用于视场预览的方法和系统

技术领域

本文所公开的主题的实施方案涉及x射线成像。

背景技术

放射摄影成像系统可在医学和工业应用中用作获取患者的内部解剖结 构的图像的非侵入性装置。医学放射摄影成像系统的一个示例是移动荧光 镜透视检查x射线成像系统，其可包括定位在摆动臂的一端处的x射线源。 检测器可定位在摆动臂的另一端。物体(诸如患者身体的一部分)可插入 检测器和源之间的间隙中，从而允许物体被照射。X射线辐射在穿透物体 之后由检测器捕获，从而能够生成图像。

移动荧光镜透视检查x射线成像系统的视场(FOV)可以是当患者定 位在源和检测器之间时被x射线光束照射的患者的区域。由于x射线光束远 离x射线源的发散，FOV的尺寸可基于被照射物体距x射线源的距离而变 化。由于FOV可能频繁变化，例如，在操作之间或在一个操作内变化，因 此期望生成FOV的准确预览。

发明内容

在一个实施方案中，一种用于成像系统的方法包括生成第一组多维成 像数据，沿着至少一个维度生成第二组数据，以及基于第一组数据和第二 组数据的编译来生成视场(FOV)预览。以此方式，可在不照射患者的情 况下生成FOV预览。

应当理解，提供上面的简要描述来以简化的形式介绍在具体实施方式 中进一步描述的精选概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或 必要特征，该主题的范围由具体实施方式后的权利要求书唯一地限定。此 外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何 缺点的实施方式。

附图说明

通过参考附图阅读以下对非限制性实施方案的描述将更好地理解本发 明，其中以下：

图1示出了移动x射线成像系统的示例。

图2示出了移动x射线成像系统的检测器外壳的第一透视图，其中可嵌 入用于生成视场(FOV)预览的一组相机。

图3示出了移动x射线成像系统的检测器外壳的第二透视图，其中可嵌 入用于生成FOV预览的一组相机。

图4示出了移动x射线成像系统的移动臂的第一视图，其中患者定位在 x射线源和移动臂的检测器之间。

图5示出了移动x射线成像系统的移动臂的第二视图，其中患者定位在 x射线源和移动臂的检测器之间。

图6示出了可显示在显示监视器上的x射线FOV预览的示例。

图7示出了用于处理由一组相机提供的数据以生成x射线FOV预览的 方法。

具体实施方式

以下描述涉及用于生成用于医学成像的FOV预览的系统的各种实施方 案。该系统可包括在成像系统(诸如如图1所示的移动荧光镜透视检查系 统)中，以提供x射线FOV的尺寸和形状的表示。生成FOV预览可包括将 FOV的被照射的轮廓投影到患者身上和/或在显示装置(诸如监视器)上显 示FOV的图像。该系统可包括与成像系统的检测器相邻安装的一组装置， 该组装置的定位在图2和图3中示出。在一些示例中，该组装置可以是一组 相机。该组相机可以特定角度取向以提供可被编译以推断完整的x射线 FOV预览的图像，该完整的x射线FOV预览可在显示装置处显示。在图4 和图5中示出了该组相机的倾斜度和FOV，并且在图6中描绘了可在显示 监视器上向操作者和/或外科医生显示的x射线FOV预览的示例。在图7中 示出了用于将经由该组相机获取的三维和二维数据合并成准确描绘x射线 FOV的最终帧的方法。

图1至图6示出了具有各种部件的相对定位的示例性配置。至少在一个 示例中，如果被示为彼此直接接触或直接耦接，则此类元件可分别被称为 直接接触或直接耦接。相似地，至少在一个示例中，彼此邻接或相邻的元 件可分别彼此邻接或相邻。例如，设置成彼此共面接触的部件可被称为共 面接触。又如，在至少一个示例中，被定位成彼此间隔开并且其间仅具有 空间而不具有其他部件的元件可被如此描述引用。又如，被示为位于彼此 的上面/下面、位于彼此相对侧、或位于彼此的左侧/右侧之间的元件可相对 于彼此被如此描述引用。此外，如图所示，在至少一个示例中，元件的最 顶部元件或点可被称为部件的“顶部”，并且元件的最底部元件或点可被 称为部件的“底部”。如本文所用，顶部/底部、上部/下部、上面/下面可 为相对图的竖直轴而言的，并且可用于描述图中元件相对于彼此的定位。 由此，在一个示例中，被示为位于其他元件上面的元件被竖直地定位在其 他元件上面。又如，图中所示的元件的形状可被称为具有这些形状(例 如，诸如为圆形的、平直的、平面的、弯曲的、圆形的、倒角的、成角度 的等等)。此外，在至少一个示例中，被示为彼此相交的元件可被称为相 交元件或彼此相交。另外，在一个示例中，被示为位于另一个元件内或被 示为位于另一个元件外的元件可被如此描述引用。

