CN111920434A - 数字x线摄影系统中自动曝光控制方法及系统 - Google Patents

数字x线摄影系统中自动曝光控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种数字X线摄影系统中自动曝光控制方法及系统，所述方法包括：登记步骤：记录所要拍摄的部位，选择感兴趣区域；预曝光步骤：预曝光，得到预曝光图像A；感兴趣值计算步骤：根据感兴趣区域计算预曝光图像A的感兴趣值；曝光时间计算步骤：计算正式曝光的曝光时间ms2；正式曝光步骤：正式曝光，得到正式曝光图像C。本发明能自动计算合理的曝光参数，获得高质量图像，提高诊断的准确性，避免出现重拍。

Description

数字X线摄影系统中自动曝光控制方法及系统
技术领域
本发明涉及X线图像处理技术领域，尤其涉及一种数字X线摄影系统中自动曝光控制方法及系统。
背景技术
在使用数字X射线摄影系统采集图像的过程中，因受检者的体重、组织密度和组织厚度不同，如果使用相同的曝光参数，会导致不同受检者图像的亮度不同，影响诊断的准确性。如果要保证不同受检者图像的亮度一致，则需要医生根据自己的主观经验调整曝光参数。如果调整的曝光参数过高或过低，获取的图像质量都比较差，无法满足诊断的要求，从而需要重拍，加大受检者的辐射损伤。
目前常用的自动曝光控制的方法主要分为电离室法和两次曝光法。电离室法是在数字X射线摄影系统中配置电离室，并且将电离室放置在人体与探测器之间，用于探测透过人体的X射线量，当探测到的X射线量达到预设值时，自动切断高压发生器，停止曝光，从而保证图像亮度的一致。二次曝光法的原理是先用预设的曝光参数进行预曝光，根据预曝光图像的灰度值对预设曝光参数进行调整，用调整后的曝光参数进行正式曝光，获得亮度一致的图像。
目前常用的自动曝光控制的方法在一定程度上可以保证图像亮度的一致，但是又都存在无法避免的缺陷。比如电离室法，因电离室视野的位置和大小是固定的，而在拍摄手或足等小部位时，因无法完全覆盖住电离室的视野，导致曝光参数偏差较大，图像亮度无法保持一致。对于两次曝光法，将整个组织区域作为感兴趣区域来计算预曝光图像的感兴趣值，这个方法对于手、足等小部位是适用的，但是对于胸部正位、腰椎等部位是不合理的，胸部正位的感兴趣区域是两片肺，腰椎的感兴趣区域是中间的椎体，这样就会导致得到的正式曝光的曝光参数是不准确的，影响正式曝光的图像质量。
申请号为201610972767.X，发明名称为《一种自动曝光控制方法和装置以及自动曝光系统》的发明专利所公开的方法需要配置电离室，高压发生器利用初始管电压和初始管电流开始曝光；检测电离室生成的反馈电压，得到第一比较电压；当第一比较电压大于或等于采样电压时，获得参考电压；继续检测电离室生成的反馈电压，得到第二比较电压；当第二比较电压大于或等于参考电压时，切断高压发生器，停止曝光。该发明利用电离室实现自动曝光控制，但是因拍摄小部位时存在组织无法完全覆盖电离室视野的情况，所以本方法不适用于小部位；并且电离室价格昂贵，增加系统的制造成本，同时由于电离室放置在探测器和人体之间，势必会在图像中产生电离室伪影，影响图像质量。
申请号为201711249662.2，发明名称为《一种数字X射线放射系统、自动曝光控制方法及系统》的发明专利所公开的方法为两次曝光法，首先向高压发生器发送预曝光参数进行预曝光，然后根据预曝光图像的灰度值、预曝光参数和主曝光的目标灰度值，计算主曝光参数。该发明利用两次曝光实现自动曝光控制，但是对于胸部正位、腰椎等部位，感兴趣区域的选择方式是不合理的，这就导致得到的正式曝光的曝光参数是不准确的，影响图像质量。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种数字X线摄影系统中自动曝光控制方法及系统，以使能自动计算合理的曝光参数，获得高质量图像，提高诊断的准确性，避免出现重拍。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种数字X线摄影系统中自动曝光控制方法，包括：
登记步骤：记录所要拍摄的部位，并选择对应的感兴趣区域；
