CN111202535B - X线影像设备的成像方法及x线影像设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及X线影像设备的成像方法及X线影像设备，其中，X线影像设备包括用于限制X线辐射的束光器和用于探测X线的探测器，该方法包括：确定束光器的开口尺寸；根据开口尺寸，确定X线在探测器上的照射面，其中，照射面具有第一矩阵尺寸；根据在照射面上探测的X线，生成具有第二矩阵尺寸的显示图像，其中，第二矩阵尺寸大于或等于第一矩阵尺寸。
Description
技术领域
本发明涉及X线影像设备的成像方法及X线影像设备。
背景技术
医学影像是为了医疗或医学研究目的，对人体或人体某部位，以非入侵的方式获得内部组织影像的技术与处理过程，其已经变成了一种广泛使用的用于所有人体部位的重要的医学诊断技术。在医学影像技术领域，使用X线成像技术的设备被称为X线影像设备。随着计算机技术的发展，可以将普通X线影像设备同电子计算机结合，使得X线信息由模拟转换为数字信息，从而得到数字图像。这种影像技术称为数字X线影像技术。
现有的数字影像设备主要包括X线发生装置、成像装置和操作及显示装置。在X线影像设备运行时，被X线照射的对象位于X线发生装置和成像装置之间，而操作员则通过操作显示装置设定曝光参数。由此，显示装置示出最终生成的医学影像，操作员可根据示出的医学影像，进一步对当前的医学影像处理，或者以手动的方式调整曝光参数，重新进行拍摄。现代的数字影像系统提供了包括用于不同人体器官和患者体位的曝光参数的项目。为了获得良好的成像质量，合适的曝光参数是极其重要的。在现有的数字影像设备中，通常是由操作员以手动的方式设定曝光参数。
发明内容
本发明提供了X线影像设备的成像方法及X线影像设备。例如，该X线影像设备是C型臂X光机或者任何手术X光机。与传统的X线影像设备相比，根据本发明实施例的X线影像设备可实现对成像图像进行无级放大，即可根据使用者自定义的任意矩阵尺寸(matrixsize)来无限平滑扩大成像图像，不会因为设备本身定义的放大模式数量有限，而只能提供有限数量的放大图像。
根据本发明的一方面，本发明提供了X线影像设备的成像方法，其中，X线影像设备包括用于限制X线辐射的束光器和用于探测X线的探测器，该成像方法包括：确定束光器的开口尺寸；根据束光器的开口尺寸，确定X线在探测器上的照射面，其中，照射面具有第一矩阵尺寸；以及根据在照射面上探测的X线，生成具有第二矩阵尺寸的显示图像，其中，第二矩阵尺寸大于或等于第一矩阵尺寸。
根据本发明实施例的成像方法提供了对利用X线生成的曝光图的无级放大的可能性，该方法尤其可根据用户自定义的束光器开口尺寸实现图像的无限平滑放大。换而言之，由设备的使用者决定曝光图的放大程度和放大后图像的质量，不易受到设备配置的限制。这向设备的使用者提供了高灵活性的操作方式和高质量的成像效果，满足多种应用场合的需求。
在本发明的方法的示例性实施方式中，确定X线在探测器上的照射面包括：确定束光器的束光叶片的位置，以计算束光器的遮光面尺寸；以及根据遮光面尺寸，计算探测器上接收X线的照射面面积。束光器的叶片可限制X线辐射视野，进而可根据束光器的配置情况来确定在探测器的受光面上会接收到多少范围的X线辐射，便于之后调整X线剂量和获得高清晰度的图像。
在本发明的方法的示例性实施方式中，该方法还包括：根据照射面，调节X线影像设备的X线剂量；以及根据调节的X线剂量，在照射面上投射X线。根据调整后的X线剂量，所生成的图像相比未调整X线剂量的图像具有更良好的图像质量。
在本发明的方法的示例性实施方式中，调节X线影像设备的X线剂量包括：预定用于调节X线剂量的缩放剂量因数；根据与缩放剂量因数对应的预定X线照射面的矩阵尺寸与第一矩阵尺寸的比，调节缩放剂量因数；以及根据调节的缩放剂量因数，调节X线剂量。考虑根据当前X线辐射视野来获得最终的放大图像，可确定与当前视野相对应的X线辐射剂量，确保生成的放大图像具有良好的图像清晰度。
在本发明的方法的示例性实施方式中，生成具有第二矩阵尺寸的显示图像包括：根据在照射面上探测的X线，生成具有第一矩阵尺寸的探测图像；以及通过插值算法，将第一矩阵尺寸的探测图像转换成第二矩阵尺寸的显示图像。可有效地从低矩阵尺寸的图像生成高矩阵尺寸的图像，满足查看高清晰度图像的要求。
根据本发明的另一方面，提供了X线影像设备，包括：用于限制X线辐射的束光器；用于探测X线的探测器；以及显示图像生成器，其中，显示图像生成器包括：束光器开口确定模块，用于确定束光器的开口尺寸；照射面确定模块，用于根据开口尺寸，确定X线在探测器上的照射面，其中，照射面具有第一矩阵尺寸；以及显示图像生成模块，用于根据在照射面上探测的X线，生成具有第二矩阵尺寸的显示图像，其中，第二矩阵尺寸大于或等于第一矩阵尺寸。
根据本发明实施例的X线影像设备提供了对利用X线生成的曝光图的无级放大的可能性，尤其可根据用户自定义的束光器开口尺寸实现图像的无限平滑放大。换而言之，由X线影像设备的使用者决定曝光图的放大程度和放大后图像的质量，不易受到设备配置的限制。这向设备的使用者提供了高灵活性的操作方式和高质量的成像效果，满足多种应用场合的需求。
