技术领域
[0001] 本
发明属于医疗设备及
图像处理领域，特别是涉及一种平板探测器以及降低平板探测器图像残影的方法。
背景技术
[0002]
X射线平板探测器主流为非晶
硅和非晶硒，由于非晶硅和非晶硒平板探测器本身的物理特性：一定拍摄条件下，它们的曝光图像上都会存在着残影的问题，即第n次(n>1)成像时所获得的影像残留第1～n-1次被拍摄物体的影响，且这种影响程度根据第1～n-1次的顺序，呈现逐渐递增的效果。一旦出现图像残影，则需要很长时间进行自然衰减，才能完全消除图像残影的影响。
[0003] 当前，大多研发平板探测器的企业或研究单位，主要还是通过
硬件上的改进来降低图像残影，如改善玻璃的工艺制成。但是，这些技术手段繁琐、复杂且昂贵。此外，随着计算机处理技术不断应用于医疗器械领域，也有部分企业或研究机构从图像处理技术
角度，设计理论
算法，进行计算机图像后处理，如
专利CN103377464A对含残影的图像进行时频变换，并进行图像去噪、图像特征提取等一系列相关算法的处理，这在一定程度上实现了图像残影的降低或消除。但是，这类理论算法，不具备很强的适用性，对于不同X射线剂量下的不同物体的残影，依然无法做到实时、有效合理地降低或者消除。而且，有时还会带入
副作用，图像在降低或者消除残影的同时，往往会出现不同程度的图像失真，影响图像的完整性。
发明内容
[0004] 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降低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。
[0005] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种降低平板探测器图像残影的方法，包括步骤：
[0006] 1)采集第一目标图像，并记录采集时间点T1、曝光窗口的大小D1，采集原始暗场图像n
帧，所述第一目标图像、原始暗场图像具有固定偏移量；
[0007] 2)对第一目标图像进行固定偏移量校正，算法包括：
[0008]
[0009] 其中，n根据第一目标图像的固定偏移量校正方式以及第一帧原始暗场图像的残影量确定；Pi(x,y)是某幅图像上各个
像素点，x为图像的宽度坐标，y为图像的高度坐标；
[0010] Map_2(x，y)＝(I(x，y)-Avg_I)/Avg_I
[0011] 其中，I(x,y)是图像I经过固定偏移量校正后的亮场图；Avg_I是图像I的所有像素点累加后的平均值；
[0012] Ghost_template1＝(Dark_1-Map_1+C)/(1+Map_2)
[0013] Target_image1＝(Light_1-Map_1+C)/(1+Map_2)
[0014] 其中，Dark_1为第一帧原始暗场图像，Light_1为第一目标图像，C为预设的固定常数；
[0015] 3)采集第二目标图像，并记录采集时间点T2、曝光窗口的大小D2，采集原始暗场图像n帧，并根据步骤2)的固定偏移量校正的算法，获得Ghost_template2以及Target_image2；
[0016] 4)根据图像残影的自然衰减规律，利用T1和T2之间的时间间隔以及D1和D2的变化，设置加权系数，作用到Ghost_template1，用以定量对比图像Ghost_template1到目标图像Target_image2之间的图像残影衰减量；
[0017] 5)对目标图像Target_image2和对比图像Ghost_template1进行对应像素点的减法运算，获得最终校正图像。
[0018] 作为本发明的降低平板探测器图像残影的方法的一种优选方案，所述固定偏移量为由于平板探测器中的
电子电路、ROIC、Gate IC及像素本身存在的干扰信息造成原始暗场图像、及第一目标图像存在的本底噪声。
[0019] 作为本发明的降低平板探测器图像残影的方法的一种优选方案，步骤2)中，还包括对原始暗场图像、及第一目标图像进行Gain校正及Defect校正的步骤，步骤3)中，还包括对原始暗场图像、及第二目标图像进行Gain校正及Defect校正的步骤。
[0020] 作为本发明的降低平板探测器图像残影的方法的一种优选方案，步骤4)中，获得加权系数K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：
[0021]
[0022] 其中，G(T1,T2)是一个自变量是T1、T2的函数，I0(x,y)是某一(T1,T2)点下经过固定偏移量校正后的目标图像的各个像素点的灰度值，Avg_I0是I0(x,y)的所有像素点累加后的平均值，I1(x,y)是对应某一(T1,T2)点的经过固定偏移量校正后的对比图像的各个像素点的灰度值，Avg_I1是I1的所有像素点累加后的平均值。
