CN103091968A - 具有自动校正功能的x-射线成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有自动校正功能的X-射线成像方法，首先，X-射线源将点光源直接照射到平板探测器，平板探测器接受到图像信号；其次，图像信号经信号放大器放大后进入自动校正单元进行校正，自动校正单元输出信号I（x，y）和输入信号I₀（x，y）的关系是I(x，y)=G₀(x，y)×S(x，y)×I₀(x，y)，这里（x，y）是图像空间坐标，G₀(x，y)是探测器灵敏度校正函数，S(x，y)是系统自动校正函数；最后，校正后图像在经过数字图像处理单元处理后输出。本发明的方法使得成像系统在变化条件下，不需要重复校正，仍然可以成一个最佳的图像。

Description

具有自动校正功能的X-射线成像方法

技术领域

本发明涉及X-射线成像方法。

背景技术

通常我们的数字X-射线成像系统是用X-射线平板探测器（Flat Panel）接受直接投影的X-射线而成像。如果不考虑量子噪声，理想状态是当一个X-射线点光源直接照射到平板探测器时，理想平板探测器接受的信号强度所成的像是一个空间分布均匀的图像（通常可以采用简单的中值或低通滤波的方法方法来降低量子噪声）。由于实际的平板探测器上的每一个像素单元接受信号的灵敏度是不一样的，因此所成像的亮度是不均匀的。为此需要对每一个像素单元的灵敏度进行矫正。通常的方法是：将已知的不同入射辐射强度信号和输出电信号的关系采用线性拟合的方法、或非线性拟合的方法来进行校正。然而所有这些校正方法，都是成像系统在特定条件下面实现的，例如在特定的X-光源到探测器距离（SID）条件下等等。如果成像系统条件发生变化，该系统可能就需要做重新矫正，这样对我们实际的使用带来不方便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种具有自动校正功能的X-射线成像方法，从而使得成像系统在不同的条件下避免了进行重复校正的工作，使得成像系统在变化条件下，不需要重复校正，仍然可以成一个最佳的图像。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：具有自动校正功能的X-射线成像方法，其特征在于：首先，X-射线源将点光源直接照射到平板探测器，平板探测器接受到图像信号；其次，图像信号经信号放大器放大后进入自动校正单元进行校正，自动校正单元输出信号I（x，y）和输入信号I₀（x，y）的关系是I(x，y)=G₀(x，y)×S(x，y)×I₀(x，y)，这里（x，y）是图像空间坐标，G₀(x，y)是探测器灵敏度校正函数，S(x，y)是系统自动校正函数；最后，校正后图像在经过数字图像处理单元处理后输出。

优选的，所述系统自动校正函数S(x，y)=S₁(x，y)×S₂(x，y)×S₃(x，y)，这里S₁(x，y)是考虑到几何位置变化而引起的几何位置自校正函数，S₂(x，y)是成像系统的结构发生变化时引入的结构自校正函数，S₃(x，y)是X-射线能量变化而引入的能量自校正函数。

优选的，所述几何位置自校正函数

所述结构自校正函数 $S_2(x,y)=\frac{D}{D-d}\≈\frac{1}{1+\frac{r\left|z\right|}{f_0}\×\left(\frac{\sqrt{x^2+y^2}}{f_0+z}\right)},$ 所述能量自校正函数 $S_3(x,y)\≈1+(\frac{G_0{(x,y)}_2}{G_0{(x,y)}_1}-1)\×\left(\frac{\mathrm{kVp}-{\mathrm{kVp}}_1}{{\mathrm{kVp}}_2-{\mathrm{kVp}}_1}\right),$ 这里r=h/D是滤线删比值，z是X-射线源距离滤线删焦点的距离，h是滤线删的厚度，d是滤线删隔膜的厚度，D是滤线删空格的宽度。

采用本专利发明的方法，只需要对平板探测器进行校正一次或者两次。其他任何成像条件下，就不需要再进行重复校正，而只要乘以一个成像系统的自动校正函数S(x，y)就可以了。

从而使得成像系统在不同的条件下避免了进行重复校正的工作，使得成像系统在变化条件下，不需要重复校正，仍然可以成一个最佳的图像。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

图1为本发明采用的X-射线成像系统结构示意图；

图2为自动校正单元结构原理图；

图3为射线源在焦距外时滤线删修正原理图；

图4为射线源在焦距内时滤线删修正原理图。

具体实施方式

下面结合图1至图4对具有自动校正功能的X-射线成像方法做出具体说明：

如图1所示，首先，X-射线源将点光源直接照射到平板探测器，平板探测器接受到图像信号；其次，图像信号经信号放大器放大后进入自动校正单元进行校正；最后，校正后图像在经过数字图像处理单元处理后输出。

如图2所示，自动校正单元可以由几部分组成：几何修正、部件引入的修正（例如滤线删）、以及X-射线能量修正。通过自动校正单元，输出信号I（x，y）和输入信号I₀（x，y）的关系是I(x，y)=G₀(x，y)×S(x，y)×I₀(x，y)，这里（x，y）是图像空间坐标，G₀(x，y)是在某一特定的成像系统条件下，如特定的射线源到平板探测器的距离SID₀，采用线性拟合等方法得出的探测器灵敏度校正函数，S(x，y)是整个系统的自动校正函数，所述系统自动校正函数S(x，y)=S₁(x，y)×S₂(x，y)×S₃(x，y)，这里S₁(x，y)是考虑到几何位置变化而引起的几何位置自校正函数，S₂(x，y)是成像系统的结构发生变化时引入的结构自校正函数，S₃(x，y)是X-射线能量变化而引入的能量自校正函数。

