CN1518953A - 用来校正数字x射线图像的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种图像校正系统和方法，包括数字数据输入部件(L，H)，其被配置为接收对应于检测器面板(116)上特定像素位置的像素电平的数字像素数据。偏置存储器(2665)为构成检测器面板的数个像素位置存储偏置像素值。减法器(2620，2640)从所接收的数字像素数据中减去与从偏置存储器得到的特定像素位置对应的偏置像素值，以提供减算结果。移位器(2625，2645)将减算结果下移预定数目的位，以提供移位结果。加法器(2630，2650)将移位结果附加至偏置像素值，以提供加算结果。以加算结果来更新所述偏置存储器的对应内存位置，其对应于特定像素位置。偏置存储器中的信息被用来校正数字图像。

Description

用来校正数字X射线图像的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用来控制、获取和处理数字辐射透视成像数据的方法、系统和设备，并特别涉及一种方法、系统和设备，用来校正数字X射线图像，并将所获取的数字辐射透视X射线成像数据变换成可由用于检查患者软组织和/或骨骼构造的移动式C型臂X射线成像系统读取的格式。

背景技术

医疗成像是使用γ射线、X射线、高频声波、磁场、中子或带电粒子等辐射以产生体内构造图像的学科。在诊断辐射术中，使用辐射以检测和诊断疾病，同时在干预辐射术中，使用辐射以治疗疾病和身体异常。

辐射摄影术是由γ射线、X射线、中子或带电粒子等辐射的透射而产生任何不透明标本的图像的技术。当辐射束通过任何异质物体而传输时，辐射取决于变化物体厚度、密度和化学组成而被不同地吸收。从物体中浮现的辐射形成辐射图像，其接着直接在照像胶片上、或通过使用磷以首先创建可见光图像，从而在图像检测媒介上显影。辐射摄影术是测试物体内部大致构造的无损技术，并历来用于医疗和产业应用。辐射摄影术被用于无损检测结核和骨折等医疗状况、诊断血脉状况、以及检测裂纹、砂眼和疏松等材质中的制造瑕疵。

X射线辐射摄影术在医疗和产业应用上有特别的作用。X射线是电磁辐射的一种形式，是由W·C·伦琴于1895年无心插柳地发现的。X射线也被称作伦琴射线。在约西元1895年，伦琴发现X射线通过手等内部物体传播并使照像胶片感光，从而揭示出内部构造。X射线展示出不同于可见光的特性，并被伦琴命名为“X射线”，以“X”表示未知。例如，X射线不能由传统的光学透镜聚焦，而是使用复杂的聚焦技术。当今，X射线被归入电磁辐射，其辐射频率的范围介乎2.4×10¹⁶Hz至5×10¹⁹Hz之间。多数X射线的波长小于原子，并因此以粒子形式与物质相互作用，即如同光能子弹。X射线根据指数吸收定律而被物质吸收：

I_χ＝I₀e^-μχ＝I₀e^-(μ/ρ)ρχ  (1.0)

其中I₀是X射线的初始强度；I_χ是穿过物体后的强度，该物体的厚度为χ，密度为ρ，线吸收系数为μ，而质量吸收系数为μ/ρ。

X射线是通过恒星和类星体的内部反应等天体现象或通过X射线管等电子X射线发生仪而形成的。X射线管一般是使电子等带电粒子穿过静电场而加速并接着通过撞击在固体靶子上骤然停止、从而产生X射线的。此撞击将近轨的电子搬运到更高能态，从而使固体靶子电离。随着固体靶子中的电子回到原能态，而产生X射线。X射线是通过使电子在真空中从阴极到阳极加速而在X射线管内产生的，其需要或毋需粒子束定形和通过放置电极而加速。

X射线的电子检测通常被称作辐射摄影术或辐射透视术。在电子检测前，辐射图像被捕获于照像胶片或显示于萤幕。在萤幕上的X射线的实时视察被称作荧光透视术。不过，早在20世纪30年代已研发出了光倍增管(一种真空管)，以产生响应于所收光线的电气信号。光倍增管一般良好地响应了光学范围的光线，并因此常与发光材质耦合，以检测非光学电磁辐射。发光材质将γ射线(由用于核医疗的放射性同位素发射)和X射线变换成光学射线。约1980年伊始，光倍增管/发光管检测器一般被代之以非晶硅基础上的光元件。

辐射透视术包括单片X射线检测也即荧光摄影术、和多片X射线检测也即荧光透视术。辐射乳房摄影术是一种辐射透视术，其中在感光前乳胸被使劲儿地压扁，以得到最详细的观测和最小的辐射感光。计算机断层扫描(“CT”)也叫作计算机轴向扫描(“CAT”)，这是一种辐射透视术，其中X射线管环绕人体转动，同时发出窄X射线束。所接收的X射线束信息接着在计算机中合成，以产生二维或三维解剖医疗图像。磁共振成像(“MRI”)是一种诊断程序，其中高强磁场使人体细胞内细胞核的自旋对齐，以致各细胞核仿佛电波源，既接收也发射电波信号。接着将外部电波频率施加于人体以打乱自旋的细胞核。在电波信号停止后，细胞核与所施加的磁场重新对齐，同时发射微弱的电波信号。这些微弱的电波信号相应于不同的人体组织并被检测以产生解剖图像。

辐射透视术和相关的医疗诊断成像技术对穿透辐射使用精准控制，以及使用精准定时、以供结果所得图像数据的检测和处理。医疗诊断成像一般获取并控制很大量的图像数据，其接下来以很高的数据速率与计算机处理器材通信。为了提供对医疗诊断成像的生成、检测和处理的控制，计算机工作站利用实时操作系统(“RTOS”)来控制操作。

通用电气OEC系列9800是用来检查患者体内任何对患者软组织和骨骼的伤害的移动式设备。在当前构成中，在C型臂的一端设有X射线生成部件，而在C型臂的另一端设有X射线检测器。患者被置于C型臂两端区域间的小车上，而X射线穿通患者的人体部位，为的是检验任何内伤。通用电气OEC系列9800所使用的X射线检测器的各像素将X射线接收信号电平作为电气信号输出至电荷耦合器件(CCD)阵列，其输出相应的光信号电平。来自CCD阵列的数个像素的光信号聚焦在小型CCD面板(例如1英寸×1英寸面板)上的相应像素区，而该信息被提供给工作站。基于所接收的信息，该工作站为医者等使用者输出图像以检视。而且，基于所接收的图像，该工作站可控制X射线发生器所输出的X射线功率量、和X射线检测器的接收特征。

当前的通用电气OEC系列9800工作站以特定格式而接收来自CCD阵列的信息，该格式带有水平同步、垂直同步、垂直空屏、水平空屏等(其类似于以往的TV格式、或如个人计算机的监视器所使用的模拟图像格式)。若数据以不同格式而接收，则工作站不能正确地处理数据。

有必要提供一种接口，其允许以不同格式输出X射线检测信号的X射线检测器能够与通用电气OEC系列9800通信。而且，还有必要采取其他格式的数据并提供带有H同步和V同步的以往格式下的数字数据的同步流。

发明内容

因此想要提供一种校正数字X射线图像的成像系统。根据本发明的一个方面，提供了一种图像操纵系统，其包括装置，用来接收数字像素数据、其对应于检测器面板上特定像素位置的像素电平。该系统还包括装置，用来存储偏置像素值、用于构成检测器面板的数个像素位置。该系统进而包括装置，用来从所接收的数字像素数据中减去与从存储装置得到的特定像素位置对应的偏置像素值，以提供减算结果。该系统再进而包括装置，用来将该减算结果下移所定数位，以提供移位结果。该系统也包括装置，用来将该移位结果附加至偏置像素值，以提供加算结果。该系统进而包括装置，用来以加算结果来更新存储装置的对应内存位置、其对应于特定像素位置。

根据本发明的另一方面，提供了一种图像操纵系统，其包括数字数据输入部件，其被配置为接收数字像素数据、其对应于检测器面板上特定像素位置的像素电平。该系统还包括偏置存储器，其被配置为存储偏置像素值、用于构成检测器面板的数个像素位置。该系统进而包括减法器，其被配置为从所接收的数字像素数据中减去与从偏置存储器得到的特定像素位置对应的偏置像素值，以提供减算结果。该系统再进而包括移位器，其被配置为将该减算结果下移所定数位，以提供移位结果。该系统也包括加法器，其被配置为将该移位结果附加至偏置像素值，以提供加算结果。以加算结果来更新偏置存储器的对应内存位置、其对应于特定像素位置。

根据本发明的再一方面，提供了一种图像操纵方法，其包括接收数字像素数据、其对应于检测器面板上特定像素位置的像素电平。还方法还包括存储偏置像素值、用于构成检测器面板的数个像素位置。该方法进而包括从所接收的数字像素数据中减去与从存储步骤得到的特定像素位置对应于的偏置像素值，以提供减算结果。该方法再进而包括将该减算结果下移所定数位，以提供移位结果。该方法也包括将该移位结果附加至偏置像素值，以提供加算结果。该方法进而包括以加算结果来更新存储装置的对应内存位置、其对应于特定像素位置。

附图说明

通过参照下面详细的说明和附图，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是包括主机、辐射发生系统和图像检测系统的成像系统的框图；

