CN111803108A - 一种基于时钟同步的曝光控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及一种基于时钟同步的曝光控制方法和系统，所述方法包括：获取曝光模式信息；至少基于所述曝光模式信息确定对应的同步参数信息；基于所述同步参数信息至少控制所述探测器以及所述射线源开始动作。

Description

一种基于时钟同步的曝光控制方法和系统

技术领域

本申请涉及信号控制技术领域，特别涉及一种基于时钟同步的曝光控制方法和系统。

背景技术

目前DSA系统和DBT系统，通常使用X光实现成像的医学影像系统，其核心功能是断层摄影和3D图像重建。进一步的，在DSA系统中由于其不再仅仅是诊断设备，因此通过不同帧频的序列曝光，实现在手术过程中各种要求的实时连续影像拍摄。

在实时连续拍摄、断层拍摄和3D重建中，对于拍摄帧频的提高，图像伪影的消除，拍摄跟随信号的准确(CBCT的曝光角度的准确性和一致性，ECG信号跟随的可靠性)有了更高的要求。因此，有必要提出一种更加准确、高效的曝光控制方法，以提高影像拍摄的图像质量。

发明内容

本说明书实施例之一提供一种基于时钟同步的曝光控制方法，所述方法包括：获取曝光模式信息；至少基于所述曝光模式信息确定对应的同步参数信息；基于所述同步参数信息至少控制所述探测器以及所述射线源开始动作。

本说明书实施例之一提供一种基于时钟同步的曝光控制系统，所述系统包括：曝光模式信息获取模块，用于获取曝光模式信息；同步参数信息确定模块，用于至少基于所述曝光模式信息确定对应的同步参数信息；同步动作控制模块，用于基于所述同步参数信息至少控制所述探测器以及所述射线源开始动作。

本说明书实施例之一提供又一种基于时钟同步的曝光控制系统，所述系统包括：主控单元，用于接收曝光模式信息；时钟同步单元，与所述主控单元连接，用于接收所述曝光模式信息，并基于所述曝光模式信息确定同步参数信息，所述同步参数信息用于控制执行单元执行对应的动作；其中，所述执行单元至少包括平板探测器和高压发生器。

本说明书实施例之一提供一种基于时钟同步的曝光控制装置，所述装置包括处理器，所述处理器用于执行上述的操作位置的确定方法。

附图说明

本申请将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，

其中：

图1是根据本申请一些实施例所示的一种基于时钟同步的曝光控制方法的示例

性流程图；

图2是根据本申请一些实施例所示的一种基于时钟同步的曝光控制装置的结构

示意图；

图3是根据本申请一些实施例所示的一种基于时钟同步的曝光控制系统的模块

示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模组”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。

虽然本申请对根据本申请的实施例的系统中的某些模块或单元做出了各种引用，然而，任何数量的不同模块或单元可以被使用并运行在客户端和/或服务器上。所述模块仅是说明性的，并且所述系统和方法的不同方面可以使用不同模块。

本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

本申请一个或多个实施例涉及一种基于时钟同步的曝光控制系统，可以用于各种不同的医学影像系统，在摄影时进行曝光控制。所述医学影像系统可以包括但不限于血管造影(DSA)系统、数字断层摄影(DBT)系统、锥形束CT(CBCT)等。本申请实施例中的基于时钟同步的曝光控制系统可以提供一种基于曝光模式和/或第三方信号源自动确定各个执行模块(例如，探测器和射线源)的动作开始时间和动作结束时间，以使得各个执行模块能够同步动作。在本申请的一些实施例中，探测器可以是平板探测器，也可以是其它探测器，本申请对比不做限定。例如，本申请一些实施例中的平板探测器也可以替换为CCD探测器。仅作为示例，用DSA系统进行说明：例如，DSA系统在对患者病灶区域进行曝光时，需要控制高压发生器(即射线源)放出射线照射患者病灶区域，并控制平板探测器(即探测器)开窗以接收射线。基于时钟同步的曝光控制系统可以确定高压发生器和平板探测器的动作时间，控制它们同步进行动作，例如，控制平板探测器在开窗的同时，控制高压发生器放出射线。

在其他实施例中，医学影像系统进行曝光操作时可以先对平板探测器执行开窗操作，再控制高压发生器驱动球管放出射线，以保证放出的射线全部落入平板探测器中，避免拍摄过程中产生伪影。但该方式一方面，曝光所需时间较长，当每秒拍摄的帧频提高时，该曝光方法无法满足高频拍摄要求；另一方面，拍摄信号首先触发开窗操作，开窗操作完成之后再控制高压发生器放出射线，由于各部操作存在延时，当平板探测器采集到射线时，可能已经错过最佳的拍摄时机，导致获取到的图像不能达到预期。本申请实施例中基于时钟同步的曝光控制系统可以控制开窗操作与放出射线操作同时进行，以节省整个曝光操作的时间，减小各操作之间延时的影响，提高拍摄帧频，获得高质量的图像。

