CN1015599B - 辐射图象检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及这样的辐射图象检测系统，不管检测图象所使用的光线是可见光、红外线、还是X射线等，都可用二维阵列式传感器，部分地扫描图像的成像面，由再次构成计算，求得数字图象。

它具有以下特征，组合构成图像检测面的检测像素，并设置使检测区域符号化了的检测器面，使检测面与图像相对移动，根据所得到的一系列测定数据，并通过逆符号化计算得到所求的图像。

Description

本发明涉及使用任何波长的光线，如可见光、红外光、X射线等，都能将图像作为数字图像进行拍摄的技术。特别涉及用二维阵列式传感器，逐部分地扫描图像的像面，并根据重新构成的计算结果求得数字图像的辐射图像检测系统。

数字图像是用像素（PIXEL）的集合呈现出来的一种图像，拍摄这种图像无非是通过检测器测定全部像素的数据。通常像素的数目很多。例如，把图像按（1000×1000）分割，就有一百万个像素。所以，需给每个像素都设置检测器是极为困难的。因此，非常希望减少检测器的数目。

一般是用扫描的方式来减少检测器的数量。经常采用的方法是用一个检测器沿纵向和横向对成像面进行扫描，依次求得全部像素的数据。另外，作为常用的改善拍摄方法的次佳之策是用排列成一维方式的检测器阵列（直线式阵列）扫描图像。

图2a是用常用的直线式阵列检测器检测图像的情况，这是以前经常使用的拍摄方法。1是X射线源，2是被拍摄体，3是用检测器阵列（一维）4进行扫描的摄像面，从检测器阵列4发出的信号，存贮于图像存贮器5中，由图中未示出的数据处理装置处理后显示出来。在这里由x₁，x₂……，X_n等n个检测器构成的阵列，按顺序扫描Y₁，Y₂……Y_n等位置，并把在各位置得到的测定数据， 输送到图像存贮器中，这样，就拍摄到了由n×n个像素矩阵构成的图像。图2b是检测器阵列4所扫描图像面的放大图。

在如图2所示的用直线式阵列检测器进行扫描的图像检测方法中，设单位检测时间（由一个检测器获得足够精确的测定值所需要的时间）为t，则全部检测时间需要n×t。入射光强度有效地转换成图像数据的转换效率是1/n。

在只使用一个检测器，按顺序扫描X₁～Xn，Y₁～Yn的全部像素位置的检测方法中，所需要的检测时间是n×n×t。转换效率为1/（n×n），极低。

另一方面，如果在所有像素位置上都有检测器，则检测时间t最短，转换效率为1最高，然而却需要n×n个巨大数目的检测器。

这样一来，用一个检测器进行扫描的方法所需要设置的检测器的成本最低，而要得到所需要的信息量所需的时间最长。另外，在这种情况下，将入射到成像面上的放射线转换成图像数据的效率最低，此外，用直线式阵列检测器进行扫描的方法所需要的时间及转换效率都远远不及最高值。

在本发明中，把构成图像检测面的检测像素组合在一起，并设置将检测区域符号化了的检测器面，使图像和检测器面相对地移动，根据所得到的许多测定数据，并通过逆符号化的计算得到所求的图像。

这里所叙述的发明，可以保证获得最高的转换效率，减少检测器的数量，缩小装置的规模，或者保持同一规模的装置，而增加测定像素数，可以得到更细密的图像。

图1a是为实施本发明的辐射图像检测系统的一个实施例;

图1b是此实施中一部分符号化了的检测器面的结构图;

图2a、b是说明以前的X射线拍摄方式的略图;

图3是用来说明本发明的参考图;

图4，图5是本发明的其它实施例的说明图。

图中：1-X射线源    2-被拍摄体

3-摄像面    5-图像存贮器

4-计算电路    7-全部符号化检测器

A0·A1·B0·B1。    8-符号化区域

S00·S01·S10·S11-像素

图1a，b所示的是，为说明本发明的宗旨而减少检测器数量至全像素数的1/2所构成的实施例。在这种情况下，在全部符号化了的区域内配置的检测器7的每一个2×2的像素区域内，形成2组符号化区域8（检测区域）A₀，A₁，B₀，B₁，在同一区域中，用A组，B组的符号进行总计2次测定，把从各符号化区域得到的数据，用计算电路6，根据下面所示的公式进行计算，求得像素值。这时，进行2次测定，转换效率第一次为1.0，第二次为0.75。因此，总转换效率为1.75/2＝0.875，与全像素检测方法的最高转换效率值1相近。如果与扫描方式相比较，则利用效率得到极大的提高，测定时间缩短。另外，可以使入射光线强度为最小。