图2(现有技术)是平板检测器的斜视图；

图3(现有技术)是图2的平板检测器沿III-III线的断面视图；

图4(现有技术)是从防护金属罩中移去的X射线检测面板的斜视图；

图5(现有技术)是在非晶硅面板上形成的光元件阵列的原理图；

图6(现有技术)是非晶硅单面板检测系统中电气连接的框图；

图7(现有技术)是非晶硅分裂面板检测系统中电气连接的框图；

图8(现有技术)是分裂面板、心脏/外科数字X射线面板的原理图；

图9(现有技术)是分裂面板检测系统中的列状多片模块和基准与调节板的框图；

图10(现有技术)是检测器控制板的框图；

图11(现有技术)是分裂面板辐射摄影数字X射线面板的原理图；

图12(现有技术)是非晶硅单面板检测系统中电气连接的框图；

图13(现有技术)是单面板乳房摄影数字X射线面板的原理图；

图14(现有技术)是具有冗余行多片模块的分裂面板检测系统中的电极连接的框图；

图15是成像系统中控制和数据流的框图，在该成像系统中未使用辅助图像接口；

图16是用于实时辐射透视成像的软件系统的框图；

图17是用于实时辐射透视成像的硬件系统的框图；

图18是检测器帧节点的框图；

图19是根据本发明的第一实施例的系统的框图，在该系统中设有辅助图像接口以将所接收的X射线数据变换成可由OEC 9800部件处理的格式；

图20描绘了根据本发明的至少一个实施例从阿波罗(20厘米)检测器至OEC 9800部件的图像流；

图21表示根据本发明的至少一个实施例用于第一优选模式的格式，其中数据被提供给OEC 9800部件；

图22表示根据本发明的至少一个实施例用于第二优选模式的格式，其中数据被提供给OEC 9800部件；

图23表示根据本发明的第一实施例的AIMI和DFN的功能图；

图24表示根据本发明的至少一个实施例的成像系统的系统构成；

图25表示根据本发明的至少一个实施例由DFN和AIMI的各种FGPA内编程的固件所实行的步骤；

图26表示根据本发明的第二实施例由AIMI的偏置模块使用的偏置处理架构2600；和

图27表示根据本发明的至少一个实施例对于DFN和AIMI的存储器映射的一种可能实现。

具体实施方式

在此参照了美国专利申请系列号09/774,549(通用电气医疗系统案号RD-27,937)，其标题为《含检测器帧节点的成像系统》，提交于2001年1月31日，并被授予与本申请同样的受让人，其内容全部包含于此。图1～18来自上述申请。

参照图1，其描绘了一种用来控制、获取和处理数字辐射透视图像数据的方法、系统和设备。成像系统100包括辐射发生系统109、图像检测系统112、主机114、和检测器帧节点304。主机114包括监视器119、主机处理器115和主机存储器117。根据一种构造，成像系统100是图像检测监视系统。根据另一种构造，成像系统100的组件整体充当单个设备。

辐射发生系统109生成辐射以穿通物体106并由图像检测系统112检测。根据一种构造，辐射发生系统109包括X射线发生部件102，以生成并聚焦朝向物体106的辐射104。根据一种构造，辐射104采用X射线的形式。根据另一种构造，辐射104采取数个顺序生成辐射串的形式。根据一种构造，物体106是人体的形式，但也可是任何其他动物、兽类等的类型。在穿通物体106后，X射线104形成辐射图像108，供以后检测用。一般地，X射线由X射线发生部件102响应于从X射线控制系统110输出的控制信号而生成的。辐射图像108由图像检测系统112接收并变换成数字辐射图像。数字辐射图像接着从图像检测系统112输出并发送至主机114。主机114将电子控制提供给辐射发生系统109并提供给图像检测系统112。

图像检测系统112包括用来接收辐射图像108的平板检测器116。平板检测器116在操作中变热，并因此连接至用来提供电力和降温的电源/冷却器118。数字辐射图像从平板检测器116输出至主机114。

图2(现有技术)平板检测器116的斜视图。平板检测器116是在X射线摄影术中提供图像接收器的单检测器技术。例如，平板检测器116取代了已有的普通胶片和聚光胶片(spot film)等X射线成像胶片，用于辐射摄影应用。再者，为了精减包装，平板检测器116取代了成像强化器、视频照像机、电影照像机和聚光成像等，用于数字辐射摄影术；并还用于数字荧光摄影术和数字荧光透视术。平板检测器116的面积是26厘米×26厘米，用于心脏/外科数字X射线面板；45厘米×56厘米，用于辐射摄影数字X射线面板；和29厘米×34厘米，用于乳房摄影数字X射线面板。玻璃板126和金属罩128围绕并保护物理X射线接收器、电子检测器材和关联电子器件。在优选构成中，平板检测器是阿波罗检测器，由通用电气医疗系统制造。

图3(现有技术)是图2的平板检测器116沿III-III线的断面视图。如图示，辐射图像108穿通玻璃板126并由X射线检测面板134吸收。根据一种构造，X射线检测面板134为单面板X射线检测面板。X射线检测面板134是非晶硅X射线检测面板。X射线检测面板134包括发光层130，其将X射线辐射图像108变换成光学辐射图像132。发光层130通过蒸汽沈积在X射线检测面板134、特别是非晶硅面板136上而施加。发光层130采取硫氧化钆Gd₂O₂S:Tb；或碘化铯CsI(T1)的形式。为了接收高能X射线，使用碘化铯发光层。

非晶硅面板136是光二极管/晶体管阵列，其接收光学辐射图像132并将之变换成数个代表性图像数据值138。图像数据值138以模拟形式由接插电子器件140接收，并从面板136作为模拟图像数据输出。发光层130、非晶硅面板136和接插电子器件140通过本领域中的已知半导体技术形成于硅玻璃衬底144上。发光层130、非晶硅面板136、接插电子器件140和玻璃衬底144一道形成X射线检测面板134。

图4(现有技术)是从金属罩128中移去的X射线检测面板134的斜视图。如图4(现有技术)所示，非晶硅面板136形成数个光元件146。从各光元件146输出的电气信息取道于数个对应的接插金手指150而发送至接触引线148。接插金手指150提供接触引线148与非晶硅面板136之间的连接。如图示，发光层130形成于非晶硅面板136的顶上。

X射线检测面板134提供带有元件间小间距的感光器阵列，并且提供大量元件足以接收并检测投射X射线辐射图像。非晶硅面板136是在较大玻璃衬底上形成的薄胶片技术。11层非晶硅、各种金属和绝缘体由等离子增强化学蒸汽沈积物(“PEVCD”)、溅蚀和月形液镀层而沈积，以形成场效应晶体管(“FET”)、二极管、接插件和触点。X射线检测面板134形成用于医疗和产业应用的面板，特别是形成20厘米×20厘米的心脏/外科数字X射线面板；41厘米×41厘米的辐射摄影数字X射线面板；和19厘米×23厘米的乳房数字X射线面板。心脏/外科数字X射线面板具有200μm点距的1024列×1024行；辐射摄影数字X射线面板具有200μm点距的2048列×2048行；而乳房数字X射线面板具有100μm点距的1920列×2304行。

非晶硅提供了一些优于单晶硅的优点，用于形成平板检测器，并特别与单晶硅区别。非晶硅的特征在于没有确定形式，并没有实在或明显的晶体构造。另一方面，单晶硅生成为单晶、切成晶片，接着被抛光以用于进一步精制成集成电路。非晶硅允许形成比单晶硅大得多的面板，因为不使用单晶的形成。然而，非晶硅出现了呈100～1000倍增加的缺陷，和切换速度的严重减小，其导致信号滞后和信号偏置特征。发光层130CsI(T1)将X射线变换成光学射线并蒸发在非晶硅面板136上，以提供其间的密切接触。CsI(T1)形成针状构造，其仿佛数条光管线、以防止侧向光扩散。再者，CsI(T1)提供与非晶硅层136的量子效应极其班配的传输频谱。

图5(现有技术)是在非晶硅面板136上形成的光元件阵列152的原理图。如图示，数个光元件154响应于来自行线(n)、(n+1)、(n+2)、......等的扫描而被顺序触发。相应地，沿列线(m)、(m+1)、(m+2)、......等读出对应的输出。各光元件154包括光二极管156和场效应晶体管158。二极管156借助偏移线160而偏移并借助场效应晶体管158在适宜时刻而放电。场效应晶体管158控制从适宜对应列线进行电气放电。在操作时，场效应晶体管158通过脉动适宜行线而接通至高电压，该行线是+11V量级上的脉动。场效应晶体管158通过将适宜行线拉低而关断，该行线在-11V量级上。

X射线感光在非晶硅光二极管156中创建了电子-空穴对，X射线检测面板134造成部分放电。当场效应晶体管158被接通时，光二极管156被充电，并测量给光二极管156充电所需的电量。在操作时，关断全部行线，即在X射线感光时至-11V。行线接着被顺序接通，即至+11V。在适宜列线上信号的模拟至数字变换被排成管线，以使来自行”n”的输出从模拟信息变换成数字信息，同时读出行”n+1”。用于模拟至数字变换的时期处在读出各行线所用的时间量级上。

图6(现有技术)是根据一种构造的平板检测器116中电气连接的原理图。平板检测器116包括单个非晶硅、X射线检测面板134，其电气耦合至数行多片模块164和数列多片模块166。为响应来自行多片模块164的顺序触发信号，全部列被同时读出至列多片模块166。列多片模块166将从检测面板134读出的模拟信号变换成数字信号，其接下来由基准与调节板122接收。

