CN105745918A - 数字射线照相检测器图像读出系统和过程 - Google Patents

数字射线照相检测器图像读出系统和过程 Download PDF

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Abstract

射线照相成像系统和数字检测器在DR检测器图像读出期间检测外来信号，并且补偿外来信号伪影或者将其从射线照相图像移除。新型捕捉和后处理程序防止不合期望的噪声伪影出现在最终射线照相图像中。

Description

数字射线照相检测器图像读出系统和过程
发明领域
本发明大体上涉及医学成像领域，并且具体地涉及射线照相成像、数字射线照相(DR)检测器，并且更具体地说，涉及用于增强DR检测器的图像读出操作的信号完整性的设备、系统和/或方法。
背景
在医疗设施中采用静止和移动射线照相成像设备来捕捉x射线检测器上的x射线图像。在射线照相检测器中可使用各种技术，诸如计算机射线照相术(CR)和数字射线照相术来捕捉此类医学x射线图像。
相关技术的DR成像面板使用布置在行乘列矩阵(row-by-columnmatrix)中的单独传感器的阵列来从闪烁介质采集图像数据，其中每个传感器提供图像数据的单个像素。如本领域中通常已知的，每个像素通常包括可以共面或垂直集成的方式制造的光电传感器和切换元件。在这些成像装置中，常使用氢化的非晶硅(a-Si:H)形成每个像素所需的光电二极管和薄膜晶体管开关。在一个已知的成像布置中，前板包括光敏元件的阵列，而背板包括薄膜晶体管(TFT)开关的阵列。
存在对于改善医学x射线图像的一致性和质量的需要，特别是当通过设计成用a-SiDRx射线检测器操作的x射线设备获得所述医学x射线图像时。也存在对于在避免入侵式外部硬件的同时检测x射线曝光事件的检测的需要，所述入侵式外部硬件通过链接到并拖延x射线发生器控制电子器件直到其确定DR检测器系统准备好x射线曝光来施加延迟。此外，存在对于在x射线曝光和成像读出操作启动之前检测由存在于图像读出电路中的低频磁场产生的外来信号的需要。那么提供用于移除在图像读出过程与x射线束曝光同时运行或与其重叠时产生的图像伪影的方法将是有利的。
发明概述
射线照相成像系统和数字检测器在DR检测器图像读出期间检测外来信号，并且补偿外来信号伪影或者将其从射线照相图像移除。新型捕捉和后处理程序防止不合期望的噪声伪影出现在最终射线照相图像中。可在数字射线照相检测器图像读出过程的一些公开实施方案中实现的优点是改善的射线照相图像质量。
在一个实施方案中，一种用于数字射线照相检测器的图像校正的方法包括：获得暗帧，获得暗泄漏帧，获得图像数据帧，获得曝光泄漏帧，并且获得图像滞后数据帧。使用暗帧对图像数据帧和图像滞后数据帧进行暗校正。使用暗泄漏帧对曝光泄漏帧进行暗校正。用噪声校正过程对暗校正后的图像滞后数据帧和暗校正后的曝光泄漏帧进行进一步校正。将噪声校正、暗校正后的曝光泄漏帧，噪声校正、暗校正后的图像滞后数据帧以及暗校正后的图像数据帧组合起来以获得校正后的图像帧。
在另一个实施方案中，一种用于数字射线照相检测器的图像校正的方法包括：获得暗帧，获得暗泄漏帧，获得图像数据帧，并且获得曝光泄漏帧。使用暗帧对图像数据帧进行暗校正。使用暗泄漏帧对曝光泄漏帧进行暗校正。将暗校正后的曝光泄漏帧和暗校正后的图像数据帧组合起来以获得校正后的图像帧。
在另一个实施方案中，一种用于数字射线照相检测器的图像校正的方法包括：获得暗校正后的图像数据帧，获得暗校正后的曝光泄漏帧，并且将它们组合起来以获得校正后的图像帧。
上文的概述不意味着描述其要素不可互换的单独分开实施方案。事实上，描述为与特定实施方案相关的要素中的许多可与其它所述实施方案的要素一起使用并且可能与其它所述实施方案的要素互换。可在不脱离本发明的精神的情况下在本发明的范围内进行许多改变和修改，并且本发明包括所有此类修改。下文的附图旨在既不按照关于相对尺寸、角度关系、相对位置或时序关系的任何精确的比例绘制，也不按照关于互换性、取代或所需实现方案的表示的任何组合关系绘制。
本发明的此概述仅旨在提供本文公开的根据一个或多个说明性实施方案的主题的简单综述，并且不作为指导来解释权利要求书或者限定或限制仅由所附权利要求书限定的本发明的范围。提供本概述是为了以简化形式介绍下文将在详述中进一步描述的概念的说明性选择。本概述既不意图识别要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不意图用来帮助确定要求保护的主题的范围。所要求保护的主题并不限制于解决背景中所记录的任何或所有缺点的实现方案。
附图简述
因此，使本发明的特征可得到理解的方式，即对本发明的详细描述可参考某些实施方案来获得，实施方案中的一些在附图中示出。然而，应指出的是，附图仅示出本发明的某些实施方案，并因此不视为对本发明范围的限制，因为本发明的范围涵盖其它同等有效的实施方案。附图未必按比例绘制，重点通常放在示出本发明的某些实施方案的特征上。在附图中，贯穿各种视图，相同数字用于指示相似零件。因此，为了进一步理解本发明，可参考结合附图阅读的以下详细描述，其中：
图1是示例性射线照相成像系统的透视图。
图2是在图1的示例性射线照相成像系统中使用的DR检测器的示例性成像阵列的一部分的示意图。
图3示出示例性便携式无线DR检测器的透视图。
图4是沿着图3的便携式无线DR检测器的截面线A-A的示例性截面图。
图5是示出示例性像素单元和所选构成部件的图。
图6A-B示出示例性像素单元，所述像素单元示出外来信号的生成。
图7是示出DR检测器中的图像读出操作的示例性读出过程的图。
图8是示出DR检测器的使用交叉空行读出过程的示例性图像读出过程的图。
图9是示出由示例性图像读出程序产生的示例性波形和图像集的图。
图10-11示出使用两个图像数据集的示例性重建。
图12是示出根据本申请多个实施方案的经历外部低频磁场时具有行寻址和列读出部件的示例性像素阵列传感器的图。
图13是示出根据本申请的一个实施方案的可用于恢复分解成X射线图像和空图像的图像信息的示例性图像的图。
图14是示出用于平场捕捉的图像行的图。
图15是示出根据本申请的一个示例性图像重建和校正实施方案的流程图。
图16是示出根据本申请的另一个示例性图像重建和校正实施方案的流程图。
图17示出示例性DR检测器积分和读出周期。
图18A-B示出图像行和空行读取周期。
图19是示例性空图像校正处理的流程图。
图20是示出根据本申请的一个实施方案的空图像中的泄漏线采样的示例性曲线图的图。
发明详述
在由DR检测器执行的图像读出操作期间，可存在不想要的外来信号，所述外来信号通过在图像数据进行最终处理时引入导致图像质量降低的数据错误来影响DR检测器的读出操作。外来信号可来自于检测器外部的噪声源或者来自检测器外壳内的源。如果图像读出与激活x射线源同时发生，那么外来信号还可在读出操作期间产生。外来磁场可由DR系统和位于成像房间中的相关设备生成，所述相关设备可在读出电路中或者在光电传感器阵列中的像素上导致寄生效应。
常被发现来干扰DR检测器图像读出操作的一种类型的外部外来信号由范围为约1千赫至数百千赫的低频磁场导致。这些磁场可由紧密接近DR检测器的电子设备产生。通常，包括磁场的这些噪声由诸如发出磁通的电感器或AC电机的部件生成。外来噪声的另一个源包括生成高电压的电源。用于DR检测器的自动曝光控制硬件常常需要这些电源。
