发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，使得能够掩蔽具有不同的运动状态的图像部分。

根据本发明，上述技术问题通过本发明的相应的主题来解决。有利的实施方式与适宜的扩展方案是下面的描述的主题。

在第一方面，本发明涉及一种特别是计算机实现的用于提供掩模图像的方法。在此，在第一步骤a)中，接收具有时间维度的医学图像数据。此外，在第二步骤b)中，通过将傅立叶变换应用于图像数据来产生频率数据组，频率数据组包括分别具有频率值的数据点。在此，至少沿着时间维度应用傅立叶变换。在第三步骤c)中，基于至少一个频率阈值，将频率数据组分割为两个子区域。之后，在第四步骤d)中，通过将逆傅立叶变换应用于频率数据组的第一子区域和/或第二子区域，来产生掩模图像。在第五步骤e)中，提供掩模图像。

前面描述的步骤a)至e)可以有利地依次和/或至少部分同时执行。

步骤a)中的接收图像数据特别是可以包括检测和/或读取计算机可读的数据存储器和/或从数据存储单元、例如数据库接收。此外，图像数据可以由医学成像设备的提供单元提供。

图像数据特别是可以是二维和/或三维空间分辨的。此外，图像数据是时间分辨的。有利地，图像数据可以至少部分描绘检查对象的共同的检查区域。检查对象例如可以是人和/或动物患者和/或体模(Phantom)。在此，图像数据例如可以包括X射线图像、特别是投影图像和/或超声波图像和/或计算机断层造影图像和/或磁共振图像和/或正电子发射断层造影图像。此外，图像数据可以描绘不同的时间点、特别是拍摄时间点的检查区域。因此，图像数据不仅是空间分辨的，而且是时间分辨的。由此，可以有利地确保检查区域上的随着时间的改变，例如造影剂的传播运动和/或医学和/或解剖对象的运动，被映射到图像数据中。此外，图像数据可以具有元数据，其中，元数据例如可以包括关于医学成像设备的运行参数和/或拍摄参数的信息。

特别是，图像数据可以包括多个单图像。在此，图像数据、特别是单图像可以具有多个图像点、特别是像素和/或体素。在此，图像数据的图像点相应地可以具有沿着时间维度的时间强度曲线。

步骤b)中的用于产生频率数据组的傅立叶变换例如可以包括窗口傅立叶变换(gefensterte Fouriertransformation)、特别是短时傅立叶变换(英语：short-timeFourier transform，STFT)和/或小波变换。在此，窗口傅立叶变换例如可以具有矩形函数和/或冯·汉恩窗函数(Von-Hann-Fensterfunktion)和/或高斯窗函数。此外，可以作为快速傅立叶变换(英语：fast Fourier transform，FFT)来实现窗口傅立叶变换。通过至少沿着时间维度将傅立叶变换应用于空间和时间分辨的图像数据，可以有利地产生频率数据组。在此，频率数据组的数据点可以相应地与图像数据的图像点对应。此外，特别是，频率数据组可以是空间分辨的。此外，频率数据组的数据点可以相应地具有关于图像数据的相应地对应的图像点的时间强度曲线的频率信息。在此，相应的数据点的频率信息例如可以具有关于与其对应的图像点的时间强度曲线的频谱。在将短时傅立叶变换应用于图像数据的情况下，短时傅立叶变换可以包括窗函数，窗函数用于沿着时间维度将图像数据、特别是图像点的时间强度曲线分类为时间区段。在此，通过将短时傅立叶变换应用于图像数据，可以将时间区段转换为频率数据组的频谱的对应的区域。由此，可以有利地在频率数据组中，特别是通过对频谱进行分析，来可靠并且准确地确定在图像数据中时间分辨地映射的不同的运动状态之间的过渡、特别是过渡频率。

通过将小波变换应用于图像数据来产生频率数据组，可以优化沿着时间维度的分辨以及相应的时间区段或者与其对应的频谱的区域中的频率分辨。这特别是能够通过在小波变换中同时移动并且缩放窗函数来实现。特别是，在步骤b)中应用短时傅立叶变换和/或小波变换，使得能够对时间区段或者与其对应的频谱的区域进行特别是连续的调整。这特别是对于步骤a)至e)的重复执行是有利的。