基准与调节板122组合从列多片模块166读出的数据并将之输出至检测器控制面板124。总之，行多片模块164接通或关断场效应晶体管158，同时列多片模块166读出各列信号。基准与调节板122将电压提供给行与列模块，同时交换相对于检测器控制面板124的控制和数据信号。

图7(现有技术)是根据另一种构造的平板检测器116中电气连接的原理图。平板检测器116原理上代表在心脏/外科数字X射线面板和辐射摄影数字X射线面板等中的电气连接。如图示，平板检测器116包括心脏/外科分裂面板X射线检测面板170，其具有第一面板部分172和第二面板部分174。根据本发明的实施例，分裂面板X射线检测面板170是心脏/外科分裂面板X射线检测面板。第一和第二面板部分172和174分别由行多片模块176触发。来自第一面板部分172的输出由第一列多片模块178接收而来自第二面板部分174的输出相应由第二列多片模块180接收。

图8(现有技术)从原理上代表分裂面板170等分裂面板作为心脏/外科数字X射线面板182的一种构成。心脏/外科数字X射线面板182由第一面板部分184和第二面板部分186形成。扫描线0～511出现在第一面板部分184和第二面板部分186中。因而，随着行扫描线0的触发，两条行显示线0和1023被同时激发，而对应的列输出线从第一面板部分184和第二面板部分186输出。同理，随着行扫描线1在第一面板部分184和第二面板部分186中被同时激发，对应的列输出线从第一面板部分184和第二面板部分186输出。随着来自各对应面板部分的各扫描线的激发，来自各面板部分的全部列输出线输出其各自的值。因而，随着行扫描线0的触发，列输出线0～1023被同时从第一面板部分184输出而列输出线1024～2047被同时从第二面板部分186输出。

图9(现有技术)是列多片模块178和180及其基准与调节板122的框图。列多片模块178接收来自第一面板部分172的列信号输出，同时第二列多片模块180接收来自第二面板部分174的列输出信号。因而，来自第一列多片模块178的输出借助基准与调节板122而组合成组合信号输出188，以由检测器控制板124接收。同理，列多片模块接收来自列1024～2047的列信号输出，其接着被组合并传送至基准与调节板122。基准与调节板122组合所接收的信号并输出组合信号输出189。集中地，含输出188和输出189的来自基准与调节板的组合输出信号就是输出195。

基准与调节板122包括第一组合部件192，用来组合来自多片模块178的输出，还包括第二组合部件194，用来组合对应于列1024～2047的来自多片模块180的输出。各多片模块178皆包括八片模拟读出芯片(”ARC”)196，其将对应输出提供给数字读出芯片(“DRC”)198。于是，来自DRC198的输出由基准与调节板122接收。

各ARC芯片196皆利用非线性斜坡比较型模数变换器。各ARC芯片196还接收32路模拟输入并将该数据变换成八通道复用12位串行灰度级编码的数据。各DRC芯片198接收来自四片ARC芯片196的复用12位串行灰度级编码的数据，执行串行至并行变换，并将灰度级编码变换成12位二进制码。各ARC芯片196在比较器中将来自各数据线的信号与由对全部ARC196的全部通道都相同的数模变换器所生成的平方根编码斜坡进行比较，从而对所接收的数据实行模数变换。斜坡电压以规律的时钟速率步进式地增加。当斜坡电压与保持电压一致时，比较器断路，并锁定斜坡计数器值。变换各数据线的时间至少相当于时钟周期乘以变换全部所收列数据线所需的最小时钟数量。斜坡的电压阶梯随着信号增加而增加。量子噪声随着各信号的平方根而增加，因而阶梯二阶地增加，以致阶梯大小占噪声的固定比例。按上述，行和列模块绑定的控制信号的接口条件使用32.5MHz量级的时钟信号，用来缓冲在多片模块178和180与检测器控制板124之间的数据输出。

图10(现有技术)是检测器控制板124的框图。一般地，检测器控制板124接收12位二进制编码数据”A”，其对应于来自第一列多片模块178的输出188。检测器控制板124还接收12位二进制编码数据”B”，其对应于来自第二列多片模块180的输出。各二进制编码输入A和B分别由寄存器200和202接收。来自寄存器200和202的输出接着分别传送至解码查表(“LUT”)204和206。解码LUT204和206是随机读写存储器，其实行从12位二进制二阶编码数据至16位二进制线性编码数据的变换。

检测器控制板124的操作受到控制部件208的控制。控制部件208被形成为现场可编程门阵列(“FPGA”)。控制部件208从解码LUT204接收16位像素数据并从解码LUT206接收16位像素数据，接着将像素数据组合成32位字。该32位字接着输出至图像通信接口210。根据本发明的实施例，图像通信接口210是光纤接口。各32位字是两个16位像素的组合，其从检测器控制板124分离输出。各32位字所含的两个像素可紧挨着，如在乳房单数字X射线面板224(以下详细说明并参照图13(现有技术))中那样，也可从两个分离面板接收，比如来自心脏/外科数字X射线面板182的第一面板部分184和第二面板部分186的输出。辐射摄影数字X射线面板228在以下说明并参照图11(现有技术)，其也包括两个面板部分230和232，并因此遵循心脏/外科数字X射线面板182的像素格式。分裂面板检测系统对应于心脏/外科数字X射线面板182和辐射摄影数字X射线面板228，其在显示于传统计算机监视器上之前使用数据“重排序”。以下就检测器帧节点304而更详细地说明数据重排序。

图像通信接口210将从控制部件208接收的32位字定时打入编码/解码部件212中。编码/解码部件212将所接收的各32位字变换成4个10位字，各具有纠错码。该10位字接下来由发送器214接收。发送器214将所接收的10位字变换成具有2位的串行数据，即时钟位和信号位。发送器214将该2位数据输出至光纤收发器216，以变换成光纤信号。光纤信号接着在图像检测总线377上发送至检测器帧节点，其将在以下说明。根据一种构成，图像检测总线377是光纤数据链路。同理，光纤收发器216接收来自图像检测总线377的光纤信号并将所接收的光学信号变换成2位数据信号，以由接收器218接收。接收器218接下来将含时钟和数据信号的所接收的2位数据信号变换成具有纠错码的10位字。该10位字接着由编码/解码部件212接收，以变换成32位字，其存储于寄存器220、然后发送至控制部件208。来自光纤收发器216的输出还由光纤信号检测部件222接收，以维持定时以及与控制部件208合作的协议。控制部件208由震荡器224来计时。控制部件208将控制信号取道控制线226而提供给基准与调节板122。控制部件208最好是由加州圣何塞市的AltecInc制造的FPGA，Flex10k50。

图11(现有技术)从原理上代表分裂面板170等分裂面板检测器，其作为辐射摄影数字X射线面板228。辐射摄影数字X射线面板228由第一面板部分230和第二面板部分232形成。辐射摄影数字X射线面板228是41厘米×41厘米并具有200μm点距的2048列×2048行。根据一种构成，平板检测器116具有2倍于图7的实施例的行多片模块176和2倍于图7的实施例的列多片模块180。随着顺序触发各扫描线，全部列输出线0～2047同时释放来自第一面板部分230的像素信息，同时列输出线2047～4095同时释放来自第二面板部分232的像素信息。辐射摄影数字X射线面板228所占的面积近似为心脏/外科数字X射线面板182的4倍。辐射摄影数字X射线面板228用于胸透X射线等需要大表面积的应用，而心脏/外科数字X射线面板182则在外科手术中的心脏荧光透视术等需要较小表面积的程序中找到用武之地。

图12(现有技术)是根据一种构成的平板检测器116中电气连接的框图。平板检测器116包括由行多片模块238触发的单面板236。单面板236是借助列多片模块240和242而读出的。列多片模块240和242置于单面板236的相对两端，以使偶数列由列多片模块240读出而奇数列由列多片模块242读出。从单面板236的对侧交替读出列通过允许用于将单面板236连接至硬件的额外物理空间而增强列密度。

图13(现有技术)从原理上代表单面板236等单面板检测器的一种构成，例如乳房摄影数字X射线面板244。乳房摄影数字X射线面板244是19厘米×23厘米，具有具有100μm点距的1920列×2304行。乳房摄影数字X射线面板244共计具有2048列。然而，实际使用2048可用列中的1920列。其余128列遍布于数字X射线面板244中的列，以施行修补。列输出线从乳房摄影数字X射线面板244的两端交替输出。此构成允许制造时的简易并简化将硬件连接至乳房摄影数字X射线面板244的组装。

乳房摄影数字X射线面板244中所含的128条修补线被用来修补由制造缺陷造成的开路的列地址线。修补线绕过地址线的两端并被绝缘层分离。修补连接是通过使用激光以将地址线经绝缘层熔合至修补线而施行的。在行地址线的情形中，行地址线使用平板检测器116上的后备线而完整地修补，而因此读出系统与修补无关。在列修补的情形中，来自修补线的数据以不同于平板检测器116的序列输出，以使数据借助后处理而排序。

图14(现有技术)是根据另一种构成的平板检测器116中电极连接的框图。平板检测器116包括两套行多片模块，即第一行多片模块248和第二行多片模块250。与第一和第二列多片模块178和180不同，第一和第二行多片模块248和250提供绕过面板行的冗余连接。因而，若第一或第二面板部分172或174出现缺陷，则各行从两端之一选择地被触发，以保持行的数据完整性。

