DE19945018A1 - Method of operating digital image system of X-ray diagnostic arrangement enables calibration can be matched to current sensitivities - Google Patents
Method of operating digital image system of X-ray diagnostic arrangement enables calibration can be matched to current sensitivitiesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines digi talen Bildsystems einer Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Röntgeneinheit zur Erzeugung von Röntgenbildern, mit einem für Röntgenstrahlung empfindlichen zweidimensionalen Bildwandler mit matrixförmig in Zeilen und Spalten angeordne ten Bildpunkten zur Erfassung der Röntgenbilder und Erzeugung digitaler Bilddaten, die dem Bildsystem zur Verarbeitung zu geführt werden, und einem Monitor zur Wiedergabe der von dem digitalen Bildsystem verarbeiteten Röntgenbilder aufweist, bei dem die digitalen Bilddaten des aktuellen Rohbildes mit einem Kalibrierungsbild normiert werden.The invention relates to a method for operating a digi tal image system of an X-ray diagnostic device with an x-ray unit for generating x-ray images, with a two-dimensional one sensitive to X-rays Imager with arrayed in rows and columns th pixels for acquisition of the X-ray images and generation digital image data that the image system for processing be performed, and a monitor for the playback of the digital image system has processed x-ray images, where the digital image data of the current raw image with be standardized using a calibration image.
Flächenhafte Röntgendetektoren wie beispielsweise Festkörper detektoren, Speicherfoliensysteme oder Röntgenbildverstärker- Fernseh-Systeme liefern digitale Röntgenbilder. Die Empfind lichkeit der verwendeten Bildsensoren kann von der Bestrah lungsgeschichte abhängen. Beispielsweise nimmt die Lichtaus beute des Szintillators Cäsiumjodid bei Bestrahlung mit Rönt genstrahlen zu. Mit der Zeit nimmt die Lichtausbeute dann wieder ab.Flat X-ray detectors such as solid bodies detectors, imaging plate systems or X-ray image intensifiers TV systems provide digital X-ray images. The sensation The image sensors used can be affected by the irradiation depend on the history of the For example, the light turns off prey of the scintillator cesium iodide when exposed to X-rays rays to. The light output then decreases over time off again.
Dieser Effekt kann besonders stark sein, wenn beispielsweise ein großflächiger Detektor eingeblendet betrieben wird und meistens nur ein innerer Teil der Sensorfläche bestrahlt wird. Wird danach ein vollformatiges Bild gemacht, so zeigen die zentralen Pixel eine unerwünschte größere Helligkeit.This effect can be particularly strong if, for example a large area detector is operated and mostly only an inner part of the sensor surface is irradiated becomes. If a full-format picture is then taken, show it the central pixels have an undesirable greater brightness.
Digitale Systeme können einen rechnerischen Empfindlichkeits ausgleich durchführen, dieser Ausgleich ist aber nicht in der Lage, sich relativ kurzfristig, beispielsweise Empfindlich keitsanstieg innerhalb von Minuten, Empfindlichkeitsabnahme innerhalb von Tagen, ändernde Empfindlichkeitsänderungen aus zugleichen.Digital systems can have a computational sensitivity Carry out compensation, but this compensation is not in the Able to feel relatively short term, for example Sensitive Rise in minutes, decrease in sensitivity within days, changing sensitivity changes equalize.
Um diesen rechnerischen Empfindlichkeitsausgleich durchzufüh ren, wird "kalibriert", d. h. es werden sogenannte Leeraufnah men, also Aufnahmen mit Röntgenstrahlung und ohne weitere Ab sorber, gemacht. In diesem Röntgenbild steckt im wesentlichen die Information über die Intensitätsverteilung des Röntgen feldes und über die Empfindlichkeiten der einzelnen Pixel.To carry out this arithmetical sensitivity compensation ren is "calibrated", i.e. H. there are so-called empty shots x-rays and without further ab sorber, made. This X-ray picture is essentially the information about the intensity distribution of the x-ray field and the sensitivity of the individual pixels.
In der DE 195 27 148 C1 ist eine derartige Kalibrierung be schrieben, bei der ein verarbeitetes Kalibrierungsbild zur Korrektur des Originalbildes verwendet wird.In DE 195 27 148 C1 such a calibration is be wrote in which a processed calibration image for Correction of the original image is used.
