用于局部增强的非接触式图像操作

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用于局部增强的非接触式图像操作\n技术领域\n[0001] 本发明涉及为了达到增强感兴趣区内图像的性质的目的，对屏幕上所显示的图像进行的操作。\n背景技术\n[0002] 诸如传统的X光图像等的医学图像，通常拍摄在一张张摄影胶片上，但是CT(X光计算机断层摄影)、MRI(磁共振成像)和超声图像等，最常见的是显示在屏幕上，因为这种图像是由一系列测量经计算得到的图像。随着数字X光探测器的出现，放射部门正在向无胶片的医院变迁。X光图像不再拍摄和存储在胶片上，而是数字化地捕获和存储。\n[0003] 在许多医学成像技术中，特别在X光中，与整个图像相比较，图像中重要的解剖特征的对比度会非常低。这是源于X光投影的自身特性，因为沿着X光轨迹(即从X光管到X光胶片)的所有结构都相互重叠。为了保存这较小的对比度，来自X光(还有来自MRI、CT和其它医疗影像设备)的医学图像就要以高达16比特的分辨率加以捕获和存储。\n[0004] 典型地，观看图像的屏幕只能有8比特至10比特灰度级的分辨率。这是医院中仍旧使用能够提供较高灰度级分辨率的传统胶片的原因之一。人眼受到称为“最小可觉差”的限制约为1000，其相当于10比特。为了充分利用数据的高动态范围，许多用户接口的策略已经开发出来以受益于在8至10比特灰度级的显示器上显示14比特的灰度级。这种公知的方法包括人工选择灰度级数值的限制区间或窗口，把选择的区间中的数值扩展到屏幕的全部灰度级的容量，籍此在显示的图像上剪切暗的区间和亮的区间。大部分常见的方法都基于用鼠标和键盘进行交互来调整灰度系数和直方图的分布。\n[0005] 迄今为止，在相对较低对比度的显示器上可视化较高比特深度所使用的方法的问题是，它们并不能促进图像材料的自然探察。专业人员经常会猜想或知道，图像的预定区域是感兴趣的区域，并且期望在感兴趣区(ROI)中局部增强其对比度。\n发明内容\n[0006] 本发明提供一种对屏幕上显示的图像进行操作的方法和系统，操作者的诸如手或手指等的可移动物体相对于屏幕，即在屏幕前方，不与屏幕接触地进行定位。检测可移动物体相对于屏幕的空间位置，即它的x、y和z坐标。选择包括二个坐标(x，y)的屏幕上的感兴趣区(ROI)，并且所选择的感兴趣区中诸如对比度等的图像性质将依赖于可移动物体距屏幕的距离(z)而变化。\n[0007] 使用例如手指，操作者能够不与屏幕接触地在屏幕上指向感兴趣区，之后系统将首先检测手指的x和y坐标，即最靠近手指的屏幕上的点，并且选择该点周围区域。依赖于手指距屏幕的距离，对比度(或其它的图像性质)将发生变化。\n[0008] 对于此特定的问题，这是更加自然的用户接口。本发明的响应于指示来标识感兴趣区，并且另外提供输入来确定局部对比度增强的程度的交互方式有很大优势。\n[0009] 本发明提供使用无接触式交互(交叉电容感应(crosscapacitance sensing)，CCS)，依赖于手或手指相对于屏幕的x、y和z位置，产生局部对比度的增强。x和y数据用于确定进行局部对比度增强的区域的中心及平均值。z(变焦)位置用于确定该区域的大小和增强的程度。\n[0010] 根据本发明，其提出调整位图的灰度级来在显示器上显示感兴趣区内的灰度级的映射(不确切地称作灰度系数曲线)。此调整将围绕所标识的平均值来扩散灰度级。区域的位置和平均值的级别由x、y位置的坐标来标识，区域的大小以及扩散(灰度系数)的程度由z位置来确定。本发明能够同任何提供x、y和z数据的输入系统一起加以应用，然而，把非接触式的交叉电容感应应用于局部对比度的增强将尤其有利，这产生有效的自然效果，并且尤其将对医疗应用非常有益。基于交叉电容感应的非接触式交互正好提供一种这样的方式。例如，在WO 01/103621和WO 03/010486中，阐述了交叉电容感应技术。