CN107005660B - Dr检测器以及操作其的方法 - Google Patents

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Abstract

一种操作DR检测器的方法，所述方法包括在所述检测器中顺序地捕获包括至少一个暗图像的图像帧。存储所述暗图像，并且将用于捕获图像帧中的像素子集的统计度量与所存储的暗图像中的像素子集的相同统计度量进行比较以检测撞击所述检测器的x射线束。如果检测到所述像素子集之间足够的强度差异，那么指示x射线束接通条件。在检测到所述x射线束之后，在所述检测器中捕获至少再一个图像帧。将当前捕获图像和所述至少再一个图像帧相加并且减去所述暗图像以形成曝光射线照相图像。

Description

DR检测器以及操作其的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求以Topfer等人的名义于2014年12月11日提交且标题为“BEAMDETECTION WITH CONTINUOUS DETECTOR READOUT”的美国专利申请序列号62/090,400的优先权。
发明背景
本文所公开的主题涉及射线照相成像，具体地涉及利用连续读出操作模式的数字射线照相检测器。
可能合乎期望的是，运行无线便携式数字X射线检测器，并且在检测器与X射线发生器或管理图像采集和发生器的主计算机之间不具有任何有线连接。用于这种简化接口的一种方法是连续地读出检测器并且基于图像的内容来检测光束接通，并且随后将包含图像信息的所有帧相加。这个概念的关键部分是对何时发生光束接通和光束断开事件进行可靠的实时检测。可捕获多个暗图像并对它们求平均。可将当前图像帧逐行地与暗图像的累积平均值进行比较，并且如果超过它们之间的差阈，那么建立光束接通。然而，对于紧密的准直像，图像区域中的信号可能足够低，以使得可能在任何情况下都不会检测到光束接通。
在其他情况下，外部电磁干扰和其他噪声源可能引起行噪声的增加，这可能导致误触发。错过的或错误的光束接通和光束断开事件将产生以下后果。如果在一帧中较晚检测到光束接通事件，那么可能错过一些图像信息，这可能导致图像伪影并且需要重新拍摄X射线图像。光束接通事件的误触发对操作员造成麻烦，并且可能暂时禁用图像捕获。如果在一帧中过早检测到光束接通事件，那么可能错过一些图像信息，这也可能导致图像伪影并且需要重新拍摄X射线图像。如果完全错过了光束断开事件，那么可通过超时来减轻这种情况，但是图像访问时间增加。
这两个条件都不是合乎期望的，这需要用于光束接通和光束断开检测的算法尽可能地稳健，同时仍然允许对检测器进行实时处理。通过连续读出进行光束检测的另一个问题是，在光束接通期间，图像中存在一些附加的暗信号。这是由在光电二极管与数据线之间的寄生电容引起的，如本文所解释的。
以上讨论仅提供一般背景信息，并且不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
发明简述
一种操作DR检测器的方法，所述方法包括在所述检测器中顺序地捕获包括至少一个暗图像的图像帧。存储暗图像，并且将用于捕获图像帧中的像素子集的统计度量与所存储的暗图像中的像素子集的相同统计度量进行比较以检测撞击检测器的x射线束。如果检测到像素子集之间足够的强度差异，那么指示x射线束接通条件。在检测到x射线束之后，在检测器中捕获至少再一个图像帧。将当前捕获图像和所述至少再一个图像帧相加并且减去暗图像以形成曝光的射线照相图像。
在一个实施方案中，一种操作DR检测器的方法包括：在所述检测器中捕获包括至少一个暗图像帧的图像帧；以及如果捕获仅一个暗图像帧，存储所述暗图像帧，或者如果捕获多于一个暗图像帧，存储平均暗图像帧。如由所选择的统计度量所确定，如果当前捕获图像帧中的像素已捕获到具有比暗图像帧或平均图像帧的强度高出足够裕量的强度的图像数据，那么检测到撞击检测器的x射线束。如果确定检测到x射线束，那么在检测器中捕获至少再一个图像帧。将当前捕获图像帧和至少再一个图像帧相加并且减去所存储的暗图像以形成曝光的射线照相图像帧。
在一个实施方案中，一种操作DR检测器的方法包括：在所述检测器中捕获图像帧，包括捕获至少一个暗图像帧以及将平均暗图像帧存储在所述检测器中。如果捕获仅一个暗图像帧，那么所述暗图像帧成为平均暗图像帧。为了检测x射线束何时撞击检测器，将用于当前捕获图像帧中的像素子集的统计度量与所存储的暗图像帧中的像素子集的相同统计度量进行比较。如果暗图像帧与当前捕获图像帧之间的强度差值超过编程阈值，那么确定当前捕获图像帧为包含x射线曝光信息的x射线曝光图像帧。在确定x射线源是活动的并且产生曝光图像之后，检测器连续捕获具有曝光信息的图像帧。通过将当前捕获图像帧中的像素的强度与紧接在前的捕获图像帧中的像素的强度进行比较，检测包含曝光信息的最终图像帧。如果当前捕获图像帧与紧接在前的捕获图像帧的强度差值低于预先确定的阈值，那么确定当前捕获图像帧为包含曝光信息的最终图像帧。然后，将所有包含曝光信息的图像帧相加并且减去平均暗图像帧以形成曝光的射线照相图像帧。
在另一个实施方案中，一种DR检测器包括用于执行存储指令的机载图像处理单元，所述指令致使所述DR检测器执行本文所描述的方法的步骤。
以上概述并不意味着描述其元件不可互换的各个单独的实施方案。事实上，关于特定实施方案描述的许多元件可与其他所描述的实施方案的元件一起使用并且可以与它们互换。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，且本发明包括所有此类修改。以下附图既不旨在相对于相对大小、角度关系、相对位置或定时关系按照任何精确的标度绘制，也不旨在相对于所需实现方式的可互换性、替代或表示按照任何组合的关系绘制。
本发明的简述仅旨在根据一个或多个说明性实施方案提供本文所公开的主题的简要概述，并且不充当解释权利要求书或限定或限制本发明的范围的导言，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。提供本简述以便用简化形式介绍下文在详述中进一步描述的概念的示例性选择。本简述既不意图识别所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所要求保护的主题的范围。所要求保护的主题并不局限于解决本背景技术中所记录的任何或所有缺点的实现方式。
附图简述
因此，为了能够理解本发明的特征，可通过参考某些实施方案来对本发明进行详细描述，这些实施方案中的一些在附图中示出。然而，应指出的是，附图只示出本发明的某些实施方案，并且因此不应视为对本发明范围的限制，因为本发明的范围包含其他同等有效的实施方案。附图未必按比例绘制，而是一般将重点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同零件。因此，为了进一步理解本公开，可参考结合附图阅读的以下详细描述，在附图中：
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检测器中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是沿图3的便携式无线DR检测器的剖面线A-A的示例性剖视图。
图5是示出示例性像素单元和选定的构成部件的图。
图6A-B示出显示外来信号的产生的示例性像素单元。
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是示出使用用于DR检测器的交错空行读取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合的图。
图10-11示出使用两个图像数据集合的示例性重建。
图12是示出根据本申请的实施方案的具有行寻址和列读出部件的示例性像素阵列传感器在经受外部低频磁场时的图。
图13是示出根据本申请的实施方案的可被用来恢复图像信息、被分解成X射线图像和空图像的示例性图像的图。
图14是示出用于平场捕获的图像行强度。
图15是示出示例性图像重建和校正的流程图。
图16是示出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示出图像行读取周期和空行读取周期。
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实施方案的空图像中的泄漏线采样的示例性绘图的图。
图21示出DR检测器中的像素，所述像素被划分成每行像素五个块并且包括多个行以用于计算每行和每块的统计度量。
图22是紧密准直图像的实例。
图23A-23B是用于在程序控制下操作DR检测器的示例性流程图。
发明详述
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DR成像系统10包括大致平面的DR检测器40(为了描述清楚，未示出外壳)、被配置来产生射线照相能量(x射线辐射)的x射线源14以及被配置来显示由DR检测器40捕获的图像的数字监视器26。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可被定位来接收由x射线源14发射的在射线照相能量曝光或射线照相能量脉冲期间穿过受检者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发射选择性地瞄准并穿过受检者20的预选区域18的准直x射线16，例如x射线束。x射线束16可根据受检者20的内部结构沿其多条射线不同程度地衰减，所述衰减的光线由光敏检测器单元22的阵列12检测。平面DR检测器40尽可能地被定位成与由x射线源14发射的多条射线16中的基本上居中的射线17成垂直关系。各个光敏单元(像素)22的阵列12可通过其根据列和行的位置以电子方式读出(扫描)。如本文所使用的，术语“列”和“行”是指光电传感器单元22的垂直和水平布置，并且为了描述清楚，将假设行水平地延伸并且列垂直地延伸。然而，列和行的取向是任意的，并且不限制本文所公开的任何实施方案的范围。此外，术语“受检者”可在图1的描述中被示出为人类患者，然而，如本文所用的术语，DR成像系统的受检者可以是人类、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，以使得可将来自阵列12的曝光数据传送到电子读出电路30。每个光敏单元22可独立地存储与所述单元中接收并吸收的衰减射线照相辐射或x射线的强度或能级成比例的电荷。因此，在被读出时，每个光敏单元(其在本文中可被称为“成像像素”或简称为如上下文可指示的“像素”)提供定义射线照相图像24的像素的曝光强度信息或数据，例如由像素吸收的亮度级或能量值，所述曝光强度信息或数据可由采集控制和图像处理电子器件34进行数字解码并被传送以便由数字监视器26显示以供用户观看。电子偏置电路32电连接到二维检测器阵列12以便为光敏单元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(有线的)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发射器以便将射线照相图像数据无线地传送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)，以便例如通过使用程序指令来控制如本文所述的DR检测器40的操作，包括控制电路28、30和32。采集控制和图像处理单元34还可用来在射线照相曝光期间控制x射线源14的激活，从而控制x射线管电流大小以及因此x射线束16中的x射线的注量，并且控制x射线管电压以及因此x射线束16中的x射线的能级。