本申请实施例中基于时钟同步的曝光控制系统还可以控制平板探测器的开始关窗时间以及高压发生器结束照射的时间，将这两个操作同步进行，使射线全部落在探测器的有效开窗范围内，避免平板探测器从开始关窗，到完成光窗这一时间段内，由于放射线处于照射状态而产生的伪影。

本申请实施例的基于时钟同步的曝光控制系统还可以跟随外部信号进行曝光控制，即在外部信号触发时，系统可以控制平板探测器和高压发生器与外部信号同步动作。仅作为示例，在进行锥形束CT(CBCT)拍摄过程中，可以根据机架旋转的角度进行曝光控制，如当机架每旋转3°的位置时，控制平板探测器和高压发生器执行一次曝光。该方式可以精确控制影像的拍摄位置，有利于提高3维图像的重建质量。

本申请实施例的基于时钟同步的曝光控制系统可以包括处理设备以及终端设备。终端设备可以包括人机界面，终端设备的用户可以在人机界面中输入用户业务。终端设备的用户可以是医学影像系统的操作者。用户业务是指医学影像系统进行拍摄时的具体任务。处理设备可以从终端设备中获取用户业务，并根据用户业务确定曝光模式信息。在一些实施例中，用户是指所述曝光系统的操作人员，例如，医护人员。

处理设备还可以基于曝光模式信息确定同步参数信息，并将同步参数信息输出至执行单元，用以控制执行单元的动作。仅作为范例，处理设备可包含中央处理器(CPU)、专用集成电路(ASIC)、专用指令处理器(ASIP)、图形处理器(GPU)、物理处理器(PPU)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编辑逻辑电路(PLD)、控制器、微控制器单元、精简指令集电脑(RISC)、微处理器等或以上任意组合。

图1是根据本申请一些实施例所示的一种基于时钟同步的曝光控制方法的示例性流程图。

步骤110，获取曝光模式信息。在一些实施例中，步骤110可以由曝光模式信息获取模块310执行。

在一些实施例中，所述曝光模式可以是医学影像系统进行曝光操作的方式。在一些实施例中，所述曝光模式信息可以是与医学影像系统的曝光操作相关的参数信息。在一些实施例中，所述曝光模式信息可以包括但不限于拍摄类型，所述拍摄类型可以包括拍摄2D图像或拍摄3D图像。在一些实施例中，所述曝光模式信息可以包括拍摄帧频，所述拍摄帧频可以是每秒拍摄图像的次数。在一些实施例中，所述曝光模式信息可以包括曝光强度，所述曝光强度用于控制曝光的射线剂量。在一些实施例中，所述曝光强度也可以不包含在所述曝光模式信息中，而是由高压发生器的默认值确定。在一些实施例中，所述曝光模式信息可以包括待曝光区域，所述待曝光区域用于反映和计算限束装置的开口参数，处理设备可以基于所述待曝光区域确定限束装置的开口参数，并发送控制指令给限束装置，让其运动至与所述待曝光区域对应的开口位置。在一些实施例中，所述曝光模式信息也可以不包括待曝光区域，所述限束装置的开口参数可以通过额外的步骤进行调整，例如，采用限束装置上开口参数的默认值。

在一些实施例中，所述曝光模式信息可以根据用户业务确定。在一些实施例中，医学影像系统可以包括人机界面，用户可以通过人机界面输入或选择用户业务。在一些实施例中，处理设备可以从人机界面获取用户业务，并根据用户业务确定曝光模式信息。在一些实施例中，所述用户业务可以是医学影像系统的影像拍摄流程。在一些实施例中，所述影像拍摄流程可以是预先设定好的，也可以是用户设定的。例如，所述用户业务可以是拍摄目标区域的二维医学影像，所述曝光模式信息可以包括拍摄2D影像、曝光强度、曝光时长、曝光的开始时刻以及曝光的结束时刻等。又例如，所述用户业务可以是进行锥形束CT(CBCT)拍摄，所述曝光模式信息可以包括拍摄类型为3D影像、曝光强度、曝光时长、拍摄角度等。

步骤120，至少基于所述曝光模式信息确定对应的同步参数信息。在一些实施例中，步骤120可以由同步参数信息确定模块330执行。

在一些实施例中，在一些实施例中，所述同步参数可以是指医学影像系统中需要同步动作的执行模块进行动作的相关参数。在一些实施例中，所述同步参数信息可以是与同步参数相关的信息。在一些实施例中，所述同步参数可以包括但不限于同步动作的执行模块的起始状态、有效状态、周期、频率、占空比、周期数量、相位差等。在一些实施例中，所述起始状态可以是执行模块在开始动作时所处的状态。在一些实施例中，所述有效状态可以是执行模块是否能够有效进行动作的状态信息。在一些实施例中，所述周期可以是执行模块完成上一次动作至下一次动作所需的时间。在一些实施例中，所述频率可以是执行模块每秒钟完成完整动作的次数。在一些实施例中，所述占空比可以是执行模块在一个周期内空闲时间与动作时间的比值。在一些实施例中，所述周期数量可以是执行模块在整个拍摄时间中所完成的工作周期的数量。在一些实施例中，所述相位差可以是频率相同的各执行模块的动作执行时间的差值。在一些实施例中，所述同步参数还可以包括各部件开始动作的时间信息、各部件结束动作的时间信息、相邻动作的间隔时间等。在一些实施例中，所述相邻动作的间隔时间可以是部件前一次结束动作的时间至下一次开始动作的时间之间的间隔时间。

