CN109602430B - 骨科射线成像机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种骨科射线成像机，包括：高压供电机构，位于骨科射线成像主体内，包括交流输入端、滤波整流电路、功率因数校正电路、串联调整电路、全桥逆变电路、变压器升压电路和反激式开关电源；所述交流输入端与所述滤波整流电路连接，所述滤波整流电路与所述功率因数校正电路连接；辐射量调节设备，用于基于对象物种类型确定对应的辐射强度，并将所述辐射强度发送给所述骨科射线成像主体的辐射控制设备；所述骨科射线成像主体的辐射控制设备通过调节射线发射强度以将所述骨科射线成像主体的射线辐射量与所述辐射强度一致。通过本发明，提升了骨科射线成像机的智能化等级。

Description

骨科射线成像机

技术领域

本发明涉及射线成像机领域，尤其涉及一种骨科射线成像机。

背景技术

射线成像机利用射线束通过被测对象投影在探测器的阵列上，相比于传统平面成像，可以提取和处理更多的有效信息,获得更准确、分辨率更高的图像。

射线成像(x,γ等电磁辐射和其他粒子)是利用射线束通过被测对象 (例如不同形状的工件﹑人体的器官等)投影在探测器的阵列上，通过电子学读出和计算机数据采集和分析系统，使被测对象的内部结构的图像重现在计算机屏幕上的一项综合性高新技术，它是建立在多学科交叉和渗透基础上的一个新的学科生长点，已广泛应用于生命科学﹑医学﹑材料科学﹑工业﹑国防﹑交通﹑安检等领域。

发明内容

为了解决目前骨科射线成像机成像模式固定，无视检查对象的物种类型的技术问题，本发明提供了一种新的骨科射线成像机，用于解决上述技术问题。

本发明至少具有以下三个重要发明点：

(1)对骨科射线成像机成像物种类型进行针对性辨识，以基于辨识结果确定骨科射线成像机的不同辐射量；

(2)在对图像执行定制亮度调整处理后，对亮度调整前后图像进行选定区域的亮度对比分析；

(3)基于亮度调整前后图像进行选定区域的亮度对比分析结果，确定是否需要对亮度调整后图像执行后续边缘增强处理。

根据本发明的一方面，提供了一种骨科射线成像机，所述成像机包括：

高压供电机构，位于骨科射线成像主体内，包括交流输入端、滤波整流电路、功率因数校正电路、串联调整电路、全桥逆变电路、变压器升压电路和反激式开关电源；其中，所述交流输入端与所述滤波整流电路连接，所述滤波整流电路与所述功率因数校正电路连接。

更具体地，在所述骨科射线成像机中：所述功率因数校正电路与所述串联调整电路连接，所述全桥逆变电路与所述串联调整电路连接。

更具体地，在所述骨科射线成像机中：所述串联调整电路与所述全桥逆变电路连接，所述全桥逆变电路与所述变压器升压电路连接。

更具体地，在所述骨科射线成像机中：所述反激式开关电源用于接收所述功率因数校正电路的输出信号，并配置有散热风扇。

更具体地，在所述骨科射线成像机中，还包括：

辐射量调节设备，分别与物种辨识设备和骨科射线成像主体的辐射控制设备连接，用于基于对象物种类型确定对应的辐射强度，并将所述辐射强度发送给所述骨科射线成像主体的辐射控制设备；所述骨科射线成像主体的辐射控制设备通过调节射线发射强度以将所述骨科射线成像主体的射线辐射量与所述辐射强度一致；全彩摄像头，设置在骨科射线成像主体附近，对所述骨科射线成像主体的附近环境进行全彩摄像操作，以获得全彩环境图像；亮度调整设备，与所述全彩摄像头连接，用于接收所述全彩环境图像，对所述全彩环境图像执行基于亮度曲线拉高的亮度调整处理，以获得对应的亮度调整图像；第一分割设备，用于识别所述亮度调整图像中的各个对象，对所述各个对象的尺寸进行比较，以确定其中的最大尺寸的对象，并基于所述最大尺寸的对象的尺寸对所述亮度调整图像进行图像分割，以获得各个尺寸相同的图像分块，其中，所述最大尺寸的目标的尺寸越大，获得的图像分块越大；第二分割设备，分别与所述第一分割设备和所述亮度调整设备连接，对所述全彩环境图像执行与所述第一分割设备相同尺寸的图像分块处理，以获得各个尺寸相同的图像分块；信号识别设备，分别与所述第一分割设备和所述第二分割设备连接，用于将所述第一分割设备输出的各个图像分块中处于所述亮度调整图像内L形上的多个图像分块的多个亮度的均值作为第一亮度均值，将所述第二分割设备输出的各个图像分块中处于所述全彩环境图像内L形上的多个图像分块的多个亮度的均值作为第二亮度均值；边缘增强设备，分别与所述信号识别设备和所述亮度调整设备连接，用于在所述第一亮度均值为所述第二亮度均值的 1.2倍以下时，对所述亮度调整图像执行边缘增强处理，以获得边缘增强图像；物种辨识设备，与所述边缘增强设备连接，用于基于各种物种成像特征对所述边缘增强图像中的景深最浅的对象进行物种类型辨识，以获得对应的对象物种类型。