影响DR检测器的操作的外来噪声找到通过DR检测器的像素阵列内在的寄生电容进入DR检测器的入口点。可在x射线源将患者和检测器曝光于x射线辐射固定曝光时期之后执行DR检测器的读出操作，所述固定曝光时期由操作员预先确定并配置。因为图像读出过程通常跟在DR检测器积分时期之后，与x射线源“开启时间”同时的对应DR检测器积分时期可被配置来在x射线源关闭之后终止。图像读出过程的在x射线源曝光时期期间发生的一部分易受由x射线源导致的噪声信号的影响。
可存在期望同时执行图像读出与x射线曝光的情况。在这种情况下，可在x射线源曝光过程启动前开始来自DR检测器的图像读出。图像读出过程可连续地运行直到采集并存储所有的图像帧。
x射线曝光的开始可由与读出过程同时运行的图像处理软件检测，其中图像处理软件针对增高的信号强度测试每个读出图像行。在检测到x射线束曝光的开始之后，逐行图像读出继续，直到信号水平返回到约零的曝光前水平。在x射线束曝光时期结束后，图像读出过程继续至少一个图像读出周期，以便获得数据的最终‘无图像’帧(未曝光)(被称为暗图像或滞后图像)，所述‘无图像’帧用于调整并校正先前的图像数据帧。当所有收集的图像帧已存储在图像缓冲器中时，对缓冲的图像帧执行后图像处理函数以产生最终图像，所述图像缓冲器可包括DR检测器内部的包括用于存储若干图像数据帧的电子存储位置的图像缓冲器。DR检测器的图像读出的这种方法具有以下益处：提供x射线曝光事件的异步图像读出，而不需要入侵式外部硬件连接链接到并拖延x射线源控制电子器件直到DR检测器系统准备好x射线曝光。然而，图像读出方法导致图像伪影，所述图像伪影部分地由在读出方法期间生成泄漏电流的寄生电容和x射线束曝光诱导。
图1是根据一个实施方案的数字射线照相(DR)成像系统10的透视图，所述系统10包括：大致平面的DR检测器40(为了清楚地描述，示出为没有外壳)；x射线源14，其被配置来生成射线照相能量(x射线辐射)；以及数字监视器26，其被配置来显示由DR检测器40捕捉到的图像。DR检测器40可包括以电子可寻址的行和列布置的检测器单元22(光电传感器)的二维阵列12。DR检测器40可被定位成在射线照相能量曝光或射线照相能量脉冲期间接收由x射线源14发出的穿过对象20的x射线16。如图1所示，射线照相成像系统10可使用x射线源14，所述x射线源14发出选择性地瞄准并穿过对象20的预选区域18的准直的x射线16，例如，x射线束。x射线束16可通过根据对象20的内部结构沿其多条射线的变化程度衰减，所述衰减的射线由光敏检测器单元22的阵列12检测。平面的DR检测器40尽可能地与由x射线源14发出的多条射线16的基本上中心射线17成垂直关系定位。单独光敏单元(像素)22的阵列12可通过其根据行和列的位置电子读出(扫描)。如本文使用的，术语“列”和“行”指光电传感器单元22的垂直和水平布置，并且为了清楚地描述，将假定行水平延伸并且列垂直延伸。然而，列和行的取向是任意的，并且不限制本文所公开任何实施方案的范围。此外，在图1的描述中，术语“对象”可被示出为人类患者，然而，DR成像系统的对象(如本文使用的术语)可以是人类、动物、无生命物体或其一部分。
在一个示例性实施方案中，光敏单元22的行可由电子扫描电路28一次扫描一行或多行，使得来自阵列12的曝光数据可传输到电子读出电路30。每个光敏单元22可独立地存储与在单元中接收和吸收的衰减的射线照相辐射或x射线的强度或能级成比例的电荷。因此，每个光敏单元在被读出时提供限定射线照相图像24的像素的信息(例如，亮度水平或由像素吸收的能量)，所述信息可由图像处理电子器件34数字解码，并且被传输来由数字监视器26显示用于用户观察。电子偏置电路32电连接到二维检测器阵列12，以便向光敏单元22中的每一个提供偏置电压。
偏置电路32、扫描电路28和读出电路30中的每一个可通过连接电缆(有线)与采集控制和图像处理单元34通信，或者DR检测器可配备有无线传输器来将射线照相图像数据无线地传输到采集控制和图像处理单元34。采集控制和图像处理单元34可包括处理器和电子存储器(未示出)以便例如通过使用编程指令来控制如本文描述的DR检测器40的操作，包括对电路28、30和32的控制。采集控制和图像处理单元34还可用于控制在射线照相曝光期间的x射线源14的激活，控制x射线管电流大小，并且因此控制x射线束16中x射线的通量，以及x射线管电压，并且因此控制x射线束16中x射线的能级。
采集控制和图像处理单元34可基于从DR检测器40中的光敏单元22的阵列12接收的射线照相曝光数据，存储从DR检测器接收的多个数据帧并且向监视器26传输图像(像素)数据。可替代地，采集控制和图像处理单元34可处理图像数据并存储图像数据，或者其可将原始的未经处理的图像数据存储在本地存储器或可远程访问的存储器中。
关于DR检测器40的直接检测实施方案，光敏单元22可各自包括对x射线敏感的感测元件，即，所述感测元件吸收x射线并且生成与所吸收x射线能量的大小成比例的一定量的载荷子。切换元件可被配置来选择性地激活以读出对应的x射线感测元件的电荷水平。关于DR检测器40的间接检测实施方案，光敏单元22可各自包括对可见光谱中的光射线敏感的感测元件，即，所述感测元件吸收光射线并且生成与所吸收光能量的大小成比例的一定量的载荷子；以及切换元件，所述切换元件被选择性地激活以读取对应的感测元件的电荷水平。闪烁体或波长转换器设置在光敏感测元件上，以便将入射的x射线射线照相能量转换为可见光能量。因此，在本文公开的实施方案中，应该注意的是DR检测器40可包括间接或直接类型的DR检测器。
在感测阵列12中使用的感测元件的实例包括各种类型的光电转换装置(例如，光电传感器)，诸如光电二极管(P-N二极管或PIN二极管)、光电电容器(MIS)、光电晶体管或光电导体。用于信号读出的切换元件的实例包括MOS晶体管、双极晶体管和其它p-n结部件。
图2是DR检测器40的二维阵列12的一部分的示意图240。光电传感器单元阵列212(其操作可与上文描述的光电传感器阵列12一致)可包括许多氢化非晶硅(a-Si:H)n-i-p光电二极管270，以及形成为各自具有栅极(G)、源极(S)和漏极(D)端子的场效应晶体管(FET)的薄膜晶体管(TFT)271。在本文公开的DR检测器40的实施方案中(诸如多层DR检测器)，光电传感器单元的二维阵列12可在邻接DR检测器结构的相邻层的设备层中形成。多个栅极驱动器电路228可电连接到控制施加到TFT271的栅极的电压的多个栅极线283，多个读出电路230可电连接到数据线284，并且多个偏置线285可电连接到偏置线总线或者控制施加到光电二极管270的电压的可变偏置基准电压线232。电荷放大器286可电连接到数据线284以便从其接收信号。来自电荷放大器286的输出可电连接到多路复用器287(诸如模拟多路复用器)，随后电连接到模数转换器(ADC)288，或者它们可直接连接到ADC，以便以期望速率流式输出数字射线照相图像数据。在一个实施方案中，图2的示意图可表示DR检测器40的一部分，诸如基于a-Si:H的间接平板成像器。
