RU2717563C1 - Способ определения функции рассеяния точки системы рентгеновской визуализации - Google Patents
Способ определения функции рассеяния точки системы рентгеновской визуализации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2717563C1 RU2717563C1 RU2019121588A RU2019121588A RU2717563C1 RU 2717563 C1 RU2717563 C1 RU 2717563C1 RU 2019121588 A RU2019121588 A RU 2019121588A RU 2019121588 A RU2019121588 A RU 2019121588A RU 2717563 C1 RU2717563 C1 RU 2717563C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- point
- focal spot
- detector
- function
- determining
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Изобретение относится к радиационной технике, а именно к радиологическим системам визуализации, и используется для получения информации о функции рассеяния точки ФРТ (Point Spread Function - PSF). Сущность изобретения заключается в том, что способ определения функции рассеяния точки системы рентгеновской визуализации дополнительно содержит этапы, на которых из базовой функции рассеяния точки, определяемой с использованием диафрагмы с отверстием круглой формы, краевого или щелевого тест-объектов, рассчитываются геометрические контуры и профиль интенсивности по действительному фокусному пятну с дальнейшим расчетом проекции действительного фокусного пятна в интересующую точку или пиксель детектора при заданных геометрических параметрах и пространственной дискретизацией с учетом размера пикселя и собственной функцией рассеяния точки в детекторе. Технический результат - повышение точности определения функции рассеяния точки в системах рентгеновской визуализации. 1 ил.
Description
Изобретение относится к радиационной технике, а именно к радиологическим системам визуализации, и используется для получения информации о функции рассеяния точки ФРТ (Point Spread Function - PSF).
Согласно теории обработки сигналов, зарегистрированное линейной системой изображение ƒ является пространственной сверткой истинного сигнала g с функцией рассеяния точки PSF [1, 2]:
ƒ=g * PSF
По определению ФРТ есть отклик системы на входной дельта-импульс. Для рентгенографической системы дельта-импульсом является излучение, прошедшее через точечный объект, расположенный в засвечиваемой плоскости.
Размер проекции точечного объекта равен произведению коэффициента увеличения на размер фокусного пятна. Это соотношение определяет ширину ФРТ. Чем меньше размытие, тем выше пространственные и контрастные характеристики изображения. Зависимость контраста изображения от пространственной частоты исследуемого объекта определяется функцией передачи модуляции (Modulation Transfer Function - MTF), являющейся модулем преобразования Фурье от ФРТ.
Функция передачи модуляции, определяемая размером фокусного пятна, выражается формулой [3]:
где q - пространственная частота, п.л./мм; F - размер проекции действительного фокусного пятна, мм.
Современные медицинские системы рентгеновской визуализации активно используют в качестве источника излучения рентгеновские трубки с вращающимся анодом. Применение такого рода трубок обеспечивает возможность получения достаточного количества проекционных изображений для реконструкции и получения томограмм.
Общая функция рассеяния ФРТ складывается из размытия на каждом из этапов преобразования сигнала. Негативный вклад определяется размером фокусного пятна трубки, рассеянием излучения, движением объекта исследования в процессе экспозиции, конечным размером пикселя детектора, преобразованиями в чувствительном слое детектора. Для объектов, размер проекции которых больше размера пикселя, подавляющее влияние на размытие оказывает конечный размер фокусного пятна рентгеновской трубки.
Для рентгеновских трубок с коническим анодом действительным фокусным пятном является область анода, непосредственно в которой происходит торможение потока электронов. Эффективным фокусным пятном называется проекция действительного фокусного пятна в направлении соответствующей оси излучения. В широком коническом пучке излучения форма и размеры проекции действительного фокусного пятна в конкретной точке поля определяются пространственным смещением данной точки относительно проекции центрального луча. Наибольшие отклонения от номинальных параметров характерны для крайних точек поля излучения
На Фиг. 1 схематически демонстрируется влияние направления на изменение проекции действительного фокусного пятна, где α - угол наклона анода; Fд, Fэ - действительный и эффективный размер фокусного пятна соответственно; F - проекция действительного фокусного пятна в произвольную точку, расположенную на расстоянии L от центральной оси; Н - расстояние от фокусного пятна до плоскости детектора.
Стоит отметить, что размер проекции уменьшается для области, находящейся под анодом трубки, а для области, находящейся под катодом - размер проекции будет увеличиваться.
Зависимость проекции действительного фокусного пятна в произвольную точку от эффективного размера выражается следующей формулой:
В случае с медицинскими системами рентгеновской визуализации геометрические параметры могут быть следующими: L=200 мм; Н=1500 мм; α=12 градусов. Для данных параметров отношение между размером проекции действительного фокусного пятна и эффективным размером может достигать 1,63 для катодной области и 0,37 - для анодной. Таким образом, наблюдается существенное различие в проекции действительного фокусного пятна по всей плоскости детектора, что приводит к тому, что функция рассеяния точки, зависящая от размера фокусного пятна, изменяется в плоскости детектора.
