CN105101598A - 一种光信号探测器的自动曝光同步装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光信号探测器的自动曝光同步装置及方法，其中装置包括：光信号发生器、由像素阵列组成的光信号探测器和与光信号探测器相连的控制器；光信号发生器用于发射光信号；光信号探测器用于通过像素阵列中的像素吸收光信号以产生电荷信号并存储在对应像素中；控制器用于在光信号探测器进入采图模式后逐行扫描并逐行读取像素的电荷信号并用于根据读取的像素的电荷信号判断光信号发生器是否已经发射光信号，当判断到是时，控制光信号探测器进入曝光接收状态。该自动曝光同步的方式无需增加专门用于曝光检测的光敏二极管器件和电流探测电路，节省了大量的硬件成本，而且使探测器的结构设计和安装得到了简化，提高了生产效率。

Description

一种光信号探测器的自动曝光同步装置及方法

技术领域

本发明涉及影像技术领域，尤其涉及一种光信号探测器的自动曝光同步装置及方法。

背景技术

X射线成像系统的结构如图1所示，其中X射线探测器13与高压发生器11的同步分为有线同步和无线同步两种。

其中有线同步是在X射线探测器13与高压发生器11之间通过实际的物理线缆进行连接，通过物理线缆中的控制信号实现高压发生器的曝光开始与结束，使其适配于X射线探测器13的曝光接收阶段，实现同步功能。无线同步则是X射线探测器13与高压发生器11之间无物理连接，实现同步。

现有的无线同步是通过X射线探测器13内部的光敏二极管和探测电路来实现的。主要方案如下：

X射线探测器13内部有一块用于感知可见光的平板，当X射线发射之后，此平板上方的闪烁体将X射线转变为可见光，此可见光可以透过平板上的无元件区域，直接入射到平板下方。

在平板下方放置用于探测可见光的光敏二极管器件，当X射线开始发射，经平板上方的闪烁体转变为可见光，且可见光开始透过平板之时，光敏二极管器件便会开始接收可见光，从而导致光敏二极管输出电流的变化。

光敏二极管的输出电流与电流探测电路所连接，其电流的变化将会被实时的检测到，当变化值超过预设的曝光阈值之后，X射线探测器13的控制系统便会将X射线探测器13置于接受X射线的工作模式，当X射线发射完毕之后，控制系统便会将X射线探测器13置于信号读出的状态，实现了自动曝光同步的功能。

此技术的缺点：在利用光敏二极管来实现自动同步的技术中，虽然能够利用光敏二极管来实现自动同步功能，但是光敏二极管价格不菲，且在整个X射线探测器13中需要在不同位置安装多个，且还需要后续的电流检测电路的配合才能实现自动同步功能，成本高，而且同步效果受到器件安装可靠性的影响。

上述问题同样发生在其他相似的成像系统中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光信号探测器的自动曝光同步方法及装置，以降低成本，提高自动曝光同步控制的准确性。

基于上述目的，本发明实施例提供了一种光信号探测器的自动曝光同步装置，所述装置包括：光信号发生器、由像素阵列组成的光信号探测器和与所述光信号探测器相连的控制器；

所述光信号发生器用于发射光信号；

所述光信号探测器用于通过所述像素阵列中的像素吸收所述光信号以产生电荷信号并存储在对应像素中；

所述控制器用于在所述光信号探测器进入采图模式后逐行扫描并逐行读取所述像素的电荷信号；

所述控制器还用于根据读取的所述像素的电荷信号判断所述光信号发生器是否已经发射所述光信号，当判断到是时，控制所述光信号探测器进入曝光接收状态。

优选的，所述控制器还用于根据读取的所述像素的电荷信号判断所述光信号发生器是否已经发射所述光信号包括：

当判断到所述光信号探测器有至少Y行像素，且所述Y行像素中的每一行都有至少X组像素，所述X组像素的其中一组的所有像素对应的电荷值相加得到的第一电荷值大于前一行的对应组的所有像素对应的电荷值相加得到的第二电荷值，且满足第一电荷值大于第二电荷值的组数在X组像素中的占比大于或等于阈值，则确定所述光信号发生器已经发射所述光信号。

