CN111227854A - X-射线成像的自动曝光控制方法、存储介质和医疗设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种X‑射线成像的自动曝光控制方法、存储介质和医疗设备。根据一实施方式，一种X‑射线成像的自动曝光控制方法包括：获取一待测对象的可见光图像；在可见光图像上确定一初始感兴趣区域；以设定的预曝光剂量对所述待测对象进行预曝光，获得一第一图像；基于所述初始感兴趣区域在所述第一图像上确定一感兴趣区域；基于所述感兴趣区域确定一基准像素值；以及根据所述基准像素值计算用于实际曝光的一主曝光剂量。本发明能够在保证成像质量的情况下省略物理AEC室，并能够根据实际需要调整感兴趣区域的数量、位置和大小，在病人摆位过程中更具灵活性。

Description

X-射线成像的自动曝光控制方法、存储介质和医疗设备

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是一种X-射线成像的自动曝光控制方法、计算机存储介质和X-射线医疗设备。

背景技术

通常，在X-射线医疗设备的探测器前方设置AEC室来计算每次检查的感兴趣区域ROI(Region of Interest)的预估剂量。AEC室越多，则测量的精度越高，但这会导致成本的增加。

已经提出若干不使用AEC室的方案，其中一些涉及利用一些像素或像素组来起到AEC室的作用。这些像素或像素组被逐一控制和读取。如此一来，会增加探测器的复杂度并由此增加探测器成本。例如，公开号为CN106550527A的中国发明专利申请涉及一种获取X-射线图像的方法，将AEC像素布置在检测器阵列上方。

发明内容

有鉴于此，本发明一方面提出了一种X-射线成像的自动曝光控制方法，另一方面提出了一种计算机存储介质，再一方面提出了一种X-射线医疗设备。

根据一实施方式，X-射线成像的自动曝光控制方法包括：获取一待测对象的可见光图像；在可见光图像上确定一初始感兴趣区域；以设定的预曝光剂量对所述待测对象进行预曝光，获得一第一图像；基于所述初始感兴趣区域在所述第一图像上确定一感兴趣区域；基于所述感兴趣区域确定一基准像素值；以及根据所述基准像素值计算用于实际曝光的一主曝光剂量。

其中，在可见光图像上确定一初始感兴趣区域包括：在所述可见光图像上显示一预置选择框；以及通过在所述可见光图像上移动或调整所述预置选择框确定所述至少一初始感兴趣区域。

其中，所述预置选择框为设置于所述可见光图像上一预设位置且具有一预设尺寸的预置选择框；或者，所述预置选择框为根据所述可见光图像上显示的所述待测对象而被设置于不同位置且具有不同尺寸的预置选择框。

其中，在可见光图像上确定一初始感兴趣区域包括：在所述可见光图像上框选一初始感兴趣区域。

其中，在所述第一图像上确定一感兴趣区域包括如下步骤：确定所述初始感兴趣区域的中心距离X-射线束中心在所述可见光图像上对应点的距离；根据所述距离在所述第一图像上确定所述感兴趣区域的位置。

根据一实施方式，计算机存储介质中存储有程序指令，所述程序指令能够被运行来实现如前所述的任一种方法。

根据一实施方式，X-射线医疗设备包括：一摄像单元，用于采集一待测对象的可见光图像；一曝光单元，用于以设定的预曝光剂量对所述待测对象进行预曝光，获得一第一图像；一控制器，所述控制器被配置用于：获取所述待测对象的可见光图像；在可见光图像上确定一初始感兴趣区域；基于所述一初始感兴趣区域在所述第一图像上确定一感兴趣区域；基于所述感兴趣区域确定一基准像素值；以及根据所述基准像素值计算用于实际曝光的一主曝光剂量。

其中，所述控制器进一步被配置用于：在所述可见光图像上显示一预置选择框；以及通过在所述可见光图像上移动或调整所述预置选择框确定所述至少一初始感兴趣区域。

其中，所述预置选择框为设置于所述可见光图像上一预设位置且具有一预设尺寸的预置选择框；或者，所述预置选择框为根据所述可见光图像上显示的所述待测对象而被设置于不同位置且具有不同尺寸的预置选择框。

其中，所述控制器进一步被配置用于：在所述可见光图像上框选一初始感兴趣区域。

其中，所述控制器进一步被配置用于通过如下步骤确定一感兴趣区域：确定所述初始感兴趣区域的中心距离X-射线束中心在所述可见光图像上对应点的距离；根据所述距离在所述第一图像上确定所述感兴趣区域的位置。

