CN110755098A - 平板探测器的增益函数的确定方法、图像校正方法和装置 - Google Patents

平板探测器的增益函数的确定方法、图像校正方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施方式公开了一种平板探测器的增益函数的确定方法、图像校正方法和装置。包括：获取第一暗场图像和全尺寸区域的第一亮场图像，所述全尺寸区域包含被X射线覆盖的第一区域和未被X射线覆盖的第二区域；基于所述第一暗场图像和所述第一亮场图像确定所述第一区域的增益函数；基于第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定第二区域中的像素点的增益；基于第二区域中像素点的增益和所述第一区域的增益函数，确定所述全尺寸区域的增益函数。本发明实施方式提高增益函数的校正准确度，并且显著提高图像校正质量。

Description

平板探测器的增益函数的确定方法、图像校正方法和装置
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种平板探测器的增益函数的确定方法、图像校正方法和装置。
背景技术
X射线是波长介于紫外线和γ射线之间的电磁辐射。X射线具有穿透性，对不同密度的物质有不同的穿透能力。在医学上一般用X射线投射人体器官及骨骼以形成医学图像。平板探测器是一种精密设备，对X射线成像质量起着决定性的作用，熟悉平板探测器的性能指标有助于提高成像质量和减少X射线辐射剂量。
平板探测器通常包括非晶硒平板探测器和非晶硅平板探测器。理想的平板探测器可以提供均匀的暗场图像(无X射线)和只有量子噪声的亮场图像(有X射线)。平板探测器的校正工作是成像质量控制管理中的关键内容。良好校正的平板探测器可以提高平板探测器的稳定性，并在整个成像链中起着重要作用。
通常采用增益函数对平板探测器的输出图像进行校正。然而，只有当束光器(collimator)可以完全打开以使得X射线覆盖平板探测器的全部区域时，才能准确计算出平板探测器的增益函数。
目前，针对难以覆盖平板探测器的全部区域的束光器，平板探测器中未被X射线覆盖的区域中像素点的亮场图像与暗场图像间的灰度差为零，导致未被X射线覆盖区域中像素点的增益为无穷大，从而使得计算出的平板探测器的增益函数并不准确，并由此影响后续的图像校正效果。
发明内容
本发明实施方式提出一种平板探测器的增益函数的确定方法、图像校正方法和装置。
本发明实施方式的技术方案包括：
一种平板探测器的增益函数的确定方法，包括：
获取第一暗场图像和全尺寸区域的第一亮场图像，所述全尺寸区域包含被X射线覆盖的第一区域和未被X射线覆盖的第二区域；
基于所述第一暗场图像和所述第一亮场图像确定所述第一区域的增益函数；
基于第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定第二区域中的像素点的增益；
基于第二区域中像素点的增益和所述第一区域的增益函数，确定所述全尺寸区域的增益函数。
由此可见，在本发明实施方式，基于被X射线覆盖的第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益确定出未被X射线覆盖的第二区域中像素点的增益，而并不会导致第二区域中像素点的增益为无穷大，因此显著提高了平板探测器的增益函数的校正准确度。
在一个实施方式中，所述基于第一暗场图像和第一亮场图像确定所述第一区域的增益函数包括：
将第一亮场图像中第一区域的像素点的灰度值与第一暗场图像中对应像素点的灰度值执行相减运算，以获取第一参照图；
确定所述第一参照图的灰度平均值；
将所述灰度平均值与所述第一参照图中每个像素点的灰度值的比，确定为所述第一区域的增益函数。
可见，本发明实施方式通过像素点的灰度值相减，可以快速确定被X射线覆盖的第一区域的增益函数。
在一个实施方式中，所述基于第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定第二区域中的像素点的增益包括：
将所述第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定为第二区域中邻接所述边缘像素点的像素点的增益；或
将所述第一区域中的、邻接第二区域的多个边缘像素点的平均增益，确定为第二区域中邻接所述多个边缘像素点的像素点的增益。
可见，本发明实施方式可以通过多种方式确定出未被X射线覆盖的第二区域中像素点的增益，具有广泛的适用性。
一种平板探测器的图像校正方法，该方法包括：
获取第一暗场图像和全尺寸区域的第一亮场图像，所述全尺寸区域包含被X射线覆盖的第一区域和未被X射线覆盖的第二区域；
基于所述第一暗场图像和所述第一亮场图像确定所述第一区域的增益函数；
基于第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定第二区域中的像素点的增益；
基于第二区域中像素点的增益和所述第一区域的增益函数，确定所述全尺寸区域的增益函数；
获取第二暗场图像和全尺寸区域的第二亮场图像，基于所述第二暗场图像和所述全尺寸区域的增益函数，对所述全尺寸区域的第二亮场图像进行校正。
可见，在本发明实施方式，基于被X射线覆盖的第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益确定出未被X射线覆盖的第二区域中像素点的增益，而并不会导致第二区域中像素点的增益为无穷大，显著提高了平板探测器的增益函数的校正准确度，并由此提高了图像校正质量。
在一个实施方式中，所述基于第一暗场图像和第一亮场图像确定所述第一区域的增益函数包括：
将所述第一亮场图像中第一区域的像素点的灰度值与所述第一暗场图像中对应像素点的灰度值执行相减运算，以获取第一参照图；
确定所述第一参照图的灰度平均值；
将所述灰度平均值与所述第一参照图中每个像素点的灰度值的比，确定为所述第一区域的增益函数。
可见，本发明实施方式通过像素点的灰度值相减，可以快速确定被X射线覆盖的第一区域的增益函数。
在一个实施方式中，所述基于第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定第二区域中的像素点的增益包括：