Mit diesem Kalibrierungsbild oder "Empfindlichkeitsbild" wird jede folgende Aufnahme normiert. Nach dieser Normierungsrech nung haben alle Pixel die gleiche Empfindlichkeit.With this calibration picture or "sensitivity picture" is each subsequent recording standardized. According to this standardization law All pixels have the same sensitivity.
Diese Kalibrierung wird in relativ großen Zeitabständen bei spielsweise Wochen oder Monaten durchgeführt und kann jeweils nur die momentanen Empfindlichkeiten erfassen. Lichtausbeute- und damit Empfindlichkeitsänderungen zwischen den Kalibrie rungen werden also nicht geeignet erfaßt und korrigiert.This calibration is carried out at relatively large intervals for example carried out weeks or months and can each only capture the current sensitivities. Luminous efficacy and thus changes in sensitivity between the calibrations stances are not appropriately recorded and corrected.
Ein typischer Vorverarbeitungschritt zur Bestimmung des fer
tigen Bildes Fi,j ist die Division des aktuellen Rohbildes Ai,j
mit dem bei der Kalibrierung gewonnenen Empfindlichkeitsbild
Ei,j mit i, j als Matrix der Größe i × j:
A typical preprocessing step for determining the finished image F i, j is the division of the current raw image A i, j by the sensitivity image E i, j obtained during the calibration with i, j as a matrix of size i × j:
Fi,j = Ai,j/Ei,j (1)F i, j = A i, j / E i, j (1)
Bisher wurde versucht, dieses Problem durch Materialoptimie rung zu vermeiden.So far, this problem has been attempted through material optimization to avoid.
Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß eine Anpassung der Kalibrierung an die aktuellen Empfindlichkeiten ermög licht wird.The invention is based on the object, a method of type mentioned in such a way that an adjustment calibration to the current sensitivities light becomes.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Be stimmung des auf dem Monitor wiederzugebenden fertigen Bildes das aktuelle Rohbild durch das mit einer Korrekturmatrix be wertete Empfindlichkeitsbild dividiert wird, wobei die Kor rekturmatrix aus wenigstens einem Röntgenbild und das Emp findlichkeitsbild als Kalibrierungsbild aus wenigstens einer Leeraufnahme gewonnen wurde, wobei die Korrekturmatrix von der aktuellen Empfindlichkeit und dem Abklingverhalten vor hergehender Aufnahmen abhängt. Dadurch wird erreicht, daß auf einfache Weise ohne neue Kalibrierung das Kalibrierungsbild durch die Korrekturmatrix fortlaufend den aktuellen Gegeben heiten angepaßt wird.The object is achieved in that for loading the finished image to be displayed on the monitor the current raw image by using a correction matrix scored sensitivity image is divided, the Cor rectification matrix from at least one x-ray image and the emp Sensitivity image as a calibration image from at least one Blank recording was obtained, with the correction matrix of the current sensitivity and decay behavior dependent recordings depends. This ensures that easily the calibration image without new calibration through the correction matrix continuously the current situation units is adjusted.
Dabei kann das fertige Bild (Fi,j) gemäß folgender Formel ge
bildet werden: Fi,j* = Ai,j/(Ei,j . Ki,j), wobei die Korrekturma
trix (Ki,j) nach folgender Formel berechnet wird:
The finished image (F i, j ) can be formed according to the following formula: F i, j * = A i, j / (E i, j . K i, j ), the correction matrix (K i, j ) is calculated using the following formula:
Ki,j(tn+1) = Π m=1 bis n {1 + a(Ki,j(tm)) . Fi,j,m . exp(-(tn+1 - tm0)/τ)}K i, j (t n + 1 ) = Π m = 1 to n {1 + a (K i, j (t m )). F i, j, m . exp (- (t n + 1 - t m0 ) / τ)}
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zur Ermittlung der Korrekturmatrix nur mit hoher Dosis aufgenommene Röntgenbil der berücksichtigt werden, da besonders von ihnen Störungen der aktuellen Aufnahmen zu erwarten sind.It has proven to be advantageous if to determine the Correction matrix X-ray image taken only with high dose which are taken into account because of them in particular of the current recordings are to be expected.