移动荧光镜透视检查系统可利用激光器在定位在系统的检测器和源之 间的患者上生成可见x射线光束中心点。可见中心点可为例如从移动臂的检 测器侧投影的一组十字准线，从而提供引导以用于在获取患者的解剖结构 的目标部分的x射线图像之前相对于x射线源定位患者。虽然可见中心点标 识从源发射的x射线光束的中心，但x射线光束的面积(例如，光束相对于 被照射表面的尺寸)并未被指示。

x射线光束的面积可根据患者到x射线源的距离而变化。x射线光束具 有发散的锥形形状，并且当患者更靠近源定位时，光束的面积可变得更 小，从而减小x射线视场(FOV)尺寸并增加照射患者的x射线光子的浓 度。当患者远离源定位时，光束可变得更漫射，从而增加FOV尺寸并减少 患者暴露。

如果例如需要来自患者的不同区域的图像，则感兴趣的点(例如，患 者的待成像的目标解剖区域)和x射线光束的焦点(例如，光束的最窄点) 之间的距离可变化。由于不同的患者体型和待诊断的不同解剖区域，针对 每个患者该距离也可不同。依靠可见中心点来调节患者的定位可能无法确 定x射线中是否将包括患者的足够的面积来观察感兴趣区域。为了补偿，可 在诊断成像之前获取至少一个初步x射线图像以调节患者相对于x射线源的定位。然而，初步x射线成像增加了患者和操作者两者对x射线光子的暴 露。

在一个示例中，上述问题可以通过用于生成x射线FOV的预览的方法 来解决，该预览通过生成预期光束尺寸的视频图像并将视频图像与由立体 相机获取的图像配对来生成。由立体相机捕获的图像包括关于解剖成像区 域和x射线检测器之间的距离、源到图像距离(SID)以及光束准直尺寸的 数据。数据可用于计算预期FOV尺寸和形状，并且数据可被结合到视频图 像中以提供在显示装置上显示的表示预期FOV的图像。

将来自立体相机的数据绘制到来自视频图像的数据上可以补偿由于成 像区域的表面轮廓和其他干扰源引起的FOV中的失真和数据点丢失。在立 体相机不结合图像数据的情况下，所得的FOV预览可以提供不准确或不完 整的x射线FOV表示。三维图像数据与二维图像数据的合并可以提供准确 地表示预期包括在x射线图像中的患者的区域的FOV预览。该区域可被封 闭在具有限定几何形状的边界内。以此方式，避免了初步x射线成像，并 且减少了患者和操作者的暴露。下面参考图2至图7提供了该方法的进一 步细节，以及用于生成FOV预览的系统，随后描述了示例性移动荧光镜透 视检查x射线成像系统。

转到图1，公开了成像系统100的三维视图，该成像系统具有C形臂 104，其中x射线源106直接定位在x射线检测器108下方。成像系统100 还包括基座单元102和显示监视器134。基座单元102的基座部分156可包 括多个轮子160，它们允许将成像系统100从一个位置运输到另一个位置。 每个轮子160可包括制动器，该制动器允许将轮子锁定到固定位置中，以防 止成像系统100的移动。

如图1所示，C形臂104可包括C形部分105，该C形部分连接到延伸 部分107，该延伸部分经由可旋转接头109耦接到横向构件120。横向构件 120可安装到基座单元102，该基座单元可为C形臂104提供支撑。可调节 锁定手柄150以解锁C形臂104，从而允许C形臂经由可旋转接头109旋 转。例如，C形臂104可被配置为经由将C形部分105耦接到C形臂104的 延伸部分107的可旋转接头109在每个方向上旋转至少180度。

在一个示例中，C形臂104可围绕C形部分105的中心轴线164旋转 (经由可旋转接头109)，以通过多个位置(例如，至少切换竖直位置、检 测器和x射线源之间的顶部和底部)来调节x射线源106和检测器108(沿 着竖直轴线166定位在C形臂104的C形部分的相对端部上)。C形臂104 的C形部分105可包括多个柄杆110，该多个柄杆可在经由可旋转接头109 旋转C形臂时被保持，以在成像系统100的操作之前或期间调节x射线源 106和检测器108的位置。设置在检测器108上的弯曲手柄118可用于调节 检测器108相对于x射线源106的位置。

在成像操作期间，可利用来自x射线源的辐射照射放置在形成在x射线 源106和检测器108之间的间隙(例如，空隙)中的患者身体的一部分。辐 射可穿透被辐照的患者身体的部分并行进到捕获辐射的检测器108。通过穿 透患者身体的放置在x射线源106和检测器108之间的部分，获取患者身体 的图像并经由连接线(例如，电连接线)将其中继到第一显示监视器128， 图像在该第一显示监视器处显示或存储和稍后提取。在一个示例中，显示监视器可显示由成像系统在拍摄时和在成像过程期间(例如，实时)拍摄 和处理的图像。

