CN111781633B - 利用校正自动调节x射线机亮度方法、系统、存储介质、设备 - Google Patents

利用校正自动调节x射线机亮度方法、系统、存储介质、设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供利用校正自动调节X射线机亮度方法，包括如下步骤：对高压发生器进行校正以得到若干组数据，读取所述高压发生器中的初始管电压值并设定ABS目标电压值；加载X射线机，根据被检测对象的反馈信息获得ABS反馈电压值；调整管电压值与管电流值,实现将X射线机亮度调节至目标亮度。本发明还涉及利用校正自动调节X射线机亮度系统、存储介质及设备。该方法通过调用校正得到的数据可快速调整管电压和管电流的值使得所述ABS反馈电压值等于所述ABS目标电压值，以使得图像亮度稳定，具有调整迅速，ABS透视的稳定时间短，参数简单、鲁棒性好等特点，医生可以根据不同个体，不同体位自动完成透视。

Description

利用校正自动调节X射线机亮度方法、系统、存储介质、设备
技术领域
本发明涉及医学图像处理技术领域，尤其涉及利用校正自动调节X射线机亮度方法。
背景技术
当进行X射线人体透视时，一般是靠医生凭经验根据不同病人、体位选择相应的管电压kV和管电流mA，由于人体各部位密度差异，对X射线的吸收量也不同。在透视过程中人体部位改变时，其对X射线吸收量也随之变化。就会出现辐照剂量不变，输出图像会出现明暗的亮度变化的现象，无法得到清晰稳定的图像，影响医生的诊断。
目前，在X射线透视系统中使用自动亮度控制功能，以实现受检者不同个体、不同体位时，根据被辐照人体对X射线的吸收量来调节管电压kV和管电流mA保持探测器稳定的平均图像亮度，简称自动亮度控制(ABC)或自动亮度调节(ABS)。由于不同的被检测对象阻挡X射线的能力不同，因此透过被检测对象的X射线的衰减程度也不同，若X射线衰减程度较高即被检测者吸收的X射线量较多，则会导致图像亮度偏暗，若X射线衰减程度较小，则会导致图像亮度偏亮，这两种情况都因达不到最佳的亮度而导致图像不清晰。为了使图像亮度最佳，则需要调节X射线的剂量，若图像亮度偏暗，则加大X射线剂量；若图像亮度偏亮，则减小X射线剂量。在这一过程中，从开始透视到透视图像稳定达到目标亮度的这段调整时间，成为ABS透视的稳定时间，ABS透视的稳定时间是衡量ABS透视的关键性能指标之一。在透视的稳定时间内，由于透视图像是不稳定的，这段时间内被检测对象接受到的X射线剂量是无用的，所述透视的稳定时间越短越好。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供利用校正自动调节X射线机亮度方法，该方法通过在ABS使能之前对高压发生器进行校正得到若干组ABS电压值对应的管电压值与管电流值的数据，并根据校正结果设定ABS目标电压值；通过调用校正得到的数据可快速调整管电压和管电流的值使得所述ABS反馈电压值等于所述ABS目标电压值以使得图像亮度稳定。
本发明提供利用校正自动调节X射线机亮度方法，包括如下步骤：
对高压发生器进行校正以得到若干组ABS电压值对应的管电压值与管电流值的数据；
读取所述高压发生器中的初始管电压值并根据校正结果设定ABS目标电压值与获取初始管电流值；
以初始管电压与初始管电流加载X射线机，根据被检测对象的反馈信息获得ABS反馈电压值；
调整管电压值与管电流值,以使得所述ABS反馈电压值等于所述ABS目标电压值，实现将X射线机亮度调节至目标亮度。
优选地，所述调整管电压值包括如下步骤：
所述ABS目标电压值与所述ABS反馈电压值的差值，得出当前误差值；
所述当前误差值与上一次误差值以及KP、KI两个系数之间的关系，得到需要调整的管电压；公式如下：
△KV＝KP*(Ek-Ek0)+KI*Ek,其中，KP、KI为系数，Ek为ABS目标电压值与ABS反馈电压值的差值，Ek0为上一次调整时ABS目标电压值与ABS反馈电压值的差值，△KV为需要调整的管电压；
