CN114762607A - 一种x射线成像中确定目标厚度的方法、装置和控制主机 - Google Patents

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CN114762607A CN202110040756.9A CN202110040756A CN114762607A CN 114762607 A CN114762607 A CN 114762607A CN 202110040756 A CN202110040756 A CN 202110040756A CN 114762607 A CN114762607 A CN 114762607A
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Abstract

本发明实施方式公开了一种X射线成像中确定目标厚度的方法、装置和控制主机。方法包括：获取布置在X射线发生组件上的可见光图像采集元件采集到的、包含栅格图案的透光平面被投影到图像平面的第一图像；获取所述可见光图像采集元件采集到的、所述透光平面被投影到目标的第二图像，其中所述目标贴合所述图像平面且位于所述透光平面与所述图像平面之间；基于所述第一图像中的栅格图案与所述第二图像中的栅格图案的差异，确定所述目标的厚度。本发明实施方式无需三维相机或飞行时间传感器即可确定目标厚度，可以节约成本。

Description

一种X射线成像中确定目标厚度的方法、装置和控制主机
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，特别是涉及一种X射线成像中确定目标厚度的方法、装置和控制主机。
背景技术
X射线是波长介于紫外线和γ射线之间的电磁辐射。X射线具有穿透性，对不同密度的物质有不同的穿透能力。在医学上一般用X射线投射人体器官及骨骼以形成医学图像。
X射线成像系统通常包括X射线发生组件、胸片架(Bucky-Wall-Stand，BWS)组件、检查床(table)组件、包含平板探测器的片盒组件和位于远程的控制主机，等等。X射线发生组件利用高压发生器提供的高压发出透过照射成像目标的X射线，并在平板探测器上形成成像目标的医学图像信息。平板探测器将医学图像信息发送到控制主机。成像目标可以站立在胸片架组件附近或躺在检查床组件上，从而分别接受头颅、胸部、腹部以及关节等各部位的X射线摄影。
在X射线应用程序中经常需要确定成像目标的厚度。比如，确定成像目标的厚度后，可以结合源像距(Source-Image-Distance，SID)的值，计算源物距(Source-to-Object-Distance，SOD)的值，等等。
目前，通常采用三维(3D)相机或飞行时间(Time of Flight，TOF)传感器以确定目标厚度。然而，三维相机和TOF传感器价格昂贵。因此，如何低成本地确定出目标厚度，是X射线成像中尚待解决的问题。
发明内容
本发明实施方式提出一种X射线成像中确定目标厚度的方法、装置和控制主机。
本发明实施方式的技术方案如下：
一种X射线成像中确定目标厚度的方法，包括：
获取布置在X射线发生组件上的可见光图像采集元件采集到的、包含栅格图案的透光平面被投影到图像平面的第一图像；
获取所述可见光图像采集元件采集到的、所述透光平面被投影到目标的第二图像，其中所述目标贴合所述图像平面且位于所述透光平面与所述图像平面之间；
基于所述第一图像中的栅格图案与所述第二图像中的栅格图案的差异，确定所述目标的厚度。
可见，本发明实施方式无需采用三维相机或TOF传感器，而是基于透光平面被投影到图像平面的第一图像与透光平面被投影到目标的第二图像中各自包含的栅格图案的差异确定目标的厚度，可以降低成本。
在一个实施方式中，所述X射线发生组件包括束光器；
所述透光平面包括：
所述束光器的透光窗口；或
透光板，所述透光板平行于所述束光器的透光窗口。
因此，本发明实施方式的透光平面具有多种实施方式，具有良好的适用性。
在一个实施方式中，所述基于第一图像中的栅格图案与第二图像中的栅格图案的差异，确定所述目标的厚度包括：
确定投影光源与所述图像平面之间的距离DSID；
确定第二图像中的栅格图案的总面积AreaNOI与第一图像中的栅格图案的总面积AreaNAI的比值AreaNOI/AreaNAI；
确定所述目标的平均厚度DT，其中
Figure BDA0002893123590000021
可见，本发明实施方式可以基于第一图像与第二图像中的栅格图案总面积之间的比值，便利地计算出目标的平均厚度。
在一个实施方式中，所述确定第二图像中的栅格图案的总面积AreaNOI与第一图像中的栅格图案的总面积AreaNAI的比值AreaNOI/AreaNAI包括：
转换所述第一图像为第一灰度图，转换所述第二图像为第二灰度图；
