TWI773052B

TWI773052B - 高位深度成像方法和系統及電腦程序產品

Info

Publication number: TWI773052B
Application number: TW109146126A
Authority: TW
Inventors: 曹培炎
Original assignee: 大陸商深圳幀觀德芯科技有限公司
Priority date: 2020-01-10
Filing date: 2020-12-25
Publication date: 2022-08-01
Also published as: TW202127858A; WO2021138883A1; CN114830170A; US20220323031A1; EP4088254A4; EP4088254A1

Abstract

本發明公開了一種成像方法，該方法包括：使用輻射來捕獲組織的第一影像；基於所述第一影像選擇所述組織的區域；使用所述輻射捕獲所述區域中的所述組織的第二影像；其中，所述第二影像的信噪比高於所述第一影像的信噪比。

Description

高位深度成像方法和系統及電腦程序產品

本發明是有關於一種方法和系統及產品且特別是有關於一種高位深度成像方法和系統及電腦程序產品。

影像感測器或成像感測器是可以檢測輻射的空間強度分佈的感測器。影像感測器通常通過電信號表示檢測到的影像。基於半導體元件的影像感測器可以分為幾種類型，其包括半導體電荷耦合元件(CCD)、互補金屬氧化物半導體(CMOS)和N型金屬氧化物半導體(NMOS)。互補金屬氧化物半導體影像感測器是用互補金屬氧化物半導體工藝製成的一種主動像素感測器。入射在所述互補金屬氧化物半導體影像感測器中的像素上的光被轉換為電壓。所述電壓被數字化為離散值，該離散值表示入射在所述像素上的所述光的強度。主動像素感測器(APS)是包括具有光電探測器和主動放大器的像素的影像感測器。半導體電荷耦合元件影像感測器包括像素中的電容器。當光入射在所述像素上時，所述光產生電荷並且所述電荷被存儲在所述電容器上。所述被存儲的電荷被轉換成電壓，並且所述電壓被數字化為離散值，該離散值表示入射在所述像素上的所述光的強度。

本發明公開一種方法，其包括：使用輻射來捕獲組織的第一影像；基於所述第一影像選擇所述組織的區域；使用所述輻射捕獲所述區域中的所述組織的第二影像；其中所述第二影像的信噪比高於所述第一影像的信噪比。

在某方面，所述第一影像的信噪比小於2¹⁰。

在某方面，所述第二影像的信噪比大於2¹⁶。

在某方面，所述第二影像的信噪比至少為第一影像的信噪比的2⁶。

在某方面，所述第一影像中的噪聲由散粒噪聲組成。

在某方面，所述第二影像中的噪聲由散粒噪聲組成。

在某方面，所述方法進一步包括在捕獲所述第二影像之前防止所述區域之外的所述組織暴露於所述輻射。

在某方面，所述第二影像是以比所述第一影像更高的輻射劑量捕獲的。

在某方面，所述組織是人體的乳腺組織。

在某方面，所述輻射是X射線。

在某方面，所述第一影像和所述第二影像是使用影像感測器捕獲的，所述影像感測器被配置為在一段時間內對入射在所述影像感測器的多個像素上的輻射粒子數進行計數。

在某方面，所述影像感測器包括：輻射吸收層，其包括電觸點；第一電壓比較器，其被配置為將所述電觸點的電壓與第一閾值進行比較；第二電壓比較器，其被配置為將所述電壓與第二閾值進行比較；計數器，其被配置為記錄入射在所述輻射吸收層上的輻射粒子的數目；控制器；其中所述控制器被配置為從所述第一電壓比較器確定所述電壓的絕對值等於或超過所述第一閾值的絕對值時開始時間延遲；其中所述控制器被配置為在所述時間延遲期間啟動所述第二電壓比較器；其中所述控制器被配置為當所述第二電壓比較器確定所述電壓的絕對值等於或超過所述第二閾值的絕對值時，使得所述輻射粒子中的至少一個的數目增加一。

