CN103300873A - 带显示功能的便携式x 射线平板探测器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带显示功能的便携式X射线平板探测器，该平板探测器包括：TFT感光面板，设于平板探测器的正面；第一结构件，位于TFT感光面板的背面，由X射线吸收材料制成；电路板，位于第一结构件的背面，包括控制整个平板探测器工作过程的MCU和在MCU的控制下对图像数据进行处理的FPGA；液晶显示面板，设于平板探测器的背面；第二结构件，位于电路板和液晶显示面板之间，用于隔离液晶显示面板产生的光线。本发明在保证现有X射线平板探测器功能的前提下，通过MCU+FPGA的方式，实现了X射线平板探测器上的图像处理和显示功能，也实现了显示系统、通信控制系统与X射线平板探测器的整合，使得便携式X射线平板探测器的功能更加丰富，使用更加方便。

Description

带显示功能的便携式X 射线平板探测器

技术领域

本发明属于探测器技术领域，涉及一种便携式X射线平板探测器，特别是涉及一种带显示功能的便携式X射线平板探测器。

背景技术

X射线平板探测器由于其快速的成像速度、便捷的操作及更高的成像分辨率等特性得到了影像专家的认可，广泛的应用于医疗诊断、安全检查及工业探伤等领域。而便携式的X射线平板探测器更是由于其结构简单、体积小、重量轻、携带方便，深受广大用户、特别是现场、野外及高空探伤工作者的喜爱。

然而，现有的便携式X射线平板探测器在完成图像采集后即通过FPGA将采集到的图像传送到上位机，然后在上位机中通过软件对采集到的图像进行后续处理以及显示。因此，现有的便携式X射线平板探测器在使用时均至少需要配备一台电脑及显示设备，这就大大增加了系统的复杂性。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种带显示功能的便携式X射线平板探测器，用于解决现有技术中便携式X射线平板探测器在完成图像采集后需要通过FPGA将采集到的图像传送到上位机进行后续图像处理和显示的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种带显示功能的便携式X射线平板探测器。

一种带显示功能的便携式X射线平板探测器，所述带显示功能的便携式X射线平板探测器包括：TFT感光面板，第一结构件，电路板，液晶显示面板，第二结构件；所述TFT感光面板设于平板探测器的正面；所述第一结构件位于所述TFT感光面板的背面，由X射线吸收材料制成，用于吸收未被所述TFT感光面板吸收的X射线；所述电路板位于所述第一结构件的背面，包括控制整个平板探测器工作过程的MCU和在MCU的控制下对图像数据进行处理的FPGA；所述MCU与FPGA通信相连；所述液晶显示面板设于平板探测器的背面；所述第二结构件位于所述电路板和液晶显示面板之间，用于隔离所述液晶显示面板产生的光线。

优选地，所述电路板包括：采集模块，处理模块，图像显示模块，系统控制模块；所述采集模块与所述TFT感光面板通信相连，采集数字图像；所述处理模块与所述采集模块相连，采用所述FPGA对所述数字图像进行实时处理；所述图像显示模块与所述处理模块和所述液晶显示面板通信相连，将处理后的图像显示在所述液晶显示面板上；所述系统控制模块与所述采集模块、处理模块、和图像显示模块分别相连，采用所述MCU对所述采集模块、处理模块、和图像显示模块的工作过程进行控制。

优选地，所述采集模块包括：图像传感器，读出及模数转换模块；所述图像传感器与所述TFT感光面板通信相连，感应所述TFT感光面板的模拟图像信号；所述读出及模数转换模块与所述图像传感器相连，读取所述模拟图像信号并转换成数字图像。

优选地，所述处理模块包括：图像预处理子模块，数字图像处理子模块；所述图像预处理子模块与所述读出及模数转换模块相连，采用FPGA对所述数字图像进行预处理；所述数字图像处理子模块与所述图像预处理子模块相连，采用DSP对预处理后的数字图像进行高层处理。