第一显示监视器128可以是与C形臂104以及附接到C形臂104的其 他部件分开的单元。第一显示监视器128可安装在可包括计算单元132的推 车130上。计算单元132可通信地耦接到第一显示监视器128，并且还可经 由通信电缆或无线通信链路与布置在成像系统(未示出)的基座102中的控 制和计算单元通信。计算单元132可被配置为在第一显示监视器128处显示 经由成像系统100获取的x射线FOV预览和x射线图像。

第一输入装置134可包括在推车130中，用于输入命令以控制或调节x 射线图像的显示。第一输入装置134可以是例如键盘、触摸板、鼠标等。推 车130可以在轮子136上实现，以允许推车130容易地相对于用户和C形臂 104重新定位。这样，可将推车130定位在对患者进行手术和/或治疗该患者 的外科医生旁边。可根据需要通过移动推车130来调节外科医生对第一显示 监视器128的视角。

在一些示例中，成像系统100可包括多于一个显示监视器。例如，第 二显示监视器138可定位在基座单元102上方。第二显示监视器138可固定 地附接到横向构件120，并且还可以显示x射线FOV预览。在一些示例中， 第二显示监视器138可被配置为显示与第一显示监视器138相同的显示器。 在其他示例中，第二显示监视器138可被定位成使得成像系统100的操作者 能够查看x射线FOV预览和所得的x射线图像，并且独立于第一显示监视 器138操纵和调节视图。对显示在第二显示监视器138上的图像的操纵和调 节可由第二输入装置140提供。第二输入装置可以是平板装置、键盘、鼠标 等。

基座单元102可包括控制和计算单元，该控制和计算单元处理在成像 系统100的操作期间从成像系统100的第一输入装置134和或第二输入装置 140发送的指令或命令。基座单元102还可包括内部电源(未示出)，该内 部电源提供电力以操作成像系统100。另选地，基座单元102可连接到外部 电源以向成像系统100供电。x射线源106、检测器108、推车130中的计 算单元132以及基座单元102中的控制和计算单元可经由多条连接线(例 如，能够传输指令和数据的多条连接线)进行通信。在另选的示例中，输 入命令和数据可经由无线连接或网络在x射线源106、检测器108和基座单 元102之间传输，从而有利地消除了对连接线或电缆的需要。

以此方式，成像系统100可包括：基座单元102；C形臂104，该C形 臂耦接到基座单元102并且包括定位在C形臂104的C形部分105的相对端 部上的x射线源106和检测器108；以及一个或多个显示监视器，例如，第 一显示监视器128和第二显示监视器138。

患者可定位在C形臂内、x射线源106和检测器108之间的台子上。如 上所述，患者的目标解剖区域和x射线源106之间的距离可影响x射线FOV 的尺寸。FOV预览可通过用一组相机适应成像系统来生成。FOV预览可包 括在一个或多个显示装置(诸如图1的显示监视器128和138)上显示FOV 的图像。该组相机可包括被配置为立体相机的第一相机和被配置为摄像机 的第二相机。第一相机可用于生成表面的三维(3D)图像，并且第二相机 可用于获取目标解剖区域的表面的二维(2D)视频图像。

在一个示例中，第一相机可以是直接与第二相机相邻定位的双目红外 相机。第一相机可被配置为经由红外成像并结合目标解剖成像区域和x射线 源之间的预定距离、SID、准直器虹膜几何形状等来提供深度数据。在其他 示例中，第一相机可以是任何其他类型的立体相机。在其他示例中，第一 相机可以不是相机。相反，基于检测器108、x射线源106、患者和该组相 机的已知距离和几何形状，距离测量装置(诸如超声测距仪)可与第二相 机配对以提供深度数据。

通过将该组相机一起定位在检测器的同一侧上，并且类似地倾斜第一 相机和第二相机两者，每个相机的FOV可以是类似的。这样，第一相机和 第二相机可提供互补的图像数据，例如，图像数据针对患者的同一区域， 从而允许匹配和编译来自该组相机的数据。互补的图像数据使得具有不同 空间维度的图像数据(例如，3D与2D数据)能够一起使用以形成完整且 准确的x射线FOV预览。

该组相机可设置在x射线检测器中，分别如图2和图3中的检测器的第 一透视图200和第二透视图300所示。提供了用于在各视图之间进行比较的 一组参考轴线201，其指示y轴、x轴和z轴。在一个示例中，y轴可平行于 重力方向，x轴平行于水平方向，并且z轴平行于横向方向。x射线成像系 统的检测器202被示出为与患者204相邻，但与患者204间隔开一定距离 206。

