JP2009171990A - System and method for calibrating x-ray detector - Google Patents

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Joseph J Manak
ジョセフ・ジェイ・マナク
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the validity of the calibration of a detector in an X-ray radiography system wherein an X-ray source and the detector are not fixed to each other or the like. <P>SOLUTION: The method and system for generating high frequency components and low frequency components (62, 64) for the pixel (20) of a detector array (18) are provided. The method includes the operation of forming a gain map image (56) comprising the gain coefficient of one, two or more pixels (20) of the detector array (18). Conversion based a frequency is applied to the gain map image (56) and the high frequency components (62) and low frequency components (64) of the gain map coefficient are generated for each pixel (20). The high frequency components and low frequency components (62, 64) can be applied so as to be different to the processing of images. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は一般的には、撮像手法に関し、さらに具体的には、X線検出器の較正に関する。   The present invention relates generally to imaging techniques, and more specifically to calibration of X-ray detectors.

非侵襲型撮像は、他の方法では入手し難い物体又は人体の内部の構造又は領域の画像を目視検査のために形成する手法を広く包含する。非侵襲型撮像の最もよく知られた用途の一つは医用技術分野にあり、この分野ではこれらの手法を用いて、他の方法では可視でない患者の体内の器官及び/又は骨の画像を形成する。かかる非侵襲型撮像モダリティの例としては、X線ラジオグラフィ、及びトモシンセシスのような他のX線方式の撮像手法がある。   Non-invasive imaging broadly encompasses techniques for forming images of structures or areas inside an object or human body that are otherwise difficult to obtain for visual inspection. One of the best known uses of non-invasive imaging is in the medical technology field, where these techniques are used to form images of organs and / or bones in the patient that are otherwise invisible To do. Examples of such non-invasive imaging modalities include X-ray radiography and other X-ray imaging techniques such as tomosynthesis.

例えば、医用X線ラジオグラフィ・システムは典型的には、X線源から撮像容積を通してX線を投射することにより動作する。X線の一部は、胸又は腕又は脚等の患者の部分を透過し、かかる部分によって減弱される。減弱されたX線は検出器素子のアレイによって検出され、検出器素子は入射X線の減弱を表わす信号を発生する。信号が処理され再構成されて、撮像領域の画像を形成する。   For example, medical x-ray radiography systems typically operate by projecting x-rays from an x-ray source through an imaging volume. Some of the x-rays pass through the patient's part, such as the chest or arms or legs, and are attenuated by such part. Attenuated x-rays are detected by an array of detector elements that generate a signal representative of the attenuation of the incident x-rays. The signal is processed and reconstructed to form an image of the imaging area.

例えば、ディジタル検出器は、単一のモノリシック・シンチレータ又は個別の複数のシンチレータの下層に配置されている個別の光検出器のアレイで構成され得る。シンチレータは典型的には、X線によって衝突されると可視光を発生する。光検出器が次に可視光を検出して、応答する電気信号を発生し、これらの信号が読み出されて、パネル上の光検出器の位置に基づいて用いられて画像を形成することができる。かかるシステムでは、所与のX線入力に応答して光検出器によって発生される出力信号の程度は、光検出器のゲインとして知られる。   For example, a digital detector may be composed of a single monolithic scintillator or an array of individual photodetectors that are placed underneath individual scintillators. Scintillators typically generate visible light when struck by x-rays. The photodetector then detects visible light and generates responsive electrical signals that can be read and used to form an image based on the location of the photodetector on the panel. it can. In such a system, the degree of the output signal generated by the photodetector in response to a given x-ray input is known as the photodetector gain.

しかしながら、光検出器は、可視光を検出する能力及び/又は応答する出力信号を発生する能力にばらつきのある場合がある。結果として、検出器アレイの全ての光検出器が、同じX線量に応答して等価の出力信号を発生するとは限らず、すなわち個別の光検出器が異なる固有のゲイン関数を有し得る。X線源及び検出器が固定された幾何学的構成を有するシステム、すなわち線源と検出器とが互いに対して移動しないシステムでは、較正によって、既知のX線照射に応答する光検出器間のゲイン差が補償され得るように各々のフォトダイオードに補正ファクタを与えることによりこれらのゲイン差に対処している。例えば、光検出器のアレイを一様なX線照射野で曝射して、それぞれの補正ファクタの適用の後に各々のフォトダイオードが一様な信号を発生するように各々の光検出器について補正ファクタを決定することができる。この態様で、かかる一様な照射野の存在下で一様な信号を発生するように各々の光検出器を補正することができる。   However, the photodetector may vary in its ability to detect visible light and / or generate an output signal that responds. As a result, not all photodetectors in the detector array will produce equivalent output signals in response to the same x-ray dose, i.e., individual photodetectors may have different intrinsic gain functions. In systems where the X-ray source and detector have a fixed geometric configuration, i.e. the system where the source and detector do not move relative to each other, the calibration will cause the light detector to respond to known X-ray exposure. These gain differences are addressed by providing a correction factor to each photodiode so that the gain differences can be compensated. For example, an array of photodetectors can be exposed in a uniform x-ray field and corrected for each photodetector so that each photodiode produces a uniform signal after application of each correction factor. Factors can be determined. In this manner, each photodetector can be corrected to produce a uniform signal in the presence of such a uniform field.