在步骤c)中，可以基于至少一个频率阈值，将频率数据组分割为两个子区域。在此，特别是可以作为两个不同的运动状态之间的过渡频率来预先给定频率阈值。在此，运动状态可以分别具有不同的运动速度。在此，频率值可以描述图像数据的图像点的时间强度曲线的随着时间的改变。此外，分割可以包括对频率数据组的如下子区域、特别是数据点进行分类，这些子区域、特别是数据点的频率值、例如频率平均值相应地位于频率阈值以上和/或以下。特别是，可以通过分割为第一子区域和第二子区域，来对频率数据组进行分类，第一子区域具有低于和/或等于频率阈值的频率值，第二子区域具有高于和/或等于频率阈值的频率值。在此，第一子区域的数据点特别是可以与图像数据的如下图像点对应，这些图像点描绘检查区域的静态的和/或缓慢改变的区段。此外，第二子区域的数据点可以与图像数据的如下图像点对应，这些图像点描绘检查区域的比较快速地改变的区段。在此，静态的和/或缓慢改变的区段与比较快速地改变的区段之间的区分可以基于频率阈值。特别是，可以通过频率阈值来调节频率数据组到第一和第二子区域的分类。

在步骤d)中，可以通过将逆傅立叶变换应用于频率数据组的第一和/或第二子区域来产生掩模图像。在将逆傅立叶变换应用于频率数据组的第一和第二子区域时，可能有利的是，已对步骤c)中的子区域中的至少一个的频率值进行了调整。如果在步骤b)中通过应用小波变换产生了频率数据组，那么步骤d)中的逆傅立叶变换特别是可以包括小波合成。有利地，掩模图像具有多个图像点，其中，掩模图像的每个图像点与频率数据组的数据点对应。掩模图像特别是可以具有与图像数据相同或者更小的维度。有利地，掩模图像可以具有掩蔽和未掩蔽的图像区域。在此，相应的图像区域的图像点可以与分割的频率数据组的相应的子区域的数据点对应。

在通过将逆傅立叶变换应用于频率数据组的第一子区域来产生掩模图像时，掩模图像的未掩蔽的图像区域的图像点可以与频率数据组的第一子区域的数据点对应。因此，掩模图像的未掩蔽的图像区域特别是可以与图像数据的如下图像点对应，这些图像点描绘检查区域的静态的和/或缓慢改变的区段。此外，掩模图像的掩蔽的图像区域特别是可以与图像数据的如下图像点对应，这些图像点描绘检查区域的比较快速地改变的区段。

与此类似，当通过将逆傅立叶变换应用于频率数据组的第二子区域来产生掩模图像时，掩模图像的未掩蔽的图像区域的图像点可以与频率数据组的第二子区域的数据点对应。

此外，掩模图像可以具有多个单掩模图像，其中，单掩模图像与图像数据的相应的单图像对应。此外，步骤d)中的产生掩模图像可以包括：特别是沿着时间维度，对单掩模图像进行平均，特别是进行自适应和/或加权平均。在此产生的平均掩模图像特别是可以在步骤e)中作为掩模图像来提供。

步骤e)中的提供掩模图像例如可以包括：存储在计算机可读的存储介质上，和/或在显示单元上显示，和/或传输到提供单元。特别是，可以在显示单元上显示掩模图像的图形显示。特别是可以针对所提出的用于提供差图像的方法，来提供掩模图像。

所提出的方法使得能够基于对如下频率值的分析、特别是比较，来对具有不同的运动状态的图像部分进行分类、特别是掩蔽，这些频率值通过傅立叶变换从图像数据获得。由此可以有利地省去掩模图像的拍摄，由此可以有利地减少检查的总持续时间和/或例如由于X射线剂量导致的检查对象的负荷。此外，特别是与基于强度的掩蔽不同，可以有利地保持在图像数据中描绘的可变的结构和/或医学对象、特别是解剖结构和/或医学对象。

在所提出的用于提供掩模图像的方法的另一有利的实施方式中，可以将步骤d)中的逆傅立叶变换应用于频率数据组的第一和第二子区域。在此，特别是可以在应用逆傅立叶变换之前，调整至少一个子区域的频率值。

