技术领域
[0001] 本
发明属于放射影像
图像处理技术领域，特别是涉及一种平板探测器以及消除平板探测器图像残影的方法。
背景技术
[0002] 当前，非晶
硅或非晶硒
X射线平板探测器，由于其本身的物理特性，在过饱和剂量曝光时，由于电荷无法一次性释放，目标图像会存在残影的问题，且一旦出现图像残影，无法从
硬件上消除，需要时间进行自然衰减，后续曝光拍摄的图像，都会存在残影的干扰。
[0003] 目前的非晶硅或非晶硒X射线平板探测器，会存在图像残影这一现象，是由
闪烁体(如碘化铯、琉
氧化钆)余辉及TFT sensor、photo Diode、本身RC以及材料(非晶硅、非晶硒)
缺陷态等原因同时造成的，会严重影响临床诊断。目前的平板探测器厂商，大多只是对图像进行本底校正、增益校正和坏点、坏线校正而已，考虑问题都是基于单一因素的影响，并没有将平板探测器看作一个小系统，对图像残影进行校正。因此，由于图像lag信息的自然衰减规律，大剂量后曝光拍摄的图像，存在残影的可能非常大，这会导致图像失真，影响临床诊断。当前，大多数企业或科研单位，主要还是通过硬件上的改进，如重新设计
电路，改进FPGA的工作时序，或者改进玻璃的工艺制成，以此来消除或者降低图像残影。但是，从目前来看，这些技术手段繁琐、复杂且
风险高，代价昂贵，效果也不尽人意，无法做到图像无可见残影。
[0004] 也有部分企业或研究机构从图像处理技术
角度出发，利用前一
帧图像的具体区域特征，进行参考图像获取，并设计理论
算法，如
专利CN103377464A，对目标图像和参考图像进行梯度域变换，经过差分运算后获得去除残影的最终梯度图像，最后进行逆变换，恢复得到时域图像。该方法，算法比较复杂，
像素计算量大，实时性差，且无法准确消除目标图像与残影信息之间相交接的边缘残影，会形成明显的带状残影。其次，该算法只是针对相邻两帧图像之间的残影消除，并未考量多次过饱和剂量曝光下的图像残影消除。对多次、隔帧残影，算法并未具有很好的鲁棒性，导致校正结果会错乱，甚至引起过校正，图像有效信息被错误去除而引起的严重失真。
[0005] 鉴于上述的分析概括，从软硬件技术角度来说，消除或者降低图像残影，具备极大的改进和提高空间。
发明内容
[0006] 鉴于以上所述
现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种平板探测器以及消除平板探测器图像残影的方法，用于解决现有技术中平板探测器图像残影难以有效消除的问题。
[0007] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种消除平板探测器图像残影的方法，包括步骤：
[0008] 1)使用平板探测器进行曝光，采集一帧原始亮场图像及一帧原始暗场图像，并记录所述原始亮场图像的采集时间点t1；
[0009] 2)使用平板探测器继续曝光，采集一帧原始亮场图像及一帧原始暗场图像，并记录所述原始亮场图像的采集时间点t2；
[0010] 3)根据图像残影的自然衰减规律，结合t1与t2之间的时间间隔获取加权系数；
[0011] 4)利用步骤3)中加权系数对步骤1)采集的原始暗场图像进行补偿后通过差分运算对步骤2)中采集的原始亮场图像进行图像残影校正。
[0012] 作为本发明的消除平板探测器图像残影的方法的一种优选方案，步骤1)及步骤2)中，均还包括对采集到的原始亮场图像及原始暗场图像进行本底校正、增益校正及坏点/坏线校正的步骤。
[0013] 作为本发明的消除平板探测器图像残影的方法的一种优选方案，步骤3)中，获得加权系数K(t1，t2)的方法为拟合各个(T1,T2)点的图像残影信息情况，确定其自然衰减规律符合的公式：
[0014] K(t1,t2)＝a*f(t1,t2)+b*g(t1,t2)
[0015] 其中，a和b分别为常量系数，f(t1,t2)和g(t1,t2)为一对指数函数。
[0016] 作为本发明的消除平板探测器图像残影的方法的一种优选方案，步骤4)中，差分运算公式为：
[0017] E1′＝E1-K(t1,t2)*L1+K(t1,t2)*Avg
[0018] 其中，E1′为图像残影校正后的亮场图像，E1为步骤2)中采集的原始亮场图像，K(t1,t2)为加权系数L1为步骤1)中采集的原始暗场图像，Avg为基于L1的区域特性得到的L1中部分像素点的平均值或中值。