从所述第一灰度图中检测出栅格图案的第一边缘，从所述第二灰度图中检测出栅格图案的第二边缘；
将所述第二边缘的像素数目与所述第一边缘的像素数目的比值，确定为所述AreaNOI/AreaNAI。
因此，本发明实施方式可以根据栅格图案中的像素数目的比值确定栅格图案总面积的比值，便于实现快速计算。
在一个实施方式中，所述基于第一图像中的栅格图案与第二图像中的栅格图案的差异，确定所述目标的厚度包括：
确定投影光源与所述图像平面之间的距离DSID；
确定第二图像中的栅格图案的预定区域k的面积AreaNOI_k与第一图像中的栅格图案的预定区域k的面积AreaNAI_k的比值AreaNOI_k/AreaNAI_k；
确定所述目标在该预定区域k处的厚度DT_k，其中
Figure BDA0002893123590000022
可见，本发明实施方式基于第一图像与第二图像中的预定区域面积的比值，便利地计算出预定区域的厚度。
在一个实施方式中，所述确定第二图像中的栅格图案的预定区域k的面积AreaNOI_k与第一图像中的栅格图案的预定区域k的面积AreaNAI_k的比值AreaNOI_k/AreaNAI_k包括：
转换所述第一图像为第一灰度图，转换所述第二图像为第二灰度图；
从所述第一灰度图中检测出所述预定区域k的第一边缘，从第二灰度图中检测出所述预定区域k的第二边缘；
将所述第二边缘的像素数目与所述第一边缘的像素数目的比值，确定为所述AreaNOI_k/AreaNAI_k。
因此，本发明实施方式可以根据预定区域中的像素数目的比值确定预定区域面积的比值，便于实现快速计算。
在一个实施方式中，所述栅格图案包含多个横线和多个竖线相交而成的多个正方形；
其中所述多个横线在所述透光平面的水平方向上等间隔布置，所述多个竖线在所述透光平面的高度方向上等间隔布置。
可见，本发明实施方式采用正方形的栅格图案，便于面积计算。
一种X射线成像中确定目标厚度的装置，包括：
第一获取模块，用于获取布置在X射线发生组件上的可见光图像采集元件采集到的、包含栅格图案的透光平面被投影到图像平面的第一图像；
第二获取模块，用于获取所述可见光图像采集元件采集到的、所述透光平面被投影到目标的第二图像，其中所述目标贴合所述图像平面且位于所述透光平面与所述图像平面之间；
确定模块，用于基于所述第一图像中的栅格图案与所述第二图像中的栅格图案的差异，确定所述目标的厚度。
可见，本发明实施方式无需采用三维相机或TOF传感器，而是基于透光平面被投影到图像平面的第一图像与透光平面被投影到目标的第二图像中各自包含的栅格图案的差异确定目标的厚度，可以降低成本。
在一个实施方式中，所述X射线发生组件包括束光器；所述透光平面包括：
所述束光器的透光窗口；或
透光板，所述透光板平行于所述束光器的透光窗口。
因此，本发明实施方式的透光平面具有多种实施方式，具有良好的适用性。
在一个实施方式中，所述确定模块，用于确定投影光源与所述图像平面之间的距离DSID；确定第二图像中的栅格图案的总面积AreaNOI与第一图像中的栅格图案的总面积AreaNAI的比值AreaNOI/AreaNAI；确定所述目标的平均厚度DT，其中
Figure BDA0002893123590000031
可见，本发明实施方式可以基于第一图像与第二图像中的栅格图案总面积之间的比值，便利地计算出目标的平均厚度。
在一个实施方式中，所述确定模块，用于转换所述第一图像为第一灰度图，转换所述第二图像为第二灰度图；从所述第一灰度图中检测出栅格图案的第一边缘，从所述第二灰度图中检测出栅格图案的第二边缘；将所述第二边缘的像素数目与所述第一边缘的像素数目的比值，确定为所述AreaNOI/AreaNAI。
因此，本发明实施方式可以根据像素数目的比值确定栅格图案总面积的比值，便于实现快速计算。
在一个实施方式中，所述确定模块，用于确定投影光源与所述图像平面之间的距离DSID；确定第二图像中的栅格图案的预定区域k的面积AreaNOI_k与第一图像中的栅格图案的预定区域k的面积AreaNAI_k的比值AreaNOI_k/AreaNAI_k；确定所述目标在该预定区域k处的厚度DT_k，其中
Figure BDA0002893123590000041
可见，本发明实施方式基于第一图像与第二图像中的预定区域面积的比值，便利地计算出预定区域的厚度。
在一个实施方式中，所述确定模块，用于转换所述第一图像为第一灰度图，转换所述第二图像为第二灰度图；
从所述第一灰度图中检测出所述预定区域k的第一边缘，从第二灰度图中检测出所述预定区域k的第二边缘；将所述第二边缘的像素数目与所述第一边缘的像素数目的比值，确定为所述AreaNOI_k/AreaNAI_k。
因此，本发明实施方式可以根据预定区域中的像素数目的比值确定预定区域面积的比值，便于实现快速计算。