しかしながら、X線源と検出器とが互いに対して固定されていないシステムでは、較正の有効性は低くなる。具体的には、かかるシステムでは、光検出器間の出力の差は、光検出器自体に起因する差の結果であるばかりでなく、照射事象時のX線源と検出器との相対的な幾何学的構成の結果でもあり得る。従って、一つの線源/検出器幾何構成において導かれた補正ファクタが、他の線源/検出器幾何構成での光検出器出力差を適正に補正しない場合がある。かかるシステムでは、線源/検出器幾何構成に起因する光検出器出力差の部分と、光検出器自体に起因する部分とを区別することが望ましい。   However, in systems where the x-ray source and detector are not fixed relative to each other, the effectiveness of the calibration is low. Specifically, in such a system, the output difference between the photodetectors is not only the result of the difference due to the photodetector itself, but also the relative relationship between the X-ray source and the detector during the irradiation event. It can also be the result of a geometric configuration. Thus, the correction factor derived in one source / detector geometry may not properly correct for the photodetector output difference in the other source / detector geometry. In such a system, it is desirable to distinguish between the portion of the photodetector output difference due to the source / detector geometry and the portion due to the photodetector itself.

画像補正ファクタを生成する方法を提供する。この方法は、検出器アレイの1又は複数のピクセルのゲイン補正係数で構成されているゲイン・マップ画像を形成する動作を含んでいる。周波数に基づいた変換が、このゲイン・マップ画像に適用されて、各々のピクセルについてゲイン・マップ係数の高周波成分及びゲイン・マップ係数の低周波成分を生成する。また、これらの動作を実行する実行可能なコードを含む有形の機械読み取り可能な媒体に対応する請求項も提供される。   A method for generating an image correction factor is provided. The method includes an act of forming a gain map image composed of gain correction factors for one or more pixels of the detector array. A frequency based transform is applied to the gain map image to generate a high frequency component of the gain map coefficient and a low frequency component of the gain map coefficient for each pixel. Also provided are claims corresponding to a tangible machine-readable medium containing executable code for performing these operations.

また、画像を処理する方法を提供する。この方法は、線源及び検出器アレイを含むイメージング・システムを用いて画像を取得する動作を含んでいる。画像の取得時の検出器アレイに対する線源の位置を考慮に入れるように、検出器アレイのピクセルについて決定される1又は複数の低周波成分を調節する。画像は、この1又は複数の調節後の低周波成分を用いて補正される。また、これらの動作を実行する実行可能なコードを含む有形の機械読み取り可能な媒体に対応する請求項も提供される。   A method for processing an image is also provided. The method includes an act of acquiring an image using an imaging system that includes a source and a detector array. One or more low frequency components determined for the pixels of the detector array are adjusted to take into account the position of the source relative to the detector array at the time of image acquisition. The image is corrected using the one or more adjusted low frequency components. Also provided are claims corresponding to a tangible machine-readable medium containing executable code for performing these operations.

さらに、イメージング・システムを提供する。このイメージング・システムは、複数の検出器素子を含む検出器アレイと、検出器アレイに向かって放射線を照射するように構成されている線源とを含んでいる。線源は、検出器アレイに対して可動である。イメージング・システムはまた、検出器アレイ又は線源の少なくとも一方の動作及び画像処理構成要素の動作を制御するように構成されているシステム制御器を含んでいる。画像処理構成要素は、放出された放射線に応答して検出器アレイによって発生される信号を処理して、画像を形成するように構成されている。加えて、画像処理構成要素は、画像の取得時の検出器アレイに対する線源の位置を考慮に入れるように、検出器アレイのピクセルについて決定される1又は複数の低周波成分を調節し、この1又は複数の調節後の低周波成分を用いて画像を補正するように構成されている。   In addition, an imaging system is provided. The imaging system includes a detector array that includes a plurality of detector elements and a radiation source configured to irradiate radiation toward the detector array. The source is movable relative to the detector array. The imaging system also includes a system controller configured to control the operation of at least one of the detector array or source and the operation of the image processing component. The image processing component is configured to process signals generated by the detector array in response to the emitted radiation to form an image. In addition, the image processing component adjusts the one or more low frequency components determined for the pixels of the detector array to take into account the position of the source relative to the detector array at the time of image acquisition, The image is corrected using one or more adjusted low-frequency components.

本発明の上述の特徴、観点及び利点並びに他の特徴、観点及び利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むとさらに十分に理解されよう。図面全体を通して類似の符号は類似の部分を表わす。   The foregoing features, aspects and advantages of the present invention as well as other features, aspects and advantages will be more fully understood when the following detailed description is read with reference to the accompanying drawings in which: Like numerals represent like parts throughout the drawings.