所述需要调整的管电压与当前管电压的和，得到下一帧管电压。
优选地，所述调整管电流值包括：
从所述校正好的若干组数据中选择两组数据与所述下一帧管电压的对应关系，得出下一帧管电流；公式如下：
MAnext＝KVnext*(MA2-MA1)/(KV2-KV1)+MA1
其中，KV1为管电压第一校正点，KV2管电压第二校正点，MA1为第一校正点KV1对应的MA，MA2为第二校正点KV2对应的MA，KVnext为下一帧的KV。
优选地，所述下一帧电压小于等于所述第二校正点并大于等于所述第一校正点并且所述第二校正点与所述第一校正点在所述若干组校正数据中相邻。
优选地，所述初始管电压为第一帧电压值。
优选地，初次使用ABS时设定所述KP、KI系数并将所述KP、KI系数保存于高压发生器中。
一种电子设备，包括：处理器；存储器；以及程序，其中所述程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由处理器执行，所述程序包括用于执行利用校正自动调节X射线机亮度方法。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行利用校正自动调节X射线机亮度方法。
利用校正自动调节X射线机亮度系统，包括校正模块、设定模块、加载模块和调整模块；其中，
所述校正模块用于ABS对高压发生器进行校正以得到若干组ABS电压值对应的管电压值与管电流值的数据；
所述设定模块用于读取所述高压发生器中的初始管电压值并根据校正结果设定ABS目标电压值与获取初始管电流值；
所述加载模块用于以初始管电压与初始管电流加载X射线机，根据被检测对象的反馈信息获得ABS反馈电压值；
所述调整模块用于调整管电压值与管电流值,以使得所述ABS反馈电压值等于所述ABS目标电压值，实现将X射线机亮度调节至目标亮度。
优选地，所述调整模块包括如下步骤：
所述ABS目标电压值与所述ABS反馈电压值的差值，得出当前误差值；
所述当前误差值与上一次误差值以及KP、KI两个系数之间的关系，得到需要调整的管电压；公式如下：
△KV＝KP*(Ek-Ek0)+KI*Ek,其中，KP、KI为系数，Ek为ABS目标电压值与ABS反馈电压值的差值，Ek0为上一次调整时ABS目标电压值与ABS反馈电压值的差值，△KV为需要调整的管电压；
所述需要调整的管电压与当前管电压的和，得到下一帧管电压；
从所述校正好的若干组数据中选择两组数据与所述下一帧管电压的对应关系，得出下一帧管电流；公式如下：
MAnext＝KVnext*(MA2-MA1)/(KV2-KV1)+MA1
其中，KV1为管电压第一校正点，KV2管电压第二校正点，MA1为第一校正点KV1对应的MA，MA2为第二校正点KV2对应的MA，KVnext为下一帧的KV。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明提供利用校正自动调节X射线机亮度方法，该方法通过在ABS使能之前对高压发生器进行校正得到若干组ABS电压值对应的管电压值与管电流值的数据，并根据校正结果设定ABS目标电压值；通过调用校正得到的数据可快速调整管电压和管电流的值使得所述ABS反馈电压值等于所述ABS目标电压值以使得图像亮度快速得到稳定达到目标亮度，具有调整迅速，ABS透视的稳定时间短，参数简单、鲁棒性好等特点，医生可以根据不同个体，不同体位自动完成透视。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的利用校正自动调节X射线机亮度方法的流程图；
图2为本发明的利用校正自动调节X射线机亮度方法的具体流程图；
图3为本发明的ABS校正曲线图；
图4为本发明的带校正的X射线机自动亮度控制系统的整体示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
利用校正自动调节X射线机亮度方法，如图1、图2和图3所示，包括如下步骤：