在某方面，所述影像感測器不包括閃爍體。

本發明公開一種電腦程序產品，其包括其上記錄有指令的非暫時性電腦可讀介質，所述指令由實現上述方法的電腦執行。

本發明公開一種系統，該系統包括：輻射源，其被配置為將輻射引導至組織；夾具，其被配置為用來壓縮組織；一種具有窗口的罩幕，該罩幕被配置為調整所述窗口相對於所述夾具的位置並調整所述窗口的尺寸，其中，除了在窗口裡，所述輻射不能穿透所述罩幕；影像感測器；處理器，其被配置為：使所述影像感測器利用所述輻射捕獲所述組織的第一影像，根據第一影像選擇所述組織的區域，使所述罩幕調整所述窗口的位置和大小，以使所述區域與所述窗口範圍一致，並且使所述影像感測器利用所述輻射捕獲所述區域中的所述組織的第二影像；其中，所述第二影像的信噪比高於所述第一影像的信噪比。

在某方面，所述第一影像的信噪比小於2¹⁰。

在某方面，所述第二影像的信噪比大於2¹⁶。

在某方面，所述第一影像中的噪聲由散粒噪聲組成。

在某方面，所述第二影像中的噪聲由散粒噪聲組成。

在某方面，所述組織是人體的乳腺組織。

在某方面，所述輻射是X射線。

在某方面，所述影像感測器被配置為在一段時間內對入射在所述影像感測器的多個像素上的輻射粒子數進行計數。

在某方面，所述影像感測器不包括閃爍體。

100、3070:影像感測器

110:輻射吸收層

111:第一摻雜區

112:本徵區

113:第二摻雜區

114:離散區

119A、119B:電觸點

120:電子元件層

121:電子系統

130:填充材料

131:通孔

150:像素

2010、2020、2030、2040:過程

2015、2045:影像

2025:區域

301:第一電壓比較器

302:第二電壓比較器

305:開關

306:電壓表

309:積分器

310:控制器

320:計數器

3000:系統

3010:輻射源

3020:輻射

3030:罩幕

3035:窗口

3040:致動器

3050:夾具

3060:組織

3080:處理器

t₀、t₁、t_e、t_s、t₂:時間

RST:複位時段

TD1:時間延遲

V1:第一閾值

V2:第二閾值

圖1示出分別由其像素的位深度為8位、4位、2位和1位的影像感測器從同一場景捕獲的影像。

圖2A示意示出根據實施例的方法的流程圖。

圖2B示出圖2A的方法所涉及的所述第一影像、所述區域和所述第二影像的示意性示例。

圖3示意示出根據實施例的系統。

圖4示意示出根據實施例的影像感測器可以具有像素陣列。

圖5A示意示出根據實施例的所述影像感測器的橫截面圖。

圖5B示意示出根據實施例的所述影像感測器的詳細橫截面圖。

圖5C示意示出根據實施例的所述影像感測器的替代性詳細橫截面圖。

圖6A和圖6B示意示出根據實施例的所述影像感測器的電子系統的組件圖。

圖7示意示出流經所述影像感測器的輻射吸收層的電觸點的電流的時間變化(上曲線)以及所述電觸點上的所述電壓的相應時間變化(下曲線)。

用於測量影像感測器的性能的度量之一是其像素的位深度。具有位深度B的像素在其範圍R內可以具有2^B個不同的電平。所述範圍R是所述像素可以記錄的信號的最大電平與所述像素可以記錄的信號的最小電平(例如，零)之間的範圍。例如，具有8位(bits)的位深度的像素在其範圍內可以具有2⁸=256個不同的電平，而具有1位的位深度的像素只能具有2¹=2個不同的電平(例如，黑色和白色)。圖1示出分別由其像素的位深度為8位、4位、2位和1位的影像感測器從同一場景捕獲的影像。所述位深度越高，所述像素可分辨的信號差異就越小。假設所述像素是完全線性的(即，所述電平被均勻地隔開)，則具有位深度B的像素可以解析至少為R/2^B的差異。但是，所述像素的分辨率(例如，以R/2^B表示)可能受到所述像素的噪聲的限制。所述噪聲可能在信號中或由所述像素引起。如果所述噪聲的範圍為R/2^N，則解析R/2^N以下的差異是沒有意義的，因為這種差異會被所述噪聲掩蓋。因此，比所述位深度B更有意義的度量是信噪比(SNR)，其可以用(B-N)表示。