将所述第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定为第二区域中邻接所述边缘像素点的像素点的增益；或
将所述第一区域中的、邻接第二区域的多个边缘像素点的平均增益，确定为第二区域中邻接所述多个边缘像素点的像素点的增益。
可见，本发明实施方式可以通过多种方式确定出未被X射线覆盖的第二区域中像素点的增益，具有广泛的适用性。
在一个实施方式中，所述基于所述第二暗场图像和所述全尺寸区域的增益函数，对所述全尺寸区域的第二亮场图像进行校正包括：
将所述第二亮场图像中的像素点的灰度值与所述第二暗场图像中对应像素点的灰度值执行相减运算，以获取第二参照图；
将所述第二参照图与所述全尺寸区域的增益函数相乘，以获取校正后图像。
可见，本发明实施方式通过提高了校正准确度的增益函数，并结合像素点的灰度值相减，可以快速获取校正后图像，并且显著提高校正质量。
一种平板探测器的增益函数的确定装置，包括：
图像获取模块，用于获取第一暗场图像和全尺寸区域的第一亮场图像，所述全尺寸区域包含被X射线覆盖的第一区域和未被X射线覆盖的第二区域；
第一区域增益函数确定模块，用于基于所述第一暗场图像和所述第一亮场图像确定所述第一区域的增益函数；
第二区域增益确定模块，用于基于第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定第二区域中的像素点的增益；
全尺寸区域增益函数确定模块，用于基于第二区域中像素点的增益和所述第一区域的增益函数，确定所述全尺寸区域的增益函数。
由此可见，在本发明实施方式，基于被X射线覆盖的第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益确定出未被X射线覆盖的第二区域中像素点的增益，而并不会导致第二区域中像素点的增益为无穷大，因此显著提高了平板探测器的增益函数的校正准确度。
在一个实施方式中，所述第一区域增益函数确定模块，用于将第一亮场图像中第一区域的像素点的灰度值与第一暗场图像中对应像素点的灰度值执行相减运算，以获取第一参照图；确定所述第一参照图的灰度平均值；将所述灰度平均值除以所述第一参照图中每个像素点的灰度值，确定为所述第一区域的增益函数。
可见，本发明实施方式通过像素点的灰度值相减，可以快速确定被X射线覆盖的第一区域的增益函数。
在一个实施方式中，所述第二区域增益确定模块，用于将所述第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定为第二区域中邻接所述边缘像素点的像素点的增益；或，将所述第一区域中的、邻接第二区域的多个边缘像素点的平均增益，确定为第二区域中邻接所述多个边缘像素点的像素点的增益。
可见，本发明实施方式可以通过多种方式确定出未被X射线覆盖的第二区域中像素点的增益，具有广泛的适用性。
一种平板探测器的图像校正装置，包括：
图像获取模块，用于获取第一暗场图像和全尺寸区域的第一亮场图像，所述全尺寸区域包含被X射线覆盖的第一区域和未被X射线覆盖的第二区域；
第一区域增益函数确定模块，用于基于所述第一暗场图像和所述第一亮场图像确定所述第一区域的增益函数；
第二区域增益确定模块，用于基于第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定第二区域中的像素点的增益；
全尺寸区域增益函数确定模块，用于基于第二区域中像素点的增益和所述第一区域的增益函数，确定所述全尺寸区域的增益函数；
图像校正模块，用于获取第二暗场图像和全尺寸区域的第二亮场图像，基于所述第二暗场图像和所述全尺寸区域的增益函数，对所述全尺寸区域的第二亮场图像进行校正。
可见，在本发明实施方式，基于被X射线覆盖的第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益确定出未被X射线覆盖的第二区域中像素点的增益，而并不会导致第二区域中像素点的增益为无穷大，显著提高了平板探测器的增益函数的校正准确度，并由此提高了图像校正质量。
在一个实施方式中，所述第一区域增益函数确定模块，用于将所述第一亮场图像中第一区域的像素点的灰度值与所述第一暗场图像中对应像素点的灰度值执行相减运算，以获取第一参照图；确定所述第一参照图的灰度平均值；将所述灰度平均值与所述第一参照图中每个像素点的灰度值的比，确定为所述第一区域的增益函数。
可见，本发明实施方式通过像素点的灰度值相减，可以快速确定被X射线覆盖的第一区域的增益函数。
在一个实施方式中，所述第二区域增益确定模块，用于将所述第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定为第二区域中邻接所述边缘像素点的像素点的增益；或，将所述第一区域中的、邻接第二区域的多个边缘像素点的平均增益，确定为第二区域中邻接所述多个边缘像素点的像素点的增益。
可见，本发明实施方式可以通过多种方式确定出未被X射线覆盖的第二区域中像素点的增益，具有广泛的适用性。
在一个实施方式中，所述图像校正模块，用于将所述第二亮场图像中的像素点的灰度值与所述第二暗场图像中对应像素点的灰度值执行相减运算，以获取第二参照图；将所述第二参照图与所述全尺寸区域的增益函数相乘，以获取校正后图像。
可见，本发明实施方式通过提高了校正准确度的增益函数，并结合像素点的灰度值相减，可以快速获取校正后图像，并且显著提高校正质量。
一种平板探测器的图像校正系统，包括：
平板探测器，用于在第一时间点获取第一暗场图像和全尺寸区域的第一亮场图像，在所述第一时间点之后的第二时间点获取第二暗场图像和全尺寸区域的第二亮场图像，其中所述全尺寸区域包含被X射线覆盖的第一区域和未被X射线覆盖的第二区域；
控制主机，用于基于所述第一暗场图像和所述第一亮场图像确定所述第一区域的增益函数；基于第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定第二区域中的像素点的增益；基于第二区域中像素点的增益和所述第一区域的增益函数，确定所述全尺寸区域的增益函数；基于所述第二暗场图像和所述全尺寸区域的增益函数，对所述全尺寸区域的第二亮场图像进行校正。
因此，本发明实施方式还实现了一种基于高校正准确度的增益函数，而可以提高图像校正质量的图像校正系统。