采集控制和图像处理单元34可存储从DR检测器接收的多个数据帧，并且基于从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而将图像(像素)数据传送到监视器26。可替代地，采集控制和图像处理单元34可处理图像数据并将其存储，或者它可将原始未处理的图像数据存储在本地或远程可存取的存储器中。
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射线并且产生与所吸收的x射线能量的大小成比例的电荷载流子量。开关元件可被配置来被选择性地激活以读出对应x射线感测元件的电荷电平。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：对可见光谱中的光线敏感的感测元件，即所述感测元件吸收光线并且产生与所吸收的光能量的大小成比例的电荷载流子量；以及开关元件，所述开关元件被选择性地激活以读取对应感测元件的电荷电平。闪烁体或波长转换器被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成可见光能量。因此，在本文所公开的实施方案中，应注意，DR检测器40可包括间接型或直接型DR检测器。
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。用于信号读出的开关元件的实例包括MOS晶体管、双极晶体管以及其他p-n结部件。
图2是用于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(其操作可以与以上描述的光电传感器阵列12一致)可包括多个氢化非晶硅(a-Si:H)n-i-p光电二极管270以及形成为场效应晶体管(FET)的薄膜晶体管(TFT)271，所述TFT 271各自具有栅极(G)、源极(S)和漏极(D)端子。在本文所公开的DR检测器40(诸如多层DR检测器)的实施方案中，光电传感器单元的二维阵列12可形成在邻接DR检测器结构的相邻层的设备层中。多个栅极驱动电路228可电连接到控制施加到TFT 271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控制施加到光电二极管270的电压的可变偏置参考电压线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的输出端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，以便以期望的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通过闪烁体被转换成可见光子或光线，所述光线随后在撞击a-Si:H n-i-p光电二极管270时被转换成电子-空穴对或电荷。在一个实施方案中，可在本文中等效地称为像素的示例性检测器单元222可包括光电二极管270，所述光电二极管270的阳极电连接到偏置线285并且其阴极电连接到TFT 271的漏极(D)。偏置参考电压线232可控制在每个检测器单元222处的光电二极管270的偏置电压。每个光电二极管270的电荷容量随着其偏置电压和其电容而改变。一般来讲，可将反向偏置电压(例如负电压)施加到偏置线285，以便跨每个光电二极管270的p-n结形成电场(以及因此耗尽区)，从而增强其对由入射光线产生的电荷的收集效率。由光电传感器单元阵列212表示的图像信号可由光电二极管积分，而所述光电二极管相关联的TFT 271例如通过经由栅极驱动电路228将栅极线283维持在负电压下而被保持在非导通(断开)状态。可通过借助于栅极驱动电路228将数行TFT 271顺序地切换到导通(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，那些像素中的从光电二极管收集的电荷可沿着数据线284传输并由外部电荷放大器电路286积分。所述行随后可被切换回到非导通状态，并且所述过程对每行重复，直到整个光电传感器单元阵列212被读出。使用并串行转换器、诸如多路复用器287将积分信号输出从外部电荷放大器286传输到模数转换器(ADC)288，电荷放大器286、多路复用器287和ADC 288一起构成读出电路230。
这个数字图像信息随后可由图像处理系统34处理，以产生随后可数字地存储并且立即显示在监视器26上的数字图像，或者它可在稍后的时间通过访问包含所存储的图像的数字电子存储器来显示。具有如参考图2所述的成像阵列的平板DR检测器40能够单激发(例如，静态的、射线照相的)和连续(例如，荧光检查法的)图像采集。在一个实施方案中，图像处理系统34的成像电子器件的重要部分可设置在DR检测器40上，以使得本文所述的几个图像处理步骤可在DR检测器40上执行。DR检测器40还可包括电子存储器(其在本文可被称为帧缓冲区)，以临时存储所捕获的图像帧并执行如本文所述的处理。
图3示出根据本文所公开的DR检测器40的实施方案的示例性现有技术大致矩形的、平面的便携式无线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封闭包括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可包括包围DR检测器300的内部容积的连续的、刚性的、不透射线的壳体。外壳314可包括四个正交边缘318以及与DR检测器300的顶侧322相对设置的底侧321。顶盖312封闭顶侧322，所述顶盖312与外壳314一起将多层结构基本上封闭在DR检测器300的内部容积中，并且所述顶盖312可附接到外壳314以在它们之间形成密封。顶盖312可由使x射线16通过而不会对其造成显著衰减的材料、即射线可透材料(诸如碳纤维或塑性材料)制成。
参考图4，以示意性形式示出沿着DR检测器300(图3)的示例性实施方案的剖面A-A的示例性剖视图。为了空间参考的目的，DR检测器400的一个主表面可被称为顶侧451，并且第二主表面可被称为底侧452，如本文所使用的。多层成像结构设置在由壳体314和顶盖312封闭的内部容积450内，并且可包括位于示意性地示出为设备层402的二维成像传感器阵列12之上的闪烁体层404。闪烁体层404可直接位于射线可透顶盖312之下(例如，直接连接到射线可透顶盖312)，并且成像阵列402可直接位于闪烁体404之下。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以提供减震作用。挠性层406可被选择来为顶盖312和闪烁体404两者提供一定量的挠性支撑，并且可包括泡沫橡胶型材料。
衬底层420可设置在成像阵列402(诸如光电传感器阵列402形成在其上的刚性玻璃层)之下，并且可包括多层结构的另一个层。在衬底层420之下的不透射线屏蔽层418可用作x射线阻挡层，以帮助防止穿过衬底层420的x射线散射并且阻挡从内部容积450中的其他表面反射的x射线。包括扫描电路28、读出电路30和偏置电路32(图1)的读出电子器件可形成为与成像阵列402共面，或者如图所示，可以电连接到印刷电路板424、425的集成电路的形式设置在框架支撑构件416下方。框架支撑构件416使用框架支撑梁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通过挠性连接器428电连接到读出电子器件28、30、32，所述挠性连接器428可包括多个挠性的密封导体。X射线通量可在由示例性x射线束16表示的方向上穿过射线可透顶板盖312，并且照射在闪烁体404上，其中由高能量x射线16或光子造成的刺激致使闪烁体404发射较低能量光子作为随后被接收在成像阵列402的光电传感器中的可见光线。框架支撑构件416可将多层结构牢固地安装到外壳314，并且可进一步通过在框架支撑梁422与外壳314之间设置弹性垫(未示出)来充当减震器。紧固件410(诸如螺钉)可用来将顶盖312固定地附接到外壳314，并且在它们相接触的区域430中形成它们之间的密封。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附接以提供附加的减震作用。
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，所述像素单元222包括TFT 271中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的阴极耦合到数据线284。寄生电容在图像读出操作期间通过即使在TFT 271处于高阻抗‘断开’状态时在TFT 271周围形成低阻抗路径而将噪声信号引入到数据线284中。光电二极管270的电荷存储能力由电容275表示。
影响DR检测器操作的外来噪声通过DR检测器的像素阵列固有的寄生电容查找进入DR检测器的入口点。可在x射线源已将患者和检测器暴露于x射线辐射持续由操作者预先确定和配置的固定曝光周期之后执行DR检测器的读出操作。与x射线源“接通时间”同时的对应DR检测器积分周期可被配置来在x射线源断开之后终止，因为图像读出过程通常追随DR检测器积分周期。在x射线源曝光周期期间发生的图像读出过程的一部分易受由x射线源引起的噪声信号的影响。
可能存在期望同时执行图像读出和x射线曝光的情况。在这种情况下，可在x射线源曝光过程开始之前启动来自DR检测器的图像读出。图像读出过程可连续运行直到采集并存储了所有图像帧。