S1、对高压发生器进行校正以得到若干组ABS电压值对应的管电压值与管电流值的数据；在一个实施例中，ABS为自动亮度调节的简称，ABS电压信号由探测器或采集软件控制单元输出0-10V的模拟电压信号，不同的ABS电压信号值对应不同的亮度值；在ABS开启之前需要对高压发生器进行校正，得到若干组ABS电压值对应的管电压值与管电流值的数据，并将若干组数据保存于高压发生器存储器内。
S2、读取所述高压发生器中的初始管电压值并根据校正结果设定ABS目标电压值与获取初始管电流值；在一个实施例中，根据校正结果，设定一个较为合理的目标亮度值，这个目标亮度值就是ABS目标电压值，当ABS的输出电压与ABS目标电压值相等时，透视图像的亮度就稳定在预设的目标亮度了。ABS开启后读取高压发生器中的初始管电压的值，初始管电压用作第一帧管电压，通过在步骤S1中校正获得数据中得出所述第一帧管电压对应的管电流，取得初始管电流值；当ABS的输出电压与ABS目标电压值相等时，透视图像的亮度就稳定在预设的目标亮度了。
需要说明的是，初始管电压为针对探测器经过多次实验得出的电压值，在初次使用时将实验得出的初始管电压保存于高压发生器中，在检测开始后作为第一帧管电压值；初始管电压针对不同的探测器需要通过实验进行调整初始管电压的值。
还需要说明的是，目标亮度即图像更加的清晰且能更好体现出组织细节。
S3、以初始管电压与初始管电流加载X射线机，根据被检测对象的反馈信息获得ABS反馈电压值；在一个实施例中，以初始管电压与初始管电流加载X射线机，X射线机对检测对象进行检测，ABS根据被检测对象反馈的电压值得到ABS反馈电压值，例如，两个身高相同的同性别的人，其中一个为较胖的体重为80Kg人，ABS反馈电压值为5V；另一个为较瘦的体重为50Kg人，ABS反馈电压值为6V，ABS根据检测对象的不同即检测对象吸收X射线的量不同，将反馈不同的ABS反馈电压。
S4、调整管电压值与管电流值,以使得所述ABS反馈电压值等于所述ABS目标电压值，实现将X射线机亮度调节至目标亮度。在一个实施例中，通过在算法中反复调整管电压的值和管电流值以使得所述ABS反馈电压值等于所述ABS目标电压值，当所述ABS反馈电压值等于所述ABS目标电压值时，X射线机的图像亮度达到目标亮度。
在一个实施例中，通过调整管电压的值和管电流的值来调节被检测对象反馈不同的ABS反馈电压值，所述调整管电压值包括如下步骤：
所述ABS目标电压值与所述ABS反馈电压值的差值，得出当前误差值；
公式一、Ek＝Vtarget-Vcurrent,
其中，Vtarget为ABS目标电压值，Vcurrent为ABS反馈电压值，Ek为ABS目标电压值与ABS反馈电压值的差值；
所述当前误差值与上一次误差值以及KP、KI两个系数之间的关系，得到需要调整的管电压；公式如下：
公式二、△KV＝KP*(Ek-Ek0)+KI*Ek,
其中，KP、KI为系数，Ek为ABS目标电压值与ABS反馈电压值的差值，Ek0为上一次调整时ABS目标电压值与ABS反馈电压值的差值，△KV为需要调整的管电压；
所述需要调整的管电压与当前管电压的和，得到下一帧管电压。
公式三、KVnext＝KVcurrent+△KV,
其中，KVnext为下一帧的管电压，△KV为需要调整的管电压，KVcurrent为当前管电压；
在本实施例中，KI、KP两个系数是在初次使用ABS时设定的并且将设定好的KI、KP两个系数保存于高压发生器中，KP、KI两个系数的值是针对探测器通过多次的实验得到的最优数值。KP、KI两个系数用于控制ABS的调节速度即ABS目标电压值等于ABS反馈电压值需要的时间和稳定度即图像亮度稳定后不会发生闪烁现象。
在一个实施例中，所述调整管电流值包括：
从所述校正好的若干组数据中选择两组数据与所述下一帧管电压的对应关系，得出下一帧管电流；从所述校正好的若干组数据中选择管电压第一校正点与管电压第二校正点并得出所述第一校正点和第二校正点对应的管电流，通过公式得出下一帧管电流；公式如下：