\n附图说明\n[0011] 图1示出了根据本发明用于实现本发明的方法的系统的示意性系统，[0012] 图2图解说明了检测物体相对于屏幕的位置的原理，\n[0013] 图3是图解说明本发明方法的流程图，和\n[0014] 图4以图表方式示出了对比度的增强。\n具体实施方式\n[0015] 图1中示出了根据本发明的具有连接到屏幕11的控制器10的系统。该控制器包括含有用于在屏幕11上显示图像的常规的硬件和软件的电路。优选地，该控制器接收如数字数据的图像。图像可以是任意合适的数据格式的单色(黑白)或彩色的图像。控制器把控制信号输出到屏幕11来显示图像。\n[0016] 存在与屏幕相连接的装置用于检测可移动物体相对于屏幕的空间位置。在优选实施例中，此装置包括一组安排在屏幕边缘的电极12a、12b、12c和12d。在所示的实施例中，电极12a、12b、12c和12d安排在屏幕各个角上。一个或更多的电极安排为发射器，而剩余的一个或更多的电极安排为接收器。诸如100kHz、3V峰-峰电压的电信号施加于一个或更多的发射电极上，籍此在屏幕前方的空间中产生相应的电场。\n[0017] 当系统的操作者把诸如手指或手13等的可移动物体引入屏幕前方的电场中时，该物体会干扰电场，这个干扰能够由接收电极检测到。这称为交叉电容感应。通过正确地相对于屏幕安排电极，尤其电极的数量和它们的位置，并且正确地选择电信号诸如波形、频率、振幅等及发送电极和接收电极的使用顺序等，将不仅能够检测可移动物体相对于屏幕的空间三维位置，而且能够检测操作者的手13的移动和复杂的手势。\n[0018] 当例如单色X光的图像显示在屏幕上时，操作者通常可能希望操纵图像，并且增强感兴趣区内的图像对比度。这如以下所述和在图3中流程图所定义的那样完成。首先，操作者将手指或其它可移动的物体接近屏幕上显示的图像中的感兴趣区ROI。当手指进入屏幕前方的电场空间，这将由控制器检测到。控制器同时测量x、y和z，但是，本方法先使用x和y坐标来确定应当围绕其发生对比度增强的平均值。这可以是使用者实际所指的具有坐标x和y的像素的值，或者是其附近整个像素的合适的平均。之后，本方法使用z值，即手指距屏幕的距离，来制定要施加对比度增强的量。典型地，若z超出某个阈值，即在电场空间之外，则此增强将为0；而z低于阈值，即接近于屏幕，则增强最大。\n[0019] 同样地，对于超出某个阈值的z，此区域将是恒定或最大的；而对于低于阈值的z，此区域是恒定或最小的。\n[0020] 之后，本方法确定剪切的量，并且决定是否缩小此区域借以能够减少剪切的量。之后，施加对比度增强，并且显示图像。这是动态的过程，只要在屏幕前方的电场中检测到可移动物体的出现，则重复该过程；否则，则中止。\n[0021] 图4图解说明了对比度的增强。水平轴上所示的是数字图像(即位图)的输入灰度级，典型地，数字图像的比特分辨率将比显示器支持的更高。纵轴上绘出了显示器的输出灰度级。为了简化，假设正常的对比度曲线是线性的，并且忽略显示器的灰度系数曲线的效应，其为独立的，并且是发生在在此所述的映射之前或之后的附加的映射。图4图解说明了如何通过对比度的增强因子，围绕“平均”值来增强输入至输出的映射。此增强把较小的输入范围映射到较大的输出范围，但是这意味着一些输入灰度值剪切成黑或白的输出值。这些剪切的输入灰度级的值最好出现在感兴趣区之外，借此将增强整个感兴趣区的对比度。\n能够监视感兴趣区内剪切了多少像素，并且能够缩小感兴趣区来最小化剪切的像素。另一可能性是，使用平滑的S曲线而不使用图4中所示的线性曲线。\n[0022] 感兴趣区可以具有诸如图1中所图解说明的椭圆一样的预定的形状和预定的大小。然而，通过检测操作者手指的移动，操作者可以用他的手指在屏幕上“画”出单独的感兴趣区的轮廓，或者，可以在数种标准化的形状和大小之间给出选择。\n[0023] 同样地，操作者还可以给出要改变的诸如亮度等的图像参数的选择，籍此把水平轴上的位图窗口向左或向右移动。\n[0024] 参考用来与屏幕进行交互的可移动物体的交叉电容感应，对本发明作了阐述。然而，其它的非接触的方法也可以使用，诸如光感应等。\n[0025] 对于操作医学图像来说，本发明是理想的选择，然而，通常本发明也可以普遍用于图像处理。