在一个实施方式中，所述平板探测器为动态平板探测器或静态平板探测器。
一种平板探测器的图像校正装置，包括：处理器和存储器；
所述存储器中存储有可被所述处理器执行的应用程序，用于使得所述处理器执行如上任一项所述的平板探测器的增益函数的确定方法，或如上任一项所述的平板探测器的图像校正方法的步骤。
因此，本发明实施方式还实现了一种基于处理器和存储器架构的图像校正装置，处理器可以执行平板探测器的增益函数的确定方法或图像校正方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其中存储有计算机可读指令，该计算机可读指令用于执行如上任一项所述的平板探测器的增益函数的确定方法的步骤，或如上任一项所述的平板探测器的图像校正方法的步骤。
因此，本发明实施方式还实现了一种计算机可读存储介质，存储于计算机可读存储介质中的计算机可读指令可以执行平板探测器的增益函数的确定方法或图像校正方法的步骤。
附图说明
图1为根据本发明实施方式的平板探测器的增益函数的确定方法的流程图。
图2为根据本发明实施方式确定未被X射线覆盖的第二区域的增益示意图。
图3为根据本发明实施方式的平板探测器的图像校正方法的流程图。
图4为根据本发明实施方式的平板探测器的增益函数的确定装置的结构图。
图5为根据本发明实施方式的平板探测器的图像校正装置的结构图。
图6为根据本发明实施方式的平板探测器的图像校正系统的结构图。
图7为根据本发明实施方式的具有处理器和存储器架构的图像校正装置的结构图。
图8为根据本发明实施方式应用在胸片架组件环境中的图像校正示意图。
图9为根据本发明实施方式应用在检查床环境中的图像校正示意图。
其中，附图标记如下：
Figure BDA0001745228260000071
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以阐述性说明本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅被配置为用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。
本领域技术人员可以意识到：虽然在线性曝光剂量范围内平板探测器的每个像素点对X射线的响应是线性的，但是不同像素点的X射线响应系数并不完全一致，即平板探测器的像素点存在响应不一致性。响应不一致性带来的后果是相同的入射X射线强度但输出不同。因此，需要利用平板探测器的增益函数对平板探测器执行增益校正。
目前，平板探测器的增益函数Gain(X)的计算公式如下：
Gain(X)＝mean(offset_corrected bright image)/(offset_corrected brightimage(X)；
offset_corrected bright image＝bright image-dark image；
其中bright image为计算增益函数所采用的亮场图像；dark image为计算增益函数所采用的暗场图像；X为平板探测器中的像素点编号；mean()为求平均值函数；“-”为图像处理中的灰度减法操作；offset_corrected bright image为亮场图像与暗场图像执行灰度减法操作后的参照图。
目前存在有难以覆盖平板探测器的全部区域的束光器。当利用这种束光器执行束光操作时，平板探测器中存在未被X射线覆盖的区域。在现有的平板探测器的增益函数计算过程中，未被X射线覆盖的区域中像素点的亮场图像与暗场图像之间的灰度差为零，导致未被X射线覆盖区域中像素点的增益为无穷大，从而使得计算出的平板探测器的增益函数并不准确，并由此影响后续的图像校正效果。
比如，假定X1为未被X射线覆盖的区域中的某个像素点，offset_correctedbright image(X1)为亮场图像中X1处的灰度值与暗场图像中X1处的灰度值之差，结果为零。由于Gain(X1)＝mean(offset_corrected bright image)/(offset_corrected brightimage(X1)，因此Gain(X1)为无穷大，即X1像素点的增益为无穷大。类似地，未被X射线覆盖的区域中其它像素点的增益也都是无穷大，这显然导致了整个平板探测器的增益函数Gain(X)不准确。
本发明实施方式提出了一种平板探测器的增益函数的确定方法。针对未被X射线覆盖区域中的像素点，本发明实施方式基于被X射线覆盖的区域中的、邻接未被X射线覆盖区域的边缘像素点的增益确定出未被X射线覆盖区域中像素点的增益，从而不会导致未被X射线覆盖的区域中的像素点增益为无穷大，并显著提高平板探测器的增益函数的校正准确度。
图1为根据本发明实施方式的平板探测器的增益函数的确定方法的流程图。
如图1所示，该方法包括：
步骤102：获取第一暗场图像和全尺寸区域的第一亮场图像，全尺寸区域包含被X射线覆盖的第一区域和未被X射线覆盖的第二区域。
在这里，首先关闭X射线以获取第一暗场图像，该第一暗场图像包含全尺寸区域。然后，打开X射线，以获取全尺寸区域的第一亮场图像。当束光器不能覆盖平板探测器的全尺寸区域时，该全尺寸区域的第一亮场图像包含被X射线覆盖的第一区域和未被X射线覆盖的第二区域。
步骤104：基于第一暗场图像和第一亮场图像确定第一区域的增益函数。
具体地，基于第一暗场图像和第一亮场图像确定第一区域的增益函数包括：将第一亮场图像中第一区域的像素点的灰度值与第一暗场图像中对应像素点的灰度值执行相减运算，以获取第一参照图；确定第一参照图的灰度平均值；将灰度平均值与第一参照图中每个像素点的灰度值的比，确定为第一区域的增益函数。
在这里，计算第一区域的增益函数Gain(Y)的公式为：
Gain(Y)＝mean(offset_corrected bright image1)/(offset_correctedbright image1(Y)；
offset_corrected bright image1＝bright image1-dark image1；
其中bright image1为第一亮场图像中的第一区域；dark image1为第一暗场图像中的第一区域；Y为第一区域中的像素点编号；mean()为求平均值函数；“-”为图像处理中的灰度减法操作；offset_corrected bright image为第一亮场图像中的第一区域与第一暗场图像中的第一区域执行灰度减法操作后的第一参照图。