本发明能够在保证成像质量的情况下省略物理AEC室，并能够根据实际需要调整感兴趣区域的数量、位置和大小，在病人摆位过程中更具灵活性。同时，本发明简化运算，提高图像处理速度。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其他特征和优点，附图中：

图1为根据本发明一实施方式的X-射线成像的自动曝光控制方法的示意性流程图。

图2A-图2B为根据本发明实施方式的可见光图像示意图。

图3A-图3B为根据本发明实施方式的预曝光获得的第一图像示意图。

图4为根据本发明一实施方式的X-射线医疗设备的示意性框图。

其中，附图标记如下：

100 方法

S110-S160 步骤

A 区域

400 X-射线医疗设备

410 摄像单元

420 曝光单元

430 控制器

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

在本文中，“一”、“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。文中出现的“预曝光”指以比正常曝光剂量低许多的剂量进行曝光，所得的“第一图像”也称为“预曝光图像”，实际上为低剂量曝光图像。“主曝光”指进行X-射线检测的实际曝光或正常曝光，经“主曝光”所得的图像满足对待测对象进行医学诊断和后续处理所需的图像质量要求。

在本文中，在完成X-射线设备配准的情况下，“X-射线束中心在所述可见光图像上的对应点”与X-射线医疗设备的探测器中心点存在对应关系，并且“X-射线束中心在所述可见光图像上的对应点”与可见光图像的中心存在对应关系。实践中，可见光图像与低剂量预曝光图像(第一图像)存在像素点坐标对应关系，并且在完成X-射线设备配准的情况下，X-射线束中心在所述可见光图像上的对应点、可见光图像的中心、第一图像的中心存在对应关系。在图像处理过程中，可以通过可见光图像、第一图像中心来确定感兴趣区域的位置。如下将结合附图对此进行详细说明。

目前在X-射线成像领域，为获取实际曝光所需曝光剂量，通常需要进行复杂的图像处理。例如，采用图像边缘提取、图像分割等复杂图像处理方法对探测器生成的“预曝光图像”进行处理，由此在“预曝光图像”上确定感兴趣区域。对于复杂组织成像，基于预曝光图像的边缘提取及分割等方法鲁棒性并不好，错误的处理会导致剂量计算不准确：剂量太低会造成图像质量差，需要重新拍摄；剂量太大会额外增加病人的剂量。

申请人发现：如果突破现有技术中这种复杂的图像处理方式，由操作人员选定感兴趣区域能够大大简化图像处理复杂度，提升运算速率。

首先参照图1，图1为根据本发明一实施方式的X-射线成像的自动曝光控制方法的示意性流程图。在如图1所示的实施方式中，X-射线成像的自动曝光控制方法100包括：

步骤S110：获取待测对象的可见光图像；以及

步骤S120：在可见光图像上确定初始感兴趣区域。

步骤S130：以设定的预曝光剂量对待测对象进行预曝光，获得第一图像；

步骤S140：基于初始感兴趣区域在第一图像上确定感兴趣区域；

步骤S150：基于感兴趣区域确定基准像素值；以及

步骤S160：根据基准像素值计算用于实际曝光的主曝光剂量。

在步骤S110中，获取一待测对象(如器官或身体部位)的可见光图像。如图2A所示，以待测对象为手进行举例说明，本发明在此方面不受限。在步骤S120中，在可见光图像上确定初始感兴趣区域。例如如图2B所示的区域A。在实施方式中，可以各种方式实现确定初始感兴趣区域。本领域的技术人员可以根据需要选择设置初始感兴趣区域的位置、形状、大小和数目，本发明在此方面不受限制。举例来说，可以在可见光图像2A上显示一预置选择框(图未示)，可以为设置于可见光图像上一预设位置且具有一预设尺寸的预置选择框，也可以为根据可见光图像上的待测对象而被设置于不同位置且具有不同尺寸的预置选择框。例如，预置选择框可以为一位于可见光图像2A中间或其他位置的默认选择框，操作人员可以通过在可见光图像上移动或调整该预置选择框确定初始感兴趣区域。或者，预置选择框可以为根据可见光图像上的待测对象而提供的不同预估选择框，供操作人员确认或设置初始感兴趣区域。例如，利用轮廓提取等图像处理方法或机器学习等目标识别方法在可见光图像上确定待测对象的范围，在可见光图像上的适当位置，提供具有适当尺寸的预估选择框作为前述预置选择框供后续操作。换言之，针对不同的待测对象，可以提供位于可见光图像上不同位置且具有不同尺寸的预估选择框作为预置选择框。可替换地，也可以不设置预置选择框，而由操作人员在可见光图像上任意框选初始感兴趣区域。