Erfindungsgemäß kann der Bildwandler ein zweidimensionaler Festkörper-Detektor aus amorphem Silizium oder ein Röntgen bildverstärker mit angekoppeltem CCD-Bildwandler sein.According to the invention, the image converter can be a two-dimensional one Solid state detector made of amorphous silicon or an X-ray Image intensifier with a coupled CCD image converter.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is based on one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail.
In der Figur ist eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer von einem Röntgengenerator 1 mit Hoch- und Heizspannung ver sorgte Röntgenröhre 2 als Röntgeneinheit dargestellt, bei de ren Bildsystem 7 sich das erfindungsgemäße Verfahren einset zen läßt. Die Röntgenröhre 2 erzeugt eine kegelförmige Rönt genstrahlung 3, die einen Patienten 4 durchdringt und auf ei nem für Röntgenstrahlung 3 empfindlichen zweidimensionalen Festkörper-Detektor 5 Strahlenbilder erzeugt. Das Ausgangs signal des Festkörper-Detektors 5, die digitalen Bilddaten 6, wird einem Bildsystem 7 zugeführt. Das Bildsystem 7 kann Wandler, Bildspeicher und Verarbeitungsschaltungen aufweisen. Es ist zur Wiedergabe der erfaßten Röntgenbilder mit einem Monitor 8 verbunden. Bedienelemente 9 sind über eine System steuerung und -kommunikation 10 mit den übrigen Komponenten der Röntgendiagnostikeinrichtung verbunden.In the figure, an X-ray diagnostic device with an X-ray tube 2 provided by an X-ray generator 1 with high and heating voltage is shown as an X-ray unit in which the image system 7 of the inventive method can be used. The x-ray tube 2 generates a conical x-ray gene radiation 3 , which penetrates a patient 4 and generates 5 radiation images on a two-dimensional solid-state detector 3 sensitive to x-ray radiation. The output signal of the solid-state detector 5 , the digital image data 6 , is fed to an image system 7 . The image system 7 can have converters, image memories and processing circuits. It is connected to a monitor 8 in order to display the acquired x-ray images. Operating elements 9 are connected to the other components of the x-ray diagnostic device via a system control and communication 10 .
In einem Bildspeicher 11 wird ein in einem Kalibriervorgang zu einem früheren Zeitpunkt ermitteltes Empfindlichkeitsbild Ei,j abgespeichert.A sensitivity image E i, j determined in a calibration process at an earlier point in time is stored in an image memory 11 .
Eine erste Verarbeitungsschaltung 12 des Bildsystems 7 be
wirkt als Vorverarbeitungschritt zur Bestimmung des fertigen
Bildes Fi,j die Division des aktuellen Rohbildes Ai,j mit dem
Produkt des bei der Kalibrierung gewonnenen Empfindlichkeits
bild Ei,j mit einer neuen, für jedes Bild neu berechneten Kor
rekturmatrix Ki,j mit i,j als Matrix der Größe i × j:
A first processing circuit 12 of the image system 7 acts as a preprocessing step for determining the finished image F i, j by dividing the current raw image A i, j with the product of the sensitivity image E i, j obtained during the calibration with a new one for each image newly calculated correction matrix K i, j with i, j as matrix of size i × j:
Fi,j* = Ai,j/(Ei,j . Ki,j) (2)F i, j * = A i, j / (E i, j . K i, j ) (2)
Diese Korrekturmatrix Ki,j wird durch eine zweite Verarbei tungsschaltung 13 berechnet. Zur Ermittlung von Ki,j wird im Prinzip jedes mit Röntgenstrahlung bestrahlte Bild ausgewer tet. In einer Näherung reicht es jedoch, nur Bilder zu be rücksichtigen, die mit relativ hoher Dosis aufgenommen worden sind.This correction matrix K i, j is calculated by a second processing circuit 13 . To determine K i, j , in principle, every image irradiated with X-rays is evaluated. In an approximation, however, it is sufficient to only consider images that have been taken with a relatively high dose.
Da die jeweils gewählten Verstärkungsfaktoren bekannt sind, steckt im Bild Fi,j näherungsweise die Information über die lokal applizierte Dosis, die lediglich nur durch die zu kor rigierende, momentane Empfindlichkeitsänderung verfälscht ist.Since the selected amplification factors are known, the image F i, j contains approximately the information about the locally applied dose, which is only falsified by the instantaneous change in sensitivity to be corrected.