基于第一区域的增益函数，可以确定出第一区域中每个像素点的增益。
步骤106：基于第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定第二区域中的像素点的增益。
在一个实施方式中，基于第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定第二区域中的像素点的增益包括：将第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定为第二区域中邻接边缘像素点的像素点的增益。因此，通过将第一区域的边缘像素点的增益扩展到第二区域，可以消除边界区域中巨大的增益差异，从而获得更好的边界区域图像质量。
图2为根据本发明实施方式确定未被X射线覆盖的第二区域的增益示意图。
在图2中，全尺寸区域40中包含以虚线框标识的第一区域41。第一区域41包括14行×13列的182个像素点。全尺寸区域40中去除第一区域41后的剩余区域，即为第二区域。其中，第一区域41被X射线覆盖；第二区域未被X射线覆盖。
基于步骤104可以确定出第一区域41的增益函数，即可以确定出第一区域41中所有像素点的增益。然后，可以基于第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定出第二区域中的像素点的增益。而且，可以以第二区域中被确定增益的像素点为起点，以行或列为方向在第二区域中延伸该增益，也可以以行和列所形成的夹角范围在第二区域中延伸该增益。
举例，如图2所示，第一区域41中第1行第1列的像素点邻接第二区域，该第1行第1列的像素点的增益为X。可以将第二区域中所有邻接该第1行第1列像素点的像素点的增益统一设置为X，并且将以邻接该第1行第1列像素点的像素点为起点、在第二区域内扩展的各个像素点的增益统一设置为X。为方便描述，命名该第一区域41中第1行第1列的像素点为像素点A。像素点A在全尺寸区域40中位于第4行第4列。第二区域中与像素点A直接接触的像素点即为第二区域中邻接像素点A的像素点。其中：第二区域中邻接像素点A的像素点包括：全尺寸区域40中第4行第3列的像素点、全尺寸区域40中第3行第4列的像素点和全尺寸区域40中第3行第3列的像素点。将第二区域中邻接像素点A的像素点的增益统一设置为像素点A的增益，即将全尺寸区域40中第4行第3列的像素点、全尺寸区域40中第3行第4列的像素点和全尺寸区域40中第3行第3列的像素点的增益都设置为X。
而且，将以第二区域中邻接像素点A的像素点为起点、在第二区域内扩展的各个像素点的增益统一设置为X。其中，扩展范围可以包括下列中的至少一个：
(1)、以第二区域中邻接像素点A的像素点为起点，扩展到第二区域中该起点所在的行。比如，以全尺寸区域40中第4行第3列的像素点为起点，扩展到全尺寸区域40中第4行第1列的像素点和全尺寸区域40中第4行第2列的像素点的增益都为X。
(2)、以第二区域中邻接像素点A的像素点为起点，扩展到第二区域中该起点所在的列。比如，以全尺寸区域40中第3行第4列的像素点为起点，扩展到全尺寸区域40中第1行第4列的像素点和全尺寸区域40中第2行第4列的像素点的增益都为X。
(3)、以第二区域中邻接像素点A的像素点为起点，扩展到第二区域中由该起点所在的行和该起点所在的列形成的夹角范围内。比如，全尺寸区域40中第3行第3列的像素点为起点，扩展到全尺寸区域40中第1行第1列的像素点、全尺寸区域40中第1行第2列的像素点、全尺寸区域40中第2行第1列的像素点和全尺寸区域40中第2行第2列的像素点的增益都为X。
以上以第一区域41中第1行第1列的像素点为例详细描述了确定该像素点周边的第二区域像素点增益的实例，本领域技术人员可以意识到，这种描述仅是示范性的，并不用于限定本发明实施方式的保护范围。
再举例，如图2所示，第一区域41中第2行第1列的像素点邻接第二区域，该第2行第1列的像素点的增益为Y。可以将第二区域中邻接该第2行第1列像素点的像素点的增益设置为Y。而且，可以以第二区域中邻接该第2行第1列像素点的像素点为起点，以行方向在第二区域延伸该增益Y。
再举例，如图2所示，第一区域41中第3行第1列的像素点邻接第二区域，该第3行第1列的像素点的增益为Z。可以将第二区域中邻接该第3行第1列像素点的像素点的增益设置为Z。而且，可以以第二区域中邻接该第3行第1列像素点的像素点为起点，以行方向在第二区域延伸该增益Z。
再举例，如图2所示，第一区域41中第1行第2列的像素点邻接第二区域，该第1行第2列的像素点的增益为Z。可以将第二区域中邻接该第1行第2列的像素点的增益设置为Z。而且，可以以第二区域中邻接该第1行第2列像素点的像素点为起点，以列方向在第二区域延伸该增益Z。
类似地，可以确定出第二区域中的其它像素点的增益。比如，以图2所示在第一区域41的右下角向第二区域延伸边缘像素点的增益。
在一个实施方式中，基于第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定第二区域中的像素点的增益包括：将第一区域中的、邻接第二区域的多个边缘像素点的平均增益，确定为第二区域中邻接多个边缘像素点的像素点的增益。
比如，以图2为例进行说明，可以将第一区域41中第1行第1列～第1行第13列的13个像素点的平均增益，确定为第二区域中与第一区域41中第1行邻接的像素点的增益，再以行或列为方向在第二区域中延伸该增益。
再比如，以图2为例进行说明，可以将第一区域41中第1行第1列～第14行第1列的14个像素点的平均增益，确定为第二区域中与第一区域41中第1列邻接的像素点的增益，再以行或列为方向在第二区域中延伸该增益。
以上示范性描述了基于第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定第二区域中的像素点的增益的示范性方法，本领域技术人员可以意识到，这种描述仅是示范性的，并不用于限定本发明实施方式的保护范围。
步骤108：基于第二区域中像素点的增益和第一区域的增益函数，确定全尺寸区域的增益函数。