优选的，所述光信号探测器有至少Y行像素，且所述Y行像素中的每一行都有至少X组像素,所述Y大于或等于2，所述X大于或等于1。

优选的，所述光信号发生器为高压发生器和球管，所述由像素阵列组成的光信号探测器为平板X射线探测器；

所述高压发生器，用于为所述球管提供偏置电压以及电流；

所述球管，用于产生X射线；

所述平板X射线探测器用于通过所述像素阵列中的像素吸收所述X射线以产生电荷信号并存储在对应像素中。

优选的，所述控制器集成在所述光信号探测器中。

本发明实施例还提供了一种光信号探测器的自动曝光同步方法，应用在上述装置中，所述方法包括：

光信号发生器发射光信号；

光信号探测器通过所述像素阵列中的像素吸收所述光信号以产生电荷信号并存储在对应像素中；

控制器在所述光信号探测器进入采图模式后逐行扫描并逐行读取所述像素的电荷信号并根据当前读取的所述像素的电荷信号判断所述光信号发生器是否已经发射所述光信号，当判断到是时，控制所述光信号探测器进入曝光接收状态。

优选的，所述根据读取的所述像素的电荷信号判断所述光信号发生器是否已经发射所述光信号包括：

当判断到所述光信号探测器有至少Y行像素，且所述Y行像素中的每一行都有至少X组像素，所述X组像素的其中一组的所有像素对应的电荷值相加得到的第一电荷值大于前一行的对应组的所有像素对应的电荷值相加得到的第二电荷值，且满足第一电荷值大于第二电荷值的组数在X组像素中的占比大于或等于阈值，则确定所述光信号发生器已经发射所述光信号。

优选的，所述光信号探测器有至少Y行像素，且所述Y行像素中的每一行都有至少X组像素,所述Y大于或等于2，所述X大于或等于1。

优选的，所述光信号发生器为高压发生器和球管，所述由像素阵列组成的光信号探测器为平板X射线探测器；

所述光信号发生器发射光信号包括：

所述高压发生器，为所述球管提供偏置电压以及电流；

所述球管，产生X射线；

所述光信号探测器通过所述像素阵列中的像素吸收所述光信号以产生电荷信号并存储在对应像素中包括：

所述平板X射线探测器通过所述像素阵列中的像素吸收所述X射线以产生电荷信号并存储在对应像素中。

优选的，所述控制器集成在所述光信号探测器中。

本发明的有益效果是：

本发明中的光信号探测器逐行扫描像素中的电荷信号，扫描一行读取一行，并根据读取的电荷信号判断到当前有光信号入射时，进入曝光接收状态的方式，该自动曝光同步的方式无需增加专门用于曝光检测的光敏二极管器件和电流探测电路，节省了大量的硬件成本，而且使探测器的结构设计和安装得到了简化，提高了生产效率。

附图说明

图1为现有技术中的X射线成像系统的结构图；

图2为本发明中的自动曝光控制方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例一提供了一种光信号探测器的自动曝光同步方法及装置，以降低成本，提高自动曝光同步控制的准确性。

该装置包括：光信号发生器、由像素阵列组成的光信号探测器和与所述光信号探测器相连的控制器。该控制器具体可集成在所述光信号探测器中。最为优选的，该控制器可以是现有光信号探测器的主控芯片。

所述光信号发生器用于发射光信号；

所述光信号探测器用于通过所述像素阵列中的像素吸收所述光信号以产生电荷信号并存储在对应像素中；

所述控制器用于在所述光信号探测器进入采图模式后逐行扫描并逐行读取所述像素的电荷信号；

所述控制器还用于根据读取的所述像素的电荷信号判断所述光信号发生器是否已经发射所述光信号，当判断到是时，控制所述光信号探测器进入曝光接收状态。

其中，控制器根据读取的所述像素的电荷信号判断所述光信号发生器是否已经发射所述光信号包括：

当判断到所述光信号探测器有至少Y行像素，且所述Y行像素中的每一行都有至少X组像素，所述X组像素的其中一组的所有像素对应的电荷值相加得到的第一电荷值大于前一行的对应组的所有像素对应的电荷值相加得到的第二电荷值，且满足第一电荷值大于第二电荷值的组数在X组像素中的占比大于或等于阈值，则确定所述光信号发生器已经发射所述光信号。所述阈值可以是二分之一，可以是三分之二，也可以根据实际情况调整为其它比值。

其中，为了进行对比，光信号探测器的像素行数必须大于或等于2，Y优选为4，由于一个像素对应的电荷值较小，不方便对比，所以将每行中的像素分为X组，将同组中的所有像素视为一个整体进行对比，至于将每行中的像素分为几组，则根据主控芯片的特性来决定，X大于或等于1。

以现有的平板X射线探测器为例，像素阵列的每一行有1500个像素，每一行分为50个组，每一组就有30个像素。判断至少四行像素且每行中有至少25组，该25组中的每组所有像素对应的电荷值相加得到的电荷值大于前一行的对应组的所有像素对应的电荷值相加得到的电荷值，那么确定光信号发生器已经发射X射线。上述情况下Y为4，X为50，阈值为二分之一。