以上说明的平板检测器116的各构成均可凭冗余行多片模块250形成以在面板形成的缺陷情形中保持数据完整性。

图15是实时辐射透视成像系统300的框图。系统300用于各种不同的医疗应用并也用于工程、制造、设备测试和修补。系统300支持数个不同的检测器面板并特别支持三种不同的检测器面板设计族，即心脏/外科、辐射摄影术和乳房摄影术应用。系统300包括从脚本309运行用户应用301的主机114。用户应用301借助获取DLL 313和DFN设备驱动程序314来与检测器帧节点304通信。

系统300取代了现有的图像检测控制子系统(“IDC”)，其基于TMS320-C80处理器和使用实时操作系统VXWORKS的PC。系统300对于荧光透视术达到30帧/秒获取和1024×1024像素图像的处理。图像检测总线377在主机114与检测器控制板124之间提供1.25千兆位/秒的光纤通信链路。图像检测总线377特别在图像检测系统112的检测器控制板124与检测器帧节点(“DFN”)304之间通信，该DFN最好是周边组件互连(“PCI”)卡，适宜连接至计算机通信总线302。根据一种构成，计算机通信总线302是PCI总线，更具体地地是33MHz操作的PCI总线。根据另一种构成，计算机通信总线302是以66MHz操作的PCI总线。检测器控制板124自身最好是阿波罗共同检测器控制印刷线路板(“PWA”)，由威斯康星州密尔沃基市的通用电气医疗系统制造。阿波罗共同检测器控制PWA用于各种应用，包括完全现场数字乳房摄影术(“FFDM”)。使用检测器帧节点304施行了将非实时主机114用于图像获取后的图像处理。

系统300提供基于商业化单一或多处理器PC硬件的获取与控制，这些PC硬件如由加州圣克拉拉市的英特尔公司制造的PENTIUM系列处理器。系统300是用于当前和预期的X射线形态的单一数据获取和控制系统，并支持将该系统应用于工程和制造。提供了一种灵活架构以满足改进的或未来技术的需要。

系统300支持单帧或多帧的图像获取，其带有所支持的检测器参数的帧至帧控制。所获取的图像中的一些行和一些列被支持作为输入参数，同时提供来自外部帧触发器的数据获取定时的控制。系统300对于1024×1024阵列以30帧/秒、或对于2048×2048以7.5帧/秒获取并观察增益和偏置校正的图像。系统300支持非实时操作系统来测试系统功能。根据操作配置，非实时操作系统是支持以C++为基础的应用程序的WINDOWSNT 4.0。模块化软件的构造可为高级用户和程序员提供对应用程序的组合和对更直接的硬件访问的支持。用户编码的测试程序和一般化数据获取例程在分离模块中提供。

系统300为单帧和多帧、包括单帧和多帧的区域提供对于原始、增益和偏置校正的数据的归档能力。对于刚得到和已归档的数据，皆支持单帧和多帧、以及对于单帧和多帧的区域的高解晰度显示。辐射发生系统109或栅格控制X射线管的控制是通过实时总线接口而受支持的。具有2微秒定时解晰度的X射线发生器的实时触发是随多达16秒的可编程时延一道而受支持的。

系统300是这样的实时图像数据获取系统：其中图像数据是以预定的帧速率而获取的，而所获取的图像帧的数量是在获取时确定的。在获取之前，事件编译器408通过设定在实时总线379上执行重复触发的时间而设定帧速率。同理，事件编译器408通过延迟来自该重复触发的至图像检测系统112的图像请求命令而设定图像获取。在允许扫描平板检测器116之前有一段集成时期，以处理磷中的延迟和光二极管阵列中电子-空穴对的收集。对于实时数据获取，在从图像检测系统112至检测器帧节点304的图像数据传送期间有最小缓冲，以使图像检测系统112和检测器帧节点304同步操作。

根据一种构成，系统300的配置如下：

计算机：带有PCI后台(back plane)的单一/多PENTIUM系列处理器

操作系统：WINDOWSNT 4.0

面板设计：阿波罗20：1024×1024-数据重排序

阿波罗40：2048×2048-数据重排序

乳房3：2304×2048-坏列校正

更小的感兴趣区域

获取模式：辐射摄影(孤立帧)

实时(对于1024×1024图像的30帧/秒)

电影循环(对于1024×1024图像的30帧/秒)

硬件调试

图像处理：偏置、增益、坏像素、乳房摄影术坏列

显示要求：8位灰度级，包括γ校正

实时视窗和级别

包括缩放和平移的X射线型显示应用

X射线支持：简易8位并行实时总线

归档支持：硬盘和可写光盘驱动器

系统300提供对上述现有IDC测试系统的改进。以前在现有技术的VXWORKS操作系统(“OS”)中解决的实时参数现在则是在检测器帧节点(“DFN”)304中捕获的，该DFN 304在操作上体现为单一PCI卡。检测器帧节点(“DFN”)304含光纤通道通信电路、缓冲存储器、PCI通信控制器、实时总线以控制X射线发生器和用来控制DFN 304上全部电路的一套固件可编程FPGA。外部PCI存储器卡与DFN 304结合使用，以扩充计算机存储器并提供对于原始像素X射线图像数据的存储。数据获取的操作和后续数据处理需通过用户写入的应用程序。函数库访问硬件功能并施行用户在工程、设备修补和制造领域的不同需要。

图15特别描绘了系统300的操作，于是此系统不含辅助图像接口(其将在此申请的以后部分详细说明)。事先需要图像帧和关联的获取参数的精确序列以用于特定图像获取。因而，我们可以对于各帧指定相对于X射线脉冲的读出延迟、检测器参数等。这种属性的说明是在脚本的帧序列310中捕获的。应用程序通过帧序列结构来配置数据获取系统并接着触发系统以启动帧的获取。帧序列310将取决于对各测试实行的实验类型而变化。在硬件级别上，获取自身响应于来自主机114的指令序列。根据本发明的实施例，该指令是事件指令，总体被称为事件序列312。各事件指令皆在准确定时的间隔处执行。事件指令触发了控制外部设备的事件，如通过在总线接上通信的命令等。例如，事件指令含32位控制字，其在图像检测总线377上发送至图像检测系统112，而X射线脉冲触发指令在实时总线379上发送至辐射发生系统109。基于帧序列310，构建了需实行的这种事件指令的完整清单。事件序列312不必实时地构建，并因此容易在运行非实时操作系统以支持事件编译器的主机114上执行。一旦知道了事件序列312，就将细节传送给DFN 304，以供实时执行。

图15表示在图像获取期间通过系统300的控制信息和数据的流。如图示，帧序列310借助脚本309而创建。帧序列310接着使用编译器翻译成事件序列312，该编译器知道目标控制硬件的细节。事件序列312由测试控制部件311接收，接着发送至DFN设备驱动程序314，通过计算机通信总线302，并最终至检测器帧节点304。接着，存储事件序列312以预备执行。事件序列312通过在计算机通信总线302上发送开始序列命令(Begin Sequence)而启动。分配给主机114的实时控制的程度局限于事件序列312何时开始。尔后，主机114从图像获取处完全移去。

一旦事件序列312完成，主机114不仅检索各种诊断和响应，还检索所获取的数据，这些是在执行事件序列期间记录的。因此，主机114涉及前处理和后处理的职责，并因此从实时操作中完整地移去。

如图示，检测器帧节点304借助获取控制部件324与计算机通信总线302进行命令和响应的通信。事件序列312借助获取控制部件324通信至事件队列322。事件指令接着从事件队列322发送至辐射发生系统109。在辐射的应用期间，事件指令从图像检测系统112发送至事件队列322。辐射透视图像数据也由帧存储325从图像检测系统112接收，接着发送至获取控制部件324，以发送至主机114。在主机114中，图像数据316通过DFN设备驱动程序314和获取动态链接库(“获取DLL”)313而传送，然后受到增益、偏置和坏像素校正部件318的增益、偏置和坏像素校正。在完成校正后，图像数据与测试计算部件320接口，然后发送至磁盘档案308。

图16是用于实时辐射透视成像的软件系统328的框图。用户应用接口(“API”)330是软件，其在主机114上运行并将获取硬件链接至用户应用程序301。获取DLL 313是与软件系统328内元素通信的软件。获取DLL 313与用户API 330和DFN设备驱动程序314双向通信。如图示，DFN设备驱动程序314与检测器帧节点304双向通信，该检测器帧节点304接下来又与辐射发生系统109和图像检测系统112通信。用户API 330还与显示库335、图像处理库336和档案库337通信。

为了与软件系统328通信，指令在Excel用户接口339中预备好，接着由翻译器331翻译再由Per1脚本部件333接收。事件编译器408还将信息输出至二进制文件部件329。来自二进制文件部件329的输出接着在用户API 330、获取DLL 313和DFN设备驱动程序314的控制下载入EP 374上的EAB存储器474。二进制文件含控制事件序列312的信息。事件序列312可在高解晰度显示器338上调试，以创建事件仿真器407中的定时信息。