在此，调整频率值例如可以包括：利用预先确定的、特别是恒定的频率值填充至少一个子区域。例如可以用零来填充(英语：zero-filling(零填充))至少一个子区域、特别是至少一个子区域的频率值。替换地或者附加地，可以根据预先给定的分布函数、特别是窗函数和/或衰减函数，来填充和/或调整、特别是缩放至少一个子区域的频率值。由此，有利地使得能够在保持分割的情况下，将逆傅立叶变换应用于频率数据组的第一和第二子区域。此外，可以基于至少一个子区域的调整后的频率值来产生掩模图像，使得掩模图像根据步骤c)中的分割具有未掩蔽的和掩蔽的图像区域。

在所提出的用于提供掩模图像的方法的另一有利的实施方式中，还可以沿着至少一个空间轴应用步骤b)中的傅立叶变换。在此，步骤c)中的频率数据组的分割可以基于至少一个关于时间频率的第一频率阈值和至少一个关于空间频率的第二频率阈值。

步骤b)中的傅立叶变换的应用特别是可以以阶梯式的方式(gestaffelt)和/或以多维的方式进行。例如，可以沿着时间维度并且沿着至少一个空间轴，将傅立叶变换依次应用于图像数据。替换地或者附加地，可以以多维的方式沿着时间维度并且沿着至少一个空间轴来构造傅立叶变换。在此，可以与傅立叶变换类似地构造步骤d)中的逆傅立叶变换。特别是，可以沿着图像数据的至少一个空间维度、特别是所有空间维度应用傅立叶变换。

通过附加地沿着至少一个空间轴应用傅立叶变换，频率数据组的数据点的频率值可以描述图像数据的图像点的时间以及空间上的强度改变。特别是，频率数据组的数据点的频率值可以相应地具有时间频率和空间频率，例如作为元组(Tupel)。在此，可以预先给定关于时间频率的第一频率阈值和关于空间频率的第二频率阈值。在此，用于步骤c)中的频率数据组的分割的比较条件，可以有利地关于第一和第二频率阈值分别具有充分的或者必要的标准。

在第一构造方案中，用于分割的比较条件可以具有充分的标准。在此，可以通过分割将频率数据组分类为第一子区域和第二子区域，第一子区域具有低于和/或等于第一频率阈值或者低于和/或等于第二频率阈值的频率值，第二子区域具有高于和/或等于第一频率阈值并且高于和/或等于第二频率阈值的频率值。在此，第一子区域的数据点特别是可以与图像数据的如下图像点对应，这些图像点描绘检查区域的在时间或者空间上静态的和/或在时间或者空间上缓慢改变的区段。此外，第二子区域的数据点可以与图像数据的如下图像点对应，这些图像点描绘检查区域的在时间和空间上快速地改变的区段。

在第二构造方案中，用于分割的比较条件可以具有必要的标准。在此，可以通过分割将频率数据组分类为第一子区域和第二子区域，第一子区域具有低于和/或等于第一频率阈值并且低于和/或等于第二频率阈值的频率值，第二子区域具有高于和/或等于第一频率阈值或者高于和/或等于第二频率阈值的频率值。在此，第一子区域的数据点特别是可以与图像数据的如下图像点对应，这些图像点描绘检查区域的在时间和空间上静态的和/或在时间和空间上缓慢改变的区段。此外，第二子区域的数据点可以与图像数据的如下图像点对应，这些图像点描绘检查区域的在时间或者空间上快速地改变的区段。

由此，可以有利地根据第一和第二频率阈值的预先给定，来分割在图像数据中映射的检查区域中的时间和空间上的改变、特别是运动，例如可以根据椭圆面(Ellipsoid)来分割第一和/或第二子区域。在此，可以通过在关于时间频率的第一频率阈值和关于空间频率的第二频率阈值之间进行区分，来有利地预先给定一种待分割的时间上的改变、例如造影剂流方面的运动方向和/或强度改变。

在所提出的用于提供掩模图像的方法的另一有利的实施方式中，所述方法还可以包括步骤a2)和a3)。在此，在步骤a2)中，可以在图像数据中识别医学对象和/或解剖结构。此外，在步骤a3)中，可以确定与识别出的医学对象和/或解剖结构对应的频率数据组中的数据点。在此，可以从步骤c)中的分割中排除对应的数据点。步骤a2)和a3)特别是可以在所提出的方法的步骤a)之后并且在步骤b)之前执行。

