專利名稱：基于圖像增強(qiáng)器的線掃描x射線成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及檢測裝置領(lǐng)域，尤其是輻射成^f象裝置。
背景技術(shù)：
用x射線實(shí)時(shí)成像在醫(yī)療診斷和工業(yè)檢測領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用，其中圖像增 強(qiáng)器是一種將x射線轉(zhuǎn)換為明亮的可見光圖像的射線探測儀器，利用模擬或數(shù)字?jǐn)z像機(jī)攝取在圖〗象增強(qiáng)器輸出屏上的可見光圖像，然后在枧頻顯示器或計(jì)算 機(jī)屏幕上顯示出來。這一裝置的最大優(yōu)點(diǎn)是被檢測物體的運(yùn)動(dòng)與屏幕上顯示的透視圖像之間無時(shí)間間隔，適合于對運(yùn)動(dòng)物體的連續(xù)檢測。但由于圖像增強(qiáng)器 和攝像機(jī)本身存在的噪聲的影響以及在射線照射下進(jìn)一步加大，所以透視圖像的信噪比很低，表現(xiàn)為透視圖像的噪聲大，對比度和靈敏度低，不利于操作人 員對圖像做出正確的診斷和識(shí)別，而且隨著射線能量的提高，圖像劣化越嚴(yán)重。 采用幀疊加法或者多幀平均法的計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)可以降低圖像噪聲提高信 噪比，但需要保糾透照物體靜止不動(dòng)，否則處理結(jié)果會(huì)變得模糊不清。所以，基于圖像增強(qiáng)器的X射線實(shí)時(shí)成像技術(shù)一般只能用于對透視圖像質(zhì)量要求不高的運(yùn)動(dòng)物體檢測。對運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行射線透視檢測并要求獲得較高圖像質(zhì)量的方法是使用線掃 描成像技術(shù)。線掃描成像每一個(gè)采樣周期只采集一行圖像數(shù)據(jù)，但由于行采樣 頻率可以達(dá)到數(shù)千赫茲，因此可以在非常短的時(shí)間內(nèi)采集數(shù)行圖像數(shù)據(jù)，然后 進(jìn)行疊加或者計(jì)算平均值來降低噪聲，而不會(huì)產(chǎn)生明顯的運(yùn)動(dòng)不清晰度，從而 獲得高質(zhì)量的透視圖像。德國NTB公司、芬蘭DT公司使用閃爍層和線形圖像傳感器配合相關(guān)的電 子電路開發(fā)了線掃描X射線探測器，可以獲得較高的圖像質(zhì)量。但由于閃爍層 的發(fā)光亮度低使得掃描速度受到限制不能滿足對運(yùn)動(dòng)速度較快的物體檢測的需 要，尤其在醫(yī)療診斷過程中將使病人接受更大的輻射傷害。雖然通過像素合并 的方法可以適當(dāng)提高掃描速度，但由于圖像分辨率的降低不能檢測出細(xì)小的組 織和結(jié)構(gòu)。同時(shí)，這種系統(tǒng)的造價(jià)非常高，不利于推廣和應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠獲得快速運(yùn)動(dòng)物體的高質(zhì)量透視圖像的基于圖像增強(qiáng)器的線掃描x射線成像裝置。本實(shí)用新型的原理是利用圖像增強(qiáng)器對輸入屏閃爍層低亮度圖像的聚焦增強(qiáng)效果，得到輸出屏上的明亮圖像，線掃描攝像機(jī)用高達(dá)80KHZ的行頻對該圖 像進(jìn)行采集并進(jìn)行降噪處理，有效降低了圖像噪聲、提高了圖像質(zhì)量，檢測速 度也大幅度提高。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的1、 基于圖像增強(qiáng)器的線掃描X射線成像裝置，具有一臺(tái)圖像增強(qiáng)器，在圖 像增強(qiáng)器后裝有一組光學(xué)系統(tǒng)，在光學(xué)系統(tǒng)的另一端裝有采樣頻率為80KHz的 線掃描攝像機(jī)，線掃描攝像機(jī)再與裝有圖像采集卡和處理線陣列數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的 積分時(shí)間、線采樣頻率軟件的PC計(jì)算機(jī)連接。