以下以X射线成像系统的X射线探测器的自动曝光控制装置为例对本发明进行说明。

X射线成像系统的硬件组成结构如图1所示。其中，高压发生器11与球管12构成系统的X射线源组件，用于产生X射线。二者可以是分离器件，通过高压密封线缆连接，也可以整合在一起构成一体化器件。高压发生器11作为球管12的控制器件，通过与控制计算机或者控制器通信，为球管12提供偏置高压以及灯丝电流，并对球管12的工作状态进行监控。球管12作为被控器件，其内部有一真空管，在曝光状态下，管内阴极持续产生热电子，热电子在阴极与阳极之间的偏置高压作用下高速轰击阳极靶（靶面一般为钨材料），从而产生X射线。X射线照射受检者的待检部位，一部分射线被待检部位吸收，造成X射线的衰减，剩余的射线则到达X射线探测器13，实现对受检者待检部位的成像。X射线探测器13则感应穿过受检者的X射线，将其转换为电信号，并形成可被计算机处理的数字化灰度图像。

其中X射线探测器13内部有一块用于感知可见光的平板，该平板由光敏二极管器件阵列即像素阵列组成。当X射线发射之后，此平板上方的闪烁体将X射线转变为可见光。该可见光被平板上的光敏二极管器件（像素）所吸收，产生了电荷信号，此电荷信号存储在每个像素的电容中，此电荷信号的强度与出射的X射线强度成正比。

X射线探测器13的主控芯片对存储在像素中的电荷读出采用的是扫描一行，读出一行的顺序来进行，也就是说，存储在整个平板中的像素不是一次性完全读出，而是一行接着一行的依次读出，在前一行的数据完全读出之后，后一行的数据才开始被扫描，被读出。

由于平板中像素的电荷值与X射线的曝光剂量成正相关特性，因此，在探测器进入到采图模式之后，主控芯片就开始进行扫描一行像素，读出一行像素的操作。

现有X射线探测器的平板的每一行的读出线上都有1500个像素，且根据主控芯片的某些特性，将整个一行的读出像素分为50个区间，每一个区间内都有30个像素，将每一个区间内部的30个像素值进行相加，将此相加的像素值与前一行的读出线中同区间的像素相加值进行比较，如果连续四行的比较，都是后一行读出线相同区间内的像素相加值大于前一行相同区间内的像素相加值，且每行有至少25个区间满足这样的需求，则认为X射线已经发出，探测器将立刻进入曝光接收状态接收X射线。

需要说明的是，上述的光敏二极管器件阵列是平板自身的组成部分，不同于现有技术中后加在平板下方的光敏二极管器件。通常组成平板的每个光敏二极管器件大概在139微米，而现有技术中后加在平板下方的每个光敏二极管器件大概在1-2厘米。

本发明的自动曝光同步装置在现有平板探测器的基础上，仅在主控芯片的软件中增加判断的功能，而不再需要增加专门用于曝光检测的光敏二极管器件和电流探测电路，节省了大量的硬件成本，而且使探测器的结构设计和安装得到了简化，提高了生产效率，同时使得最终的控制不受额外器件安装的影响。

对应上述装置，本发明还提供了一种光信号探测器的自动曝光同步方法，应用在上述装置中。如图2所示，该方法包括：

S11、光信号发生器发射光信号；

S12、光信号探测器通过像素阵列中的像素吸收光信号以产生电荷信号并存储在对应像素中；

S13、控制器在光信号探测器进入采图模式后逐行扫描并逐行读取像素的电荷信号并根据读取的所述像素的电荷信号判断光信号发生器是否已经发射光信号，当判断到是时，控制光信号探测器进入曝光接收状态。

其中步骤S13中根据读取的所述像素的电荷信号判断所述光信号发生器是否已经发射光信号具体包括：

当判断到光信号探测器有至少Y行像素，且Y行像素中的每一行都有至少X组像素，X组像素的其中一组的所有像素对应的电荷值相加得到的第一电荷值大于前一行的对应组的所有像素对应的电荷值相加得到的第二电荷值，且满足第一电荷值大于第二电荷值的组数在X组像素中的占比大于或等于阈值，则确定所述光信号发生器已经发射所述光信号。所述阈值可以是二分之一，可以是三分之二，也可以根据实际情况调整为其它比值。

其中，为了进行对比，光信号探测器的像素行数必须大于或等于2，Y优选为4，由于一个像素对应的电荷值较小，不方便对比，所以将每行中的像素分为X组，将同组中的所有像素视为一个整体进行对比，至于将每行中的像素分为几组，则根据主控芯片的特性来决定，X大于或等于1。