入射的x射线或x射线光子16由闪烁体转换为光学光子或光射线，在撞击a-Si:Hn-i-p光电二极管270之后，所述光射线随后被转换为电子-空穴对或电荷。在一个实施方案中，示例性检测器单元222(在本文中可等效地被称为像素)可包括光电二极管270，其阳极电连接到偏置线285且其阴极电连接到TFT271的漏极(D)。偏置基准电压线232可控制位于检测器单元222中的每一个处的光电二极管270的偏置电压。光电二极管270中的每一个的电荷容量是其偏置电压及其电容的函数。通常，反向偏置电压(例如，负电压)可施加到偏置线285以横跨光电二极管270中的每一个的p-n结创建电场(并因此创建耗尽区)，以便增强其对于由入射光射线生成的电荷的收集效率。在光电二极管的相关联的TFT271保持在非导通(断开)状态时，光电二极管可例如通过经由栅极驱动器电路228将栅极线283维持在负电压对由光电传感器单元阵列212表示的图像信号进行积分。可通过借助于栅极驱动器电路228将数行TFT271依序切换到导通(接通)状态来读出光电传感器单元阵列212。当一行像素22例如通过向对应的栅极线283施加正电压而切换到导通状态时，从那些像素中的光电二极管收集的电荷可沿着数据线284转移并由外部电荷放大器电路286积分。所述行可随后切换回非导通状态，并且对每行重复该过程，直到整个光电传感器单元的阵列212已被读出。积分的信号输出通过使用诸如多路复用器287的并串转换器从外部电荷放大器286转移到模数转换器(ADC)288，外部电荷放大器286、多路复用器287和模数转换器(ADC)288一起构成读出电路230。
此数字图像信息可随后由图像处理系统34处理以产生数字信息，所述数字信息可随后数字存储并立即显示在监视器26上，或者它可在稍后的时间通过访问包含所存储图像的数字电子存储器来显示。具有如参考图2描述的成像阵列的平板DR检测器40能够单次(例如，静态、射线照相)图像采集和连续(例如，荧光检查)图像采集。
图3示出根据本文公开的DR检测器40的一个实施方案的示例性现有技术大致矩形、平面便携式无线DR检测器300的透视图。DR检测器300可包括外壳314，所述外壳314包围包括DR检测器300的光电传感器阵列部分22的多层结构。DR检测器300的外壳314可包括围绕DR检测器300的内部容积的连续、刚性射线不透的壳体。外壳314可包括四个正交边缘318，和设置成与DR检测器300的顶侧322相对的底侧321。顶盖312包围顶侧322，顶盖312与外壳314基本上包围位于DR检测器300的内部容积中的多层结构，并且可附接到外壳314以在两者间形成密封。顶盖312可由穿过x射线16而其不显著衰减的材料，即，射线可透材料制成，诸如碳纤维或塑性材料。
参考图4，以示意形式示出沿着DR检测器300(图3)的示例性实施方案的截面A-A的示例性截面图。为了空间参考的目的，如本文使用的，DR检测器400的一个主要表面可被称为顶侧451，并且第二主要表面可被称为底侧452。多层成像结构设置在由外壳314和顶盖312包围的内部容积450内，并且可包括位于示意性示出为装置层402的二维成像传感器阵列12上方的闪烁体层404。闪烁体层404可直接位于(例如，直接连接到)射线可透的顶盖312下方，并且成像阵列402可直接位于闪烁体404下方。可替代地，挠性层406可定位在闪烁体层404与顶盖312之间作为多层结构的一部分来提供减震。挠性层406可被选择来为顶盖312和闪烁体404提供一定量的挠性支撑，并且可包括泡沫橡胶类型的材料。
基体层420可设置在成像阵列402下方，诸如光电传感器402的阵列形成在其上的刚性玻璃层，并且可包括另一层的多层结构。在基体层420下方，射线不透的屏蔽层418可用作x射线阻挡层来帮助防止穿过基体层420的x射线的散射，并且阻挡从内部容积450中的其它表面反射的x射线。包括扫描电路28、读出电路30和偏置电路32的读出电子器件(图1)可形成为与成像阵列402共面，或者如所示，可以以电连接到印刷电路板424、425的集成电路形式设置在帧支撑构件416下方。帧支撑构件416使用帧支撑梁422固定到外壳314以便为刚才描述的多层结构提供支撑。成像阵列402通过可包括多个挠性密封导体的挠性连接器428电连接到读出电子器件28、30、32。X射线磁通可在由示例性x射线束16表示的方向上穿过射线可透的顶板盖312，并且撞击闪烁体404，其中高能量x射线16或光子的刺激致使闪烁体404发射低能量光子作为随后在成像阵列402的光电传感器中接收的可见光射线。帧支撑构件416可将多层结构紧固安装到外壳314，并且可通过在帧支撑梁422与外壳314之间设置弹性垫(未示出)来进一步操作为减震器。诸如螺丝的紧固件410可用于将顶盖312固定附接到外壳314，并且在顶盖312和外壳314接触的区域430中在两者之间创建密封。在一个实施方案中，外部缓冲器412可沿着DR检测器400的边缘318附接以便提供另外的减震。
图5示出连接到偏置总线232、栅极线283和数据线284的像素单元222，包括位于TFT271的源极与漏极之间的寄生电容276的表示。寄生电容276将光电二极管270的阴极联接到数据线284。寄生电容通过即使TFT271处于高阻抗‘断开’状态也围绕TFT271创建低阻抗路径来在图像读出操作期间将噪声信号引入数据线284中。光电二极管270的电荷存储能力由电容275表示。
图6A示出发生在像素单元222中的由外来信号的影响导致的示例性有害过程。图6A包括来自光电二极管270的两个代表性信号路径。信号路径210从光电二极管270的阴极通过TFT271并流出连接到朝向下游读出电路的数据线284，并且被设计来携载DR检测器图像信号。第二信号路径205是通过寄生电容276绕过TFT271的寄生信号路径，所述寄生电容276将TFT271的漏极与源极有效地联接起来。在使用位于栅极线283上的由连接到栅极线283的栅极驱动器递送的信号，TFT271切换到低阻抗‘接通’状态时，创建此第一信号路径210。此第一信号路径210是设计的信号传导路径，并且用于在图像读出操作期间读出通过其电容特性(由电容275表示)存储在光电二极管270中的电荷水平。寄生电容276可被称作创建用于时变(非DC)信号的低阻抗导电路径的泄漏电容。x射线曝光时期由于积分时间导致这种时变信号，其中电荷通过光子生成光电二极管电流在光电二极管中积聚，并因此导致跨过寄生电容276泄漏到数据线284中。示例性x射线束(光子)215可接收在DR像素22处，初始撞击闪烁体层225，所述闪烁体层225响应于x射线光子发射可见光子220。可见光子220进而撞击光电二极管270，所述光电二极管270作为响应生成载荷子，所述载荷子由于其固有电容275在光电二极管中积聚。
图6B的图表示出其垂直轴上的各种波形对其水平轴上的时间的曲线图。波形A表示由像素222接收的有限持续时间的x射线脉冲。在x射线脉冲撞击像素222时，载荷子在光电二极管270中积聚，所述光电二极管270在波形B中表示为电压上升。电压斜坡B可表示为时变电压(dv/dt)，并因此导致跨过寄生电容276的泄漏，由如上文描述的通过泄漏路径205的泄漏电流波形C表示。因此，在x射线脉冲期间的由总信号波形D表示的在数据线284上测量的总信号包括像素电压(波形B)加上波形C的错误且外来的泄漏电流的和。如在时间tsamp处的总信号波形D中示出的，泄漏电流导致错误ε。即使TFT271处于高阻抗‘断开’状态，时变电压也通过信号路径205产生泄漏电流。此泄漏电流是由与图像读出操作同时执行的x射线曝光导致的外来数据线信号的源。
在任何像素的图像读出期间，外来泄漏电流信号将存在于数据线上，并且将等于通过其寄生电容276连接到同一数据线的像素(即，一列像素)中的所有其它泄漏电流的相加的总数。这导致仅存在于像素光电传感器阵列在x射线曝光期间接收x射线通量的时间期间的图像读出错误。图像读出和x射线曝光持续时间将很少相等，因此，为了确保图像读出操作采集所有的图像数据(光电传感器电荷)，图像读出操作可被配置来在时间上比x射线曝光延伸得长。此配置将导致图像读出持续时间中的部分而非全部受外来泄漏电流的影响。