[0019] 作为本发明的消除平板探测器图像残影的方法的一种优选方案，步骤4)之后还包括一下步骤：
[0020] 5)将最近一次曝光采集的原始暗场图像进行
迭代更新；
[0021] 6)使用平板探测器再次曝光，采集一帧原始亮场图像及一帧原始暗场图像，并记录所述原始亮场图像的采集时间点；
[0022] 7)依据加权系数对步骤5)中迭代更新后的原始暗场图像进行补偿后通过差分运算对步骤6)中采集的原始亮场图像进行图像残影校正；
[0023] 8)重复步骤5)至步骤7)直至得到最终的图像。
[0024] 作为本发明的消除平板探测器图像残影的方法的一种优选方案，步骤5)中，迭代更新公式为：
[0025]
[0026] 其中，Ls′为更新后的原始暗场图像，Ls为最近一次曝光采集的原始暗场图像，K为最近一次曝光采集的原始暗场图像与下一次曝光采集的原始亮场图像之间的时间间隔系数，G1为最近一次曝光采集的原始暗场图像与上一次曝光采集的原始暗场图像之间的时间间隔系数，G2为上一次曝光采集的原始暗场图像与下一次曝光采集的原始亮场图像之间的时间间隔。
[0027] 作为本发明的消除平板探测器图像残影的方法的一种优选方案，步骤7)中，还包括对采集到的原始亮场图像及原始暗场图像进行本底校正、增益校正及坏点/坏线校正的步骤。
[0028] 作为本发明的消除平板探测器图像残影的方法的一种优选方案，步骤8)中，差分运算公式为：
[0029] Es′＝Es-K(t1,t2)*Ls′+K(t1,t2)*Avg
[0030] 其中，Es′为图像残影校正后的亮场图像，Es为步骤7)中采集的原始亮场图像，K(t1,t2)为加权系数，Ls′Ls为步骤5)中迭代更新后的原始暗场图像，Avg为基于Ls′的区域特性得到的Ls′中部分像素点的平均值或中值。
[0031] 本发明还提供一种平板探测器，所述平板探测器包括：
[0032]
图像采集模
块，适于采集原始亮场图像及原始暗场图像；
[0033] 图像处理模块，与所述图像采集模块相连接，适于对采集的原始暗场图像进行本底校正、增益校正、坏点/坏线校正、依据加权系数进行加权系数补偿及迭代更新，并对原始亮场图像进行本底校正、增益校正、坏点/坏线校正及图像残影校正；
[0034] 图像显示模块，与所述图像处理模块相连接，适于显示所述图像处理模块处理后的最终的图像。
[0035] 作为本发明的平板探测器的一种优选方案，所述图像采集模块包括：X射线单元、闪烁体及TFT面板以及PCB电路，所述X射线单元、所述闪烁体及TFT面板以及所述PCB电路依次相连接。
[0036] 作为本发明的平板探测器的一种优选方案，所述图像采集模块包括：
[0037] 基本校正单元，与所述图像采集模块相连接，适于对采集的原始亮场图像及原始暗场图像进行本底校正、增益校正及坏点/坏线校正；
[0038] 图像残影校正单元，与所述基本校正单元相连接，适于将基本校正后的原始暗场图像依据加权系数进行加权系数补偿及迭代更新，并依据加权系数补偿及迭代更新后的所述原始暗场图像对原始亮场图像进行图像残影校正。
[0039] 作为本发明的平板探测器的一种优选方案，所述平板探测器还包括系统控
制模块，所述系统
控制模块与所述图像采集模块、所述图像处理模块及所述图像显示模块相连接，适于实现对所述图像采集模块、所述图像处理模块及所述图像显示模块的控制。
[0040] 如上所述，本发明的消除平板探测器图像残影的方法及平板探测器，具有以下有益效果：本发明的方法不对图像进行时域变换，也不对图像进行分割、截断或特征提取，只是在曝光的时候分别提取原始亮场图像及原始暗场图像，对原始暗场图像进行加权系数补偿、迭代更新处理后，将原始亮场图像与处理后的原始暗场图像进行差分运算即可消除平板探测器图像残影，整个方法流程简明、算法精简，具有高度的实用性和系统可集成性，具有客观的市场应用价值和临床实用性、适用性；同时，该方法不但适用于动态本底校正后的图像残影消除，也适用于静态本底校正后的图像残影消除，不但消除两帧之间的图像残影，还可以彻底消除多次隔帧的图像残影。适用于推广到各个类型平板探测器的使用，解决了静态本底校正中的图像残影问题，实现临床图像无可见残影。
附图说明
[0041] 图1显示为本发明
实施例一中提供的消除平板探测器图像残影的方法的
流程图。
[0042] 图2显示为本发明实施例一中提供的消除平板探测器图像残影的方法中的原始暗场图像迭代更新的示意图。