在第一区域的增益函数中，利用第一函数表达式描述了作为自变量的第一区域像素点编号与作为因变量的第一区域像素点增益之间的对应关系。在这里，基于第二区域中像素点的增益与第二区域中像素点编号之间的对应关系，可以确定出第二区域的增益函数。在第二区域的增益函数中，利用第二函数表达式描述了作为自变量的第二区域像素点编号与作为因变量的第二区域像素点增益之间的对应关系。将第一函数表达式和第二函数表达式合并为一个共同的函数表达式，该共同的函数表达式即为全尺寸区域的增益函数。
比如，确定出第二区域中各个像素点的增益之后，假定第二区域的函数表达式为G2，而且第二区域的像素点编号集合为T；第一区域的函数表达式为G1，而且第一区域的像素点编号集合为M。那么，全尺寸区域的增益函数G(x)为：
Figure BDA0001745228260000111
其中x为全尺寸区域的像素点编号。
基于上述描述，本发明实施方式还提出了一种平板探测器的图像校正方法。
图3为根据本发明实施方式的平板探测器的图像校正方法的流程图。
如图3所示，该方法包括：
步骤302：获取第一暗场图像和全尺寸区域的第一亮场图像，全尺寸区域包含被X射线覆盖的第一区域和未被X射线覆盖的第二区域。
步骤304：基于第一暗场图像和第一亮场图像确定第一区域的增益函数。
在一个实施方式中，基于第一暗场图像和第一亮场图像确定第一区域的增益函数包括：将第一亮场图像中第一区域的像素点的灰度值与第一暗场图像中对应像素点的灰度值执行相减运算，以获取第一参照图；确定第一参照图的灰度平均值；将灰度平均值与第一参照图中每个像素点的灰度值的比，确定为第一区域的增益函数。
步骤306：基于第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定第二区域中的像素点的增益。
在一个实施方式中，基于第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定第二区域中的像素点的增益包括：将第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定为第二区域中邻接边缘像素点的像素点的增益。
在一个实施方式中，基于第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定第二区域中的像素点的增益包括：将第一区域中的、邻接第二区域的多个边缘像素点的平均增益，确定为第二区域中邻接多个边缘像素点的像素点的增益。
步骤308：基于第二区域中像素点的增益和第一区域的增益函数，确定全尺寸区域的增益函数。
步骤310：获取第二暗场图像和全尺寸区域的第二亮场图像，基于第二暗场图像和全尺寸区域的增益函数，对全尺寸区域的第二亮场图像进行校正。其中，第二暗场图像和第二亮场图像的拍摄时间点在第一暗场图像和第一亮场图像的拍摄时间点之后。
具体地，将第二亮场图像中的像素点的灰度值与第二暗场图像中对应像素点的灰度值执行相减运算，以获取第二参照图；将第二参照图与全尺寸区域的增益函数相乘，以获取校正后图像。其中将第二参照图与全尺寸区域的增益函数相乘的含义是：将第二参照图中每个像素点的灰度值与基于增益函数所确定的该像素点的增益相乘。
假定全尺寸区域的增益函数为Gain(X)；bright image2为第二亮场图像；darkimage2为第二暗场图像；第二参照图为offset_corrected bright image2；校正后图像为corrected image；
offset_corrected bright image2＝bright image2-dark image2；
corrected image＝Gain(X)×offset_corrected bright image2。
基于上述描述，本发明实施方式还提出了平板探测器的增益函数的确定装置。
图4为根据本发明实施方式的平板探测器的增益函数的确定装置的结构图。
如图4所示，该装置400包括：
图像获取模块401，用于获取第一暗场图像和全尺寸区域的第一亮场图像，全尺寸区域包含被X射线覆盖的第一区域和未被X射线覆盖的第二区域；
第一区域增益函数确定模块402，用于基于第一暗场图像和第一亮场图像确定第一区域的增益函数；
第二区域增益确定模块403，用于基于第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定第二区域中的像素点的增益；
全尺寸区域增益函数确定模块404，用于基于第二区域中像素点的增益和所述第一区域的增益函数，确定所述全尺寸区域的增益函数。
在一个实施方式中，第一区域增益函数确定模块402，用于将第一亮场图像中第一区域的像素点的灰度值与第一暗场图像中对应像素点的灰度值执行相减运算，以获取第一参照图；确定第一参照图的灰度平均值；将灰度平均值除以第一参照图中每个像素点的灰度值，确定为第一区域的增益函数。
在一个实施方式中，第二区域增益确定模块403，用于将第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定为第二区域中邻接边缘像素点的像素点的增益；或，将第一区域中的、邻接第二区域的多个边缘像素点的平均增益，确定为第二区域中邻接多个边缘像素点的像素点的增益。
基于上述描述，本发明实施方式还提出了平板探测器的图像校正装置。
图5为根据本发明实施方式的平板探测器的图像校正装置的结构图。
如图5所示，该装置500包括：
图像获取模块501，用于获取第一暗场图像和全尺寸区域的第一亮场图像，全尺寸区域包含被X射线覆盖的第一区域和未被X射线覆盖的第二区域；
第一区域增益函数确定模块502，用于基于第一暗场图像和第一亮场图像确定第一区域的增益函数；
第二区域增益确定模块503，用于基于第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定第二区域中的像素点的增益；
全尺寸区域增益函数确定模块504，用于基于第二区域中像素点的增益和所述第一区域的增益函数，确定全尺寸区域的增益函数；
图像校正模块505，用于获取第二暗场图像和全尺寸区域的第二亮场图像，基于第二暗场图像和所述全尺寸区域的增益函数，对全尺寸区域的第二亮场图像进行校正。