优选地，所述图像预处理子模块包括：采集单元，第一帧存储器，第一数据位数转换单元，FPGA；所述采集单元与所述读出及模数转换模块相连，采集获取图像数据；所述第一帧存储器与所述采集单元相连，存储至少一帧图像数据；所述第一数据位数转换单元与所述第一帧存储器相连，将第一帧存储器中的图像数据进行位数转换；所述FPGA与所述采集单元、第一帧存储器和第一数据位数转换单元分别相连，控制采集单元将获取的图像数据写入所述第一帧存储器，在完成一帧图像数据的存储后控制第一数据位数转换单元将第一帧存储器中的图像数据进行位数转换，以匹配所述DSP对数据格式的要求。

优选地，所述数字图像处理子模块包括：RAM，第二帧存储器，DSP，第二数据位数转换单元；所述DSP与所述第一数据位数转换单元、RAM和第二帧存储器分别相连，将从所述第一数据位数转换单元接收到的图像数据控制存储到所述RAM中，当完成一帧图像数据的存储后对所述一帧图像数据进行处理，并将处理后的一帧图像数据写入所述第二帧存储器中；所述第二数据位数转换单元与所述DSP相连，在DSP的控制下将处理后的一帧图像数据进行位数转换，以匹配所述图像显示模块对数据格式的要求。

优选地，所述MCU为ARM处理器，包括：图像采集单元，图像预处理及存储单元，DSP图像处理单元，外部命令处理单元，处理结果显示单元，帧存控制单元，总控逻辑单元；所述图像采集单元与所述TFT感光面板相连，控制TFT感光面板完成图像的采集；所述图像预处理及存储单元与所述FPGA相连，控制FPGA对图像预处理过程进行控制；所述DSP图像处理单元与所述DSP相连，控制DSP对图像处理过程进行控制；所述外部命令处理单元与外部控制器件相连，解析由外部控制器件获取的操作指令；所述处理结果显示单元与所述第二数据位数转换单元相连，控制第二数据位数转换单元对图像数据的位数转换从而控制图像的显示；所述帧存控制单元与所述第二帧存储器相连，控制第二帧存储器对图像数据的存储；所述总控逻辑单元与所述图像采集单元、图像预处理及存储单元、DSP图像处理单元、外部命令处理单元、处理结果显示单元、及帧存控制单元分别相连，对所述图像采集单元、图像预处理及存储单元、DSP图像处理单元、外部命令处理单元、处理结果显示单元、及帧存控制单元进行总的逻辑控制。

优选地，所述外部控制器件包括按钮、键盘、或触控面板。

优选地，所述RAM是设于探测器外部的RAM，或集成在电路板内的RAM。

如上所述，本发明所述的带显示功能的便携式X射线平板探测器，具有以下有益效果：

本发明在保证现有X射线平板探测器功能的前提下，通过MCU+FPGA的方式，实现了X射线平板探测器上的图像处理和显示功能，也实现了显示系统、通信控制系统与X射线平板探测器的整合，使得便携式X射线平板探测器的功能更加丰富，使用更加方便。