[0043] 图3显示为采用本发明实施例一中提供的消除平板探测器图像残影的方法处理前后的对比图。
[0044] 图4显示为本发明实施例二中提供的平板探测器的结构
框图。
[0045] 元件标号说明
[0046] 1 图像采集模块
[0047] 11 X射线单元
[0048] 12 闪烁体及TFT面板
[0049] 13 PCB电路
[0050] 2 图像处理模块
[0051] 21 基本校正单元
[0052] 22 图像残影校正单元
[0053] 3 图像显示模块
[0054] 4 系统控制模块
具体实施方式
[0055] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本
说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0056] 请参阅图1～图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0057] 实施例一
[0058] 如图1所示，本实施例提供一种消除平板探测器图像残影的方法，从成像角度来说，所谓的图像残影是指余辉增殖效应，是采集两张或两张以上原始亮场图时，当前原始亮场图像中会残留有前一次或多次的图像信息，会出现的一种伪影现象。所述消除平板探测器图像残影的方法包括以下步骤：
[0059] 1)使用平板探测器进行曝光，采集一帧原始亮场图像及一帧原始暗场图像，并记录所述原始亮场图像的采集时间点t1；
[0060] 2)使用平板探测器继续曝光，采集一帧原始亮场图像及一帧原始暗场图像，并记录所述原始亮场图像的采集时间点t2；
[0061] 3)根据图像残影的自然衰减规律，结合t1与t2之间的时间间隔获取加权系数；
[0062] 4)利用步骤3)中加权系数对步骤1)采集的原始暗场图像进行补偿后通过差分运算对步骤2)中采集的原始亮场图像进行图像残影校正。
[0063] 在步骤1)中，请参阅图1中的S1步骤，使用平板探测器进行曝光，采集一帧原始亮场图像及一帧原始暗场图像，并记录所述原始亮场图像的采集时间点t1。
[0064] 作为示例，使用平板探测器进行曝光之前，初始化所述平板探测器。为了便于区分，可以将该步骤中采集的原始亮场图像记为E0，将该步骤中采集的原始暗场图像记为L1，L1中含有E0的图像残影(lag)信息。
[0065] 作为示例，采集一帧所述原始亮场图像及一帧所述原始暗场图像之后，还包括对采集到的原始亮场图像及原始暗场图像进行本底校正、增益校正及坏点/坏线校正的步骤。上对采集到的原始亮场图像及原始暗场图像进行本底校正、增益校正及坏点/坏线校正均为图像的基本校正，为本领域人员所熟知的技术，这里不再累述。
[0066] 需要说明的是，由于步骤1)为初始平板探测器，即曝光之前并无图像残影信息存在，因此，该步骤中采集的原始亮场图像E0无需进行图像残影校正，即可在图像显示模块中予以显示。
[0067] 在步骤2)中，请参阅图1中的S2步骤，使用平板探测器继续曝光，采集一帧原始亮场图像及一帧原始暗场图像，并记录所述原始亮场图像的采集时间点t2。
[0068] 作为示例，为了便于区分，可以将该步骤中采集的原始亮场图像记为E1，将该步骤中采集的原始暗场图像记为L2。
[0069] 作为示例，采集一帧所述原始亮场图像及一帧所述原始暗场图像之后，还包括对采集到的原始亮场图像及原始暗场图像进行本底校正、增益校正及坏点/坏线校正的步骤。上对采集到的原始亮场图像及原始暗场图像进行本底校正、增益校正及坏点/坏线校正均为图像的基本校正，为本领域人员所熟知的技术，这里不再累述。
[0070] 在步骤3)中，请参阅图1中的S3步骤，根据图像残影的自然衰减规律，结合t1与t2之间的时间间隔获取加权系数。
[0071] 作为示例，根据t1与t2的时间间隔，基于图像残影自然衰减物理特性曲线，获得加权系数K(t1，t2)的方法为拟合各个(T1,T2)点的图像残影信息情况，确定其自然衰减规律符合的公式：
[0072] K(t1,t2)＝a*f(t1,t2)+b*g(t1,t2)
[0073] 其中，a和b分别为常量系数，f(t1,t2)和g(t1,t2)为一对指数函数，即K(t1，t2)为符合双指数衰减的物理曲线。
[0074] 在步骤4)中，请参阅图1中的S4步骤，利用步骤3)中加权系数对步骤1)采集的原始暗场图像进行补偿后通过差分运算对步骤2)中采集的原始亮场图像进行图像残影校正。