图17是用于实时辐射透视成像的硬件系统340的框图。硬件系统340包括数据获取和控制硬件。硬件系统340也是测试器硬件的框图。除去检测器帧节点304，其余硬件组件皆是商业化的现成品(“COTS”)。主机114受主机处理器115控制。根据本发明的另一种实施例，主机处理器115形成为一对一道操作的处理器对。根据本发明的又一种实施例，主机处理器115形成为数个相互连接的处理器。主机存储器117由以下更详细说明的计算机RAM 334和PCI RAM卡336形成。硬件系统340接收30帧/秒的1024×1024图像(2M字节)，其对应于60M字节/秒的数据传送速率。计算机通信总线302具有132M字节/秒的传送速率。因为第一PCI子总线342的裁决，通过计算机通信总线302的传送速率低于132M字节/秒。

硬件系统340包括DFN 304，其连接至计算机通信总线302。计算机通信总线302由第一PCI子总线342和第二PCI子总线346组成，由桥344连接。第二PCI子总线346借助小型计算机系统接口(“SCSI”)348与磁盘档案308互连。第二PCI子总线还借助PCI图形卡350连接至高解析读显示器350。第二PCI子总线346借助桥352连接至主机处理器115、图形加速端口(“AGP”)356和计算机RAM 334。AGP 356是借助视频卡连接监视器119的高速图形端口。

在实时模式中，PCI 302总线的裁决将减缓在第一PCI子总线342和第二PCI子总线346上数据传送速率，以致30帧/秒的连续显示速率可能由裁决冲突而确定。在硬件调试模式中，DFN硬件的测试通过将命令发送至DFN 304而开始于主机处理器115。此测试的结果(即，坏、好)被返回主机114。此硬件调试模式被用来运行将在说明书的后面说明的内置自测(“BIST”)。在实时模式中，数据从DFN 304的缓冲存储器直接发送至计算机RAM 334并几乎同时显示。

图18是检测器帧节点304的框图。图像检测接口376与检测器控制板124(以上参照图10(现有技术)已作了说明)通信，以从中接收图像数据。根据本发明的实施例，图像检测接口376是光纤接口。DFN存储器部件380包括共计10个8M位SRAM。DFN存储器部件380包括五个帧缓冲存储器部件381，其各帧缓冲存储器部件381皆含两个8M位SRAM。当一个帧缓冲存储器部件381饱满时，数据从该部件读出至计算机通信总线302，而数据接着写入另一帧缓冲存储器部件381。大幅图像、如2048×2048直接读入DFN存储器部件380，而数据排序出现在数据在数据获取处理器(“DAP”)372的控制下写入期间。DAP 372和事件处理器(“EP”)374是FPGA，其用来控制实时总线接口378。实时总线接口378连接至实时总线379。EP 374还借助图像检测接口376控制数据相对于图像检测总线377的读写。计算机通信接口382体现为应用特定集成电路(“ASIC”)形式的PCI接口，以控制局部总线384和计算机通信总线302之间的总线通信。如图示，光纤测试接插件390与总线连接图像检测接口376和DFN控制部件370相接口。

图像系统100提供对于数个不同用户的支持，包括对于不同X射线图像面板设计和应用的支持。因而，提供了灵活测试以支持不同图像获取模式。图像系统100所使用的获取模式是以目标应用和用户来描述的。例如，呈现了至少对于四种特定模式的支持：硬件调试、面板建立、单帧和实时。然而，图像系统100的模型能力是就数据管理和带宽考虑更一般地指定的。

图19是表示根据本发明的第一实施例的成像系统中系统数据流的框图，其中设有辅助图像接口(“AIMI”)卡以将所接收的X射线数据变换成可由OEC 9800部件处理和显示的格式。如前面所述，OEC 9800部件是用于心脏血管、畸形矫正和外科成像的移动式C型臂产品。使用AIMI卡可将用于成像数据的接口提供给OEC 9800部件。

图19所示的PC主机2410类似于图15所示的主机114，其中元素301被表示为或多或少不同的格式，其带有装载COEF文件部件1912并带有R/W寄存器和R/W图像存储器1914。图19所示的DFN 1920类似于图18所示的DFN 304(但带有不同固件)，其中PLX 1922对应于计算机通信接口382，阿波罗检测器116对应于图1所示的平板检测器116。OEC 9800部件1940在前面的图中未显示，而其与AIMI卡1950直接通信，其中AIMI卡1950从DFN 1920的缓冲器中检索图像数据，将检索的图像数据变换成不同格式，并将重新格式化的图像数据在低电压微分信号(“LVDS”)线1960上发送至OEC 9800部件1940，其中变换后的数据的格式使得OEC 9800部件1940可接受之(从而处理之)。

图19所示的本发明提供了这样一种途径：即阿波罗(20厘米)检测器116可借助这种途径与OEC 9800部件1940集成，用于诊疗尝试(尔后若尝试成功则用于诊疗)。

图20描绘了从阿波罗(20厘米)检测器116至OEC 9800部件1940的图像流(借助OEC 9800视频输入板2010来表示)，该部件是接收来自LVDS线1960的输入数据的OEC 9800部件元素1940。在第一操作模式中，DFN 1920将图像数据经DMA在PCI总线(见图15中计算机通信总线302)上输出至PC主机存储器(见图15中的元素114)。然而，OEC 9800部件1940想要数据经OEC 9800视频输入板2010上的定制电气连接而输入，并想要数据的格式类似于来自CCD照像机带有V同步、H同步和时钟的输出。AIMI 1950也称作DFN子卡，对数据进行格式化并将其经专用电气信号通信至OEC 9800视频输入板2010。此外，有一些控制信息在OEC 9800部件1940与DFN 1920之间交换。进而，AIMI 1950提供了足够的运算能力以协助OEC 9800部件1940在必要时的为阿波罗检测器116的面板校正。

图21表示用于第一优选模式的格式2100，其中数据被提供给OEC 9800部件1940，于是AIMI 1950将从DFN 1920(其自身从又阿波罗检测器116得到数据)得到的图像数据变换成图21所示的特定格式。此格式与以下的格式相同，即图像增强数据在当前构成中借助CCD照像机(未图示)提供给OEC 9800部件1940。通过利用相同格式，阿波罗检测器116可将X射线图像数据以OEC 9800部件1940能理解的格式提供给OEC 9800部件1940，于是OEC 9800部件1940能接着处理该数据并将其显示给(例如)急诊室中的医师。

图22表示用于第二优选模式的格式2200，其中数据被提供给OEC 9800部件1940，于是AIMI 1950将从DFN 1920得到的图像数据变换成图22所示的特定格式。

在其当前构成中，DFN 1920具有三个测试接插件输入/输出端口：J9-LB接插件、J10-FC接插件和J11-DAP接插件。在第一实施例中，至少利用这些接插件I/O端口中的两个以将AIMI 1950与DFN 1920通信地耦合。而且，在优选实现中，用于DFN 1920和AIMI 1950中的现场可编程门阵列(“FPGA”)是由Altera制造的FPGA；例如，可使用Altera的APEX20KE EP20K400EFC672 FPGA模型。然而，与那些FPGA一道使用的固件将根据此处所述的本发明的各种实施例的说明。

图23表示根据本发明的第一实施例的AIMI 1950和DFN 1920的功能图。如图23所示，AIMI 1950包括五个分离存储器2310A～2310E，其大小足以分别保持一个偏置映射和四个增益映射(被用于基于例如X射线强度值来修正数据)。AIMI 1950还包括FPGA 2320，其耦合至DFN 1920的局部总线384。AIMI的FPGA 2320在局部总线384上对来自(DFN 1920的)数据地址处理器(“DAP”)2330的图像数据进行DMA，实行任何想要的处理(例如像素偏置和增益处理)，并且将数据经LVDS线1960通信至OEC 9800部件1940。在优选构成中，数据在LVDS线1960上以38.93×106Hz的像素时钟(见图21的模式1特征)输出。DAP 372和事件处理器374由FPGA总线2305(也由局部总线384)彼此耦合，于是FPGA总线2305单独专用于这两个FPGA之间的数据传送。DAP 372管理帧缓冲存储器381并他们之中任一个充满由检测器116输出的数据时即被通知。DAP 372接收来自检测器的数据并写入存储器。因此DAP 372管理被写入数据的存储器地址并知道存储器缓冲何时满了。检测器116毫不知道DAP 372用数据干什么了并因此不便于通知DAP372存储器缓冲何时满了。DAP 372经在私有FPGA总线2305上发送的信号而通知事件处理器374帧缓冲存储器381之一何时满了。事件处理器374接着在局部总线384上将DMA命令下达给PLX 382，于是DMA命令由DFN驱动程序在事先(DFN 1920的设置期间)供给的。

当AIMI 1950不处在本系统中时，DMA命令包括原地址、目标地址、被传送的字节数、DMA使能、DMA执行，以及完成时通知。当DMA传送完成时，PLX 382将中断发送至DFN 1920以指示完成。

为实行将来自DFN 1920的数据变换成OEC 9800部件1940可读取的格式所需的数据处理，AIMI的FPGA 2320通信地耦合至DFN 1920的局部总线384和FPGA总线374。在第一实施例的优选实现中，AIMI 1950借助PCI可寻址寄存器接收配置信息。特别地，该配置信息由DFN 1920的计算机通信接口(在本申请中也称作“PLX部件”或“PLX”)382从PCI总线(见图15中的总线302)读取，并以适宜的时钟速率传送至DFN 1920的局部总线384。AIMI 1950监视局部总线384，并检索分配给其PCI寄存器地址范围的任何地址和对应数据。在优选实现中，局部总线384是36MHz的PCI总线。