医学对象特别是可以构造为外科和/或诊断器械、例如导管和/或引导线和/或内窥镜。此外，医学对象可以构造为布置在检查区域中的造影剂、特别是造影剂团(Kontrastmittelbolus)。此外，解剖结构例如可以具有血管结构、特别是血管段和/或器官、特别是中空器官和/或组织边界。特别是，医学对象可能至少部分布置在解剖结构中。

步骤a2)中的在图像数据中识别医学对象和/或解剖结构例如可以包括：分割图像数据中的医学对象和/或解剖结构的映射(Abbildung)。在此，医学对象和/或解剖结构的分割特别是可以基于图像点的图像值与预先给定的阈值的比较。替换地或者附加地，例如可以根据形状、特别是轮廓来识别医学对象和/或解剖结构。替换地或者附加地，可以根据至少一个标记结构来识别医学对象和/或解剖结构，该标记结构映射在图像数据中。此外，识别医学对象和/或解剖结构可以包括：例如通过用户输入，对图像数据的图像点进行注释。在此，特别是可以在步骤a2)中识别图像数据中的如下图像点，这些图像点映射医学对象和/或解剖结构。

在步骤a3)中可以识别频率数据组中的如下数据点，这些数据点与在步骤a2)中识别出的图像数据中的图像点对应。这特别是可以在应用傅立叶变换时根据图像数据的图像点与频率数据组的数据点之间的映射规则来进行。

有利地，可以从步骤c)中的分割中排除对应的数据点。在此，可以将在步骤a3)中识别出的图像区域、特别是图像点，预先给定为掩模图像的未掩蔽的图像区域。由此，可以有利地实现在应用、特别是减去和/或乘以掩模图像时，作为未掩蔽的图像区域保留在步骤a2)中识别出的医学对象和/或解剖结构。

有利地，步骤a2)和a3)可以在步骤a)之后并且在步骤b)之前执行。

在所提出的用于提供掩模图像的方法的另一有利的实施方式中，可以在步骤a3)中附加地确定对应的数据点周围的频率数据组的数据点的子集，从步骤c)中的分割中排除该子集。

在此，例如可以根据分布函数，特别是空间上的分布函数，来确定对应的数据点周围的频率数据组的数据点的子集。替换地或者附加地，子集可以包括频率数据组的如下数据点，这些数据点位于距离对应的数据点的预先给定的空间距离内。替换地或者附加地，可以确定图像点的如下子集，该子集的图像点位于距离在步骤a2)中识别出的图像点的预先给定的空间距离内。之后，可以基于识别出的图像点来确定对应的数据点，并且可以基于图像点的子集来确定数据点的子集。由此，可以有利地在描绘医学对象和/或解剖结构的图像点周围确定安全区域(英语：safety margin(安全裕度))、特别是空间上的安全区域，从分割、特别是从稍后的掩蔽中排除该安全区域。与对应的数据点类似，可以有利地将频率数据组的数据点的部分区域预先给定为掩模图像的未掩蔽的图像区域。由此，可以有利地实现在应用、特别是减去和/或乘以掩模图像时，也可以作为未掩蔽的图像区域，特别是完全地保持医学对象和/或解剖结构的图像。

在所提出的用于提供掩模图像的方法的另一有利的实施方式中，步骤a)还可以包括接收对象参数和/或结构参数。在此，对象参数可以具有关于医学对象的信息，并且/或者结构参数可以具有关于解剖结构的信息。此外，可以在步骤a3)中基于对象参数和/或结构参数来确定对应的数据点。

接收对象参数和/或结构参数特别是可以包括：采集和/或读取计算机可读的数据存储器，和/或从数据存储单元、例如数据库接收。还可以由医学成像设备的提供单元来提供对象参数和/或结构参数。替换地或者附加地，可以根据用户在输入单元上的用户输入，来采集对象参数和/或结构参数。