2、 在圖像增強(qiáng)器輸出屏上裝有黑色光欄，光欄直徑比輸出屏直徑大2-5mm ， 在光欄中心開有一條長度與輸出屏直徑相同，寬度為0.2-1.0mm的透光孔，在圖 像增強(qiáng)器的輸入屏上裝有一組光柵。3、 線掃描攝像機(jī)與光學(xué)系統(tǒng)安裝在一個(gè)密閉的殼體內(nèi)，密閉殼體與圖像增 強(qiáng)器榆出屏端部固定。4、 安裝在PC計(jì)算機(jī)內(nèi)的處理軟件具有Wt設(shè)置、攝^^校正、圖像采集 與合成顯示、圖像處理與存儲(chǔ)。本實(shí)用新型工作時(shí)，X射線穿過被透照物體以后，在圖像增強(qiáng)器輸入熒光 屏上產(chǎn)生光電效應(yīng)激發(fā)出二次電子，二次電子通過聚焦回路在高壓電場作用下 加速向輸出磷光屏運(yùn)動(dòng)從而在輸出屏上產(chǎn)生明亮的可見光圖像；光學(xué)系統(tǒng)將可 見光圖像導(dǎo)入線掃描攝像機(jī)內(nèi)的圖像傳感器上感光并轉(zhuǎn)化為電信號，然后通過 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)化變成數(shù)字信號，保存在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中，圖像數(shù)據(jù)通過軟件完成數(shù) 椐處理，顯示和存儲(chǔ)。安裝在圖像增強(qiáng)器輸出屏上的黑色光欄的作用是遮擋攝 像區(qū)域以外的光線，減少光散射對圖像質(zhì)量的影響；為了防止X射線散射線的
影響和防止非檢測區(qū)域受到強(qiáng)射線照射，在圖像增強(qiáng)器的輸入屏上也安裝有一 組光柵。安裝在PC計(jì)算機(jī)內(nèi)的系統(tǒng)軟件具有Wt設(shè)置、攝像才械準(zhǔn)、圖像釆集與 合成顯示、圖像處理與存儲(chǔ)等主要功能。其中，參數(shù)設(shè)置是通過采集卡設(shè)置線 掃描攝像機(jī)的行采樣頻率、攝像機(jī)曝光時(shí)間、采樣積分次數(shù)；攝像機(jī)校準(zhǔn)是用 軟件的辦法消除像素之間的非一致性；圖像采集與合成顯示是按照設(shè)置的參數(shù) 將行采樣數(shù)據(jù)處理成為一幅在計(jì)算機(jī)屏幕上滾動(dòng)顯示的動(dòng)態(tài)困像，便于操作人 員對困像識(shí)別；圖像處理和存儲(chǔ)是通過對比度亮度增強(qiáng)、浮雕算法、高通濾波、 邊緣檢測等算子對圖像進(jìn)行數(shù)字變換將檢測圖像的細(xì)節(jié)更加清楚地表現(xiàn)出來， 檢測圖像可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)硬盤、光盤內(nèi)，也可以利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊。通過設(shè)置的軟件對線陣列數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的積分時(shí)間，線采樣頻率進(jìn)行設(shè)置， 行采樣頻率為0-80KHz，像素?cái)?shù)目為512-8000， A/D轉(zhuǎn)換器位數(shù)為8-16Bit。與 現(xiàn)有的X射線實(shí)時(shí)成像技術(shù)相比，圖像質(zhì)量明顯提高；與現(xiàn)有的線掃描X射線 探測器相比，掃描速度提高5倍以上，造價(jià)降低1/2。本實(shí)用新型技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的特點(diǎn)1、 現(xiàn)有的基于圖像增強(qiáng)器的X射線成像系統(tǒng)都是采用面陣列攝^4M聶取輸 出屏的圖像，采樣頻率一般為25幀/秒或30幀/秒。