一种医用X线系统的射野控制方法及装置.pdf

本申请的实施方式提供了一种医用X线系统的射野控制方法和装置。该方法包括：获取限束器内的真实遮线器在物理坐标系中的位置信息；根据物理坐标系与射野坐标系之间以及射野坐标系与图像坐标系之间的坐标转换关系，将真实遮线器的位置信息转换到图像坐标系中形成虚拟遮线器，所述射野坐标系所在的平面为X线接收器所在的平面；将虚拟遮线器与点片摄影中获取的末帧图像进行合成，将合成后的结果以控件方式显示；根据对控件的操作信息确定真实遮线器移动的目标位置，控制真实遮线器移动到目标位置以实现对医用X线系统的射野控制。本申请的实施方式能够较为准确地实现对兴趣区域的定位。

权利要求书
1.  一种医用X线系统的射野控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取限束器内的真实遮线器在物理坐标系中的位置信息；
根据物理坐标系与射野坐标系之间以及射野坐标系与图像坐标系之 间的坐标转换关系，将真实遮线器的位置信息转换到图像坐标系中形成虚 拟遮线器，所述射野坐标系所在的平面为X线接收器所在的平面；
将虚拟遮线器与点片摄影中获取的末帧图像进行合成，将合成后的结 果以控件方式显示；
根据对控件的操作信息确定真实遮线器移动的目标位置，控制真实遮 线器移动到目标位置以实现对医用X线系统的射野控制。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述物理坐标系为以 真实遮线器所在的平面与X线焦点的延长线的交点为原点的坐标系，所述 射野坐标系为以X线接收器所在的平面与X线焦点的延长线的交点为原 点的坐标系，所述图像坐标系的原点位于所述射野坐标系所在的平面上。

3.  根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述物理坐标系所在 的平面与所述射野坐标系所在的平面相互平行，所述物理坐标系的原点在 射野坐标系中的投影点为射野坐标系的原点，所述射野坐标系所在的平面 与所述图像坐标系所在的平面为同一个平面，则：
假设点(x0、y0)为物理坐标系上的一个点，点(x0’、y0’)为点(x0、 y0)在射野坐标系上的投影点，则物理坐标系和射野坐标系之间的坐标转 换关系为：
x 0 , = Scale × x 0 y 0 , = Scale × y 0 ]]>
其中：Scale为物理坐标系到射野坐标系的转换系数，Scale的值等于 X线焦点到射野坐标系平面的距离与X线焦点到物理坐标系平面的距离之 比；
假设点(x0’、y0’)为射野坐标系上的一个点，点(x1，y1)为点(x0’、 y0’)在图像坐标系上的对应点，则射野坐标系和图像坐标系之间的坐标转 换关系为：
x 1 = a + x 0 , / PixelWidth y 1 = b - y 0 , / PixelHeight ]]>
其中：点(a，b)为射野坐标系的坐标原点在图像坐标系上对应的像 素坐标点，PixelWidth与PixelHeight分别为图像像素尺寸的宽和高。

4.  根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述限束器内的真实 遮线器包括两个水平遮线器和两个垂直遮线器，所述水平遮线器与垂直遮 线器围成的开口区域，则：
PixelWidth＝xWidth1/2a
PixelHeight＝yWidth1/2b
其中：xWidth1为两个水平遮线器之间在射野坐标系上的最大开口宽 度，yWidth1为两个垂直遮线器之间在射野坐标上最大开口宽度。

5.  根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对控件的操作信 息包括对虚拟水平遮线器的左右移动、对虚拟垂直遮线器的上下移动以及 对虚拟水平遮线器与虚拟垂直遮线器围成的开口区域进行缩放移动。

6.  根据权利要求1至5中任何一项所述的方法，其特征在于，所述 将虚拟遮线器与点片摄影中获取的图像进行合成具体包括：
将点片摄影中获取的末帧图像绘制在第一图层上；
将第一图层拷贝到第二图层上，再将虚拟遮线器绘制到该第二图层 上；
将第二图层绘制到界面图层上。

7.  根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将合成后的结果 以控件方式显示包括：
根据图像坐标系与控件坐标系之间的坐标转换关系将合成后的结果 转换到控件坐标系中以控件方式显示，所述控件坐标系所在平面为显示控 件的屏幕所在的平面。

8.  一种医用X线系统的射野控制装置，其特征在于，所述装置包括： 信息获取单元、坐标转换单元、图像合成单元以及控制单元，其中：
所述信息获取单元，用于获取限束器内的真实遮线器在物理坐标系中 的位置信息；