图7示出图像读出过程700的一个实施方案，其中示例性像素行n701、n+1702、n+2703等等各自依次一次读出一个并且存储在图像行缓冲器707中。图8示出修改的图像读出过程800的一个实施方案，所述过程800在读出过程中使用空行样品802、804、806来采集互补的数据集，所述数据集包括来自存储在图像缓冲器707中的图像读出701、703、705的图像数据信息以及来自存储在空行缓冲器808中的空行读出802、804、806的外来信号数据信息。缓冲器707、808可包括用于在存储器的不同可寻址部分中存储多个图像数据帧的电子存储器。参考图7和图8，一个修改的图像读出过程实施方案可包括与空行802、804、806读出交错的连续图像行701、703、705读出。以特定图像行n701的读出开始，图像数据被A/D转换器288(图2)数字化并且存储到图像行缓冲器707中于对应于图像行n701的存储位置处。此图像行读出之后紧跟着空行802读出，其中特定行的TFT的栅极线283(图2)被断开，并且诱导到其对应数据线的任何外来信号被A/D转换器288数字化并随后存储到空行缓冲器808中于对应于图像数据的图像行n701的存储位置处。各自分别由空行802、804、806读出跟随的替代图像行701、702、705读出的此交错过程可被称为空行读出操作并且可用于检测并捕捉存在于数据线284上的外来信号。如本文所述，这种交错过程可被进一步修改来在每个图像数据读出之后引入两个或更多个空行读出而不是仅一个空行读出。因此，在针对检测器图像帧中的每个行的两个空行读出周期(在栅极线“断开”的情况下)之前可读出每个行信号(在栅极线“接通”的情况下)。
空行读出操作类似于标准图像行读出过程，除了在空行读出操作期间数据线284的TFT271中没有一个被设置为‘接通’状态。例如，可通过在重复标准图像行读出过程时保持所有的行栅极驱动器228断开来实现空行读取状态。当执行空行读出过程时，采集的信号信息不包含来自像素的光电二极管270的图像信息而相反可包含存在于单独数据线284上的外来泄漏信号信息。
图9示出实现互补集的图像数据帧950和空行数据帧960的过程900，所述图像数据帧950集可包括图像数据帧951、953、955和957，所述空行数据帧960集可包括空行数据帧961、963、965和967。数据帧的每个集950、960可包括暗(或滞后)图像帧955、957以及暗(或滞后)空行帧965、967，所有的数据帧通过执行如本文关于图8描述的交错读出程序来采集。所有示出的数据帧950、960可存储在包括图像行缓冲器707和空行缓冲器808两者的存储缓冲器923中。关于表示持续时间924的水平轴，存储缓冲器923可包括在一时间间隔期间捕捉的另外的数据帧，所述时间间隔在分别捕捉图像数据帧951和空行数据帧961之前并且在分别捕捉图像数据帧957和空行数据帧967之后。因此，在前面的时间间隔中捕捉的空行数据帧可包括诸如空行数据帧961中示出的外来信号带，其可用于推断出外来磁通量正影响DR检测器的操作。这种检测可用于触发传给DR设备的操作员的通知信号来调查DR检测器附近的潜在磁通量源并且移动此类源进一步远离DR设备。如本文所用，术语“帧”或“数据帧”表示由DR检测器40中的像素阵列212捕捉的数据。在图9的透视图中像素数据行垂直取向，其中在图9的透视图中，标为“顶”的第一行的像素数据位于每个数据帧951-957和961-967的左边，并且最后一行的像素数据(即，底)位于每个数据帧951-957和961-967的最右端部。DR检测器中的像素行被从顶到底重复读出以便生成如图所示的数据帧951-957和961-967。
x射线源激活被示出为示例性50ms曝光903，所述曝光903在第一时间点901处开始并且继续直到x射线源在第二时间点909处失活或断开。可用于从像素阵列212读出的图像数据的量由图表914表示。图表914上的点对应于从DR检测器读出的提供图像数据帧950-960的像素行。图表914指示，在50ms曝光903期间，可用于x射线曝光的像素中的图像数据的量从激活时间点901处的约零百分比水平增加到失活时间点909处的约全100％水平916，如图表914的上升部分915指示的。因为许多行的图像数据在上升时间915期间读出，每个这种行将在没有完整图像数据的情况下读出。在接近x射线源激活点901的时间读出的那些行将比在接近x射线源失活点909的时间读出的行包含小百分比的全图像数据。在持续时间905(在x射线源失活点909之后)期间读出的那些行将包含全100％的图像数据，如图表914的水平部分916指示的。注意，在此全读出时期905期间，最后一行的DR检测器像素阵列将在约时间910处已被读出以便完成数据帧951、961，并且DR检测器读出将在约时间910之后重复，在DR检测器的第一行(顶部)开始以生成之后的数据帧953、963(并且如示出的针对连续的暗帧955-957和965-967重复读出)。
图表914的下降部分917表示位于还未读出的对应像素行中的数据的量。这可通过以下来理解：注意，对应于约901的时间点的从DR检测器读出的像素行是在约911的时间点处从DR检测器读出的同一像素行，并且对应于约909的时间点的从DR检测器读出的像素行是在约913的时间点处从DR检测器读出的同一像素行。因此，在时间段903期间读出的像素行包含部分图像帧数据(即，由于有效x射线曝光未完成而小于100％)，其中来自那些像素行的图像帧数据的剩余未读部分在时间段907期间读出。可注意，将分别来自上升数据部分915和下降数据部分917的读出数据加在一起导致关于图像数据帧的那部分(或行)的可用图像数据的全100％读出。
在时间段903期间激活x射线源导致位于成像阵列212的每个曝光的像素222中的载荷子的增加，这导致位于每个曝光的像素222中的诱导的时变电压。如本文所述，在图表918中，即使读出TFT271未接通，时变电压(dv/dt)也在成像阵列的像素中生成寄生信号919。寄生效应在空行数据缓冲器图像961中示出，其中在图表914的对应于x射线源激活时间903的上升部分915期间生成外来信号。
完整DR图像可从DR检测器数据帧获得，所述DR检测器数据帧迄今通过首先将图像数据帧951和953加在一起(这导致对应于x射线曝光903的图像帧数据的100％全读取)，并且随后从在空行数据帧961中表示的空行图像数据的总数中减去来获得。此组合的图像帧数据可相当于表示如参考图6B的图表D描述的x射线曝光的总数据的表示，并且空行数据帧可相当于如图6B中示出的错误数据ε。减法错误数据(空行数据帧961)导致更准确的DR图像。
现参考图10-11，示出如刚才所描述的将两个图像帧加在一起的示例性过程。在图10-11的透视图中，像素数据行垂直取向。图像数据帧951被添加到图像数据帧953中以获得用于x射线曝光903的总图像数据帧1101，所述x射线曝光903重建收集并存储在图像缓冲器中的所有图像数据。各种图像帧951、953、961可存储在图像缓冲器923的分开部分中，并且可通过加上或减去来组合以便替换位于组合图像的缓冲存储器的那个，或者可替代地，组合图像可存储在图像缓冲器的另一部分中。外来噪声伪影在1101的组合图像中可以是不可见的，但是在放大图像中可被更好地观察，其中可在放大的组合图像的片段1103中看到寄生信号。这是总图像数据的通过减去空行读取数据校正的部分。
图12是示出具有紧密接近的外部磁场18的检测器像素传感器阵列240的另一说明。如图所示，来自磁场18的外部磁通进入DR检测器壳体314中并且链接像素传感器阵列的内部数据线284。如果外部磁场18是时变的，也就是说，具有范围为1千赫至数百千赫的频率含量，那么这可在内部数据线上诱导外来电压信号。如果存在于标准图像读出过程期间，那么来自此场的外来信号将添加到由患者的x射线曝光产生的实际图像数据信息。此另外的外来信号可引入降低最终射线照相图像的不能接受的图像伪影。