在一个实施方式中，第一区域增益函数确定模块502，用于将第一亮场图像中第一区域的像素点的灰度值与第一暗场图像中对应像素点的灰度值执行相减运算，以获取第一参照图；确定第一参照图的灰度平均值；将灰度平均值与第一参照图中每个像素点的灰度值的比，确定为第一区域的增益函数。
在一个实施方式中，第二区域增益确定模块503，用于将第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定为第二区域中邻接边缘像素点的像素点的增益；或，将第一区域中的、邻接第二区域的多个边缘像素点的平均增益，确定为第二区域中邻接多个边缘像素点的像素点的增益。
在一个实施方式中，图像校正模块505，用于将第二亮场图像中的像素点的灰度值与第二暗场图像中对应像素点的灰度值执行相减运算，以获取第二参照图；将第二参照图与所述全尺寸区域的增益函数相乘，以获取校正后图像。
基于上述描述，本发明实施方式还提出了平板探测器的图像校正系统。
图6为根据本发明实施方式的平板探测器的图像校正系统的结构图。
如图6所示，平板探测器的图像校正系统600包括：
平板探测器601，用于在第一时间点获取第一暗场图像和全尺寸区域的第一亮场图像，在第一时间点之后的第二时间点获取第二暗场图像和全尺寸区域的第二亮场图像，其中全尺寸区域包含被X射线覆盖的第一区域和未被X射线覆盖的第二区域；
控制主机602，用于基于第一暗场图像和第一亮场图像确定第一区域的增益函数；基于第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定第二区域中的像素点的增益；基于第二区域中像素点的增益和第一区域的增益函数，确定全尺寸区域的增益函数；基于第二暗场图像和全尺寸区域的增益函数，对全尺寸区域的第二亮场图像进行校正。
在一个实施方式中，平板探测器为动态平板探测器或静态平板探测器，等等。
图7为根据本发明实施方式的具有处理器和存储器架构的图像校正装置的结构图。
该图像校正装置700包括处理器701和存储器702，其中存储器702中存储有可被处理器701执行的应用程序，用于使得处理器01执行如上任一项的平板探测器的增益函数的确定方法，或如上任一项所述的平板探测器的图像校正方法的步骤。
其中，存储器702可以实施为非易失性存储器，包括只读存储器(Read-onlymemory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable read-only memory，PROM)、电可改写只读存储器(Electrically alterable read only memory，EAROM)、可擦可编程只读存储器(Erasable programmable read only memory，EPROM)、电可擦可编程只读存储器(Electrically erasable programmable read only memory，EEPROM)或闪存(Flashmemory)，等等。
而且，处理器701可以实施为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)或数字信号处理器(Digital Signal Processor)，等等。
在具体应用中，可以在多种环境中实施本发明实施方式。比如，可以在获取动态的X射线图像的应用环境中实施本发明实施方式，还可以在获取静态的静态X射线图像的应用环境中实施本发明实施方式。
下面描述将本发明实施方式应用到直接数字化放射摄影(Digital Radiology，DR)中的具体实施方式。DR技术具有成像速度快、操作便捷和成像分辨率高的特点，成为X射线摄影的主导方向。X射线机系统通常包括：X射线管、X射线发生器、胸片架(BWS)组件、平板探测器、检查床(Table)组件和工作站。待检对象站立在胸片架组件附近或躺在检查床组件上，可以接受头颅、胸部、腹部以及关节等各部位的X射线摄影。其中：待检对象包括能够利用本文中提出的胸片架组件、检查床组件和X射线机控制模块的各种对象，包括但不限于，有生命或无生命的人类或动物，或者物体。
图8为根据本发明实施方式应用在胸片架组件环境中的图像校正示意图。
在图8中，该胸片架组件62包括：立柱11；可滑动地布置在立柱11上的片盒组件12。片盒组件12通过滑轨布置在立柱11上。片盒组件12可以在立柱11上垂直和水平滑动。片盒组件12包括面板和后壳，还可以包括扶手。在片盒组件12的面板与后壳之间可以插入平板探测器17。
在X射线摄影过程中，待检对象站在片盒组件12周边或抱着片盒组件12。从X射线管(比如，布置在房屋天花板上或球管立柱上)发出的X射线透过待检对象，平板探测器17检测出待检对象的X射线图像。平板探测器17可以实施为有线平板探测器或无线平板探测器。相应地，平板探测器17可以通过有线或无线方式将作为医学图像信息的X射线图像发送到工作站61。
胸片架组件62与工作站61之间的接口可以实施为无线接口。比如，可以实施为：红外接口、近场通讯接口、蓝牙接口、紫蜂接口、无线宽带接口、第二代移动通信接口、第三代移动通信接口、第四代移动通信接口或第五代移动通信接口等等。胸片架组件62与工作站61之间的接口还可以实施为有线接口。比如，可以实施为：通用串行总线(USB)接口、迷你通用串行总线接口、控制器局域网(CAN)接口或串口等等。
在工作站61中保存有基于前述各种方法生成的平板探测器17的全尺寸区域的增益函数。工作站61确定平板探测器17当前时刻拍摄的暗场图像和全尺寸区域的亮场图像，基于该当前时刻拍摄的暗场图像和预先保存的全尺寸区域的增益函数，对当前时刻拍摄的全尺寸区域的亮场图像进行校正。
图9为根据本发明实施方式布置在检查床组件中的平板探测器的漂移校正示意图。
在图9中，该检查床组件72包括：床体21；床板28，布置在床体21上；平板探测器27，可滑动地布置在床板28的下面。
检查床组件72还可以包括与床体21固定的立柱22。在立柱22上布置有可以上下滑动的X射线管23。床板28通过滑轨布置在床体21上，床板28可以在床体21上水平滑动。平板探测器27布置在床板28与床体21之间，而且平板探测器27可以在床板28与床体21之间水平滑动。
在X射线摄影过程中，待检对象躺在床板21上。从X射线管23发出的X射线透过待检对象，平板探测器27检测出待检对象的X射线图像。