所述坐标转换单元，用于根据物理坐标系与射野坐标系之间以及射野 坐标系与图像坐标系之间的坐标转换关系，将真实遮线器的位置信息转换 到图像坐标系中形成虚拟遮线器，所述射野坐标系所在的平面为X线接收 器所在的平面；
所述图像合成单元，用于将虚拟遮线器与点片摄影中获取的末帧图像 进行合成，将合成后的结果以控件方式显示；
所述控制单元，用于根据对控件的操作信息确定真实遮线器移动的目 标位置，控制真实遮线器移动到目标位置以实现对医用X线系统的射野控 制。

9.  根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述物理坐标系为以 真实遮线器所在的平面与X线焦点的延长线的交点为原点的坐标系，所述 射野坐标系为X线接收器所在的平面与X线焦点的延长线的交点为原点 的坐标系，所述图像坐标系的原点位于所述射野坐标系所在的平面上。

10.  根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述物理坐标系所在 的平面与所述射野坐标系所在的平面相互平行，所述物理坐标系的原点在 射野坐标系中的投影点为射野坐标系的原点，所述射野坐标系所在的平面 与所述图像坐标系所在的平面为同一个平面，则：假设点(x0、y0)为物 理坐标系上的一个点，点(x0’、y0’)为点(x0、y0)在射野坐标系上的 投影点，则物理坐标系和射野坐标系之间的坐标转换关系为：
x 0 , = Scale × x 0 y 0 , = Scale × y 0 ]]>
其中：Scale为物理坐标系到射野坐标系的转换系数，Scale的值等于 X线焦点到射野坐标系平面的距离与X线焦点到物理坐标系平面的距离之 比；
假设点(x0’、y0’)为射野坐标系上的一个点，点(x1，y1)为点(x0’、 y0’)在图像坐标系上的对应点，则射野坐标系和图像坐标系之间的坐标转 换关系为：
x 1 = a + x 0 , / PixelWidth y 1 = b - y 0 , / PixelHeight ]]>
其中：点(a，b)为射野坐标系的坐标原点在图像坐标系上对应的像 素坐标点，PixelWidth与PixelHeight分别为图像像素尺寸的宽和高。

11.  根据权利要求8至10中任何一项所述的装置，其特征在于，所 述图像合成单元包括第一绘制子单元、第二绘制子单元以及第三绘制子单 元，其中：
所述第一绘制子单元，用于将点片摄影中获取的末帧图像绘制在第一 图层上；
所述第二绘制子单元，用于将第一图层拷贝到第二图层上，再将虚拟 遮线器绘制到该第二图层上；
所述显示子单元，用于将第二图层绘制到界面图层上。

说明书一种医用X线系统的射野控制方法及装置
技术领域
本发明的实施方式涉及医用X线技术领域，尤其涉及一种医用X线 系统的射野控制方法及其装置。
背景技术
利用X射线(或称“X线”)进行疾病的检查、治疗已在医学上广泛 应用。但是，一般认为，过量接受X线可能对人体带来损害，因此，在使 用医用X线系统进行相关检查、治疗的过程中，应当尽量减少X线束对 患者或相关医务人员的照射。为此，医用X线系统(比如，医用数字化X 线透视摄影系统)常通过使用一个称为限束器(Collimator)的装置对X 线束的“射野”进行控制，从而仅照射医生感兴趣的区域(ROI，Region Of  Interest)，避免患者多余受线。限束器装置通常包括多个遮线器，对“射 野”进行控制正是通过对这多个遮线器形成的窗口的大小进行调节而实现 的。
在现有技术中，一种调整限束器(遮线器)控制“射野”的方法是医 生在近台处(X线系统处)结合限束器上“射野指示灯”的情况进行调节。 但是，由于X线系统位于放射室，采用这种方式必须要求医生进入放射室 进行近台操作，然后再回到工作台，一方面给医生利用X线系统进行诊疗 带来不便，另一方面可能使医生接触到X线束，造成不必要的损害。为克 服这些缺陷，又出现了一种医生在控制室远距离调整限束器的做法，使医 生不必近台操作。但是，这种远距离控制限束器，通常不能很好地观察到 限束器调节前后的射野变化情况，导致对兴趣区域的定位不准确，引起再 次进行X线束透视的可能。
此外，在现有X线透视中，需要进行“点片摄影”，而“点片摄影” 的通常做法是医生先选择需要曝光摄影的感兴趣区域，然后在保持X线透 视放线状态下，调整限束器以观察遮线器与ROI的位置状态，最后才进行 曝光图像采集。在调整限束器过程中这种做法使患者一直处于受“线”状 态，导致患者接受到不必要的辐射。同时，该方式还降低了工作效率以及 设备的使用寿命。
发明内容
为了解决上述问题，本申请实施方式提供了一种医用X线系统的射野 控制方法及其装置，以提高对兴趣区域的定位准确度，降低不必要的X线 束透视的可能性。