关于本文公开的实施方案，由寄生电容贡献到图象信号的另外信号可通过对每一行进行两次读出来估算：首先图像信息可在栅极线接通的情况下读出，随后在栅极线断开的情况下(空图像或泄漏的图像)对同一行进行第二次读出。在一个实施方案中，空图像可包括与射束开启(beam-on)条件相关联的另外信号。为了形成高质量的重建图像，本文公开的某些示例性实施方案可组合具有X射线含量的至少两个图像、一个空图像和一个或多个滞后帧。然而，每个另外帧造成电子噪声，使得得到的组合图像具有比单个规律射线照相捕捉更高的噪声。这对于检测器的低曝光可特别重要，其中电子噪声可以是相对于来自X射线曝光的量子噪声的主要因数。
图13是示出根据一个实施方案的可用于恢复分解成X射线图像和空图像的图像信息的示例性图像的图。在图13的透视图中，像素数据行水平取向。图13中示出的所有图像使用预暗帧(未示出)的均值(例如，2、4)被暗校正。在一个实施方案中，图像被逐行读出(例如，从检测器呈现区域的顶部到底部)。射束开启时间1302可发生在第一图像帧1310的读出的大约三分之一处。在第一图像帧1310的空图像1312中可看到射束伪影1380。在一个实施方案中，空图像1312的射束伪影1380中的信号可在射束开启时期期间在垂直方向上恒定，即，除了上升和下降的几行。然而，射束伪影1380中的水平方向上的大小可取决于跨过位于每个列中的所有光电二极管的组合信号。
如图13所示，第二曝光的图像帧1320包含X射线图像数据的剩余部分，例如，在第一帧1310期间由于射束还未开启而未读出的信号(射束开启1302发生在那些行已在第一帧1310中读出之后)。此帧1320还包含来自第一帧1310期间的曝光信号读出的滞后图像数据。具有图像信息的第三帧1330完全是滞后帧。第三图像帧1330包含用于在第二图像帧1320中读出的信号的第一滞后图像数据以及对应于第一帧1310中的X射线信号数据读出的第二滞后图像。具有图像信息的第四帧1340也是滞后帧。对于图13中示出的示例性情况，空图像1322、1332、1342不用于任何图像校正。然而，当曝光(射束开启)延伸跨过多个帧(例如，长于一个帧或者开始于并超出帧1310)时，那么对应的空图像(例如，1322、1332)可用于校正。
图14是示出用于类似于图13中对人手的捕捉的平场捕捉的合成图像行信号的图表的图。来自前两帧(例如，图表1401中示出的曝光的图像帧1310和图表1402中示出的1320)的信号相加，并且可在图表1403中看到“射束开启”期间的总信号的“基座”1480。基座1480可表示图13中示出的射束开启伪影1380或图6B的错误ε。
图15是示出本文公开的示例性图像重建和校正算法的流程图，其中将包含曝光信息的两个图像帧(例如，1310、1320)加起来(操作块1550)，并且将两个后续滞后帧(例如，1330、1340)加起来(操作块1552)并且随后进行组合以形成重建的图像1500(操作块1554)，同时减去空图像1(例如，1312)(操作块1556)以校正或减去基座(例如，射束开启伪影1380)。可使用位于第一空帧1312之前的最后N个暗图像(例如，组合、加权或平均)来偏移校正所有的空图像(例如，1312)捕捉(操作块1560)。使用位于第一曝光的帧1310之前的最后N个暗图像来偏移校正所有的图像捕捉(例如，1310、1320、1330、1340)(操作块1558A、1558B)。如图15的算法所示，来自所有加上和减去帧的电子噪声可正交地相加。
根据本申请的某些示例性系统和/或方法实施方案可提供在预暗校正的空和滞后图像被加到包含信号的图像中或从其减去(例如，加权)之前减少预暗校正的空和滞后图像中的噪声的能力。此外，根据某些示例性实施方案，噪声减少可考虑用于包含曝光信息的帧的部分(例如，在射束开启之前的第一图像中的暗节段可接收噪声减少)。根据图16中示出的示例性实施方案可减少最终重建且暗校正后的图像中的噪声，其中图15的步骤类似地标号，并且可分别在步骤1560和1558B之后执行替代噪声减少步骤1662和1664。如图16所示，可使用第一噪声校正过程(例如，滤波器)来对所有的滞后图像捕捉(例如，1330、1340)进行噪声校正(操作块1664)。另外，可使用不同于第一噪声校正过程(例如，滤波器)的第二噪声校正过程(例如，滤波器)来对所有的空图像(例如，1312)进行噪声校正(操作块1662)。在一个实施方案中，可对包含曝光信息的所有帧(例如，1310、1320)应用任选的不同的第三噪声校正过程。如图16所示，来自所有加上和减去帧的电子噪声可加起来小于正交。随后，可向校正后的图像帧1500添加增益和缺陷校正。
在一个实施方案中，第一噪声校正过程1664和第二噪声校正过程1662与帧或部分帧SNR相关，响应于帧或部分帧SNR或者与帧或部分帧SNR成比例，与图像内容量相关，响应于图像内容量或者与图像内容量成比例。在一个实施方案中，第二噪声校正过程可包括校正暗校正后的至少一个曝光泄漏帧的曝光前部分、曝光部分和曝光后部分。
图17是示出用于一个实施方案中的射束检测方法的DR检测器40的图像捕捉周期的图。当DR检测器40不处于有效射束检测模式时，检测器可执行空闲刷新周期来节省电力，其中所有关键装置电压设置在默认水平并且读出控制器处于断电模式。检测器可执行交替滚动重置和积分，而集成电路装置可被设置为默认状态。当检测器接收信号来启动射束检测时，在时间1702，读出控制器被上电并且集成电路装置被激活。在此模式下，检测器简单地执行积分1714和读出1716、1718。积分步骤1714是任选的。这些积分和读出块由图17中的对应矩形表示。在如图18A和18B中示出并且在上文中关于至少图7-8描述的此射束检测模式期间使用读出方案。对应于图7-8的描述利用图18A中示出的方法(一个图像行读出与一个空行读出交错)，而图17中示出的序列利用图18B中示出的方法(一个图像行读出后跟着两个空行读出)。因此，针对每个行地址三次读出数据线，一次是在栅极线接通的情况下并且两次是在栅极线断开的情况下(对于第二和第三次读出所有其它定时是相同的)。这意味着得到的图像帧的行的数量是传感器的三倍。另外的行被称为空1行和空2行。
在读出控制器上电后，检测器向主机或采集控制器34发送其准备好1702的信号。此时，检测器可具有初始偏移映射，所述初始偏移映射在每次帧捕捉之后更新。检测器对所有暗校正后的图像帧运行射束开启检测算法，直到在1706(或者对于后续射束开启检测是1710)找到射束开启事件。可在上电1702之后捕捉五个暗图像(第一暗图像1716可被放弃，并且之后的四个暗图像捕捉可被平均以用于偏移校正)，由此，检测器向主机发送其准备寻找射束开启信号1704的信号。在建立射束开启事件之后，检测器开始运行射束关闭检测算法。此算法找到包含曝光信息1722的最后帧，即，在曝光结束之后的第一帧。在找到这个帧1722之后，检测器采用两个更多滞后图像1708并执行图像重建。图17示出X射线曝光落在单个帧1706内的情况。这个帧和下个帧1722包含曝光信息，即，在“射束开启”之前的图像行在第二帧中读出。在这种情况下，图像重建需要图17中示出的总共四个帧1706、1722、1708。曝光可跨越需要多于四个图像来重建的多个帧。在为当前曝光事件捕捉第二滞后图像之后，检测器捕捉四个暗帧以建立新的偏移映射并且向主机1709发送其准备再次寻找射束的信号。此周期重复，例如，在1710找到射束，直到检测器接收外部命令来退出射束检测模式1712或者开始于最后束检测事件的定时器已过期，并且检测器返回到空闲刷新模式，即，读出控制器进入断电模式1724。