Современные методики определения функции рассеяния точки основываются на определении отклика детектора при просвечивании объекта, непрозрачного для излучения, при этом в объекте находится отверстие, размер меньше, чем размер пикселя детектора - т.е. происходит имитация дельта-пучка излучения - pinhole метод [4, 5]. Сложность работы с такого типа методикой заключается в том, что при просвечивании высокоэнергетическим рентгеновским излучением и при использовании детектора с высоким разрешением необходимо изготавливать толстостенные изделия толщиной порядка 50-100 мм и диаметром отверстия на уровне 0,2 мм при этом ось пучка излучения должна совпадать с осью отверстия. Данная задача является технологически сложной.
Существуют методы, основанные на использование краевого или щелевого тест-объектов [6]. В данной методике на одной проекции можно получить информацию о сечении ФРТ в одном из направлений. Применение краевого или щелевого тест-объектов целесообразно при условии, что ФРТ симметрична. Однако, в системах использующих рентгеновские трубки с вращающимся анодом, ФРТ не является симметричной, и использование краевого или щелевого тест-объектов приведет к тому, что необходимо будет делать несколько проекций для каждой точки.
За прототип взята система [4], в которой используется вольфрамовый куб с отверстием, при этом диаметр отверстия составляет 0,47 мм а его толщина - 65 мм. Недостатком данного прототипа является то, что измерение ФРТ производится только в одной точке и никак не учитывается изменением проекции фокусного пятна при отклонении от оси пучка излучения.
Целью данного изобретения является повышение точности определения функции рассеяния точки в системах рентгеновской визуализации.
Указанный технический результат достигается за счет определения размеров проекции действительного фокусного пятна для каждого пиксель детектора.
Для реализации данного способа необходимо иметь информацию о базовой функции рассеяния точки, измеренной в точке, соответствующей эффективному фокусному пятну. Информация о базовой ФРТ может быть получена как с использованием диафрагмы с отверстием круглой формы, так и с использованием краевого или щелевого тест-объектов. Согласно геометрии измерения базовой ФРТ рассчитывается ее проекция на поверхность конического анода с учетом интенсивности сигнала, то есть определяются геометрические контуры и профиль интенсивности действительного фокусного пятна. После получения данных о действительном фокусном пятне выполняется расчет проекции в интересующую точку или пиксель детектора при заданных геометрических параметрах. Далее реализуется пространственная дискретизация в соответствие с размерами пикселя детектора. После проведения пространственной дискретизации выполняется процедура учета функции рассеяния в детекторе.
Список литературы
[1] Gonzalez R.C., Woods R.E., Image processing // Digital image processing. - 2007. - T. 2. - C. 1.
[2] Russo P., Handbook of X-ray imaging: physics and technology. - CRC Press, 2017. C. 713-748
[3] Buzug T.M., Computed tomography // Springer Handbook of Medical Technology. - Springer, Berlin, Heidelberg, 2011. - C. 311-342.
[4] WANG Yi, LI Qin, CHEN Nan, Spot size measurement of flash-radiography source utilizing the pinhole imaging method // Chinese Physics C 40(7), 2015.
[5] YongBin Leng, GuoQing Huang, ManZhou Zhang, Beam based calibration of X-ray pinhole camera in SSRF // Chinese Physics C 36(l): 80-83 2012.
[6] K.T. Joyce, J.M. Bardsley, A. Luttman, Point Spread Function Estimation in X-Ray Imaging with Partially Collapsed Gibbs Sampling // SIAM Journal on Scientific Computing 40(3) 2018.