有利地，对象参数可以具有关于医学对象的信息，例如至少一个运行参数和/或材料特性和/或形状特性和/或关于布置在医学对象上的标记结构的信息。此外，结构参数可以具有关于解剖结构的信息，例如组织参数和/或生理参数和/或关于布置在解剖结构上的标记结构的信息和/或关于布置在解剖结构中的造影剂的信息。此外，结构参数可以具有关于解剖结构的几何信息、例如中心线和/或体积网络模型和/或空间延伸信息。由此，可以有利地特别可靠并且计算高效地识别图像数据的如下图像点，这些图像点描绘医学对象和/或解剖结构。例如可以在识别医学对象和/或解剖结构的至少一部分之后，基于对象参数和/或结构参数，例如通过虚拟补足()，来识别剩余的图像。之后，可以基于识别出的图像数据的图像点，来识别频率数据组的对应的数据点。

替换地或者附加地，可以根据相应的频率值与对象参数和/或结构参数的比较，来识别频率数据组的对应的数据点。

通过在步骤a3)中基于对象参数和/或结构参数确定对应的数据点，可以可靠地、同时计算有效地确保在应用、特别是减去和/或乘以掩模图像时，也保持医学对象和/或解剖结构的图像。

在所提出的用于提供掩模图像的方法的另一有利的实施方式中，步骤a)还可以包括配准医学图像数据、特别是单图像。在此，可以沿着时间维度相对于彼此将图像数据、特别是单图像配准。在此，图像数据的配准可以包括单图像例如相对于参考单图像和/或相对于彼此的刚性的和/或非刚性的变换。替换地或者附加地，图像数据的配准可以包括运动校正，特别是基于检查对象的生理运动信号的运动校正。由此，可以有利地减小例如由于检查对象的运动而导致的单图像相对于彼此的偏差。由此，可以有利地改善步骤c)中的频率数据组的分割的精度和可靠性。

在所提出的用于提供掩模图像的方法的另一有利的实施方式中，医学图像数据可以至少部分描绘检查对象的共同的检查区域。在此，步骤a)还可以包括接收检查对象的生理信号和/或运动信号。此外，可以基于生理信号和/或运动信号，来预先给定步骤c)中的至少一个频率阈值。

接收生理信号和/或运动信号特别是可以包括：采集和/或读取计算机可读的数据存储器，和/或从数据存储单元、例如数据库接收。此外，可以由医学成像设备的提供单元和/或由用于监视检查对象的传感器单元来提供生理信号和/或运动信号。

生理信号例如可以具有检查对象的心脏信号、特别是脉冲信号和/或呼吸信号。此外，运动信号可以具有检查对象的至少一部分、特别是检查区域的空间和时间分辨的运动信息。可以有利地基于生理信号和/或运动信号来预先给定频率阈值，使得与检查区域的随着时间的改变、特别是运动对应的频率数据组的数据点的频率值大于和/或等于频率阈值，该随着时间的改变至少部分跟随生理信号和/或运动信号。由此，可以有利地实现描绘检查区域的随着时间的改变的图像数据的图像区域对应于掩模图像的未掩蔽的图像区域。因此，可以有利地确保在应用、特别是减去和/或乘以掩模图像时，也保持检查区域上的随着时间的改变，该随着时间的改变至少部分跟随生理信号和/或运动信号。

在第二方面，本发明涉及一种用于提供差图像的方法。在此，在第一步骤s1)中，借助医学成像设备拍摄具有时间维度的医学图像数据。在第二步骤s2)中，通过将所提出的用于提供掩模图像的方法的实施方式应用于医学图像数据来接收掩模图像。在第三步骤s3)中，通过将掩模图像和医学图像数据相减和/或相乘来产生差图像。之后，在第四步骤s4)中提供差图像。

所提出的用于提供差图像的方法的优点基本上对应于所提出的用于提供掩模图像的方法的优点。在此提到的特征、优点或者替换实施方式同样也可以转用于所要求保护的其它主题，反之亦然。

在步骤s1)中用于拍摄医学图像数据的医学成像设备例如可以构造为医学X射线设备、特别是C形臂X射线设备和/或计算机断层成像设备(Computertomographieanlage，CT)和/或超声检查设备和/或正电子发射断层成像设备(Positronenemissionstomographieanlage，PET)。此外，可以提供在步骤s1)中拍摄的医学图像数据，用于所提出的用于提供掩模图像的方法的步骤a)。步骤s3)中的产生差图像可以包括：将掩模图像与医学图像数据相减和/或相乘，特别是以逐图像点和/或逐单图像的方式相减和/或相乘。由此，可以有利地从医学图像数据中去除掩模图像的掩蔽的图像区域。差图像有利地具有掩模图像的未掩蔽的图像区域。

