CN112312636B

CN112312636B - X射线的自动曝光控制方法及系统

Info

Publication number: CN112312636B
Application number: CN202011532509.2A
Authority: CN
Inventors: 黄翌敏; 何承林
Original assignee: Shanghai Yirui Optoelectronics Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Yirui Optoelectronics Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-23
Filing date: 2020-12-23
Publication date: 2021-05-07
Anticipated expiration: 2040-12-23
Also published as: WO2022134542A1; CN112312636A

Abstract

本发明提供一种自动曝光控制方法及系统，包括：打开平板探测器，对平板探测器进行参数设置，并选定曝光辐照射野；实时扫描曝光辐照射野区域的曝光剂量，若检测到曝光剂量大于第一预设阈值则判定为开始曝光；曝光开始后进入自动曝光控制模式并触发所述平板探测器发出闸断控制信号；曝光结束后所述平板探测器触发图像采集。本发明基于平板探测器的曝光剂量检测实现自动曝光检测并获得曝光结束时的曝光剂量，结构简单、成本低，可有效避免线路延迟等问题造成的曝光剂量误差；同时采图周期短、操作复杂度低。

Description

X射线的自动曝光控制方法及系统

技术领域

本发明涉及平板探测领域，特别是涉及一种X射线的自动曝光控制方法及系统。

背景技术

目前，传统AEC（Automatic Exposure Control，自动曝光控制）均借助电离室（主要有气态电离室、固态电离室两种）进行曝光剂量的检测。电离室设置于平板探测器的表面，且电离室需要通过专用线缆与高压发生器连接，结构复杂度和成本均较高。近年来，集成化数字自动曝光控制以行业新兴技术的身份面世，一定程度上降低了系统结构复杂度和物料成本；但其仍需借助外界触发信号来启动集成化数字自动曝光控制检测功能，结构复杂度和成本仍然较高，对外界触发信号依赖度也较高；而且曝光剂量的误差也比较大，对成像质量有很大影响。

因此，如何减小对外部触发信号的依赖度、简化结构、降低成本，同时减小曝光剂量误差，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种X射线的自动曝光控制方法及系统，用于解决现有技术中自动曝光控制对外部触发信号的依赖度高、成本高、结构复杂、曝光误差大等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种X射线的自动曝光控制方法，所述X射线的自动曝光控制方法至少包括：

打开平板探测器，对所述平板探测器进行参数设置，并选定所述平板探测器的曝光辐照射野；

实时扫描所述平板探测器的曝光辐照射野区域的曝光剂量，若检测到曝光剂量大于第一预设阈值则判定为开始曝光；

曝光开始后所述平板探测器进入自动曝光控制模式并触发闸断控制信号；

曝光结束后所述平板探测器触发图像采集；

其中，所述第一预设阈值不小于零。

可选地，所述曝光辐照射野为任意数量射野或全面板检测模式。

可选地，曝光开始后所述平板探测器检测曝光剂量率并对曝光剂量进行实时判断，若实时曝光剂量达到曝光剂量阈值则触发所述闸断控制信号。

可选地，曝光开始后所述平板探测器检测曝光剂量率并对曝光结束时的曝光剂量进行预测判断，得到预测曝光时间，若曝光时间达到所述预测曝光时间则触发所述闸断控制信号。

更可选地，基于曝光剂量率及信号传输链路延迟时长预测曝光结束时的曝光剂量，所述曝光剂量率及所述信号传输链路延迟时长与曝光结束时的曝光剂量成相关关系。

更可选地，所述X射线的自动曝光控制方法还包括：当包括至少两个曝光辐照射野时，基于各曝光辐照射野之间的逻辑关系确定所述平板探测器是否发出闸断控制信号。

更可选地，各曝光辐照射野之间的逻辑关系包括但不限于逻辑与、逻辑或及加权平均等。

可选地，实时扫描所述平板探测器的曝光辐照射野区域的曝光剂量率，若检测到曝光剂量率小于第二预设阈值则判定曝光结束，其中，所述第二预设阈值大于零。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种X射线的自动曝光控制系统，实现上述X射线的自动曝光控制方法，所述X射线的自动曝光控制系统至少包括：