本申请实施方式提供的医用X线系统的射野控制方法包括：
获取限束器内的真实遮线器在物理坐标系中的位置信息；
根据物理坐标系与射野坐标系之间以及射野坐标系与图像坐标系之 间的坐标转换关系，将真实遮线器的位置信息转换到图像坐标系中形成虚 拟遮线器，所述射野坐标系所在的平面为X线接收器所在的平面；
将虚拟遮线器与点片摄影中获取的末帧图像进行合成，将合成后的结 果以控件方式显示；
根据对控件的操作信息确定真实遮线器移动的目标位置，控制真实遮 线器移动到目标位置以实现对医用X线系统的射野控制。
优选地，所述物理坐标系为以真实遮线器所在的平面与X线焦点的延 长线的交点为原点的坐标系，所述射野坐标系为X线接收器所在的平面与 X线焦点的延长线的交点为原点的坐标系，所述图像坐标系的原点位于所 述射野坐标系所在的平面上。
优选地，所述物理坐标系所在的平面与所述射野坐标系所在的平面相 互平行，所述物理坐标系的原点在射野坐标系中的投影点为射野坐标系的 原点，所述射野坐标系所在的平面与所述图像坐标系所在的平面为同一个 平面，则：
假设点(x0、y0)为物理坐标系上的一个点，点(x0’、y0’)为点(x0、 y0)在射野坐标系上的投影点，则物理坐标系和射野坐标系之间的坐标转 换关系为：
x 0 ' = Scale × x 0 y 0 ' = Scale × y 0 ]]>
其中：Scale为物理坐标系到射野坐标系的转换系数，Scale的值等于 X线焦点到射野坐标系平面的距离与X线焦点到物理坐标系平面的距离之 比；
假设点(x0’、y0’)为射野坐标系上的一个点，点(x1，y1)为点(x0’、 y0’)在图像坐标系上的对应点，则射野坐标系和图像坐标系之间的坐标转 换关系为：
x 1 = a + x 0 ' / PixelWidth y 1 = b - y 0 ' / PixelHeight ]]>
其中：点(a，b)为射野坐标系的坐标原点在图像坐标系上对应的像 素坐标点，PixelWidth与PixelHeight分别为图像像素尺寸的宽和高。
优选地，所述限束器内的真实遮线器包括两个水平遮线器和两个垂直 遮线器，所述水平遮线器与垂直遮线器围成的开口区域，则：
PixelWidth＝xWidth1/2a
PixelHeight＝yWidth1/2b
其中：xWidth1为两个水平遮线器之间在射野坐标系上的最大开口宽 度，yWidth1为两个垂直遮线器之间在射野坐标上最大开口宽度。
优选地，所述对控件的操作信息包括对虚拟水平遮线器的左右移动、 对虚拟垂直遮线器的上下移动以及对虚拟水平遮线器与虚拟垂直遮线器 围成的开口区域进行缩放移动。
优选地，所述将虚拟遮线器与点片摄影中获取的图像进行合成具体包 括：
将点片摄影中获取的末帧图像绘制在第一图层上；
将第一图层拷贝到第二图层上，再将虚拟遮线器绘制到该第二图层 上；
将第二图层绘制到界面图层上。
优选地，所述将合成后的结果以控件方式显示包括：
根据图像坐标系与控件坐标系之间的坐标转换关系将合成后的结果 转换到控件坐标系中以控件方式显示，所述控件坐标系所在平面为控件所 在的平面。
本申请实施方式还提供了一种医用X线系统的射野控制装置。该装置 包括：信息获取单元、坐标转换单元、图像合成单元以及控制单元，其中：
所述信息获取单元，用于获取限束器内的真实遮线器在物理坐标系中 的位置信息；
所述坐标转换单元，用于根据物理坐标系与射野坐标系之间以及射野 坐标系与图像坐标系之间的坐标转换关系，将真实遮线器的位置信息转换 到图像坐标系中形成虚拟遮线器，所述射野坐标系所在的平面为X线接收 器所在的平面；
所述图像合成单元，用于将虚拟遮线器与点片摄影中获取的末帧图像 进行合成，将合成后的结果以控件方式显示；
所述控制单元，用于根据对控件的操作信息确定真实遮线器移动的目 标位置，控制真实遮线器移动到目标位置以实现对医用X线系统的射野控 制。
优选地，所述物理坐标系为以真实遮线器所在的平面与X线焦点的延 长线的交点为原点的坐标系，所述射野坐标系为X线接收器所在的平面与 X线焦点的延长线的交点为原点的坐标系，所述图像坐标系的原点位于所 述射野坐标系所在的平面上。
优选地，所述物理坐标系所在的平面与所述射野坐标系所在的平面相 互平行，所述物理坐标系的原点在射野坐标系中的投影点为射野坐标系的 原点，所述射野坐标系所在的平面与所述图像坐标系所在的平面为同一个 平面，则：假设点(x0、y0)为物理坐标系上的一个点，点(x0’、y0’) 为点(x0、y0)在射野坐标系上的投影点，则物理坐标系和射野坐标系之 间的坐标转换关系为：
x 0 ' = Scale × x 0 y 0 ' = Scale × y 0 ]]>
其中：Scale为物理坐标系到射野坐标系的转换系数，Scale的值等于 X线焦点到射野坐标系平面的距离与X线焦点到物理坐标系平面的距离之 比；