由于采樣頻率低，同時(shí)受 計(jì)算機(jī)總線和處理速度的限制，無法實(shí)時(shí)地對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪處理，因此屏 幕上顯示的運(yùn)動(dòng)物體透照圖像噪聲大、檢測靈敏度低。2、 現(xiàn)有的線掃描X射線探測器，利用了閃爍體材料吸收X射線后的發(fā)光原 理，直接將閃爍體材料發(fā)出的光線耦合到光電二極管或CMOS線形圖像傳感器， 實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)化。由于閃爍體材料發(fā)出的光線非常^t弱，采用的線形圖像傳感器 采集一行圖像數(shù)據(jù)的時(shí)間相對較長，使得檢測速度降低，不適合高速檢測。為 了改善這種技術(shù)的不足， 一般采用加大射線能量和使用象素合并的方法。加大 射線能量必然使被透照物體接受更大劑量的輻照，在醫(yī)療診斷時(shí)是嚴(yán)格禁止采
用的，象素合并必然導(dǎo)致圖像分辨率的成倍降低。3、本實(shí)用新型的技術(shù)采用線陣列攝膝K，每次只采集一行圖像數(shù)據(jù)，使得 處理的數(shù)據(jù)量大幅度減小，但采樣頻率最高達(dá)到80KHz，可以利用對多次采樣數(shù) 據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)積分的方法，降低圖像噪聲、提高系統(tǒng)的信噪比，從而達(dá)到提高對 運(yùn)動(dòng)物體實(shí)施X射線透照并獲得低噪聲、高靈敏度透視圖像的目的。附圖^兌明

圖1為本實(shí)用新型基于圖像增強(qiáng)器的線掃描X射線成像裝置原理示意圖； 圖2為適用于工業(yè)檢測領(lǐng)域的本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為適用于醫(yī)療診斷領(lǐng)域的本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中各序號所代表的組件名稱為1-圖像增強(qiáng)器、2-光學(xué)系統(tǒng)、3-線陣列數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、4-圖像采集卡、5-安裝有圖像處理軟件的PC計(jì)算機(jī)、6-儲(chǔ)存設(shè)備、7-輸入屏光柵、8-輸出屏光欄、9-安裝外殼、10^反射鏡。
具體實(shí)施方式
圖2顯示了本實(shí)用新型用于工業(yè)檢測的一種實(shí)施例。X射線照射到輸入屏光柵7，只有中心位置的射線能夠照射到圖像增強(qiáng)器1 的輸入屏上，經(jīng)過轉(zhuǎn)換與增強(qiáng)以后在圖像增強(qiáng)器輸出屏上顯示為明亮的圖像， 輸出屏光欄8將輸出屏圖像的可視范圍保持為一個(gè)線狀的直線照射到反射鏡10 上，經(jīng)過45。角反射后經(jīng)過光學(xué)鏡頭2聚焦在線掃描數(shù)字?jǐn)z像機(jī)3的感光面上， 經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后將圖像數(shù)據(jù)由安裝在PC計(jì)算機(jī)5內(nèi)部的采集卡接收并由系統(tǒng)軟 件進(jìn)行處理，處理后的圖像可以在計(jì)算機(jī)顯示器上進(jìn)行顯示或由硬盤、光盤進(jìn) 行保存。反射鏡10、光學(xué)鏡頭2和線陣列數(shù)字?jǐn)z^^U 3安裝在防護(hù)與安裝外殼9里