预曝光步骤：选择与登记部位对应的预设曝光参数进行预曝光，得到预曝光图像A，其中预设曝光参数包括管电压KV1，管电流mA1，曝光时间ms1；
感兴趣值计算步骤：根据感兴趣区域计算预曝光图像A的感兴趣值ROIMeanGray；
曝光时间计算步骤：根据预曝光的曝光时间ms1、感兴趣值ROIMeanGray和正式曝光的目标灰度值计算正式曝光的曝光时间ms2；
正式曝光步骤：正式曝光，得到正式曝光图像C，其中，正式曝光参数包括管电压KV1、管电流mA1和曝光时间ms2。
进一步地，感兴趣值计算步骤中，采用下式计算感兴趣值ROIMeanGray：
Figure BDA0002638357000000031
其中，MeanGrayL、MeanGrayM、MeanGrayR分别为左、中、右三个视野中像素点的灰度平均值；MeanGrayB为组织区域B内像素点的灰度平均值，当左、中、右三个视野都不启用时，对图像A进行分割，得到组织区域B。
进一步地，曝光时间计算步骤中，
Figure BDA0002638357000000032
其中，TargetGray为正式曝光的目标灰度值。
相应地，本发明实施例还提供了一种数字X线摄影系统中自动曝光控制系统，包括：
登记模块：记录所要拍摄的部位，并选择对应的感兴趣区域；
预曝光模块：选择与登记部位对应的预设曝光参数进行预曝光，得到预曝光图像A，其中预设曝光参数包括管电压KV1，管电流mA1，曝光时间ms1；
感兴趣值计算模块：根据感兴趣区域计算预曝光图像A的感兴趣值ROIMeanGray；
曝光时间计算模块：根据预曝光的曝光时间ms1、感兴趣值ROIMeanGray和正式曝光的目标灰度值计算正式曝光的曝光时间ms2；
正式曝光模块：正式曝光，得到正式曝光图像C，其中，正式曝光参数包括管电压KV1、管电流mA1和曝光时间ms2。
进一步地，感兴趣值计算模块中，采用下式计算感兴趣值ROIMeanGray：
Figure BDA0002638357000000041
其中，MeanGrayL、MeanGrayM、MeanGrayR分别为左、中、右三个视野中像素点的灰度平均值；MeanGrayB为组织区域B内像素点的灰度平均值，当左、中、右三个视野都不启用时，对图像A进行分割，得到组织区域B。
进一步地，曝光时间计算模块中，
Figure BDA0002638357000000042
其中，TargetGray为正式曝光的目标灰度值。
本发明的有益效果为：本发明对于所有部位都能得到准确定的曝光参数，保证图像亮度的一致，避免重拍，有效提高诊断的准确性；此外，本发明方法不需要配置电离室，可大幅度降低设备成本。
附图说明
图1是本发明实施例的数字X线摄影系统中自动曝光控制方法的流程示意图。
图2是本发明实施例的左、中、右视野示意图。
图3是本发明实施例的数字X线摄影系统中自动曝光控制系统的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例中若有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中若涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
请参照图1本发明实施例的数字X线摄影系统中自动曝光控制方法包括登记步骤、预曝光步骤、感兴趣值计算步骤、曝光时间计算步骤及正式曝光步骤。
下面结合附图2说明本发明技术方案，附图2中左视野的范围为(X1，Y1)到(X2，Y2)，右视野的范围为(X3，Y3)到(X4，Y4)，中视野的范围为(X5，Y5)到(X6，Y6)(左、中、右视野是固定的区域，与电离室的位置相对应，为现有技术)，本发明实施例中按下面公式取值：
X1＝0.25*Width；Y1＝0.1*Height；
X2＝0.4*Width；Y2＝0.4*Height；
X3＝0.6*Width；Y3＝0.1*Height；
X4＝0.75*Width；Y4＝0.4*Height；
X5＝0.43*Width；Y5＝0.3*Height；
X6＝0.57*Width；Y6＝0.7*Height；
其中：Width和Height分别表示预曝光图像的宽和高。
