域LR中。

在一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)想在從核心區(qū)域CR朝向背景區(qū)域BR的任何或至少一個(gè)方向p上增加隨機(jī)化的量。這在圖2的窗格C中的兩條曲線圖形地示出。曲線f，g分別示出了原始圖像信息的量(f)和隨機(jī)化的圖像信息的量(g)。在核心區(qū)域CR中，僅存在原始圖像信息。然而，當(dāng)沿著方向p移動(dòng)進(jìn)入外層區(qū)域LR中時(shí)，原始信息的量f增加而“模糊的”或隨機(jī)化的圖像信息的量g以及這種相互作用持續(xù)上升至界面區(qū)域IF。一旦處在界面區(qū)域IF外部而在背景區(qū)域BG中，則僅存在隨機(jī)化的像素信息，并且不再存在原始圖像信息。在一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)想將整個(gè)背景區(qū)域隨機(jī)化。然而，在更細(xì)化的實(shí)施例中，首先重建對(duì)象區(qū)域OR的凸包。之后隨機(jī)化被局限到對(duì)象區(qū)域OR與凸包之間的圖像元素中。優(yōu)選地，但不必然地，對(duì)凸包與對(duì)象區(qū)域OR之間的所有圖像元素進(jìn)行隨機(jī)化。以這種方式，能夠節(jié)省CPU。在其他實(shí)施例中，可以定義圍繞對(duì)象區(qū)域OR具有固定的能預(yù)選擇的厚度的另一層區(qū)域(不必然是凸包)，并且僅對(duì)此進(jìn)行隨機(jī)化。

現(xiàn)在將更為詳細(xì)地解釋圖像處理器IP的操作。

圖像處理器IP包括輸入IN端口和輸出OUT端口，以分別接收原始3D數(shù)據(jù)集DS和輸出隨機(jī)化的數(shù)據(jù)集DSX。

圖像處理器包括分割器SG和隨機(jī)化器RA作為其基本部件?，F(xiàn)在參考圖3C，其示出了對(duì)圖3的窗格A、B中示出的數(shù)據(jù)集的隨機(jī)化操作的影響。在該范例中，患者的乳房不再可見。換言之，使用隨機(jī)化的數(shù)據(jù)集DSX，如果請(qǐng)求患者的內(nèi)部的直接體積繪制，則將仍然得到根據(jù)圖3A的圖像。然而，當(dāng)從對(duì)象區(qū)域外部的觀察點(diǎn)進(jìn)行繪制時(shí)，將得到根據(jù)窗格C的匿名化的視圖，而不是窗格B中的視圖。換言之，患者的身體呈現(xiàn)為被包裹在“虛擬的毯子”中，以更好地保護(hù)隱私。

現(xiàn)在參考圖4A，圖4A示出了步驟S405-S415的流程圖，其構(gòu)成在本文中所提出的圖像處理器IP的操作。

在步驟S405處，接收原始3D數(shù)據(jù)集DS。如上文簡(jiǎn)要提到的，這可以在成像器CT輸出體積的情況下自動(dòng)發(fā)生，但是也設(shè)想了其他實(shí)施例，其中，用戶能夠在之后影響匿名化。例如，首先在數(shù)據(jù)庫(kù)或存儲(chǔ)器DB中存儲(chǔ)原始集合DS，并且之后進(jìn)行匿名化。事實(shí)上，所提出的處理器IP可以被用于在PACS或其他圖像管理系統(tǒng)中保存的已經(jīng)存在的一堆影像進(jìn)行匿名化。

在步驟S410處，3D數(shù)據(jù)集被分割為身體區(qū)域OR和背景區(qū)域BR。這允許將界面區(qū)域IF定義為表示身體的2D表面的體素元素。同樣地，在該步驟中，能夠定義要被隨機(jī)化的所有體素的同一性。亦即，一旦已經(jīng)設(shè)置外層LR的厚度并且一旦定義了以何種程度對(duì)背景區(qū)域進(jìn)行隨機(jī)化，則能夠完全確定(要被)隨機(jī)化的體素的數(shù)量和位置(根據(jù)坐標(biāo)(x，y，z))。以何種程度對(duì)背景區(qū)域進(jìn)行隨機(jī)化能夠通過(guò)如先前解釋的計(jì)算凸包一樣通過(guò)定義圍繞對(duì)象區(qū)域OR的背景BR中的層區(qū)域的厚度來(lái)設(shè)置。定義隨機(jī)化區(qū)域RR“到達(dá)”界面輪廓IF的兩側(cè)的這兩個(gè)層是圖像處理器IP的預(yù)定義設(shè)置，并且可以是用戶可調(diào)節(jié)的。換言之，構(gòu)成區(qū)域RR的體素是指定用于后續(xù)隨機(jī)化的那些體素。