在一个实施方式中，所述栅格图案包含多个横线和多个竖线相交而成的多个正方形；其中所述多个横线在所述透光平面的水平方向上等间隔布置，所述多个竖线在所述透光平面的高度方向上等间隔布置。
可见，本发明实施方式采用正方形的栅格图案，便于面积计算。
一种X射线成像系统的控制主机，包括处理器和存储器；
所述存储器中存储有可被所述处理器执行的应用程序，用于使得所述处理器执行如上任一种所述的X射线成像中确定目标厚度的方法。
因此，本发明实施方式还提出了一种X射线成像系统的控制主机，无需采用三维相机或TOF传感器即可确定目标的厚度，可以降低成本。
一种计算机可读存储介质，其中存储有计算机可读指令，该计算机可读指令用于执行如上任一种所述的X射线成像中确定目标厚度的方法。
因此，本发明实施方式还提出了一种计算机可读存储介质，无需采用三维相机或TOF传感器即可确定目标的厚度，可以降低成本。
附图说明
图1为根据本发明实施方式X射线成像中确定目标厚度的方法的流程图。
图2为根据本发明实施方式包含栅格图案的透光板被投影到图像平面的第一图像的示范性示意图。
图3为根据本发明实施方式包含栅格图案的透光板被投影到目标的第二图像的示范性示意图。
图4为根据本发明实施方式X射线成像中确定目标厚度的示范性示意图。
图5为根据本发明实施方式对第一图像执行边缘检测的示意图。
图6为根据本发明实施方式对第二图像执行边缘检测的示意图。
图7为根据本发明实施方式X射线成像中确定目标厚度的方法的示范性流程图。
图8为根据本发明实施方式X射线成像中确定目标厚度的装置的结构图。
图9为根据本发明实施方式X射线成像系统的控制主机的示范性结构图。
其中，附图标记如下：
100 X射线成像中确定目标厚度的方法
101～103 步骤
20 第一图像
21 透光板
22 栅格图案
30 第二图像
31 透光板
32 栅格图案
40 X射线发生组件
41 光源
42 二维相机
43 目标表面
44 图像平面
45 透光平面
200 X射线成像中确定目标厚度的方法
201～206 步骤
800 X射线成像中确定目标厚度的装置
801 第一获取模块
802 第二获取模块
803 确定模块
900 控制主机
901 处理器
902 存储器
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以阐述性说明本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。
考虑到现有技术中采用三维相机或TOF传感器以确定X射线成像中的目标厚度的缺点，本发明实施方式提出一种低成本确定目标厚度的技术方案。
图1为根据本发明实施方式X射线成像中确定目标厚度的方法的流程图。优选地，该方法100由X射线成像系统中的控制主机执行。
如图1所示，该方法100包括：
步骤101：获取布置在X射线发生组件上的可见光图像采集元件采集到的、包含栅格图案的透光平面被投影到图像平面的第一图像。
在这里，透光平面为包含栅格图案的、适配于透光的平面。透光平面中的栅格图案可以包含一或多种几何图案(比如，正方形、长方形、圆形等)。
优选地，栅格图案包含一种几何图案，从而便于后续快速确定栅格图案之间的差异。更优选地，栅格图案可以包含由多个横线和多个竖线相交而成的多个正方形，其中多个横线在透光平面的水平方向上等间隔布置，多个竖线在透光平面的高度方向上等间隔布置。
在一个实施方式中，透光平面实施为透光板，且透光板平行于X射线发生组件的束光器的透光窗口而布置。比如，在束光器下部贴近于透光窗口的位置处设置凹槽，透光板可以实施为适配于插入该凹槽的玻璃基材。再比如，可以将实施为玻璃基材的透光板以粘结、螺栓、卡扣等方式固定到透光窗口上。在该玻璃基材上设置多个相交的横线和竖线以形成多个正方形，其中多个横线在玻璃基材的水平方向上等间隔布置，多个竖线在玻璃基材的高度方向上等间隔布置。举例，可以以涂画方式在玻璃基材上绘制黑色的横线和黑色的竖线以形成多个正方形，或在玻璃基材上粘结黑色的横线和黑色的竖线以形成多个正方形。
在一个实施方式中，透光平面可以实施为束光器的透光窗口。而且，在透光窗口上绘制出多个相交的横线和竖线以形成多个正方形。举例，可以以涂画方式直接在透光窗口上绘制黑色的横线和黑色的竖线以形成多个正方形，或在透光窗口上粘结黑色的横线和黑色的竖线以形成多个正方形。
图像平面为透光平面被投影到的介质。图像平面通常位于X射线成像目标所在位置。比如，图像平面可以为检查床的床体表面或胸片架的面板表面。投射光源与图像平面之间的距离，即为源像距。可见，当投射光源与图像平面都确定后，源像距的数值即固定。
在步骤101中，在图像平面处没有布置X射线成像目标，因此当位于X射线发生组件的球管中的光源发光时，透光平面被投影到图像平面上，从而透光平面中的栅格图案同样被投影到图像平面上。