In der zweiten Verarbeitungsschaltung 13 des Bildsystems 7 werden die Bilder Fi,j ausgewertet, soweit nötig gespeichert und unter Verwendung eines Algorithmus', welcher die zeitli che Veränderung der Empfindlichkeitsänderung beschreibt, wird das jeweils aktuelle Korrekturbild Ki,j errechnet.In the second processing circuit 13 of the image system 7 , the images F i, j are evaluated, stored as necessary and using an algorithm which describes the change in the sensitivity change over time, the respective current correction image K i, j is calculated.
Folgende Gleichung ist ein Beispiel für einen solchen Algo
rithmus:
The following equation is an example of such an algorithm:
oder ausgeschrieben
or advertised
Ki,j(tn+1) = Π m=1 bis n {1 + a(Ki,j(tm)) . Fi,j,m . exp(-(tn+1 - tm0)/τ)}
K i, j (t n + 1 ) = Π m = 1 to n {1 + a (K i, j (t m )). F i, j, m . exp (- (t n + 1 - t m0 ) / τ)}
für alle Pixel i,j mit
n - Anzahl der bisher gemachten bzw. ausgewerteten
Aufnahmen, d. h. die "Geschichte" des Sensors
n + 1 - Nummer der aktuellen Aufnahme
tn+1 - Zeitpunkt der aktuellen Aufnahme (n + 1)
tm0 - Zeitpunkt der Aufnahme des m-ten Bildes
a(K(tm)) - Faktor, welcher von der Empfindlichkeit zum Zeit
punkt tm abhängt und
τ - Zeitkonstante.for all pixels i, j with
n - Number of recordings made or evaluated so far, ie the "history" of the sensor
n + 1 - number of the current recording
t n + 1 - time of current recording (n + 1)
t m0 - time of taking the mth image
a (K (t m )) - factor which depends on the sensitivity at the time t m and
τ - time constant.
In der ersten Verarbeitungsschaltung 11 des Bildsystems 7 wird nun die derartig berechnete Korrekturmatrix Ki,j mit dem bei der Kalibrierung gewonnenen, gespeicherten Empfindlich keitsbild (Ei,j) multipliziert. Das gegebenenfalls zwischenge speicherte aktuelle Rohbild Ai,j wird dann durch dieses Pro dukt dividiert, so daß man das fertige Bild (Fi,j) erhält, das dann auf dem Monitor 8 gegebenenfalls nach weiteren Korrektu ren wiedergegeben werden kann. In the first processing circuit 11 of the image system 7 , the correction matrix K i, j calculated in this way is then multiplied by the stored sensitivity image (E i, j ) obtained during the calibration. The possibly temporarily stored current raw image A i, j is then divided by this product so that the finished image (F i, j ) is obtained, which can then be displayed on the monitor 8, if necessary, after further corrections.
Bei dem erfindungsgemäß Verfahren werden Kenntnisse über die Anwendung, die Materialeigenschaften und verwendeten Systeme zusammengefaßt und durch die Korrekturmatrix Ki,j bei der Bildgebung berücksichtigt.In the method according to the invention, knowledge of the application, the material properties and the systems used are combined and taken into account in the imaging by the correction matrix K i, j .
Claims (6)
Fi,j* = Ai,j/(Ei,j . Ki,j).2. The method according to claim 1, characterized in that the finished image (F i, j ) is formed according to the following formula:
F i, j * = A i, j / (E i, j . K i, j ).
Ki,j(tn+1) = Π m=1 bis n {1 + a(Ki,j(tm)) . Fi,j,m . exp(-(tn+1 - tm0)/τ)}4. X-ray diagnostic device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the correction matrix (K i, j ) is calculated according to the following formula:
K i, j (t n + 1 ) = Π m = 1 to n {1 + a (K i, j (t m )). F i, j, m . exp (- (t n + 1 - t m0 ) / τ)}
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19945018A DE19945018A1 (en) | 1999-09-20 | 1999-09-20 | Method of operating digital image system of X-ray diagnostic arrangement enables calibration can be matched to current sensitivities |
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8130 | Withdrawal |