更具体地，在所述骨科射线成像机中：在所述边缘增强设备 中，还用于在所述第一亮度均值为所述第二亮度均值的1.2倍以上时，停止对所述亮度调整图像执行边缘增强处理，将所述亮度调整图像作为边缘增强图像输出。

更具体地，在所述骨科射线成像机中：所述信号识别设备由可编程逻辑器件来实现，所述可编程逻辑器件采用VHDL语言来设计。

更具体地，在所述骨科射线成像机中，还包括：

区域分割设备，与所述边缘增强设备连接，用于检测所述边缘增强图像的最大目标的面积，基于所述最大目标的面积对所述边缘增强图像进行平均式的区域分割，以获得相应的多个图像区域；均方差提取设备，与所述区域分割设备连接，用于对每一个图像区域进行其内的各个像素点的各个像素值的均方差计算，以获得对应的区域均方差，并将区域均方差超过均方差阈值的各个图像区域作为各个待执行区域输出；所述区域分割设备中，基于所述最大目标的面积对所述边缘增强图像进行平均式的区域分割包括：所述最大目标的面积越大，对所述边缘增强图像进行区域分割的所获得的图像区域的面积越大。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的骨科射线成像机的工作场景图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的骨科射线成像机的实施方案进行详细说明。

射线成像机利用围绕被测对象扫描时得到的大量射线吸收数据来重建其断层图像的装置。当一束射线通过被测对象的一个断层时，沿射线路径的总的衰减系数为体素衰减系数的线积分，他可用一探测器进行测量。探测器将射线强度转换成电信号，经过数字化后由计算机处理。

通过围绕人体的脏器在不同角度上进行多次测量，计算出与人体某一层面上每个体素相关的吸收系数，并将该层面的二维吸收系数矩阵存储到计算机中，所显示的图像上每个象素的灰度即为层面上相应体素的吸收系数的量度，从而得到断层面上衰减系数的分布的信息。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种骨科射线成像机，能够有效解决相应的技术问题。

图1为根据本发明实施方案示出的骨科射线成像机的工作场景图，所述成像机包括：

高压供电机构，位于骨科射线成像主体内，包括交流输入端、滤波整流电路、功率因数校正电路、串联调整电路、全桥逆变电路、变压器升压电路和反激式开关电源；

其中，所述交流输入端与所述滤波整流电路连接，所述滤波整流电路与所述功率因数校正电路连接。

接着，继续对本发明的骨科射线成像机的具体结构进行进一步的说明。

在所述骨科射线成像机中：所述功率因数校正电路与所述串联调整电路连接，所述全桥逆变电路与所述串联调整电路连接。

在所述骨科射线成像机中：所述串联调整电路与所述全桥逆变电路连接，所述全桥逆变电路与所述变压器升压电路连接。

在所述骨科射线成像机中：所述反激式开关电源用于接收所述功率因数校正电路的输出信号，并配置有散热风扇。

在所述骨科射线成像机中，还包括：

辐射量调节设备，分别与物种辨识设备和骨科射线成像主体的辐射控制设备连接，用于基于对象物种类型确定对应的辐射强度，并将所述辐射强度发送给所述骨科射线成像主体的辐射控制设备；

所述骨科射线成像主体的辐射控制设备通过调节射线发射强度以将所述骨科射线成像主体的射线辐射量与所述辐射强度一致；

全彩摄像头，设置在骨科射线成像主体附近，对所述骨科射线成像主体的附近环境进行全彩摄像操作，以获得全彩环境图像；

亮度调整设备，与所述全彩摄像头连接，用于接收所述全彩环境图像，对所述全彩环境图像执行基于亮度曲线拉高的亮度调整处理，以获得对应的亮度调整图像；

第一分割设备，用于识别所述亮度调整图像中的各个对象，对所述各个对象的尺寸进行比较，以确定其中的最大尺寸的对象，并基于所述最大尺寸的对象的尺寸对所述亮度调整图像进行图像分割，以获得各个尺寸相同的图像分块，其中，所述最大尺寸的目标的尺寸越大，获得的图像分块越大；

