專(zhuān)利名稱：用于局部增強(qiáng)的非接觸式圖像操作的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及為了達(dá)到增強(qiáng)感興趣區(qū)內(nèi)圖像的性質(zhì)的目的，對(duì)屏幕上所顯示的圖像進(jìn)行的操作。
背景技術(shù)：
諸如傳統(tǒng)的X光圖像等的醫(yī)學(xué)圖像，通常拍攝在一張張攝影膠片上，但是CT(X光計(jì)算機(jī)斷層攝影)、MRI(磁共振成像)和超聲圖像等，最常見(jiàn)的是顯示在屏幕上，因?yàn)檫@種圖像是由一系列測(cè)量經(jīng)計(jì)算得到的圖像。隨著數(shù)字X光探測(cè)器的出現(xiàn)，放射部門(mén)正在向無(wú)膠片的醫(yī)院變遷。X光圖像不再拍攝和存儲(chǔ)在膠片上，而是數(shù)字化地捕獲和存儲(chǔ)。
在許多醫(yī)學(xué)成像技術(shù)中，特別在X光中，與整個(gè)圖像相比較，圖像中重要的解剖特征的對(duì)比度會(huì)非常低。這是源于X光投影的自身特性，因?yàn)檠刂鳻光軌跡(即從X光管到X光膠片)的所有結(jié)構(gòu)都相互重疊。為了保存這較小的對(duì)比度，來(lái)自X光(還有來(lái)自MRI、CT和其它醫(yī)療影像設(shè)備)的醫(yī)學(xué)圖像就要以高達(dá)16比特的分辨率加以捕獲和存儲(chǔ)。
典型地，觀看圖像的屏幕只能有8比特至10比特灰度級(jí)的分辨率。這是醫(yī)院中仍舊使用能夠提供較高灰度級(jí)分辨率的傳統(tǒng)膠片的原因之一。人眼受到稱為“最小可覺(jué)差”的限制約為1000，其相當(dāng)于10比特。為了充分利用數(shù)據(jù)的高動(dòng)態(tài)范圍，許多用戶接口的策略已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)以受益于在8至10比特灰度級(jí)的顯示器上顯示14比特的灰度級(jí)。這種公知的方法包括人工選擇灰度級(jí)數(shù)值的限制區(qū)間或窗口，把選擇的區(qū)間中的數(shù)值擴(kuò)展到屏幕的全部灰度級(jí)的容量，籍此在顯示的圖像上剪切暗的區(qū)間和亮的區(qū)間。大部分常見(jiàn)的方法都基于用鼠標(biāo)和鍵盤(pán)進(jìn)行交互來(lái)調(diào)整灰度系數(shù)和直方圖的分布。
迄今為止，在相對(duì)較低對(duì)比度的顯示器上可視化較高比特深度所使用的方法的問(wèn)題是，它們并不能促進(jìn)圖像材料的自然探察。專(zhuān)業(yè)人員經(jīng)常會(huì)猜想或知道，圖像的預(yù)定區(qū)域是感興趣的區(qū)域，并且期望在感興趣區(qū)(ROI)中局部增強(qiáng)其對(duì)比度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種對(duì)屏幕上顯示的圖像進(jìn)行操作的方法和系統(tǒng)，操作者的諸如手或手指等的可移動(dòng)物體相對(duì)于屏幕，即在屏幕前方，不與屏幕接觸地進(jìn)行定位。檢測(cè)可移動(dòng)物體相對(duì)于屏幕的空間位置，即它的x、y和z坐標(biāo)。選擇包括二個(gè)坐標(biāo)(x，y)的屏幕上的感興趣區(qū)(ROI)，并且所選擇的感興趣區(qū)中諸如對(duì)比度等的圖像性質(zhì)將依賴于可移動(dòng)物體距屏幕的距離(z)而變化。
使用例如手指，操作者能夠不與屏幕接觸地在屏幕上指向感興趣區(qū)，之后系統(tǒng)將首先檢測(cè)手指的x和y坐標(biāo)，即最靠近手指的屏幕上的點(diǎn)，并且選擇該點(diǎn)周?chē)鷧^(qū)域。依賴于手指距屏幕的距離，對(duì)比度(或其它的圖像性質(zhì))將發(fā)生變化。
對(duì)于此特定的問(wèn)題，這是更加自然的用戶接口。本發(fā)明的響應(yīng)于指示來(lái)標(biāo)識(shí)感興趣區(qū)，并且另外提供輸入來(lái)確定局部對(duì)比度增強(qiáng)的程度的交互方式有很大優(yōu)勢(shì)。