公式四、MAnext＝KVnext*(MA2-MA1)/(KV2-KV1)+MA1
其中，KV1为管电压第一校正点，KV2管电压第二校正点，MA1为第一校正点KV1对应的MA，MA2为第二校正点KV2对应的MA，KVnext为下一帧的KV。
进一步地，所述下一帧电压小于等于所述第二校正点并大于等于所述第一校正点并且所述第二校正点与所述第一校正点在所述若干组校正数据中相邻。在本实施例中，通过下一帧的电压值选取第一校正点和第二校正点，并通过ABS校正曲线找到对应的MA，所述第一校正点和第二校正点为ABS校正曲线上的两个点。KV1<＝KVnext<＝KV2即所述下一帧电压小于等于所述第二校正点并大于等于所述第一校正点，并且KV2与KV1在ABS校正曲线上为相邻点。例如，如图3所示，校正获取的若干组(40kv,5ma),(50kv,7ma),(60kv,9ma)，如果下一帧的电压值为45KV，那校正曲线上的40kv就是第一校正点，50kv为第二校正点。通过校正曲线将校正点对应的电流值一起带入公式四中，得到下一帧的电流值。通过将校正得到的数据中的管电压直接查询得出管电流的值并用于公式四中，可以更加快速的使得图像亮度稳定，调整迅速，参数简单，另外通过公式四利用管电压及校正数据得出管电流的值使得ABS控制方法具有稳定性、鲁棒性好的特点。
进一步地，当所述ABS反馈电压值不等于所述ABS目标电压值时需要再次通过调整算法即公式一、公式二、公式三及公式四计算直到所述ABS反馈电压值等于所述ABS目标电压值，图像亮度稳定达到目标亮度。本实施例中的ABS调整算法调整迅速需要的ABS透视的稳定时间短，避免了长时间释放无用的X射线造成对人体的伤害。
一种电子设备，包括：处理器；存储器；以及程序，其中所述程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由处理器执行，所述程序包括用于执行利用校正自动调节X射线机亮度方法。一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行利用校正自动调节X射线机亮度方法。
利用校正自动调节X射线机亮度系统，如图4所示，包括校正模块、设定模块、加载模块和调整模块；其中，
所述校正模块用于ABS对高压发生器进行校正以得到若干组ABS电压值对应的管电压值与管电流值的数据；
所述设定模块用于读取所述高压发生器中的初始管电压值并根据校正结果设定ABS目标电压值与获取初始管电流值；
所述加载模块用于以初始管电压与初始管电流加载X射线机，根据被检测对象的反馈信息获得ABS反馈电压值；
所述调整模块用于调整管电压值与管电流值,以使得所述ABS反馈电压值等于所述ABS目标电压值，实现将X射线机亮度调节至目标亮度。
进一步地，所述调整模块包括如下步骤：
所述ABS目标电压值与所述ABS反馈电压值的差值，得出当前误差值；
所述当前误差值与上一次误差值以及KP、KI两个系数之间的关系，得到需要调整的管电压；公式如下：
△KV＝KP*(Ek-Ek0)+KI*Ek,其中，KP、KI为系数，Ek为ABS目标电压值与ABS反馈电压值的差值，Ek0为上一次调整时ABS目标电压值与ABS反馈电压值的差值，△KV为需要调整的管电压；
所述需要调整的管电压与当前管电压的和，得到下一帧管电压；
从所述校正好的若干组数据中选择两组数据与所述下一帧管电压的对应关系，得出下一帧管电流；公式如下：
MAnext＝KVnext*(MA2-MA1)/(KV2-KV1)+MA1
其中，KV1为管电压第一校正点，KV2管电压第二校正点，MA1为第一校正点KV1对应的MA，MA2为第二校正点KV2对应的MA，KVnext为下一帧的KV。
以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (7)

1.利用校正自动调节X射线机亮度方法，其特征在于，包括如下步骤：
对高压发生器进行校正以得到若干组ABS电压值对应的管电压值与管电流值的数据；
