CN113040794A - 一种双能减影快速实现方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双能减影快速实现方法及系统，该方法包括下列步骤：S1、初始化平板探测器和高压发生器；S2、软件控制模块给平板探测器发送脚本命令，同时，软件控制模块也会给高压发生器发送一个同步信号；S3、软件控制模块收到同步信号后，高压发生器会连续执行两次曝光操作；S4、软件控制模块通知平板探测器执行脚本命令，平板探测器采集生成三幅图并存储到对应的ram空间，并传输到上位机存储处理，该方法将高压发生器减少到了一台，同时增加了平板探测器和高压发生器之间的同步信号以及软件握手信号，这样就能增强两幅曝光相减后的图像的对比度；该方法中脚本命令文件能降低整个出图时间和避开漏电流现象。
Description
技术领域
本发明涉及X射线技术领域，尤其涉及一种双能减影快速实现方法及系统。
背景技术
数字影像本质是数字组合阵列，它能把不同的数字阵列做算法运算。当代数字减影技术， 有两种，其一是时间减影，其二是能量减影。双能减影double energysubtraction(DES)， 是一定能量的X射线投射到人体的不同组织，反映到接收系统(组织结构成像)后，其图像 的清晰度也会不一样。目前，比较常用的DES方法有两种，一种是以美国GE公司为代表的快 速高低能量的两次曝光，另外一种是日本富士公司在两个接收器中间加一个过滤板来进行一 次曝光。现有的DES技术应用于DR(数字X射线摄影)系统中的两次曝光对X射线发生器， 球管以及平板探测器的要求都很高，即需要在短时间内产生3幅图，即高kv，低kv,以及参 考图，然后再做图像减法运算，得到对比相减后的两张图的能量值(高kv减参考图，低kv 减参考图)，从而定位或判断不同组织结构的相应问题。这里的kv表示的是X光能量大小的 单位；
传统的DES方法是两种高压发生器与一个平板探测器直接相连，如图1所示，曝光采图 的帧频完全取决于两台高压发生器单次曝光时间与平板探测器的积分时间(积分时间指的是 平板内部门控信号开启、打开门控开关以及收集X光的时间)，如高压发生器曝光时间是16ms， 平板探测器的门控信号开启时间是32us，整个积分时间是30ms,完成一幅采图时间需要0.75s, 平板探测器采图帧频比较固定，高压发生器曝光时间又有限制，而且还无法与平板探测器实 现同步，出两幅图的延时时间都无法固定，导致整个DES耗时较多，漏电流现象明显(漏电 流现象是指由于采图过程中，门控开关会打开，导致光敏二极管会不定时的丢失电子信号， 随着扫描的时间增加，特别是在10s之后还没检测到大量X光后，TFT收集电子信号就会有 丢失缺陷，最后导致产生的图像会出现部分黑点，噪音比较大，图像效果差现象)，图片的 对比度也不高(对比度是指在同一硬件环境下，不同kv情况下曝光所采集的两幅图与参考图 相减后做对比)。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种耗时少、能够避免漏电流现象发生，且能够提高 图片对比度的双能减影快速实现方法。
本发明所采用的技术方案是，一种双能减影快速实现方法，该方法包括下列步骤：
S1、给平板探测器和高压发生器上电，打开上位机控制台和软件控制模块，完成平板探 测器和高压发生器的配置，初始化平板探测器和高压发生器，并完成上位机、平板探测器以 及高压发生器之间的互联工作；
S2、软件控制模块给平板探测器发送脚本命令，脚本命令包括连续采集三幅图的图像采 集命令以及平板刷新命令，同时，软件控制模块也会给高压发生器发送一个同步信号；
S3、软件控制模块收到同步信号后，高压发生器会连续执行两次曝光操作，等曝光完成 后再给软件控制模块返回一个曝光完成标志；
S4、软件控制模块收到曝光完成标志后，它会通知平板探测器执行脚本命令，平板探测 器采集生成三幅图并存储到对应的ram空间，并传输到上位机存储处理。
本发明的有益效果是：采用上述一种双能减影快速实现方法，该方法将高压发生器减少 到了一台，同时增加了平板探测器和高压发生器之间的同步信号以及软件握手信号，这样就 能增强两幅曝光相减后的图像的对比度；该方法中增加了脚本命令文件，该脚本命令文件将 图像采集命令和平板刷新命令整合成一个脚本文件，这样就能降低整个出图时间和避开漏电 流现象。
作为优先，平板探测器采集生成三幅图的具体步骤如下：
(1)、执行脚本命令前，平板探测器内部会配置AD芯片时序，选择其最优的工作模式， 即双通道工作方式；