在某些影像感測器中，所述噪聲包括暗噪聲。所述暗噪聲是即使沒有信號也存在的噪聲，因此其名稱中的單詞為“暗”。有信號的存在時所述暗噪聲也仍然存在。所述暗噪聲可能取決於這些影像感測器的溫度。因為這些影像感測器中始終存在所述暗噪聲，所以如果所述暗噪聲是主要噪聲，則長時間暴露於場景不會降低信噪比。如果影像感測器沒有受到所述暗噪聲的影響(例如，以下所述的影像感測器能夠從其記錄的信號中排除所述暗噪聲)，則更長的曝光時間可能會降低信噪比。

在諸如乳腺X射線照相術的醫學成像的應用中，可以通過以較低的信噪比捕獲整個對象的影像來對所述對象進行調查，該信噪比通常使用較低劑量的輻射。如果所述對象的一部分難以以較低的信噪比成像，則可以以較高的信噪比捕獲該部分的影像。圖2A示意示出方法的流程圖。在過程2010中，使用輻射捕獲組織的第一影像2015。在示例中，所述組織是人體的乳腺組織。在該示例中，輻射是X射線。用於捕獲第一影像2015的輻射劑量可以是有限的，例如，通過使用短曝光時間。當所述組織是正常的軟組織時，低劑量就足夠了。在過程2020中，基於所述第一影像2015選擇所述組織的區域2025。所述區域2025的密度可以比所述組織的其餘部分的密度更大，因此用於捕獲所述第一影像2015的所述劑量不足以提供足夠大的信噪比。所述區域2025可以包括鈣化或重疊結構(例如，小葉、腺體)。在可選過程2030中，在過程2040之前防止將所述區域2025以外的所述組織暴露於所述輻射。在示例中，可以將對所述輻射不透明的罩幕和對所述輻射不透明的窗口放置在所述組織的上端，使得該窗口僅允許入射到該區域的輻射通過。所述罩幕可以由合適的材料製成，比如鉛。在過程2040中，使用所述輻射捕獲所述區域2025中的所述組織的第二影像2045。所述第二影像2045的信噪比高於所述第一影像2015的信噪比。所述第二影像2045的更高的信噪比可以通過使用更高劑量的輻射來實現(例如，增加曝光的持續時間，增加輻射的強度，或兩者兼而有之)。在示例中，所述第一影像2015的信噪比小於2¹⁰。在示例中，所述第二影像2045的信噪比大於2¹⁶。在示例中，所述第二影像2045的信噪比至少為所述第一影像2015的信噪比的2⁶。圖2B示出圖2A的方法所涉及的所述第一影像、所述區域和所述第二影像的示意性示例。在示例中，所述第一影像2015和所述第二影像2045是使用能夠排除所述暗噪聲的影像感測器捕獲的。所述第一影像2015和所述第二影像2045中的噪聲可以僅是由輻射的粒子特性引起的散粒噪聲。散粒噪聲根據入射到像素上的光子數的平方根而增加。換句話說，散粒噪聲的增長速度不會像所述信號的增長那樣快。因此，當所述影像僅具有散粒噪聲時，增加劑量會導致較高的信噪比。

圖3示意示出系統3000。所述系統3000具有被配置為將輻射3020引導至組織3060的輻射源3010。所述系統3000具有被配置為壓縮組織3060的夾具3050。所述系統3000還具有罩幕3030。所述罩幕3030具有窗口3035。除了在所述窗口3035內，所述罩幕3030對於所述輻射3020是不透明的。即，所述輻射3020 除了穿過所述窗口3035之外不能穿過所述罩幕3030。所述窗口3035的尺寸為可調整的。所述窗口3035相對於所述夾具3050的位置也是可調整的。例如，所述系統3000可以具有被配置為移動所述罩幕3030並調整所述窗口3035尺寸的致動器3040。所述系統3000具有影像感測器3070和處理器3080。所述處理器3080被配置為使所述影像感測器3070利用所述輻射3020捕獲所述組織3060的第一影像2015，根據所述第一影像2015選擇所述組織3060的所述區域2025，使所述罩幕3030調整所述窗口3035得位置和大小以使所述區域2025與所述窗口3035範圍一致，以及使所述影像感測器3070利用所述輻射3020捕獲在所述區域2025內的所述組織3060的第二影像2045。