在由DR检测器执行的成像读出操作期间，当最终处理图像数据时，可能存在不希望的外来信号，其通过引入导致图像质量下降的数据误差而影响DR检测器的读出操作。外来信号可能源自检测器外部的噪声源或源自检测器外壳内的噪声源。如果图像读出与x射线源的激活同时发生，那么也可在读出操作期间产生外来信号。成像室中的DR系统和相关设备可产生外来磁场，所述外来磁场可在读出电路中或在光电传感器阵列中的像素上引起寄生效应。
通常发现干扰DR检测器图像读出操作的一种类型的外部外来信号是由在约一千赫兹至数百千赫兹的范围内的低频磁场引起的。这些磁场可由靠近DR检测器的电气设备产生。通常，这些噪声诱导磁场由发射磁通量的部件(诸如感应器或交流电动机)产生。外来噪声的另一个来源包括产生高电压的电源。这些电源通常是与DR探测器一起使用的自动曝光控制硬件所需要的。
x射线曝光的开始可通过与读出过程同时运行的图像处理软件来检测，其中图像处理软件测试每个读出图像行以检测增加的信号强度。在检测到x射线束曝光的开始之后，继续逐行图像读出直到信号电平返回到约为零的预曝光量级。在x射线束曝光周期结束之后，图像读出过程持续至少再一个图像读出周期以便检索由像素累积的所有曝光信息。此外，可执行‘无图像’帧的至少再一次读出以获得存储在像素中的任何残留曝光信息或用来调整和校正先前图像数据帧的滞后图像。当所有收集的图像帧已被存储在图像缓冲区中时，所述图像缓冲区可包括DR检测器内部的具有用于存储若干图像数据帧的电子存储器位置的图像缓冲区，对缓冲的图像帧执行后图像处理功能以产生最终图像。在一个实施方案中，实时执行部分图像处理功能，同时使用DR检测器面板上的处理器和辅助电子器件来采集图像。用于DR检测器的这种图像读出方法具有以下益处：在不需要连接到且保持远离x射线源控制电子器件的侵入式外部硬件连接件的情况下，提供x射线曝光事件的异步图像读出，直到DR检测器系统为x射线曝光做好准备。然而，这种图像读出方法导致部分地由寄生电容和x射线束曝光引起的图像伪影，所述图像伪影在读出方法期间产生泄漏电流。
图6A示出发生在像素单元222中的由外来信号的影响所导致的示例性有害过程。图6A包括从光电二极管270延伸的两个代表性信号路径。信号路径210从光电二极管270的阴极穿过TFT 271并且出来朝向下游读出电路连接到数据线284，并且被设计来携带DR检测器图像信号。第二信号路径205是通过有效地耦合TFT 271的漏极和源极的寄生电容276绕开TFT 271的寄生信号路径。当使用栅极线283上的由连接到栅极线283的栅极驱动器递送的信号将TFT 271切换到低阻抗‘接通’状态时，形成这个第一信号路径210。这个第一信号路径210是所设计的信号传导路径，并且在图像读出操作期间使用，以便通过其电容特性(由电容275表示)读出存储在光电二极管270中的电荷电平。寄生电容276可被称为泄漏电容，其形成用于时变(非DC)信号的低阻抗传导路径。x射线曝光周期由于其中电荷通过光子产生的光电二极管电流累积在光电二极管中的积分时间而引起这种时变信号，并且因此导致跨寄生电容276泄漏到数据线284中。可在DR像素22处接收首先撞击闪烁体层225的示例性x射线束(光子)215，闪烁体层225响应于x射线光子而发射可见光子220。可见光子220进而撞击光电二极管270，作为响应，所述光电二极管270产生电荷载流子，所述电荷载流子由于其固有电容275而累积在光电二极管中。
图6B的曲线图示出在其垂直轴上的各种波形对在其水平轴上的时间的曲线。波形A表示由像素222所接收的有限持续时间的x射线脉冲。当x射线脉冲撞击像素222时，电荷载流子累积在光电二极管270中，这在波形B中表示为电压斜升。电压斜升B可表示为时变电压(dv/dt)并且因此导致如上所述跨寄生电容276的通过泄漏路径205的泄漏，由泄漏电流波形C表示。因此，在x射线脉冲期间如在数据线284上测量的、由总信号波形D表示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之和。如在时间t采样处的总信号波形D所示，误差ε由泄露电流导致。即使当TFT 271处于高阻抗‘断开’状态时，时变电压也在信号路径205上产生漏泄电流。这种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来源。
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，并且将等于通过它们的寄生电容276连接到同一数据线的像素(即，像素列)中的所有其他泄漏电流的总和。这导致仅在像素光电传感器阵列在x射线曝光期间接收x射线注量的时间期间存在的图像读出误差。图像读出持续时间和x射线曝光持续时间将很少是相等的，因此，为了确保图像读出操作采集到所有图像数据(光电传感器电荷)，图像读出操作可被配置来延长比x射线曝光更长时间。这种配置将导致图像读出持续时间的一部分(但不是全部)受到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，其中示例性像素的行n 701、n+1703、n+2705等各自按顺序一次读出一个并且存储到图像行缓冲区707中。图8示出在读出过程中使用空行样本802、804、806来采集互补数据集合的修改的图像读出过程800的实施方案，所述互补数据集合包括来自存储在图像缓冲区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区808中的空行读出802、804、806的外来信号数据信息。缓冲区707、808可包括电子存储器，用于将多个图像数据帧存储在所述存储器的不同可寻址部分中。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。从特定图像行n 701的读出开始，图像数据由模数转换器288(图2)数字化并且存储到图像行缓冲区707中与图像行n 701对应的存储位置处。紧随这种图像行读出之后的是空行802读出，其中用于TFT的那个特定行的栅极线283(图2)被断开，并且感应到它们对应的数据线上的任何外来信号由模数转换器288数字化并且随后存储到空行缓冲区808中与图像数据的图像行n 701对应的存储位置处。交替图像行701、703、705读出各自分别由空行802、804、806读出跟随的这种交错过程可被称为空行读取操作，并且可用来检测并捕获存在于数据线284上的外来信号。如本文所述，这种交错过程可进一步被修改成在每个图像数据读取之后包括两个或更多个空行读取，而不是仅一个空行读取。因此，可针对检测器图像帧中的每一行读出每个行信号(在栅极线“接通”的情况下)，随后是两个空行读出周期(在栅极线“断开”的情况下)。
空行读取操作类似于标准图像行读出过程，除了在空行读取操作期间，数据线284的TFT 271均未被设定为‘接通’状态。例如，可通过在重复标准图像行读出过程的同时保持所有行栅极驱动器228关闭来实现空行读取状态。当执行空行读取过程时，所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，而是可包含存在于各个数据线284上的外来泄漏信号信息。
图9示出实现图像数据帧950和空行数据帧960的补集的过程900，所述图像数据帧950的集合可包括图像数据帧951、953、955和957，所述空行数据帧960的集合可包括空行数据帧961、963、965和967。每个数据帧集合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，所有数据帧都是通过执行如本文中参照图8所述的交错读出程序获取的。所有示出的数据帧950、960可存储在包括图像行缓冲区707和空行缓冲区808两者的存储缓冲区923中。相对于表示持续时间924的水平轴，存储器缓冲区923可包括在分别捕获图像数据帧951和空行数据帧961之前且在分别捕获图像数据帧957和空行数据帧967之后的时间间隔期间捕获的附加数据帧。因此，在之前的时间间隔中捕获的空行数据帧可包括诸如在空行数据帧961中所示的外来信号的频带，所述频带可用来推断出外来磁通量正在影响DR检测器的操作。这种检测可用来触发针对DR设备的操作员的通知信号，以研究DR检测器附近的磁通量的潜在源并且移动这类源更远离DR设备。如本文所使用的，术语“帧”或“数据帧”表示由DR检测器40中的像素阵列212捕获的数据。像素数据的行在图9的透视图中是垂直定向的，其中第一行像素数据(标记为“顶部”)位于每个数据帧951-957和961-967的左侧，并且最后一行像素数据(即底部)在图9的透视图中位于每个数据帧951-957和961-967的最右端。DR检测器中的像素行被从上到下重复地读出以产生如图所示的数据帧951-957和961-967。
x射线源激活被示出为示例性50ms曝光903，其在第一时间点901处开始并继续直到在第二时间点909处x射线源去激活或关闭。可供从像素阵列212读出的图像数据量由曲线图914表示。曲线图914上的点对应于从提供图像数据帧950-960的DR检测器读出的像素行。曲线图914指示在50ms曝光903期间，x射线曝光像素中可用的图像数据量从激活时间点901处的约零百分比水平增加到去激活时间点909处的约完整的100％水平916，如曲线图914的上升部分915所指示。因为在上升时间915期间读出了多行图像数据，所以每个这种行将在没有完整图像数据的情况下被读出。正被读出的在时间上更接近x射线源激活点901的那些行将包含比正被读出的在时间上更接近x射线源去激活点909的行更小百分比的完整图像数据。在持续时间905期间正被读出的在x射线源去激活点909之后的那些行将包含完整100％的图像数据，如曲线图914的水平部分916所指示的。应注意，在这个完整读出周期905期间，DR检测器的像素阵列的最后一行将在约时间910处被读出以完成数据帧951、961，并且DR检测器读出将在约时间910之后从DR检测器的第一行(TOP)开始重复，以产生下一个数据帧953、963(并且如图所示针对连续暗帧955-957和965-967重复读出)。
曲线图914的下降部分917表示尚未读出的对应像素行中的数据量。这可通过注意到以下情况来理解：正从DR检测器读出的对应于在约901处的时间点的像素行与正从DR检测器读出的在约911处的时间点的像素行相同，并且正从DR检测器读出的对应于在约909处的时间点的像素行与正从DR检测器读出的在约913处的时间点的像素行相同。因此，在时间周期903期间读出的像素行包含部分图像帧数据(即，由于主动x射线曝光尚未完成而小于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周期907期间被读出。可注意到，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相对于图像数据帧的所述部分(或行)的可用图像数据的完整100％读出。