在步驟415處，隨機(jī)化之后被應(yīng)用于經(jīng)分割的數(shù)據(jù)集，亦即，被應(yīng)用于隨機(jī)化區(qū)域RR中的體素。根據(jù)RR的范圍，隨機(jī)化操作被限制于背景信息，或者擴(kuò)展到如先前所解釋的外層區(qū)域。

在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)使用偽隨機(jī)數(shù)生成器來(lái)實(shí)施實(shí)際的隨機(jī)化操作。通過(guò)種子點(diǎn)來(lái)定義隨機(jī)數(shù)生成器，并且定義數(shù)字序列的數(shù)學(xué)指令具有確定性的，但如果不具有種子點(diǎn)以及對(duì)數(shù)學(xué)指令的特定功能描述則呈現(xiàn)為隨機(jī)的。在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)學(xué)指令是從種子點(diǎn)(亦即，數(shù)字)開始執(zhí)行的迭代模數(shù)除法(根據(jù)算術(shù)已知)。在該過(guò)程中，生成不同的余數(shù)，其在迭代期間輸出為隨機(jī)數(shù)字。生成該隨機(jī)數(shù)字序列所需的所有信息的集合在本文中將被稱為(一個(gè)或多個(gè))隨機(jī)指令。

盡管在所有實(shí)施例中不是必然的，隨機(jī)化是可逆的操作。這能夠通過(guò)定義“遍歷順序”來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中，在序列中生成的隨機(jī)數(shù)字將被應(yīng)用于隨機(jī)化的區(qū)域RR。這能夠通過(guò)定義從切片之間并且在每個(gè)切片行或列中穿過(guò)區(qū)域RR的路徑來(lái)完成。之后，沿著所述路徑，每個(gè)體素被分配順序數(shù)字。由于區(qū)域RR中的體素的總體數(shù)量是已知的，之后針對(duì)所需數(shù)量的迭代，能夠通過(guò)運(yùn)行隨機(jī)生成器來(lái)生成等數(shù)量的隨機(jī)數(shù)字，以產(chǎn)生具有與區(qū)域RR具有體素一樣多的條目的隨機(jī)數(shù)字的序列。隨機(jī)序列中的第i個(gè)隨機(jī)數(shù)字之后被應(yīng)用于遍歷路徑中的第i個(gè)體素。通過(guò)組合兩個(gè)或者例如通過(guò)將隨機(jī)強(qiáng)度加到對(duì)應(yīng)位置處的各個(gè)體素值，以形成隨機(jī)化區(qū)域。之后，被訪問(wèn)的隨機(jī)化區(qū)域中的每個(gè)像素將具有添加的隨機(jī)強(qiáng)度。

上述隨機(jī)化流出允許進(jìn)行各種不同的實(shí)施方式，本文中在不同的實(shí)施例中設(shè)想了所有的實(shí)施方式。在一個(gè)實(shí)施例中，事先生成所有隨機(jī)數(shù)字，并且之后將其應(yīng)用于隨機(jī)化區(qū)域。能夠順序地進(jìn)行或一次性并行地完成所述應(yīng)用，以及，隨機(jī)化強(qiáng)度的添加。在另一實(shí)施例中，當(dāng)由隨機(jī)數(shù)字生成器輸出隨機(jī)強(qiáng)度值時(shí)，在運(yùn)行中應(yīng)用所述隨機(jī)強(qiáng)度值。