在步骤S130中，以设定的预曝光剂量对待测对象进行预曝光，获得第一图像，如图3A所示。一般地，对于数字探测器来说，在非饱和区域，信号对于辐射的响应是线性的。其中，第一图像(即低剂量曝光图像)是以非常低的预曝光剂量获取的，可以根据器官选择程序(OGP)的选择结果设定预曝光剂量的值。通常来说，待测对象越厚，则预曝光剂量的值越大。实践中，可以预存主曝光剂量值来确定预曝光剂量的值，该预存主曝光剂量值为针对所选待测对象的满足成像要求的先验剂量值。本领域的技术人员还可以根据实际应用需要，以其他方式选择设置预曝光剂量的值，而不限于前述举例说明的各方式。

接下来，在步骤S140中，基于初始感兴趣区域在第一图像上确定感兴趣区域。在实施方式中，可以确定初始感兴趣区域A的中心距离X-射线束中心在可见光图像上对应点的距离，并根据该距离在第一图像3A上确定感兴趣区域的位置(如图3B所示)。如前所述，在完成X-射线设备配准的情况下，可以可见光图像的中心作为参照点，确定初始感兴趣区域A的中心距离该参照点的距离，同时由于可见光图像和第一图像具有像素点坐标对应关系，基于该距离，可以在第一图像上以该第一图像的中心为参照找到与初始感兴趣区域A对应的感兴趣区域，即图3B所示的区域。在变化实施方式中，操作人员可以根据可见光图像上显示的待测对象(如器官)的具体情况及检查需求，调整感兴趣区域的尺寸。

随后，进行步骤S150和S160。在步骤S150中，基于感兴趣区域确定基准像素值，在步骤S160中，根据基准像素值计算用于实际曝光的主曝光剂量。关于如何进行这两步的操作，如下进行示意性描述。

在步骤S150中，基于感兴趣区域确定基准像素值。具体地，例如可以通过计算该感兴趣区域的平均像素值来确定基准像素值。若操作人员选择多个区域作为感兴趣区域，则可以通过计算各所选区域的平均像素值确定基准像素值，或者针对各所选区域配置权重值，对各所选区域的像素值进行加权来确定基准像素值。

可选地，为提高图像处理速度，降低运算时间，第一图像可以基于感兴趣区域被部分地读取。例如，只读取并处理包含感兴趣区域的行像素和列像素的部分图像。此外，本领域的技术人员可以根据实际需要选择以全分辨率读取第一图像，或者以低分辨率读取第一图像，此时可以特定图像读取方式(binning等方式)读取第一图像。

接下来，在步骤S160中，根据基准像素值计算用于实际曝光的主曝光剂量。由此，可以针对每次检查计算实际曝光(主曝光)所需剂量值。在实施方式中，可以通过如下公式计算主曝光剂量Mr：

其中，Mp表示设定的预曝光剂量，G_ROI表示感兴趣区域的平均像素值(即基准像素值)，G_target表示满足成像要求的预设平均像素值，D％表示预设剂量因子，该剂量因子表征剂量水平。本领域的技术人员可以根据实际应用需要预先设定或调整前述G_target和D％的值。

本发明还提供一种X-射线医疗设备，例如可以用于实现上述各种X-射线成像的自动曝光控制方法。参见图4，图4为根据本发明一实施方式的X-射线医疗设备的示意性框图。如图4所示，X-射线医疗设备400包括：一摄像单元410、一曝光单元420以及一控制器430。举例来说，摄像单元410可以被设置于X-摄像医疗设备400的束光器上，本发明不以此为限；控制器430可以为X-射线医疗设备400的探测器所包括的控制器，或者也可以为独立于探测器的其他控制部件，本发明亦不以此为限。

其中，摄像单元410用于采集一待测对象的可见光图像，曝光单元420用于以设定的预曝光剂量对待测对象进行预曝光，获得一第一图像，控制器430被配置用于：获取待测对象的可见光图像；在可见光图像上确定一初始感兴趣区域；基于初始感兴趣区域在第一图像上确定一感兴趣区域；基于感兴趣区域确定一基准像素值；以及根据基准像素值计算用于实际曝光的一主曝光剂量。

在实施方式中，控制器430进一步被配置用于：在可见光图像上显示一预置选择框；以及通过在可见光图像上移动或调整预置选择框确定至少一初始感兴趣区域。举例来说，预置选择框可以为设置于可见光图像上一预设位置且具有一预设尺寸的预置选择框，也可以为根据可见光图像上的待测对象而被设置于不同位置且具有不同尺寸的预置选择框。换言之，针对不同的待测对象，可以提供位于可见光图像上不同位置且具有不同尺寸的预估选择框作为预置选择框。可替换地，也可以不设置预置选择框，任意框选初始感兴趣区域。此时，控制器430进一步被配置用于：在可见光图像上框选一初始感兴趣区域。实践中，操作人员可以利用鼠标等输入设备选择、设置初始感兴趣区域，控制器430在收到相应输入信号后，进行相应操作。