布置在X射线发生组件上的可见光图像采集元件通过光学拍摄方式采集图像平面上的可见光，以得到包含栅格图案的、透光平面被投影到图像平面的第一图像(优选为RGB格式的二维图像)。比如，可见光图像采集元件具体可以实施为二维相机(摄像头)或单孔相机，等等。可见光图像采集元件通常包含镜头、图像传感器和数字/模拟(A/D)转换器。图像传感器可以实施为电荷耦合器件(Charge-Coupled Device，CCD)或互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)，等等。通过镜头生成的光学图像，被投射到图像传感器表面上以转换为电信号，再经过A/D转换器被转换为数字格式的图像。
在一个实施方式中，可见光图像采集元件可以固定在X射线发生组件的球管罩壳上或束光器壳体上。比如，在球管罩壳上或束光器的壳体上布置用于容纳可见光图像采集元件的凹槽，通过螺栓连接、卡扣连接、钢丝绳套等方式将可见光图像采集元件固定至凹槽。优选地，可见光图像采集元件布置于X射线发生组件的球管罩壳上，而且可见光图像采集元件的视口(Viewport)与X射线的发射方向平行，即可见光图像采集元件与X射线图像共享相同的视口。
图2为根据本发明实施方式包含栅格图案的透光板被投影到图像平面的第一图像的示范性示意图。
当位于X射线发生组件的球管中的光源发光时，包含栅格图案的透光板被投影到图像平面上。其中：当X射线成像系统的成像模式为胸片架模式时，图像平面为胸片架的面板表面；当X射线成像系统的成像模式为检查床模式时，图像平面为检查床的床体表面。
布置在X射线发生组件上的可见光图像采集元件采集到如图2所示的第一图像20。
由图2可见，第一图像20包含透光板21以及绘制在透光板21中的栅格图案22。其中，栅格图案22包括水平方向上等间隔布置的9根横线和高度方向上等间隔布置的9根竖线相交而成的8*8个正方形，即64个正方形。可选地，还可以直接在束光器的透光窗口上的水平方向上绘制9根横线，高度方向上绘制9根竖线，从而由这9根横线与9根竖线相交出8*8个正方形，即64个正方形。
可见光图像采集元件采集到第一图像20后，可以经由有线接口或无线接口将第一图像20发送到X射线成像系统中的控制主机。优选地，有线接口包括下列中至少一个：通用串行总线接口、控制器局域网接口、串口，等等；无线接口包括下列中至少一个：红外接口、近场通讯接口、蓝牙接口、紫蜂接口、无线宽带接口，等等。优选地，控制主机获取到第一图像20后，可以在显示屏幕上展示第一图像20。
以上示范性描述了透光平面、图像平面和可见光图像采集元件的典型布置方式和图像的典型传输方式，本领域技术人员可以意识到，这种描述仅是示范性的，并不用于限定本发明实施方式的保护范围。
步骤102：获取可见光图像采集元件采集到的、透光平面被投影到目标的第二图像，其中所述目标贴合所述图像平面且位于所述透光平面与所述图像平面之间。
在这里，目标为需要被确定厚度的对象，通常为X射线成像目标。目标可以为生物体或无生命物体，本发明实施方式对目标的具体特性并无限定。
目标贴合图像平面且位于透光平面与图像平面之间。因此，当位于X射线发生组件的球管中的光源发光时，透光平面(比如透光板或透光窗口)中的栅格图案被投影到目标上。布置在X射线发生组件上的可见光图像采集元件通过光学拍摄方式采集目标表面上的可见光，以得到包含栅格图案的透光平面被投影到目标的第二图像(优选为RGB格式的二维图像)。
相比较目标没有贴合布置到图像平面的情形，当将目标贴合布置到图像平面后，目标的厚度导致投影平面更接近可见光图像采集元件，因此第二图像中的栅格图案与第一图像中的栅格图案具有差异。其中：目标越厚导致投影平面越接近可见光图像采集元件，栅格图案的尺寸相应越小。
图3为根据本发明实施方式包含栅格图案的透光板被投影到图像平面的第二图像的示范性示意图。目标贴合图像平面且位于透光板与图像平面之间。
当位于X射线发生组件的球管中的光源发光时，包含栅格图案的透光板被投影到目标(即目标的表面)上。其中：当X射线成像系统的成像模式为胸片架模式时，目标贴合胸片架的面板表面且目标位于透光平面与胸片架的面板表面之间；当X射线成像系统的成像模式为检查床模式时，目标贴合检查床的床体表面且目标位于透光平面与检查床的床体表面之间。
当位于X射线发生组件的球管中的光源发光时，布置在X射线发生组件上的可见光图像采集元件采集到如图3所示的第二图像30。
由图3可见，第二图像30包含透光板31以及绘制在透光板31中的栅格图案32。由于目标的厚度会导致投影平面更接近可见光图像采集元件，因此第二图像中的栅格图案32与第一图像20中的栅格图案22具有差异。其中：目标越厚导致投影平面越接近可见光图像采集元件，栅格图案的尺寸越小。而且，由于投影具有线性特征，栅格图案的尺寸变化与目标厚度具有线性或类似线性关系。因此，可以基于第二图像30的栅格图案32中的一或多个正方形与第一图像20的栅格图案22中对应的一或多个正方形的尺寸比例关系，确定出目标的厚度。