図1は、本発明の手法に従って投影データを取得し処理してラジオグラフィ画像を形成するイメージング・システム10を線図で示している。図示の実施形態では、システム10は、原画像データを取得すること、並びに本発明の手法に従って画像データを表示及び解析用に処理することの両方を行なうように設計されている可動式のX線イメージング・システムである。他の実施形態では、システム10は、限定された数のビュー角度にわたって画像が取得されるトモシンセシス・システム又は他のシステムである。システム10は、X線14を放出するように構成されているX線源12を含んでいる。例示的な一実施形態では、X線源12は、回転アノード及び熱イオン電子源を有するX線管である。他の実施形態では、X線源12は、固体電子源又は熱イオン電子源を有する静止アノードX線管であってもよいし、医用画像の取得に適した他のX線放射源であってもよい。   FIG. 1 shows diagrammatically an imaging system 10 that acquires and processes projection data in accordance with the techniques of the present invention to form a radiographic image. In the illustrated embodiment, the system 10 is a mobile X-ray that is designed to both acquire original image data and process the image data for display and analysis in accordance with the techniques of the present invention. It is an imaging system. In other embodiments, the system 10 is a tomosynthesis system or other system in which images are acquired over a limited number of view angles. The system 10 includes an x-ray source 12 that is configured to emit x-rays 14. In one exemplary embodiment, the x-ray source 12 is an x-ray tube having a rotating anode and a thermionic electron source. In other embodiments, the X-ray source 12 may be a stationary anode X-ray tube having a solid state electron source or a thermionic electron source, or other X-ray radiation source suitable for medical image acquisition, Also good.

X線14は、患者の腕16のような対象が配置された領域を通過する。X線放射14の一部は、対象を透過するか又は対象の周囲を通過して、検出器アレイ18に衝突する。アレイ18の検出器素子20すなわちピクセルが、入射X線14の強度を表わす電気信号を発生する。これらの信号が取得され処理されて、図示の例では腕16のような対象の内部の特徴の画像を形成する。一実施形態では、検出器アレイ18は、フォトダイオードのアレイのような光検出アセンブリの表面を覆う大面積で且つ/又は連続したシンチレーション表面から成るモノリシック型検出器アレイのようなフラット・パネル検出器を含んでいる。   X-rays 14 pass through an area where an object such as a patient's arm 16 is located. A portion of the x-ray radiation 14 passes through the object or passes around the object and impinges on the detector array 18. The detector elements 20 or pixels of the array 18 generate an electrical signal representative of the intensity of the incident x-ray 14. These signals are acquired and processed to form an image of the internal features of the object, such as arm 16, in the illustrated example. In one embodiment, the detector array 18 is a flat panel detector such as a monolithic detector array comprising a large area and / or continuous scintillation surface that covers the surface of a light detection assembly such as an array of photodiodes. Is included.

線源12は、ラジオグラフィ検査のための電力信号及び制御信号の両方を供給するシステム制御器22によって制御される。図示の実施形態では、システム制御器22は、システム制御器22の構成要素であり得るX線制御器24を介して線源12を制御する。かかる実施形態では、X線制御器24は、X線源12に電力信号及びタイミング信号を供給し、且つ/又は他ではX線源12の起動及び動作を制御するように構成され得る。   The source 12 is controlled by a system controller 22 that provides both power and control signals for radiographic examination. In the illustrated embodiment, the system controller 22 controls the source 12 via an x-ray controller 24 that may be a component of the system controller 22. In such embodiments, the x-ray controller 24 may be configured to provide power and timing signals to the x-ray source 12 and / or otherwise control the activation and operation of the x-ray source 12.

さらに、検出器18は、検出器18において発生される信号の取得を命令するシステム制御器22に結合されている。図示の実施形態では、システム制御器22は、検出器18によって発生される信号をデータ取得システム26を用いて取得する。データ取得システム26は、検出器18の読み出し電子回路によって収集されたデータを受け取る。一実施形態では、データ取得システム26は、サンプリングされたアナログ信号を検出器18から受け取って、画像処理構成要素30による後続の処理のためにこのデータをディジタル信号へ変換する。代替的な実施形態では、データ取得システム26に信号を供給する前に、検出器18の読み出しサーキットリが信号をディジタル形態に変換する。データ取得システム26は、取得された画像信号に関して、ダイナミック・レンジの初期調節及びディジタル画像データのインタリーブ等のような様々な信号処理作用及びフィルタ処理作用を実行することができる。   Further, the detector 18 is coupled to a system controller 22 that commands acquisition of signals generated at the detector 18. In the illustrated embodiment, the system controller 22 acquires a signal generated by the detector 18 using a data acquisition system 26. Data acquisition system 26 receives the data collected by the readout electronics of detector 18. In one embodiment, the data acquisition system 26 receives the sampled analog signal from the detector 18 and converts this data into a digital signal for subsequent processing by the image processing component 30. In an alternative embodiment, the readout circuitry of detector 18 converts the signal to digital form before providing the signal to data acquisition system 26. The data acquisition system 26 can perform various signal processing and filtering operations on the acquired image signal, such as initial adjustment of dynamic range and interleaving of digital image data.