本發(fā)明提供使用無(wú)接觸式交互(交叉電容感應(yīng)(crosscapacitance sensing)，CCS)，依賴于手或手指相對(duì)于屏幕的x、y和z位置，產(chǎn)生局部對(duì)比度的增強(qiáng)。x和y數(shù)據(jù)用于確定進(jìn)行局部對(duì)比度增強(qiáng)的區(qū)域的中心及平均值。z(變焦)位置用于確定該區(qū)域的大小和增強(qiáng)的程度。
根據(jù)本發(fā)明，其提出調(diào)整位圖的灰度級(jí)來(lái)在顯示器上顯示感興趣區(qū)內(nèi)的灰度級(jí)的映射(不確切地稱作灰度系數(shù)曲線)。此調(diào)整將圍繞所標(biāo)識(shí)的平均值來(lái)擴(kuò)散灰度級(jí)。區(qū)域的位置和平均值的級(jí)別由x、y位置的坐標(biāo)來(lái)標(biāo)識(shí)，區(qū)域的大小以及擴(kuò)散(灰度系數(shù))的程度由z位置來(lái)確定。本發(fā)明能夠同任何提供x、y和z數(shù)據(jù)的輸入系統(tǒng)一起加以應(yīng)用，然而，把非接觸式的交叉電容感應(yīng)應(yīng)用于局部對(duì)比度的增強(qiáng)將尤其有利，這產(chǎn)生有效的自然效果，并且尤其將對(duì)醫(yī)療應(yīng)用非常有益?；诮徊骐娙莞袘?yīng)的非接觸式交互正好提供一種這樣的方式。例如，在WO 01/103621和WO 03/010486中，闡述了交叉電容感應(yīng)技術(shù)。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法的系統(tǒng)的示意性系統(tǒng)，圖2圖解說(shuō)明了檢測(cè)物體相對(duì)于屏幕的位置的原理，圖3是圖解說(shuō)明本發(fā)明方法的流程圖，和圖4以圖表方式示出了對(duì)比度的增強(qiáng)。
具體實(shí)施例方式
圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明的具有連接到屏幕11的控制器10的系統(tǒng)。該控制器包括含有用于在屏幕11上顯示圖像的常規(guī)的硬件和軟件的電路。優(yōu)選地，該控制器接收如數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的圖像。圖像可以是任意合適的數(shù)據(jù)格式的單色(黑白)或彩色的圖像。控制器把控制信號(hào)輸出到屏幕11來(lái)顯示圖像。
存在與屏幕相連接的裝置用于檢測(cè)可移動(dòng)物體相對(duì)于屏幕的空間位置。在優(yōu)選實(shí)施例中，此裝置包括一組安排在屏幕邊緣的電極12a、12b、12c和12d。在所示的實(shí)施例中，電極12a、12b、12c和12d安排在屏幕各個(gè)角上。一個(gè)或更多的電極安排為發(fā)射器，而剩余的一個(gè)或更多的電極安排為接收器。諸如100kHz、3V峰-峰電壓的電信號(hào)施加于一個(gè)或更多的發(fā)射電極上，籍此在屏幕前方的空間中產(chǎn)生相應(yīng)的電場(chǎng)。
當(dāng)系統(tǒng)的操作者把諸如手指或手13等的可移動(dòng)物體引入屏幕前方的電場(chǎng)中時(shí)，該物體會(huì)干擾電場(chǎng)，這個(gè)干擾能夠由接收電極檢測(cè)到。這稱為交叉電容感應(yīng)。通過(guò)正確地相對(duì)于屏幕安排電極，尤其電極的數(shù)量和它們的位置，并且正確地選擇電信號(hào)諸如波形、頻率、振幅等及發(fā)送電極和接收電極的使用順序等，將不僅能夠檢測(cè)可移動(dòng)物體相對(duì)于屏幕的空間三維位置，而且能夠檢測(cè)操作者的手13的移動(dòng)和復(fù)雜的手勢(shì)。