平板探测器，连接于所述平板探测器输出端的高压控制器，连接于所述高压控制器输出端的高压发生装置，以及连接于高压发生装置输出端的球管；

其中，所述平板探测器包括探测面板、自动曝光检测模块及自动曝光控制模块；所述探测面板对X射线进行检测并转换为电信号；所述自动曝光检测模块连接所述探测面板的输出端，基于所述探测面板的输出信号检测曝光的开始和结束；所述自动曝光控制模块连接所述探测面板及所述自动曝光检测模块的输出端，基于所述探测面板的输出信号触发闸断控制信号；所述高压控制器基于所述闸断控制信号关闭所述高压发生装置，进而使所述球管停止发出X射线。

可选地，所述自动曝光控制模块包括检测单元及逻辑比较单元，所述检测单元基于曝光剂量率判断实时曝光剂量；所述逻辑比较单元连接所述检测单元的输出端，当所述实时曝光剂量达到曝光剂量阈值时，触发所述闸断控制信号。

可选地，所述自动曝光控制模块包括检测单元及逻辑比较单元，所述检测单元基于曝光剂量率及信号传输链路延迟时长预测曝光结束时的曝光剂量，得到预测曝光剂量；所述逻辑比较单元连接所述检测单元的输出端，当所述预测曝光剂量达到曝光剂量阈值时，触发所述闸断控制信号。

更可选地，当包括至少两个曝光辐照射野时，所述检测单元分别对各曝光辐照射野进行检测；所述逻辑比较单元对所述检测单元的输出信号进行逻辑运算和比较运算，并触发所述闸断控制信号。

如上所述，本发明的X射线的自动曝光控制方法及系统，具有以下有益效果：

1、本发明的X射线的自动曝光控制方法及系统基于平板探测器的曝光辐照射野区域的曝光剂量实现自动曝光检测，无需依赖平板探测器外部触发信号，也无需设置传感器，结构简单、成本低。

2、本发明的X射线的自动曝光控制方法及系统通过算法对曝光过程中的曝光剂量进行预测，可有效避免线路延迟等问题造成的曝光剂量误差，实现精准曝光控制，提高成像质量。

3、本发明的X射线的自动曝光控制方法及系统在检测到曝光结束后立即自动采集图像，缩短了平板探测器的采图周期。

4、本发明的X射线的自动曝光控制方法及系统在整个曝光采图过程中，操作人员只需要启动高压发生器曝光即可，大大降低了操作复杂度。

附图说明

图1显示为本发明的X射线的自动曝光控制方法的一种流程示意图。

图2显示为本发明的X射线的自动曝光控制系统的结构示意图。

图3显示为本发明的平板探测器的结构示意图。

图4显示为本发明的自动曝光控制模块的结构示意图。

元件标号说明

1-自动曝光控制系统；11-平板探测器；111-探测面板；111a-消背散射层；111b-基板；111c-像素阵列；111d-闪烁体；112-自动曝光检测模块；113-自动曝光控制模块；113a-检测单元；113b-逻辑比较单元；12-高压控制器；13-高压发生装置；14-球管。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1~图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种X射线的自动曝光控制方法，所述X射线的自动曝光控制方法包括：

1）打开平板探测器，对所述平板探测器进行参数设置，并选定所述平板探测器的曝光辐照射野。

具体地，首先将平板探测器放置于探测系统中并与探测系统中的其他装置进行电连接，所述探测系统包括但不限于DR（Digital Radiography，直接数字化X射线）、CT（computed tomography，电子计算机断层扫描）及安检机，任意使用平板探测器进行图像采集的系统均适用。

具体地，所述平板探测器开机，对所述平板探测器进行参数设置，设置的参数包括但不限于曝光剂量阈值（曝光剂量阈值可根据当前拍摄物的密度、厚度等参数估算得到，具体估算方法在此不一一赘述），以及其它保证平板探测器正常工作的参数，不以本实施例为限。待所述平板探测器开机预热结束后选定所述平板探测器的曝光辐照射野，所述曝光辐照射野包括但不限于“三野”模式、“五野”模式、任意数量射野及全面板检测模式（全面板检测模式即全面板任意位置均可作为辐照射野，平板探测器可根据当前所拍摄体位智能判定需检测的辐照射野），在此不一一赘述。本发明的曝光辐照射野设置为“三野”模式、“五野”模式、任意数量射野和全面板检测模式兼顾，在使用中可任选其中一种。