检测器202可具有平坦的矩形区域，例如面板，其适于接收已穿过患 者204的x射线光子。第一组相机(未示出)可以嵌入在检测器202的外壳 203内，在由第一虚线圆208指示的区域中。第一组相机可以沿着检测器 202的边界安装在检测器202的前侧220处，如虚线圆208所示。可见光源 (诸如红外激光投影仪或一些其他类型的光源)可耦接到第一组相机，类 似地沿着检测器202的边界在前侧220处定位可见光源。检测器202的前侧 220可以是检测器202的最靠近在x射线成像系统的操作期间外科医生可能 所处位置的一侧。因此，将第一相机与外科医生相邻安装可提供紧密模拟 外科医生的查看视角的FOV预览。

在一些示例中，检测器202可包括附加的第二组相机。第二组相机可 以在由第二虚线圆212指示的区域中布置在检测器202的与第一组相机相对 的侧面上，如图3所示。第二组相机可类似地沿着检测器202的边界安装。 第一组相机和第二组相机均可面向外朝向患者204，以获取患者204的由x 射线光束照射的目标解剖区域的图像。因此，这些组的相机可具体地成角 度以重叠并生成连续的内聚图像。

检测器外壳203可仅被配置有第一组相机、仅被配置有第二组相机或 被配置有两组相机。当使用一组相机时，可基于成像系统的其他部件的定 位来选择该组相机的定位，以使对该组相机的视场的干扰或阻挡最小化。 如果需要单组相机的过度成角度或倾斜，例如，能够将该组相机聚焦在目 标区域上的更大的角度可通过将该组相机定位在检测器外壳203内被适应， 或者如果由单组相机提供不完整的数据量，则可能期望结合两组相机。

在一些示例中，如果不需要对x射线FOV的高分辨率、准确表示，则 该组相机可仅包括立体相机(例如，不包括摄像机)。这样，成像系统可 适于布置在检测器的相对侧上的两个立体相机，并且每个立体相机倾斜， 使得每个相机的FOV以穿过患者的x射线FOV为中心。

在图4和图5中描绘了成像系统中的至少一组相机的倾斜度，通过图4 中的第一视图400和图5中的第二视图500。成像系统的移动臂402(诸如 图1的C形臂104)在第一视图400中示出，使得沿着y-z平面查看定位在 移动臂402的检测器406和x射线源408之间的患者404。在一个示例中， y-z平面可为矢状平面。在第二视图500中，患者404被示出为与y-x平面 纵向对准，该y-x平面可以是例如轴向平面。

一组相机410可安装在检测器406的外壳412中。如上所述，该组相机 410可包括立体相机和摄像机以获取患者404的目标解剖区域的3D图像和 流式视频图像。立体相机和摄像机可被定位成彼此紧邻、沿着z轴或x轴对 准，并且可耦接在单个外壳内。

在轴向平面内，如图4所示，该组相机410(例如立体相机和摄像机两 者)可定位在检测器406的前侧401处，外科医生可站在该前侧处。该组相 机410可与中心轴线414(以及移动臂402的中心线)对准并且定位在检测 器外壳412的第一侧424和第二侧426之间的中心区域中。该组相机410的 FOV 418在图4中被描绘为阴影等边三角形，相对于y轴向下投影，并且沿 着中心轴线414居中。投影到患者404的顶部表面上的FOV 418的尺寸420 可类似于患者404的顶部表面处的x射线光束422的尺寸，该x射线光束 422由x射线源408发射。

该组相机410的FOV 418可以沿着轴向平面以角度α远离该组相机410 发散。在一个示例中，角度α可为60度。然而，在其他示例中，角度α可 根据立体相机和摄像机相对于彼此的间距和取向而在40度至90度之间的范 围内变化。

沿着轴向平面，如图5所示，该组相机410可相对于移动臂402的中心 轴线414倾斜。例如，该组相机410可具有以相对于中心轴线414的第一角 度θ倾斜的轴线502。在一个示例中，第一角度θ可以在30度至40度之 间。例如，第一角度θ可以是37度。如阴影三角形区域所示，该组相机410 的视场(FOV)418可具有在40度至60度之间的第二角度β，诸如例如50度。如图4和图5所示，投影到患者404的顶部表面上的该组相机410的 FOV 418的尺寸420可以根据患者404距检测器406的距离而改变。

该组相机410沿着检测器外壳412的前侧401定位，与图4中的检测器 406相邻。这样，该组相机410以第一角度e倾斜，以便使FOV 418在患者 404的被从源408发射的x射线光束422照射的一部分内居中。在其他示例 中，该组相机410可以替代地布置在检测器外壳412的与第一侧424相对的 第二侧426处。当安装在第二侧426处时，该组相机410也可以第一角度θ 但相对于中心轴线414从相反方向倾斜，例如，相对于中心轴线414倾斜- 37度。然而，其他示例可包括该组相机410在第二侧426处以与当该组相 机410位于第一侧424处时不同的角度倾斜。在其他示例中，检测器外壳 412可包括两组相机，这两组相机定位在检测器406的相对侧处并且类似地 或不同地倾斜，使得每组相机的FOV沿着x射线光束422居中。