可按以下进行图像重建，参考图19，所述图19示出通过将两个空样品组合成单个空图像和噪声减少进行的用于根据图18B的读出方案的空图像处理。
(1)将具有曝光信息的所有N个暗校正后的帧加起来。(得到的图像将被引用为E。)
(2)将空图像总和缓冲器In初始化为0。使用从i＝1...N–1的索引对所有暗校正后的空帧循环：如果Mnmax,i<tn,lo，那么放弃空帧；否则对于每个行j≥2，根据以下方程式对行j–1和j的两个空读出进行加权并且保存到组合的空图像In,i的行j(这些计算在行j中基于逐像素进行)：
In,i,j＝w1·N1j-1+w2·N2j-1+w2·N1j+w1·N2j
(N1j-1是行j–1的第一空读取，N2j-1行j–1的第二空读取，并且类似命名法应用到行j)。系数w1和w2总和必须为0.5，并且优选地w2大于零并且w1小于零。优选的设置是w1＝–13/64并且w2＝45/64。将以下缩放应用到图像In,i的每个像素值CV：如果(CV)<tcvCV＝CV·abs(CV)/tcv。那么将3×1中值滤波器应用到每个像素以用于进一步的噪音减少。将完全校正后的空帧In,i添加到缓冲器In中。对于16位系统的优选设置是tn,lo＝8并且tcv＝8。图19中示出用于单集的空捕捉的这些步骤。
(3)计算偏移校正后的重建的曝光图像Ec为：Ec＝E-In
(4)如果射束的强度在射束开启时期期间被调制(例如)为整流正弦波，那么这表明变化的结果是泄漏信号的时间变化(例如，波纹)，并且必须应用另一个校正。如果射束开启帧的Mnmax>tn,med，那么校正波纹伪影。对于16位系统的优选设置是tn,med＝120。执行以下算法(必须对在射束开启时期捕捉的所有空帧执行纹波抑制)：
如果射束开启帧＝＝射束关闭帧
{将用于射束开启帧的来自步骤2的组合的平滑空图像传到纹波抑制}
否则如果射束关闭帧>射束开启帧+1
{将用于射束开启帧+1的来自步骤2的组合的平滑空图像传到纹波抑制}
否则{如果行的数量–j开启>j关闭
{将用于射束开启帧的来自步骤2的组合的平滑空图像传到纹波抑制}
否则
{将用于射束开启帧+1的来自步骤2的组合的平滑空图像传到纹波抑制}
}
射束关闭帧是位于由射束关闭检测算法识别的包含曝光信息的最后一帧之前的一个帧。
(5)步骤5和6中的另外校正补偿位于曝光行和对应空行中的泄漏信号之间在射束开启和关闭时的任何时间失配。特别是在射束非常快地开启或关闭时观察到所述失配。如果(射束开启帧的Mnmax>tn,hi)并且并且(j开启<底边界+5)，那么校正射束开启伪影。对于16位系统的一个设置可以是tn,hi＝200。
(6)如果(射束关闭帧的Mnmax>tn,hi)并且并且(j关闭<底边界+5)，那么校正射束关闭伪影。
(7)将滞后总和缓冲器L初始化为0。对两个另外暗校正后的滞后帧N+1和N+2循环：将以下缩放应用到每个滞后帧的每个像素值CV：如果abs(CV)<tLCV＝CV·abs(CV)/tL。那么将3×3中值滤波器应用到每个像素以用于进一步的噪音减少。将完全校正后的滞后帧添加到缓冲器L中。对于16位系统的一个设置可以是tL＝40。
(8)计算完全偏移校正后的重建的曝光图像Ec,最终为：
Ec，最终＝Ec+L
(9)运行增益和缺陷校正、行噪声移除、直方图移位和裁剪。
一些X射线闪烁体，例如，硫氧化钆(GOS)在吸收X射线之后表现出更多的光吸光，然而，例如碘化铯具有快速响应。慢的闪烁体响应减轻步骤5至7中阐述的射束伪影。对于具有GOS闪烁体的检测器，可通过进入tn,med和tn,hi的较高阈值参数来跳过步骤5至7中的校正。
“射束开启”和“射束关闭”条件可在x射线系统中检测到，并且当检测到时，诸如在射束开启条件发生在空帧期间时，空帧可用于校正。示例性射束开启和射束关闭条件检测可包括以下内容。开始射束检测的前提条件可以是计算就在面板(例如，DR检测器)被上电之后捕捉的N个暗帧的平均值。在一个实施方案中，可使用用于面板的成像器的缺陷映射的先验计算。先验缺陷映射可允许从射束开启检测计算排除此类异常的像素值，从而降低了对面板缺陷和面板噪声的灵敏度。还已知的是暗信号水平随着面板升温向上漂移。一个实施方案可操作来维持一些数量的最近的暗帧的运行平均值。每次读出一个帧，如果在帧中没有检测到图像，那么其可被确定为另一个暗帧，并且这应该用在计算最后N个暗帧的运行平均值中。这种运行平均暗帧可以是对下文描述的射束开启检测方法的输入。
可通过对当前线中的平均信号水平与平均暗帧中的对应线的平均信号水平进行逐线比较来检测射束开启。可计算考虑到在N帧暗平均值中找到的噪声水平的阈值。在一个实施方案中，在当前线与暗平均值之间的差超过阈值时，在当前帧内已找到“射束开启”条件。在一个实施方案中，已知的缺陷像素值可从当前线中的平均信号水平的计算中排除。在一个实施方案中，可使用曝光部分或泄漏部分(例如，第一帧1310或空帧1312)来检测射束开启。
可通过分析“空帧”的线平均值来可靠地检测射束关闭事件。这在如图20中示出的空线平均值(或泄漏线平均值)的示例性曲线图2050中示出。在示例性曲线图2050中，可清楚地看到在第一曝光帧期间射束已经开启并且射束已经关闭。一旦找到“射束开启”帧，“空帧”中的平均信号水平可用于确定新的阈值以用于搜索射束关闭事件。在不同实施方案中，当平均信号水平降到有效信号水平的75％、50％、25％或10％以下时，那么已找到射束关闭条件。在一个实施方案中，可使用泄漏数据(例如，空帧1312)来检测射束关闭。
在另一个替代实施方案中，最终图像校正需要的曝光泄漏帧基座是通过粗略计算，而不是直接测量。此类示例性方法是有用的，因为其使对曝光泄漏帧的直接测量不必要。此方法通过首先从部分图像、暗图像和滞后图像重建代表性暗校正后的全图像帧来实现。因为在此实施方案中，未获得曝光泄漏帧，其不可用于将曝光泄漏帧错误从代表性图像移除。
图像的重建通过将所有的部分图像帧和后续滞后图像帧加在一起使用先前论述的噪声减少技术形成重建的图像来实现。接着将一个操作应用到重建的图像的每个列线以便获得连接到任何给定列的所有像素的平均值。可通过使列中的像素值相加并且除以检测器帧中的行的数量来获得每个列的平均值。这些计算的列平均值与在X射线束曝光期间在列数据线中生成的曝光泄漏的大小成正比。为了获得实际曝光泄漏帧的最终表示，必须以通过分开的校准程序获得的系数缩放每个列的平均值，所述校准程序测量正使用的特定类型的检测器中的数据线的实际泄漏因数。此单个系数数值将优选地对于那个特定检测器类型是独特的。
在初始检测器校准过程期间可通过将检测器放置在曝光全图像帧的均匀曝光X射线束下来测量检测器类型的泄漏系数。曝光强度可从检测器读出电子器件的最大或全范围曝光的50％变化到100％。在X射线曝光事件的时间段期间捕捉曝光泄漏帧。与曝光泄漏帧一起，若干其它帧也必须被捕捉并且包括：至少一个暗泄漏帧、图像帧和至少一个暗图像帧。
曝光泄漏帧必须通过减去暗泄漏帧来首先进行暗校正以获得代表曝光期间数据线上的泄漏信号的代码值。因为曝光在检测器表面区域上是不均匀的，在所有列线上的曝光泄漏帧代码值可以是大约相同的值。捕捉的图像帧通过减去至少一个暗帧来进行下次暗校正以获得由X射线曝光产生的实际图像代码值。因为X射线曝光在检测器表面上是不均匀的，暗校正后的图像的代码值对于所有像素来说也将是大约相同的。然而，为了从图像获得一个代表性代码值，将全图像平均以获得图像帧曝光的平均代码值。此平均代码值可被指定为Iave，从暗校正后的曝光泄漏帧获得的曝光泄漏值可被指定为U泄漏，并且X射线束曝光时间可被指定为texp。现在可通过以下方程式确定此特定检测器的数据线的泄漏系数K泄漏：