附图说明

图1为本发明所述的带显示功能的便携式X射线平板探测器中的TFT感光面板的结构示意图。

图2为本发明所述的带显示功能的便携式X射线平板探测器中的液晶显示面板的结构示意图。

图3为本发明所述的带显示功能的便携式X射线平板探测器的结构示意图。

图4为本发明所述的带显示功能的便携式X射线平板探测器中的电路板的内部结构框图。

图5为本发明所述的电路板中的图像预处理子模块的结构框图。

图6为本发明所述的电路板中的数字图像处理子模块的结构框图。

图7为本发明所述的电路板中的系统控制模块的结构框图。

元件标号说明

100                    TFT感光面板

200                    第一结构件

300                    电路板

310                    采集模块

311                    图像传感器

312                    读出及模数转换模块

320                    处理模块

321                    图像预处理子模块

3211                   采集单元

3212                   第一帧存储器

3213                   第一数据位数转换单元

3214                   FPGA

322                    数字图像处理子模块

3221                   RAM

3222                   第二帧存储器

3223                   DSP

3224                   第二数据位数转换单元

330                    图像显示模块

340                    系统控制模块

341                    图像采集单元

342                    图像预处理及存储单元

343                    DSP图像处理单元

344                    外部命令处理单元

345                    处理结果显示单元

346                    帧存控制单元

347                    总控逻辑单元

400                    第二结构件

500                    液晶显示面板

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。

实施例

本实施例提供一种带显示功能的便携式X射线平板探测器，如图1至3所示，所述带显示功能的便携式X射线平板探测器包括：TFT感光面板100，第一结构件200，电路板300，第二结构件400，液晶显示面板500。所述TFT感光面板100设于平板探测器的正面；所述第一结构件200位于所述TFT感光面板100的背面，由X射线吸收材料制成，用于吸收未被所述TFT感光面板吸收的X射线，以保护中间的电路板及另一面的液晶显示面板；所述电路板300位于所述第一结构件200的背面，包括控制整个平板探测器工作过程的MCU和在MCU的控制下对图像数据进行处理的FPGA；所述MCU与FPGA通信相连；所述液晶显示面板500设于平板探测器的背面；所述第二结构件400位于所述电路板300和液晶显示面板500之间，具有很好的密闭性，用于隔离所述液晶显示面板产生的光线，防止液晶显示面板中背光板产生的光线影响TFT感光面板采集到的图像。TFT感光面板100在接收到来自X射线发生器的信号后，经过电路板300的一系列处理，直接在平板探测器背面的液晶显示面板500上生成了图像。

进一步，如图4所示，所述电路板300包括：采集模块310，处理模块320，图像显示模块330，系统控制模块340。整个探测器（包括采集模块310，处理模块320，图像显示模块330）的工作过程都在系统控制模块的协调下进行。

所述采集模块310与所述TFT感光面板100通信相连，采集数字图像。

更进一步，所述采集模块310包括：图像传感器311，读出及模数转换模块312；所述图像传感器311与所述TFT感光面板100通信相连，感应所述TFT感光面板的模拟图像信号；所述读出及模数转换模块312与所述图像传感器311相连，读取所述模拟图像信号并转换成数字图像。

所述处理模块320与所述采集模块310相连，采用所述FPGA对所述数字图像进行实时处理。

更进一步，所述处理模块320包括：图像预处理子模块321，数字图像处理子模块322；所述图像预处理子模块321与所述读出及模数转换模块312相连，采用FPGA对所述数字图像进行预处理；其中预处理包括图像增锐、灰度归一化和消噪滤波等类似的处理。所述数字图像处理子模块322与所述图像预处理子模块321相连，采用DSP对预处理后的数字图像进行高层处理；其中高层处理包括图像分割、匹配等类型的处理。

再进一步，如图5所示，所述图像预处理子模块321包括：采集单元3211，第一帧存储器3212，第一数据位数转换单元3213，FPGA3214；所述采集单元3211与所述读出及模数转换模块312相连，采集获取图像数据；所述第一帧存储器3212与所述采集单元3211相连，存储至少一帧图像数据；所述第一数据位数转换单元3213与所述第一帧存储器3212相连，将第一帧存储器中的图像数据进行位数转换；所述FPGA3214与所述采集单元3211、第一帧存储器3212和第一数据位数转换单元3213分别相连，控制采集单元将获取的图像数据写入所述第一帧存储器，在完成一帧图像数据的存储后控制第一数据位数转换单元将第一帧存储器中的图像数据进行位数转换，以匹配所述DSP对数据格式的要求。所述FPGA可以采用XLINX或者ALTERLA公司的中高端产品。

如图6所示，所述数字图像处理子模块322包括：RAM3221，第二帧存储器3222，DSP3223，第二数据位数转换单元3224；所述DSP3223与所述第一数据位数转换单元3213、RAM3221和第二帧存储器3222分别相连，将从所述第一数据位数转换单元接收到的图像数据控制存储到所述RAM中，当完成一帧图像数据的存储后对所述一帧图像数据进行处理，并将处理后的一帧图像数据写入所述第二帧存储器中；所述第二数据位数转换单元3224与所述DSP3223相连，在DSP的控制下将处理后的一帧图像数据进行位数转换，以匹配所述图像显示模块对数据格式的要求。所述RAM3221可以是设于探测器外部的RAM，也可以是集成在电路板内的RAM。