[0075] 作为示例，该步骤中，差分运算公式为：
[0076] E1′＝E1-K(t1,t2)*L1+K(t1,t2)*Avg
[0077] 其中，E1′为图像残影校正后的亮场图像，E1为步骤2)中采集的原始亮场图像，K(t1,t2)为加权系数，L1为步骤1)中采集的原始暗场图像，Avg为基于L1的区域特性得到的L1中部分像素点的平均值或中值，用于步骤2)中采集的原始亮场图像E1的整体灰度值恢复。
[0078] 当对初始化后的所述平板探测器进行两次曝光后的图像进行图像残影校正时，到步骤4)校正过程结束，即可得到最终需要的图像。但在实际应用中，需要使用平板探测器一直进行曝光拍摄，即需要进行多次曝光，此时，步骤4)之后，还应包括如下步骤：
[0079] 5)将最近一次曝光采集的原始暗场图像进行迭代更新；
[0080] 6)使用平板探测器再次曝光，采集一帧原始亮场图像及一帧原始暗场图像，并记录所述原始亮场图像的采集时间点；
[0081] 7)依据加权系数对步骤5)中迭代更新后的原始暗场图像进行补偿后通过差分运算对步骤6)中采集的原始亮场图像进行图像残影校正；
[0082] 8)重复步骤5)至步骤7)直至得到最终的图像。
[0083] 作为示例，在步骤5)中，由于图像残影的自然衰减特性会导致第二曝光及之后的每次曝光采集的原始暗场图像中含有的图像残影信息不全，所以执行步骤5)是对后续曝光的图像进行图像残影消除的关键步骤，可以抵消后续需要图像残影校正的原始亮场图像与原始暗场图像之间的图像残影信息不对等的情况。
[0084] 作为示例，步骤5)中，迭代更新公式为：
[0085]
[0086] 其中，Ls′为更新后的原始暗场图像，Ls为最近一次曝光采集的原始暗场图像，K为最近一次曝光采集的原始暗场图像与下一次曝光采集的原始亮场图像之间的时间间隔系数，即K为图2中第二次曝光采集的原始暗场图像L2与第三次曝光采集的原始亮场图像E2之间的时间间隔系数；G1为最近一次曝光采集的原始暗场图像与上一次曝光采集的原始暗场图像之间的时间间隔系数，即G1为图2中第一次曝光采集的原始暗场图像L1与第二次曝光采集的暗场图像L2之间的时间间隔系数；G2为上一次曝光采集的原始暗场图像与下一次曝光采集的原始亮场图像之间的时间间隔系数，即G2为第一次曝光采集的原始暗场图像L1与第三次曝光采集的原始亮场图像E2之间的时间间隔系数。
[0087] 需要说明的是，当步骤5)承接步骤4)时，所述“最近一次曝光”即为步骤2)中对应的曝光。
[0088] 需要进一步说明的是，迭代更新公式中，K为对应时间间隔的加权系数，G1及G2为基于平板探测器在饱和剂量下的空曝光，进行等间隔的多帧原始暗场图像的采集获得的基于对应时间间隔的离散G数值拟合构造出的函数。
[0089] 作为示例，步骤6)中，采集一帧所述原始亮场图像及一帧所述原始暗场图像之后，还包括对采集到的原始亮场图像及原始暗场图像进行本底校正、增益校正及坏点/坏线校正的步骤。上对采集到的原始亮场图像及原始暗场图像进行本底校正、增益校正及坏点/坏线校正均为图像的基本校正，为本领域人员所熟知的技术，这里不再累述。
[0090] 作为示例，步骤7)中，差分运算公式为：
[0091] Es′＝Es-K(t1,t2)*Ls′+K(t1,t2)*Avg其中，Es′为图像残影校正后的亮场图像，Es为步骤7)中采集的原始亮场图像，K(t1,t2)为加权系数，Ls′为步骤5)中迭代更新后的原始暗场图像，Avg为基于Ls′的区域特性得到的Ls′中部分像素点的平均值或中值。
[0092] 作为示例，步骤8)中，可以根据实际需要设定重复步骤5)至步骤7)的次数。
[0093] 需要说明的是，步骤8)中，第一次重复步骤5)至步骤7)中，重复步骤5)中对应所述的“最近一次曝光”为对应步骤6)中的曝光。以后的重复循环过程中，依次类推，此次不在穷举。
[0094] 图3为采用本实施例中所述的消除平板探测器图像残影的方法对图像进行处理前后的对比图，其中图(a)为处理前的图像，(b)为处理后的图像，由图3中图(a)及图(b)可以明显看出：在处理前，图(a)中的图像中存在明显的模糊的图像残影，处理后，图(b)中的图像非常清晰，对应于图(a)中的图像残影已被完全去除。