步骤103：基于所述第一图像中的栅格图案与所述第二图像中的栅格图案的差异，确定所述目标的厚度。
在这里，首先对基于第一图像中的栅格图案与第二图像中的栅格图案差异确定目标的厚度的原理进行说明。
图4为根据本发明实施方式X射线成像中确定目标厚度的示范性示意图。
在图4中，光源41位于X射线发生组件40中。光源41位置通常与X射线源位置等同或接近。比如，可以在束光器的恰当位置处设置反射镜，以将其它光源提供的光线反射到X射线源处，即相当于在X射线源处设置有光源41。
首先，在图像平面44上不布置目标，光源41发出的光将包含栅格图案的透光平面45投影到图像平面44上，布置在X射线发生组件40上的二维相机42采集到透光平面45被投影到图像平面44的第一图像。
然后，在图像平面44上布置目标，光源41发出的光将包含栅格图案的透光平面45投影到目标表面43上，布置在X射线发生组件40上的二维相机42采集到透光平面被投影到目标表面43上的第二图像。光源41与图像平面44之间的距离为源像距参数DSID；目标的厚度为DT。其中，DSID为投影过程中的已知值。因此，可以基于DSID以及第一图像与第二图像中的栅格图案的尺寸比例，确定出目标厚度。
在一个实施方式中，步骤103中基于第一图像中的栅格图案与第二图像中的栅格图案的差异，确定目标的厚度包括：确定投影光源与图像平面之间的距离DSID；确定第二图像中的栅格图案的总面积AreaNOI与第一图像中的栅格图案的总面积AreaNAI的比值AreaNOI/AreaNAI；确定目标的平均厚度DT，其中
Figure BDA0002893123590000091
Figure BDA0002893123590000092
因此，可以基于第一图像中的栅格图案的总面积与第二图像中的栅格图案的总面积，便利地计算目标的平均厚度。
在本发明实施方式中，可以利用第一图像与第一图像中各自栅格图案内的像素点的数目比值，简化计算第一图像与第一图像中的各自栅格图案的面积比值。优选地，确定第二图像中的栅格图案的总面积AreaNOI与第一图像中的栅格图案的总面积AreaNAI的比值AreaNOI/AreaNAI包括：转换第一图像为第一灰度图，转换第二图像为第二灰度图；从第一灰度图中检测出栅格图案的第一边缘，从第二灰度图中检测出栅格图案的第二边缘；将第二边缘的像素数目与第一边缘的像素数目的比值，确定为AreaNOI/AreaNAI。举例，可以采用OpenCV中的Canny算法对第一灰度图和第二灰度图分别执行边缘检测；然后再统计包围第一灰度图中栅格图案的第一边缘内的全部像素点的第一数目以及包围第二灰度图中栅格图案的第二边缘内的全部像素点的第二数目，再将第二数目与第一数目的比值，确定为AreaNOI/AreaNAI。
在一个实施方式中，步骤103中基于第一图像中的栅格图案与第二图像中的栅格图案的差异，确定目标的厚度包括：确定投影光源与图像平面之间的距离DSID；确定第二图像中的栅格图案的预定区域k的面积AreaNOI_k与第一图像中的栅格图案的预定区域k的面积AreaNAI_k的比值AreaNOI_k/AreaNAI_k；确定所述目标在该预定区域k处的厚度DT_k，其中
Figure BDA0002893123590000093
举例，预定区域k可以为栅格图像中的任意一个正方形或任意多个正方形的组合。
因此，本发明实施方式还可以便利地计算目标中的预定区域的厚度。
在本发明实施方式中，可以利用第一图像与第一图像中各自预定区域内的像素点的数目比值，简化计算第一图像与第一图像中的各自预定区域的面积比值。
优选地，确定第二图像中的栅格图案的预定区域k的面积AreaNOI_k与第一图像中的栅格图案的预定区域k的面积AreaNAI_k的比值AreaNOI_k/AreaNAI_k包括：转换第一图像为第一灰度图，转换第二图像为第二灰度图；从第一灰度图中检测出栅格图案的预定区域k的第一边缘，从第二灰度图中检测出栅格图案的预定区域k的第二边缘；将第二边缘的像素数目与第一边缘的像素数目的比值，确定为AreaNOI_k/AreaNAI_k。
以图2-图3为例，假定预定区域k包含透光板高度方向上第一行中的、从左到右的3个正方形。可以采用OpenCV中的Canny算法对第一灰度图和第二灰度图分别执行边缘检测；然后再统计包围第一灰度图中透光板高度方向上第一行中的、从左到右的3个正方形的第一边缘内的全部像素点的第一数目以及包围第二灰度图中透光板高度方向上第一行中的、从左到右的3个正方形的栅格图案的第二边缘内的全部像素点的第二数目，再将第二数目与第一数目的比值，确定为AreaNOI/AreaNAI。
以上以预定区域包含3个正方形为例进行示范性描述。实际上，预定区域可以实施为任意数目的正方形，其中当预定区域只包含1个正方形时，可以针对目标计算出最精准厚度。