在本发明的X线影像设备的示例性实施方式中，照射面确定模块还用于：确定束光器的束光叶片的位置，以计算束光器的遮光面尺寸；以及根据遮光面尺寸，计算探测器上接收X线的照射面面积。可根据束光器的配置情况来确定在探测器的受光面上会接收到多少范围的X线辐射，便于之后调整X线剂量和获得高清晰度的图像。
在本发明的X线影像设备的示例性实施方式中，该X线影像设备还包括：X线剂量调节模块，用于根据照射面，调节X线影像设备的X线剂量；以及X线投射模块，用于根据调节的X线剂量，在照射面上投射X线。根据调整后的X线剂量，所生成的图像相比未调整X线剂量的图像具有更良好的图像质量。
在本发明的X线影像设备的示例性实施方式中，X线剂量调节模块还用于：预定用于调节X线剂量的缩放剂量因数；根据与缩放剂量因数对应的预定X线照射面的矩阵尺寸与第一矩阵尺寸的比，调节缩放剂量因数；以及根据调节的缩放剂量因数，调节X线剂量。可确定与当前视野相对应的X线辐射剂量，确保生成的放大图像具有良好的图像清晰度。
在本发明的X线影像设备的示例性实施方式中，显示图像生成模块还用于：根据在照射面上探测的X线，生成具有第一矩阵尺寸的探测图像；以及通过插值算法，将第一矩阵尺寸的探测图像转换成第二矩阵尺寸的显示图像。因此，不管使用的束光器具有什么出口尺寸，都可有效地从探测器获得低矩阵尺寸的图像生成待查看的高矩阵尺寸的图像，满足查看高清晰度图像的要求。
根据本发明的另一方面，还提供了存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行根据以上所描述的方法。
根据本发明的另一方面，还提供了处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行根据以上所描述的方法。
根据本发明的另一方面，还提供了计算机程序产品，计算机程序产品被有形地存储在计算机可读介质上并且包括计算机可执行指令，计算机可执行指令在被执行时使至少一个处理器执行根据以上所描述的方法。
附图说明
附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本发明。这些附图图解了本发明的实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。图中示出：
图1示出根据本发明的实施例的X线影像设备的成像方法的流程示意图。
图2示出根据本发明的示例性实施例的X线影像设备的成像方法的流程示意图。
图3示出根据本发明的实施例的X线影像设备的构造示意图。
图4示出根据本发明的示例性实施例的X线影像设备的构造示意图。
附图标记说明：
100：X线影像设备
101：束光器
103：探测器
105：显示图像生成器
107：束光器开口确定模块
109：照射面确定模块
111：显示图像生成模块
113：X线剂量调节模块
115：X线投射模块
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的方案，下面将结合本发明的实施例中的附图，对本发明的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的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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方案，都应当属于本发明的保护范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、设备、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1示出根据本发明的实施例的X线影像设备的成像方法的流程示意图。根据本发明实施例的成像方法包括：
步骤S101，确定束光器的开口尺寸。束光器可以利用其开口来限制由X线辐射源所发射出来的X线的辐射范围，进而将所要求的量的X线导向至目标位置。因此，在确定了束光器的开口尺寸后，可随后方便地确定从束光器投射出的X线所照射的范围。
步骤S103，根据确定的束光器的开口尺寸，确定X线在探测器上的照射面，其中，照射面具有第一矩阵尺寸。当X线穿过对象后投射到探测器的表面上，形成具有预定尺寸的照射面，该照射面的形状可对应于束光器的开口的形状，而且照射面的尺寸可与束光器的开口尺寸成预定比例。
步骤S105，根据在照射面上探测的X线，生成具有第二矩阵尺寸的显示图像，其中，第二矩阵尺寸大于或等于第一矩阵尺寸。例如，可将待照射对象布置于X线光源与探测器之间，随后可使用X线探测器来探测透过对象的X线，并由探测器生成探测信号，进而生成传输至显示装置供操作人员查看的显示图像，该显示图像的矩阵尺寸尤其大于或等于在探测器上因为投射X线所产生的照明的矩阵尺寸。