總體上，在將隨機(jī)數(shù)字加到體素值之前，需要有意義地轉(zhuǎn)換為圖像強(qiáng)度。在一個(gè)實(shí)施例中，所生成的隨機(jī)數(shù)字被映射到圖像強(qiáng)度的可容許的范圍，并且之后以線性疊加方式被映射到區(qū)域RR中的體素的相應(yīng)體素上。備選地或額外地，在算術(shù)模運(yùn)算中，隨機(jī)數(shù)字被“包裹”在可容許的范圍周圍，以實(shí)現(xiàn)隨機(jī)化的強(qiáng)度。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，隨機(jī)化的量根據(jù)“滑動(dòng)尺度”在隨機(jī)化區(qū)域內(nèi)變化。這可以根據(jù)噪聲和真實(shí)圖像強(qiáng)度的增加的線性混合通過(guò)將過(guò)渡區(qū)域LR填充到空氣與身體之間的表面IF來(lái)實(shí)施，使得在身體表面IF之前例如-5mm處的噪聲貢獻(xiàn)為100％，直到在身體內(nèi)部在例如+5mm處的噪聲貢獻(xiàn)為0％。當(dāng)朝向背景區(qū)域BR移動(dòng)時(shí)，百分比線性滑動(dòng)或向下斜變。亦即，真實(shí)值逐漸分階段，并且虛擬的強(qiáng)度值是具體減小的階段。

這樣隨機(jī)化的3D數(shù)據(jù)集DSX之后可以被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)集DB中以供后續(xù)參考引用。

在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)DS在DICOM格式中是可用的。之后，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提出了隨機(jī)化指令的所有或至少部分被包括子數(shù)據(jù)集DS的DICOM頭文件中。如之前提到的，在一個(gè)實(shí)施例中，在成像器CT處產(chǎn)生或生產(chǎn)數(shù)據(jù)集后執(zhí)行隨機(jī)化。例如，將隨機(jī)化指令中的至少部分包括到DICOM頭文件中能夠被實(shí)施作為新的標(biāo)準(zhǔn)。然而，在其他實(shí)施例中，隨機(jī)化指令被存儲(chǔ)在其他位置，并且僅僅在邏輯上與隨機(jī)化數(shù)據(jù)集DSX相鏈接。例如，偽隨機(jī)數(shù)字生成器的數(shù)學(xué)指令、其種子數(shù)字和身體分割連同作為DICOM文件中的文本的受保護(hù)數(shù)據(jù)集被一起存儲(chǔ)。

如所提到的，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，還存在選項(xiàng)以逆轉(zhuǎn)隨機(jī)化操作，以允許恢復(fù)原始數(shù)據(jù)集DS。對(duì)此，設(shè)想了對(duì)先前介紹的圖像處理器IP的逆轉(zhuǎn)操作器IPR。

圖像處理器IPR包括輸入端口IN和輸出端口OUT，并且包括去隨機(jī)化部件DRA?？梢岳斫猓M管圖1示出了兩個(gè)操作器IP和IPR，后者是可選的。

現(xiàn)在，將參考圖4中的流程圖B來(lái)詳細(xì)解釋所述逆轉(zhuǎn)圖像處理器IPR的操作。

在步驟S505處，接收隨機(jī)化數(shù)據(jù)集DSX。

在步驟S510處，訪問(wèn)隨機(jī)化指令。訪問(wèn)的請(qǐng)求同樣能夠由代理AG發(fā)出。例如，在客戶伺服器架構(gòu)中，代理AG可以是醫(yī)學(xué)PACS系統(tǒng)中醫(yī)生的工作站。如果在工作站AG處的用戶具有正確的認(rèn)證信息，例如，密碼或者已經(jīng)被給予適當(dāng)?shù)挠脩魴?quán)限，則允許訪問(wèn)隨機(jī)化指令的請(qǐng)求，否則拒絕。

如果允許訪問(wèn)，流程進(jìn)行到步驟S515，其中，制定逆轉(zhuǎn)的隨機(jī)化指令。這可以通過(guò)使用相同的種子數(shù)字和相同的迭代數(shù)學(xué)指令以重新創(chuàng)建隨機(jī)數(shù)字重新運(yùn)行隨機(jī)化序列來(lái)完成。