在一些实施例中，处理设备可以基于曝光模式信息中的数据计算得到所述同步参数。在一些实施例中，处理设备也可以基于曝光模式信息中的数据以及外部信号计算确定所述同步参数。在一些实施例中，处理设备可以根据所述同步参数信息确定系统时钟信息。在一些实施例中，所述系统时钟信息可以是与系统时钟相关的信息。在一些实施例中，所述系统时钟可以是处理设备生成的系统内部的时钟，其可以反映系统对于各个执行模块执行相关动作的触发时间，即系统时钟可以反映系统对各执行模块的动作时间。

在一些实施例中，所述同步参数信息还可以包括射线源的辐射强度信息，曝光控制系统可以根据曝光模式信息自动确定射线源的辐射强度。在一些实施例中，所述同步参数信息也可以不包括辐射强度信息，射线源可以根据设备默认的辐射强度放出射线。

在一些实施例中，处理设备可以通过用户输入的曝光模式信息来确定同步参数信息，其具体过程可以参见步骤122中的详细描述。

在一些实施例中，处理设备需要根据外部信息以及曝光模式信息来确定同步参数信息，其具体过程可以参见步骤124和步骤126中的详细描述。

步骤122，基于所述曝光模式信息确定对应的同步参数信息。在一些实施例中，步骤120可以由同步参数信息确定模块330执行。

在一些实施例中，医学影像系统中需要同步动作的部件可以包括探测器和射线源。在一些实施例中，所述曝光模式信息包括拍摄2D图像，所述基于所述曝光模式信息确定对应的同步参数信息可以包括：基于曝光模式信息中的拍摄类型，确定所述探测器与所述射线源对应的同步动作时间。在一些实施例中，所述同步动作时间包括各个执行模块的开始动作时间和结束动作时间。所述探测器与所述射线源进行同步动作指的是：探测器的开始开窗时间与射线源的开始放线时间同步；探测器的完成关窗时间与射线源的结束放线时间同步。在一些实施例中，所述射线源可以是高压发生器，所述探测器可以是平板探测器。

在一些实施例中，曝光控制系统可以基于曝光模式信息计算得到所述同步参数，并进一步根据同步参数确定系统时钟，所述同步动作时间可以基于系统时钟确定。在一些实施例中，由于探测器和射线源的性能不同，二者可能存在不同时长的延时，延时较高的部件可以较早进行动作，以使得二者完成动作的时间点一致。因此，在一些实施例中，曝光控制系统可以从所述系统时钟中为每个部件选定一个时间，作为准备时间，以通过各个执行模块(例如，探测器和射线源)，根据各个执行模块需要同步执行的同步时间，控制各个执行模块根据自身的性能设置对应的实际开始时间，以保证所述探测器与所述射线源能够同步动作。其中，由于各个执行模块的性能不同，启动动作会存在不同时长的延时，各个执行模块的实际开始时间也有所不同。各个执行模块实际开始时间的差值即为各个模块之间的相位差。

在一些实施例中，所述曝光模式信息还可以包括拍摄帧频，所述基于所述曝光模式信息确定对应的同步参数信息，还可以包括基于所述拍摄帧频，确定所述探测器以及射线源的后续同步动作时间以及相邻同步动作的间隔时间。在一些实施例中，所述后续同步动作时间可以理解为一个曝光操作中需要在多个不同时间点分别进行曝光操作时对应的多个同步动作时间。所述相邻同步动作的间隔时间可以理解为各个执行模块(例如，探测器和射线源)的当前同步动作(例如，当前同步动作的开始时间)与下一同步动作(例如，下一同步动作的开始时间)之间的间隔时间。在一些实施例中，系统时钟可以根据同步参数信息来确定各个执行模块的多个同步动作的时间以及相邻两个同步动作之间的时间间隔。其中，所述系统时钟可以理解为同步参数信息中各个执行模块的动作时间。在一些实施例中，也可以直接基于同步参数信息来直接控制各个执行模块的动作。