假设点(x0’、y0’)为射野坐标系上的一个点，点(x1，y1)为点(x0’、 y0’)在图像坐标系上的对应点，则射野坐标系和图像坐标系之间的坐标转 换关系为：
x 1 = a + x 0 ' / PixelWidth y 1 = b - y 0 ' / PixelHeight ]]>
其中：点(a，b)为射野坐标系的坐标原点在图像坐标系上对应的像 素坐标点，PixelWidth与PixelHeight分别为图像像素尺寸的宽和高。
优选地，所述图像合成单元包括第一绘制子单元、第二绘制子单元以 及第三绘制子单元，其中：
所述第一绘制子单元，用于将点片摄影中获取的末帧图像绘制在第一 图层上；
所述第二绘制子单元，用于将第一图层拷贝到第二图层上，再将虚拟 遮线器绘制到该第二图层上；
所述显示子单元，用于将第二图层绘制到界面图层上。
本申请实施方式先获取真实遮线器的位置信息，利用各种坐标系之间 的坐标转换关系将该位置信息转换到图像坐标系中以形成虚拟遮线器，将 虚拟遮线器与点片摄影中获取的末帧图像合成为虚拟图像，然后以控件方 式显示出来，进而通过对控件的操作来实现对真实遮线器的调节，达到对 射野范围的控制。与现有技术相比，本申请实施方式通过将真实遮线器转 换为可视化的虚拟遮线器，并通过对可视化的虚拟遮线器的调节来达到对 真实遮线器的调节，这种方式可以使医生仅在控制室即可实现对真实遮线 器的控制，而且能够清晰地观察到控制过程，从而能够准确地控制射野范 围，进而对兴趣区域的准确定位，降低不必要的X线束透视。此外，本申 请实施方式可以在控制射野过程中不需要使患者一直处于受“线”状态， 从而避免了患者遭受不必要X线辐射。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以 及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制 性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：
图1为医用X线系统的射野控制方法的一个实施例流程图；
图2为一种限束器内设置的遮线器示意图；
图3为本申请涉及到的几个坐标系之间关系的示意图；
图4a为医用X线系统的射野控制方法的又一个实施例流程图；
图4b为图4a所示实施例涉及到的遮线器的位置信息示意图；
图5为控件图层结构示意图；
图6a～6c为使用鼠标对控件进行操作的示意图；
图7a～7c为使用触摸屏对控件进行操作的示意图；
图8为使用触控笔对控件进行操作的示意图；
图9a～9d为遮线器调整前后的示意图；
图10为医用X线系统的射野控制装置的一个实施例的结构框图。
具体实施方式
下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理 解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而 实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。相反，提供这些实施 方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传 达给本领域的技术人员。
参见图1，该图示出了本申请的一种医用X线系统的射野控制方法实 施例(第一实施例)的流程图，该实施例的流程包括：
步骤S11：获取限束器内的真实遮线器在物理坐标系中的位置信息；
如前所述，遮线器是限束器实现对射野控制的可调节部件，通常情况 下，遮线器可以表现为板型长条形状，通过将该板型长条形状进行移动来 改变射野的范围。参见图2，该图示出了一种限速器内的遮线器设置情况， 在该图中示出了四个遮线器，包括两个垂直遮线器I(分别位于上侧和下 侧)和两个水平遮线器II(分别位于左侧和右侧)，这四个遮线器的内边 沿(即上侧遮线器的下边沿、下侧遮线器的上边沿和左侧遮线器的右边沿、 右侧遮线器的左边沿)围成一个开口区域，控制该开口区域的大小即可实 现对射野范围的控制。在这样的一种遮线器设置方式中，可以以上述开口 区域的中心点为坐标原点，遮线器所在的平面为坐标平面，构建一个物理 坐标系，各个遮线器在该坐标系中的坐标位置即是遮线器的位置信息。