在后續(xù)步驟S520中，之后逆轉(zhuǎn)指令被應(yīng)用于在由隨機(jī)化區(qū)域RR的坐標(biāo)規(guī)定的指定體素位置處的隨機(jī)化數(shù)據(jù)集DSX。使用相同的遍歷順序和隨機(jī)化的體素的同一性，能夠從在各個(gè)位置處的隨機(jī)化數(shù)據(jù)集DSX減去隨機(jī)化強(qiáng)度，以揭示原始數(shù)據(jù)集DS。

根據(jù)上文應(yīng)當(dāng)明確，隨機(jī)化指令包括先前提到的種子點(diǎn)、當(dāng)?shù)粦?yīng)用于種子點(diǎn)時(shí)生成隨機(jī)化點(diǎn)的序列的迭代數(shù)學(xué)函數(shù)、對(duì)通過(guò)隨機(jī)化區(qū)域RR的遍歷順序的約定以及隨機(jī)化區(qū)域自身的坐標(biāo)定義。RR定義在步驟S410處基于身體分割，并且能夠連同受保護(hù)的數(shù)據(jù)集(例如，DICOM文件)一起或者遠(yuǎn)離受保護(hù)的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)作為ASCII文本(串?dāng)?shù)據(jù))。隨機(jī)化區(qū)域RR能夠以非常具有存儲(chǔ)器效率的方式被存儲(chǔ)，例如作為網(wǎng)格或者作為壓縮的位元體積，其與原始圖像數(shù)據(jù)相比通常需要＜1％的存儲(chǔ)量。

然而，作為遍歷順序的這樣的項(xiàng)可以是預(yù)先約定的標(biāo)準(zhǔn)的部分，因此可以不與其他信息一起被特別地存儲(chǔ)。這些項(xiàng)可以被存儲(chǔ)在一起，或者這些項(xiàng)中的一個(gè)或多個(gè)可以與其他項(xiàng)分開并且分別存儲(chǔ)，以增加安全性。

在一個(gè)實(shí)施例中，例如，偽隨機(jī)數(shù)字生成器的種子數(shù)(亦即，單個(gè)整數(shù))未連同受保護(hù)的圖像一起被存儲(chǔ)，但出于數(shù)據(jù)安全原因，被提供在分離的文件中和/或被提供在分離的通信通道中，其可以是電子記錄、紙質(zhì)打印輸出、口頭通信、電通信等。

如之前所提到的，在一個(gè)實(shí)施例中，僅針對(duì)授權(quán)人員(例如，主要研究者或主要醫(yī)生)允許恢復(fù)。這能夠在密碼基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)。例如，在非限制性范例中(也設(shè)想任何其他組合)，以下項(xiàng)與圖像數(shù)據(jù)一起被存儲(chǔ)：隨機(jī)化指令(例如，偽隨機(jī)數(shù)字生成器的數(shù)學(xué)方程)、其種子以及隨機(jī)化區(qū)域R的坐標(biāo)定義。例如，所述項(xiàng)可以被存儲(chǔ)嵌入(在DICOM頭文件中或其他位置)。但是，如此存儲(chǔ)的隨機(jī)化指令利用密碼進(jìn)行加密。

總之，在本文中提出的是在存儲(chǔ)之前利用隨機(jī)噪聲自動(dòng)填充3D數(shù)據(jù)集的身體周圍空間的技術(shù)可能性，使得對(duì)身體表面的任何無(wú)意的體積繪制變得不可能，產(chǎn)生視覺(jué)上受保護(hù)的數(shù)據(jù)集。額外的選項(xiàng)預(yù)見到，噪聲的添加是可逆的，使得通過(guò)連同受保護(hù)的數(shù)據(jù)集以緊湊的方式存儲(chǔ)適當(dāng)?shù)男畔⒛軌驅(qū)υ嘉词鼙Ｗo(hù)的體積數(shù)據(jù)全部恢復(fù)。

圖像處理器IP、IPR被設(shè)想作為安裝在掃描器控制臺(tái)或醫(yī)學(xué)成像和PACS工作站上的模塊。簡(jiǎn)言之，所提出的圖像處理器可以被用在產(chǎn)生或處理3D數(shù)據(jù)集的任何系統(tǒng)中。處理器PR和IR可以被合并到不同于圖1所示的實(shí)施例的單個(gè)模塊中，盡管如圖1所示其是分離的，在一些實(shí)施例中也可能是期望。例如，IP被安裝在掃描器CT處，而解碼器IPR僅在所選的成像器或PACS工作站處是可用的。