步骤124，获取外部信息。在一些实施例中，步骤124可以由外部信息获取模块320执行。

在一些实施例中，所述外部信息可以是曝光控制系统接收到的来自第三方信号源的外部信号。在一些实施例中，所述外部信号可以是数字信号，也可以是模拟信号。在一些实施例中，曝光控制系统可以与心电监护仪(electrocardiogram；ECG)相连接，曝光控制系统可以获取ECG输出的信号，该信号可以理解为心脏的跳动信号。在一些实施例中，曝光控制系统也可以与锥形束CT(Cone Beam Computerized Tomography；CBCT)系统中的驱动元件，例如电机，相连接，获取电机的旋转角度信号，该信号可以体现曝光机架所处的拍摄角度位置信息。

在一些实施例中，处理设备可以通过网络或电连接的方式获取第三方信号源输出的外部信号。在一些实施例中，处理设备可以对获取的外部信号进行整形，将其转换为规整的脉冲信号。

步骤126，基于外部信息以及曝光模式信息，确定对应的同步参数信息。在一些实施例中，步骤130可以由同步参数信息确定模块330执行。

在一些实施例中，所述曝光模式信息中的拍摄类型包括拍摄3D图像。所述处理设备获取外部信息后，可以基于外部信息以及曝光模式信息，确定同步参数信息。具体的，处理设备基于所述外部信息确定外部跟随信息，然后基于所述外部跟随信息以及曝光模式信息确定对应的同步参数信息。

在一些实施例中，处理设备可以对接收到的外部信号进行学习，所述学习的持续时间可以等于外部信号的多个周期的时间，例如，5个周期。在一些实施例中，处理设备在完成对外部信号的学习后，可以实现对外部信号进行跟随。在一些实施例中，所述跟随是指处理设备的系统信号与所述外部信号实现同步。在一些实施例中，当系统信号完成跟随后，处理设备可以对系统信号与外部信号进行锁定，以确保二者始终处于同步状态。在一些实施例中，处理设备可以将处于同步状态的系统信号确定为外部跟随信息。在一些实施例中，处理设备还可以基于外部信号的变化对所述外部跟随信息进行自动纠偏，使得在外部信号发生变化时，仍然可以保持系统信号与外部信号处于同步状态。其中，外部信号与外部信息可以理解为具有相同的含义。

在一些实施例中，可以利用所述外部跟随信息确定各个执行模型的同步参数信息，例如，确定探测器和射线源同步动作的开始时间和/或结束时间。下面用两个具体实施例来进行详细说明。

在一些实施例中，所述外部信息可以包括心脏跳动信息。在一些实施例中，所述心脏跳动信息可以反映心脏在跳动过程中所处的状态，包括心脏处于收缩或张开状态。在一些实施例中，处理设备可以从ECG获取心脏跳动信息。在一些实施例中，处理设备还可以对心脏跳动信息进行处理，确定对应的心脏跳动跟随信息。在一些实施例中，在确定所述心脏跳动跟随信息时，可以通过学习来预测实际心脏跳动的规律，以使得心脏跳动跟随信息能够与实际的ECG信号同步，从而处理设备可以确定心脏下次跳动处于某一特定状态(例如，收缩状态)时的同步时间，以控制探测器和射线源在该同步时间下同步动作，进而拍摄到心脏处于上述特定状态(例如，收缩状态)时的若干曝光图像。

在一些实施例中，所述处理可以包括信号整形、信号跟随以及信号锁定。在一些实施例中，处理设备还可以基于所述心脏跳动跟随信息，确定同步参数信息。

在一些实施例中，所述外部信息可以包括机架的角度位置信息。在一些实施例中，所述机架可以用于支撑医学影像系统的影像设备，例如，射线源等。在一些实施例中，所述机架的角度位置信息可以反映医学影像系统的拍摄角度。在一些实施例场景中，在等角度间隔的机架角度位置下拍摄到的医学影像，能够有助于获取更高的三维重建图像的质量。

在一些实施例中，处理设备可以从控制机架旋转运动的电机处获取角度位置信息。例如，可以通过电机的编码器来获取电机轴的旋转角度，进而可以确定对应于机架的当前角度位置信息。在一些实施例中，处理设备还可以对机架的角度位置信息进行处理，确定对应的角度位置跟随信息。在一些实施例中，在确定所述角度位置跟随信息时，可以通过学习来预测实际机架角度的位置变化规律，以使得角度位置跟随信息能够与实际的机架角度位置变化信息同步，从而使得处理设备可以确定机架处于下一拍摄角度时对应的同步时间，以控制探测器和射线源在该同步时间下同步动作，进而拍摄到机架处于若干拍摄角度时的曝光图像。其中，所述拍摄角度可以理解为预先确定的需要拍摄的等间隔角度，例如，在机架旋转180°范围内，从0°开始，当机架角处于每增加3°位置时，作为拍摄角度。