这里还需要说明几点：一是关于遮线器的数量。在图2所示的示意图 中示出了四个遮线器，那么可以分别获得这四个遮线器在物理坐标系中的 位置信息，然后利用这些信息进行后续处理，但是，这并不意味着在本申 请中必须设置四个遮线器且必须同时获取四个遮线器的位置信息，实际 上，为了达到对射野大小进行控制的目的，可以设置至少一个遮线器，并 且通过改变至少一个遮线器的位置来实现，这种情形下，本申请可以仅仅 利用到一个遮线器并且获取该遮线器在物理坐标系中的位置信息。同样的 道理，获取两个或者其他数量的遮线器的物理位置均可以实现本申请的发 明目的。二是关于遮线器的“真假”。在上述步骤中以“真实”来限定遮 线器，这主要是为了便于和后续的“虚拟”遮线器相区分而作的语言上的 变换，通常而言，“真实遮线器”是指在真实世界(或称为物理世界)中 存在的遮线器，“虚拟遮线器”是指在电子化信息设备(比如，计算机) 中呈现出来的影像化的遮线器。三是关于物理坐标系。在本申请实施方式 中设置“物理坐标系”是便于确定真实遮线器的位置信息，事实上只要有 坐标系的存在，便可以定量化地衡量遮线器的位置，也就是说，本申请对 物理坐标系本身以哪个点为原点、哪个方向为X轴、Y轴并不需要做特别 的限定。当然，在上述提及的由四个遮线器围成的开口区域中，以开口区 域的中心点为坐标原点、以遮线器所在的平面为坐标平面是一种合适的选 择，这种对物理坐标系的设定方式与后续将要提及的其他坐标系进行适当 搭配，则可以起到简化运算的作用。
步骤S12：根据物理坐标系与射野坐标系之间以及射野坐标系与图像 坐标系之间的坐标转换关系，将真实遮线器的位置信息转换到图像坐标系 中形成虚拟遮线器，所述射野坐标系所在的平面为X线接收器所在的平 面；
步骤S13：将虚拟遮线器与点片摄影中获取的末帧图像进行合成，将 合成后的结果以控件方式显示；
步骤S14：根据对控件的操作信息确定真实遮线器移动的目标位置， 控制真实遮线器移动到目标位置以实现对医用X线系统的射野控制；
在以控件方式显示虚拟遮线器后，医生可以在显示面板上以末帧图像 为参考对控件进行各种操作，比如，对控件中的虚拟遮线器进行左右或上 下移动，或者在由多个遮线器围成开口区域的情况下，进行射野范围的整 体缩放移动。根据这些操作信息可以确定虚拟遮线器移动的位置，进而可 以确定真实遮线器需要移动到的目标位置，然后控制相关的设备驱动真实 遮线器移动到目标位置，从而最终便实现了对医用X线系统的射野控制。 在调整出合适的射野范围后，可以在射野范围内进行曝光，以便采集到需 要的图像。
在上述实施方式中先获取真实遮线器的位置信息，利用各种坐标系之 间的坐标转换关系将该位置信息转换到图像坐标系中以形成虚拟遮线器， 将虚拟遮线器与点片摄影中获取的末帧图像合成后以控件方式显示出来， 进而通过对控件的操作来实现对遮线器的调节，达到对射野的控制。与现 有技术相比，本申请实施方式至少能够取得如下的技术效果：
(1)通过本申请上述实施方式将真实遮线器转换为可视化的虚拟遮 线器，通过对可视化的虚拟遮线器的调节即可达到对真实遮线器的调节， 从而使得医生可以仅在控制室操作显示板上虚拟的遮线器便能实现对射 野范围的控制，而无需到近台处进行实地操作，为医生提供了方便，也避 免了医生过多接触到X线。
(2)由于经过虚拟化的遮线器可以直观地显示在医生面前，医生在 操作控件以实时调整遮线器的过程中可以实时地观察到射野范围的变化， 从而能够较为准确地对兴趣区域实现定位，降低了对患者进行不必要的X 线束透视。
(3)本申请的上述实施方式将虚拟遮线器与点片摄影中获取的末帧 图像进行合成，医生可以以“末帧”图像为参考准确定位感兴趣区域，在 这一过程中，可以终止对照射对象(比如，患者)进行X线的照射，而在 调整好射野范围之后再进行准确曝光，从而在射野控制过程中使患者不再 处于受“线”状态，进而避免了患者遭受不必要X线辐射。
上述实施方式(第一实施例)的步骤S12中提及物理坐标系、射野坐 标系以及图像坐标系等几个坐标系，这几个坐标系之间的关系可以体现为 各种各样的具体形式，比如，将物理坐标系确定为以真实遮线器所在的平 面与X线焦点的延长线的交点为原点的坐标系，射野坐标系为X线接收 器所在的平面与X线焦点的延长线的交点为原点的坐标系，所述图像坐标 系的原点位于所述射野坐标系所在的平面上。不同的关系在进行坐标转换 时的复杂程度可能存在差异，但是，无论哪种具体形式，仅仅是进行坐标 系之间的坐标转换过程不同而已，并不妨碍由一种坐标系到另一个坐标系 之间的正确转换(映射)。在实际应用过程中，本申请可以优选采用图3 所示的坐标系体系。在该图中，最上面的点为X线焦点，X线束从此处射 出，在该点投影到(或自X线焦点射出的X线射到)的第一个平面(自 上而下观察)所在的坐标系为物理坐标系，坐标系中的方框代表多个(图 中为4个)遮线器围成的射野范围，该坐标系的坐标原点为X线束与遮线 器所在平面的交点，在该坐标系中坐标系的单位可以采用毫米(mm)量 级。X线焦点投影到的第二个平面为射野坐标系，射野坐标系所在的平面 通常为X线接收器所在的平面，在射野坐标系中坐标系单位也可以采用毫 米(mm)量级。第三个坐标系是图像坐标系，该图像坐标系所在的平面 在图3中与射野坐标系所在的平面为相同的平面。这几个坐标系所在的平 面之间可以具有一定的夹角，也可以表现为平行关系(如图3中所示)， 当体现为一定夹角时，可以采取相应的转换关系来将一个坐标系中的点转 换到另一个坐标系之中。下面为了讨论的方便性，将几个平面设定为平行 关系。在此基础上，可以具体得出物理坐标系与射野坐标系之间、射野坐 标系与图像坐标系之间的坐标转换关系。