第二分割设备，分别与所述第一分割设备和所述亮度调整设备连接，对所述全彩环境图像执行与所述第一分割设备相同尺寸的图像分块处理，以获得各个尺寸相同的图像分块；

信号识别设备，分别与所述第一分割设备和所述第二分割设备连接，用于将所述第一分割设备输出的各个图像分块中处于所述亮度调整图像内L形上的多个图像分块的多个亮度的均值作为第一亮度均值，将所述第二分割设备输出的各个图像分块中处于所述全彩环境图像内L形上的多个图像分块的多个亮度的均值作为第二亮度均值；

边缘增强设备，分别与所述信号识别设备和所述亮度调整设备连接，用于在所述第一亮度均值为所述第二亮度均值的1.2倍以下时，对所述亮度调整图像执行边缘增强处理，以获得边缘增强图像；

物种辨识设备，与所述边缘增强设备连接，用于基于各种物种成像特征对所述边缘增强图像中的景深最浅的对象进行物种类型辨识，以获得对应的对象物种类型。

在所述骨科射线成像机中：在所述边缘增强设备 中，还用于在所述第一亮度均值为所述第二亮度均值的1.2倍以上时，停止对所述亮度调整图像执行边缘增强处理，将所述亮度调整图像作为边缘增强图像输出。

在所述骨科射线成像机中：所述信号识别设备由可编程逻辑器件来实现，所述可编程逻辑器件采用VHDL语言来设计。

在所述骨科射线成像机中，还包括：

区域分割设备，与所述边缘增强设备连接，用于检测所述边缘增强图像的最大目标的面积，基于所述最大目标的面积对所述边缘增强图像进行平均式的区域分割，以获得相应的多个图像区域；

均方差提取设备，与所述区域分割设备连接，用于对每一个图像区域进行其内的各个像素点的各个像素值的均方差计算，以获得对应的区域均方差，并将区域均方差超过均方差阈值的各个图像区域作为各个待执行区域输出；

所述区域分割设备中，基于所述最大目标的面积对所述边缘增强图像进行平均式的区域分割包括：所述最大目标的面积越大，对所述边缘增强图像进行区域分割的所获得的图像区域的面积越大。

在所述骨科射线成像机中，还包括：

SDRAM存储芯片，与所述均方差提取设备连接，用于预先存储所述均方差阈值，以在所述均方差提取设备启动时将所述均方差阈值发送给所述均方差提取设备；

自适应平滑设备，与所述均方差提取设备连接，用于接收所述各个待执行区域，对每一个待执行区域执行以下动作：对所述待执行区域的突变等级进行分析，以对所述待执行区域采用与所述待执行区域的突变等级成正比的平滑强度的平滑处理，获得相应的自适应平滑区域；

色阶处理设备，分别与所述物种辨识设备和所述自适应平滑设备连接，用于接收与所述各个待执行区域分别对应的各个自适应平滑区域，对所述各个自适应平滑区域分别执行色阶调整，以获得相应的各个色阶处理区域并替换所述边缘增强图像发送给所述物种辨识设备。

另外，VHDL主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式、描述风格以及语法是十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体(可以是一个元件，一个电路模块或一个系统) 分成外部(或称可视部分,及端口)和内部(或称不可视部分)，既涉及实体的内部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦其内部开发完成后，其他的设计就可以直接调用这个实体。这种将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设计的基本点。VHDL具有功能强大的语言结构，可以用简洁明确的源代码来描述复杂的逻辑控制。他具有多层次的设计描述功能，层层细化，最后可直接生成电路级描述。VHDL支持同步电路、异步电路和随机电路的设计，这是其他硬件描述语言所不能比拟的。VHDL还支持各种设计方法，既支持自底向上的设计，又支持自顶向下的设计；既支持模块化设计，又支持层次化设计。

采用本发明的骨科射线成像机，针对现有技术中骨科射线成像机成像模式固定，无视检查对象的物种类型的技术问题，通过对骨科射线成像机成像物种类型进行针对性辨识，以基于辨识结果确定骨科射线成像机的不同辐射量；在对图像执行定制亮度调整处理后，对亮度调整前后图像进行选定区域的亮度对比分析；基于亮度调整前后图像进行选定区域的亮度对比分析结果，确定是否需要对亮度调整后图像执行后续边缘增强处理。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (5)