圖4-圖7示意示出可以在以上方法和系統中使用的影像感測器100的結構和操作。圖4示意示出根據實施例的所述影像感測器100可以具有像素150的陣列。所述像素150的陣列可以是矩形陣列、蜂窩形陣列、六邊形陣列或任何其他合適的陣列。所述影像感測器100可以在一段時間內對入射在所述像素150上的輻射粒子的數量進行計數。所述輻射粒子的一個示例是X射線光子。在示例中，所述X射線光子具有在20keV和30keV之間的能量。所述像素150可以被配置為並行操作。例如，所述影像感測器100可以在其對入射在另一個像素150上的另一個輻射粒子計數之前、之後或同時，對入射在一個像素150上的一個輻射粒子進行計數。所述像素150可以是可單獨尋址的。

圖5A示意示出根據實施例的所述影像感測器100的橫截面圖。所述影像感測器100可包括輻射吸收層110和電子元件層120(例如，專用集成電路)，其用於處理或分析在所述輻射吸收層110中產生的入射輻射的電信號。所述影像感測器100不包括閃爍體。所述輻射吸收層110可包括半導體材料，例如單晶矽。所述半導體對於感興趣的輻射能量可具有高的質量衰減係數。

如圖5B中根據實施例的所述影像感測器100的詳細橫截面圖所示，所述輻射吸收層110可包括由第一摻雜區111、第二摻雜區113的一個或多個離散區114組成的一個或多個二極體(例如，p-i-n或p-n)。所述第二摻雜區113可通過可選的本徵區112而與所述第一摻雜區111分離。所述離散區114通過所述第一摻雜區111或所述本徵區112而彼此分離。所述第一摻雜區111和所述第二摻雜區113具有相反類型的摻雜(例如，區域111是p型並且區域113是n型，或者區域111是n型並且區域113是p型)。在圖5B的示例中，所述第二摻雜區113的每個離散區114與所述第一摻雜區111和所述可選的本徵區112一起組成一個二極體。即，在圖5B的示例中，所述輻射吸收層110包括多個二極體，所述多個二極體具有所述第一摻雜區111作為共用電極。所述第一摻雜區111也可具有離散部分。所述輻射吸收層110可具有與所述第一摻雜區111電連接的電觸點119A。所述輻射吸收層110可具有多個離散的電觸點119B，其中的每一個電觸點均與所述離散區114電連接。

當輻射粒子撞擊包括二極體的所述輻射吸收層110時，所述輻射粒子可被吸收並通過若干機制產生一個或多個載流子。所述載流子可在電場下向所述電觸點119A和電觸點119B漂移。所述電場可以是外部電場。在實施例中，所述載流子可向不同方向漂移，使得由單個輻射粒子產生的所述載流子大致未被兩個不同的離散區114共用(“大致未被共用”在這裡意指這些載流子中的不到2%、不到0.5%、不到0.1%、或不到0.01%流向與餘下載流子不同的一個所述離散區114)。由入射在所述離散區114之一的足跡周圍的輻射粒子所產生的載流子大致未被另一所述離散區114共用。與一個離散區114相關聯的一個像素150可以是所述離散區114周圍的區，由入射在其中的一個輻射粒子所產生的載流子大致全部(超過98%、超過99.5%、超過99.9%或超過99.99%)流向其中。即，所述載流子中的不到2%、不到1%、不到0.1%、或不到0.01%流到所述像素150之外。

如圖5C中所示的根據實施例的所述影像感測器100的替代詳細橫截面圖。所述輻射吸收層110可包括半導體材料，比如單晶矽，的電阻器，但不包括二極體。所述半導體對於感興趣的輻射能量可具有高的質量衰減係數。所述輻射吸收層110可具有與所述半導體一個表面上的所述半導體電連接的電觸點119A。所述輻射吸收層110可具有在所述半導體另一個表面上的多個電觸點119B。