读取所述高压发生器中的初始管电压值并根据校正结果设定ABS目标电压值与获取初始管电流值；
以初始管电压与初始管电流加载X射线机，根据被检测对象的反馈信息获得ABS反馈电压值；
调整管电压值与管电流值,以使得所述ABS反馈电压值等于所述ABS目标电压值，实现将X射线机亮度调节至目标亮度；
所述调整管电压值包括如下步骤：
所述ABS目标电压值与所述ABS反馈电压值的差值，得出当前误差值；
所述当前误差值与上一次误差值以及KP、KI两个系数之间的关系，得到需要调整的管电压；公式如下：
△KV=KP*（Ek - Ek0）+KI* Ek,其中，KP、KI为系数，Ek为ABS目标电压值与ABS反馈电压值的差值，Ek0为上一次调整时ABS目标电压值与ABS反馈电压值的差值，△KV为需要调整的管电压；
所述需要调整的管电压与当前管电压的和，得到下一帧管电压；
所述调整管电流值包括：
从校正好的若干组数据中选择两组数据与所述下一帧管电压的对应关系，得出下一帧管电流；公式如下：
MAnext= KVnext*(MA2-MA1)/(KV2-KV1)+ MA1
其中，KV1为管电压第一校正点，KV2为管电压第二校正点，MA1为第一校正点KV1对应的MA，MA2为第二校正点KV2对应的MA，KVnext为下一帧的KV。
2.如权利要求1所述的利用校正自动调节X射线机亮度方法，其特征在于，所述下一帧电压小于等于所述第二校正点并大于等于所述第一校正点并且所述第二校正点与所述第一校正点在若干组校正数据中相邻。
3.如权利要求1所述的利用校正自动调节X射线机亮度方法，其特征在于，所述初始管电压为第一帧电压值。
4.如权利要求1所述的利用校正自动调节X射线机亮度方法，其特征在于，初次使用ABS时设定所述KP、KI系数并将所述KP、KI系数保存于高压发生器中。
5.一种电子设备，其特征在于包括：处理器；
存储器；以及程序，其中所述程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由处理器执行，所述程序包括用于执行如权利要求1所述的方法。
6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行如权利要求1所述的方法。
7.利用校正自动调节X射线机亮度系统，其特征在于，包括校正模块、设定模块、加载模块和调整模块；其中，
所述校正模块用于ABS对高压发生器进行校正以得到若干组ABS电压值对应的管电压值与管电流值的数据；
所述设定模块用于读取所述高压发生器中的初始管电压值并根据校正结果设定ABS目标电压值与获取初始管电流值；
所述加载模块用于以初始管电压与初始管电流加载X射线机，根据被检测对象的反馈信息获得ABS反馈电压值；
所述调整模块用于调整管电压值与管电流值,以使得所述ABS反馈电压值等于所述ABS目标电压值，实现将X射线机亮度调节至目标亮度；
所述调整模块如下步骤：
所述ABS目标电压值与所述ABS反馈电压值的差值，得出当前误差值；
所述当前误差值与上一次误差值以及KP、KI两个系数之间的关系，得到需要调整的管电压；公式如下：
△KV=KP*（Ek - Ek0）+KI* Ek,其中，KP、KI为系数，Ek为ABS目标电压值与ABS反馈电压值的差值，Ek0为上一次调整时ABS目标电压值与ABS反馈电压值的差值，△KV为需要调整的管电压；
所述需要调整的管电压与当前管电压的和，得到下一帧管电压；
从所述校正好的若干组数据中选择两组数据与所述下一帧管电压的对应关系，得出下一帧管电流；公式如下：
MAnext= KVnext*(MA2-MA1)/(KV2-KV1)+ MA1
其中，KV1为管电压第一校正点，KV2管电压第二校正点，MA1为第一校正点KV1对应的MA，MA2为第二校正点KV2对应的MA，KVnext为下一帧的KV。
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