以X射线探测器为例，其像素阵列的每一行有1500个像素，每一行分为50个组，每一组有30个像素，判断至少四行像素且每行中有至少25组，该25组中的每组所有像素对应的电荷值相加得到的电荷值大于前一行的对应组的所有像素对应的电荷值相加得到的电荷值，那么确定光信号发生器已经发射X射线。

上述方法可应用在X射线成像系统中。具体可参见上述装置实施例部分的描述。

需要说明的是，本发明的装置和方法实施例相对应，相关部分可互相参考。

以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应注意的是，以上仅为本发明的一个具体实施例而已，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种光信号探测器的自动曝光同步装置，其特征在于，所述装置包括：光信号发生器、由像素阵列组成的光信号探测器和与所述光信号探测器相连的控制器；

所述光信号发生器用于发射光信号；

所述光信号探测器用于通过所述像素阵列中的像素吸收所述光信号以产生电荷信号并存储在对应像素中；

所述控制器用于在所述光信号探测器进入采图模式后逐行扫描并逐行读取所述像素的电荷信号；

所述控制器还用于根据读取的所述像素的电荷信号判断所述光信号发生器是否已经发射所述光信号，当判断到是时，控制所述光信号探测器进入曝光接收状态。

2.如权利要求1所述的自动曝光同步装置，其特征在于，所述控制器还用于根据读取的所述像素的电荷信号判断所述光信号发生器是否已经发射所述光信号包括：

当判断到所述光信号探测器有至少Y行像素，且所述Y行像素中的每一行都有至少X组像素，所述X组像素的其中一组的所有像素对应的电荷值相加得到的第一电荷值大于前一行的对应组的所有像素对应的电荷值相加得到的第二电荷值，且满足第一电荷值大于第二电荷值的组数在X组像素中的占比大于或等于阈值，则确定所述光信号发生器已经发射所述光信号。

3.如权利要求2所述的自动曝光同步装置，其特征在于，所述光信号探测器有至少Y行像素，且所述Y行像素中的每一行都有至少X组像素,所述Y大于或等于2，所述X大于或等于1。

4.如权利要求1所述的自动曝光同步装置，其特征在于，所述光信号发生器为高压发生器和球管，所述由像素阵列组成的光信号探测器为平板X射线探测器；

所述高压发生器，用于为所述球管提供偏置电压以及电流；

所述球管，用于产生X射线；

所述平板X射线探测器用于通过所述像素阵列中的像素吸收所述X射线以产生电荷信号并存储在对应像素中。

5.如权利要求1所述的自动曝光同步装置，其特征在于，所述控制器集成在所述光信号探测器中。

6.一种光信号探测器的自动曝光同步方法，应用在如权利要求1所述的装置中，其特征在于，所述方法包括：

光信号发生器发射光信号；

光信号探测器通过所述像素阵列中的像素吸收所述光信号以产生电荷信号并存储在对应像素中；

控制器在所述光信号探测器进入采图模式后逐行扫描并逐行读取所述像素的电荷信号并根据读取的所述像素的电荷信号判断所述光信号发生器是否已经发射所述光信号，当判断到是时，控制所述光信号探测器进入曝光接收状态。

7.如权利要求6所述的自动曝光同步方法，其特征在于，所述根据读取的所述像素的电荷信号判断所述光信号发生器是否已经发射所述光信号包括：

当判断到所述光信号探测器有至少Y行像素，且所述Y行像素中的每一行都有至少X组像素，所述X组像素的其中一组的所有像素对应的电荷值相加得到的第一电荷值大于前一行的对应组的所有像素对应的电荷值相加得到的第二电荷值，且满足第一电荷值大于第二电荷值的组数在X组像素中的占比大于或等于阈值，则确定所述光信号发生器已经发射所述光信号。

8.如权利要求7所述的自动曝光同步方法，其特征在于，所述光信号探测器有至少Y行像素，且所述Y行像素中的每一行都有至少X组像素,所述Y大于或等于2，所述X大于或等于1。

9.如权利要求6所述的自动曝光同步方法，其特征在于，所述光信号发生器为高压发生器和球管，所述由像素阵列组成的光信号探测器为平板X射线探测器；

所述光信号发生器发射光信号包括：

所述高压发生器，为所述球管提供偏置电压以及电流；

所述球管，产生X射线；

所述光信号探测器通过所述像素阵列中的像素吸收所述光信号以产生电荷信号并存储在对应像素中包括：

所述平板X射线探测器通过所述像素阵列中的像素吸收所述X射线以产生电荷信号并存储在对应像素中。

10.如权利要求6所述的自动曝光同步方法，其特征在于，所述控制器集成在所述光信号探测器中。