在一些实施例中，所述处理可以包括信号整形、信号跟随以及信号锁定。在一些实施例中，处理设备还可以基于所述角度位置跟随信息，确定同步参数信息。

步骤130，基于所述同步参数信息至少控制所述探测器以及所述射线源开始动作。在一些实施例中，步骤140可以由同步动作控制模块340执行。

在一些实施例中，处理设备可以基于同步参数信息生成各部件的曝光同步信号。在一些实施例中，所述曝光同步信号可以用于在曝光过程中，控制各部件同步动作。在一些实施例中，所述各部件可以包括但不限于探测器和射线源。在一些实施例中，所述探测器可以是平板探测器。在一些实施例中，所述射线源可以包括球管和高压发生器。在一些实施例中，处理设备可以进一步将所述曝光同步信号传输至探测器和射线源，控制其开始动作或结束动作。

在一些实施例中，处理设备可以控制探测器和射线源进行同步动作，在此，示例性地，探测器为平板探测器，射线源包括高压发生器和球管；在一个例子中，处理设备可以控制探测器和高压发生器进行同步动作。在一些实施例中，处理设备可以基于曝光模式信息计算得到同步参数信息，并基于同步参数确定系统时钟。处理设备可以基于系统时钟时间中各个执行模块的同步动作时间控制平板探测器开始开窗动作，并在同一时间控制射线源放出射线；更具体地，处理设备可以基于系统时钟时间中各个执行模块的同步动作时间控制平板探测器开始开窗动作，并在同一时间控制高压发生器驱动球管放出射线。在一些实施例中，处理设备可以控制平板探测器开始关窗动作，并在同一时间控制射线源停止放出射线；更具体地，处理设备控制平板探测器开始关窗动作，并在同一时间控制射线源的高压发生器驱动球管停止放出射线。该方式可以有效压缩单次拍摄的拍摄时间，提高拍摄帧频，从而提高图像质量。在一些实施例中，处理设备也可以先控制平板探测器开始开窗动作，并在平板探测器开窗动作完成的时刻，控制射线源放出射线。该方式可以避免在开窗的过程中，射线不能完全照射到平板探测器的探测区域而产生伪影。

在一些实施例中，处理设备可以控制探测器和射线源基于心脏跳动信息进行同步动作，在此，示例性地，探测器包括平板探测器，射线源包括高压发生器和球管；在一个例子中，处理设备可以控制探测器和高压发生器基于心脏跳动信息进行同步动作。作为示例，处理设备可以基于心脏跳动信息确定同步参数，并基于该同步参数进行曝光控制。为了获得心脏的高质量的图像，通常需要对心脏进行多次拍摄，并对拍摄结果进行重建。处理设备可以基于同步参数控制平板探测器和高压发生器在心脏处于某一状态所对应的时间(例如跳动起始时间)进行同步动作，对该状态下的心脏进行曝光，获取一次曝光图像。即，处理设备在该时间控制平板探测器执行开窗动作，同时控制射线源放出射线，进行曝光操作；更具体地，处理设备在该时间控制平板探测器执行开窗动作，同时控制高压发生器驱动球管放出射线。处理设备还可以基于该同步参数，在心脏每次跳动至该状态时，对心脏进行再次曝光，获得该状态下心脏的曝光图像序列。医学影像系统可以对心脏的多个曝光图像序列进行重建，获得心脏的完整医学影像。该实施例的曝光控制方法可以准确获取心脏处于某一状态时的曝光图像，不存在系统延时，有利于提高图像的质量。

在一些实施例中，处理设备可以控制探测器和射线源基于机架的角度位置信息进行同步动作，在此，示例性地，探测器为平板探测器，射线源包括高压发生器和球管；在一个例子中，处理设备可以控制探测器和高压发生器基于机架的角度位置信息进行同步动作。作为示例，在CBCT系统中，在拍摄医学影像时，需要对拍摄对象进行多角度拍摄(例如每旋转3°拍摄一次)，并重建出拍摄对象的3D医学影像。处理设备可以从机架的旋转电机获取机架的角度位置信息，并可以基于机架的角度位置信息确定同步参数信息。处理设备可以基于同步参数信息中的同步时间信息确定与机架旋转角度所对应的系统时钟时间。处理设备可以基于机架旋转角度位置所对应的系统时钟时间控制各个执行模块进行同步动作，以获取在不同拍摄角度下的影像。处理设备可以对多个角度位置进行拍摄，获得多个曝光图像序列。医学影像系统可以对多个曝光图像序列进行重建，获得拍摄对象的三维重建图像。该实施例的曝光控制方法可以精确控制CBCT旋转拍摄的时机，确保每次拍摄获得的图像均位于所需角度位置，避免因系统延时产生的拍摄误差。