当图像数据由于检测器116以DFN 1920的读取而借助图23所示的光纤通道接口2305从阿波罗检测器116的DCB 124(见图6)提供给DFN 1920时，图像数据被写入DFN 1920的一个或更多帧缓冲存储器381。更详细地，参照图24，OEC 9800部件1940：a)经LVDS线1960从AIMI 1950接收图像数据，b)按需要实行检测器校正，c)将X射线开X射线使能信号(X-RAY_ONX-RAY_ENABLE)通信至AIMI 1950(和/或在一种替代实施例中经专用控制线通信至PC DAS主机处理器2410)，和d)按需要将X射线开信号(X-RAY_ON)经专用线通信至PC DAS主机处理器2410。PC DAS主机处理器2410：a)初始化DFN 1920和AIMI 1950，b)当在系统中设有AIMI 1950时，在发送至DFN 1920(并由AIMI 1950读取)的命令中关断DMA开始，c)将适宜的应用程序装入DFN 1920的事件处理器374，和d)以脉冲模式处理X射线使能和X射线开信号。如图24所示，PC DAS主机处理器2410借助DLL 313和DFN设备驱动程序314(仍见图15)与DFN 1920通信。DFN1920：a)运行由DAS主机处理器2410提供的应用程序，b)配置阿波罗检测器116和c)从阿波罗检测器116得到X射线图像。AIMI 1950：a)实行存储于DFN 1920的X射线图像数据的DMA，b)必要时实行任何检测器校正处理，c)实行X射线图像数据的格式修正，和d)将格式修正后的数据在LVDS线1960上输出至OEC 9800部件1940。

PC DAS主机处理器2410得到这样的通知：即系统中是否设有AIMI1950。若是设有，则X射线图像数据不是借助至DFN 1920的DMA而发送至PC DAS主机处理器2410的，而是AIMI 1950实行存储于DFN 1920的图像数据的DMA并将其重格式化为不同格式(见图21或图22)以输出至OEC9800部件1940。

AIMI 1950提供从阿波罗DCB 124通过DFN 1920经由LVDS线1960进入AIMI 1950的数据路径，其输出格式是OEC 9800部件1940可接受的。AIMI 1950使能带有(例如)生成测试图谱的DCB的基本集成测试。面板大小、H空屏、V空屏参数是经PCI可寻址寄存器而设定的，籍以提供仿真和系统集成的灵活度。而且，像素偏置处理和增益处理也可借助PCI可寻址寄存器而提供给AIMI 1950。

图25表示根据本发明的第一实施例由DFN 1920和AIMI 1950的各种FGPA内编程的固件所实行的步骤。在第一种操作模式、即图像系统中未设有AIMI 1950时，DFN 1920的事件处理器374受到DAP 372的通知：即一个或多个帧缓冲存储器381充满了图像数据，而事件处理器374在局部总线384上向PLX部件382下达DMA命令，于是将图像数据借助PLX部件382和局部总线384而输出至PC DAS主机处理器2410的存储器(例如用来显示在显示部件上)。更详细地，随着DFN 1920从检测器116读取数据，DFN 1920将该数据存储到一系列帧缓冲存储器381中。当每一缓冲器满时，DFN 1920经由事件处理器374输出至DFN 1920的PLX部件382的DMA命令而示意缓冲已满。如此，图像数据从帧缓冲存储器中读取并被发送至主机处理器2410。然而，在第二种操作模式、即图像系统中设有AIMI 1950时，AIMI 1950才是实际要求DMA传送的设备，因为DFN 1920在此情形中输出了虚DMA命令。当AIMI 1950存在时的图像数据传送操作与当AIMI 1950不存在时的图像数据传送操作类似，但在此情形中由事件处理器374发出的DMA命令未宣称DMA执行和DMA使能位，从而导致由事件处理器374向PLX部件382下达的“虚”DMA命令。当AIMI 1950存在于系统中时所实行的步骤在以下详细说明。

在图25所示的第一步2510处，事件处理器374将DMA命令和设置信息发送至PLX 382(在图18中也称作计算机通信接口，其功能是将电气接口提供给PCI总线)。在优选实现中，事件处理器的地址为A000B8H的DMACMD寄存器对于各DMA被写入PLX的DMACRS0寄存器。PC DAS驱动程序314响应于DLL DFNBegin Sequence(DFN开始序列)命令而写入事件处理器的DMACMD寄存器，其示意了检索存储于DFN 1920的图像(从阿波罗检测器的DCB 124得到)的开始时刻。不像第一操作模式、即AIMI1950不存在并因而DMA命令是“实”命令，在第二操作模式(其中AIMI 1950存在于系统中)DMA命令是“虚”DMA命令，因而在DMA命令中设定了禁止DMA传送开始的位。于是，PLX 382不实行任何至PC DAS主机处理器2410的DMA传送，因为DMA压根儿就没开始。

在图25所示的第二步2520处，一个叫作AIMI_cardiac_DMA_setup的固件模块(由AIMI 1950的FPGA 2320实行)监视局部总线384寻找发送至PLX(地址0100H)的DMA命令。在观察到第一DMA设置(因而此DMA设置是“虚”DMA设置)后，AIMI 1950锁住第一DMA设置中的DMA参数并发送示意DMA完成的LINT(局部总线中断)。此刻，DMA仍尚未被实行，但DFN 1920的DAP 372将不复用提供DMA数据的帧缓冲存储器，直到已经完成了对于构成心脏图像的两个帧缓冲存储器中每一个的DMA。此实行使得AIMI 1950在传送开始时具有心脏图像的两半的地址。这保证了AIMI1950在获取图像并将其前一半发送至OEC 9800部件1940后不用等待图像后一半的地址。这种延迟将违反AIMI/9800通信协议并导致硬件错误。在本发明中，DFN 1920对于重新排序的心脏数据实行每张图像两个DMA。此处所述的固件模块以术语“cardiac”作为其名称的一部分，其假设每张图像有两个DMA。

在观察到LINT后，事件处理器374向PLX 382下达第二DMA设置，其同样被锁住(因为对于心脏数据，每张图像有两个DMA)。第二DMA设置命令也是“虚”DMA命令，其禁止了DMA传送的开始。然而，AIMI 1950从局部总线384读取第二DMA设置命令，并获取对于从中读取数据(在DMA传送中)的DFN 1920的两个帧缓冲存储器381对应的DMA参数。在获取对于两个帧缓冲存储器381的DMA参数后，固件模块AIMI_cardiac_DMA_setup将该信息发送至叫做AIMI_cardiac_DMA_image的固件模块(也由AIMI 1950的FPGA 2320实行)，随之一道发送的还有宣称DMA设置已完成的控制信号。

在图25所示的第三步到第五步2530、2540、2550处，AIMI 1950对来自DAP 372的图像进行DMA并将其写入AIMI 1950内的FIFO，用于可能的数据操纵和经LVDS线1960最终传送至OEC 9800部件1940。特别地，DMA设置信息从固件模块AIMI_cardiac_DMA_setup模块发送至AIMI_cardiac_DMA_image模块。在宣称DMA设置完成(其在第二步结束时输出，如上所述)后，AIMI 1950的AIMI_cardiac_DMA_image模块锁住来自AIMI1950的AIMI_cardiac_DMA_setup模块的DMA参数。其接着裁决局部总线384，并开始DFN 1920的第一个帧缓冲存储器部件381的DMA(在DAP 372的读/写控制下)。数据如同接收时一样，被输出至FIFO，其表示成图25中的mf_dcfifo_32_4096模块，从而被接收。前缀“mf_”此处用来表明AlteraQuartz mega函数，而“dc”表明双时钟，如在第一实施例的优选构成中所使用的。“mega”函数使用“ESB”资源，不同于FGPA上的设备逻辑。

DMA_FIFO_PAUSE跟踪FIFO使用情况，并请求暂停写入FIFO以防止FIFO溢出。当要求暂停时，DMA停止，而局部总线384被AIMI 1950释放，直到清除了FIFO写入暂停。这种清除可能是通过监视目前在FIFO中保持的数据量，从而若目前的数据量至少为FIFO最大存储容量以下的一定量(例如50％满)，则清除FIFO写入暂停。在多数类型的DMA的情形中，数据以快于从FIFO中读取数据(通往OEC 9800部件1940)的速度而写入FIFO。当清除了FIFO写入暂停时，AIMI_cardiac_DMA_image模块裁决局部总线384，并当其得到局部总线384的控制时从其中断处继续DMA。

DFN 1920的第二个帧缓冲存储器部件381的DMA紧跟着第一DMA的完成。在完成第二个帧缓冲存储器的DMA时，由AIMI 1950将LINT输出至局部总线384，以示意DMA传送的完成。由于这是第二LINT(第一个是由AIMI_cardiac_DMA_setup来发送的)，所以DFN 1940的DAP 372假设已传送了整个图像，并释放帧缓冲存储器部件381以供复用(为的是从阿波罗检测器116读取新图像数据，其借用DCB 124提供给DFN 1940)。在优选实现中，第一和第二DMA的源地址对于各图像皆是相同的。这是因为由DAP 372实行的存储器映射。