平板探测器27可以实施为有线平板探测器或无线平板探测器。相应地，平板探测器27可以通过有线或无线方式将作为医学图像信息的X射线图像发送到工作站71。
检查床组件72与工作站71之间的接口可以实施为无线接口。比如，可以实施为：红外接口、近场通讯接口、蓝牙接口、紫蜂接口、无线宽带接口、第二代移动通信接口、第三代移动通信接口、第四代移动通信接口或第五代移动通信接口等等。检查床组件72与工作站71之间的接口还可以实施为有线接口。比如，可以实施为：通用串行总线(USB)接口、迷你通用串行总线接口、控制器局域网(CAN)接口或串口等等。
在工作站71中预先保存有基于前述各种方法生成的平板探测器27的全尺寸区域的增益函数。工作站71确定平板探测器27的当前时刻拍摄的暗场图像和当前时刻拍摄的全尺寸区域的亮场图像，基于该当前时刻拍摄的暗场图像和预先保存的全尺寸区域的增益函数，对全尺寸区域的亮场图像进行校正。
以上以胸片架组件和检查床组件为实例描述了本发明实施方式的具体应用。实际上，本发明实施方式还可以实施到各种C型臂中。比如应用到小型C臂机(如骨科C臂机)、中型C臂机(如周边介入型C臂机)或大型C臂机(如DSA血管机)中。
需要说明的是，上述各流程和各结构图中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。各模块的划分仅仅是为了便于描述采用的功能上的划分，实际实现时，一个模块可以分由多个模块实现，多个模块的功能也可以由同一个模块实现，这些模块可以位于同一个设备中，也可以位于不同的设备中。
各实施方式中的硬件模块可以以机械方式或电子方式实现。例如，一个硬件模块可以包括专门设计的永久性电路或逻辑器件(如专用处理器，如FPGA或ASIC)用于完成特定的操作。硬件模块也可以包括由软件临时配置的可编程逻辑器件或电路(如包括通用处理器或其它可编程处理器)用于执行特定操作。至于具体采用机械方式，或是采用专用的永久性电路，或是采用临时配置的电路(如由软件进行配置)来实现硬件模块，可以根据成本和时间上的考虑来决定。
本发明还提供了一种机器可读的存储介质，存储用于使一机器执行如本文所述方法的指令。具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施方式的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机(或CPU或MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。此外，还可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作。还可以将从存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施方式中任一实施方式的功能。
用于提供程序代码的存储介质实施方式包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。
以上所述，仅为本发明的较佳实施方式而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种平板探测器的增益函数的确定方法，其特征在于，包括：
获取第一暗场图像和全尺寸区域的第一亮场图像，所述全尺寸区域包含被X射线覆盖的第一区域和未被X射线覆盖的第二区域(102)；
基于所述第一暗场图像和所述第一亮场图像确定所述第一区域的增益函数(104)；
基于第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定第二区域中的像素点的增益(106)；
基于第二区域中像素点的增益和所述第一区域的增益函数，确定所述全尺寸区域的增益函数(108)。
2.根据权利要求1所述的平板探测器的增益函数的确定方法，其特征在于，所述基于第一暗场图像和第一亮场图像确定所述第一区域的增益函数包括：
将第一亮场图像中第一区域的像素点的灰度值与第一暗场图像中对应像素点的灰度值执行相减运算，以获取第一参照图；
确定所述第一参照图的灰度平均值；
将所述灰度平均值与所述第一参照图中每个像素点的灰度值的比，确定为所述第一区域的增益函数。
3.根据权利要求1所述的平板探测器的增益函数的确定方法，其特征在于，所述基于第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定第二区域中的像素点的增益包括：
将所述第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定为第二区域中邻接所述边缘像素点的像素点的增益；或
将所述第一区域中的、邻接第二区域的多个边缘像素点的平均增益，确定为第二区域中邻接所述多个边缘像素点的像素点的增益。
4.一种平板探测器的图像校正方法，其特征在于，该方法包括：
获取第一暗场图像和全尺寸区域的第一亮场图像，所述全尺寸区域包含被X射线覆盖的第一区域和未被X射线覆盖的第二区域(202)；
基于所述第一暗场图像和所述第一亮场图像确定所述第一区域的增益函数(204)；
基于第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定第二区域中的像素点的增益(206)；
基于第二区域中像素点的增益和所述第一区域的增益函数，确定所述全尺寸区域的增益函数(208)；
获取第二暗场图像和全尺寸区域的第二亮场图像，基于所述第二暗场图像和所述全尺寸区域的增益函数，对所述全尺寸区域的第二亮场图像进行校正(210)。
5.根据权利要求4所述的平板探测器的图像校正方法，其特征在于，所述基于第一暗场图像和第一亮场图像确定所述第一区域的增益函数包括：
将所述第一亮场图像中第一区域的像素点的灰度值与所述第一暗场图像中对应像素点的灰度值执行相减运算，以获取第一参照图；
确定所述第一参照图的灰度平均值；
将所述灰度平均值与所述第一参照图中每个像素点的灰度值的比，确定为所述第一区域的增益函数。
6.根据权利要求4所述的平板探测器的图像校正方法，其特征在于，所述基于第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定第二区域中的像素点的增益包括：