2）实时扫描所述平板探测器的曝光辐照射野区域的曝光剂量，若检测到曝光剂量大于第一预设阈值则判定为开始曝光。

具体地，通过扫描所述平板探测器的曝光辐照射野区域的曝光剂量来检测曝光起始时刻。更具体地，完成步骤1）后打开所述平板探测器的曝光窗口，所述平板探测器进入积分状态，扫描所述平板探测器的曝光辐照射野区域，基于所述曝光辐照射野内图像的灰度值获取曝光剂量率（即当前时刻的曝光剂量），通过积分获得曝光剂量，若曝光剂量大于第一预设阈值则判定曝光开始，输出曝光开始信号，其中，所述第一预设阈值不小于零。

3）曝光开始后所述平板探测器进入自动曝光控制模式并触发闸断控制信号。

具体地，曝光开始信号有效时，所述平板探测器打开曝光窗口并进入集成化数字自动曝光控制模式。作为示例，所述平板探测器扫描所述平板探测器的曝光辐照射野区域，基于所述曝光辐照射野内图像的灰度值获取曝光剂量率，通过积分获取实时曝光剂量，当实时曝光剂量达到曝光剂量阈值时发出闸断控制信号。作为另一示例，如图1所示，所述平板探测器扫描所述平板探测器的曝光辐照射野区域，基于所述曝光辐照射野内图像的灰度值获取曝光剂量率，通过积分获取曝光剂量；然后基于曝光剂量率及传输链路延迟时长预测曝光结束时的曝光剂量，得到预测曝光剂量，在本实施例中，所述曝光剂量率及所述传输链路延迟时长与预测到的曝光结束时的曝光剂量成相关关系，作为示例成正相关关系（即，曝光剂量率越大曝光结束时的曝光剂量越大，传输链路延迟时长越长曝光结束时的曝光剂量越大），可根据实际传输链路关系设置所述曝光剂量率、所述传输链路延迟时长与曝光结束时的曝光剂量的关系，在此不一一赘述。当预测曝光剂量达到曝光剂量阈值时，触发所述平板探测器发出闸断控制信号。

作为本实施例的另一种实现方式，所述X射线的自动曝光控制方法还包括：基于各曝光辐照射野之间的逻辑关系确定所述平板探测器是否发出闸断控制信号。各曝光辐照射野之间的逻辑关系包括但不限于逻辑与、逻辑或及加权平均。其中，逻辑与即各曝光辐照射野的曝光剂量（实时曝光剂量或预测曝光剂量）均达到曝光剂量阈值则所述平板探测器发出闸断控制信号；逻辑或即各曝光辐照射野中任一野的曝光剂量（实时曝光剂量或预测曝光剂量）达到曝光剂量阈值则所述平板探测器发出闸断控制信号；加权平均即基于各曝光辐照射对应的权重计算均值以得到曝光剂量（实时曝光剂量或预测曝光剂量），当曝光剂量（实时曝光剂量或预测曝光剂量）达到曝光剂量阈值则所述平板探测器发出闸断控制信号。在实际使用中，可根据需要设定各曝光辐照射野之间的关系，在此不一一列举。

需要说明的是，任意可实现自动曝光控制的方法均适用于本发明，不以本实施例为限。

4）曝光结束后所述平板探测器触发图像采集。

具体地，所述闸断控制信号传输至高压控制器，所述高压控制器基于所述闸断控制信号控制高压发生装置闸断曝光，球管停止产生X射线，从所述闸断控制信号产生至所述球管停止产生X射线存在延时，延时过程中X射线仍在进行曝光，曝光剂量持续累加。当X射线停止时曝光过程结束。

具体地，在本实施例中，在延时过程中继续实时扫描所述平板探测器的曝光辐照射野区域，基于所述曝光辐照射野内图像的灰度值获取曝光剂量率，若检测到曝光剂量率小于第二预设阈值则判定曝光结束，并输出相应的曝光结束信号，其中，所述第二预设阈值大于零。在实际使用中，任意可检测曝光结束的自动曝光检测方式均适用于本发明，还包括但不限于曝光传感器，不以本实施例为限。

具体地，在本实施例中，当曝光结束信号有效时，所述平板探测器关闭曝光窗口同时触发图像采集，由于曝光结束时立即关闭曝光窗口并采集图像，实际曝光窗口时长小于预设曝光窗口时长，因此，缩短了平板探测器的采图周期。

需要说明的是，本发明的X射线的自动曝光控制方法及系统基于平板探测器的曝光辐照射野区域的曝光剂量实现自动曝光检测，无需依赖平板探测器外部触发信号，也无需设置传感器，结构简单、成本低；且可以通过算法对曝光结束时的曝光剂量进行预测，有效避免线路延迟等问题造成的曝光剂量误差，实现精准曝光控制，提高成像质量；检测到曝光结束后立即自动采集图像，缩短了平板探测器的采图周期；在整个曝光采图过程中，操作人员只需要启动高压发生器曝光即可，大大降低了操作复杂度。