一般的には、システム制御器22は(線源12及び検出器18の動作を介する等によって)イメージング・システム10の動作を指令して、検査プロトコルを実行させ、取得したデータを処理させる。ここでの文脈では、システム制御器22はまた、典型的には汎用又は特定応用向けディジタル・コンピュータを基本構成要素とする信号処理サーキットリと、コンピュータによって実行されるプログラム及びルーチン(本書に記載される画像処理手法及び再構成手法を実行するルーチン等)並びに構成パラメータ及び画像データを記憶する付設されているメモリ・サーキットリと、インタフェイス回路等とを含んでいる。   In general, the system controller 22 commands the operation of the imaging system 10 (such as via the operation of the source 12 and detector 18) to execute the examination protocol and process the acquired data. In this context, the system controller 22 is also typically a signal processing circuit based on a general purpose or application specific digital computer, as well as programs and routines executed by the computer (described herein). A routine for executing the image processing method and the reconstruction method, etc.), an attached memory circuit for storing the configuration parameters and the image data, and an interface circuit.

図示の実施形態では、システム制御器24によって取得され処理された画像信号は、画像の形成のために画像処理構成要素30に供給される。処理構成要素30は、1又は複数の従来型マイクロプロセッサ又はグラフィクス・コプロセッサのような特殊目的のプロセッサから成るか又はこれらのプロセッサを含んでいてよい。データ取得システム26によって収集されたデータは、直接又はメモリへの記憶の後に処理構成要素30に送信することができる。尚、大量のデータを記憶するのに適した任意の形式のメモリがかかる例示的なシステム10によって利用され得ることを理解されたい。さらに、メモリは取得システムの場所に配置されていてもよいし、画像処理及び再構成のためにデータ、処理パラメータ及びルーチンを記憶する遠隔構成要素を含んでいてもよい。   In the illustrated embodiment, the image signal acquired and processed by the system controller 24 is provided to the image processing component 30 for image formation. The processing component 30 may consist of or include special purpose processors such as one or more conventional microprocessors or graphics coprocessors. Data collected by the data acquisition system 26 can be sent to the processing component 30 directly or after storage in memory. It should be understood that any type of memory suitable for storing large amounts of data may be utilized by such an exemplary system 10. In addition, the memory may be located at the location of the acquisition system and may include remote components that store data, processing parameters and routines for image processing and reconstruction.

処理構成要素30は、典型的にはキーボード及び他の入力装置を備えた操作者ワークステーション32を介して、操作者から命令を受け取り、画像を操作者に対して出力するように構成されている。操作者は入力装置を介してシステム10を制御することができる。このように、操作者は、操作者ワークステーション32を介して、取得された画像を観測することができ、且つ/又は他ではシステム10を動作させることができる。例えば、操作者ワークステーション32に設けられている表示器を利用して、形成された画像を観測し、撮像を制御することができる。加えて、プリンタに画像を印刷することもでき、プリンタは操作者ワークステーション32の構成要素であってもよいし、ワークステーション32に結合されていてもよい。   The processing component 30 is configured to receive commands from an operator and output images to the operator, typically via an operator workstation 32 with a keyboard and other input devices. . An operator can control the system 10 via an input device. In this way, the operator can observe the acquired image and / or otherwise operate the system 10 via the operator workstation 32. For example, the formed image can be observed by using a display provided in the operator workstation 32 to control imaging. In addition, images can be printed on a printer, which may be a component of the operator workstation 32 or may be coupled to the workstation 32.

さらに、処理構成要素30及び操作者ワークステーション32を、標準型又は特殊目的のコンピュータ・モニタ及び付設されている処理サーキットリを含み得る他の出力装置に結合することができる。1又は複数の操作者ワークステーション32をさらにシステムに連結して、システム・パラメータを出力し、検査を依頼し、画像を観察する等を行なうことができる。一般的には、システム内に供給される表示器、プリンタ、ワークステーション及び同様の装置は、データ取得構成要素に対してローカルに位置していてもよいし、或いはこれらの構成要素に対してリモートに位置して、同じ施設内若しくは病院内の他の場所又は全く異なる場所に位置し、インターネット及び仮想私設網等のような1又は複数の構成可変型網を介して画像取得システムに連結されていてもよい。   In addition, processing component 30 and operator workstation 32 may be coupled to other output devices that may include standard or special purpose computer monitors and associated processing circuitry. One or more operator workstations 32 can be further coupled to the system to output system parameters, request inspection, view images, and so forth. In general, the displays, printers, workstations and similar devices supplied in the system may be located locally with respect to the data acquisition components or remote to these components. Located in the same facility or other location in the hospital or in a completely different location and connected to the image acquisition system via one or more configurable networks such as the Internet and virtual private networks May be.

尚、操作者ワークステーション32は画像保管通信システム(PACS)に結合され得ることをさらに特記しておく。かかるPACSは、リモート・クライアント、放射線科情報システム(RIS)、病院情報システム(HIS)、又は内部網若しくは外部網に結合することができ、異なる位置にいる第三者が画像、画像データ、及び選択随意で分散データへのアクセスを得るようにすることができる。   It should be further noted that the operator workstation 32 can be coupled to an image archiving communication system (PACS). Such a PACS can be coupled to a remote client, a radiology information system (RIS), a hospital information system (HIS), or an internal or external network, where third parties at different locations can receive images, image data, and Optionally, access to distributed data can be obtained.