可以基于边缘检测处理，检测出栅格图案的完整边缘或栅格图案中的任意数目个正方形的边缘。图5为根据本发明实施方式对第一图像执行边缘检测的示意图。图6为根据本发明实施方式对第二图像执行边缘检测的示意图。其中，在图5中，检测出如图2所示的栅格图案22的完整边缘；在图6中，检测出如图3所示的栅格图案32的完整边缘。
在应用本发明实施方式时，可以预先建立包含对应于源像距的第一图像数据库。然后，在确定目标厚度的后续应用中，基于源像距从第一图像数据库中检索出对应的第一图像，从而加快本发明实施方式的执行速度。
图7为根据本发明实施方式X射线成像中确定目标厚度的方法的示范性流程图。
如图7所示，该方法包括：
步骤201：从第一图像数据库中检索出对应于源像距的第一图像。其中，该第一图像为X射线发生组件上的可见光图像采集元件采集到的、包含预定栅格图案的透光平面被投影到图像平面的图像，其中投射光源与图像平面之间的距离，即为该源像距。
步骤202：可见光图像采集元件采集透光平面被投影到目标的第二图像，其中该目标布置在透光平面与图像平面之间且目标贴合图像平面。
步骤203：将第一图像转换为第一灰度图，将第二图像转换为第二灰度图。
步骤204：对第一灰度图执行边缘检测以确定出栅格图案的第一边缘，对第二灰度图执行边缘检测以确定出栅格图案的边缘。
步骤205：统计第一边缘中的像素数目，统计第二边缘中的像素数目。
步骤206：基于源像距、第一边缘中的像素数目与第二边缘中的像素数目的比值，确定出目标的厚度。
基于上述描述，本发明实施方式还提出了X射线成像中确定目标厚度的装置。
图8为根据本发明实施方式X射线成像中确定目标厚度的装置的结构图。
如图8所示，装置800包括：
第一获取模块801，用于获取布置在X射线发生组件上的可见光图像采集元件采集到的、包含栅格图案的透光平面被投影到图像平面的第一图像；
第二获取模块802，用于获取所述可见光图像采集元件采集到的、所述透光平面被投影到目标的第二图像，其中所述目标贴合所述图像平面且位于所述透光平面与所述图像平面之间；
确定模块803，用于基于所述第一图像中的栅格图案与所述第二图像中的栅格图案的差异，确定所述目标的厚度。
在一个实施方式中，X射线发生组件包括束光器；所述透光平面包括：束光器的透光窗口；或，透光板，所述透光板平行于所述束光器的透光窗口。
在一个实施方式中，确定模块803，用于确定投影光源与图像平面之间的距离DSID；确定第二图像中的栅格图案的总面积AreaNOI与第一图像中的栅格图案的总面积AreaNAI的比值AreaNOI/AreaNAI；确定所述目标的平均厚度DT，其中
Figure BDA0002893123590000111
在一个实施方式中，确定模块803，用于转换第一图像为第一灰度图，转换第二图像为第二灰度图；从第一灰度图中检测出栅格图案的第一边缘，从第二灰度图中检测出栅格图案的第二边缘；将第二边缘的像素数目与第一边缘的像素数目的比值，确定为所述AreaNOI/AreaNAI。
在一个实施方式中，确定模块803，用于确定投影光源与图像平面之间的距离DSID；确定第二图像中的栅格图案的预定区域k的面积AreaNOI_k与第一图像中的栅格图案的预定区域k的面积AreaNAI_k的比值AreaNOI_k/AreaNAI_k；确定所述目标在该预定区域k处的厚度DT_k，其中
Figure BDA0002893123590000112
在一个实施方式中，确定模块803，用于转换所述第一图像为第一灰度图，转换所述第二图像为第二灰度图；从所述第一灰度图中检测出栅格图案的预定区域k的第一边缘，从第二灰度图中检测出栅格图案的预定区域k的第二边缘；将所述第二边缘的像素数目与所述第一边缘的像素数目的比值，确定为所述AreaNOI_k/AreaNAI_k。
在一个实施方式中，栅格图案包含多个横线和多个竖线相交而成的多个正方形；其中多个横线在所述透光平面的水平方向上等间隔布置，所述多个竖线在所述透光平面的高度方向上等间隔布置。
基于上述描述，本发明实施方式还提出了一种X射线成像系统的控制主机。
图9为根据本发明实施方式X射线成像系统的控制主机的示范性结构图。
如图9所示，控制主机900包括处理器901、存储器902及存储在存储器902上并可在处理器901上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器901执行时实现如上任一种所述的X射线成像中确定目标厚度的方法100。其中，存储器902具体可以实施为电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、快闪存储器(Flashmemory)、可编程程序只读存储器(PROM)等多种存储介质。处理器901可以实施为包括一或多个中央处理器或一或多个现场可编程门阵列，其中现场可编程门阵列集成一或多个中央处理器核。具体地，中央处理器或中央处理器核可以实施为CPU或MCU或DSP等等。