所述图像显示模块330与所述处理模块320和所述液晶显示面板500通信相连，将处理后的图像显示在所述液晶显示面板上。

所述系统控制模块340与所述采集模块310、处理模块320、和图像显示模块330分别相连，采用所述MCU对所述采集模块、处理模块、和图像显示模块的工作过程进行控制。

进一步，如图7所示，所述MCU可以采用现今比较流行的ARM核，即ARM处理器，包括：图像采集单元341，图像预处理及存储单元342，DSP图像处理单元343，外部命令处理单元344，处理结果显示单元345，帧存控制单元346，总控逻辑单元347；所述图像采集单元341与所述TFT感光面板100相连，控制TFT感光面板完成图像的采集；所述图像预处理及存储单元342与所述FPGA3114相连，控制FPGA对图像预处理过程进行控制；所述DSP图像处理单元343与所述DSP3223相连，控制DSP对图像处理过程进行控制；所述外部命令处理单元344与外部控制器件相连，解析由外部控制器件获取的操作指令；所述外部控制器件可以是按钮、键盘、或触控面板；所述处理结果显示单元345与所述第二数据位数转换单元3224相连，控制第二数据位数转换单元对图像数据的位数转换从而控制图像的显示；所述帧存控制单元346与所述第二帧存储器3222相连，控制第二帧存储器对图像数据的存储；所述总控逻辑单元347与所述图像采集单元341、图像预处理及存储单元342、DSP图像处理单元343、外部命令处理单元344、处理结果显示单元345、及帧存控制单元346分别相连，对所述图像采集单元、图像预处理及存储单元、DSP图像处理单元、外部命令处理单元、处理结果显示单元、及帧存控制单元进行总的逻辑控制。

原有的便携式X射线平板探测器在完成图像采集工作后即通过FPGA将图像数据传送到上位机，通过上位机中的软件对图像数据进行后续处理。而本发明所述的便携式X射线平板探测器在完成数据采集之后，能够通过集成在探测器中的图像处理硬件系统（即图像预处理子模块321和数字图像处理子模块322）对图像数据进行实时处理，然后由MCU控制将处理后的图像数据显示在液晶显示面板中，实现了X射线平板探测器、通信控制系统与显示系统的整合，给广大用户的使用带来了极大的便利。

本发明在保证现有X射线平板探测器功能的前提下，通过MCU+FPGA的方式，实现了X射线平板探测器上的图像处理和显示功能，也实现了显示系统、通信控制系统与X射线平板探测器的整合，使得便携式X射线平板探测器的功能更加丰富，使用更加方便。其中，MCU主要负责控制整个探测器的工作过程，接收来自上位机或探测器本身的命令协议，并将其解析，执行命令。FPGA主要负责接收来自下层驱动模块（如采集模块）读出的图像数据，根据MCU解析的命令进行清空、采集、重传等操作。

本发明所述的带显示功能的便携式X射线平板探测器除了具备原有的X射线图像采集功能，还可以通过本机自带的MCU+FPGA处理器进行图像处理，并显示在便携式X射线平板探测器背面的显示屏上，大大提高了各种诊断的效率。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种带显示功能的便携式X射线平板探测器，其特征在于，所述带显示功能的便携式X射线平板探测器包括：