當(dāng)例如單色X光的圖像顯示在屏幕上時(shí)，操作者通常可能希望操縱圖像，并且增強(qiáng)感興趣區(qū)內(nèi)的圖像對(duì)比度。這如以下所述和在圖3中流程圖所定義的那樣完成。首先，操作者將手指或其它可移動(dòng)的物體接近屏幕上顯示的圖像中的感興趣區(qū)ROI。當(dāng)手指進(jìn)入屏幕前方的電場(chǎng)空間，這將由控制器檢測(cè)到?？刂破魍瑫r(shí)測(cè)量x、y和z，但是，本方法先使用x和y坐標(biāo)來(lái)確定應(yīng)當(dāng)圍繞其發(fā)生對(duì)比度增強(qiáng)的平均值。這可以是使用者實(shí)際所指的具有坐標(biāo)x和y的像素的值，或者是其附近整個(gè)像素的合適的平均。之后，本方法使用z值，即手指距屏幕的距離，來(lái)制定要施加對(duì)比度增強(qiáng)的量。典型地，若z超出某個(gè)閾值，即在電場(chǎng)空間之外，則此增強(qiáng)將為0；而z低于閾值，即接近于屏幕，則增強(qiáng)最大。
同樣地，對(duì)于超出某個(gè)閾值的z，此區(qū)域?qū)⑹呛愣ɑ蜃畲蟮?；而?duì)于低于閾值的z，此區(qū)域是恒定或最小的。
之后，本方法確定剪切的量，并且決定是否縮小此區(qū)域借以能夠減少剪切的量。之后，施加對(duì)比度增強(qiáng)，并且顯示圖像。這是動(dòng)態(tài)的過(guò)程，只要在屏幕前方的電場(chǎng)中檢測(cè)到可移動(dòng)物體的出現(xiàn)，則重復(fù)該過(guò)程；否則，則中止。
圖4圖解說(shuō)明了對(duì)比度的增強(qiáng)。水平軸上所示的是數(shù)字圖像(即位圖)的輸入灰度級(jí)，典型地，數(shù)字圖像的比特分辨率將比顯示器支持的更高?？v軸上繪出了顯示器的輸出灰度級(jí)。為了簡(jiǎn)化，假設(shè)正常的對(duì)比度曲線是線性的，并且忽略顯示器的灰度系數(shù)曲線的效應(yīng)，其為獨(dú)立的，并且是發(fā)生在在此所述的映射之前或之后的附加的映射。圖4圖解說(shuō)明了如何通過(guò)對(duì)比度的增強(qiáng)因子，圍繞“平均”值來(lái)增強(qiáng)輸入至輸出的映射。此增強(qiáng)把較小的輸入范圍映射到較大的輸出范圍，但是這意味著一些輸入灰度值剪切成黑或白的輸出值。這些剪切的輸入灰度級(jí)的值最好出現(xiàn)在感興趣區(qū)之外，借此將增強(qiáng)整個(gè)感興趣區(qū)的對(duì)比度。能夠監(jiān)視感興趣區(qū)內(nèi)剪切了多少像素，并且能夠縮小感興趣區(qū)來(lái)最小化剪切的像素。另一可能性是，使用平滑的S曲線而不使用圖4中所示的線性曲線。
感興趣區(qū)可以具有諸如圖1中所圖解說(shuō)明的橢圓一樣的預(yù)定的形狀和預(yù)定的大小。然而，通過(guò)檢測(cè)操作者手指的移動(dòng)，操作者可以用他的手指在屏幕上“畫(huà)”出單獨(dú)的感興趣區(qū)的輪廓，或者，可以在數(shù)種標(biāo)準(zhǔn)化的形狀和大小之間給出選擇。
同樣地，操作者還可以給出要改變的諸如亮度等的圖像參數(shù)的選擇，籍此把水平軸上的位圖窗口向左或向右移動(dòng)。
參考用來(lái)與屏幕進(jìn)行交互的可移動(dòng)物體的交叉電容感應(yīng)，對(duì)本發(fā)明作了闡述。然而，其它的非接觸的方法也可以使用，諸如光感應(yīng)等。
對(duì)于操作醫(yī)學(xué)圖像來(lái)說(shuō)，本發(fā)明是理想的選擇，然而，通常本發(fā)明也可以普遍用于圖像處理。
權(quán)利要求
1.一種操作圖像的方法，該方法包括-在屏幕(11)上顯示圖像，-相對(duì)于屏幕(11)定位可移動(dòng)的物體(13)，-檢測(cè)可移動(dòng)物體(13)相對(duì)于屏幕(11)的空間位置，該空間位置包括屏幕(11)上的二個(gè)坐標(biāo)(x，y)和距屏幕(11)的距離(z)，-選擇屏幕(11)上的區(qū)域(ROI)，該區(qū)域(ROI)包括二個(gè)坐標(biāo)(x，y)，和-依賴于可移動(dòng)物體(13)距屏幕(11)的距離(z)，改變所選擇區(qū)域(ROI)中圖像的性質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中檢測(cè)可移動(dòng)物體(13)相對(duì)于屏幕(11)的位置包括-在屏幕(11)周?chē)目臻g中產(chǎn)生電場(chǎng)，和-當(dāng)可移動(dòng)物體(13)定位于電場(chǎng)中時(shí)，感應(yīng)由該可移動(dòng)物體引起的電場(chǎng)的變