1.一种骨科射线成像机，其特征在于，包括：

高压供电机构，位于骨科射线成像主体内，包括交流输入端、滤波整流电路、功率因数校正电路、串联调整电路、全桥逆变电路、变压器升压电路和反激式开关电源；

其中，所述交流输入端与所述滤波整流电路连接，所述滤波整流电路与所述功率因数校正电路连接；

所述功率因数校正电路与所述串联调整电路连接；

所述串联调整电路与所述全桥逆变电路连接，所述全桥逆变电路与所述变压器升压电路连接；

所述反激式开关电源用于接收所述功率因数校正电路的输出信号，并配置有散热风扇；

辐射量调节设备，分别与物种辨识设备和骨科射线成像主体的辐射控制设备连接，用于基于对象物种类型确定对应的辐射强度，并将所述辐射强度发送给所述骨科射线成像主体的辐射控制设备；

所述骨科射线成像主体的辐射控制设备通过调节射线发射强度以将所述骨科射线成像主体的射线辐射量与所述辐射强度一致；

全彩摄像头，设置在骨科射线成像主体附近，对所述骨科射线成像主体的附近环境进行全彩摄像操作，以获得全彩环境图像；

亮度调整设备，与所述全彩摄像头连接，用于接收所述全彩环境图像，对所述全彩环境图像执行基于亮度曲线拉高的亮度调整处理，以获得对应的亮度调整图像；

第一分割设备，用于识别所述亮度调整图像中的各个对象，对所述各个对象的尺寸进行比较，以确定其中的最大尺寸的对象，并基于所述最大尺寸的对象的尺寸对所述亮度调整图像进行图像分割，以获得各个尺寸相同的图像分块，其中，所述最大尺寸的目标的尺寸越大，获得的图像分块越大；

第二分割设备，分别与所述第一分割设备和所述亮度调整设备连接，对所述全彩环境图像执行与所述第一分割设备相同尺寸的图像分块处理，以获得各个尺寸相同的图像分块；

信号识别设备，分别与所述第一分割设备和所述第二分割设备连接，用于将所述第一分割设备输出的各个图像分块中处于所述亮度调整图像内L形上的多个图像分块的多个亮度的均值作为第一亮度均值，将所述第二分割设备输出的各个图像分块中处于所述全彩环境图像内L形上的多个图像分块的多个亮度的均值作为第二亮度均值；

边缘增强设备，分别与所述信号识别设备和所述亮度调整设备连接，用于在所述第一亮度均值为所述第二亮度均值的1.2倍以下时，对所述亮度调整图像执行边缘增强处理，以获得边缘增强图像；

物种辨识设备，与所述边缘增强设备连接，用于基于各种物种成像特征对所述边缘增强图像中的景深最浅的对象进行物种类型辨识，以获得对应的对象物种类型。

2.如权利要求1所述的骨科射线成像机，其特征在于：

在所述边缘增强设备中，还用于在所述第一亮度均值为所述第二亮度均值的1.2倍以上时，停止对所述亮度调整图像执行边缘增强处理，将所述亮度调整图像作为边缘增强图像输出。

3.如权利要求2所述的骨科射线成像机，其特征在于：

所述信号识别设备由可编程逻辑器件来实现，所述可编程逻辑器件采用VHDL语言来设计。

4.如权利要求3所述的骨科射线成像机，其特征在于，所述成像机还包括：

区域分割设备，与所述边缘增强设备连接，用于检测所述边缘增强图像的最大目标的面积，基于所述最大目标的面积对所述边缘增强图像进行平均式的区域分割，以获得相应的多个图像区域；

均方差提取设备，与所述区域分割设备连接，用于对每一个图像区域进行其内的各个像素点的各个像素值的均方差计算，以获得对应的区域均方差，并将区域均方差超过均方差阈值的各个图像区域作为各个待执行区域输出；

所述区域分割设备中，基于所述最大目标的面积对所述边缘增强图像进行平均式的区域分割包括：所述最大目标的面积越大，对所述边缘增强图像进行区域分割的所获得的图像区域的面积越大。

5.如权利要求4所述的骨科射线成像机，其特征在于，所述成像机还包括：

SDRAM存储芯片，与所述均方差提取设备连接，用于预先存储所述均方差阈值，以在所述均方差提取设备启动时将所述均方差阈值发送给所述均方差提取设备；

自适应平滑设备，与所述均方差提取设备连接，用于接收所述各个待执行区域，对每一个待执行区域执行以下动作：对所述待执行区域的突变等级进行分析，以对所述待执行区域采用与所述待执行区域的突变等级成正比的平滑强度的平滑处理，获得相应的自适应平滑区域；

色阶处理设备，分别与所述物种辨识设备和所述自适应平滑设备连接，用于接收与所述各个待执行区域分别对应的各个自适应平滑区域，对所述各个自适应平滑区域分别执行色阶调整，以获得相应的各个色阶处理区域并替换所述边缘增强图像发送给所述物种辨识设备。

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