需要说明的是，上述各流程和各结构图中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。各模块的划分仅仅是为了便于描述采用的功能上的划分，实际实现时，一个模块可以分由多个模块实现，多个模块的功能也可以由同一个模块实现，这些模块可以位于同一个设备中，也可以位于不同的设备中。
各实施方式中的硬件模块可以以机械方式或电子方式实现。例如，一个硬件模块可以包括专门设计的永久性电路或逻辑器件(如专用处理器，如FPGA或ASIC)用于完成特定的操作。硬件模块也可以包括由软件临时配置的可编程逻辑器件或电路(如包括通用处理器或其它可编程处理器)用于执行特定操作。至于具体采用机械方式，或是采用专用的永久性电路，或是采用临时配置的电路(如由软件进行配置)来实现硬件模块，可以根据成本和时间上的考虑来决定。
本发明还提供了一种机器可读的存储介质，存储用于使一机器执行如本申请所述方法的指令。具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施方式的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机(或CPU或MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。此外，还可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作。还可以将从存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施方式中任一实施方式的功能。
用于提供程序代码的存储介质实施方式包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机或云上下载程序代码。
在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”并不表示将本发明相关部分的数量限制为“仅此一个”，并且“一个”不表示排除本发明相关部分的数量“多于一个”的情形。在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系，而非限定这些相关部分的绝对位置。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种X射线成像中确定目标厚度的方法(100)，其特征在于，包括：
获取布置在X射线发生组件上的可见光图像采集元件采集到的、包含栅格图案的透光平面被投影到图像平面的第一图像(101)；
获取所述可见光图像采集元件采集到的、所述透光平面被投影到目标的第二图像，其中所述目标贴合所述图像平面且位于所述透光平面与所述图像平面之间(102)；
基于所述第一图像中的栅格图案与所述第二图像中的栅格图案的差异，确定所述目标的厚度(103)。
2.根据权利要求1所述的X射线成像中确定目标厚度的方法(100)，其特征在于，所述X射线发生组件包括束光器；
所述透光平面包括：
所述束光器的透光窗口；或
透光板，所述透光板平行于所述束光器的透光窗口。
3.根据权利要求1所述的X射线成像中确定目标厚度的方法(100)，其特征在于，所述基于第一图像中的栅格图案与第二图像中的栅格图案的差异，确定所述目标的厚度(103)包括：
确定投影光源与所述图像平面之间的距离DSID；
确定第二图像中的栅格图案的总面积AreaNOI与第一图像中的栅格图案的总面积AreaNAI的比值AreaNOI/AreaNAI；
确定所述目标的平均厚度DT，其中
Figure FDA0002893123580000011
4.根据权利要求3所述的X射线成像中确定目标厚度的方法(100)，其特征在于，所述确定第二图像中的栅格图案的总面积AreaNOI与第一图像中的栅格图案的总面积AreaNAI的比值AreaNOI/AreaNAI包括：
转换所述第一图像为第一灰度图，转换所述第二图像为第二灰度图；
从所述第一灰度图中检测出栅格图案的第一边缘，从所述第二灰度图中检测出栅格图案的第二边缘；
将所述第二边缘的像素数目与所述第一边缘的像素数目的比值，确定为所述AreaNOI/AreaNAI。
5.根据权利要求1所述的X射线成像中确定目标厚度的方法(100)，其特征在于，所述基于第一图像中的栅格图案与第二图像中的栅格图案的差异，确定所述目标的厚度(103)包括：
确定投影光源与所述图像平面之间的距离DSID；
确定第二图像中的栅格图案的预定区域k的面积AreaNOI_k与第一图像中的栅格图案的预定区域k的面积AreaNAI_k的比值AreaNOI_k/AreaNAI_k；