Claims (1)
- Способ определения функции рассеяния точки системы рентгеновской визуализации, включающий базовую функцию рассеяния точки, измеренную в точке, соответствующей эффективному фокусному пятну, информацию о параметрах рентгеновской трубки с вращающимся анодом, информацию о геометрических параметрах системы, плоскопанельный детектор рентгеновского излучения, информацию о функции рассеяния точки в детекторе рентгеновского излучения, отличающийся тем, что из базовой функции рассеяния точки, определяемой с использованием диафрагмы с отверстием круглой формы, краевого или щелевого тест-объектов, рассчитываются геометрические контуры и профиль интенсивности по действительному фокусному пятну с дальнейшим расчетом проекции действительного фокусного пятна в интересующую точку или пиксель детектора при заданных геометрических параметрах и пространственной дискретизацией с учетом размера пикселя и собственной функцией рассеяния точки в детекторе.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019121588A RU2717563C1 (ru) | 2019-07-10 | 2019-07-10 | Способ определения функции рассеяния точки системы рентгеновской визуализации |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019121588A RU2717563C1 (ru) | 2019-07-10 | 2019-07-10 | Способ определения функции рассеяния точки системы рентгеновской визуализации |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2717563C1 true RU2717563C1 (ru) | 2020-03-24 |
Family
ID=69943086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019121588A RU2717563C1 (ru) | 2019-07-10 | 2019-07-10 | Способ определения функции рассеяния точки системы рентгеновской визуализации |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2717563C1 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU289329A1 (ru) * | Г. Н. Буйнов, А. В. Лукин , К. С. Мустафин | Способ определения функции рассеяния оптической системы | ||
| RU2401441C2 (ru) * | 2005-08-18 | 2010-10-10 | Конинклейке Филипс Электроникс, Н.В. | Реконструкция в позитронной эмиссионной томографии в режиме времяпролетного списка с использованием функции отклика детектора |
| US20160109387A1 (en) * | 2014-10-17 | 2016-04-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Image processing method, system and apparatus |
-
2019
- 2019-07-10 RU RU2019121588A patent/RU2717563C1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU289329A1 (ru) * | Г. Н. Буйнов, А. В. Лукин , К. С. Мустафин | Способ определения функции рассеяния оптической системы | ||
| RU2401441C2 (ru) * | 2005-08-18 | 2010-10-10 | Конинклейке Филипс Электроникс, Н.В. | Реконструкция в позитронной эмиссионной томографии в режиме времяпролетного списка с использованием функции отклика детектора |
| US20160109387A1 (en) * | 2014-10-17 | 2016-04-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Image processing method, system and apparatus |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| WANG Yi, LI Qin, CHEN Nan, Spot size measurement of flash-radiography source utilizing the pinhole imaging method. Chinese Physics C 40(7), 2015. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10175181B2 (en) | X-ray imaging system allowing the correction of the scatter radiation and precise detection of the distance between the source and the detector | |
| WO2011036961A1 (ja) | Ｘ線ｃｔ装置 | |
| EP3134000B1 (en) | Optimal energy weighting of dark field signal in differential phase contrast x-ray imaging | |
| Berujon et al. | X-ray multimodal tomography using speckle-vector tracking | |
| KR102424145B1 (ko) | 시공간적으로 오버랩하는 x선들로부터 3ｄ 영상을 재구성하는 방법과 장치 | |
| JP2015520846A (ja) | Ｃｔ密度画像とスパースマルチエネルギーデータを用いてボクセルセットのｚ−有効値を決定する方法およびシステム｛ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｚ−ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｖａｌｕｅｆｏｒｓｅｔｏｆｖｏｘｅｌｓｕｓｉｎｇｃｔｄｅｎｓｉｔｙｉｍａｇｅａｎｄｓｐａｒｓｅｍｕｌｔｉ−ｅｎｅｒｇｙｄａｔａ｝ | |
| US20100158318A1 (en) | Focal spot size measurement with a movable edge located in a beam-shaping device | |
| EP2679989A2 (en) | X-ray CT system for measuring three dimensional shapes and measuring method of three dimensional shapes by X-ray CT system | |
| CN106535767B (zh) | X射线成像设备 | |
| Favazza et al. | Implementation of a channelized Hotelling observer model to assess image quality of x-ray angiography systems | |
| Jailin et al. | Self-calibration for lab-μCT using space-time regularized projection-based DVC and model reduction | |
| Maidment et al. | Comparing the imaging performance of computed super resolution and magnification tomosynthesis | |
| RU2717563C1 (ru) | Способ определения функции рассеяния точки системы рентгеновской визуализации | |
| JPWO2018083930A1 (ja) | 放射線断層撮影装置の撮像倍率校正方法 | |
| Wieczorowski et al. | X-ray CT in metrology of geometric feature | |
| Jain et al. | Focal spot measurements using a digital flat panel detector | |
| Van de Casteele et al. | The effect of beam hardening on resolution in X-ray microtomography | |
| US11022570B2 (en) | X-ray transmission inspection apparatus and X-ray transmission inspection method | |
| Durret et al. | The extreme ultraviolet excess emission in five clusters of galaxies revisited | |
| CN113272856A (zh) | 表征和监测数字成像系统的锐度的方法和系统 | |
| EP2366103A1 (en) | Measurement of position of center detector for geometric calibrating a ct scanner based on a complex phantom | |
| RU2717376C1 (ru) | Способ определения размера фокусного пятна рентгеновской трубки | |
| Zemek et al. | Voxel size calibration for high-resolution CT | |
| US11921057B2 (en) | X-ray imaging device | |
| JP2017070590A (ja) | 画像処理装置及びその制御方法、コンピュータプログラム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20211215 |