登记步骤：记录所要拍摄的部位，并选择对应的感兴趣区域。每个部位需要设置合理的感兴趣区域，拍摄小部位时，左、中、右视野均不启用。登记步骤中登记拍摄部位，选择合适的感兴趣区域，比如胸部正位启用左视野和右视野，腰椎启用中视野；手、足等小部位三个视野都不启用，采用整个组织区域作为感兴趣区域。
本发明实施例在拍摄胸部正位、腰椎等大部位时，采用电离室法选择视野的方式选择感兴趣区域，如胸部正位启用左右两个视野作为感兴趣区域，腰椎启用中间视野作为感兴趣区域；而在拍摄手、足等小部位时，采用整个组织区域作为感兴趣区域。本发明对于所有部位都能得到准确定的曝光参数，保证图像亮度的一致，避免重拍，有效提高诊断的准确性。
预曝光步骤：选择与登记部位对应的预设曝光参数进行预曝光，得到预曝光图像A，其中预设曝光参数包括管电压KV1，管电流mA1，曝光时间ms1。即将登记部位的预设曝光参数(KV1，mA1，ms1)设置给高压发生器，进行预曝光。预设曝光参数根据登记部位可从现有的曝光参数表中选择。
感兴趣值计算步骤：根据感兴趣区域计算预曝光图像A的感兴趣值ROIMeanGray；
曝光时间计算步骤：根据预曝光的曝光时间ms1、感兴趣值ROIMeanGray和正式曝光的目标灰度值计算正式曝光的曝光时间ms2；
正式曝光步骤：正式曝光，得到正式曝光图像C，其中，正式曝光参数包括管电压KV1、管电流mA1和曝光时间ms2。每个部位的预设KV和mA根据需要设置，本发明实施例只计算正式曝光的ms值。
作为一种实施方式，感兴趣值计算步骤中，采用下式计算感兴趣值ROIMeanGray：
Figure BDA0002638357000000061
其中，MeanGrayL、MeanGrayM、MeanGrayR分别为左、中、右三个视野中像素点的灰度平均值；MeanGrayB为组织区域B内像素点的灰度平均值，当左、中、右三个视野都不启用时，对图像A进行分割，得到组织区域B。当左、中、右三个视野都不启用时，优先采用OTSU算法对图像A进行分割，得到组织区域B，其中OTSU算法是本领域研究人员所熟知的经典分割方法，在此不做描述。
作为一种实施方式，曝光时间计算步骤中，
Figure BDA0002638357000000062
其中，TargetGray为正式曝光的目标灰度值，该值根据临床经验预设。
请参照图3，本发明实施例的数字X线摄影系统中自动曝光控制系统包括登记模块、预曝光模块、感兴趣值计算模块、曝光时间计算模块、正式曝光模块。
登记模块：登记所要拍摄的部位，并选择对应的感兴趣区域。
预曝光模块：选择与登记部位对应的预设曝光参数进行预曝光，得到预曝光图像A，其中预设曝光参数包括管电压KV1，管电流mA1，曝光时间ms1。
感兴趣值计算模块：根据感兴趣区域计算预曝光图像A的感兴趣值ROIMeanGray。
曝光时间计算模块：根据预曝光的曝光时间ms1、感兴趣值ROIMeanGray和正式曝光的目标灰度值计算正式曝光的曝光时间ms2。
正式曝光模块：正式曝光，得到正式曝光图像C，其中，正式曝光参数包括管电压KV1、管电流mA1和曝光时间ms2。
作为一种实施方式，感兴趣值计算模块中，采用下式计算感兴趣值ROIMeanGray：
Figure BDA0002638357000000071
其中，MeanGrayL、MeanGrayM、MeanGrayR分别为左、中、右三个视野中像素点的灰度平均值；MeanGrayB为组织区域B内像素点的灰度平均值，当左、中、右三个视野都不启用时，对图像A进行分割，得到组织区域B。
作为一种实施方式，曝光时间计算模块中，
Figure BDA0002638357000000072
其中，TargetGray为正式曝光的目标灰度值。
本发明能自动计算合理的曝光参数，获得高质量图像，提高诊断的准确性，避免出现重拍。
本发明对于拍摄手、足等小部位时，左、中、右视野均不启用，首先在预曝光图像中分割出要拍摄的组织区域，然后利用组织区域的灰度平均值来计算曝光参数，灰度值综合反映了身体厚度信息和组织密度信息，所以得到的曝光参数是最准确的。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (6)