确定所述目标在该预定区域k处的厚度DT_k，其中
Figure FDA0002893123580000012
6.根据权利要求5所述的X射线成像中确定目标厚度的方法(100)，其特征在于，所述确定第二图像中的栅格图案的预定区域k的面积AreaNOI_k与第一图像中的栅格图案的预定区域k的面积AreaNAI_k的比值AreaNOI_k/AreaNAI_k包括：
转换所述第一图像为第一灰度图，转换所述第二图像为第二灰度图；
从所述第一灰度图中检测出所述预定区域k的第一边缘，从第二灰度图中检测出所述预定区域k的第二边缘；
将所述第二边缘的像素数目与所述第一边缘的像素数目的比值，确定为所述AreaNOI_k/AreaNAI_k。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的X射线成像中确定目标厚度的方法(100)，其特征在于，
所述栅格图案包含多个横线和多个竖线相交而成的多个正方形；
其中所述多个横线在所述透光平面的水平方向上等间隔布置，所述多个竖线在所述透光平面的高度方向上等间隔布置。
8.一种X射线成像中确定目标厚度的装置(800)，其特征在于，包括：
第一获取模块(801)，用于获取布置在X射线发生组件上的可见光图像采集元件采集到的、包含栅格图案的透光平面被投影到图像平面的第一图像；
第二获取模块(802)，用于获取所述可见光图像采集元件采集到的、所述透光平面被投影到目标的第二图像，其中所述目标贴合所述图像平面且位于所述透光平面与所述图像平面之间；
确定模块(803)，用于基于所述第一图像中的栅格图案与所述第二图像中的栅格图案的差异，确定所述目标的厚度。
9.根据权利要求8所述的X射线成像中确定目标厚度的装置(800)，其特征在于，
所述X射线发生组件包括束光器；所述透光平面包括：
所述束光器的透光窗口；或
透光板，所述透光板平行于所述束光器的透光窗口。
10.根据权利要求8所述的X射线成像中确定目标厚度的装置(800)，其特征在于，
所述确定模块(803)，用于确定投影光源与所述图像平面之间的距离DSID；确定第二图像中的栅格图案的总面积AreaNOI与第一图像中的栅格图案的总面积AreaNAI的比值AreaNOI/AreaNAI；确定所述目标的平均厚度DT，其中
Figure FDA0002893123580000021
11.根据权利要求10所述的X射线成像中确定目标厚度的装置(800)，其特征在于，
所述确定模块(803)，用于转换所述第一图像为第一灰度图，转换所述第二图像为第二灰度图；从所述第一灰度图中检测出栅格图案的第一边缘，从所述第二灰度图中检测出栅格图案的第二边缘；将所述第二边缘的像素数目与所述第一边缘的像素数目的比值，确定为所述AreaNOI/AreaNAI。
12.根据权利要求8所述的X射线成像中确定目标厚度的装置(800)，其特征在于，
所述确定模块(803)，用于确定投影光源与所述图像平面之间的距离DSID；确定第二图像中的栅格图案的预定区域k的面积AreaNOI_k与第一图像中的栅格图案的预定区域k的面积AreaNAI_k的比值AreaNOI_k/AreaNAI_k；确定所述目标在该预定区域k处的厚度DT_k，其中
Figure FDA0002893123580000031
13.根据权利要求12所述的X射线成像中确定目标厚度的装置(800)，其特征在于，
所述确定模块(803)，用于转换所述第一图像为第一灰度图，转换所述第二图像为第二灰度图；
从所述第一灰度图中检测出所述预定区域k的第一边缘，从第二灰度图中检测出所述预定区域k的第二边缘；将所述第二边缘的像素数目与所述第一边缘的像素数目的比值，确定为所述AreaNOI_k/AreaNAI_k。
14.根据权利要求8-13中任一项所述的X射线成像中确定目标厚度的装置(800)，其特征在于，
所述栅格图案包含多个横线和多个竖线相交而成的多个正方形；其中所述多个横线在所述透光平面的水平方向上等间隔布置，所述多个竖线在所述透光平面的高度方向上等间隔布置。
15.一种X射线成像系统的控制主机(900)，其特征在于，包括处理器(901)和存储器(902)；
所述存储器(902)中存储有可被所述处理器(901)执行的应用程序，用于使得所述处理器(901)执行如权利要求1至7中任一项所述的X射线成像中确定目标厚度的方法(100)。
16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其中存储有计算机可读指令，该计算机可读指令用于执行如权利要求1至7中任一项所述的X射线成像中确定目标厚度的方法(100)。
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