面成為一個(gè)整體。由于射線照射方向與線掃描數(shù)字相才幾垂直，因此避免了 X射線直接照射到線陣列數(shù)字?jǐn)z像機(jī)上引起攝像機(jī)的圖像品質(zhì)變壞或損壞攝像機(jī)。該結(jié)構(gòu)適用于射線能量超過160KV的場合，尤其是工業(yè)檢測領(lǐng)域。 圖3顯示了本實(shí)用新型用于醫(yī)療診斷的一種實(shí)施例。X射線照射到輸入屏光柵7，只有中心位置的射線能夠照射到圖像增強(qiáng)器1 的輸入屏上，經(jīng)過轉(zhuǎn)換與增強(qiáng)以后在圖像增強(qiáng)器輸出屏上顯示為明亮的圖像， 輸出屏光欄8將輸出屏圖像的可視范圍保持為一個(gè)線狀的直線經(jīng)過光學(xué)鏡頭2 聚焦在線掃描數(shù)字揭^jbL 3的感光面上，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后將圖像數(shù)據(jù)由安裝在 PC計(jì)算機(jī)5內(nèi)部的采集卡接收并由系統(tǒng)軟件進(jìn)行處理，處理后的圖像可以在計(jì) 算機(jī)顯示器上進(jìn)行顯示或由硬盤、光盤進(jìn)行保存。光學(xué)鏡頭2和線陣列數(shù)字?jǐn)z^^ 3安裝在外殼9里面成為以一個(gè)整體。由于 X射線直接照射到線陣列數(shù)字?jǐn)z像機(jī)上，因此該結(jié)構(gòu)只適用于射線能量低于 160KV的場合，尤其是醫(yī)療診斷領(lǐng)域。
權(quán)利要求1、基于圖像增強(qiáng)器的線掃描X射線成像裝置，具有一臺(tái)圖像增強(qiáng)器，在圖像增強(qiáng)器后裝有一組光學(xué)系統(tǒng)，其特征為在光學(xué)系統(tǒng)的另一端裝有采樣頻率為80KHz的線掃描攝像機(jī)，線掃描攝像機(jī)再與裝有圖像采集卡和處理線陣列數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的積分時(shí)間、線采樣頻率軟件的PC計(jì)算機(jī)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像增強(qiáng)器的線掃描X射線成像裝置，其特 征為在圖像增強(qiáng)器輸出屏上裝有黑色光欄，光欄直徑比輸出屏直徑大2-5mm， 在光欄中心開有一條長度與輸出屏直徑相同，寬度為0.2-1.0mm的透光孔，在圖 像增強(qiáng)器的輸入屏上裝有 一組光柵。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于圖像增強(qiáng)器的線掃描X射線成像裝置， 其特征為線掃描攝^^與光學(xué)系統(tǒng)安裝在一個(gè)密閉的殼體內(nèi)，密閉殼體與圖像 增強(qiáng)器輸出屏端部固定。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于圖像增強(qiáng)器的線掃描X射線成像裝置， 其特征為安裝在PC計(jì)算機(jī)內(nèi)的處理軟件具有Wt設(shè)置、攝^^U校正、圖像采集 與合成顯示、圖像處理與存儲(chǔ)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于圖像增強(qiáng)器的線掃描X射線成像裝置，其特 征為安裝在PC計(jì)算機(jī)內(nèi)的處理軟件具有Wt設(shè)置、攝像機(jī)校正、圖像采集與合 成顯示、圖像處理與存儲(chǔ)。
專利摘要本實(shí)用新型為基于圖像增強(qiáng)器的線掃描X射線成像裝置，涉及檢測裝置領(lǐng)域，現(xiàn)有技術(shù)由于透視圖像的信噪比很低，不能用于運(yùn)動(dòng)物體的檢測，在診斷過程中會(huì)使病人接受較大的輻射傷害，為此本實(shí)用新型采用了采樣頻率為80KHz的線掃描攝像機(jī)和具有處理線陣列數(shù)字?jǐn)z像機(jī)積分時(shí)間，線采樣頻率軟件的PC計(jì)算機(jī)組成的成像裝置，降低了圖像噪聲、提高了系統(tǒng)的信噪比，從而達(dá)到了對運(yùn)動(dòng)物體實(shí)施X射線照相，并獲得低噪聲，高靈敏透視圖像的目的。
文檔編號G01N23/04GK201022713SQ20072014792
公開日2008年2月20日 申請日期2007年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月27日
發(fā)明者孫忠誠 申請人:孫忠誠