在时间周期903期间激活x射线源引起成像阵列212中的每个曝光像素222中的电荷载流子的增加，这导致每个曝光像素222中的感应时变电压。如本文所述，即使当读出TFT271未接通时，时变电压(dv/dt)也会在成像阵列的像素中产生曲线图918中的寄生信号919。这种寄生效应在空行数据缓冲区图像961中示出，其中在曲线图914的与x射线源激活时间903对应的上升部分915期间产生外来信号。
可通过首先将图像数据帧951和953加在一起(这导致与x射线曝光903对应的图像帧数据的100％完整读取)并且随后从那个总数中减去在空行数据帧961中表示的空行图像数据来从迄今为止获得的DR检测器数据帧中获得完整的DR图像。这个组合的图像帧数据可相当于如参照图6B的曲线图D所描述的表示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中所示的误差数据ε。减去误差数据(空行数据帧961)导致更准确的DR图像。
现在参考图10-11，示出了如刚才所述的将两个图像帧加在一起的示例性过程。像素数据的行在图10-11的透视图中是垂直定向的。图像数据帧951被添加到图像数据帧953，以获得用于x射线曝光903的总图像数据帧1101，其重建收集并存储在图像缓冲区中的所有图像数据。各种图像帧951、953、961可存储在图像缓冲区923的单独部分中，并且可通过相加或减去进行组合以在缓冲存储器中替换组合图像中的一个，或者可替代地，组合图像可存储在图像缓冲区的另一个部分中。外来噪声伪影在1101的组合图像中可能是不可见的，但是可在放大的图像中更好地观察到，其中可在放大的组合图像的节段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是示出与外部磁场18靠近的检测器像素传感器阵列240的另一个图。如图所示，来自磁场18的外部通量进入DR检测器壳体314并且连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，即具有范围为从一千赫兹到数百千赫兹的频率含量，这可将外来电压信号引诱到内部数据线上。如果在标准图像读出过程期间存在，那么来自这个磁场的外来信号将被添加到由患者的x射线曝光产生的实际图像数据信息。这种附加的外来信号可能引入使最终射线照相图像劣化的不可接受的图像伪影。
相对于本文所公开的实施方案，可通过每行读出两次来估计通过寄生电容贡献于图像信号的附加信号：首先，可在栅极线接通的情况下读出图像信息，随后在栅极线断开的情况下再次读出相同的行(空图像或泄漏图像)。在一个实施方案中，空图像可包括与光束接通条件相关联的附加信号。图13示出当光束接通时的图像捕获以及相关联的空图像的实例。为了形成高质量的重建图像，本文所公开的某些示例性实施方案可将至少两个图像与X射线含量、一个空图像和一个或多个滞后帧相组合。空图像可有助于提高光束断开检测的稳健性。然而，每个附加帧贡献电子噪声，以使得所得到的组合图像具有比单个常规射线照相捕获更高的噪声。这对于检测器的低曝光是特别重要的，其中相对于来自X射线曝光的量子噪声，电子噪声可以是主要因素。
图13是示出根据一个实施方案的可被用来恢复图像信息、被分解成X射线图像和空图像的示例性图像的图。像素数据的行在图13的透视图中是水平定向的。图13中所示的所有图像均使用预暗帧(未示出)的平均值(例如2、4)被暗校正。在一个实施方案中，图像被逐行地(例如，从检测器成像区域的顶部到底部)读出。光束接通时间1302的约三分之一可发生在第一图像帧1310的读出中。可在第一图像帧1310的空图像1312中看到光束伪影1380。在一个实施方案，空图像1312的光束伪影1380中的信号在光束接通周期期间在垂直方向上可以是恒定的，即除了几行上倾斜和下倾斜之外。然而，光束伪影1380在水平方向上的大小可取决于跨每列中的所有光电二极管的组合信号。
如图13中所示，第二曝光图像帧1320包含X射线图像数据的其余部分，例如，因为光束尚未接通(在那些行在第一帧1310中已被读出之后发生光束接通1302)而在第一帧1310期间未读出的信号。这个帧1320还包含来自在第一帧1310期间读出的曝光信号的滞后图像数据。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与在第一帧1310中读出的X射线信号数据对应的第二滞后图像。具有图像信息的第四帧1340也是滞后帧。对于图13中所示的示例性情况，空图像1322、1332、1342不用于任何图像校正。然而，当曝光(光束接通)跨多个帧(例如，长于一个帧，或者始于并超过帧1310)延伸时，那么对应的空图像(例如，1322、1332)可用于校正。
图14是显示用于与图13中的人手捕获类似的平场捕获的合成图像行信号的曲线图的图。将来自前两帧(例如，曲线图1401中示出的曝光图像帧1310和曲线图1402中示出的曝光图像帧1320)的信号相加，并且可在曲线图1403中看到“光束接通”期间的总信号的“柱座(pedestal)”1480。柱座1480可表示图13中所示的光束接通伪影1380或图6B的误差ε。
图15是示出本文所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)相加(操作块1550)，并且将后续的两个滞后帧(例如，1330、1340)相加(操作块1552)并且随后进行组合以形成重建图像1500(操作块1554)，同时减去空图像1(例如1312)(操作块1556)以校正或降低柱座(例如，光束接通伪影1380)。可使用在第一空帧1312之前的最后N个空暗图像来对所有空图像(例如，1312)捕获进行偏移校正(例如，组合、加权或平均)(操作块1560)。可使用在第一曝光帧1310之前的最后N个暗图像来对所有图像捕获(例如，1310、1320、1330、1340)进行偏移校正(操作块1558A、1558B)。如图15的算法中所示，来自所有相加的和减去的帧的电子噪声可正交地加起来。
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图像和滞后图像相加或从包含信号的图像中减去之前降低它们中的噪声的能力。此外，根据某些示例性实施方案，可针对包含曝光信息的帧的部分考虑噪声降低(例如，第一图像中的暗区段在光束接通之前能够接收噪声降低)。可根据图16中所示的示例性实施方案来降低最终重建且暗校正的图像中的噪声，其中图15的步骤被类似地编号并且可分别在步骤1560和1558B之后执行替代的噪声降低步骤1662和1664。如图16中所示，可使用第一噪声校正过程(例如，滤波器)来对所有滞后图像捕获(例如，1330、1340)进行噪声校正(操作块1664)。也可使用与第一噪声校正过程(例如，滤波器)不同的第二噪声校正过程(例如，滤波器)来对所有空图像(例如，1312)进行噪声校正(操作块1662)。在一个实施方案中，可将任选的不同的第三噪声校正过程应用于包含曝光信息的所有帧(例如，1310、1320)。在图16中所示的实施方案中，来自所有相加的和减去的帧的电子噪声加起来可小于正交。随后，可对校正的图像帧1500执行增益和缺陷校正。
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(信噪比)相关、响应于帧或部分帧SNR或与帧或部分帧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的至少一个曝光泄漏帧的预曝光部分、曝光部分和后曝光部分。
图17是示出在一个实施方案中的用于光束检测方法的DR检测器40的图像捕获周期的图。当DR检测器40不处于主动光束检测模式时，检测器可执行空闲刷新周期以节省功率，其中所有关键设备电压被设定在默认电平处并且读出控制器处于断电模式。检测器可执行交替的滚动复位和积分，而集成电路器件可被设定到默认状态。当检测器接收用于启动光束检测的信号时，在时间1702处，读出控制器上电并且集成电路器件被激活。在这种模式中，检测器简单地执行积分1714和读出1718的循环。积分步骤1714是任选的。这些积分块和读出块由图17中的对应矩形表示。读出方案在如图18A和18B中所示并且如本文中以上关于至少图7-8所描述的这种光束检测模式期间使用。对应于图7-8的描述利用图18A中所示的方法(一个图像行读取与一个空行读取交错)，而图17中所示的序列利用图18B中所示的方法(一个图像行读取，随后是两个空行读取)。因此，针对每行地址，数据线被读出三次，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(所有其他时序对于第二读出和第三读出是相同的)。这意味着所得到的图像帧具有传感器三倍的行数。附加行被称为空1行和空2行。
在读出控制器上电之后，检测器发信号通知主机或采集控件34它已准备好1702。此时，检测器可具有初始偏移映射，所述初始偏移映射在每个帧捕获之后得到更新。检测器在所有暗校正的图像帧上运行光束接通检测算法，直到发现光束接通事件1706(或者后续的光束接通检测1710)。可在上电1702之后捕获五个暗图像(第一个暗图像1716可被丢弃，并且随后的四个暗图像捕获可被平均以用于偏移校正)，届时检测器发信号通知主机它已准备好查找光束接通信号1704。在建立光束接通事件之后，检测器开始运行光束断开检测算法。这种算法查找包含曝光信息的最后一个帧1722，即曝光结束后的第一帧。在找到这个帧1722之后，检测器采用另两个滞后图像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。这个帧和下一个帧1722包含曝光信息，即，“光束接通”之前的图像行在第二帧中被读出。在这种情况下，需要图17中所示的总计四个帧1706、1722、1708用于图像重建。曝光可跨越需要多于四个图像用于重建的多个帧。在捕获用于当前曝光事件的第二滞后图像之后，检测器捕获四个暗帧以建立新的偏移映射，并且发信号通知主机1709它已准备好再次查找光束。这个循环重复，例如在1710处发现光束，直到检测器接收到用于退出光束检测模式1712的外部命令或者开始于上一个光束检测事件的定时器已到期，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。
可参考图19进行如下图像重建，图19示出用于根据图18B的读出方案的通过将两个空样本组合成单个空图像的空图像处理以及噪声降低。
