專利名稱：一種平板探測器的監(jiān)控與校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于射線數(shù)字成像領(lǐng)域，涉及一種監(jiān)控與校正方法。
背景技術(shù)：
平板探測器是一種高度復(fù)雜的射線數(shù)字化成像設(shè)備，可用于替代傳統(tǒng)膠片的射線成像，也可作為錐束CT系統(tǒng)的成像部件。由于結(jié)構(gòu)特征和制造工藝的限制，平板探測器原始輸出圖像中存在多種瑕疵，直接影響其成像質(zhì)量，因此通常需要對平板探測器進(jìn)行必要的校正。目前關(guān)注的平板探測器的不利因素主要有3個(gè)存在暗場圖像、增益系數(shù)不一致和存在壞像素，對應(yīng)的校正方法分別是暗場校正、增益校正和壞像素校正。暗場圖像是指沒有射線照射時(shí)平板探測器的輸出值，暗場圖像在開啟射線源時(shí)將疊加到投影圖像中，并且不會隨著射線強(qiáng)度的變化而線性變化；平板探測器大量像元的輸出特性參數(shù)具有分散性， 從而產(chǎn)生增益系數(shù)不一致的問題；壞像素是對射線強(qiáng)度反應(yīng)異常的像元，由于平板探測器的像元數(shù)量巨大，制造工藝復(fù)雜，因而壞像素一般不可避免。這3方面的常規(guī)校正方法已比較成熟，并被平板探測器廠商廣泛采用。當(dāng)平板探測器處于良好工作狀態(tài)時(shí)，暗場圖像能夠穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，而平板探測器在長期使用中容易受到射線損傷、濕氣腐蝕、局部發(fā)熱以及元器件老化等多種因素的影響，暗場圖像可能出現(xiàn)較大幅度的波動并表現(xiàn)為隨機(jī)出現(xiàn)波動條紋，嚴(yán)重時(shí)直接導(dǎo)致常規(guī)方法校正后的圖像不可用。王苦愚、張定華、黃魁東等人在《計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)》0009，21 (7) =954-961)的文章“一種錐束CT中平板探測器輸出圖像校正方法”中提出了一種基于局部屏蔽的暗場波動估算和校正方法，取得了較好的效果，但該方法沒有考慮暗場波動是否存在，以及暗場波動量的大小，對所有圖像一律進(jìn)行逐行的暗場波動校正，這樣處理可能導(dǎo)致大量的不必要的計(jì)算。平板探測器原始輸出圖像經(jīng)過上述校正處理后，一般還要進(jìn)行對數(shù)計(jì)算，才能用于檢測評判，或者用于錐束CT重建。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在大量不必要的計(jì)算以及需要校正后對數(shù)計(jì)算的不足，本發(fā)明提供一種平板探測器的監(jiān)控與校正方法，以達(dá)到監(jiān)控平板探測器全使用周期中的暗場圖像波動，并簡化平板探測器校正步驟、減少校正計(jì)算量的目的。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟(1)在平板探測器射線接收窗的一側(cè)，安裝一金屬條，該金屬條垂直于暗場波動條紋，且可使平板探測器輸出圖像的若干列或行得到良好的射線屏蔽；(2)根據(jù)檢測需求選取平板探測器工作模式，按照常規(guī)的多幅疊加平均的方法獲取暗場圖像、基于統(tǒng)計(jì)信息分析的方法獲取壞像素模板圖像；(3)根據(jù)檢測需求選取射線照射參數(shù)，采集多幅不含被檢測物體的空白照射圖像，并將這些圖像各個(gè)像素點(diǎn)對應(yīng)像素灰度相加并平均，得到一幅空白照射圖像，再按對應(yīng)像素灰度相減的方法，從該幅空白照射圖像中減去暗場圖像，得到圖像S' (x,y)；(4)按選定平板探測器工作模式和射線照射參數(shù)照射被檢測物體，得到圖像&(x， y)；(5)按對應(yīng)像素灰度相減的方法，從圖像&&，7)中減去暗場圖像，完成暗場校正， 得到圖像S1(^y)；(6)進(jìn)行平板探測器暗場圖像波動監(jiān)控的判定計(jì)算和校正計(jì)算，得到圖像&(x， y)；所述平板探測器暗場圖像波動監(jiān)控的判定計(jì)算和校正計(jì)算步驟如下a)計(jì)算暗場圖像像素灰度均值P和灰度標(biāo)準(zhǔn)方差T ；b)取T' = (1.1 1.3)T，得到暗場圖像波動的下限E1 = P-T'和暗場圖像波動的上限ε2 = Ρ+Τ'；c)將圖像&(x，y)中屏蔽的N列或N行，采用按行像素灰度累加平均或按列像素灰度累加平均的方法，平均成ι列或ι行，記為否ω ；d)查找否(力中像素灰度的最大值疋ax和最小值耳·；e)判斷若瓦;,)/^2且及_3￡|，則認(rèn)為圖像&“，y)是穩(wěn)定的，無需進(jìn)行暗場波動校正；否則圖像&(x，y)存在暗場異常波動，此時(shí)對鞏力中的像素灰度進(jìn)行逐個(gè)判斷，若第 i個(gè)像素灰度互U)超出暗場圖像波動的上限或下限，設(shè)其暗場波動量艮00 =鞏只)-？，將 S1U, y)中第i行或第i列的所有像素灰度均減去^Cy,)。(7)按 S3(x，y) = ln[S' (χ, y)/S2 (χ, y)]計(jì)算，得到圖像&(χ，y)；(8)利用壞像素模板圖像，按常規(guī)的鄰域正常像素平均或插值的方法對圖像&(x， y)進(jìn)行壞像素校正。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提供的方法可以監(jiān)控平板探測器全使用周期中的暗場圖像波動并進(jìn)行簡便校正，無需生成增益校正圖像，并去除了常規(guī)的增益校正步驟，可直接計(jì)算得到用于后續(xù)應(yīng)用的數(shù)字圖像。相對于常規(guī)的平板探測器校正方法，本發(fā)明提供了一種更加可靠和簡便的處理方法。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。


圖1為本發(fā)明的平板探測器監(jiān)控與校正流程；圖2為實(shí)驗(yàn)鋁件采用本發(fā)明方法和傳統(tǒng)方法校正后的圖像相同位置灰度比較圖。
具體實(shí)施例方式對一鋁件進(jìn)行X射線平板探測器數(shù)字成像，X射線源為TOLON的Y. TU450-D02，平板探測器為Varian的PadCan2520，應(yīng)用本發(fā)明方法進(jìn)行平板探測器的監(jiān)控與校正，執(zhí)行以下步驟(1)在平板探測器射線接收窗的下側(cè)，安裝一 5mm厚的鉛條，該鉛條垂直于暗場波動條紋，且可使平板探測器輸出圖像的20列(該型號平板探測器的輸出圖像相對于其射線接收窗作了行列轉(zhuǎn)置)得到良好的射線屏蔽；
(2)根據(jù)檢測需求選取平板探測器工作模式為全分辨率低噪聲，按照常規(guī)的多幅疊加平均的方法獲取暗場圖像、基于統(tǒng)計(jì)信息分析的方法獲取壞像素模板圖像；(3)根據(jù)檢測需求選取射線照射參數(shù)為170kV和1. OmA,采集8幅不含被檢測物體的空白照射圖像，并將這些圖像各個(gè)像素點(diǎn)對應(yīng)像素灰度相加并平均，得到一幅空白照射圖像，再按對應(yīng)像素灰度相減的方法，從該幅空白照射圖像中減去暗場圖像，得到圖像 S' (x,y)；(4)按選定平板探測器工作模式和射線照射參數(shù)照射被檢測物體，得到圖像&(x， y)；(5)按對應(yīng)像素灰度相減的方法，從圖像&&，7)中減去暗場圖像，完成暗場校正， 得到圖像S1(^y)；(6)進(jìn)行平板探測器暗場圖像波動監(jiān)控的判定計(jì)算和校正計(jì)算，得到圖像&(x， y)；所述平板探測器暗場圖像波動監(jiān)控的判定計(jì)算和校正計(jì)算步驟如下a)計(jì)算暗場圖像像素灰度均值P和灰度標(biāo)準(zhǔn)方差T ；b)取T' =1.15T，得到暗場圖像波動的下限^=P-T'和暗場圖像波動的上限 E2 = Ρ+Τ'；c)將圖像&(x，y)中屏蔽的20列，采用按行像素灰度累加平均的方法，平均成1 列，記為互(力；d)查找所>>)中像素灰度的最大值云_和最小值瓦m ；e)判斷若畏· < E2KBmm > E1，則認(rèn)為圖像S。(x，y)是穩(wěn)定的，無需進(jìn)行暗場波動校正；否則圖像&&，y)存在暗場異常波動，此時(shí)對中的像素灰度進(jìn)行逐個(gè)判斷，若第 i個(gè)像素灰度互U)超出暗場圖像波動的上限或下限，設(shè)其暗場波動量瓦U) = B(y,)-P，將 S1U, y)中第i行或第i列的所有像素灰度均減去瓦Cy, )。