以上の議論ではイメージング・システム10の様々な例示的な構成要素を別個に扱ったが、当業者には、これら様々な構成要素の幾つか若しくは全てが共通のプラットフォームの内部又は相互接続されたプラットフォームにおいて提供され得ることを認められよう。例えば、処理構成要素30、メモリ、及び操作者ワークステーション32が、本発明の手法に従って動作するように構成された汎用若しくは特殊目的の1台のコンピュータ又はワークステーションとしてまとめて提供されてよい。同様に、システム制御器22がかかるコンピュータ又はワークステーションの一部として提供されてもよい。   While the above discussion dealt with the various exemplary components of the imaging system 10 separately, those skilled in the art will recognize that some or all of these various components may be internal or interconnected within a common platform. It will be appreciated that can be provided at. For example, the processing component 30, memory, and operator workstation 32 may be provided together as a general purpose or special purpose computer or workstation configured to operate in accordance with the techniques of the present invention. Similarly, a system controller 22 may be provided as part of such a computer or workstation.

本発明の手法の一実施形態では、図1のシステム10が較正され、較正されたシステムは、ラジオグラフィ・データを取得して有用な医用画像を形成するのに用いられる。例えば、図2に、図1のシステム10を較正する動作及び用いる動作の例が示されている。この実施形態では、検出器パネル18が、X線源12によってX線源12の様々な電圧及び電流設定において一様に照射される(ブロック40)。得られる平坦照射野画像を用いて、ブロック40の照射ステップでX線14を発生するのに用いられた電流及び電圧設定の各々における各々のピクセル20のゲイン44を算出する(ブロック42)。次いで、これらのピクセル・ゲイン値44を用いて、X線源12のそれぞれの電圧及び電流設定の各々について各々のピクセル20の補正ファクタ50を算出する(ブロック48)。   In one embodiment of the present technique, the system 10 of FIG. 1 is calibrated and the calibrated system is used to acquire radiographic data to form useful medical images. For example, FIG. 2 shows an example of operations for calibrating and using the system 10 of FIG. In this embodiment, the detector panel 18 is uniformly illuminated by the x-ray source 12 at various voltage and current settings of the x-ray source 12 (block 40). The resulting flat field image is used to calculate the gain 44 of each pixel 20 at each of the current and voltage settings used to generate the X-rays 14 in the irradiation step of block 40 (block 42). These pixel gain values 44 are then used to calculate a correction factor 50 for each pixel 20 for each voltage and current setting of the X-ray source 12 (block 48).

図示の実施形態では、ピクセル・ゲイン44及び補正ファクタ50を用いて、各々のそれぞれの検出器ピクセル20に関連するゲイン関数について対応する傾き及びオフセット値を導く。例えば、ゲイン関数が線形である場合には、傾き及びオフセットの計算は単純に、ゲイン関数を表わす線を算出することに対応し得る。ゲイン関数が非線形である場合には、ゲイン関数は二次項を含み得る。算出されたゲイン係数の各々が、各々のピクセル20についてプロットされて(ブロック54)、二次元ゲイン・マップ画像56を形成する。例えば、ゲイン・マップ画像56は、対応するピクセル空間位置に示される各々の係数値の二次元的表現であってよい。   In the illustrated embodiment, pixel gain 44 and correction factor 50 are used to derive corresponding slope and offset values for the gain function associated with each respective detector pixel 20. For example, if the gain function is linear, the slope and offset calculations may simply correspond to calculating a line representing the gain function. If the gain function is non-linear, the gain function may include a quadratic term. Each of the calculated gain factors is plotted for each pixel 20 (block 54) to form a two-dimensional gain map image 56. For example, the gain map image 56 may be a two-dimensional representation of each coefficient value shown at the corresponding pixel space location.

二次元フーリエ変換、又は他の適当な周波数に基づく変換がゲイン・マップ画像56に適用されて(ブロック60)、各々のピクセル20についてゲイン関数係数の高周波成分62及び低周波成分64を得る。例えば、一実施形態では、高周波成分62及び低周波成分64は、二次元高速フーリエ変換画像に加重して高周波成分62を生成すると共に、逆関数を用いて低周波成分64を生成するような関数によって生成される。具体的には、一実施形態では、このアプローチの好適性は、フーリエ変換に見られる双峰(バイモーダル)分布によって証明される。当業者には理解されるように、分布の各々の最頻値(モード)又は峰を、上述のように適当な関数及び逆関数の利用によって分離され得るそれぞれの高周波成分62又は低周波成分64を含むものとして適当に指定することができる。   A two-dimensional Fourier transform, or other suitable frequency based transform, is applied to the gain map image 56 (block 60) to obtain a high frequency component 62 and a low frequency component 64 of the gain function coefficient for each pixel 20. For example, in one embodiment, the high frequency component 62 and the low frequency component 64 are weighted to a two-dimensional fast Fourier transform image to generate the high frequency component 62 and a function that generates the low frequency component 64 using an inverse function. Generated by. Specifically, in one embodiment, the suitability of this approach is evidenced by the bimodal distribution found in the Fourier transform. As will be appreciated by those skilled in the art, each mode (mode) or peak of the distribution can be separated by use of appropriate functions and inverse functions as described above, respectively, high frequency component 62 or low frequency component 64. Can be appropriately specified as including.