在一些实施例中，处理设备可以控制探测器、射线源以及限束装置进行同步动作；在此，示例性地，探测器为平板探测器，射线源包括高压发生器和球管；在一个例子中，处理设备可以控制探测器、高压发生器以及限束装置进行同步动作。在一些实施例中，处理设备可以基于曝光模式信息计算得到同步参数信息，并基于同步参数确定系统时钟。在一些实施例中，处理设备可以基于系统时钟时间中限束装置的同步动作时间控制限束装置进行叶片调整。在一些实施例中，以探测器为平板探测器举例，处理设备还可以控制平板探测器在限束装置完成叶片调整的时间开始开窗动作，并在同一时间控制射线源放出射线。在一些实施例中，以探测器为平板探测器举例，处理设备也可以控制平板探测器完成开窗动作的时间和限束装置完成叶片调整的时间处于同一时间，并在这一时间控制高压发生器驱动球管放出射线。在一些实施例中，同步参数还可以包括限束装置的开口参数，所述开口参数可以体现限束装置的开口大小，处理设备可以基于开口参数控制限束装置进行动作。在一些实施例中，同步参数也可以不包括开口参数，所述开口参数可以采用默认值或预先在限束装置中设置，限束装置可以按照该开口参数进行动作。

应当注意的是，上述有关流程100的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本申请的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本申请的指导下可以对流程100进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本申请的范围之内。例如，步骤120中，获取外部信息可以省略。又例如，流程100中的所有步骤可以在包括一组指令的计算机可读介质中实现。

图2是根据本申请一些实施例所示的一种基于时钟同步的曝光控制装置的结构示意图。

在一些实施例中，基于时钟同步的曝光控制装置200可以包括主控单元和时钟同步单元。在一些实施例中，主控单元可以使用微控制单元(Microcontroller Unit；MCU)实现。在一些实施例中，主控单元也可以使用其他微处理器实现，例如，ARM(Advanced RISCMachines)处理器。在一些实施例中，主控单元可以用于接收用户输入的曝光模式信息，配置曝光控制参数，并进行曝光使能控制；可选地，主控单元也可以根据默认的曝光模式信息配置曝光控制参数。

在一些实施例中，时钟同步单元可以与所述主控单元连接，用于接收所述曝光模式信息，并基于所述曝光模式信息确定同步参数信息，所述同步参数信息用于控制执行单元执行对应的动作。在一些实施例中，时钟同步单元可以使用现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array；FPGA)芯片实现。在一些实施例中，所述执行单元可以包括但不限于高压发生器、平板探测器、限束装置等。在一些实施例中，主控单元还可以对时钟同步单元的输入输出信号进行监控，实现曝光控制异常的监测。在一些实施例中，时钟同步单元可以向所述执行单元输出可编程的曝光控制信号。在一些实施例中，使用FPGA芯片实现时钟同步单元可以具有以下有益效果：不依赖于平板探测器的开窗有效延时，在系统控制上确保射线全部落在平板探测器的有效开窗范围之内；消除了因平板探测器开窗时长大于曝光时长，而带来的系统动态响应能力的限制；提高了系统的动态响应性能，有效消除运动伪影；使通用型曝光控制模块、装置成为可能；简化了曝光控制流程，优化了曝光异常监控的侦测。在一些实施例中，采用FPGA芯片实现时钟同步单元还可以将曝光帧频提高到60帧-70帧。

在一些实施例中，主控单元可以包括曝光准备控制器和曝光信号检测器。在一些实施例中，所述曝光准备控制器可以用于进行数据准备和信号准备。在一些实施例中，所述数据准备可以包括确定曝光模式信息以及曝光参数。在一些实施例中，所述信号准备可以包括确定曝光手闸信号是否有效。在一些实施例中，曝光准备控制器可以将数据准备输入至时钟同步单元，以便进行同步参数计算。在一些实施例中，曝光准备控制器可以将信号准备输入至高压发生器，使高压发生器完成曝光前的准备工作。在一些实施例中，所述曝光信号检测器可以用于对时钟同步单元的输入输出信号进行监控，实现曝光控制异常的监测。

在一些实施例中，主控单元还可以包括曝光模式输入，其可以从医学影像系统的人机交互界面获取用户输入的用户业务。在一些实施例中，曝光模式输入还可以将获取的用户业务输入至曝光准备控制器，使得曝光准备控制器可以根据用户业务确定曝光模式信息。

在一些实施例中，时钟同步单元可以包括时钟信号发生器、一个或多个脉冲调制器。在一些实施例中，所述时钟信号发生器可以用于生成系统时钟以及同步参数。在一些实施例中，所述脉冲调制器可以用于生成各部件的曝光同步信号。在一些实施例中，所述时钟发生器可以接收主控单元输入的数据准备，并基于曝光模式信息以及曝光参数定义同步参数的种类。在一些实施例中，所述时钟发生器可以基于同步参数的种类生成系统时钟。在一些实施例中，所述时钟发生器还可以接收来自第三方信号源的外部信息。在一些实施例中，所述外部信息能够与所述曝光模式信息共同确定所述同步参数信息。在一些实施例中，所述时钟发生器还可以基于曝光模式信息以及所述外部信号生成系统时钟。在一些实施例中，所述时钟发生器还可以基于系统时钟确定同步参数。在一些实施例中，所述时钟发生器还可以将所述同步参数输出至脉冲调制器。在一些实施例中，所述脉冲调制器可以基于同步参数输出同步控制信号。在一些实施例中，脉冲调制器可以是两个，分别用于向高压发生器和平板探测器输出同步控制信号。在一些实施例中，脉冲调制器可以是三个，分别用于向高压发生器、平板探测器以及限束装置输出同步控制信号。在一些实施例中，脉冲调制器可以是多个，其数量可以由需要同步动作的部件数量确定。