(7)按 S3(x, y) = ln[S' (χ, y)/S2(x, y)]計(jì)算，得到圖像 S3(χ, y)；(8)利用壞像素模板圖像，按常規(guī)的鄰域正常像素平均或插值的方法對圖像&(x， y)進(jìn)行壞像素校正。從圖2給出的實(shí)驗(yàn)鋁件采用本發(fā)明方法和傳統(tǒng)方法校正后的圖像相同位置灰度比較可以看出，本發(fā)明提出的方法在具備平板探測器暗場監(jiān)控和省略增益校正的情況下， 將平板探測器輸出圖像校正到了與傳統(tǒng)方法相當(dāng)?shù)乃?，表明本發(fā)明方法是一種更加可靠和簡便的處理方法。
權(quán)利要求
1. 一種平板探測器的監(jiān)控與校正方法，其特征在于包括下述步驟(1)在平板探測器射線接收窗的一側(cè)，安裝一金屬條，該金屬條垂直于暗場波動條紋， 且可使平板探測器輸出圖像的若干列或行得到良好的射線屏蔽；(2)根據(jù)檢測需求選取平板探測器工作模式，按照多幅疊加平均的方法獲取暗場圖像， 按照基于統(tǒng)計(jì)信息分析的方法獲取壞像素模板圖像；(3)根據(jù)檢測需求選取射線照射參數(shù)，采集多幅不含被檢測物體的空白照射圖像，并將這些圖像各個(gè)像素點(diǎn)對應(yīng)像素灰度相加并平均，得到一幅空白照射圖像，再按對應(yīng)像素灰度相減的方法，從該幅空白照射圖像中減去暗場圖像，得到圖像S' (x,y)；(4)按選定平板探測器工作模式和射線照射參數(shù)照射被檢測物體，得到圖像&0^，7)；(5)按對應(yīng)像素灰度相減的方法，從圖像&&，7)中減去暗場圖像，完成暗場校正，得到圖像 S1(Ly)；(6)進(jìn)行平板探測器暗場圖像波動監(jiān)控的判定計(jì)算和校正計(jì)算，得到圖像&(x，y)；所述平板探測器暗場圖像波動監(jiān)控的判定計(jì)算和校正計(jì)算步驟如下a)計(jì)算暗場圖像像素灰度均值P和灰度標(biāo)準(zhǔn)方差T；b)取T'= (1.1 1.3)T，得到暗場圖像波動的下限E1 = P-T'和暗場圖像波動的上 K Ε2 = Ρ+Τ'；c)將圖像&(x，y)中屏蔽的N列或N行，采用按行像素灰度累加平均或按列像素灰度累加平均的方法，平均成1列或1行，記為所力；d)查找坎y)中像素灰度的最大值互_和最小值豆_；e)判斷若瓦晃且艮^乓，則認(rèn)為圖像&(x，y)是穩(wěn)定的，無需進(jìn)行暗場波動校正； 否則圖像&(x，y)存在暗場異常波動，此時(shí)對中的像素灰度進(jìn)行逐個(gè)判斷，若第i個(gè)像素灰度互U)超出暗場圖像波動的上限或下限，設(shè)其暗場波動量瓦(只)=^vJ-ZMfS1 (X， y)中第i行或第i列的所有像素灰度均減去瓦(X)；(7)i$s3(x,y) = ln[S' (χ, y)/S2 (χ, y)]計(jì)算，得到圖像&(χ，y)；(8)利用壞像素模板圖像，按鄰域正常像素平均或插值的方法對圖像&&，7)進(jìn)行壞像素校正。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種平板探測器的監(jiān)控與校正方法，在平板探測器射線接收窗一側(cè)安裝一金屬條，獲取暗場圖像和壞像素模板圖像，采集多幅空白照射圖像，合成一幅后減去暗場圖像，得到圖像S′(x，y)；照射被檢測物體得到圖像S0(x，y)；進(jìn)行暗場校正得到圖像S1(x，y)；進(jìn)行平板探測器暗場圖像波動監(jiān)控的判定計(jì)算和校正計(jì)算，得到圖像S2(x，y)；得到圖像S3(x，y)＝ln[S′(x，y)/S2(x，y)]；利用壞像素模板圖像，對圖像S3(x，y)進(jìn)行壞像素校正。本發(fā)明提供的方法可以監(jiān)控平板探測器全使用周期中的暗場圖像波動并進(jìn)行簡便校正，無需生成增益校正圖像，并去除了常規(guī)的增益校正步驟，可直接計(jì)算得到用于后續(xù)應(yīng)用的數(shù)字圖像。
文檔編號G06T5/50GK102426376SQ20111023049
公開日2012年4月25日 申請日期2011年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月11日
發(fā)明者張華 , 張定華, 黃魁東 申請人:西北工業(yè)大學(xué)