高周波成分62は一般的には、例えばシンチレータ及び/又はフォトダイオードのばらつきによる検出器アレイ18のそれぞれのピクセル20に固有の電気的な差又は他の応答差に対応すると考えられる。従って、高周波成分62はX線源12の位置に非依存であると考えられる。反対に、低周波成分64は一般的には、臨床運用において検出器アレイ18にX線源12からの一様な照射野を形成することが一般的には不可能であることに起因して部分的又は完全に幾何学的構成に依存すると考えられる。例えば、X線源12及び検出器アレイ18を互いに対して移動させ得るときには、画像取得時のX線源12の位置によってX線源12と検出器アレイ18の様々なピクセル20との間に距離の差が生じ、線源/検出器幾何構成に起因する応答差を生ずる。加えて、回転アノードX線管は、X線ターゲットの幾何学的構成による「ヒール」効果を有し、かかる低周波成分64の存在を結果として生じ得る。従って、当業者には理解されるように、各々のピクセル20について、ピクセル自体に起因する高周波ゲイン成分62が、X線源12の位置に一般的に起因する低周波ゲイン成分64と共に算出される。位置非依存性の高周波成分62から低周波成分64を分離する適当な関数を決定するために、様々な線源の位置から一連の平坦照射野画像を得ることができる。次いで、このデータを用いて、上述のように位置依存性の低周波成分64から位置非依存性の高周波成分62を分離することができる。   The high frequency component 62 is generally considered to correspond to an electrical difference or other response difference inherent to each pixel 20 of the detector array 18 due to, for example, scintillator and / or photodiode variations. Therefore, the high frequency component 62 is considered to be independent of the position of the X-ray source 12. Conversely, the low frequency component 64 is generally due to the fact that it is generally impossible to form a uniform field from the X-ray source 12 in the detector array 18 in clinical operation. It is considered to be partially or completely dependent on the geometric configuration. For example, when the X-ray source 12 and the detector array 18 can be moved relative to each other, the distance between the X-ray source 12 and the various pixels 20 of the detector array 18 depends on the position of the X-ray source 12 at the time of image acquisition. Resulting in a response difference due to the source / detector geometry. In addition, the rotating anode x-ray tube has a “heel” effect due to the geometry of the x-ray target and can result in the presence of such low frequency components 64. Accordingly, as will be appreciated by those skilled in the art, for each pixel 20, a high frequency gain component 62 due to the pixel itself is calculated along with a low frequency gain component 64 generally due to the position of the X-ray source 12. . To determine an appropriate function to separate the low frequency component 64 from the position independent high frequency component 62, a series of flat field images can be obtained from various source locations. This data can then be used to separate the position independent high frequency component 62 from the position dependent low frequency component 64 as described above.

イメージング・システム10の検出器18について導かれるそれぞれの高周波成分62及び低周波成分64を考慮して、システム10によって取得された画像を適当に処理して、それぞれのピクセル20の間のゲイン変化を補正することができる。例えば、図示の実施形態では、診断画像70がシステム10によって取得される(ブロック72)。画像70の取得は、画像取得の時刻での線源12と検出器アレイ18の互いに対する相対的位置を記述する対応する線源/検出器幾何構成74に関連付けられる。この線源/検出器幾何構成74に基づいて、幾何学的構成74を考慮に入れるように、検出器アレイ18について決定された低周波成分64を調節する(ブロック76)。図示の実施形態では、調節後の低周波成分78と、高周波成分62(線源/検出器幾何構成74に基づいて調節されるのではなく他のファクタに基づいて調節され得る)とを用いて診断画像70を補正し(ブロック80)、ゲイン補正された診断画像82を形成する。次いで、ゲイン補正された診断画像82は、技師による検討に供するために図1の操作者ワークステーション32において印刷され且つ/又は表示され得る。   Considering each high frequency component 62 and low frequency component 64 derived for the detector 18 of the imaging system 10, the image acquired by the system 10 is appropriately processed to account for gain changes between the respective pixels 20. It can be corrected. For example, in the illustrated embodiment, a diagnostic image 70 is acquired by the system 10 (block 72). The acquisition of image 70 is associated with a corresponding source / detector geometry 74 that describes the relative position of source 12 and detector array 18 relative to each other at the time of image acquisition. Based on the source / detector geometry 74, the low frequency component 64 determined for the detector array 18 is adjusted to take into account the geometry 74 (block 76). In the illustrated embodiment, using the adjusted low frequency component 78 and the high frequency component 62 (which may be adjusted based on other factors rather than being adjusted based on the source / detector geometry 74). The diagnostic image 70 is corrected (block 80), and a gain-corrected diagnostic image 82 is formed. The gain corrected diagnostic image 82 can then be printed and / or displayed at the operator workstation 32 of FIG. 1 for consideration by a technician.