在图25所示的第六步2560处，数据载入FIFO mf_dcfifo_32_4096，其是输入和输出时钟不同的双时钟FIFO(在AIMI 1950内)。FIFO的输出是LVDS时钟速率的32位，以使时钟与后续处理相容并与OEC 9800部件1940接收数据的时钟速率相容。FIFO mf_dcfifo_32_4096将数据提供给偏置模块，其能够实行下列处理之一：a)不修正数据而通过，b)在输出数据之前使数据减去一个常数，c)在输出数据之前将偏置提供给数据，和d)在输出数据之前将偏置和增益提供给数据。如图25所示，偏置模块接收两个分离的控制信号，X射线使能和X射线开，其示意阿波罗检测器平板116何时从图像发生器(例如见图1)正在接收图像信号输出。基于这些信号，用来提供图像数据的适宜增益和/或偏置操纵的读和写的定时，与真实图像信号的接收相协调。

如图25中的第六步2560所示，在FIFO mc_dc_32_256与FIFOmf_fifo_32×1024之间设有偏置模块。从检测器平板的图像数据减去常数的目的之一是缩小偏置以落入OEC 9800部件1940动态范围内。而且，在当将恒定照明信号直接提供给阿波罗检测器平板116的时候，基于阿波罗检测器平板116的各像素的像素信号电平，可能需要实行偏置处理，为的是考虑由于阿波罗检测器平板116的组件(例如晶体管)的制造不均而造成的像素间波动。这些不均是借助偏置模块而校正的，从而偏置模块的操作将在下文中详细说明。

像其他模块一样，偏置模块是经PCI可寻址寄存器而配置的，从而其可被控制以借助主机处理器来实行想要的像素偏置量和/或增益控制。

与DMA FIFO相同，AIMI模块LVDS_FIFO_PAUSE跟踪FIFOmf_fifo_32×128的使用情况，并当FIFO mf_fifo_32×128接近其最大存储容量时请求偏置模块挂起写入。暂停信号当FIFO mf_fifo_32×1024下降至50％满以下时宣告解除。

在图25所示的第七步2570处，从FIFO读取数据，以同步和空屏信号格式化，并在LVDS信号线1960上输出至OEC 9800部件1940。特别地，模块FIFO_to_9800按需要从FIFO mf_fifo_32×1024一次抽出两个像素，并为OEC 9800部件1940而将其格式化。具体地，在第一实施例的优选实现中，数据的两个最高有效位(MSB)被略去，并插入H空屏和V空屏。图像大小，V空屏和H空屏在参数寄存器中指定，其由AIMI 1950借助模块AIMI_Slave2560和模块AIMI_Decode 2570(其对由AIMI_Slave模块2560接收的信息进行解码)得到。AIMI_Slave模块2560监视DFN 1920的局部总线384以找出AIMI 1950范围内的任何PCI地址，而若找出，则其读取这些地址和对应数据，其接下来由模块AIMI_Decode 2570来解码。

在准备数据用于输出至LVDS线1960(由OEC 9800部件1940从这些线上读取)时，在优选实现中，固件必须考虑来自9800的X射线脉冲和读取阿波罗面板的同步，其由DFN 1920实行。OEC 9800部件1940使用V同步，用来同步X射线脉冲。DFN 1920使用DFN_Read_Request，用于何时读取阿波罗面板的定时。

从AIMI 1950到OEC 9800部件1940的通信协议是基于30帧/秒的图像通信，与X射线脉冲的FPS(帧/秒)无关。固件模块Read_Panel知道来自AIMI寄存器空间的想要的X射线FPS。它协调X射线脉冲的面板读取并当X射线未生成时还要保证面板被同步地读取。这对于要求同步读取的阿波罗检测器116的正确操作很重要。从阿波罗数字检测器读取的图像要求偏置和增益数据校正。偏置和增益随各像素而异。当检测器不受X射线照射时偏置随时间而缓慢地变化并必须受监视。增益是静态的并仅需要估测一次。AIMI 1950可选择地实行偏置和增益校正。再者，AIMI 1950支持恒定偏置和增益值，其提供部分检测器校正，其中最终校正是其后在OEC 9800部件1940的处理中实行。下面将要说明本发明的第二实施例，并参照由AIMI 1950的偏置模块实行的计算。在第二实施例中，实行偏置处理以使读和写由偏置模块在连续时钟周期中顺序地实行。图26表示由AIMI 1950的偏置模块使用的偏置处理架构2600，为的是对所接收的图像数据实行偏置和/或增益处理，然后将该数据输出至OEC 9800部件1940。

在第二实施例的优选实现，各像素对应于16位数据，而数据由偏置模块作为32位字而接收，籍以对应于来自平板显示器116的两个相邻像素的数据。各16位像素在分离的数据路径中处理，并在图26中或者以“_H”代表由偏置模块接收的32位字的高16位，或者以“_L”代表由偏置模块接收的32位字的低16位。图26所示的构造在两条分离路径上同时处理两个像素。尽管这种构造要求更多元件、即两个加法器和一个移位器，但它是个优选构造，因为在本发明中仅利用了AIMI 1950的FGPA 2320的一小部分，籍以允许使用FGPA 2320的附加部分而很少资源使用开销，同时还允许更简易和更快的数据流。

凭借图26所示的构造，通过多路转换器设定和存储器使能，偏置模块可被配置为同一变换(不处理输入数据)、减去常数、和/或计算偏置掩码和进行偏置校正。在第二实施例的优选实现中，移位量、减算常数和X射线开信息是经PCI可寻址寄存器而设立的。

图26所示的偏置模块架构包括设在“_H”像素路径上的第一加法器2620、第一移位器2625、第二加法器2630和第一增益多路转换器2635。而且，第三加法器2640、第二移位器2645、第四加法器2650和第二增益多路转换器2655设在“_L”像素路径上。来自这两条路径的输出被提供给第一多路转换器(MUX)2660，其将输出数据提供给图25所见的mf_fifo_32×128。

再回到图26，偏置存储器2665设在偏置模块架构2600中，从而根据第二MUX 2670的设定，偏置存储器2665从第一和第二路径接收反馈数据或接收“常数”数据。“常数”数据可从(例如)OEC 9800部件1940直接提供，以校正图像数据，以致它可被接收并正确地显示于OEC 9800部件1940的显示部件。

反馈至偏置存储器2665的路径提供了最近偏置值的反馈值，其是为阿波罗平板显示器116的对应像素位置而提供的，从而从输入像素值(取决于路径，或是_H像素或是_L像素)中减去该对应像素偏置值。下面参照_H路径，其中为_L路径也提供了类似配备，第一加法器2620的减算结果下移特定量，例如下移4位，以提供对应于第一加法器2620的输出的1/16的值。移位后的值接着附加至由偏置存储器2665输出的像素偏置值，并将加算结果馈至第二MUX 2670的一个端口。当偏置模块自动操作(毋需由OEC 9800部件1940提供的偏置控制)时，反馈值被用来创建新像素偏置值，以写入偏置存储器2665，用于从平板显示器116输出的下一图像的对应像素位置。(此对应于一阶时域无限脉冲响应(IIR)滤波器y(i)＝y(i-1)+s*(x-y(i-1))。)

图26还表示了读地址控制计数器2690和写地址控制计数器2695，其各提供输出至第三MUX 2685，籍以从偏置存储器2665中检索适宜的像素偏置值，或将适宜的更新后的像素偏置值写入偏置存储器2665。如上述，在一个时钟周期中实行读处理(相对于偏置存储器2665)，而在下一个时钟周期中实行写处理(相对于偏置存储器2665)，再下一个时钟周期中实行读处理，再下一个时钟周期中实行写处理，以此类推。此读和写周期的交织相对于与输出数据速率保持一致不带来问题，这里由于将DMA数据提供给AIMI 1950的速率比数据在LVDS线1960上输出至OEC 9800部件1940的速率要快。

而且，凭此结构，当平板检测器116没有接收图像数据、由此AIMI 1950也没有接收图像数据时，偏置模块被配置为以正确的格式(例如参见图21或图22中的格式)将“零”在LVDS线1960上输出至OEC 9800部件1940。这是因为OEC 9800部件1940不论有无正在实行的成像皆接收数据，从而“零”数据被OEC 9800部件1940处理为“空”(例如白屏)显示。

如上述，当AIMI 1950实行偏置图像校正时，它需要知道平板检测器116何时进行X射线感光。当平板检测器116进行X射线感光时，将偏置映射作用于感光数据。在优选实现中，将双缓冲用于面板读出像素重排序，而使得一帧延迟出现在处理链条中出现偏置图像校正处理的一点之前。如此，AIMI1950要求以不少于一帧延迟地得到X射线感光的通知。为此，外部信号，即X射线开由OEC 9800部件1940生成，并由AIMI 1950接收以判定X射线感光何时出现。在一种优选构成中，AIMI 1950具有PCI可寻址寄存器，其被译成外部信号X射线开。

在第二实施例的一种替代构成中，AIMI 1950判定帧是否自动感光。在DMA设置之后但又在DMA数据传送开始之前，在DFN 1920的帧缓冲存储器部件381中具有整个帧。在此第二实施例的替代构成中，图像数据的中央一小部分被读取、平均、并与阈值比较以判定它是否对应于X射线感光数据。该阈值是ARC斜坡的函数，并以ARC斜坡的变更来更新。