这里假设点(x0、y0)为物理坐标系上的一个点，点(x0’、y0’)为 点(x0、y0)在射野坐标系上的投影点，则物理坐标系和射野坐标系之间 的坐标转换关系为：
x 0 ' = Scale × x 0 y 0 ' = Scale × y 0 ]]>
其中：Scale为物理坐标系和射野坐标系之间的转换系数，其值等于X 线焦点到射野坐标系所在平面的距离(如图3中示出的SID)与X线焦点 到物理坐标系所在平面的距离(如图3中示出的D1)之比。
假设点(x1，y1)为点(x0’、y0’)在图像坐标系上的投影点，则射 野坐标系和图像坐标系之间的坐标转换关系为：
x 1 = a + x 0 ' / PixelWidth y 1 = b - y 0 ' / PixelHeight ]]>
其中：点(a，b)为射野坐标系的坐标原点在图像坐标系上的像素坐 标，PixelWidth与PixelHeight分别为图像像素尺寸的宽和高。
在详细讨论几个坐标系之间的坐标转换关系的基础上，下面结合这种 坐标转换关系以及图2所示设置的遮线器给出能够诠释本申请技术方案的 一个更为详细的实例(第二实施例)。参见图4a，该图示出了该实例的流 程，该流程包括：
步骤S41：获取限束器内的真实遮线器在物理坐标系中的位置信息；
根据图3所示的物理坐标系可以得到四个遮线器的位置坐标分别为 (注：这里为方便说明，仅以遮线器的边沿处坐标为例，参见图4b)：
左侧水平遮线器右沿横坐标：H_lPos0＝–H_lPhyPos；
右侧水平遮线器左沿横坐标：H_rPos0＝H_rPhyPos；
上侧垂直遮线器下沿纵坐标：V_uPos0＝V_uPhyPos；
下侧垂直遮线器上沿纵坐标：V_dPos0＝–V_dPhyPos。
步骤S42：根据物理坐标系与射野坐标系之间的坐标转换关系将真实 遮线器的位置信息转换到射野坐标系中；
如前所述，物理坐标系与射野坐标系之间的坐标转换关系可以体现为 如下的公式：
x 0 ' = Scale × x 0 y 0 ' = Scale × y 0 ]]>
根据上述坐标转换关系可以得到真实遮线器在射野坐标系中的位置 信息：
左侧水平遮线器右沿横坐标：H_lPos0’＝Scale×H_lPos0；
右侧水平遮线器左沿横坐标：H_rPos0’＝Scale×H_rPos0；
上侧垂直遮线器下沿纵坐标：V_uPos0’＝Scale×V_uPos0；
下侧垂直遮线器上沿纵坐标：V_dPos0’＝Scale×V_dPos0。
步骤S43：根据射野坐标系与图像坐标系之间的坐标转换关系将真实 遮线器在射野坐标系下的位置信息转换到图像坐标系中形成虚拟遮线器；
如前所述，射野坐标系与图像坐标系之间的坐标转换关系可以体现 为如下的公式：
x 1 = a + x 0 ' / PixelWidth y 1 = b - y 0 ' / PixelHeight ]]>
根据上述坐标转换关系可以得到真实遮线器在图像坐标系中的位置 信息：
左侧水平遮线器右沿横坐标：
H_lPos1＝a+Scale×H_lPos0/PixelWidth；
右侧水平遮线器左沿横坐标：
H_rPos1＝a+Scale×H_rPos0/PixelWidth；
上侧垂直遮线器下沿纵坐标：
V_uPos1＝b–Scale×V_uPos0/PixelHeight；
下侧垂直遮线器上沿纵坐标：
V_dPos1＝b–Scale×V_dPos0/PixelHeight。
步骤S44：将虚拟遮线器与点片摄影中获取的末帧图像进行合成，将 合成后的结果以控件方式显示；
这里可以直接将控件显示在图像坐标系中，但在实际应用过程中，考 虑到图像坐标系可能与最终显示控件的设备屏幕存在比例上的不协调，基 于这种情况，可以再设置一个控件坐标系。参见图3所示，最下层的坐标 系为控件坐标系，在图3中，控件坐标系所在的平面即为最终显示虚拟遮 线器与末帧图像合成后的合成结果的显示器平面，该坐标系的原点以虚拟 遮线器开口区域的左上角为原点，这种情形下，假设点(x2,y2)为控件坐标 系中与图像坐标系中的点(x1,y1)对应的点，则图像坐标系与控件坐标 系之间存在如下的坐标转换转系：
x 2 = Scale ' × x 1 y 2 = Scale ' × y 1 ]]>
式中：Scale’为显示图像放缩率，表示图像坐标系和控件坐标系的转 换系数。在虚拟遮线器形成的虚拟射野区域尺寸为2A×2B(单位可以是 mm2)的情况下，由于图像尺寸和控件虚拟射野区域尺寸的宽高比例相同， 因此，Scale’的值可以按照下述方式确定：
Scale’＝A/a，或
Scale’＝B/b