當輻射粒子撞擊包括所述電阻器但不包括二極體的所述輻射吸收層110時，所述輻射粒子可被吸收並通過若干機制產生一個或多個載流子。一個輻射粒子可產生10到100000個載流子。所述載流子可在電場下向電觸點119A和電觸點119B漂移。所述電場可以是外部電場。所述電觸點119B包括離散部分。在實施例中，所述載流子可向不同方向漂移，使得由單個輻射粒子產生的所述載流子大致未被所述電觸點119B兩個不同的離散部分共用(“大致未被共用”在這裡意指這些載流子中不到2%、不到0.5%、不到0.1%、或不到0.01%流向與餘下載流子不同組的離散部分)。由入射在所述電觸點119B離散部分之一的足跡周圍的輻射粒子所產生的載流子大致未被另一所述電觸點119B離散部分共用。與所述電觸點119B離散部分之一相關聯的一個像素150可以是所述離散部分周圍的區，由入射在其中的輻射粒子所產生的載流子大致全部(超過98%、超過99.5%、超過99.9%或超過99.99%)流向該電觸點119B。即，所述載流子中的不到2%、不到0.5%、不到0.1%、或不到0.01%流到與所述電觸點119B離散部分之一相關聯的所述像素之外。

所述電子元件層120可包括電子系統121，其適於處理或解釋由入射在所述輻射吸收層110上的輻射所產生的信號。所述電子系統121可包括類比電路比如濾波器網絡、放大器、積分器、比較器，或數位電路比如微處理器和內存。所述電子系統121可包括一個或多個類比數位轉換器。所述電子系統121可包括由所述像素150共用的組件或專用於單個像素150的組件。例如，所述電子系統121可包括專用於每個所述像素150的放大器和在所有像素150間共用的微處理器。所述電子系統121可通過通孔131電連接到所述像素150。所述通孔之間的空間可用填充材料130填充，其可增加所述電子元件層120到所述輻射吸收層110連接的機械穩定性。其他鍵合技術有可能在不使用通孔131的情況下將所述電子系統121連接到所述像素150。

圖6A和圖6B各自示出根據實施例的所述電子系統121的組件圖。所述電子系統121可包括第一電壓比較器301、第二電壓比較器302、計數器320、開關305、可選的電壓表306和控制器310。

所述第一電壓比較器301被配置為將至少一個所述電觸點119B的所述電壓與第一閾值進行比較。所述第一電壓比較器301可被配置為直接監測所述電壓，或者通過對在一段時間內流過所述電觸點119B的電流進行積分來計算所述電壓。所述第一電壓比較器301可由所述控制器310可控地啟動或停用。所述第一電壓比較器301可以是連續比較器。即，所述第一電壓比較器301可被配置為被連續啟動，並連續地監測所述電壓。所述第一電壓比較器301可以是鐘控比較器。所述第一閾值可以是一個入射輻射粒子能夠在所述電觸點119B上產生的最大電壓的1-5%、5-10%、10%-20%、20-30%、30-40%或40-50%。所述最大電壓可取決於入射輻射粒子的能量、所述輻射吸收層110的材料、和其他因素。例如，所述第一閾值可以是50mV、100mV、150mV、或 200mV。

所述第二電壓比較器302被配置為將所述電壓與第二閾值進行比較。所述第二電壓比較器302可被配置為直接監測所述電壓，或通過對一段時間內流過所述二極體或電觸點的電流進行積分來計算所述電壓。所述第二電壓比較器302可以是連續比較器。所述第二電壓比較器302可由所述控制器310可控地啟動或停用。當所述第二電壓比較器302被停用時，其功耗可以是所述第二電壓比較器302啟動時功耗的不到1%、不到5%、不到10%、或不到20%。所述第二閾值的絕對值大於所述第一閾值的絕對值。如本發明所使用的，術語實數x的“絕對值”或“模數”|x|是x的非負值而不考慮它的符號。即，

。所述第二閾值可以是所述第一閾值的200%-300%。例如，所述第二閾值可以是100mV、150mV、200mV、250mV、或300mV。所述第二電壓比較器302和所述第一電壓比較器301可以是相同組件。即，所述電子系統121可以具有一個電壓比較器，其可在不同時間將電壓與兩個不同的閾值進行比較。