图2示出根据本发明的示例性实施例的X线影像设备的成像方法的流程示意图。在该示例性的实施例中，成像方法包括：
步骤S201，确定所述束光器的束光叶片的位置，以计算所述束光器的遮光面尺寸。可借助传感器确定束光器的叶片所处的位置，例如，可确定叶片的当前位置与初始位置的距离，进而可计算出束光器被叶片所遮挡的范围或遮光面尺寸。根据遮光面尺寸可推算出允许X线穿过的开口的大小或尺寸。
步骤S203，根据所述遮光面尺寸，计算所述探测器上接收X线的照射面面积。在确定束光器的遮光面尺寸后，可推算出由穿过束光器的开口的X线透射至探测器的探测表面上形成的照射面的面积。
步骤S205，预定用于调节所述X线剂量的缩放剂量因数。在产生X线并生成曝光图像之前，可预先确定缩放剂量因数。缩放剂量因数可作为计算所需X线剂量的基础。例如，可存储有缩放剂量因数与X线剂量的关系的表格，并根据该表格选择适当的缩放剂量因数；或者，可存储缩放剂量因数与X线剂量之间关系的换算规则，根据确定的缩放剂量因数，可计算出对应的X线剂量。
步骤S207，根据与预定缩放剂量因数对应的预定X线照射面的矩阵尺寸与第一矩阵尺寸的比，调节缩放剂量因数。考虑曝光图像缩放的影响，可在生成曝光图像之前，调节与当前束光器的开口尺寸相对应的X线剂量。在本发明的实施例中，可通过预定的算法规则，建立X线在探测器上的照射面积与缩放剂量因数之间的关系，因此可基于X线的照射尺寸来利用计算机自动地调节缩放剂量因数。
步骤S209，根据调节的缩放剂量因数，调节X线剂量。X线剂量可根据调节的缩放剂量因数得到调整，确保可以适当的X线剂量生成所需的X线以及由该X线生成的具有预期图像质量的曝光图。
步骤S211，根据调节的X线剂量，在照射面上投射X线。由调节的剂量生成的X线穿过束光器后透过照射对象，投射至探测器上，并在探测器的探测表面上生成具有相应尺寸的照射面。
步骤S213，根据在照射面上探测的X线，生成具有第一矩阵尺寸的探测图像，并且通过插值算法，将第一矩阵尺寸的探测图像转换成第二矩阵尺寸的显示图像。例如，在显示图像之前，需要对由探测器所探测到的X线生成的原始图像进行放大处理，进而可通过插值算法，将具有小矩阵尺寸(例如，从512X 512到768X 768再到800X 800)的探测图像放大或再生至具有更大矩阵尺寸(例如，1024X 1024)的显示图像，便于操作人员查看。在本发明的实施例中，因为可无级地调整束光器的开口尺寸，因此可相应地以无级的方式改变照射面的矩阵尺寸，换而言之，除了以上所举例列出的小矩阵尺寸之外，还可根据这些矩阵尺寸之间的尺寸(例如，512X 512到768X 768之间的600X 600等尺寸)来生成放大后的显示图像。
图3示出根据本发明的实施例的X线影像设备的构造示意图。在本发明的实施例中，如图3所示，X线影像设备100包括用于限制X线辐射的束光器101；用于探测X线的探测器103；以及显示图像生成器105，其中，显示图像生成器105包括：束光器开口确定模块107，用于确定束光器101的开口尺寸；照射面确定模块109，用于根据开口尺寸，确定X线在探测器103上的照射面，其中，照射面具有第一矩阵尺寸；以及显示图像生成模块111，用于根据在照射面上探测的X线，生成具有第二矩阵尺寸的显示图像，其中，第二矩阵尺寸大于或等于第一矩阵尺寸。束光器101根据需要可手动或自动地调节其开口尺寸，或者束光器101可根据曝光区域自动地调节开口尺寸。X线探测器103可基于多种方式检测X线以形成X线图像，比如基于照相底板等传统方法。优选地，X线探测器还可以基于各种数字化X线探测技术形成医学图像信息。图3中所描述的X线影像设备100及其内部的模块执行如图1所示的X线影像设备的成像方法，此处不再赘述。
图4示出根据本发明的示例性实施例的X线影像设备的构造示意图。与图3所示的X线影像设备100相比，图4所示的X线影像设备100还包括X线剂量调节模块113，用于根据照射面，调节X线影像设备100的X线剂量；以及X线投射模块115，用于根据调节的X线剂量，在照射面上投射X线。X线剂量调节模块113还用于预定用于调节X线剂量的缩放剂量因数；根据与缩放剂量因数对应的预定X线照射面的矩阵尺寸与第一矩阵尺寸的比，调节缩放剂量因数；以及根据调节的缩放剂量因数，调节X线剂量。在图4示出的实施例中，照射面确定模块109还用于确定束光器101的束光叶片的位置，以计算束光器101的遮光面尺寸；以及根据遮光面尺寸，计算探测器103上接收X线的照射面面积。显示图像生成模块105还用于根据在照射面上探测的X线，生成具有第一矩阵尺寸的探测图像，并且通过插值算法，将第一矩阵尺寸的探测图像转换成第二矩阵尺寸的显示图像。图4中描述的X线影像设备100及其内部模块执行如图2所示的X线影像设备的成像方法，此处不再赘述。