在实施方式中，控制器430进一步被配置用于通过如下步骤确定一感兴趣区域：确定初始感兴趣区域的中心距离X-射线束中心在可见光图像上对应点的距离；根据距离在第一图像上确定感兴趣区域的位置。

此外，本发明还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有程序指令，所述程序指令能够被运行来实现如上所述的任一方法，同时前述方法可以被应用于本发明所公开的任一医疗设备。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方式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。

在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施方式中任何一项实施方式的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。

用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、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。可选地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。

此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且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，从而实现上述实施方式中任意一项实施方式的功能。

此外，可以理解的是，将由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等运算单元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。

本发明涉及一种X-射线成像的自动曝光控制方法、存储介质和医疗设备。根据一实施方式，一种X-射线成像的自动曝光控制方法包括：获取一待测对象的可见光图像；以及在可见光图像上确定一初始感兴趣区域。本发明能够在保证成像质量的情况下省略物理AEC室，并能够根据实际需要调整感兴趣区域的数量、位置和大小，在病人摆位过程中更具灵活性。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，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 (11)

1.一种X-射线成像的自动曝光控制方法，包括：

获取一待测对象的可见光图像；

在可见光图像上确定一初始感兴趣区域；

以设定的预曝光剂量对所述待测对象进行预曝光，获得一第一图像；

基于所述初始感兴趣区域在所述第一图像上确定一感兴趣区域；

基于所述感兴趣区域确定一基准像素值；以及

根据所述基准像素值计算用于实际曝光的一主曝光剂量。

2.如权利要求1所述的X-射线成像的自动曝光控制方法，在可见光图像上确定一初始感兴趣区域包括：

在所述可见光图像上显示一预置选择框；以及

通过在所述可见光图像上移动或调整所述预置选择框确定所述初始感兴趣区域。

3.如权利要求2所述的X-射线成像的自动曝光控制方法，其中，所述预置选择框为设置于所述可见光图像上一预设位置且具有一预设尺寸的预置选择框；或者，所述预置选择框为根据所述可见光图像上显示的所述待测对象而被设置于不同位置且具有不同尺寸的预置选择框。

4.如权利要求1所述的X-射线成像的自动曝光控制方法，在可见光图像上确定一初始感兴趣区域包括：

在所述可见光图像上框选一初始感兴趣区域。

5.如权利要求1-4中任一项所述的X-射线成像的自动曝光控制方法，其中在所述第一图像上确定一感兴趣区域包括如下步骤：

确定所述初始感兴趣区域的中心距离X-射线束中心在所述可见光图像上对应点的距离；

根据所述距离在所述第一图像上确定所述感兴趣区域的位置。

6.一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有程序指令，所述程序指令能够被运行来实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。

7.一种X-射线医疗设备，包括：

一摄像单元，用于采集一待测对象的可见光图像；

一曝光单元，用于以设定的预曝光剂量对所述待测对象进行预曝光，获得一第一图像；

一控制器，所述控制器被配置用于：

获取所述待测对象的可见光图像；

在可见光图像上确定一初始感兴趣区域；

基于所述一初始感兴趣区域在所述第一图像上确定一感兴趣区域；

基于所述感兴趣区域确定一基准像素值；以及

根据所述基准像素值计算用于实际曝光的一主曝光剂量。

8.如权利要求7所述的X-射线医疗设备，所述控制器进一步被配置用于：

在所述可见光图像上显示一预置选择框；以及

通过在所述可见光图像上移动或调整所述预置选择框确定所述初始感兴趣区域。

9.如权利要求8所述的X-射线医疗设备，其中，所述预置选择框为设置于所述可见光图像上一预设位置且具有一预设尺寸的预置选择框；或者，所述预置选择框为根据所述可见光图像上显示的所述待测对象而被设置于不同位置且具有不同尺寸的预置选择框。

10.如权利要求7所述的X-射线医疗设备，所述控制器进一步被配置用于：

在所述可见光图像上框选一初始感兴趣区域。

11.如权利要求7-10中任一项所述的X-射线医疗设备，其中所述控制器进一步被配置用于通过如下步骤确定一感兴趣区域：

确定所述初始感兴趣区域的中心距离X-射线束中心在所述可见光图像上对应点的距离；

根据所述距离在所述第一图像上确定所述感兴趣区域的位置。

Images