[0095] 本发明的方法不对图像进行时域变换，也不对图像进行分割、截断或特征提取，只是在曝光的时候分别提取原始亮场图像及原始暗场图像，对原始暗场图像进行加权系数补偿、迭代更新处理后，将原始亮场图像与处理后的原始暗场图像进行差分运算即可消除平板探测器图像残影，整个方法流程简明、算法精简，具有高度的实用性和系统可集成性，具有客观的市场应用价值和临床实用性、适用性；同时，该方法不但适用于动态本底校正后的图像残影消除，也适用于静态本底校正后的图像残影消除，不但消除两帧之间的图像残影，还可以彻底消除多次隔帧的图像残影。适用于推广到各个类型平板探测器的使用，解决了静态本底校正中的图像残影问题，实现临床图像无可见残影。
[0096] 实施例二
[0097] 请参阅图4，本发明还提供一种平板探测器，所述平板探测器包括：图像采集模块1，所述图像采集模块1适于采集原始亮场图像及原始暗场图像；图像处理模块2，所述图像处理模块2与所述图像采集模块1相连接，适于采用实施例一中所述的方法对采集的原始暗场图像进行本底校正、增益校正、坏点/坏线校正、依据加权系数进行加权系数补偿及迭代更新，并对原始亮场图像进行本底校正、增益校正、坏点/坏线校正及图像残影校正；图像显示模块3，所述图像显示模块3与所述图像处理模块2相连接，适于显示所述图像处理模块2处理后的最终的图像。
[0098] 作为示例，所述图像采集模块1包括：X射线单元11、闪烁体及TFT面板12以及PCB电路13，所述X射线单元11、所述闪烁体及TFT面板12以及所述PCB电路13依次相连接。
[0099] 作为示例，所述图像采集模块2包括：基本校正单元21，所述基本校正单元21与所述图像采集模块1相连接，适于对采集的原始亮场图像及原始暗场图像进行本底校正、增益校正及坏点/坏线校正；图像残影校正单元22，所述图像残影校正单元22与所述基本校正单元21相连接，适于采用实施例一所述的方法将基本校正后的原始暗场图像依据加权系数进行加权系数补偿及迭代更新，并依据加权系数补偿及迭代更新后的所述原始暗场图像对原始亮场图像进行图像残影校正。
[0100] 作为示例，所述平板探测器还包括系统控制模块3，所述系统控制模块3与所述图像采集模块1、所述图像处理模块2及所述图像显示模块3相连接，适于实现对所述图像采集模块1、所述图像处理模块2及所述图像显示模块3的控制。
[0101] 综上所述，本发明的消除平板探测器图像残影的方法及平板探测器，所述消除平板探测器图像残影的方法包括以下步骤：1)使用平板探测器进行曝光，采集一帧原始亮场图像及一帧原始暗场图像，并记录所述原始亮场图像的采集时间点t1；2)使用平板探测器继续曝光，采集一帧原始亮场图像及一帧原始暗场图像，并记录所述原始亮场图像的采集时间点t2；3)根据图像残影的自然衰减规律，结合t1与t2之间的时间间隔获取加权系数；4)利用步骤3)中加权系数对步骤1)采集的原始暗场图像进行补偿后通过差分运算对步骤2)中采集的原始亮场图像进行图像残影校正。本发明的方法不对图像进行时域变换，也不对图像进行分割、截断或特征提取，只是在曝光的时候分别提取原始亮场图像及原始暗场图像，对原始暗场图像进行加权系数补偿、迭代更新处理后，将原始亮场图像与处理后的原始暗场图像进行差分运算即可消除平板探测器图像残影，整个方法流程简明、算法精简，具有高度的实用性和系统可集成性，具有客观的市场应用价值和临床实用性、适用性；同时，该方法不但适用于动态本底校正后的图像残影消除，也适用于静态本底校正后的图像残影消除，不但消除两帧之间的图像残影，还可以彻底消除多次隔帧的图像残影。适用于推广到各个类型平板探测器的使用，解决了静态本底校正中的图像残影问题，实现临床图像无可见残影。
[0102] 所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0103] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。根据本发明的技术方案或者构思进行相应的改动或者替换，比如对目标图像和对比图像的预处理方式(校正方式)的改动，对加权系数的产生采用类似的数学公式进行计算(如指数函数、高斯函数、高次非线性函数等)以及对连续三帧或者以上曝光图像基于本发明方式进行重复迭代计算，都应该属于本发明所附有的
权利要求和保护范围。
[0104] 任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