像素S00，S01，S10，S11的值，可以通过解对符号化区域A0，A1，B0，B1进行定义的如下联立方程式求得。

A0＝1×S00+0×S01+1×S10+0×S11

A1＝0×S00+1×S01+0×S10+1×S11

B0＝1×S00+1×S01+0×S10+0×S11

B1＝0×S00+0×S01+0×S10+1×S11

即，如解上式，则：

S00＝B0+B1-A1

S01＝A1-B1

S10＝A0+A1-B0-B1

S11＝B1

在这里，最重要的是符号化区域的形式。为了能从联立的方程式，计算出像素值Sij，方程式就必须是相互线性独立的。为此，由上列各式的系数构成的行列式（determinant）|Sij|必须不为零，这是必要而又充分的条件。

行列式＝1    0    1    0＝1

0    1    0    1

1    1    0    0

0    0    0    1

反过来说，以上表示的符号化区域不能选择其行列式为零，假如选择图3所示的行列式如以下所示，即行列式＝0，是不可以的，这样求不出解。

行列式＝1    0    1    0＝0

0    1    0    1

1    1    0    0

0    0    1    1

图4是选择检测器数为总像素数的1/4所构成的本发明的实施 例。图中同时列出了像素值计算式。这样情况下的符号化区域比其它情况下多一些，一般形成对称性稍差一点的图形，设行列式≠0，可以一边求得，一边验证。在图4所示的符号化图形中，4次移动检测面，根据拍摄到的测定数据，通过计算得到图像数据。

若把它稍加改变，形成如图5所示的符号化图形，则可移动3次进行测定，其转换效率也得到改善。但是，检测器数目的减少率从1/4变成1/3。

其次，使符号化区域跨越许多像素，形成较大的区域，则根据这里所示的研究方式也可以进一步减小检测器的数目。

另外，也可以在某种情况下，改善扫描移动方式，即将检测器面的移动扫描连动改变成容易进行的机械的运动。再者，不间断地连续扫描连动也适合于在一定程度上为近似的处理，且效果良好。

此外，对数学式求解时也可以不采用唯一解，而采用近似求解的方法。如果编入逐次近似计算法或褶合式计算法，则可以进一步改变符号化图形的形式。可以在X射线CT等中实现这些常用的方法。如果你是本领域里的技术人员，那么，引入本方法的符号化概念，就可以很容易地扩大本发明。

如上所述，本发明不会导致大幅度降低检测灵敏度和延长测定时间，而可以减少检测器的数量，或减少检测器的实际装配密度。作为使用范围，不只局限于可见光图像检测和X光图像检测，在红外线、r射线等全部波长范围内的图像检测，都可以使用。再有，本发明不仅用于平面像的测定，也可用于X射线DT等的投影像的测定，且效果良好。

对于那些入射像信息本身很微弱，而又很珍贵的像的拍摄，其效 果特别显著。例如，为了减少医学上拍摄人体的X射线像的射线量和利用投入人体内R、I所得到的放射线像的射线量，希望射线量极少。因此，希望把全部放射线无遗漏地变换成图像。另外，在拍摄光线微弱的天体图像时，若不能无遗漏的测定全部入射光线就不能在一定的时间内拍摄良好的图像。或者，在使微量材料的表面一边进行反应，一边测定物质的化学结构的情况下，如果不能在短时间内无损失地检测并利用全部入射信息，就不能进行高精度的分析。

原来，在这些领域里应用的测定装置不仅规模大、结构复杂、价格昂贵，而且按像素数设置检测器的数量过大。或者，在一定的成像面上，按所需要的密度设置必要数量的检测器，在不少情况下是相当困难的，在这些应用领域里，象本发明这样，不降低信息的质量，而把检测器的个数削减为几分之一的方案，一方面，使测定机构在一定程度上复杂化，另一方面，即使需要附加用来将测定数据转换成图像数据的计算电路，也可以进行原本不可能进行的测定，还可以缩小测定范围，收到很大效果。

Claims (1)

1、一种辐射图象检测系统，其中一辐射图象投射面被分成若干象素区域，以检测一辐射图象，该图象由于所述辐射图象投射面上放置一排列有若干辐射传感器的辐射图象检测板而被分成若干象素，该系统的特征在于：

一辐射图象检测片被分成由同样尺寸的检测器区域构成的若干行和列，每个传感器区域包括同样尺寸的子区域，所有检测器区域对应所述辐射图象检测测面上的一预定区域，每一所述相同尺寸的子区域根据子检测器区域的不同包括至少一定数量的数量不同，尺寸不同，分部不同的辐射检测器；

一检测器位移装置，用于逐步位移所述辐射图像检测板，从而使各相同尺寸的子检测器区域能连续地靠近所述辐射图象投射面上的一预定区域；

一存贮器，用于把所述辐射图象检测板的每次位移时辐射检测器的输出信号存贮起来；

一计算装置，用于解出辐射传感器的输出信号的联立方程。

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