根据上述图像坐标系与控件坐标系之间的转换关系可以得到虚拟遮 线器在控件坐标系中的位置信息：
左侧水平遮线器右沿横坐标：
H_lPos2＝Scale’×(a+Scale×H_lPos0/PixelWidth)；
右侧水平遮线器左沿横坐标：
H_rPos2＝Scale’×(a+Scale×H_rPos0/PixelWidth)；
上侧垂直遮线器下沿纵坐标：
V_uPos2＝Scale’×(b–Scale×V_uPos0/PixelHeight)；
下侧垂直遮线器上沿纵坐标：
V_dPos2＝Scale’×(b–Scale×V_dPos0/PixelHeight)。
步骤S45：根据对控件的操作信息确定真实遮线器移动的目标位置， 控制真实遮线器移动到目标位置以实现对医用X线系统的射野控制。
在上述实施方式(第一实施例)的步骤13中提到需要对图像进行合 成。合成可以采取多种方式来实现，本申请为了使显示内容更加清晰、显 示效率更高，采用图层思想来设计合成显示过程。参见图5，该图示出了 图层结构，在该图中包括四个图层，最下面的图层(这里称为“下图层”) 为背景图层(Background Overlay)，用于显示背景颜色(本图中为黑色)； 第一图层(即“下图层”之上的那个图层)为图像图层(Image Overlay)， 用于显示图像，比如，点片摄影中的末帧图像、最终的曝光图像等；第二 图层(即第一图层上面的那个图层)为遮线器图层(Shutter Overlay)， 用于显示遮线器的位置信息，在图层的中间区域为半透明区域，以便观察 到其下面图层中的图像；最上面的图层(这里称为“上图层”)为信息图 层(Information Overlay)，用于显示参考线或者其他临时信息。在这些图 层中，上、下图层主要为加强中间两个图层的效果而设定，在某些情形下， 可以不使用这两个图层。由此，利用第一图层、第二图层实现虚拟遮线器 与点片摄影中获取的末帧图像的合成过程可以是这样的：先将点片摄影中 获取的末帧图像绘制在第一图层上，然后将第一图层拷贝到第二图层上， 再将虚拟遮线器绘制到该第二图层上，最后将第二图层绘制到界面图层 上。当然，如果需要绘制“上图层”，则道理类似，即将第二图层拷贝到 “上图层”上，再绘制选择区域的参考线和一些其他临时信息。通过使用 这种图层的设计思想，当上面某个图层发生变化时，只需要重绘发生变化 的那个图层和其上面的图层即可，从而提高了显示效率。
在上述实施方式(第一实施例)的步骤14中提及对控件进行操作， 实际应用过程中，可以采用多种操作工具进行多种形式的操作。如前述提 及的在触摸屏上进行左右移动、上下移动或缩放移动等。为了便于更清楚 的理解本申请的技术方案，下面分别以使用鼠标、触摸屏和触控笔三种工 具对控件进行各种形式的操作为示例进行说明：
示例性方式之一：使用鼠标对控件进行各种形式的操作
参见图6，该图示出了对单个遮线器(图6a)、两个相邻遮线器(图 6b)以及4个遮线器进行操作的过程(图6c)。对于单个遮线器进行操作 的情形，如图6a所示，只需将鼠标移动到虚拟遮线器边沿(参见第一个 子图)，当指针变为(放置于垂直遮线器上)或者(放置于水 平遮线器上)时，按下鼠标左键并拖动虚拟遮线器(参见第二个子图)， 松开左键后，对应的实际物理遮线器(即真实遮线器)便会运动到相应位 置(参见第三个子图)。对于同时对两个相邻遮线器(一个垂直遮线器与 一个水平遮线器)进行操作的情形，如图6b所示，当鼠标移动到相邻虚 拟遮线器边沿的交点时(参见第一个子图)，指针会变为或者此时 按下鼠标左键并拖动遮线器到指定位置(参见第二个子图)，松开左键后， 对应的两个实际物理遮线器便会运动到相应位置(参见第三个子图)。对 于同时对四个遮线器(即限束器射野平移)进行操作的情形，如图6c所 示，当鼠标移动到开口区域内时(参见第一个子图)，指针会变为此 时按下鼠标左键并拖动射野到指定位置(参见第二个子图)，松开左键后， 实际物理遮线器便会平移到相应位置(参见第三个子图)。
示例性方式之二：使用触摸屏对控件进行各种形式的操作
参见图7，该图示出了对单个遮线器(图7a)、两个相邻遮线器(图 7b)以及4个遮线器进行操作的过程(图7c)。对于单个遮线器进行操作 的情形，如图7a所示，只需触摸虚拟遮线器的边沿(参见第一个子图)， 并拖动到指定位置(参见第二个子图)，对应的实际物理遮线器便会运动 到相应位置(参见第三个子图)。对于对两个相邻遮线器(一个垂直遮线 器与一个水平遮线器)进行操作的情形，如图7b所示，只需触摸相邻虚 拟遮线器边沿的交点，并拖动到指定位置(参见第二个子图)，对应的实 际物理遮线器便会运动到相应位置(参见第三个子图)。对于同时对四个 遮线器(即限束器射野平移)进行操作的情形，如图7c所示，只需触摸 开口区域，并拖动开口区域到指定位置(参见第二个子图)，实际物理遮 线器便会平移到相应位置(参见第三个子图)。