本発明の幾つかの特徴のみを本書で図示して説明したが、当業者には多くの改変及び変更が想到されよう。例えば、ここでの議論はラジオグラフィ・システムを用いた医用撮像の文脈におけるものであるが、当業者は、本発明の手法がトモシンセシス・システムや、検出装置に対して移動し得るX線源を用いた非医用撮像応用にも等しく適用可能であることを認められよう。例えば、本発明の手法は、手荷物及び小包スクリーニング、製造品質管理及び保安スクリーニング等の分野における保安管理応用、並びに品質管理応用に用いられる非侵襲型撮像手法及び/又は非破壊撮像手法にも適用することができる。従って、特許請求の範囲は、本発明の真意に含まれるような全ての改変及び変更を網羅するものであることを理解されたい。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。   While only certain features of the invention have been illustrated and described herein, many modifications and changes will occur to those skilled in the art. For example, while the discussion herein is in the context of medical imaging using a radiography system, one skilled in the art will recognize an X-ray source that the technique of the present invention can move relative to a tomosynthesis system or a detection device. It will be appreciated that the non-medical imaging applications used are equally applicable. For example, the technique of the present invention is also applied to security management applications in fields such as baggage and parcel screening, manufacturing quality control and security screening, and non-invasive imaging techniques and / or non-destructive imaging techniques used for quality control applications. be able to. Therefore, it is to be understood that the claims are intended to cover all such modifications and changes as fall within the true spirit of the invention. Further, the reference numerals in the claims corresponding to the reference numerals in the drawings are merely used for easier understanding of the present invention, and are not intended to narrow the scope of the present invention. Absent. The matters described in the claims of the present application are incorporated into the specification and become a part of the description items of the specification.

本発明の手法の観点に従って画像を形成するのに用いられるラジオグラフィ用X線イメージング・システムの形態の例示的なイメージング・システムの図である。1 is a diagram of an exemplary imaging system in the form of a radiographic x-ray imaging system used to form an image in accordance with an aspect of the present technique. 本発明の手法の観点に従って図1のシステムを用いて取得される画像を処理する例示的な動作を示す流れ図である。2 is a flow diagram illustrating exemplary operations for processing an image acquired using the system of FIG. 1 in accordance with an aspect of the present technique.

符号の説明Explanation of symbols

10 イメージング・システム
12 X線源
14 X線
16 腕
18 検出器アレイ
20 検出器素子/ピクセル
22 システム制御器
24 X線制御器
26 データ取得システム
30 画像処理構成要素
32 操作者ワークステーション
40 検出器パネルを一様に照射する
42 各々のピクセルのゲインを算出する
44 ゲイン値
48 補正ファクタを算出する
50 補正ファクタ
54 各々のピクセルのゲイン係数をプロットする
56 ゲイン・マップ画像
60 2D変換を適用する
62 高周波成分
64 低周波成分
70 診断画像
72 診断画像を取得する
74 線源/検出器幾何構成
76 低周波成分を調節する
78 調節後の低周波成分
80 診断画像を補正する
82 ゲイン補正された診断画像
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Imaging system 12 X-ray source 14 X-ray 16 Arm 18 Detector array 20 Detector element / pixel 22 System controller 24 X-ray controller 26 Data acquisition system 30 Image processing component 32 Operator workstation 40 Detector panel 42 Gain value 48 Calculate the correction factor 50 Correction factor 54 Plot the gain coefficient of each pixel 56 Gain map image 60 Apply 2D conversion 62 High frequency Component 64 Low frequency component 70 Diagnostic image 72 Acquire diagnostic image 74 Source / detector geometry 76 Adjust low frequency component 78 Adjusted low frequency component 80 Correct diagnostic image 82 Gain corrected diagnostic image

Claims (10)