(2)、在平板探测器中设置低通滤波器寄存器，并打开每路光敏二极管开关以及开启门 控信号；
(3)、软件控制模块给平板探测器下发脚本命令，平板探测器执行采图操作。
在步骤(1)中，平板探测器中的AD芯片的工作方式设成双通道模式，这样每幅图的扫 描时间提高了一倍，采图过程耗时少。在步骤(2)中，设置低通滤波器寄存器，可以减少快 速采图造成的噪音问题，打开光敏二极管和门控信号，可以避免采第二幅曝光图时出现漏电 流现象。
一种双能减影快速实现系统，包括上位机、与上位机连接的采图装置以及与上位机连接 的发射装置，所述上位机包括高压发生器控制台和软件控制模块，采图装置为一台平板探测 器，发射装置为一台高压发生器，所述上位机通过控制台来开启高压发生器，软件控制模块 通过执行脚本命令文件来让平板探测器完成采图功能。
采用上述双能减影快速实现系统，服高压发生器连续两次爆光时间的瓶颈，解决它与平 板探测器同步问题，并快速的完成两幅噪音很小的曝光图像采集。
附图说明
图1为现有技术中双能减影系统的结构示意图；
图2为本发明一种双能减影快速实现系统的结构示意图；
图3为本发明中高压发生器和平板时探测器的时序图。
具体实施方式
以下参照附图并结合具体实施方式来进一步描述发明，以令本领域技术人员参照说明书 文字能够据以实施，本发明保护范围并不受限于该具体实施方式。
本领域技术人员应理解的是，在本发明的公开中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、 “后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于 附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所 指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为 对本发明的限制。
在平板探测器执行采图操作时，由于高压发生器曝光时间的限制，传统的采图方法是很 难符合连续曝光两次出图的要求，如平板探测器采一幅图时间X＝0.75s(一幅图的读写时间 是0.75s)，运行两次图像算法(即高kv减去参考图和低kv减去参考图)后，再上传存储到 对应的ram地址，至少需要Y＝X*5＝0.75*5＝3.75s时间,三幅图脚本命令运行时间Z＝0.6s,总 的采图时间Q＝Y+Z＝4.35s。而高压发生器需要连续执行两次曝光操作，投放X光的时间是 P＝16ms，从开启到执行一系列开关操作最快也需要M＝1s时间，中间加上执行第一次曝光命令 和第二次曝光命令延时等待时间N＝500ms，曝光总的时间S＝(M+P)*2+N＝(1s+0.016)*2+ 0.5＝2.532s,即高压发生器完成连续两次曝光操作前，平板探测器必须要完成两幅图减法运算 的采图操作，也就是说Q必须要小于S，所以传统的采图方法是很难满足一台高压发生器完 成DES功能的。
本发明涉及一种双能减影快速实现方法，其了克服高压发生器连续两次爆光时间的瓶颈， 解决它与平板探测器同步问题，并快速的完成两幅噪音很小的曝光图像采集，该方法包括下 列步骤：
S1、给平板探测器和高压发生器上电，打开上位机控制台和软件控制模块，完成平板探 测器和高压发生器的配置，初始化平板探测器和高压发生器，并完成上位机、平板探测器以 及高压发生器之间的互联工作，其硬件结构如图2所示；
S2、软件控制模块给平板探测器发送脚本命令，脚本命令包括连续采集三幅图的图像采 集命令以及平板刷新命令，同时，软件控制模块也会给高压发生器发送一个同步信号；
S3、软件控制模块收到同步信号后，高压发生器会连续执行两次曝光操作，等曝光完成 后再给软件控制模块返回一个曝光完成标志；
S4、软件控制模块收到曝光完成标志后，它会通知平板探测器执行脚本命令，平板探测 器采集生成三幅图并存储到对应的ram空间，并传输到上位机存储处理；
平板探测器采集生成三幅图的具体步骤如下：
(1)、执行脚本命令前，平板探测器内部会配置AD芯片时序，选择其最优的工作模式， 即双通道工作方式；
(2)、在平板探测器中设置低通滤波器寄存器，并打开每路光敏二极管开关以及开启门 控信号；
(3)、软件控制模块给平板探测器下发脚本命令，平板探测器执行采图操作；
(4)、平板探测器内部做图像减法运算，数据传输等一系列操作；
(5)、上位机收到图像后再做坏点运算，检验处理等操作。
DES快速实现方法不仅可以克服高压发生器曝光时间的瓶颈，而且还避免了漏电流现象， 优化了图像噪音问题等。与传统实现DES功能的方法相对比，主要是做了以下几点改进：