实施例二

如图2~图4所示，本实施例提供一种X射线的自动曝光控制系统1，在本实施例中，所述X射线的自动曝光控制系统1用于实现本发明的X射线的自动曝光控制方法，所述X射线的自动曝光控制系统1包括：

平板探测器11、高压控制器12、高压发生装置13及球管14。

如图2所示，所述平板探测器11实现自动曝光控制，并自动采集图像。

具体地，如图3所示，所述平板探测器11包括探测面板111、自动曝光检测模块112及自动曝光控制模块113；所述探测面板111对X射线进行检测并转换为电信号；所述自动曝光检测模块112连接所述探测面板111的输出端，基于所述探测面板111的输出信号检测曝光的开始和结束；所述自动曝光控制模块113连接所述探测面板111及所述自动曝光检测模块112的输出端，当检测到曝光开始后所述自动曝光控制模块113基于所述探测面板111的输出信号触发闸断控制信号。

更具体地，如图3所示，作为示例，所述探测面板111包括位于底层的消背散射层111a、位于消背散射层111a上的基板111b，在基板111b表面制作的像素阵列111c，以及位于像素阵列111c上的闪烁体111d，具体结构可基于实际需要进行设置，不以本实施例为限。

更具体地，如图4所示，作为示例，所述自动曝光控制模块113包括检测单元113a及逻辑比较单元113b，所述检测单元113a基于曝光剂量率判断实时曝光剂量；所述逻辑比较单元113b连接所述检测单元113a的输出端，当所述实时曝光剂量达到曝光剂量阈值时，触发所述闸断控制信号。作为另一示例，所述自动曝光控制模块113包括检测单元113a及逻辑比较单元113b，所述检测单元113a基于曝光剂量率及信号传输链路延迟时长预测曝光结束时的曝光剂量，得到预测曝光剂量，所述曝光剂量率及所述传输链路延迟时长与所述预测曝光剂量成相关关系（包括但不限于正相相关）；所述逻辑比较单元113b连接所述检测单元113a的输出端，当所述预测曝光剂量达到曝光剂量阈值时，触发所述闸断控制信号。

作为本发明的另一种实现方式，当包括至少两个曝光辐照射野时，所述检测单元113a分别基于各曝光辐照射野的曝光剂量率及信号传输链路延迟时长预测各曝光辐照射野曝光结束时的曝光剂量；所述逻辑比较单元113b对各曝光辐照射野对应的预测的曝光结束时的曝光剂量进行逻辑运算和比较运算，并触发所述闸断控制信号。其中，逻辑运算包括但不限于逻辑与、逻辑或及加权平均。作为示例，所述逻辑比较单元113b将各曝光辐照射野预测的曝光结束时的曝光剂量分别与所述曝光剂量阈值进行比较，并对比较结果进行逻辑与运算，当各曝光辐照射野预测的曝光结束时的曝光剂量均达到曝光剂量阈值时触发所述闸断控制信号。作为另一示例，所述逻辑比较单元113b将各曝光辐照射野预测的曝光结束时的曝光剂量分别与所述曝光剂量阈值进行比较，并对比较结果进行逻辑或运算，当任一曝光辐照射野预测的曝光结束时的曝光剂量达到曝光剂量阈值时触发所述闸断控制信号。作为又一示例，所述逻辑比较单元113b将各曝光辐照射野预测的曝光结束时的曝光剂量乘以对应的权重后计算均值，当均值达到曝光剂量阈值时触发所述闸断控制信号。任意其它逻辑或多种逻辑的组合仅适用于本发明，在此不一一赘述。需要说明的是，当包括至少两个曝光辐照射野时，所述检测单元113a也可分别对各曝光辐照射野的实时曝光剂量进行检测；所述逻辑比较单元113b对各曝光辐照射野的实时曝光剂量进行逻辑运算和比较运算，并触发所述闸断控制信号，在此不一一赘述。

如图2所示，所述高压控制器12连接所述平板探测器11的输出端，所述高压控制器12控制所述高压发生装置13工作。当所述高压控制器12接收到所述平板探测器11输出的闸断控制信号时，所述高压控制器12闸断所述高压发生装置13。