在一些实施例中，基于时钟同步的曝光控制装置200可以应用于一种医疗成像设备。在一些实施例中，本申请还提供一种医疗成像设备，所述医疗成像设备可以包括射线源、探测器、主控单元以及时钟同步单元。其中，所述主控单元用于接收曝光模式信息；所述时钟同步单元与所述主控单元连接，用于接收所述曝光模式信息，并基于所述曝光模式信息确定同步参数信息，所述同步参数信息用于控制所述射线源和探测器执行对应的动作。在一些实施例中，所述医疗成像设备可以包括但不限于血管造影机(DSA)、直接数字化X射线摄影系统(DR)、X射线计算机断层摄影(CT)、移动C形臂或乳腺成像设备。

在一些实施例中，参照图2，所述时钟同步单元可以包括FPGA。在一些实施例中，所述FPGA可以包括时钟信号发生器。在一些实施例中，所述时钟同步单元可以包括第一脉冲调制器和第二脉冲调制器，所述第一脉冲调制器与所述探测器电连接，所述第二脉冲调制器与所述射线源电连接。在一些实施例中，所述时钟同步单元还可以包括连接其他执行模块的第三脉冲调制器、第四脉冲调制器、第五脉冲调制器等等，此处不做限定。例如，连接限束装置的第三脉冲调制器。在一些实施例中，所述时钟同步单元还包括时钟信号发生器，其分别与所述第一脉冲调制器和第二脉冲调制器电连接。

在一些实施例中，所述射线源可以包括但不限于球管以及高压发生器。在一些实施例中，所述探测器可以是平板探测器，也可以是其他探测器，例如，CCD探测器等。

在一些实施例中，参照图2，所述主控单元包括曝光准备控制器和曝光信号检测器，其分别与所述时钟同步单元电连接和/或通讯连接。

在一些实施例中，所述医疗成像设备还包括生理状态监控器，基于所述生理状态监控器提供的外部信息以及所述曝光模式参数，确定对应的同步参数信息。在一些实施例中，所述生理状态监控器可以作为第三方信号源为时钟同步单元提供第三方信号输入或者外部信息。在一些实施例中，所述生理状态监控器可以包括但不限于ECG、脉搏监控器或呼吸机。

在一些实施例中，所述医疗成像设备在进行医疗成像操作时，其曝光控制过程具体可以参见本申请图1的相关描述，此处不在赘述。

图3是根据本申请一些实施例所示的一种基于时钟同步的曝光控制系统的模块示意图。

如图3所示，该基于时钟同步的曝光控制系统300可以包括曝光模式信息获取模块310、外部信息获取模块320、同步参数信息确定模块330以及同步动作控制模块340。

在一些实施例中，曝光模式信息获取模块310可以用于获取曝光模式信息。

在一些实施例中，外部信息获取模块320可以用于获取外部信息。

在一些实施例中，同步参数信息确定模块330可以用于至少基于所述曝光模式信息确定对应的同步参数信息。在一些实施例中，同步参数信息确定模块330还用于基于曝光模式信息中的拍摄类型，确定所述探测器与所述射线源对应的同步动作时间。在一些实施例中，同步参数信息确定模块330还用于基于所述拍摄帧频，确定所述探测器以及射线源的后续同步动作时间以及相邻同动作的间隔时间。在一些实施例中，同步参数信息确定模块330还用于基于所述外部信息以及所述曝光模式参数，确定对应的同步参数信息。在一些实施例中，同步参数信息确定模块330还用于基于所述心脏跳动信息，确定对应的心脏跳动跟随信息；基于所述心脏跳动跟随信息，确定所述同步参数信息。在一些实施例中，同步参数信息确定模块330还用于基于所述机架的位置信息，确定对应的角度位置跟随信息；基于所述角度位置跟随信息，确定所述同步参数信息。

在一些实施例中，同步动作控制模块340可以用于基于所述同步参数信息至少控制所述探测器以及所述射线源开始动作。在一些实施例中，同步动作控制模块340还用于基于所述同步参数信息控制所述探测器、射线源以及限束装置开始动作。

本申请实施例可能带来的有益效果包括但不限于：(1)基于时钟的曝光控制系统可以适应不同的业务需求；(2)可以压缩单次曝光的曝光时间，提高拍摄帧频，提高图像质量；(3)消除在曝光过程中，不同部件因特性不同而造成延时，提高图像质量。需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，本领域技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。