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元或模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，模块或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元或模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元或模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元或模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元或模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元或模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元或模块可以集成在一个处理单元或模块中，也可以是各个单元或模块单独物理存在，也可以两个或两个以上单元或模块集成在一个单元或模块中。上述集成的单元或模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元或模块的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (9)
1.X线影像设备的成像方法，其中，所述X线影像设备包括用于限制X线辐射的束光器和用于探测X线的探测器，其特征在于，所述方法包括：
确定所述束光器的开口尺寸；
根据所述开口尺寸，确定X线在所述探测器上的照射面，其中，所述照射面具有第一矩阵尺寸；
根据所述照射面，调节所述X线影像设备的X线剂量；
根据调节的X线剂量，在所述照射面上投射X线；以及
根据在所述照射面上探测的X线，生成具有第二矩阵尺寸的显示图像，其中，所述第二矩阵尺寸大于或等于所述第一矩阵尺寸；
其中，调节所述X线影像设备的X线剂量包括：预定用于调节所述X线剂量的缩放剂量因数；根据与所述缩放剂量因数对应的预定X线照射面的矩阵尺寸与所述第一矩阵尺寸的比，调节所述缩放剂量因数；以及根据调节的所述缩放剂量因数，调节所述X线剂量。
2.根据权利要求1所述的成像方法，其特征在于，确定X线在所述探测器上的照射面包括：
确定所述束光器的束光叶片的位置，以计算所述束光器的遮光面尺寸；以及
根据所述遮光面尺寸，计算所述探测器上接收X线的照射面面积。
3.根据权利要求1所述的成像方法，其特征在于，生成具有第二矩阵尺寸的显示图像包括：
根据在所述照射面上探测的X线，生成具有所述第一矩阵尺寸的探测图像；以及
通过插值算法，将所述第一矩阵尺寸的探测图像转换成所述第二矩阵尺寸的显示图像。
4.X线影像设备，其特征在于，包括：
用于限制X线辐射的束光器；
用于探测X线的探测器；
X线剂量调节模块，用于根据照射面，调节所述X线影像设备的X线剂量；
X线投射模块，用于根据调节的X线剂量，在所述照射面上投射X线；以及
显示图像生成器，其中，所述显示图像生成器包括：
束光器开口确定模块，用于确定所述束光器的开口尺寸；
照射面确定模块，用于根据所述开口尺寸，确定X线在所述探测器上的照射面，其中，所述照射面具有第一矩阵尺寸；以及
显示图像生成模块，用于根据在所述照射面上探测的X线，生成具有第二矩阵尺寸的显示图像，其中，所述第二矩阵尺寸大于或等于所述第一矩阵尺寸；
其中，所述X线剂量调节模块还用于：预定用于调节所述X线剂量的缩放剂量因数；根据与所述缩放剂量因数对应的预定X线照射面的矩阵尺寸与所述第一矩阵尺寸的比，调节所述缩放剂量因数；以及根据调节的所述缩放剂量因数，调节所述X线剂量。
5.根据权利要求4所述的X线影像设备，其特征在于，所述照射面确定模块还用于：
确定所述束光器的束光叶片的位置，以计算所述束光器的遮光面尺寸；以及
根据所述遮光面尺寸，计算所述探测器上接收X线的照射面面积。
6.根据权利要求4所述的X线影像设备，其特征在于，所述显示图像生成模块还用于：
根据在所述照射面上探测的X线，生成具有所述第一矩阵尺寸的探测图像；以及
通过插值算法，将所述第一矩阵尺寸的探测图像转换成所述第二矩阵尺寸的显示图像。
7.存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行根据权利要求1至3中任一项所述的方法。
8.处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行根据权利要求1至3中任一项所述的方法。
9.计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品被有形地存储在计算机可读介质上并且包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时使至少一个处理器执行根据权利要求1至3中任一项所述的方法。
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