TFT感光面板，设于平板探测器的正面；

第一结构件，位于所述TFT感光面板的背面，由X射线吸收材料制成，用于吸收未被所述TFT感光面板吸收的X射线；

电路板，位于所述第一结构件的背面，包括控制整个平板探测器工作过程的MCU和在MCU的控制下对图像数据进行处理的FPGA；所述MCU与FPGA通信相连；

液晶显示面板，设于平板探测器的背面；

第二结构件，位于所述电路板和液晶显示面板之间，用于隔离所述液晶显示面板产生的光线。

2.根据权利要求1所述的带显示功能的便携式X射线平板探测器，其特征在于，所述电路板包括：

采集模块，与所述TFT感光面板通信相连，采集数字图像；

处理模块，与所述采集模块相连，采用所述FPGA对所述数字图像进行实时处理；

图像显示模块，与所述处理模块和所述液晶显示面板通信相连，将处理后的图像显示在所述液晶显示面板上；

系统控制模块，与所述采集模块、处理模块、和图像显示模块分别相连，采用所述MCU对所述采集模块、处理模块、和图像显示模块的工作过程进行控制。

3.根据权利要求2所述的带显示功能的便携式X射线平板探测器，其特征在于，所述采集模块包括：

图像传感器，与所述TFT感光面板通信相连，感应所述TFT感光面板的模拟图像信号；

读出及模数转换模块，与所述图像传感器相连，读取所述模拟图像信号并转换成数字图像。

4.根据权利要求2所述的带显示功能的便携式X射线平板探测器，其特征在于，所述处理模块包括：

图像预处理子模块，与所述读出及模数转换模块相连，采用FPGA对所述数字图像进行预处理；

数字图像处理子模块，与所述图像预处理子模块相连，采用DSP对预处理后的数字图像进行高层处理。

5.根据权利要求4所述的带显示功能的便携式X射线平板探测器，其特征在于，所述图像预处理子模块包括：

采集单元，与所述读出及模数转换模块相连，采集获取图像数据；

第一帧存储器，与所述采集单元相连，存储至少一帧图像数据；

第一数据位数转换单元，与所述第一帧存储器相连，将第一帧存储器中的图像数据进行位数转换；

FPGA，与所述采集单元、第一帧存储器和第一数据位数转换单元分别相连，控制采集单元将获取的图像数据写入所述第一帧存储器，在完成一帧图像数据的存储后控制第一数据位数转换单元将第一帧存储器中的图像数据进行位数转换，以匹配所述DSP对数据格式的要求。

6.根据权利要求4所述的带显示功能的便携式X射线平板探测器，其特征在于，所述数字图像处理子模块包括：

RAM；

第二帧存储器；

DSP，与所述第一数据位数转换单元、RAM和第二帧存储器分别相连，将从所述第一数据位数转换单元接收到的图像数据控制存储到所述RAM中，当完成一帧图像数据的存储后对所述一帧图像数据进行处理，并将处理后的一帧图像数据写入所述第二帧存储器中；

第二数据位数转换单元，与所述DSP相连，在DSP的控制下将处理后的一帧图像数据进行位数转换，以匹配所述图像显示模块对数据格式的要求。

7.根据权利要求5或6所述的带显示功能的便携式X射线平板探测器，其特征在于：所述MCU为ARM处理器，包括：

图像采集单元，与所述TFT感光面板相连，控制TFT感光面板完成图像的采集；

图像预处理及存储单元，与所述FPGA相连，控制FPGA对图像预处理过程进行控制；

DSP图像处理单元，与所述DSP相连，控制DSP对图像处理过程进行控制；

外部命令处理单元，与外部控制器件相连，解析由外部控制器件获取的操作指令；

处理结果显示单元，与所述第二数据位数转换单元相连，控制第二数据位数转换单元对图像数据的位数转换从而控制图像的显示；

帧存控制单元，与所述第二帧存储器相连，控制第二帧存储器对图像数据的存储；

总控逻辑单元，与所述图像采集单元、图像预处理及存储单元、DSP图像处理单元、外部命令处理单元、处理结果显示单元、及帧存控制单元分别相连，对所述图像采集单元、图像预处理及存储单元、DSP图像处理单元、外部命令处理单元、处理结果显示单元、及帧存控制单元进行总的逻辑控制。

8.根据权利要求7所述的带显示功能的便携式X射线平板探测器，其特征在于：所述外部控制器件包括按钮、键盘、或触控面板。

9.根据权利要求6所述的带显示功能的便携式X射线平板探测器，其特征在于：所述RAM是设于探测器外部的RAM，或集成在电路板内的RAM。

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