该组相机410的FOV 418可类似于成像系统的x射线FOV。换句话 讲，被照射和检测以生成图像的患者404的区域可以是由该组相机410的 FOV 418所涵盖的区域。当由来自该组相机410的数据生成并在显示装置处 显示给用户时，FOV的形状(例如，该组相机410和其中实现该组相机410 的x射线成像系统两者的形状)可被配置为圆角正方形或方圆形。在图6中 示出了可在显示装置(诸如图1的显示监视器128和138)上呈现给用户的 显示器600的示例。显示器600包括显示器600左侧的FOV预览601，该 FOV预览可以是患者的表面的流式视频图像。

FOV预览601可以示出勾勒出方圆形的边界602，该边界可以是成像系 统中包括的一组相机(例如，图4和图5中的一组相机410)的FOV的边 界。FOV预览600还可包括也由光源限定的在边界602内居中的十字准线 604。十字准线604可指示FOV预览600的中心，该中心可用于引导患者相 对于十字准线604的定位，以确保待成像的目标解剖区域被边界602封闭。 在一些示例中，除了显示FOV预览601之外，边界602和十字准线60还可 在x射线成像之前在患者身上被照亮。

基于该组相机相对于成像系统的源和检测器的几何形状，边界602可 表示预期x射线FOV的实际尺寸和形状。FOV预览601允许用户查看患者 的被x射线光束直接照射的区域，并且调节患者的位置以确保目标成像区域 被框定在边界602内。可频繁地刷新和更新流式视频图像，使得FOV预览 601能够提供对预期x射线FOV的实时表示。

显示器600还可包括在FOV预览601下方和右侧的各种图标和按钮， 以允许用户根据需要调节显示器600。例如，位于FOV预览601下方的第 一组按钮606可包括用于旋转FOV预览601的按钮608以及用于对FOV预 览601的取向进行其他调节的按钮。位于FOV预览601右侧的第二组按钮 610可包括例如用于选择x射线参数的显示、用于调节参数、以及用于将参 数和FOV预览601保存到数据库、以及用于对显示器600和FOV预览601 进行各种其他修改的按钮。指示当前x射线参数的数字显示器612也可被示 出在FOV预览601的右侧。

显示器600可显示在第一显示监视器(诸如图1的显示监视器138) 上，与操作者(例如，x射线技术人员)在操作成像系统时可能站立的位置 相邻定位。显示器600允许操作者根据需要调节FOV预览601的视图，例 如，旋转、放大/缩小等。此外，这些组的按钮使得操作者能够改变操作参 数和显示设置。另选地或除此之外，类似于显示器600的显示器也可显示在 第二显示监视器(诸如图1的显示监视器128)上，与对患者进行手术或诊 断的外科医生相邻定位。第二显示监视器可允许外科医生根据外科医生的 偏好独立于第一显示监视器来调节FOV预览的视图。FOV预览可在第一显 示监视器和第二显示监视器处彼此独立地关闭/打开。在一些示例中，第二 显示监视器上所显示的显示器可不同于图6的显示器600。例如，第二显示 监视器上的显示器可显示FOV预览和用于调节FOV预览的视图的按钮，但 可不包括用于调节操作参数的按钮。

如上所述，FOV预览可以由经由一组相机(包括立体相机和摄像机) 提供的数据生成。另选地，该组相机可仅包括立体相机或与摄像机组合的 距离测量装置。数据可结合几何数据，诸如x射线检测器、x射线源、患 者、该组相机之间的距离以及该组相机的倾斜度。从立体相机获取的立体 图像可用于确定x射线FOV的尺寸，其同时考虑了可变x射线光束准直和 从x射线检测器到患者的目标解剖区域的距离两者。可以通过立体图像创建 患者的立体深度图。视频图像可用于显示预期FOV，而不需要对患者进行 初步照射。

通过将立体相机和摄像机一起定位在检测器的同一侧上，可以更有效 地进行输出x射线FOV预览的映射，这是由两个相机与成像系统的其他部 件(例如，患者、x射线源等)的类似定位引起的。相机可具有类似的 FOV，因此来自相机的数据可更容易地匹配。此外，将立体相机和视频封 装在一起可允许使用具有对应软件的现成相机系统。

在一个示例中，立体相机可以是现成的红外(IR)相机，其与摄像机 配对并且被配置为即使在不均匀的表面上也能提供足够高分辨率的深度确 定，以在与来自摄像机的数据组合时生成完整的FOV预览。IR信息可以与 检测器和患者的目标区域之间的已知准直和距离组合，以生成三维(3D) 深度图。可以利用3D深度图基于已知的准直器虹膜或刀片位置和取向将视 频图像剪辑和缩放到目标尺寸。