(1)将具有曝光信息的所有N个暗校正的帧相加。(所得到的图像将被引用为E。)
(2)将空图像总和缓冲区In初始化为零。使用从i＝1...N-1的索引在所有暗校正的空帧上进行循环：如果Mn最大,i<tn,lo，那么丢弃空帧，其中根据图21，tn,lo是阈值并且Mn最大,i是空帧I的子集图像的最大值；否则对于每行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空图像In,i的行j(这些计算是在行j中以逐个像素为基础进行的)：
In,i,j＝w1·N1j-1+w2·N2j-1+w2·N1j+w1·N2j
(N1j-1是对行j-1的第一空读取，N2j-1是对行j-1的第二空读取，并且类似的命名适用于行j)。系数w1和w2应总和为0.5，并且优选地w2大于零且w1小于零。优选的设置为w1＝-13/64并且w2＝45/64。将以下缩放比例应用于图像In,i的每个像素值CV：如果绝对值(CV)<tcv，那么CV＝CV·绝对值(CV)/tcv。随后将3×1中值滤波器应用于每个像素以进一步降低噪声。将完全校正的空帧In,i添加到缓冲区In。针对16位系统的优选设置为tn,lo＝8并且tcv＝8。这些步骤在图19中示出用于单组空捕获。
(3)将偏移校正的重建曝光图像Ec计算为：Ec＝E-In
(4)如果在光束接通周期期间将光束的强度调制为例如整流正弦波，那么这表明泄漏信号的时间变化的变化结果(例如，波纹)，并且可应用另一个校正。如果用于光束接通帧的Mn最大>tn,中值，那么校正波纹伪影。针对16位系统的优选设置为tn,中值＝120。执行以下算法(可对在光束接通周期期间捕获的所有空帧执行波纹抑制)：
如果光束接通帧＝＝光束断开帧
{将来自步骤2的用于光束接通帧的组合的平滑空图像传递到波纹抑制}
否则，如果光束断开帧>光束接通帧+1
{将来自步骤2的用于光束接通帧+1的组合的平滑空图像传递到波纹抑制}
否则{如果行数–j接通>j断开
{将来自步骤2的用于光束接通帧的组合的平滑空图像传递到波纹抑制}
否则
{将来自步骤2的用于光束接通帧+1的组合的平滑空图像传递到波纹抑制}
}
光束断开帧是由光束断开检测算法所识别的在包含曝光信息的最后一帧之前的一个帧。
(5)步骤5和6中的附加校正补偿了在光束接通和断开时在曝光行和对应空行中的泄露信号之间的任何时间失配。这种失配具体地在光束非常快速地接通或断开时观察到。如果(用于光束接通帧的Mn最大>tn,高)并且(j接通>顶部边框-5)并且(j接通<底部边框+5)，那么校正光束接通伪影。针对16位系统的一个设置可以为tn,高＝200。
(6)如果(用于光束断开帧的Mn最大>tn,高)与(j断开>顶部边框-5)与(j断开<底部边框+5)，那么校正光束断开伪影。
(7)将滞后总和缓冲区L初始化为零。在两个附加的暗校正滞后帧N+1和N+2上进行循环：将以下缩放比例应用于每个滞后帧的每个像素值CV：如果绝对值(CV)<tL，那么CV＝CV·绝对值(CV)/tL。随后将3×3中值滤波器应用于每个像素以进一步降低噪声。将完全校正的滞后帧添加到缓冲区L。针对16位系统的一个设置可以为tL＝40。
(8)将完全偏移校正的重建曝光图像Ec，最终计算为：Ec，最终＝Ec+L
(9)运行增益和缺陷校正以及任何其他校正，诸如行噪声去除、直方图移位和削波。
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发光，然而，例如碘化铯具有快速响应。缓慢的闪烁体响应减轻在步骤5至7中寻址的光束伪影。对于具有GOS闪烁体的检测器，可通过输入用于tn,中值和tn,高的更高的阈值参数来跳过步骤5至7中的校正。
可在x射线系统中检测“光束接通”和“光束断开”条件，并且当检测到时，空帧可用于校正，诸如在空帧期间发生光束接通条件时。示例性光束接通和光束断开条件检测可包括以下内容。用于开始光束检测的前提条件可以是计算在面板(例如，DR检测器)上电之后就捕获的N个暗帧的平均值。在一个实施方案中，可使用针对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光束接通检测计算中排除这类异常值像素值，从而降低对面板缺陷和面板噪声的敏感度。还已知的是，当面板升温时，暗信号电平向上漂移。一个实施方案可进行操作以维持一定数目的最新暗帧的运行平均值。每当读出帧时，如果在所述帧中没有检测到图像，那么可确定所述帧为另一个暗帧，并且因此应当用于最后N个暗帧的运行平均值的计算。这种运行平均暗帧可被输入到以下描述的光束接通检测方法。
可通过将当前行中的平均信号电平与平均暗帧中的对应行的平均信号电平逐行进行比较来检测光束接通。可计算考虑到在N帧暗平均值中发现的噪声级的阈值。在一个实施方案中，当当前行与暗平均值之间的差值超过阈值时，在当前帧内已发现“光束接通”条件。在一个实施方案中，可从当前行中的平均信号电平的计算中排除已知的缺陷像素值。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)来检测光束接通。
可通过分析“空帧”的行平均值来可靠地检测光束断开事件。这在如图20所示的空行平均值(或泄漏行平均值)的示例性绘图2050中示出。在示例性绘图2050中，可清楚地看到，在第一曝光的帧期间，光束已接通并且光束已断开。一旦发现“光束接通”帧，就可以使用“空帧”中的平均信号电平来确定用于搜索光束断开事件的新阈值。在不同的实施方案中，当平均信号电平下降到低于有效信号电平的75％、50％、25％或10％时，那么光束断开条件已被发现。在一个实施方案中，可使用泄露数据(例如，空帧1312)来检测光束断开。
在另一个替代实施方案中，通过计算而不是直接测量来近似算出最终图像校正所需的曝光泄漏帧柱座。这类示例性方法是有用的，因为它使得不必直接测量曝光泄漏帧。这种方法通过首先从分图像、暗图像和滞后图像重建代表性的暗校正全图像帧来实现。由于在本实施方案中尚未获得曝光泄漏帧，所以不能使用它来从代表性图像中去除曝光泄漏帧误差。
图像的重建通过使用所有先前讨论的噪声降低技术将所有分图像帧和后续的滞后图像帧加在一起以形成重建图像来实现。操作接下来被应用于重建图像的每一列线以获得连接到任何给定列的所有像素的平均值。每一列的平均值可通过将列中的像素值加起来并除以检测器帧中的行数来获得。这些计算列平均值与在X射线束曝光期间在列数据线中产生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，可通过利用单独校准程序所获得的系数来对每一列的平均值进行缩放，所述单独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子。这个单一系数数值优选地对于那种特定检测器类型将是唯一的。
可在初始检测器校准过程中通过将检测器放置在曝光全图像帧的均匀曝光X射线束之下来测量用于检测器类型的泄漏系数。曝光强度可在检测器读出电子器件的最大或全刻度曝光的50％至100％之间变化。在X射线曝光事件的时间周期期间，捕获曝光泄漏帧。与曝光泄漏帧一起，还可捕获若干个其他帧，并且所述其他帧包括：至少一个暗泄漏帧、一个图像帧以及至少一个暗图像帧。
首先可通过减去暗泄漏帧来对曝光泄漏帧进行暗校正，以获得代表曝光期间数据线上的泄漏信号的代码值。由于曝光在检测器表面区域上是均匀的，所以在所有列线上的曝光泄漏帧代码值可以是大约相同的值。接下来，通过减去至少一个暗帧来对所捕获的图像帧进行暗校正，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均匀的，所以暗校正图像的代码值对于所有像素也将是近似相同的。然而，为了从图像中获得一个代表性的代码值，对全图像进行平均以获得用于图像帧曝光的平均代码值。这个平均代码值可被命名为I平均，从暗校正的曝光泄漏帧获得的曝光泄漏值可被命名为U泄漏，并且X射线束曝光时间可被命名为t曝光。用于这种特定检测器的数据线的泄漏系数K泄漏现在可由以下方程式确定：
(U泄漏×t曝光)/I平均＝K泄漏
例如：如果泄漏校准曝光量级被设定为全刻度的80％，那么针对14位检测器，曝光将为0.8×16,384或13,107代码值。如果X射线束曝光周期为100ms，那么曝光泄漏帧数据将在100ms曝光周期期间读出的那些数据线中具有可测量值。因此，如果在这个曝光期间的平均曝光泄漏帧代码值为例如230，那么用于这个检测器的泄漏系数将被计算为：
230×.1秒/13,107＝.00175
现在可以使用这个系数来校正包含曝光泄漏帧柱座误差的重建的X射线图像。如前所述，通过从用于每列的重建图像中取列平均值并将其乘以所测量的检测器泄漏系数K来实现来自实际X射线图像帧的曝光泄漏帧的计算。作为实例：如果给定的列j具有3498的总计平均代码值并且X射线束曝光周期为100ms，那么用于这个列j的曝光泄漏帧误差将为3498×.00175/Tb，其中Tb是以秒为单位的光束接通时间。在这个实例中，Tb为100mS，因此用于列j的曝光泄漏帧误差将等于(3498×.00175/.1)或61代码值。随后在X射线束曝光周期重合的行处从第j列中的图像中减去这个数。通过识别在所检测的光束接通时间与光束断开时间之间的曝光周期期间哪些行正被有效地读出来确定这个位置。可以仅从在曝光期间有效地读出的行中减去列曝光泄漏值。
由于可能发生光束接通时间可能长于一个图像帧的读出时间(也就是说，光束曝光周期长于帧读出时间)，所以可能存在从一帧到下一帧被连续读出并且在两个读出值中具有曝光泄漏误差的一些行。这意味着当重建分图像帧时，可能存在可不止一次减去曝光泄漏值的某些行。作为实例，如果确定在光束曝光期间行n至行n+234被读出两次，那么对于列j数据线的行n至n+234，所计算的曝光泄漏误差将为2×61或122。
对所有列线重复列泄漏帧误差代码的计算，以获得在读出过程期间引入到图像中的曝光泄漏帧误差。为了从重建图像中去除曝光泄漏帧误差，针对在X射线曝光光束接通的时间期间读出的那些行，从重建的图像行中逐列地减去所计算的列泄漏误差。因此，当检测到光束接通条件时，必须建立正被读出的行，并且当检测到光束断开条件时，必须建立正被读出的最后一行。
可通过在已检测到光束接通事件之后将图像行数据值与读出过程同时进行比较来检测光束断开事件。在这类示例性方法中，将数据的每个特定图像行与完全相同图像行的前一个读出帧进行比较，以确定当前图像行中的目前读出值是大于、小于还是近似等于前一帧中的读出值。如果在读出特定图像行时光束在前一帧中被接通并且在同一行的读出期间在下一帧期间仍处于接通状态，那么所述值将近似相同。