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中區(qū)域(ROI)具有預(yù)定的形狀和預(yù)定的大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中區(qū)域(ROI)具有由操作者確定的形狀和大小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中圖像的性質(zhì)為圖像的對(duì)比度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，可移動(dòng)物體(13)為操作者的手或手指。
7.一種操作圖像的系統(tǒng)，包括-顯示圖像的屏幕(11)，-檢測(cè)可移動(dòng)物體(13)相對(duì)于屏幕(11)的空間位置的部件(10，12a，12b，12c，12d)，該空間位置包括屏幕(11)上的二個(gè)坐標(biāo)(x，y)和距屏幕(11)的距離(z)，-選擇屏幕(11)上的區(qū)域(ROI)的部件(10)，該區(qū)域(ROI)包括二個(gè)坐標(biāo)(x，y)，和-依賴于可移動(dòng)物體(13)距屏幕(11)的距離(z)，改變所選擇區(qū)域(ROI)中圖像的性質(zhì)的部件(10)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中檢測(cè)可移動(dòng)物體(13)相對(duì)于屏幕(11)的位置的部件(10，12a，12b，12c，12d)包括-在屏幕(11)周?chē)目臻g中產(chǎn)生電場(chǎng)的部件(12a，12b，12c，12d)，和-當(dāng)可移動(dòng)物體(13)定位于電場(chǎng)中時(shí)，感應(yīng)由該可移動(dòng)物體引起的電場(chǎng)的變化的部件(12a，12b，12c，12d)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中區(qū)域(ROI)具有預(yù)定的形狀和預(yù)定的大小。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中區(qū)域(ROI)具有由操作者確定的形狀和大小。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中圖像的性質(zhì)為圖像的對(duì)比度。
12.根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中可移動(dòng)物體(13)為操作者的手或手指。
13.為了操作醫(yī)學(xué)圖像，使用根據(jù)權(quán)利要求1-6的方法或根據(jù)權(quán)利要求7-12的系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種對(duì)屏幕(11)上顯示的圖像進(jìn)行操作的方法和系統(tǒng)，操作者使用例如手指不與屏幕(11)接觸地標(biāo)識(shí)感興趣區(qū)(ROI)。檢測(cè)手指相對(duì)于屏幕(11)的空間位置，即它的x、y和z坐標(biāo)。選擇包括二個(gè)坐標(biāo)(x，y)的屏幕(11)上的感興趣區(qū)(ROI)，并且所選擇的感興趣區(qū)中諸如對(duì)比度等的圖像性質(zhì)將依賴于可移動(dòng)物體(13)距屏幕(11)的距離(z)而變化。對(duì)于操作諸如X光圖像的醫(yī)學(xué)圖像來(lái)說(shuō)，本發(fā)明是理想的選擇，然而，本發(fā)明在消費(fèi)電子領(lǐng)域的應(yīng)用中執(zhí)行圖像處理，也是可以想象得到的。
文檔編號(hào)G06F3/048GK101061507SQ200580039254
公開(kāi)日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2005年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月16日
發(fā)明者C·范伯克爾, H·M·威瑟 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司