盡管上文實(shí)施例已經(jīng)針對(duì)斷層攝影X射線掃描器進(jìn)行了解釋，所提出的方法和裝置IP、IPR是對(duì)MR成像器的同等適用。

在本發(fā)明的另一范例性實(shí)施例中，提供了一種計(jì)算機(jī)程序或計(jì)算機(jī)程序單元，其特征在于，其適于在適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)上運(yùn)行根據(jù)前面的實(shí)施例之一所述的方法的方法步驟。

因此，所述計(jì)算機(jī)程序單元可以被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)單元上，所述計(jì)算機(jī)單元也可以是本發(fā)明的實(shí)施例的部分。該計(jì)算單元可以適于執(zhí)行上文所描述的方法的步驟或者誘發(fā)對(duì)上文所描述的方法的步驟的執(zhí)行。此外，所述計(jì)算單元可以適于操作上文所描述的裝置的部件。所述計(jì)算單元能夠適于自動(dòng)地操作和/或運(yùn)行用戶的命令。計(jì)算機(jī)程序可以被下載到數(shù)據(jù)處理器的工作存儲(chǔ)器中。所述數(shù)據(jù)處理器因此可以被配備為執(zhí)行本發(fā)明的方法。

本發(fā)明的該示范性實(shí)施例涵蓋從一開始就使用本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序以及借助于將現(xiàn)有的程序轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂帽景l(fā)明的程序的計(jì)算機(jī)程序兩者。

更進(jìn)一步地，所述計(jì)算機(jī)程序單元能夠提供實(shí)現(xiàn)如上文所描述的方法的示范性實(shí)施例的流程的所有必需步驟。

根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，提出了一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，例如CD-ROM，其中，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)具有存儲(chǔ)在所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序單元，其中，所述計(jì)算機(jī)程序單元由前面部分描述。

計(jì)算機(jī)程序可以存儲(chǔ)和/或分布在與其他硬件一起提供或作為其他硬件的部分提供的諸如光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)的適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)上，但是計(jì)算機(jī)程序也可以以其他的形式分布，例如經(jīng)由因特網(wǎng)或其他有線或無(wú)線的遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)。

然而，所述計(jì)算機(jī)程序也可以存在于諸如萬(wàn)維網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)上并且能夠從這樣的網(wǎng)絡(luò)中下載到數(shù)據(jù)處理器的工作存儲(chǔ)器中。根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例，提供了一種用于使得計(jì)算機(jī)程序單元可用于被下載的介質(zhì)，其中，所述計(jì)算機(jī)程序單元被布置為執(zhí)行根據(jù)先前描述的本發(fā)明的實(shí)施例之一所述的方法。

必須指出，本發(fā)明的實(shí)施例參考不同主題加以描述。具體地，一些實(shí)施例參考方法類型權(quán)利要求加以描述，而其他實(shí)施例參考設(shè)備類型權(quán)利要求加以描述。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將從以下和以下的描述中了解到，除非另行指出，除了屬于一種類型的主題的特征的任何組合之外，涉及不同主題的特征之間的任何組合也被認(rèn)為被本申請(qǐng)所公開。然而，所有特征能夠被組合以提供超過(guò)特征的簡(jiǎn)單相加的協(xié)同效應(yīng)。

盡管已經(jīng)在附圖和前面的描述中詳細(xì)說(shuō)明和描述了本發(fā)明，這樣的說(shuō)明和描述被認(rèn)為是說(shuō)明性或示范性的，而非限制性的。本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例。通過(guò)研究附圖、說(shuō)明書和從屬權(quán)利要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐要求保護(hù)的本發(fā)明時(shí)能夠理解和實(shí)現(xiàn)對(duì)所公開的實(shí)施例的其他變型。

在權(quán)利要求中，詞語(yǔ)“包括”不排除其他的元件或步驟，并且詞語(yǔ)“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。單個(gè)處理器或其他單元可以完成在權(quán)利要求中記載的若干項(xiàng)目的功能。盡管在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載了特定措施，但是這并不指示不能有利地使用這些措施的組合。權(quán)利要求中的任何參考標(biāo)記不應(yīng)被解釋為對(duì)范圍的限制。