然而，患者的表面中的曲率可导致由来自立体相机的数据创建的3D深 度图中的空隙。在一些情况下，成像系统的移动臂可覆盖有透明无菌消毒 盖布。来自无菌消毒盖布的反射可能进一步加剧深度图中的数据点丢失。 利用仅3D数据来生成FOV预览可能导致孔和所投影的FOV预览的变形。

例如，使用来自仅一种类型的相机(例如，立体相机)的数据来获取 FOV预览作为x射线FOV的实际尺寸的准确表示可能是具有挑战性的。患 者的成像区域中的轮廓可导致表示x射线FOV的边界的所投影2D的形状的 广泛变化。换句话讲，将2D形状(例如，方圆形)投影到3D表面上(例 如，患者的解剖结构上)可能导致2D形状的失真。失真可能不允许来自立体相机的成像数据推断出患者解剖结构的图像以生成FOV预览。

例如，当将方圆形投影到患者胸部的中心区域上时，FOV预览可能是 相对无损的和完整的。由FOV预览的边界限定的患者胸部的中心区域的图 像可由于保留了方圆形的完整且未失真的轮廓而容易地创建。然而，相同 的方圆形在患者肩部区域上的投影可能导致不再类似于方圆形的高度失真 的投影形状。方圆形的失真可能在确定x射线FOV相对于患者解剖结构的 实际位置和尺寸方面造成困难。当在显示装置上显示时，图像数据可以是缺失的区域，或者可能失真到使得无法生成或显示FOV预览。因此，可能 需要初步的x射线成像，以便将患者定位在相对于x射线源的期望位置，从 而使患者暴露于额外的x射线照射。

通过将3D数据与由摄像机提供的2D数据匹配，用于创建FOV预览的 方法可以高度容忍来自立体相机的深度数据丢失。3D数据可与FOV的2D 表示对齐，从而利用单应性来使3D数据翘曲和偏斜以形成FOV预览的完 整轮廓，该FOV预览可使用可见光照射到患者身上。FOV预览被进一步显 示在一个或多个显示装置上以允许用户查看和操纵FOV图像。下面参考图 7描述用于生成FOV预览的数据处理的进一步细节。

在一个示例中，3D数据到2D数据的投影用于将3D数据投影回检测器 的平面，然后可以将该平面裁剪为FOV的尺寸。例如，可以从该组相机收 集流式视频和深度场数据。作为第一选项，3D深度图可以用于生成返回到 检测器中心线的投影。3D深度图可以是丢失的数据，特别是如果成像表面 不均匀或弯曲的话。丢失的数据可通过将结构化照明(例如，照亮成像表 面上的网格或一组线)与用于使图像数据平坦化和平均化的技术组合来解 决，如下文进一步所述。

另选地，作为第二选项，可使用平均深度，该平均深度可在从该组相 机到解剖成像区域的平均距离处产生平坦的网格。第二选项可以比第一选 项更不复杂且更连续，并且可以容易地用于将视频图像重新投影回检测器 中心线。然而，网格可引入一定程度的图像失真。

与可被配置为仅提供十字准线以指示x射线光束的中心的常规移动荧 光镜透视检查系统不同，用于为移动荧光镜透视检查系统生成上文所述的 FOV预览的过程可生成x射线光束的预期尺寸、形状和位置的完整预览而 无需初步的x射线扫描。通过在扫描之前使患者能够相对于x射线光束更准 确地初始定位减少了患者x射线剂量。此外，经由该组相机生成FOV预览 允许记录外科手术和医学规程的视频图像。另外，由该组相机获取的图像可被保存为配准图像，从而允许导航回到移动荧光镜透视检查系统的移动 臂的相同位置和定位。

例如，可通过将图像修改为透明叠层来将视频图像保存为位置参考， 该透明叠层然后可用作用于移动臂的导航的原始位置。除了投影到患者上 的被照亮的方圆形之外，FOV预览还可在显示装置(诸如监视器)上显示 为透明叠层、不透明图像、实时图像或静态图像，描绘FOV内患者的解剖 结构的视图。当移动荧光镜透视检查系统中包括一对监视器时，图像可呈 现在左监视器或右监视器上。

在一些示例中，当包括该对监视器时，FOV预览可显示在两个监视器 上，监视器面向不同的方向。以此方式，例如，外科医生可查看第一监视 器，而技术人员可查看第二监视器。FOV预览可在第一监视器和第二监视 器中的任一者上独立显示或关闭。此外，FOV预览可根据需要通过例如与 第一监视器和第二监视器中的每个监视器上的FOV预览相邻显示的可控按 钮或图标来旋转，使得FOV预览可与外科医生和技术人员的视点对准。