将所述第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定为第二区域中邻接所述边缘像素点的像素点的增益；或
将所述第一区域中的、邻接第二区域的多个边缘像素点的平均增益，确定为第二区域中邻接所述多个边缘像素点的像素点的增益。
7.根据权利要求4所述的平板探测器的图像校正方法，其特征在于，所述基于所述第二暗场图像和所述全尺寸区域的增益函数，对所述全尺寸区域的第二亮场图像进行校正包括：
将所述第二亮场图像中的像素点的灰度值与所述第二暗场图像中对应像素点的灰度值执行相减运算，以获取第二参照图；
将所述第二参照图与所述全尺寸区域的增益函数相乘，以获取校正后图像。
8.一种平板探测器的增益函数的确定装置(400)，其特征在于，包括：
图像获取模块(401)，用于获取第一暗场图像和全尺寸区域的第一亮场图像，所述全尺寸区域包含被X射线覆盖的第一区域和未被X射线覆盖的第二区域；
第一区域增益函数确定模块(402)，用于基于所述第一暗场图像和所述第一亮场图像确定所述第一区域的增益函数；
第二区域增益确定模块(403)，用于基于第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定第二区域中的像素点的增益；
全尺寸区域增益函数确定模块(404)，用于基于第二区域中像素点的增益和所述第一区域的增益函数，确定所述全尺寸区域的增益函数。
9.根据权利要求8所述的平板探测器的增益函数的确定装置(400)，其特征在于，
所述第一区域增益函数确定模块(402)，用于将第一亮场图像中第一区域的像素点的灰度值与第一暗场图像中对应像素点的灰度值执行相减运算，以获取第一参照图；确定所述第一参照图的灰度平均值；将所述灰度平均值除以所述第一参照图中每个像素点的灰度值，确定为所述第一区域的增益函数。
10.根据权利要求8所述的平板探测器的增益函数的确定装置(400)，其特征在于，
所述第二区域增益确定模块(403)，用于将所述第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定为第二区域中邻接所述边缘像素点的像素点的增益；或，将所述第一区域中的、邻接第二区域的多个边缘像素点的平均增益，确定为第二区域中邻接所述多个边缘像素点的像素点的增益。
11.一种平板探测器的图像校正装置(500)，其特征在于，包括：
图像获取模块(501)，用于获取第一暗场图像和全尺寸区域的第一亮场图像，所述全尺寸区域包含被X射线覆盖的第一区域和未被X射线覆盖的第二区域；
第一区域增益函数确定模块(502)，用于基于所述第一暗场图像和所述第一亮场图像确定所述第一区域的增益函数；
第二区域增益确定模块(503)，用于基于第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定第二区域中的像素点的增益；
全尺寸区域增益函数确定模块(504)，用于基于第二区域中像素点的增益和所述第一区域的增益函数，确定所述全尺寸区域的增益函数；
图像校正模块(505)，用于获取第二暗场图像和全尺寸区域的第二亮场图像，基于所述第二暗场图像和所述全尺寸区域的增益函数，对所述全尺寸区域的第二亮场图像进行校正。
12.根据权利要求11所述的平板探测器的图像校正装置(500)，其特征在于，
所述第一区域增益函数确定模块(502)，用于将所述第一亮场图像中第一区域的像素点的灰度值与所述第一暗场图像中对应像素点的灰度值执行相减运算，以获取第一参照图；确定所述第一参照图的灰度平均值；将所述灰度平均值与所述第一参照图中每个像素点的灰度值的比，确定为所述第一区域的增益函数。
13.根据权利要求11所述的平板探测器的图像校正装置(500)，其特征在于，
所述第二区域增益确定模块(503)，用于将所述第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定为第二区域中邻接所述边缘像素点的像素点的增益；或，将所述第一区域中的、邻接第二区域的多个边缘像素点的平均增益，确定为第二区域中邻接所述多个边缘像素点的像素点的增益。
14.根据权利要求11所述的平板探测器的图像校正装置(500)，其特征在于，
所述图像校正模块(505)，用于将所述第二亮场图像中的像素点的灰度值与所述第二暗场图像中对应像素点的灰度值执行相减运算，以获取第二参照图；将所述第二参照图与所述全尺寸区域的增益函数相乘，以获取校正后图像。
15.一种平板探测器的图像校正系统(600)，其特征在于，包括：
平板探测器(601)，用于在第一时间点获取第一暗场图像和全尺寸区域的第一亮场图像，在所述第一时间点之后的第二时间点获取第二暗场图像和全尺寸区域的第二亮场图像，其中所述全尺寸区域包含被X射线覆盖的第一区域和未被X射线覆盖的第二区域；
控制主机(602)，用于基于所述第一暗场图像和所述第一亮场图像确定所述第一区域的增益函数；基于第一区域中的、邻接第二区域的边缘像素点的增益，确定第二区域中的像素点的增益；基于第二区域中像素点的增益和所述第一区域的增益函数，确定所述全尺寸区域的增益函数；基于所述第二暗场图像和所述全尺寸区域的增益函数，对所述全尺寸区域的第二亮场图像进行校正。
16.根据权利要求15所述的平板探测器的漂图像校正系统(600)，其特征在于，所述平板探测器(601)为动态平板探测器或静态平板探测器。
17.一种平板探测器的图像校正装置(700)，其特征在于，包括：处理器(701)和存储器(702)；
所述存储器(702)中存储有可被所述处理器(701)执行的应用程序，用于使得所述处理器(701)执行如权利要求1至3中任一项所述的平板探测器的增益函数的确定方法，或如权利要求4至7中任一项所述的平板探测器的图像校正方法的步骤。
18.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其中存储有计算机可读指令，该计算机可读指令用于执行如权利要求1至3中任一项所述的平板探测器的增益函数的确定方法的步骤，或如权利要求4至7中任一项所述的平板探测器的图像校正方法的步骤。
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