所述第一電壓比較器301或所述第二電壓比較器302可包括一個或多個運算放大器或任何其他適合的電路。所述第一電壓比較器301或所述第二電壓比較器302可具有高速度以允許所述電子系統121在高通量的入射輻射粒子下操作。然而，具有高速度通常以功耗為代價。

所述計數器320被配置為記錄入射在所述輻射吸收層110上的若干輻射粒子的數目。所述計數器320可以是軟件組件(例如，電腦內存中存儲的數字)或硬件組件(例如，4017 IC和7490 IC)。

所述控制器310可以是諸如微控制器和微處理器等硬體組件。所述控制器310被配置為從所述第一電壓比較器301確定所述電壓的絕對值等於或超過所述第一閾值的絕對值(例如，所述電壓的絕對值從低於所述第一閾值的絕對值增加到等於或超過所述第一閾值的絕對值的值)時開始時間延遲。在這裡使用絕對值是因為所述電壓可以是負的或正的，這取決於是使用二極體的陰極電壓還是陽極電壓或使用哪個電觸點。所述控制器310可被配置為在所述第一電壓比較器301確定所述電壓的絕對值等於或超過所述第一閾值的絕對值之前，保持停用所述第二電壓比較器302、所述計數器320、以及所述第一電壓比較器301的操作中不需要的任何其他電路。在所述電壓變得穩定，即所述電壓的變化率大致為零，的之前或之後，所述時間延遲可終結。短語“變化率大致為零”意指時間變化小於0.1%/ns。短語“變化率大致為非零”意指所述電壓的時間變化至少為0.1%/ns。

所述控制器310可被配置為在所述時間延遲期間(其包括開始和終結)啟動所述第二電壓比較器。在實施例中，所述控制器310被配置為在所述時間延遲開始時啟動所述第二電壓比較器。術語“啟動”意指使組件進入操作狀態(例如，通過發送諸如電壓脈衝或邏輯電平等信號，通過提供電力等)。術語“停用”意指使組件進入非操作狀態(例如，通過發送諸如電壓脈衝或邏輯電平等信號，通過切斷電力等)。操作狀態可具有比非操作狀態更高的功耗(例如，高10倍、高100倍、高1000倍)。所述控制器310本身可被停用，直到所述第一電壓比較器301的輸出電壓的絕對值等於或超過所述第一閾值的絕對值時才啟動所述控制器310。

如果在所述時間延遲期間，所述第二電壓比較器302確定所述電壓的絕對值等於或超過所述第二閾值的絕對值，則所述控制器310可被配置為使所述計數器320記錄的數目中至少有一個數目增加一。

所述控制器310可被配置為使所述可選的電壓表306在所述時間延遲終結時測量所述電壓。所述控制器310可被配置為使所述電觸點119B連接到電接地，以使所述電壓複位並使所述電觸點119B上累積的所有載流子放電。在實施例中，所述電觸點119B在所述時間延遲終結後連接到電接地。在實施例中，所述電觸點119B連接到電接地並持續有限的複位時段。所述控制器310可通過控制所述開關305而使所述電觸點119B連接到電接地。所述開關可以是電晶體，比如場效應電晶體(FET)。

在實施例中，所述電子系統121沒有類比濾波器網絡(例如，電阻電容網絡)。在實施例中，所述電子系統121沒有類比電路。

所述電壓表306可將其測量的電壓作為類比或數位信號饋送給所述控制器310。

所述電子系統121可包括電連接到所述電觸點119B的積分器309，其中所述積分器被配置為收集來自所述電觸點119B的載流子。所述積分器309可在運算放大器的反饋路徑中包括電容器。如此配置的所述運算放大器稱為電容跨阻放大器(CTIA)。電容跨阻放大器通過防止所述運算放大器飽和而具有高的動態範圍，並通過限制信號路徑中的帶寬來提高信噪比。來自所述電觸點119B的載流子在一段時間(“積分期”)內累積在電容器上。在所述積分期終結後，對電容器電壓進行採樣，然後通過複位開關進行複位。所述積分器309可包括直接連接到所述電觸點119B的電容器。