在图7中示出了用于为x射线成像系统生成x射线FOV的方法700的 示例。成像系统可包括一组相机，诸如图4和图5的该组相机410，包括第 一立体相机和第二摄像机。第一相机可提供3D图像，并且在一些示例中， 可被配置为显示红外数据的红外相机。成像系统还可具有被配置有处理器 和存储器的控制单元，其中方法700可被实现为存储在控制单元的非暂态存 储器中的可执行指令。

在702处，该方法包括从该组相机接收深度场数据并生成显示的帧。 可处理单个视频和深度帧以创建显示的帧，该帧包括基于从检测器到定位 在检测器和x射线源之间的患者的距离以及光束准直的已知(诸如预先校准 的)值的FOV x射线的估计。在704处，使用空间和时间滤波器对深度场 数据进行过滤以减少噪声和孔，同时保留边缘信息。可以丢弃深度场数据 中的异常数据点，从而允许经由滤波生成深度数据。

在706处，该方法包括由深度数据生成三维(3D)点云。基于边缘信 息，将深度数据减少到仅存在于x射线FOV的边缘上的点，以创建3D点 云。在708处，评估剩余的3D点云数据(例如，不在边缘处的数据)以确 定距x射线检测器的x射线深度位置。深度位置确定可以提供最靠近患者和 检测器之间的实际距离的x射线估计位置，以提供具有对FOV尺寸的准确表示的FOV预览。

x射线估计位置可经由可基于成像系统的特定应用而变化的算法来确 定。例如，可使用利用点的共面切片的最大尺寸的一组数据，但也可使用 其他数据集，诸如加权平均深度。

在710处，该方法包括绘制2D x射线估计。2D x射线估计可以是自上 而下式的估计，其结合了所有相关和期望的数据，诸如准直器虹膜打开、 快门打开和旋转等。在712处，确定单应性，例如将线映射到线的投影空间 的同构性。点云数据中的点与2Dx射线FOV估计位置中的已知位置匹配。 可使用开源软件库(诸如OpenCV)来转换数据，以将来自2D x射线估计 的图像取向为由摄像机提供的视频图像的帧的视角。

在714处，修改经由开源软件库转换的2Dx射线FOV图像。修改图像 包括使用单应性使图像翘曲以将图像与视频帧的视角匹配。在716处，该方 法包括将翘曲的图像混合到视频帧中以输出最终显示帧。可以针对视频深 度流中的每个帧重复该混合。最终显示帧可在显示装置(诸如监视器)处 显示给用户。此外，FOV的形状以及FOV的中心可使用可见光投影到患者 身上。

方法700可以是动态过程，从而允许实时更新FOV预览。例如，方法 700可针对由该组相机提供的30印s视频/深度流以每秒30次的速率计算， 以适应患者的定位、检测器和x射线源的定位、准直器虹膜尺寸和x射线源 快门等的变化。因此，FOV预览连续提供了对穿过患者的预期x射线光束 形状的准确表示。

以此方式，可以生成x射线FOV预览而无需将患者暴露于附加的初步 照射以获取预览。FOV预览可基于来自一组相机(包括立体相机和摄像 机)的数据来创建，该组相机被配置为分别提供3D和2D信息。3D和2D 信息可组合以产生FOV预览，该FOV预览显示在至少一个显示装置上，该 至少一个显示装置表示患者身上的x射线FOV的实际尺寸和位置。该组相机可与检测器相邻安装在检测器的外壳内，从而允许在成像数据的处理期 间利用检测器和患者之间的已知距离。

经由一组相机(包括立体相机和摄像机)提供的数据获取x射线FOV 预览的技术效果是，来自立体相机的3D信息用于生成深度图，该深度图被 映射到由来自摄像机的信息创建的2D FOV估计，以将FOV估计修改为x 射线FOV尺寸和形状的表示。进一步的技术效果是FOV预览提供了对x射 线FOV的实际几何形状和位置的表示，该实际几何形状和位置可由用户通 过在至少一个显示装置上呈现FOV预览来查看和调节。

如本文所用，以单数形式列举并且以单词“一个”或“一种”开头的 元件或步骤应当被理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确说明此类 排除。此外，对本发明的“一个实施方案”的引用不旨在被解释为排除也 包含所引用特征的附加实施方案的存在。此外，除非明确地相反说明，否 则“包含”、“包括”或“具有”具有特定特性的元件或多个元件的实施 方案可包括不具有该特性的附加此类元件。术语“包括”和“在…中”用 作相应的术语“包含”和“其中”的简明语言等同形式。此外，术语“第 一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，而不旨在对其对象施加数字要 求或特定位置次序。