在已确定何时发生光束断开事件的情况下，可以确定何时停止读出曝光图像数据。连续读出的性质是，可以从光束接通的行读出图像数据，直到超出光束断开事件的时间的一个全帧为止(例如，以捕获完整的曝光图像)。根据空图像，确定在第一图像帧(例如，1310)期间光束断开。然而，图像数据的存在清楚地持续到下一图像帧(例如，图像帧1320)中的对应行。
第二，噪声降低可应用于空图像。可以使用各种方法。在一个实施方案中，可将中值滤波器或其他低通滤波器应用于图像。滤波器优选地可维持与光束接通事件和光束断开事件相关联的图像中的顶部边缘和底部边缘。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。
如本文所例示，可在x射线曝光-积分周期已发生之后执行用于DR检测器系统的图像读出过程。图像读出操作的目的是从由曝光-积分过程产生的DR检测器的像素阵列获取x射线曝光的患者图像数据。如本文所述，可将图像信息从检测器阵列中的每个像素行顺序地读出到内部图像缓冲区中。第一曝光图像读出之后可紧接着第二非曝光积分周期，所述第二非曝光-积分周期可在不存在照射DR检测器的传感器阵列的入射x射线辐射的间隔期间执行。由于在非曝光-积分周期期间不存在x射线辐射，所以在第二读出图像(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留下了检测器像素阵列中剩余的小百分比的信号数据，所以第二读出操作恢复这种留下的信号数据。第二读出图像通常被称为图像滞后或简单地称为暗图像。可重复这些步骤以获得不具有x射线辐射的第三非曝光-积分操作图像，以获得第二暗图像帧。可对所获取的图像帧的集合执行后处理操作，例如，可将具有一帧或两帧的曝光图像、第一未曝光暗图像帧和第二未曝光暗图像帧加在一起或以其他方式进行处理，以产生最终不含伪影的DR检测器图像。
随后可处理图像数据和空行数据的补集，以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，如本文所述。在一个实施方案中，当外来信号大小高于某个阈值时，可通过从图像读出数据中组合(例如，减去、加权)空行数据的处理来补偿或从图像数据中去除外来信号。从图像读出数据中减去空行数据可降低或去除来自图像读出数据的外来信号噪声，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。
对这类方法的一个警告是，因为图像读出操作与空行读取操作并不完全同步，所以如果外来信号的频率分量是大于(例如，两倍)空行读取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都可能存在一定误差。这个条件违反了奈奎斯特采样标准，并且可在空行读取数据中产生错误的混叠信号。如果存在这些混叠信号，那么通过减去两个图像集合可能难以从图像数据中去除外来信号。
当外来信号频率可能高于读出采样频率时，可使用另一种方法。这种方法实现在已启动x射线曝光过程之前执行的一系列空行读取操作，并且可用来检测在x射线曝光和图像读出操作已开始之前是否存在来自存在于数据线上的外部低频磁场的外来信号噪声。在这种情况下，执行连续的空行读取，并且将数字化数据线信号存储到类似于图8中所示的缓冲区的临时行缓冲区中。然后将实时数字处理算法应用于来自空行读取操作的数据，以便通过比较所获得的数据的大小或强度来确定是否存在任何外来信号。虽然外部磁场的频率将最可能大于空行读取采样频率，但是空行读取数据中的混叠信号不再是问题，因为这种方法仅需要检测外来信号是否存在。
根据示例性实施方案，空行读取数据可以以多种方式用于检测、补偿、减少和防止外来信号干扰标准图像读出操作。一个空行读取过程实施方案可用来在x射线曝光发生之前检测外来信号(例如，空行读取数据)的存在。如先前所讨论的，当同时执行图像读出操作与x射线辐射曝光操作时，外来信号被施加到像素阵列传感器中的所有数据线上。单个数据线上外来信号的大小取决于沿整个数据线的每个光电二极管位点处的光子数，并且这取决于在沿数据线长度的光电二极管位点处照射闪烁体的x射线注量的强度。
用于检测数据线上外来噪声的示例性数字处理算法可使用放置在DR检测器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)在固件和软件中实现。如果检测到任何外来信号，那么这个条件可由DR检测器系统硬件和软件通过系统控制台处可见/可听警报传送给操作员。操作员可随后采取预防措施来去除磁场源，以避免干扰DR检测器系统图像读出操作。这对于便携式无线DR检测器系统特别有用，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，可以在医院或诊所内的许多不同位置进行操作。
当根据本文所述的实施方案使用交错的空行读取操作来对图像读出操作进行补充时，可提供装置来在x射线曝光期间执行图像读出操作，并且寻址或去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，通过在图像行读出过程之后跟随有对应的空行读取过程，由数据线上的外来泄漏电流产生的误差可被确定为与图像数据无关并且与图像数据分离。由于即使在TFT被全部关闭时数据线上也存在泄漏电流，这提供了一种用于就在每个图像行读取之后测量外来泄漏电流的方法。由于泄漏电流是单独且独立地测量的，所以可在后处理操作中从图像数据中减去所述泄漏电流。此外，因为到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，所以不存在在空行读取数据中将存在混叠误差的危险。
在一个实施方案中，公开了基于连续读出的稳健的光束接通和断开检测方法。所述方法可在作为DR检测器组件的一部分的处理芯片(例如FPGA(现场可编程门阵列))上实现，并且可用来控制其操作。DR检测器可以与作为主机处理系统的一部分的主机处理器(诸如本文所述的图像处理系统34)进行有线或无线通信。参考图21，描绘了示例性DR检测器2100示意图中的可控像素寻址的表示。如本文所述，单个像素、像素子集或整个像素阵列可在DR检测器2100中按列和行进行可编程地寻址或访问。如图21中所示，像素列垂直地延伸，并且像素行水平地延伸。为了实践本文所述的方法，在示例性实施方案中，像素列可在逻辑上被划分成M个块m，其中M＝5，并且每个块m包括512个像素列。每行k可因此被假设成包含总计(5×512)个像素，其中在M个块中的每一个中具有512个像素。示例性像素子集2102可被假设成包含512个连续的像素列和K个连续像素行k，其中在一个示例性子集大小中，K＝8。为了图像分析、即光束接通和断开检测的目的，针对每个像素子集2102计算并存储单个统计度量。这个图像在尺寸上明显小于原始图像，并且被称为“条”图像。如本文所用，术语“线”可指条图像的整行，在这种情况下，包含五个图像平均值，一个图像平均值用于5个子集中的每一个。DR检测器2100中的整个像素阵列可在逻辑上被划分成许多相等大小的子集2104，其在大小上与示例性子集2102类似。可针对图像帧(例如，图13中的1310和1320)和空帧(例如，图13中的1312)计算“条”图像或子集图像。可针对图13中所示的帧中的任一个存储条图像。优选地，条图像的大小是检测器的行数的M倍。为了减少每帧存储的信息量，此外，可针对条图像计算统计度量并将所述统计度量存储为单独的条图像。例如，除了或代替帧的原始条图像，可以存储用于条图像的每一行的M值的最大值。这种条图像或子集图像将具有用于检测器的每一行的条目。可能需要若干不同种类的条图像来进行光束接通和断开事件的稳健检测。例如，一个条图像可包含512列宽和8行(先前行中的7行和当前行)高的M个像素子集的平均像素值，然而另一个条图像包含512列宽和一行高的像素子集的平均像素值。如果原始条图像中的条目的平均值超过预先确定的阈值，那么另一个条图像可以是从包含接收条目一的平均像素值的条图像推导出的逻辑阵列。
本文所述的方法可用于检测撞击检测器2100的像素的x射线束，例如“光束接通”事件。在一个实施方案中，本文所述的方法可用于检测x射线束，所述x射线束用于在DR检测器2100中捕获物体的紧密准直图像，诸如图22中所示，其中物体2204的图像2202被捕获以使得仅DR检测器2100的图像帧2200中的像素总数的一部分接收x射线。为了检测准直到检测器中总像素的部分数目中的x射线束，所述捕获部分可以出现在成像像素阵列中的任何地方，可执行以下所公开的方法来处理整个成像像素阵列。因此，虽然以下描述可指代处理成像像素子集2102，但是所述方法被重复执行以处理DR检测器2100中的所有成像像素子集2104。
图23A-23B是示出实践本发明的实施方案的示例性方法的流程图。图23A-23B的流程图可以是由设置在如本文所公开的包括处理器和相关联FPGA的DR检测器实施方案40、300中的编程电子电路执行的计算机实现的方法，并且编程方法的部分可由与设置在DR检测器2100中的电子电路进行有线或无线通信的主机处理系统执行。
参考如图21和图23A中所示的具有像素寻址的DR检测器2100示意图，所述方法的步骤2301可由DR检测器的技术人员或其他操作员启动以激活DR检测器的图像捕获模式。在步骤2301处，将顺序的图像帧捕获在DR检测器中。在一个实施方案中，连续地捕获图像帧，其中捕获速率受DR检测器的帧速率的限制。帧速率可至少部分地由成像像素的成像积分时间和DR检测器2100的图像读出时间确定。在将x射线源14朝向DR检测器发射之前，捕获的图像帧可包括一个或多个暗图像帧。在步骤2303处，可将至少一个捕获的暗图像帧存储在DR检测器中的帧缓冲区中。在步骤2304处，将另一个图像帧捕获在DR检测器2100中。对这个图像进行暗校正，计算一个或多个子集图像或“条”图像，并且在比较步骤2305中将条图像与预先确定的阈值进行比较。基于比较步骤2305，在步骤2307处，检测器2100或可替代地主机系统34确定x射线源14是否已激活以及其x射线束是否已到达检测器2100。如果在步骤2307处确定尚未检测到x射线束，那么在步骤2309处将当前捕获图像帧作为暗图像帧进行处理并与已经存储在帧缓冲区中的暗图像帧组合，并且将组合的图像帧存储到帧缓冲区中以代替帧缓冲区的先前内容。在一个实施方案中，在检测到x射线束之前，可连续地捕获图像帧并将其作为一个或多个暗图像帧进行处理。在一个实施方案中，在连续地捕获暗图像帧时，通过将帧中的每个像素的数据强度进行平均来将一个或多个捕获的暗图像帧组合到一个帧缓冲区中。在一个实施方案中，可计算运行平均值并将其作为平均暗图像存储在帧缓冲区中，或者可替代地，可利用用于一系列组合的捕获暗图像帧的各种加权方案中的任一种来计算运行加权平均值。在步骤2309处将当前图像帧组合到帧缓冲区中之后，所述方法返回到步骤2305。在步骤2303与步骤2311之间的所有处理可实时地发生，因为每个图像是逐行处理的。例如，处理器在步骤2304中可读取一行图像帧，在步骤2303中减去暗帧缓冲区的对应行，在步骤2305中产生当前行的子集图像并与阈值进行比较。