计算机存储介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等，或合适的组合形式。计算机存储介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机存储介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、RF、或类似介质，或任何上述介质的组合。

本申请各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向对象编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如C语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态编程语言如Python、Ruby和Groovy，或其他编程语言等。该程序编码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(LAN)或广域网(WAN)，或连接至外部计算机(例如通过因特网)，或在云计算环境中，或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。

此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

Claims (24)

1.一种基于时钟同步的曝光控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取曝光模式信息；

至少基于所述曝光模式信息确定对应的同步参数信息；

基于所述同步参数信息至少控制所述探测器以及所述射线源开始动作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述曝光模式信息包括拍摄2D图像；所述基于所述曝光模式信息确定对应的同步参数信息，包括：

基于曝光模式信息中的拍摄类型，确定所述探测器与所述射线源对应的同步动作时间；其中，所述同步动作时间包括开始动作时间和结束动作时间。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述曝光模式信息包括拍摄帧频；所述基于所述曝光模式信息确定对应的同步参数信息，还包括：

基于所述拍摄帧频，确定所述探测器以及射线源的后续同步动作时间以及相邻同步动作的间隔时间。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取外部信息；

所述至少基于所述曝光模式信息确定对应的同步参数信息，还包括：

基于所述外部信息以及所述曝光模式参数，确定对应的同步参数信息。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述外部信息包括心脏跳动信息。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述外部信息以及所述曝光模式参数，确定对应的同步参数信息，包括：

基于所述心脏跳动信息，确定对应的心脏跳动跟随信息；

基于所述心脏跳动跟随信息，确定所述同步参数信息。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述外部信息包括机架的角度位置信息。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述外部信息以及所述曝光模式参数，确定对应的同步参数信息，包括：

基于所述机架的位置信息，确定对应的角度位置跟随信息；

基于所述角度位置跟随信息，确定所述同步参数信息。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述同步参数信息至少控制所述探测器以及所述射线源开始动作，包括：

基于所述同步参数信息控制所述探测器、射线源以及限束装置开始动作；其中，所述限束装置的完成叶片调整时间与所述射线源的放线时间相同。

10.一种基于时钟同步的曝光控制系统，其特征在于，所述系统包括：

曝光模式信息获取模块，用于获取曝光模式信息；

同步参数信息确定模块，用于至少基于所述曝光模式信息确定对应的同步参数信息；

同步动作控制模块，用于基于所述同步参数信息至少控制所述探测器以及所述射线源开始动作。

11.一种基于时钟同步的曝光控制装置，包括处理器，其特征在于，所述处理器用于执行计算机指令，以实现权利要求1～9中任一项所述的方法。

12.一种基于时钟同步的曝光控制系统，其特征在于，所述系统包括：

主控单元，用于接收曝光模式信息；

时钟同步单元，与所述主控单元连接，用于接收所述曝光模式信息，并基于所述曝光模式信息确定同步参数信息，所述同步参数信息用于控制执行单元执行对应的动作；

其中，所述执行单元至少包括平板探测器和高压发生器。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，

所述时钟同步单元还用于接收来自第三方信号源的外部信息，所述外部信息能够与所述曝光模式信息共同确定所述同步参数信息。

14.一种医疗成像设备，包括：

射线源；

探测器；

主控单元，用于接收曝光模式信息；

时钟同步单元，与所述主控单元连接，用于接收所述曝光模式信息，并基于所述曝光模式信息确定同步参数信息，所述同步参数信息用于控制所述射线源和探测器执行对应的动作。

15.根据权利要求14所述的医疗成像设备，所述时钟同步单元包括FPGA。

16.根据权利要求14所述的医疗成像设备，所述FPGA包括时钟信号发生器。

17.根据权利要求14所述的医疗成像设备，所述医疗成像设备包括DSA、DR、CT、移动C形臂或乳腺成像设备。

18.根据权利要求14所述的医疗成像设备，所述射线源包括球管和高压发生器。

19.根据权利要求14所述的医疗成像设备，所述探测器包括平板探测器。

20.根据权利要求14所述的医疗成像设备，所述时钟同步单元至少包括第一脉冲调制器和第二脉冲调制器，所述第一脉冲调制器与所述探测器电连接，所述第二脉冲调制器与所述射线源电连接。

21.根据权利要求20所述的医疗成像设备，所述时钟同步单元还包括时钟信号发生器，其分别与所述第一脉冲调制器和第二脉冲调制器电连接。

22.根据权利要求14所述的医疗成像设备，所述主控单元包括曝光准备控制器和曝光信号检测器，其分别与所述时钟同步单元电连接和/或通讯连接。

23.根据权利要求14所述的医疗成像设备，还包括生理状态监控器，基于所述生理状态监控器提供的外部信息以及所述曝光模式参数，确定对应的同步参数信息。

24.根据权利要求14所述的医疗成像设备，其中，所述生理状态监控器包括ECG、脉搏监控器或呼吸机。

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