几何位置自校正函数

我们只需在某一特定的射线源到平板的距离SID₀条件下进行校正，其他的SID就不需要再进行校正。只需在原来输入信号上乘上探测器灵敏度校正函数G₀(x，y)，以及一个几何位置自校正函数S₁(x，y)就是输出信号：

这里几何位置自校正可以修正图像的均匀性，使得均匀性不随射线源与探测器的距离变化而变得不均匀。

当成像系统的结构发生变化时，例如滤线删的置入，图像的均匀性都会发生变化，这样平板探测器就需要重复进行校正。这里提出一个方法，只需在一个特定的射线源到平板探测器的距离SID₀=f₀条件下校正一次（f₀滤线删的焦距），其他的SID就不需要再进行校正，而只需要在原来输入的信号乘上几何位置自动校正函数S₁(x，y)以及一个滤线删自校正函数S₂(x，y)：S₁(x，y)×S₂(x，y)；

$d(x,y)\≈\frac{h\left|z\right|}{f_0}\×\left(\frac{\sqrt{x^2+y^2}}{f_0+z}\right),$ 因此 $S_2(x,y)=\frac{D}{D-d}\≈\frac{1}{1+\frac{r\left|z\right|}{f_0}\×\left(\frac{\sqrt{x^2+y^2}}{f_0+z}\right)},$ 这里，（x，y）是平板探测器上的平面空间坐标，r=h/D是滤线删比值，z是X-射线源距离滤线删焦点的距离。如图3所示，如果射线源在焦距外，z是正值（z＞0）；如图4所示，如果射线源在焦距内，z是负值（z﹤0）；h是滤线删的厚度，d是滤线删隔膜的厚度，D是滤线删空格的宽度。

X-射线能量自校正函数S₃(x，y)：以上只是在固定的是X-射线能量条件下的校正。如果X-射线能量能量发生变化，平板探测器的灵敏度也可能会发生变化，因此我们需要对平板探测器做能量校正。这里所提出的方法，只需在两个特定的X-射线能量下进行校正，其他射线能量下就不需要进行校正，而只需在原来的自校正函数S₁(x，y)×S₂(x，y)再乘上一个能量自校正函数S₃(x，y)就可以了：S₃(x,y)=F(x,y,kVp,G₀(,y)₁,G₀(x,y)₂,kVp₁,kVp₂)S₃(x，y)=F(x，y，kVp，G₀(x，y)₁，G₀(x，y)₂，kVp₁，kVp₂)，这里，G₀(x，y)₁、G₀(x，y)₂分别是在两种X-射线能量（电压）：kVp₁和kVp₂情况下，平板探测器的灵敏度校正函数。

在其他电压kVp情况下，不需要再进行重新校正，而只需在原来输入的信号上乘以S₁(x，y)×S₂(x，y)，以及一个射线能量自校正函数S₃(x，y)。在一级近似的情况下， $S_3(x,y)\≈1+(\frac{G_0{(x,y)}_2}{G_0{(x,y)}_1}-1)\×\left(\frac{\mathrm{kVp}-{\mathrm{kVp}}_1}{{\mathrm{kVp}}_2-{\mathrm{kVp}}_1}\right).$

Claims (3)

1.具有自动校正功能的X-射线成像方法，其特征在于：首先，X-射线源将点光源直接照射到平板探测器，平板探测器接受到图像信号；其次，图像信号经信号放大器放大后进入自动校正单元进行校正，自动校正单元输出信号I（x，y）和输入信号I₀（x，y）的关系是I(x，y)=G₀(x，y)×S(x，y)×I₀(x，y)，这里（x，y）是图像空间坐标，G₀(x，y)是探测器灵敏度校正函数，S(x，y)是系统自动校正函数；最后，校正后图像在经过数字图像处理单元处理后输出。

2.根据权利要求1所述的X-射线成像方法，其特征在于：所述系统自动校正函数S(x，y)=S₁(x，y)×S₂(x，y)×S₃(x，y)，这里S₁(x，y)是考虑到几何位置变化而引起的几何位置自校正函数，S₂(x，y)是成像系统的结构发生变化时引入的结构自校正函数，S₃(x，y)是X-射线能量变化而引入的能量自校正函数。

3.根据权利要求2所述的X-射线成像方法，其特征在于：所述几何位置自校正函数 $S_1(x,y)=\frac{x^2+y^2+{\mathrm{SID}}_0^2}{x^2+y^2+{\mathrm{SID}}^z},$ 所述结构自校正函数 $S_2(x,y)=\frac{D}{D-d}\≈\frac{1}{1+\frac{r\left|z\right|}{f_0}\×\left(\frac{\sqrt{x^2+y^2}}{f_0+z}\right)},$ 所述能量自校正函数 $S_3(x,y)\≈1+(\frac{G_0{(x,y)}_2}{G_0{(x,y)}_1}-1)\×\left(\frac{\mathrm{kVp}-{\mathrm{kVp}}_1}{{\mathrm{kVp}}_2-{\mathrm{kVp}}_1}\right),$ 这里r=h/D是滤线删比值，z是X-射线源距离滤线删焦点的距离，h是滤线删的厚度，d是滤线删隔膜的厚度，D是滤线删空格的宽度。

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