如图2所示，所述高压发生装置13连接所述高压控制器12的输出端，受所述高压控制器12的控制工作。

如图2所示，所述球管14连接于所述高压发生装置13的输出端，当所述高压发生装置13发出高压时，所述球管14开始曝光；当所述高压发生装置13闸断时，所述球管14停止曝光。

综上所述，本发明提供一种X射线的自动曝光控制方法及系统，包括：打开平板探测器，对所述平板探测器进行参数设置，并选定所述平板探测器的曝光辐照射野；实时扫描所述平板探测器的曝光辐照射野区域的曝光剂量，若检测到曝光剂量大于第一预设阈值则判定为开始曝光；曝光开始后所述平板探测器进入自动曝光控制模式并触发所述平板探测器发出闸断控制信号；曝光结束后所述平板探测器触发图像采集。本发明的X射线的自动曝光控制方法及系统基于平板探测器的曝光辐照射野区域的曝光剂量检测实现自动曝光控制，结构简单、成本低；通过算法对曝光结束时的曝光剂量进行积分，可有效避免线路延迟等问题造成的曝光剂量误差，实现精准曝光控制，提高成像质量；在检测到曝光结束后立即自动采集图像，缩短了平板探测器的采图周期；在整个曝光采图过程中，操作人员只需要启动高压发生器曝光即可，大大降低了操作复杂度。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种X射线的自动曝光控制方法，其特征在于，所述X射线的自动曝光控制方法至少包括：

曝光开始后所述平板探测器进入自动曝光控制模式；所述平板探测器检测曝光剂量率并对曝光剂量进行实时判断，若实时曝光剂量达到曝光剂量阈值则触发闸断控制信号；或所述平板探测器检测曝光剂量率并对曝光结束时的曝光剂量进行预测判断，得到预测曝光剂量，若预测曝光剂量达到曝光剂量阈值则触发所述闸断控制信号；

曝光结束后所述平板探测器触发图像采集；

其中，所述第一预设阈值不小于零。

2.根据权利要求1所述的X射线的自动曝光控制方法，其特征在于：所述曝光辐照射野为任意数量射野或全面板检测模式。

3.根据权利要求1所述的X射线的自动曝光控制方法，其特征在于：预测曝光剂量时，基于曝光剂量率及信号传输链路延迟时长预测曝光结束时的曝光剂量，所述曝光剂量率及所述信号传输链路延迟时长与曝光结束时的曝光剂量成相关关系。

4.根据权利要求1或3所述的X射线的自动曝光控制方法，其特征在于：所述X射线的自动曝光控制方法还包括：当包括至少两个曝光辐照射野时，基于各曝光辐照射野之间的逻辑关系确定所述平板探测器是否发出闸断控制信号。

5.根据权利要求4所述的X射线的自动曝光控制方法，其特征在于：各曝光辐照射野之间的逻辑关系包括逻辑与、逻辑或及加权平均中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的X射线的自动曝光控制方法，其特征在于：实时扫描所述平板探测器的曝光辐照射野区域的曝光剂量率，若检测到曝光剂量率小于第二预设阈值则判定曝光结束，其中，所述第二预设阈值大于零。

7.一种X射线的自动曝光控制系统，实现如权利要求1-6任意一项所述的X射线的自动曝光控制方法，其特征在于，所述X射线的自动曝光控制系统至少包括：

8.根据权利要求7所述的X射线的自动曝光控制系统，其特征在于：所述自动曝光控制模块包括检测单元及逻辑比较单元，所述检测单元基于曝光剂量率判断实时曝光剂量；所述逻辑比较单元连接所述检测单元的输出端，当所述实时曝光剂量达到曝光剂量阈值时，触发所述闸断控制信号。

9.根据权利要求7所述的X射线的自动曝光控制系统，其特征在于：所述自动曝光控制模块包括检测单元及逻辑比较单元，所述检测单元基于曝光剂量率及信号传输链路延迟时长预测曝光结束时的曝光剂量，得到预测曝光剂量；所述逻辑比较单元连接所述检测单元的输出端，当所述预测曝光剂量达到曝光剂量阈值时，触发所述闸断控制信号。

10.根据权利要求8或9所述的X射线的自动曝光控制系统，其特征在于：当包括至少两个曝光辐照射野时，所述检测单元分别对各曝光辐照射野进行检测；所述逻辑比较单元对所述检测单元的输出信号进行逻辑运算和比较运算，并触发所述闸断控制信号。