圖7示意示出流過所述電觸點119B的，由入射在包括所述電觸點119B的所述像素150上的輻射粒子產生的載流子所引起的所述電流的時間變化(上曲線)，以及所述電觸點119B的所述電壓的相應時間變化(下曲線)。所述電壓可以是所述電流相對於時間的積分。在時間t₀，所述輻射粒子撞擊所述像素150，載流子開始在所述像素150中產生，電流開始流過所述電觸點119B，並且所述電觸點119B的電壓的絕對值開始增加。在時間t₁，所述第一電壓比較器301確定所述電壓的絕對值等於或超過所述第一閾值V1的絕對值，所述控制器310開始時間延遲TD1並且所述控制器310可在所述TD1開始時停用所述第一電壓比較器301。如果所述控制器310在時間t₁之前被停用，則在時間t₁啟動所述控制器310。在所述TD1期間，所述控制器310啟動所述第二電壓比較器302。如這裡使用的術語在時間延遲“期間”意指開始和終結(即，結束)以及中間的任何時間。例如，所述控制器310可在所述TD1終結時啟動所述第二電壓比較器302。如果在所述TD1期間，所述第二電壓比較器302確定在時間t₂所述電壓的絕對值等於或超過所述第二閾值V2的絕對值，則所述控制器310等待所述電壓穩定。所述電壓在時間t_e穩定，這時輻射粒子產生的所有載流子漂移出所述輻射吸收層110。在時間t_s，所述時間延遲TD1終結。在時間t_e之時或之後，所述控制器310使所述電壓表306數字化所述電壓並且確定輻射粒子的能量落在哪個倉中。然後所述控制器310使對應於所述倉的所述計數器320記錄的數目增加一。在圖4的示例中，所述時間t_s在所述時間t_e之後；即TD1在輻射粒子產生的所有載流子漂移出輻射吸收層110之後終結。如果無法輕易測得時間t_e，TD1可根據經驗選擇以允許有足夠的時間來收集由輻射粒子產生的大致全部的載流子，但TD1不能太長，否則會有另一個入射輻射粒子產生的載流子被收集的風險。即，TD1可根據經驗選擇使得時間t_s在時間t_e之後。時間t_s不一定在時間t_e之後，因為一旦達到V2，所述控制器310可忽視TD1並等待時間t_e。所述電壓的變化率在時間t_e大致為零。所述控制器310可被配置為在TD1終結時或在時間t₂或中間的任何時間停用所述第二電壓比較器302。

在時間t_e的所述電壓與由所述輻射粒子產生的載流子的數目成正比，所述數目與所述輻射粒子的能量有關。所述控制器310可被配置為使用所述電壓表306來確定所述輻射粒子的能量。

在TD1終結或被所述電壓表306數字化後(以較遲者為准)，所述控制器310使所述電觸點119B連接到電接地並持續一個複位時段RST，以允許所述電觸點119B上累積的載流子流到地面並複位所述電壓。在複位時段RST之後，所述系統121已準備好檢測另一個入射輻射粒子。如果所述第一電壓比較器301被停用，則所述控制器310可在複位時段RST終結之前的任何時間啟動它。如果所述控制器310被停用，則可在複位時段RST終結之前啟動它。

儘管本發明已經公開了各個方面和實施例，但是其他方面和實施例對於本領域技術人員而言將是顯而易見的。本發明公開的各個方面和實施例是為了說明的目的而不是限制性的，其真正的範圍和精神應該以本發明中的申請專利範圍為准。