基于比较步骤2305，如果在步骤2307处检测到x射线束，那么在步骤2311处，将一个或多个附加图像帧和滞后帧捕获在检测器中。可对所捕获的许多附加图像帧进行预编程。比较步骤2305可包括各种模式的像素强度比较以确定检测器2100是否已检测到x射线束，即是否已捕获x射线曝光图像帧。在一个实施方案中，步骤2305可将子集图像中的每个像素的像素强度与阈值进行比较，并且如果任何像素值超过阈值，断言光束接通。在一个实施方案中，步骤2305可将当前捕获图像帧的子集图像的每一行与所存储的暗图像帧的所存储子集图像的相同行进行比较，并且如果任一差值超过了预先确定的阈值，建立光束接通条件。在一个实施方案中，步骤2305可将逻辑子集图像与阈值进行比较，由此通过将阈值应用于当前暗校正的捕获图像帧的第一子集图像来形成逻辑子集图像。例如，如果第一子集图像中的像素值超过预编程的阈值，那么次级子集图像的像素接收条目1。否则，它的逻辑值为零。如果次级条图像中的一列的K个连续行具有条目一，那么建立光束接通条件。K的优选值是在8与16之间。如本文所述，捕获图像帧和对应子集图像可存储在检测器2100中的两个或更多个帧缓冲区中。暗图像帧和当前捕获图像帧可存储在单独的帧缓冲区中以在程序控制下执行比较。
在步骤2311之后，如下所述，可以可编程地调用替代程序2313。如果不执行替代程序2313，那么在步骤2315处，在步骤2315处将当前捕获图像帧、所存储的暗图像帧和一个或多个附加图像帧组合以形成可被称为投影图像的曝光射线照相图像帧。在一个实施方案中，步骤2315可包括将当前捕获图像帧添加到一个或多个附加图像帧以形成总和帧，并且随后从其中减去所存储的暗图像帧以形成曝光射线照相图像帧，所述曝光射线照相图像帧如本文所述可以是由捕获暗图像帧的组合形成的复合暗图像帧。在一个实施方案中，步骤2315可包括从每个附加图像帧以及从当前捕获图像帧中实时减去所存储的暗图像帧，并且将暗校正的当前捕获图像帧添加到一个或多个暗校正的附加图像帧以形成曝光射线照相图像帧。再次，这种处理可以逐行为基础通过(FPGA在检测器上实时地执行。
目前所公开的方法的替代实施方案还可包括在步骤2311之后分支的程序2313或方法，所述程序2313或方法可被可编程地选择来执行，由此在步骤2317处，将当前捕获图像帧2310的子集图像的像素强度与紧接在前的捕获图像帧(先前图像的2305或2310)的相同子集图像的像素强度进行比较。在步骤2312处，响应于比较步骤2317，可确定当前捕获图像帧不是最终图像帧。如果是这样的话，那么在步骤2314处，可存储当前捕获图像帧并捕获附加图像帧，并且所述方法返回到步骤2310。如果在步骤2312处确定当前捕获图像帧是最终图像帧，那么在步骤2316处终止附加图像帧的捕获，并且如上文所述，通过使用如以上针对步骤2315所述的方法中的任一种来组合当前捕获图像帧、所存储的暗图像帧和一个或多个附加图像帧，处理在步骤2315处继续。比较步骤2317可包括各种比较模式，用于确定当前图像帧是否是最终图像帧，即，所有x射线曝光信息是否包含在当前捕获图像帧和一个或多个先前存储和/或组合的图像帧中。在一个实施方案中，在步骤2317中使用次要子集图像，所述次要子集图像包含先前图像捕获的主要子集图像2305的和当前图像捕获的主要子集图像2310的行最大值。在第一实施方案中，如果对于任一行，当前图像(2310)的次要子集图像的像素值低于预先确定的阈值并且先前图像(前一帧的2305或2310)的次要子集图像的像素值低于同一预先确定的阈值，那么条件2312(最后一个图像帧)为真。在第二实施方案中，如果对于任一行，当前图像(2310)的次要子集图像的像素值小于先前图像(前一帧的2305或2310)的次要子集图像的像素值的预先确定的分数(低于1)，那么条件2312(最后一个图像帧)为真。在另一个实施方案中，暗校正的空帧的所存储子集图像还被另外用来在步骤2317和2312中识别包含曝光信息的最后一帧。在本实施方案中，图21中所示的像素子集的平均强度是以逐行为基础计算的，并且针对每一帧仅存储所有行值的最大值。如果先前空帧的子集空图像的最大像素值高于预先确定的阈值并且当前空帧的子集空图像的最大像素值高于先前子集空图像的预先确定的分数(低于1)，那么下一个图像帧而不是当前图像帧是包含曝光信息的最后一帧。如果图像帧的子集图像的任何分析将当前帧误识别为具有曝光信息的最后一帧，那么这个信息是特别有用的。同样地，图像帧的子集图像的分析可能错过当前帧是包含曝光信息的最后一帧。在这种情况下，如果先前空帧的子集空图像的最大像素值高于预先确定的阈值并且当前空帧的子集空图像的最大像素值低于先前子集空图像的预先确定的分数(低于1)，那么当前帧可被正确地识别为最后一帧。本章节中所讨论的光束接通和光束断开检测的实施方案显示：次级子集图像和三级子集图像可根据图21使用各种统计度量(例如最大值、均值和逻辑阵列)从初级子集图像导出。可针对图像帧和空帧计算这些减少的数据集。这些减少的数据集增加光束接通和光束断开检测算法的计算效率并且减少所需的存储量。
以下章节示出可在图像处理器(例如，FPGA)上进行编程的用于光束接通/断开检测程序的算法。通过以下方式来初始化检测器以进行光束接通检测：捕获至少i+1个暗图像(其中i≥1)、根据以下所示的等式计算捕获图像的暗平均值并且通过使用当前累积平均值对每个新捕获的暗图像进行加权来维持累积暗平均值。在一个实施方案中，i＝4，用于计算初始累积暗平均值。如本文所解释的，在栅极线接通(图像捕获)和栅极线断开(空图像捕获)的情况下读出每个图像帧的每条线(每一行)。当检测器准备好用于光束检测和曝光图像捕获时，针对暗图像和空图像维持单独的累积暗平均值。
维持运行暗平均值而不是累积平均值也可能是有利的。如果在步骤2307中将帧j识别为不具有图像内容，那么根据以下方程式(索引i和n指代图像和空图像)在当前暗平均值Oi,j-1和On,j-1与新暗图像Di,j和Dn,j之间计算加权平均值Oi,j和On,j：
Oi,k＝w·Di,k+(1-w)·Oi,k-1
On1,k＝w·Dn1,k+(1-w)·On1,k-1
其中加权因子w是在0与1之间。在一个实施方案中，w＝0.2，其在维持四个图像的运行平均值的实施方案中可能是有用的。
参考图21和图23A-23B，由于读出了图像的每一行，所以可从每个像素中减去暗平均值。每个暗校正的行k被划分成m＝1...M个块，其为N个像素宽。计算并存储每个块中的N个像素上的平均捕获强度Am,k。对于任一块m，如果当前行和先前的K-1行可针对图像帧和空帧计算这些减少的数据集。这些减少的数据集增加光束接通和光束断开检测算法的计算效率并且减少所需的存储量。
以下章节示出可在图像处理器(例如，FPGA)上进行编程的用于光束接通/断开检测程序的算法。通过以下方式来初始化检测器以进行光束接通检测：捕获至少i+1个暗图像(其中i≥1)、根据以下所示的等式计算捕获图像的暗平均值并且通过使用当前累积平均值对每个新捕获的暗图像进行加权来维持累积暗平均值。在一个实施方案中，i＝4，用于计算初始累积暗平均值。如本文所解释的，在栅极线接通(图像捕获)和栅极线断开(空图像捕获)的情况下读出每个图像帧的每条线(每一行)。当检测器准备好用于光束检测和曝光图像捕获时，针对暗图像和空图像维持单独的累积暗平均值。
维持运行暗平均值而不是累积平均值也可能是有利的。如果在步骤2307中将帧j识别为不具有图像内容，那么根据以下方程式(索引i和n指代图像和空图像)在当前暗平均值Oi,j-1和On,j-1与新暗图像Di,j和Dn,j之间计算加权平均值Oi,j和On,j：
Oi,k＝w·Di,k+(1-w)·Oi,k-1
On1,k＝w·Dn1,k+(1-w)·On1,k-1
其中加权因子w是在0与1之间。在一个实施方案中，w＝0.2，其在维持四个图像的运行平均值的实施方案中可能是有用的。
参考图21和图23A-23B，由于读出了图像的每一行，所以可从每个像素中减去暗平均值。每个暗校正的行k被划分成m＝1...M个块，其为N个像素宽。计算并存储每个块中的N个像素上的平均捕获强度Am,k。对于任一块m，如果当前行和先前的K-1行的平均值超过预先确定的阈值，那么建立光束接通条件。典型的实例是K＝8、M＝5、N＝512。K行×N个像素的区段被称为如图21中所示的像素子集。在所述实例中，将像素的若干子组的平均值、即每行的512个列上的平均值与阈值进行比较，并且根据比较的结果，为8行中的每一行设定一个位。所有8行的结果的逻辑与组合提供用于光束接通检测的最终决策标准，即统计度量。针对16位系统的优选阈值是在8与25之间。阈值可基于块行平均值的预期噪声。
本文所公开的方法解决了在如图22中所示的紧密准直射线照相图像中检测x射线束接通的问题。通过逐行和逐块地检查这种图像，所述方法对准直区域位于成像像素阵列中的情况不敏感。当与一些硬件驱动的光束检测方法相比时，上述方法是有利的，所述硬件驱动的光束检测方法只在准直器开放区域居中时起作用。此外，本文所述的实施方案可通过要求单个块的八个连续行被测量为超过阈值来稳健地抵抗过多的行噪声(其示例性来源已在本文解释)和检测器缺陷。
在另一个实施方案中，可使用暗校正图像和空图像来进行光束断开条件或事件的稳健检测。光束断开算法检测具有曝光信息的最后一帧或最终帧，所述最后一帧或最终帧是实际光束断开事件之后的一帧。这通过将当前捕获帧中的像素子集与紧接在前的帧中的相同像素子集的平滑块行平均值进行比较来实现。光束断开检测算法可包括如下文所述的步骤。
(1)在检测到光束接通事件之后，继续计算M个块或条(参考一个块长度的行)的暗校正行平均值。针对每一行k，对当前行和先前的K–1行的结果进行平均。结果是M Am,k值。针对每一行，将所有Am,k的最大值存储为Ak。在帧结束时，将所有Ak值保存到缓冲区Ak0，并且将所有Ak0值的最大值保存为Ak0最大。
(2)在光束接通事件之后，针对每一行k，计算空图像的M个条的暗校正行平均值。针对每一行k，对当前行和先前的K–1行的结果进行平均。结果是M ANm,k值。针对每一行，将所有ANm,k的最大值存储为ANk。当运行通过行时，更新所有存储的ANk值的最大值AN最大。在帧结束时，将所有ANk值的最大值保存为ANj,最大，其中j是帧索引。
对于每一帧，重复步骤(1)和(2)直到已找到具有曝光信息的最后一帧。一旦已经根据步骤(1)针对行k计算出了Ak并且已经根据步骤(2)更新了AN最大，就执行以下程序化比较：
