[发明专利]图像序列的运动估计和补偿

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对运动物体进行动态成像的方法，所述方法包括如下步骤；

-访问运动物体的图像，所述图像包括表示该物体的具有各自亮度的要素；

-计算连续图像的至少共同部分的所述要素之间的运动。

本发明还涉及能够对运动物体进行动态成像的系统。

本发明还涉及用于对运动物体进行动态成像的计算机程序。

背景技术

从US 2002/0180761A1可知如开头段落所述方法的实施例。该已知方法用于连续显示图像、尤其是医疗图像，这些图像按照适当的数据获取模式在时间上间隔开。在这样获得的连续图像的动态成像中，该已知方法用于补偿成像物体的急速运动(jerky motion)。出于此目的，在该已知方法中计算了原始图像组中的相邻图像帧之间的密集运动矢量场。然后将该密集运动场用于产生原始数据组中的图像之间的插值图像。然后，为了平滑该动态成像模式中可见的急速运动，将插值图像与原始图像交错在一起。

该已知方法的缺点是它基于密集运动矢量的计算提供了对原始数据组的简单乘法。对于实际具有不规则运动方式的物体，该已知方法可能会不适用，并且由于进行计算所需的实际计算资源的要求，该方法会相当慢。此外，为了消除该动态成像模式中的急速运动，仅仅复用多幅图像是不够的。

发明内容

本发明的目标是提供一种用于对运动物体进行动态成像的方法，即使对于物体的复杂运动方式，该方法都可以实际消除急速运动。

为此，根据本发明的方法还包括如下步骤：

-基于所计算的运动对所述要素进行运动补偿；

-基于该运动补偿进一步计算这些要素的各自亮度；

计算连续图像的所述部分之间的空间插值，产生用于运动物体动态成像的一系列图像。

常使用类似磁共振成像装置、X-射线单元、计算机断层摄像单元等医疗单元来获取包含“n”个三维(3D)图像的时间序列，其提供了可以用于活动物体、特别是关节的运动学成像的四维(4D)检查。然而，逐片段的观看4D图像很繁琐，并且不允许运动估计。以电影回放(cine-loop)方式来呈现片段数据将会受到帧间“跳动(jerk)”的影响，这会妨碍对运动的视觉分析。这些跳动是由于所获取的3D量数目有限，不能完全覆盖运动而引起的。然而，对于临床应用来说，需要以相当快速的方式产生这些图像量的平滑视觉，而为临床诊断准确地呈现导出图像。

本发明提供这种方法，其一方面健壮准确，另一方面又与已知方法不同，不需要大量的计算和计算时间。本发明的技术手段基于如下认识：为了对图像之间的运动进行补偿，可以进行各3D量的适当插值，这样可以克服在先技术的局限。因为线性插值通常用于静态图像，所以要知道它会导致由于运动引起的阴影失真。本发明的技术手段还基于另一认识：对于运动图像来说运动插值方法是合适的，该方法基于后续3D图像之间的运动估计。因此，可以消除阴影失真。

根据本发明的方法因此包括如下步骤：

运动估计

给定在时间t∈{1，2，...k)获取的包含n幅3D图像I_t的时间序列，则可以例如通过弹性图像配准(类似B-样条的本身已知方法，或者例如自适应高斯力的本身已知方法)估计从I_m到I_m+1的运动，0＜m＜k。

运动补偿

为了进行运动插值，必须预先将后续图像I_m和I_m+1放置在共同(目标)位置n处，m＜n＜m+1。对于每个位置n，必须基于运动估计M_m→n(I_m)和M_n→m+1^-1(I_m+1)应用两种变换。