(U泄漏*texp)/Iave＝K泄漏
例如：如果泄漏校准曝光水平被设置为全范围的80％，那么对于14位的检测器，曝光将为.8*16,384或13,107的代码值。如果X射线束曝光时期是100mS，那么曝光泄漏帧数据将在于100mS曝光时期期间读出的那些数据线中具有可测量的值。因此，如果在此曝光期间的平均曝光泄漏帧代码值是例如230，那么此检测器的泄漏系数将被计算为：
230*.1sec/13,107＝.00175
现在可使用此系数来校正包含曝光泄漏帧基座错误的重建的X射线图像。如先前描述的，从实际X射线图像帧计算曝光泄漏帧通过以下实现：从每个列的重建的图像减去列平均值并且使其乘以测量的检测器泄漏系数K。例如：如果给定列j具有3498的相加的平均代码值并且X射线束曝光时期为100ms，那么此列j的曝光泄漏帧错误将为3498*.00175/Tb，其中Tb是以秒为单位的射束开启时间。在此实例中，Tb是100mS，因此列j的曝光泄漏帧错误将等于[3498*.00175/.1]或61代码值。随后从在X射线束曝光时期一致的行处在第j列中的图像减去这个数。通过识别在检测的射束开启和射束关闭时间之间的曝光时期期间哪些行被有效读出来确定此位置。必须仅从在曝光期间有效读出的行减去列曝光泄漏值。
因为可能发生射束开启时间可能比一个图像帧的读出时间长，也就是说，射束曝光时期比帧读出时间长，可存在从一帧到下一帧连续读出并且在两个读出值中均具有曝光泄漏错误的一些行。这意味着当重建部分图像帧时，可存在必须使曝光泄漏值减去不止一次的某些行。例如，如果确定行n到行n+234在射束曝光期间被读出两次，那么列j数据线的行n到行n+234的计算的曝光泄漏错误将为2*61或122。
计算列泄漏帧错误代码重复用于所有列线以获得在读出过程期间引入到图像中的曝光泄漏帧错误。为了将曝光泄漏帧错误从重建的图像移除，针对在X射线曝光束开启的时间期间被读出的那些行，将计算的列泄漏错误从重建的图像行逐列减去。因此，有必要建立检测到射束开启条件时什么行被读出以及检测到射束关闭条件时什么最终行被读出。
在已检测到射束开启事件之后可通过比较与读出过程同时的图像线数据值来检测射束关闭事件。在此类示例性方法中，将每个特定图像数据线与完全相同的图像线的先前读出帧进行比较，以便确定当前图像线中的目前的读出值是大于、小于或者大约相同于先前帧中的读出值。如果射束在先前帧中在特定图像线被读出时开启并且在下个帧期间在同一线读出期间仍然开启，那么所述值将大约相同。
已确定了射束关闭事件何时发生，可确定何时停止读出曝光的图像数据。连续读出的实质是可从射束开启的线读出图像数据直到一个完全帧超出射束关闭事件的时间(例如，为了捕捉完全曝光的图像)。从空图像确定射束在第一图像帧(例如，1310)期间关闭。然而，图像数据显然继续存在直到下个图像帧(例如，图像帧1320)中的对应线。
其次，可将噪声减少应用到空图像。可使用各种方法。在一个实施方案中，可将中值滤波器或其它低通滤波器应用到图像。滤波器优选地可维持图像中与射束开启事件和射束关闭事件相关联的顶边缘和底边缘。在一个实施方案中，与水平方向相比，示例性滤波器优选地在垂直方向上更宽。
在一个替代实施方案中，可检测到“射束开启”和“射束关闭”精确位置，并且可计算“射束开启”事件与“射束关闭”事件之间的列平均值。随后，可将列平均值从包含信号的对应图像减去。此外，例如，可使用二维低通滤波器来将噪声减少应用到滞后图像。低通滤波后的滞后图像优选地由归一化的滞后信号自身加权，使得低滞后信号(例如，与低剂量相关联)被去权并且添加甚至更少的噪声，而较高滞后信号的完整大小被维持或增加。
如本文例示的，可在x射线曝光积分时期已发生之后执行DR检测器系统的图像读出过程。图像读出操作的目的是从曝光积分过程产生的DR检测器的像素阵列采集x射线曝光的患者图像数据。如本文描述的，可从检测器阵列的每个像素行到内部图像缓冲器中按顺序读出图像信息。第一曝光图像读出之后可紧跟第二未曝光积分时期，这可能在没有入射的x射线辐射撞击DR检测器的传感器阵列的间隔期间执行。因为在未曝光积分时期不存在x射线辐射，在第二读出图像(例如，滞后图像955)中不存在新的图像信息。然而，因为第一图像读出操作使小百分比的信号数据剩余在检测器像素阵列中，第二读出操作恢复此剩下的信号数据。第二读出图像通常被称为图像滞后或者简单地称为暗图像。可重复这些步骤来获得第三未曝光积分操作图像而没有x射线辐射以获得第二暗图像帧。可对采集的图像帧集执行后处理操作，例如，可将具有一帧或两帧的曝光的图像、第一未曝光的暗图像帧和第二未曝光的暗图像帧加在一起或者以其它方式处理以便产生最终的无伪影DR检测器图像。
如本文描述的，可随后处理互补的图像数据和空行数据集以便确定在图像读出操作期间存在于数据线上的任何外来信号的大小。在一个实施方案中，当外来信号的大小高于某一阈值时，其可通过将空行数据从图像读出数据组合起来(例如，减去、加权)的过程被补偿或者从图像数据移除。将空行数据从图像读出数据减去可减少外来信号噪声或者将其从图像读出数据移除，因为空行数据不包含来自像素传感器阵列的图像数据信息。
此类方法的一个警告是：因为图像读出操作不与空行读出操作完美地同时，如果外来信号的频率分量是大于(例如，两倍)空行读出操作的读出采样频率的规定量，那么在任何测量的外来信号中可存在一些错误。这种条件违反了Nyquist采样标准并且在空行读取数据中可能产生错误的混叠信号。如果存在这些混叠信号，那么可能难以通过减去两个图像集来将外来信号从图像数据移除。
当外来信号频率很可能高于读出采样频率时，可使用替代方法。此方法实现在x射线曝光过程已启动之前执行的一系列空行读出操作，并且可用于检测在x射线曝光和图像读出操作已开始之前是否有来自外部低频磁场的外来信号噪声存在于数据线上。在这种情况下，执行连续的空行(now)读出并且将数字化的数据线信号存储在类似于图8中示出的缓冲器的临时行缓冲器中。随后将实时数字处理算法应用到来自空行读出操作的数据，以便通过比较获得的数据的大小或强度来确定是否存在任何外来信号。虽然外来磁场的频率将极有可能大于空行读出采样频率，但空行读出数据中的混叠信号不是一个问题，因为此方法仅需要检测存在外来信号。
根据示例性实施方案，可以以若干方式使用空行读出数据来检测、补偿、减少以及防止外来信号干扰标准图像读出操作。可使用一个空行读出过程实施方案来检测在x射线曝光发生之前外来信号(例如，空行读取数据)的存在。如先前论述的，当图像读出操作与x射线辐射曝光操作同时执行时，外来信号施加于像素阵列传感器中的所有数据线上。位于单独数据线上的外来信号的大小取决于位于沿着整个数据线的光电二极管位点中的每一个处的光子的数量，并且这取决于撞击位于沿着数据线长度的光电二极管位点处的闪烁体的x射线通量的强度。
可使用放置在DR检测器系统内部的高速数字处理电子器件(诸如，现场可编程门阵列(FPGA)和CPU)来在固件和软件中实现检测位于数据线上的外来噪声的示例性数字处理算法。如果检测到任何外来信号，这一条件可由DR检测器系统硬件和软件通过位于系统控制台处的可见/可听警告传达给操作员。操作员可随后采取预防措施来移除磁场的源以便避免干扰DR检测器系统图像读出操作。这对于便携式无线DR检测器系统尤其有用，所述便携式无线DR检测器系统在由移动x射线单元使用时可在医院或诊所内的许多不同位置操作。
当根据本文描述的实施方案图像读出操作补充有交错的空行读出操作时，可提供装置来在x射线曝光时期期间执行图像读出操作并且解决或移除由像素阵列传感器中的寄生电容产生的固有泄漏电流图像伪影。