検出器アレイ(18)の1又は複数のピクセル(20)のゲイン補正係数で構成されているゲイン・マップ画像(56)を形成するステップと、
各々のピクセル(20)について前記ゲイン・マップ係数の高周波成分(62)及び前記ゲイン・マップ係数の低周波成分(64)を生成するように、周波数に基づく変換を前記ゲイン・マップ画像(56)に適用するステップと、
を備えた画像補正ファクタを生成する方法。
Forming a gain map image (56) composed of gain correction factors of one or more pixels (20) of the detector array (18);
A frequency based transformation is performed on the gain map image (56) to produce a high frequency component (62) of the gain map coefficient and a low frequency component (64) of the gain map coefficient for each pixel (20). The steps to apply to
A method for generating an image correction factor comprising:
画像(70)の取得時のイメージング・システム(10)に関連する線源/検出器幾何構成(74)に基づいて適当な低周波成分を決定するステップと、
前記システム(10)が類似の幾何学的構成にあるときに前記低周波成分を用いて前記画像(70)を補正するステップと、
を含んでいる請求項1に記載の方法。
Determining an appropriate low frequency component based on the source / detector geometry (74) associated with the imaging system (10) at the time of acquisition of the image (70);
Correcting the image (70) with the low frequency component when the system (10) is in a similar geometric configuration;
The method of claim 1 comprising:
前記高周波成分(62)及び前記低周波成分(78)を用いて画像(70)を補正するステップ(80)であって、前記低周波成分(78)は、前記画像(70)の取得時の検出器(18)に対するX線源(12)の位置を考慮に入れるように、前記画像(70)を補正する前に調節される(76)、補正するステップ(80)を含んでいる請求項1に記載の方法。   A step (80) of correcting the image (70) using the high frequency component (62) and the low frequency component (78), wherein the low frequency component (78) is obtained when the image (70) is acquired. A correction step (80) is included which is adjusted (76) before correcting the image (70) to take into account the position of the X-ray source (12) relative to the detector (18). The method according to 1. 線源(12)及び検出器アレイ(18)を含むイメージング・システム(10)を用いて画像(70)を取得するステップ(72)と、
前記画像(70)の取得(72)時の前記検出器(18)に対する前記線源(12)の位置を考慮に入れるように、前記検出器アレイ(18)のピクセル(20)について決定される1又は複数の低周波成分(64)を調節するステップ(76)と、
前記1又は複数の調節後の低周波成分(78)を用いて前記画像(70)を補正するステップ(80)と、
を備えた画像を処理する方法。
Acquiring (72) an image (70) using an imaging system (10) comprising a source (12) and a detector array (18);
Determined for the pixels (20) of the detector array (18) to take into account the position of the source (12) relative to the detector (18) at the time of acquisition (72) of the image (70). Adjusting one or more low frequency components (64) (76);
Correcting (80) the image (70) using the one or more adjusted low frequency components (78);
A method of processing an image comprising:
1又は複数の高周波成分(62)を用いて前記画像(70)を補正するステップ(80)を含んでいる請求項4に記載の方法。   The method of claim 4, comprising correcting (80) the image (70) using one or more high frequency components (62). 複数の検出器素子(20)を含んでいる検出器アレイ(18)と、
該検出器アレイ(18)に向かって放射線(14)を放出するように構成されており、該検出器アレイ(18)に対して可動である線源(12)と、
前記検出器アレイ(18)又は前記線源(12)の少なくとも一方の動作を制御するように構成されているシステム制御器(22)と、
前記放出された放射線(14)に応答して前記検出器アレイ(18)により発生される信号を処理して画像(70)を形成するように構成されている画像処理構成要素(30)であって、前記画像(70)の取得時の前記検出器アレイ(18)に対する前記線源(12)の位置を考慮に入れるように、前記検出器アレイ(18)のピクセル(20)について決定される1又は複数の低周波成分(64)を調節し(76)、前記1又は複数の調節後の低周波成分(78)を用いて前記画像(70)を補正する(80)ように構成されている画像処理構成要素(30)と、
を備えたイメージング・システム(10)。
A detector array (18) comprising a plurality of detector elements (20);
A radiation source (12) configured to emit radiation (14) toward the detector array (18) and movable relative to the detector array (18);
A system controller (22) configured to control operation of at least one of the detector array (18) or the source (12);
An image processing component (30) configured to process signals generated by the detector array (18) in response to the emitted radiation (14) to form an image (70). The pixel (20) of the detector array (18) to take into account the position of the source (12) relative to the detector array (18) at the time of acquisition of the image (70). One or more low frequency components (64) are adjusted (76) and the image (70) is corrected (80) using the one or more adjusted low frequency components (78). An image processing component (30),
An imaging system (10) comprising:
前記画像処理構成要素(30)は、1又は複数の高周波ゲイン成分(62)を用いて前記画像(70)を補正する(80)ようにさらに構成されている、請求項6に記載のイメージング・システム(10)。   The imaging and imaging device of claim 6, wherein the image processing component (30) is further configured to correct (80) the image (70) using one or more high frequency gain components (62). System (10). 前記検出器アレイ(18)はフラット・パネル検出器を含んでいる、請求項6に記載のイメージング・システム(10)。   The imaging system (10) of claim 6, wherein the detector array (18) comprises a flat panel detector. 医用イメージング・システム、非破壊検査システム、又は手荷物若しくは小包を撮像するのに適したスクリーニング・システムの一つを含んでいる請求項6に記載のイメージング・システム(10)。   The imaging system (10) according to claim 6, comprising one of a medical imaging system, a non-destructive inspection system, or a screening system suitable for imaging baggage or parcels. ラジオグラフィ用X線イメージング・システム又はトモシンセシス・イメージング・システムの一方を含んでいる請求項6に記載のイメージング・システム(10)。   The imaging system (10) of claim 6, including one of a radiographic x-ray imaging system or a tomosynthesis imaging system.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010246715A (en) * 2009-04-15 2010-11-04 Shimadzu Corp Radiographic apparatus and calibration data acquiring method
CN111132618A (en) * 2017-09-26 2020-05-08 皇家飞利浦有限公司 Mobile X-ray imaging system
WO2023049782A1 (en) * 2021-09-23 2023-03-30 Hologic, Inc. Tomosynthesis gain calibration and image correction

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