如果(Ak0>t断开,高与Ak<ts·Ak0)或(Ak0≥t接通与Ak<t接通{
如果(ANj,最大>t接通与ANj,最大>tn·ANj-1,最大)
最后一个曝光帧＝帧j+1(当前帧+1)
否则
最后一个曝光帧＝帧j(当前帧)}
}
否则{
如果ANj-1,最大>t断开_高与ANj,最大≤tn·ANj-1,最大
{最后一个曝光帧＝帧j(当前帧)}
}，
其中j是帧索引。外部如果条件将当前图像帧与前一帧进行比较。内部如果条件使用来自空图像的附加信息来简化结果。用于16位处理系统的阈值电平t断开,高、tn和ts的优选设置为t断开,高＝64、tn＝0.25并且ts＝0.125。分别针对前一帧和当前帧的ANj-1,最大和ANj,最大来自步骤(2)。所述算法通过在当前帧和前一帧的比较中使用具有最高信号的块并且通过在选定数目的相邻行上求条行平均值来稳健地对抗准直、噪声和缺陷方面的差异。
所述算法通过在当前帧和前一帧的比较中使用具有最高信号的块并且通过在选定数目的相邻行上求条行平均值来稳健地对抗准直、噪声和缺陷方面的差异。
如本领域的技术人员将了解，本发明的各方面可体现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各方面可以采用以下形式：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”、“电路系统”或“系统”。另外，本发明的各方面可采用体现在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，所述一个或多个计算机可读介质上体现有计算机可读程序代码。
可以使用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是(例如)但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、设备或装置或者前述系统、设备或装置的任何合适组合。计算机可读存储介质的更具体实例(非详尽列表)将包括以下介质：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机软盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光学存储装置、磁性存储装置或前述介质的任何合适组合。在本文件的上下文中，计算机可读存储介质可以是可含有或存储供指令执行系统、设备或装置使用或结合所述指令执行系统、设备或装置来使用的程序的任何有形介质。
在计算机可读介质上实施的程序代码和/或可执行指令可以使用任何适当的介质来传送，所述介质包括但不限于无线、有线线路、光纤电缆、RF等或前述介质的任何合适组合。
用于进行本发明方面的操作的计算机程序代码可以用一种或多种编程语言的任何组合来编写，所述编程语言包括面向对象的编程语言，诸如Java、Smalltalk、C++等，以及常规程序性编程语言，诸如“C”编程语言或类似的编程语言。程序代码可以完全在用户的计算机(装置)上执行，部分地在用户的计算机上执行，作为独立的软件包执行，部分地在用户的计算机上且部分地在远程计算机上执行，或完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情景中，远程计算机可通过包括局域网(LAN)或广域网(WAN)的任何类型的网络连接至用户的计算机，或可(例如，使用互联网服务提供商以通过互联网)与外部计算机形成连接。
本文中参考根据本发明的实施方案的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图图解和/或方框图来描述本发明的各方面。应了解，流程图图解和/或方框图的每一个方框以及流程图图解和/或方框图中的方框的组合可通过计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器以便产生一种机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器运行的指令建立用于实施流程图和/或方框图一个或多个方框中所规定的功能/动作的手段。
还可以将这些计算机程序指令存储在可以引导计算机、其他可编程数据处理设备或其他装置以特定方式起作用的计算机可读介质中，以使得存储在计算机可读介质中的指令产生一种制品，所述制品包括实现在流程图和/或方框图的一个或多个方框中规定的功能/操作的指令。
计算机程序指令也可以加载到计算机、其他可编程数据处理设备或其他装置上以使得在计算机、其他可编程装置或其他装置上执行一系列操作步骤来产生计算机实施的过程，使得在计算机或其他可编程设备上运行的指令提供用于实施流程图和/或方框图一个或多个方框中所规定的功能/动作的过程。
本说明书使用实例来公开本发明，包括最佳模式，同时也让本领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造并使用任何装置或系统，以及实施所涵盖的任何方法。本发明可获得专利的范围由权利要求书来限定，并且可包括本领域技术人员能够想到的其他实例。如果其他此类实例的结构要素与权利要求书的字面意义相同，或者如果此类实例包括的等效结构要素与权利要求书的字面意义无实质差别，则此类实例也属于权利要求书的范围。

Claims (19)

1.一种操作DR检测器的方法，所述方法包括：
在所述检测器中捕获图像帧，包括在所述检测器中捕获至少一个暗图像帧以及将暗图像帧存储在所述检测器中；
检测撞击所述检测器的x射线束，其中所述检测x射线束的步骤包括：
将用于当前捕获图像帧中的像素子集的统计度量与所存储的暗图像帧中的像素子集的相同统计度量进行比较；以及
响应于所述比较步骤，确定所述当前捕获图像帧是x射线曝光图像帧；
在所述检测x射线束的步骤之后，在所述检测器中捕获至少再一个图像帧；
将所述当前捕获图像帧和所述至少再一个图像帧相加；以及
减去所存储的暗图像帧，以形成曝光图像帧。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述比较步骤包括确定是否超过所述像素子集之间的像素强度差阈。
3.如权利要求2所述的方法，其还包括：选择由连续像素列的相同子集和连续像素行的相同子集组成的所述像素子集；以及存储用于每个像素子集的至少一个统计度量。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述捕获图像帧的步骤还包括在所述检测器中捕获多个暗图像帧，并且所述存储暗图像帧的步骤包括计算并存储所述多个捕获暗图像帧的平均值。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述比较步骤还包括将用于所述当前捕获图像帧中的所述像素子集中的每一行的统计度量与用于所存储的暗图像帧中的所述像素子集中的相同行的统计度量进行比较。
6.如权利要求3所述的方法，其中所述比较步骤还包括将所述当前捕获图像帧中的所述像素子集中的每一行的平均强度与所存储的暗图像帧中的所述像素子集中的相同行的平均强度进行比较。
7.如权利要求3所述的方法，其中所述比较步骤还包括将所述当前捕获图像帧中的所述像素子集的平均强度与所存储的暗图像帧中的所述像素子集的平均强度进行比较。
8.如权利要求6所述的方法，其中所述比较步骤还包括将用于所述当前捕获图像帧中的所述像素子集的统计度量阵列的一部分或全部与阈值进行比较，以形成所述当前捕获图像的所述像素子集的相同部分或全部的另一统计度量阵列。
9.如权利要求3所述的方法，其中所述捕获图像帧的步骤还包括以所述检测器的帧速率捕获连续的图像帧序列。
10.如权利要求9所述的方法，其还包括在积分周期期间对x射线束进行积分以及在读出周期期间读出所述积分的x射线束，其中所述积分周期和所述读出周期确定所述帧速率。
11.一种操作DR检测器的方法，所述方法包括：
在所述检测器中捕获图像帧，包括在所述检测器中捕获至少一个暗图像帧以及将平均暗图像帧存储在所述检测器中；
检测撞击所述检测器的x射线束，其中所述检测x射线束的步骤包括：
将用于当前捕获图像帧中的像素子集的统计度量与用于所存储的暗图像帧中的像素子集的相同统计度量进行比较；以及
响应于所述比较步骤，确定所述当前捕获图像帧是包含曝光信息的x射线曝光图像帧；
在所述检测所述x射线束的步骤之后，在所述检测器中连续地捕获具有曝光信息的图像帧；
检测包含曝光信息的最终图像帧，所述检测所述最终图像帧的步骤包括：
将当前捕获图像帧中的像素子集的强度与紧接在前的捕获暗图像帧中的相同像素子集的强度进行比较；以及
响应于确定所述像素子集之间的强度差值低于预先确定的阈值，进一步确定所述当前捕获图像帧是所述包含曝光信息的最终图像帧；以及
将包含曝光信息的所有图像帧相加；以及
通过减去所述平均暗图像帧来暗校正所述相加的图像帧以形成曝光图像帧。
12.如权利要求11所述的方法，其还包括计算先前平均暗图像帧和当前暗图像帧的加权平均值以确定所述平均暗图像帧。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述比较所述像素子集的所述强度的步骤包括：将所述当前捕获图像帧中的所述像素子集中的每一行的平均强度与所述紧接在前的捕获图像帧中的所述像素子集中的相同行的平均强度进行比较。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述比较所述像素子集的所述强度的步骤还包括：将所述当前捕获图像帧中的所述像素子集中的每一行的暗校正平均强度与所述紧接在前的捕获图像帧中的所述像素子集中的相同行的暗校正平均强度进行比较。
15.如权利要求14所述的方法，其还包括确定所述紧接在前的捕获图像帧中的所述像素子集的所述暗校正平均强度是否高于预先确定的阈值。
16.如权利要求15所述的方法，其还包括：如果所述捕获图像帧中的所述像素子集的所述暗校正平均强度高于预先确定的阈值，终止所述连续地捕获图像帧的步骤。
17.如权利要求11所述的方法，其还包括：响应于检测到所述包含曝光信息的最终图像帧，终止所述连续地捕获图像帧的步骤。
18.如权利要求17所述的方法，其中当所述捕获图像帧中的所述像素子集的所述平均强度低于所述紧接在前的图像帧中的相同像素子集的预先确定的分数时，终止所述连续地捕获图像帧的步骤。
19.一种DR检测器，其包括：
存储指令的机载图像处理单元，所述指令在被执行时致使所述DR检测器执行如权利要求1所述的步骤。
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