在一个示例性实施方案中，可通过遵循图像行读出过程与对应的空行读出过程来独立于图像数据且与图像数据分开地确定由位于数据线上的外来泄漏电流产生的错误。因为即使TFT全部断开，泄漏电流也存在于数据线上，这提供了就在每次图像行读出之后测量外来泄漏电流的方法。因为泄漏电流分开且独立地测量，其可在后处理操作中从图像数据减去。此外，因为位于数据线上的外来泄漏电流在x射线曝光期间有效地保持在恒定水平，不存在混叠错误将存在于空行读出数据中的危险。
使用本文描述的方法使以下成为可能：检测由低频磁场导致的会降低最终图像质量的干扰，并从而通过警告DR检测器系统的操作员来检测并防止这样的发生。另外，本文描述的示例性方法和系统实施方案可提供以下能力：在x射线曝光操作期间执行图像读出操作并且能够测量/监测诱导的外来信号并且补偿诱导的外来信号或将其从图像数据集移除以便获得具有临床诊断质量的最终输出图像。
如本领域的技术人员将了解，本发明可体现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明的实施方案可以是以下形式：完全硬件实施方案、完全软件实施方案(包括固件、常驻软件、微代码和其它合适的编码等)或结合软件方面与硬件方面的实施方案，所述实施方案在本文中全部可总体上称为“电路”或“系统”。此外，本发明可采用体现在具有由一个或多个计算机或主机处理器执行的指令的计算机可读存储介质中的计算机程序产品的形式。这种介质可包括，例如：磁存储介质，诸如磁盘(诸如硬驱动器或软盘)或磁带；光存储介质，诸如光盘、光带、或机器可读条形码；固态电子存储装置，诸如固态硬盘，随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM)；或用于存储计算机程序的任何其它物理装置或介质。用于执行本发明的方法的计算机程序还可存储在通过因特网或其它通信介质连接到主机处理器的计算机可读存储介质上。
虽然已关于一个或多个实施方式说明了本发明，但是可对所说明的实例进行更改和修改，而不偏离随附权利要求书的精神和范围。另外，虽然已关于若干实现方案中的仅一个公开了本发明的一个特定特征，但所述特征可与其它实现方案的一个或多个其它特征进行组合，对于任何指定或特定功能来说同样是需要和有利的。术语“……中的至少一个”用于意指可选择列举项目中的一个或多个。术语“约”指示所列出值可以有所更改，只要所述改变不对所说明实施方案的过程或结构造成不一致即可。最后，“示例性”指示所述描述用作实例，而不是暗示它是理想的。从本文所公开的本发明的说明书和实践的考虑，本发明的其它实施方案对本领域技术人员而言将为显而易见的。意图在于，仅将本说明书和示例理解为示例性的，其中本发明的真实范围和精神由所附权利要求书来指示。

Claims (20)

1.一种用于数字射线照相检测器的图像校正的方法，所述方法包括：
获得至少一个暗帧；
获得至少一个暗泄漏帧，其中所述至少一个暗泄漏帧不同于所述至少一个暗帧；
获得至少一个图像数据帧；
获得至少一个曝光泄漏帧；
获得至少一个图像滞后数据帧；
使用所述至少一个暗帧对所述至少一个图像数据帧和所述至少一个图像滞后数据帧进行暗校正；
使用所述至少一个暗泄漏帧对所述至少一个曝光泄漏帧进行暗校正；
用噪声校正过程对所述至少一个暗校正后的图像滞后数据帧进行校正；
用所述噪声校正过程对所述至少一个暗校正后的曝光泄漏帧进行校正；以及
将所述噪声校正、暗校正后的至少一个曝光泄漏帧，所述至少一个噪声校正、暗校正后的图像滞后数据帧以及所述至少一个暗校正后的图像数据帧组合起来以获得校正后的图像帧。
2.如权利要求1所述的方法，其还包括连续地求N个暗帧的平均值以获得所述至少一个暗帧，其中N是大于1的整数，并且连续地求M个暗泄漏帧的平均值以获得所述至少一个暗泄漏帧，其中M是大于1的整数。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个图像数据帧是每个帧和单个后续的图像数据帧，其中X射线束入射在所述检测器上。
4.如权利要求1所述的方法，其还包括用第一噪声校正过程对所述至少一个暗校正后的图像滞后数据帧进行校正，并且用第二噪声校正过程对所述至少一个暗校正后的曝光泄漏帧进行校正，并且其中所述第二噪声校正过程不同于所述第一噪声校正过程
5.如权利要求4所述的方法，其中所述第一噪声校正过程和所述第二噪声校正过程与SNR相关，响应于SNR或者与SNR成比例，与图像内容量相关，响应于所述图像内容量或者与所述图像内容量成比例。
6.如权利要求1所述的方法，其还包括对所述暗校正后的至少一个曝光泄漏帧的曝光前部分、曝光部分和曝光后部分进行校正。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个图像数据帧包括X射线束开始或者包括所述X射线束开始和X射线束停止。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述组合包括将所述至少一个噪声校正、暗校正后的图像滞后数据帧和所述至少一个暗校正后的图像数据帧加起来以获得校正后的图像帧，同时减去所述噪声校正、暗校正后的至少一个曝光泄漏帧。
9.如权利要求1所述的方法，其还包括将增益和缺陷校正应用到所述校正后的图像帧。
10.如权利要求1所述的方法，其还包括实时生成所述校正后的图像帧或者在所述检测器处处理所述校正后的图像帧。
11.如权利要求1所述的方法，其还包括从所述检测器逐行获得所述至少一个暗帧、所述至少一个暗泄漏帧、所述至少一个图像数据帧、所述至少一个曝光泄漏帧以及所述至少一个图像滞后数据帧。
12.一种用于数字射线照相检测器的图像校正的方法，所述方法包括：
获得至少一个暗帧；
获得至少一个暗泄漏帧，其中所述至少一个暗泄漏帧不同于所述至少一个暗帧；
获得至少一个图像数据帧；
获得至少一个曝光泄漏帧；
使用所述至少一个暗帧对所述至少一个图像数据帧进行暗校正；
使用所述至少一个暗泄漏帧对所述至少一个曝光泄漏帧进行暗校正；以及
将所述暗校正后的至少一个曝光泄漏帧和所述至少一个暗校正后的图像数据帧组合起来以获得校正后的图像帧。
13.如权利要求12所述的方法，其还包括实时识别出所述至少一个暗帧、所述至少一个暗泄漏帧、所述至少一个图像数据帧以及所述至少一个曝光泄漏帧中的至少三个。
14.如权利要求12所述的方法，其还包括使用对同一行进行的逐帧比较来确定x射线束开启或x射线束关闭。
15.如权利要求12所述的方法，其还包括使用两个图像数据帧之间或者两个曝光泄漏帧之间的差来确定x射线束关闭。
16.一种用于数字射线照相检测器的图像校正的方法，所述方法包括：
获得至少一个暗校正后的图像数据帧；
获得至少一个暗校正后的曝光泄漏帧；以及
将所述至少一个曝光泄漏帧和所述至少一个图像数据帧组合起来以获得校正后的图像帧。
17.如权利要求16所述的方法，其还包括：
用噪声校正过程对所述至少一个暗校正后的曝光泄漏帧进行校正；以及
将所述噪声校正、暗校正后的至少一个曝光泄漏帧组合起来以获得所述校正后的图像帧。
18.如权利要求16所述的方法，其还包括获得至少一个暗校正后的图像滞后数据帧，并且其中所述组合包括将所述至少一个暗校正后的图像滞后数据帧组合起来以获得所述校正后的图像数据帧。
19.如权利要求16所述的方法，其还包括使用对同一行进行的逐帧比较来确定x射线束开启或x射线束关闭。
20.如权利要求16所述的方法，其还包括将增益和缺陷校正应用到所述校正后的图像帧。
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