步骤s4)中的提供差图像例如可以包括：存储在计算机可读的存储介质上，和/或在显示单元上显示，和/或传输到提供单元。特别是，可以在显示单元上显示差图像的图形显示。

在第三方面，本发明涉及一种提供单元，其包括计算单元、存储单元和接口。这种提供单元优选被构造为用于执行前面描述的根据本发明的用于提供掩模图像和/或用于提供差图像的方法和其各方面。提供单元被构造为用于通过将接口、存储单元和计算单元构造为用于执行相应的方法步骤，来执行这些方法和其各方面。

特别是，接口可以被构造为用于执行所提出的用于提供掩模图像的方法的步骤a)、a2)、a3)和/或e)。此外，接口可以被构造为用于执行所提出的用于提供差图像的方法的步骤s2)和s4)。此外，计算单元和/或存储单元可以被构造为用于执行所提出的方法的剩余的步骤。

所提出的提供单元的优点基本上对应于所提出的用于提供掩模图像和/或用于提供差图像的方法的优点。在此提到的特征、优点或者替换实施方式同样也可以转用于所要求保护的其它主题，反之亦然。

在第四方面，本发明涉及一种医学成像设备，其包括所提出的提供单元。在此，医学成像设备、特别是提供单元被构造为用于执行所提出的用于提供掩模图像和/或用于提供差图像的方法。特别是，医学成像设备可以构造为医学X射线设备、特别是C形臂X射线设备和/或计算机断层成像设备(CT)和/或超声检查设备和/或正电子发射断层成像设备(PET)。在此，医学成像设备还可以被构造为用于拍摄和/或接收和/或提供医学图像数据和/或掩模图像和/或差图像。

所提出的医学成像设备的优点基本上对应于所提出的用于提供掩模图像和/或用于提供差图像的方法的优点。在此提到的特征、优点或者替换实施方式同样也可以转用于所要求保护的其它主题，反之亦然。

在第五方面，本发明涉及一种具有计算机程序的计算机程序产品，其可以直接加载到提供单元的存储器中，具有程序段，用于在由提供单元执行程序段时，执行所提出的用于提供掩模图像和/或用于提供差图像的方法的所有步骤。在此，计算机程序产品可以包括具有源代码的软件或者可执行的软件代码，源代码还必须编译并且绑定或者仅必须解释，可执行的软件代码仅还需要加载到提供单元中来执行。通过计算机程序产品，可以借助提供单元以快速、可相同重复并且鲁棒的方式来执行用于提供掩模图像的方法和/或用于提供差图像的方法。计算机程序产品被配置为，可以借助提供单元来执行根据本发明的方法步骤。

计算机程序产品例如存储在计算机可读的存储介质上，或者存储在网络或者服务器上，计算机程序产品可以从那里加载到提供单元的处理器中，处理器与提供单元直接连接或者可以构造为提供单元的一部分。此外，计算机程序产品的控制信息可以存储在电子可读的数据载体上。电子可读的数据载体的控制信息可以被设计为，在提供单元中使用数据载体时，电子可读的数据载体的控制信息执行根据本发明的方法。电子可读的数据载体的示例是存储有电子可读的控制信息、特别是软件的DVD、磁带或者USB棒。当这些控制信息由数据载体读取并且存储到提供单元中时，可以执行前面描述的方法的所有根据本发明的实施方式。

本发明还可以涉及一种计算机可读的存储介质和/或电子可读的数据载体，其上存储有提供单元可读取并且可执行的程序段，用于在提供单元执行程序段时，执行用于提供掩模图像和/或用于提供差图像的方法的所有步骤。

很大程度上基于软件的实现具有以下优点，即，也可以以简单的方式通过软件更新对迄今为止已经使用的提供单元进行改造，以使其以根据本发明的方式工作。除了计算机程序之外，这样的计算机程序产品必要时还可以包括附加的组成部分、例如文档和/或附加的部件以及硬件部件、例如用于使用软件的硬件密钥(加密狗等)。