在一个实施方案中，一种方法包括生成第一组多维成像数据，沿着至 少一个维度生成第二组数据，以及基于第一组数据和第二组数据的编译来 生成视场(FOV)预览。在该方法的第一示例中，生成FOV预览包括基于 第一组数据和第二组数据将FOV投影到患者的三维表面的二维图像上。该 方法的第二示例任选地包括第一示例，并且还包括其中生成第一组多维成 像数据包括从第一成像装置获取数据，并且生成第二组数据包括从第二成 像装置获取数据，并且其中第一成像装置和第二成像装置定位在成像系统 的相同区域中并且被取向为具有与x射线FOV相同的成像FOV。该方法的 第三示例任选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个示例，并且还包 括将所生成的FOV预览在至少一个显示装置上显示为在由被照射的轮廓界 定的所述患者的区域内成帧的患者的表面的图像。该方法的第四示例任选 地包括第一示例至第三示例中的一个或多个示例，并且还包括其中在至少 一个显示装置上显示所生成的FOV预览包括在与技术人员相邻的第一监视 器上和与外科医生相邻的第二监视器上显示所生成的FOV预览，并且其中 第一监视器和第二监视器上的显示是彼此独立可调节的。

在另一个实施方案中，一种成像系统包括：第一装置，该第一装置被 配置为获取第一组多维图像数据；第二装置，该第二装置被配置为沿着至 少一个维度获取第二组图像数据，该第二组数据与第一组图像数据互补； 以及视场(FOV)预览，该视场预览基于第一组数据和第二组数据的编 译。在该系统的第一示例中，第一装置是红外成像相机，并且第二装置是 摄像机。该系统的第二示例任选地包括第一示例，并且还包括其中第一装 置是距离测量装置，并且第二装置是摄像机。该系统的第三示例任选地包 括第一示例和第二示例中的一个或多个示例，并且还包括其中该组装置与 成像系统的检测器相邻安装，沿着轴向平面沿着检测器的同一侧向下朝向 患者瞄准，轴向平面垂直于患者的易于在检测器下方布置的长度对准，并 且其中患者定位在检测器和x射线源之间。该系统的第四示例任选地包括第 一示例至第三示例中的一个或多个示例，并且还包括其中该组装置相对于 成像系统的竖直轴线以第一角度倾斜，并且其中第一角度被配置为使该组 装置的视场相对于穿过患者的预期x射线光束居中。该系统的第五示例任选 地包括第一示例至第四示例中的一个或多个示例，并且还包括其中该组装 置与竖直轴线对准并且沿着成像系统的矢状平面相对于检测器布置在中心 区域中，矢状平面垂直于轴向平面。该系统的第六示例任选地包括第一示 例至第五示例中的一个或多个示例，并且还包括其中如由被照射的边界所 指示的，FOV预览的尺寸和形状表示穿过患者的预期x射线光束的实际尺 寸和形状。该系统的第七示例任选地包括第一示例至第六示例中的一个或 多个示例，并且还包括其中被照射的边界显示在显示监视器上，被投影到 患者的待被x射线光束照射的表面的图像上。该系统的第八示例任选地包括 第一示例至第七示例中的一个或多个示例，并且还包括其中所述FOV预览 在至少一个显示装置上被显示为预期被x射线光束照射的患者的解剖区域的 图像。

在又一个实施方案中，一种方法包括：通过由一组装置中的第一装置 提供的数据生成深度图；将深度图与由一组装置中的第二装置提供的视场 (FOV)估计匹配，以生成完整的FOV预览；以及在至少一个显示装置上 显示完整的FOV预览。在该方法的第一示例中，生成深度图包括从第一装 置获取三维(3D)图像数据，并且其中提供FOV估计包括从第二装置获取 二维(2D)图像数据和视频帧。该方法的第二示例任选地包括第一示例， 并且还包括其中生成所述深度图包括使用从所述成像系统的检测器到定位 在所述检测器下方的患者的已知距离、从组装置到患者的已知距离和准直 器虹膜几何形状中的一者或多者来创建3D点云数据。该方法的第三示例任 选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个示例，并且还包括其中将深 度数据与FOV估计匹配包括经由单应性将来自3D点云数据的点与FOV估 计中的已知位置匹配，以将所匹配的数据转换成FOV估计的视角。该方法 的第四示例任选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个示例，并且还 包括将所转换的匹配数据混合到视频帧中以创建完整的FOV预览，并且其 中由被照射的边界框定的FOV图像中所示的患者区域对应于x射线光束的 预期尺寸和形状。该方法的第五示例任选地包括第一示例至第四示例中的 一个或多个示例，并且还包括其中针对由该组装置提供的视频和深度流中的每个帧重复用于生成完整FOV预览的过程，以连续更新该完整FOV预 览。

该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使相关领 域中的普通技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以 及执行任何包含的方法。本发明可取得专利权的范围由权利要求书限定， 并且可包括本领域普通技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例具有 与权利要求书的字面语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利 要求书的字面语言具有微小差别的等效结构元件，则此类其他示例旨在落 入权利要求书的范围内。