在本发明的第三实施例中，X射线脉冲在平板显示器116的读取之间同步。对于脉冲(例如：电影)X射线操作模式，有可能将X射线脉冲同步到在平板显示器116的读取之间出现。例如，读取20厘米的阿波罗面板需要21毫秒，而剩余时间(对于30帧/秒，即12毫秒)可用于X射线脉冲。

在第三实施例中，由X射线发生器输出的X射线脉冲相对于由AIMI1950产生的垂直同步脉冲而启始。X射线以荧光或连续模式从垂直同步的引导边缘(开始)启始。在电影脉冲模式中，脉冲持续时间从3毫秒到10毫秒，并从垂直同步的引导边缘启始。X射线将始于此边缘的7微秒±3微秒处。

在第一至第三实施例中，位于AIMI主机处理器的PC DAS应用程序借助AIMI 1950将ARC斜坡变更通信至DFN 1920。偏置存储器(见图26)中的值可基于ARC斜坡的变更而重设。为此，PC DAS应用程序将Offset_Reset(偏置_重置)信号发送至AIMI 1950。AIMI 1950能够存储四个不同的增益映射(见图23中的存储器2310B-存储器2310E)，以考虑到使用了不同的ARC斜坡。

在本发明的第四实施例中，X射线图像的90°旋转由DFN 1920的DAP372实行，其将所接收的数据重排序并将重排序后的数据写入帧缓冲存储器部件381。地址生成逻辑(以实现90°旋转)被并合在DAP 372内以完成此任务。根据操作员命令，图像数据的90°旋转提供OEC 9800部件1940处的图像数据的伪上仰显示。

相对于上述各实施例，PC DAS主机处理器2410实行数种重要功能。PCDAS主机处理器2410容纳该9800主机应用程序，如图24所示，从而那些应用程序负责基本的初始化和控制。在启动时，9800DAS应用程序打开与DFN DLL的COMM会话，并初始化DFN 1920和AIMI 1950(经PCI可寻址寄存器)。在打开与DFN DLL的COMM会话并初始化硬件后，9800DAS应用程序将COEF文件载入DFN 1920。COEF文件是用于DFN的事件处理器372的二进制可执行文件。该COEF文件将：a)初始化检测器平板116，b)以30帧/秒从检测器平板116读取输出，以及如需要c)通过使用队列变量和/或RS485线，提供对ARC LUT、帧速率和检测器参数的实时控制。队列变量是经PCI写入而设定的，而RS485代表AIMI 1950和DFN 1920之间的专用电缆。

将队列变量用于控制意味着OEC 9800部件1940将控制信息经串行或某种其他链接而通信至9800DAS应用程序。类似地，AIMI 1950需要控制信号，用于偏置和增益检测器校正，以及用于帧速率。对于DFN 1920，控制信号的执行可经专用线路(例如，经LVDS信号线1960从OEC 9800部件1940至AIMI 1950)，或借助9800DAS应用程序经PCI写入。为使AIMI 1950实行偏置校正，其设有X射线开(X_RAY_ON)信号，其指示X射线发生器何时输出X射线。为使AIMI 1950实行增益校正，其设有Ramp_Sel PCI寄存器，其指示X射线的输出功率电平。帧速率变更也被通信至AIMI 1950，以达到使他们影响垂直空屏和水平空屏参数的程度。

图27表示对于DFN 1920和AIMI 1950的存储器映射2710的一种可能实现。在图27中，PCI寄存器地址E00000～FFFFC被分配给图像重映射，PCI寄存器地址C00000～DFFFC被分配给DFN 1920的PLX，PCI寄存器地址B80000～B800FC被分配给AIMI 1950，PCI寄存器地址B00000～B000FC被分配给DFN 1920的DAP 372，PCI寄存器地址A00000～A00200被分配给DFN 1920的事件处理器374，而PCI寄存器地址000000～9FFFFC被分别分配给DFN 1920的五个帧缓冲存储器部件381。

在第一至第四实施例的优选实现中，AIMI 1950设有一套32个32位PCI可寻址寄存器。这些寄存器被用于配置、控制通信和状态报告。头12个寄存器是”状态”寄存器，其由AIMI 1950设定并对局部总线384仅仅只读。例如，AIMI 1950内FIFO的当前状态可存储于一个或多个状态寄存器。接着的四个寄存器是”错误”寄存器，其是由AIMI 1950设定并仅由局部总线384来清除其中任何寄存器。例如，当mf_fifo_32×128 FIFO中没有数据要输出至LVDS线1960时，“FIFO空”错误讯息可存储于错误寄存器之一。末尾16个寄存器是参数寄存器，并由AIMI 1950和局部总线384共同读/写。“V_同步”、“H_同步”、“H_空屏的后沿和前沿大小”、“V_空屏的后沿和前沿大小”、“线周期”、“DMA地址寄存器0”、“DMA地址寄存器1”和“偏置参数”等参数是由AIMI 1950从局部总线384得到的，并存储于对应的该16个参数寄存器之一。

由于本发明在不脱离其精神或原则特征的情况下，可以按数种形式来实施，故这些实施例是描绘性而非限定性的。本领域技术人员应注意到：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各种变形。因而，本发明的范围是由权利要求书而非由前面的说明来限定的，而全部落入权利要求书的界限、或这些界限的等价物的变形由权利要求书涵盖。例如，尽管本发明的说明是相对于用来以OEC 9800适宜的格式来提供数据的接口部件的，但它也可应用于任何其他类型的数据格式，以适应另一种类型的被配置为接收并处理图像数据的设备。而且，尽管对AIMI DMA检索处理的说明是相对于心脏数据的，每张图像有两个DMA，但它也可应用于非心脏数据，从而每张图像仅需要一个DMA。

Claims (10)

1.一种图像操纵系统，包括：

装置(_L，_H)，用来接收对应于检测器面板上特定像素位置的像素电平的数字像素数据；

装置(2665)，用来为用于构成所述检测器面板的数个像素位置中的每一个存储偏置像素值；

装置(2620，2640)，用来从所接收的数字像素数据中减去与从所述存储装置得到的特定像素位置对应的偏置像素值，以提供减算结果；

装置(2625，2645)，用来将所述减算结果下移预定数目的位，以提供移位结果；

装置(2630，2650)，用来将所述移位结果附加至所述偏置像素值，以提供加算结果；和

装置(2690，2695，2685)，用来以所述加算结果来更新所述存储装置的对应于特定像素位置的对应内存位置。

2.根据权利要求1的图像操纵系统，其中所述接收装置在每一时钟周期接收两个像素数据(_L，_H)，而且其中对应于所述两个像素数据之中第一个的信息在第一处理路径上处理，该第一处理路径上分离于第二处理路径，在第二处理路径上处理对应于所述两个像素数据之中第二个的信息。

3.根据权利要求1的图像操纵系统，其中所述图像操纵系统设在从检测器帧节点接收数据的第一FIFO(mf_dcfif)与将数据提供给图像控制和显示部件(1940)的第二FIFO(mf_fif)之间。

4.根据权利要求3的图像操纵系统，进一步包括：

多路转换器(2770)，其在第一输入端口上接收来自所述加算装置的所述加算结果的输出，并且在第二输入端口上接收来自的所述图像控制和显示部件的常数值，

其中所述多路转换器输出所述加算结果和所述常数值之一，以存储于所述存储装置。

5.根据权利要求3的图像操纵系统，其中所述多路转换器接收来自所述图像显示器的控制信号，该控制信号关于将来自第一和第二输入端口哪一个的数据输出至所述存储装置。

6.根据权利要求1的图像操纵系统，其中偏置像素值在特定时钟速率的偶数时钟周期处被写入所述存储装置，而其中偏置像素值在特定时钟速率的奇数时钟周期处从所述存储装置读取，以用于处理输入图像数据。

7.根据权利要求1的图像操纵系统，其中偏置像素值在特定时钟速率的奇数时钟周期处被写入所述存储装置，而其中偏置像素值在特定时钟速率的偶数时钟周期处从所述存储装置读取，以用于处理输入图像数据。

8.一种图像操纵系统，包括：

数字数据输入部件(_L，_H)，其被配置为接收对应于检测器面板(116)上特定像素位置的像素电平的数字像素数据；

偏置存储器(2665)，其被配置为为用于构成所述检测器面板的数个像素位置中的每一个存储偏置像素值；

减法器(2620，2640)，其被配置为从所接收的数字像素数据中减去与从所述存储器得到的特定像素位置对应的偏置像素值，以提供减算结果；

移位器(2625，2645)，其被配置为将所述减算结果下移预定数目的位，以提供移位结果；以及

加法器(2630，2650)，其被配置为将所述移位结果附加至所述偏置像素值，以提供加算结果，

其中以所述加算结果来更新所述存储器的对应于特定像素位置的对应内存位置。

9.根据权利要求8的图像操纵系统，所述图像操纵系统设在从检测器帧节点接收数据的第一FIFO(mf_dcfif)与将数据提供给图像控制和显示部件(1940)的第二FIFO(mf_fif)之间。

10.根据权利要求8的图像操纵系统，进一步包括：

多路转换器(2770)，其在第一输入端口上接收来自所述加法器的所述加算结果的输出，并且在第二输入端口上接收来自的所述图像控制和显示部件的常数值，

其中所述多路转换器输出所述加算结果和所述常数值之一，以存储于所述存储器。

Images