示例性方式之三：使用触控笔控件进行各种形式的操作
参见图8，只需在显示控件的射野范围内，利用触控笔画取新的射野 矩形区域，对应的实际物理遮线器便会运动到相应位置。
如前所述，通过对屏幕上的虚拟遮线器控件进行操作，可以实现对真 实遮线器位置的调整，从而对射野范围进行控制。假设进行点片摄影获取 到最后一帧(末帧)图像和遮线器的位置显示图9a所示，则按照前述三 种操作控件中的任何一种方式操控，便可以得到如图9b所示的新的遮线 器位置以及新的射野范围大小。在此基础上，可以进行再次曝光，获得最 终需要的图像(如图9c所示)，然后对其进行满足各种需要的处理，比 如图9d所示的放大处理。
上述内容详细介绍了本申请的医用X线系统的射野控制的方法的各 种实施例，与此类似地，本申请还提供了医用X线系统的射野控制装置的 实施方式。参见图10，该图示出了本申请的医用X线系统的射野控制装 置的一个实施例的组成结构框图。该实施例包括：信息获取单元U101、 坐标转换单元U102、图像合成单元U103以及控制单元U104，其中：
信息获取单元U101，用于获取限束器内的真实遮线器在物理坐标系 中的位置信息；
坐标转换单元U102，用于根据物理坐标系与射野坐标系之间以及射 野坐标系与图像坐标系之间的坐标转换关系，将真实遮线器的位置信息转 换到图像坐标系中形成虚拟遮线器，所述射野坐标系所在的平面为以待照 射X线的对象接触的平面；
图像合成单元U103，用于将虚拟遮线器与点片摄影中获取的末帧图 像进行合成，将合成后的结果以控件方式显示；
控制单元U104，用于根据对控件的操作信息确定真实遮线器移动的 目标位置，控制真实遮线器移动到目标位置以实现对医用X线系统的射野 控制。
上述装置实施例的工作过程是：信息获取单元U101获取限束器内的 真实遮线器在物理坐标系中的位置信息，然后由坐标转换单元U102根据 物理坐标系与射野坐标系之间以及射野坐标系与图像坐标系之间的坐标 转换关系，将真实遮线器的位置信息转换到图像坐标系中形成虚拟遮线 器，再由图像合成单元U103将虚拟遮线器与点片摄影中获取的末帧图像 进行合成，将合成后的结果以控件方式显示，最后控制单元U104根据对 控件的操作信息确定真实遮线器移动的目标位置，控制真实遮线器移动到 目标位置以实现对医用X线系统的射野控制。本装置实施例同样能够取得 与上述方法实施例相同或类似的技术效果，为避免重复，这里不再赘言。
在本装置实施例中涉及的物理坐标系、射野坐标系、图像坐标系等几 个坐标系的特点以及相互之间的坐标转换关系与前述方法实施例相同，相 应功能单元可以在这些坐标系下实现各自的功能。此外，上述装置实施例 的各个功能单元的内部结构与其实现功能的方式有关，也就是说，某个功 能单元功能的不同实现方式对应着其不同的内部组成结构。比如，图像合 成单元U103可以采用图层思想来设计，那么，图像合成单元U103可以 进一步包括第一绘制子单元U1031、第二绘制子单元U1032以及第三绘制 子单元U1033，其中：
第一绘制子单元U1031，用于将点片摄影中获取的末帧图像绘制在第 一图层上；
第二绘制子单元U1032，用于将第一图层拷贝到第二图层上，再将虚 拟遮线器绘制到该第二图层上；
显示子单元U1033，用于将第二图层绘制到界面图层上。
应当注意，尽管在上文描述中提及了医用X线系统的射野控制装置的 若干单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式， 上文描述的两个或更多单元的特征和功能可以在一个装置中具体化，也可 以在不同的装置中具体化。并且，相反地，上文描述的一个单元的特征和 功能可以进一步划分为由多个子单元来具体化。本申请的装置实施例可以 应用于医生数字化X线透视摄影系统中，例如数字X线胃肠诊断系统、X 线多功能透视摄影系统等。
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这 并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全 部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤， 将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
虽然已经参考若干具体实施方式描述了本发明的精神和原理，但是应 该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意 味着这些方面中的特征不能组合以进行受益，这种划分仅是为了表述的方 便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等 同布置。