1.一种数字X线摄影系统中自动曝光控制方法，其特征在于，包括：
登记步骤：记录所要拍摄的部位，并选择对应的感兴趣区域；
预曝光步骤：选择与登记部位对应的预设曝光参数进行预曝光，得到预曝光图像A，其中预设曝光参数包括管电压KV1，管电流mA1，曝光时间ms1；
感兴趣值计算步骤：根据感兴趣区域计算预曝光图像A的感兴趣值ROIMeanGray；
曝光时间计算步骤：根据预曝光的曝光时间ms1、感兴趣值ROIMeanGray和正式曝光的目标灰度值计算正式曝光的曝光时间ms2；
正式曝光步骤：正式曝光，得到正式曝光图像C，其中，正式曝光参数包括管电压KV1、管电流mA1和曝光时间ms2。
2.如权利要求1所述的数字X线摄影系统中自动曝光控制方法，其特征在于，感兴趣值计算步骤中，采用下式计算感兴趣值ROIMeanGray：
Figure FDA0002638356990000011
其中，MeanGrayL、MeanGrayM、MeanGrayR分别为左、中、右三个视野中像素点的灰度平均值；MeanGrayB为组织区域B内像素点的灰度平均值，当左、中、右三个视野都不启用时，对图像A进行分割，得到组织区域B。
3.如权利要求1所述的数字X线摄影系统中自动曝光控制方法，其特征在于，曝光时间计算步骤中，
Figure FDA0002638356990000012
其中，TargetGray为正式曝光的目标灰度值。
4.一种数字X线摄影系统中自动曝光控制系统，其特征在于，包括：
登记模块：记录所要拍摄的部位，并选择对应的感兴趣区域；
预曝光模块：选择与登记部位对应的预设曝光参数进行预曝光，得到预曝光图像A，其中预设曝光参数包括管电压KV1，管电流mA1，曝光时间ms1；
感兴趣值计算模块：根据感兴趣区域计算预曝光图像A的感兴趣值ROIMeanGray；
曝光时间计算模块：根据预曝光的曝光时间ms1、感兴趣值ROIMeanGray和正式曝光的目标灰度值计算正式曝光的曝光时间ms2；
正式曝光模块：正式曝光，得到正式曝光图像C，其中，正式曝光参数包括管电压KV1、管电流mA1和曝光时间ms2。
5.如权利要求4所述的数字X线摄影系统中自动曝光控制系统，其特征在于，感兴趣值计算模块中，采用下式计算感兴趣值ROIMeanGray：
Figure FDA0002638356990000021
其中，MeanGrayL、MeanGrayM、MeanGrayR分别为左、中、右三个视野中像素点的灰度平均值；MeanGrayB为组织区域B内像素点的灰度平均值，当左、中、右三个视野都不启用时，对图像A进行分割，得到组织区域B。
6.如权利要求4所述的数字X线摄影系统中自动曝光控制系统，其特征在于，曝光时间计算模块中，
Figure FDA0002638356990000022
其中，TargetGray为正式曝光的目标灰度值。
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CB02 Change of applicant information
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Address after: 518100 baguang area service center 103, No. 2 BaiShaWan Road, baguang community, kuizong street, Dapeng new area, Shenzhen, Guangdong

Applicant after: Shenzhen Lanying Medical Technology Co.,Ltd.

Address before: 518000 1st floor, building B, jingchengda Industrial Park, Keji 4th Road, Langxin community, Shiyan street, Bao'an District, Shenzhen City, Guangdong Province

Applicant before: SHENZHEN LANYUN MEDICAL IMAGE CO.,LTD.

GR01 Patent grant
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