其一，工作方式设成双通道模式，每幅图扫描时间提高了一倍，增加了LPF来减小快速 出图带来的噪音问题。
其二，把高压发生器减小到了一台，增加了外同步信号和软件握手信号，来增强两幅曝 光相减后的图像的对比性。
其三，增加了脚本命令文件，把图像采集和平板刷新命令整合成一个脚本文件，用来降 低整个出图时间和避开漏电流现象。
本发明一种双能减影快速实现方法主要是提高了平板探测器采图的时间，即把平板采图 时间减小到了X＝0.37s，缩短了脚本命令运行时间为Z＝0.4s，即总的采图时间 Q＝Y+Z＝X*5+Z＝0.37*5+0.4＝2.25s，它是小于曝光总时间S＝2.532s的。
例如，本发明总的采图扫描时间是Q＝Y+Z＝0.37*4(两次曝光相减图1.48s)+X(参考 图0.37s)+Z(脚本运行时间0.4s)＝1.48+0.37+0.4＝2.25s<S＝(M+Z)*2+N＝(1s+0.016)*2+ 0.5＝2.532s(两次曝光出图时间)。最后经过多次采图验证该方法能正常实现。
如图2所示，一种双能减影快速实现系统，包括上位机、与上位机连接的采图装置以及 与上位机连接的发射装置，所述上位机包括高压发生器控制台和软件控制模块，采图装置为 一台平板探测器，发射装置为一台高压发生器，所述上位机通过控制台来开启高压发生器， 软件控制模块通过执行脚本命令文件来让平板探测器完成采图功能。
在图3中，主要是描述了高压发生器和平板采图的时序逻辑，即高压发生器收到同步信 号后，高速运转球管，投放大量的X射线，相当于此时处于曝光状态；平板探测器内部会开 启门控信号执行脚本文件进入采图过程，高压发生器结束曝光过程后，中间会有一定时间的 延时过程，在延时期间，平板内部会定时的刷新充电，一直等待下一次的曝光。
该发明中涉及的高压发生器是指一台能产生大量X射线的系统装置；涉及的平板探测 器是指碳纤维板，里面是一个带AD芯片的TFT简称Thin Film Transistor(薄膜场效应晶 体管)，支撑板和信号处理板，信号处理板主要是将光敏二极管收集到的X光电子信号通过 AD芯片转换成数字信号，然后经过一系列数据存储，传输，处理生成对应的图片；
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照 前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述实 施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换，而这些修改或者 替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神与范围。
Claims (3)
1.一种双能减影快速实现方法，其特征在于：该方法包括下列步骤：
S1、给平板探测器和高压发生器上电，打开上位机控制台和软件控制模块，完成平板探测器和高压发生器的配置，初始化平板探测器和高压发生器，并完成上位机、平板探测器以及高压发生器之间的互联工作；
S2、软件控制模块给平板探测器发送脚本命令，脚本命令包括连续采集三幅图的图像采集命令以及平板刷新命令，同时，软件控制模块也会给高压发生器发送一个同步信号；
S3、软件控制模块收到同步信号后，高压发生器会连续执行两次曝光操作，等曝光完成后再给软件控制模块返回一个曝光完成标志；
S4、软件控制模块收到曝光完成标志后，它会通知平板探测器执行脚本命令，平板探测器采集生成三幅图并存储到对应的ram空间，并传输到上位机存储处理。
2.根据权利要求1所述的一种双能减影快速实现方法，其特征在于：平板探测器采集生成三幅图的具体步骤如下：
(1)、执行脚本命令前，平板探测器内部会配置AD芯片时序，选择其最优的工作模式，即双通道工作方式；
(2)、在平板探测器中设置低通滤波器寄存器，并打开每路光敏二极管开关以及开启门控信号；
(3)、软件控制模块给平板探测器下发脚本命令，平板探测器执行采图操作。
3.一种用于实现上述双能减影快速实现方法的系统，其特征在于：，包括上位机、与上位机连接的采图装置以及与上位机连接的发射装置，所述上位机包括高压发生器控制台和软件控制模块，采图装置为一台平板探测器，发射装置为一台高压发生器，所述上位机通过控制台来开启高压发生器，软件控制模块通过执行脚本命令文件来让平板探测器完成采图功能。
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