2010、2020、2030、2040:過程

2015、2045:影像

2025:區域

Claims

一種成像方法，包括：使用輻射來捕獲組織的第一影像；基於所述第一影像選擇所述組織的區域；使用所述輻射捕獲所述區域中的所述組織的第二影像；其中所述第二影像的信噪比高於所述第一影像的信噪比。
如請求項1所述的成像方法，其中所述第一影像的信噪比小於2¹⁰ 。
如請求項1所述的成像方法，其中所述第二影像的信噪比大於2¹⁶ 。
如請求項1所述的成像方法，其中所述第二影像的信噪比至少為所述第一影像的信噪比的2⁶ 。
如請求項1所述的成像方法，其中所述第一影像中的噪聲由散粒噪聲組成。
如請求項1所述的成像方法，其中所述第二影像中的噪聲由散粒噪聲組成。
如請求項1所述的成像方法，更包括在捕獲所述第二影像之前防止所述區域之外的所述組織暴露於所述輻射。
如請求項1所述的成像方法，其中所述第二影像是以比所述第一影像更高的輻射劑量捕獲的。
如請求項1所述的成像方法，其中所述組織是人體的乳腺組織。
如請求項1所述的成像方法，其中所述輻射是X射線。
如請求項1所述的成像方法，其中所述第一影像和所述第二影像是使用影像感測器捕獲的，所述影像感測器被配置為在一段時間內對入射在所述影像感測器的多個像素上的輻射粒子數進行計數。
如請求項11所述的成像方法，其中所述影像感測器包括：輻射吸收層，包括電觸點；第一電壓比較器，被配置為將所述電觸點的電壓與第一閾值進行比較；第二電壓比較器，被配置為將所述電壓與第二閾值進行比較；計數器，被配置為記錄入射在所述輻射吸收層上的輻射粒子的數目；控制器；其中所述控制器被配置為從所述第一電壓比較器確定所述電壓的絕對值等於或超過所述第一閾值的絕對值時開始時間延遲；其中所述控制器被配置為在所述時間延遲期間啟動所述第二電壓比較器；其中所述控制器被配置為當所述第二電壓比較器確定所述電壓的絕對值等於或超過所述第二閾值的絕對值時，使得所述輻射粒子中的至少一個的數目增加一。
如請求項12所述的成像方法，其中所述影像感測器不包括閃爍體。
一種電腦程序產品，包括其上記錄有指令的非暫時性電腦可讀介質，所述指令由實現請求項1-13中的任一項的所述成像方法的電腦執行。
一種成像系統，包括：輻射源，被配置為將輻射引導至組織；夾具，其被配置為用來壓縮所述組織；一種具有窗口的罩幕，所述罩幕被配置為調整所述窗口相對於所述夾具的位置並調整所述窗口的尺寸，其中除了在窗口裡，所述輻射不能穿透所述罩幕；影像感測器；處理器，被配置為：使所述影像感測器利用所述輻射捕獲所述組織的第一影像，根據所述第一影像選擇所述組織的區域，使所述罩幕調整所述窗口的位置和大小，以使所述區域與所述窗口範圍一致，並且使所述影像感測器利用所述輻射捕獲所述區域中的所述組織的第二影像；其中，所述第二影像的信噪比高於所述第一影像的信噪比。
如請求項15所述的成像系統，其中所述第一影像的信噪比小於2¹⁰ 。
如請求項15所述的成像系統，其中所述第二影像的信噪比大於2¹⁶ 。
如請求項15所述的成像系統，其中所述第二影像的信噪比至少為所述第一影像的信噪比的2⁶ 。
如請求項15所述的成像系統，其中所述第一影像中的噪聲由散粒噪聲組成。
如請求項15所述的成像系統，其中所述第二影像中的噪聲由散粒噪聲組成。
如請求項15所述的成像系統，其中所述第二影像是以比所述第一影像更高的輻射劑量捕獲的。
如請求項15所述的成像系統，其中所述組織是人體的乳腺組織。
如請求項15所述的成像系統，其中所述輻射是X射線。
如請求項15所述的成像系統，其中所述影像感測器被配置為在一段時間內對入射在所述影像感測器的多個像素上的輻射粒子數進行計數。
如請求項24所述的成像系統，其中所述影像感測器包括：輻射吸收層，包括電觸點；第一電壓比較器，被配置為將所述電觸點的電壓與第一閾值進行比較；第二電壓比較器，被配置為將所述電壓與第二閾值進行比較；計數器，被配置為記錄入射在所述輻射吸收層上的輻射粒子的數目；控制器；其中所述控制器被配置為從所述第一電壓比較器確定所述電壓的絕對值等於或超過所述第一閾值的絕對值時開始時間延遲；其中所述控制器被配置為在所述時間延遲期間啟動所述第二電壓比較器；其中所述控制器被配置為當所述第二電壓比較器確定所述電壓的絕對值等於或超過所述第二閾值的絕對值時，使得所述輻射粒子中的至少一個的數目增加一。
如請求項25所述的成像系統，其中所述影像感測器不包括閃爍體。