[0023] 进一步地，步骤4)中，由于前后二次曝光窗口的差异会引起玻璃漏
电流的变化，从而改变图像残影的大小，需根据曝光窗口设置
漏电流补偿系数Kd，拟合各个曝光窗口下的图像残影信息情况，确定其符合的公式：
[0024]
[0025] 其中，W(D1,D2)是自变量为D1、D2的函数，G(T1,T2)是某一(T1,T2)点下的理论计算值，I0(x,y)是某一(D1,D2)点下，对应某一(T1,T2)点的经过固定偏移量校正后的目标图像的各个像素点的灰度值，Avg_I0是I0(x,y)的所有像素点累加后的平均值，I1(x,y)是对应某一(D1,D2)点和(T1,T2)点的经过固定偏移量校正后的对比图像的各个像素点的灰度值，Avg_I1是I1的所有像素点累加后的平均值。
[0026] 进一步地，步骤5)中，对目标图像Target_image2和对比图像Ghost_template1进行对应像素点的减法运算，获得最终校正图像：
[0027] Corrected_image＝PT2(x，y)-K1*K*Kd*(PG1(x，y)-C)
[0028] 其中，PT2(x,y)是目标图像Target_image2上的各个像素点灰度值，PG1(x,y)是对比图像Ghost_template1上的各个像素点灰度值，K1是微调系数。
[0029] 本发明还提供一种平板探测器，包括：
[0031] 图像处理模块，用于实现目标图像和对比图像的图像校正工作，根据对比图像和目标图像之间的时间间隔以及曝光窗口大小，实现影响目标图像残影信息量的图像残影衰减系数K以及玻璃漏电流补偿系数Kd的函数计算，并通过减法公式，将图像残影从目标图像中减去，以终降低或者消除图像残影，获得最终的图像；
[0032] 系统控
制模块，用于实现图像采集模块、图像处理模块及图像显示模块的控制；
[0033] 图像显示模块，用于显示最终的图像。
[0034] 作为本发明的平板探测器的一种优选方案，所述图像处理模块中，目标图像和对比图像的图像校正工作包括：offset校正、Gain校正及Defect校正。
[0035] 进一步地，所述offset校正包括：
[0036] 依据采集的第一目标图像的时间点T1、曝光窗口的大小D1，以及采集的n帧原始暗场图像，采用算法：
[0037]
[0038] 其中，n根据第一目标图像的固定偏移量校正方式以及第一帧原始暗场图像的残影量确定；Pi(x,y)是某幅图像上各个像素点，x为图像的宽度坐标，y为图像的高度坐标；
[0039] Map_2(x，y)＝(I(x，y)-Avg_I)/Avg_I
[0040] 其中，I(x,y)是图像I经过固定偏移量校正后的亮场图；Avg_I是图像I的所有像素点累加后的平均值；
[0041] Ghost_template1＝(Dark_1-Map_1+C)/(1+Map_2)
[0042] Target_image1＝(Light_1-Map_1+C)/(1+Map_2)
[0043] 其中，Dark_1为第一帧原始暗场图像，Light_1为第一目标图像，C为预设的固定常数；
[0044] 依据采集第二目标图像的时间点T2、曝光窗口的大小D2，以及采集的n帧原始暗场图像，依据上述的offset校正的算法，获得第二目标图像的Ghost_template2以及Target_image2。
[0045] 进一步地，所述图像处理模块中，影响目标图像残影信息量的图像残影衰减系数K以及玻璃漏电流补偿系数Kd的函数计算包括：
[0046] 获得加权系数K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：
[0047]
[0048] 其中，G(T1,T2)是一个自变量是T1、T2的函数，I0(x,y)是某一(T1,T2)点下经过固定偏移量校正后的目标图像的各个像素点的灰度值，Avg_I0是I0(x,y)的所有像素点累加后的平均值，I1(x,y)是对应某一(T1,T2)点的经过固定偏移量校正后的对比图像的各个像素点的灰度值，Avg_I1是I1的所有像素点累加后的平均值；
[0049] 由于前后二次曝光窗口的差异会引起玻璃漏电流的变化，从而改变图像残影的大小，需根据曝光窗口设置漏电流补偿系数Kd，拟合各个曝光窗口下的图像残影信息情况，确定其符合的公式：
[0050]
[0051] 其中，W(D1,D2)是自变量为D1、D2的函数，G(T1,T2)是某一(T1,T2)点下的理论计算值，I0(x,y)是某一(D1,D2)点下，对应某一(T1,T2)点的经过固定偏移量校正后的目标图像的各个像素点的灰度值，Avg_I0是I0(x,y)的所有像素点累加后的平均值，I1(x,y)是对应某一(D1,D2)点和(T1,T2)点的经过固定偏移量校正后的对比图像的各个像素点的灰度值，Avg_I1是I1的所有像素点累加后的平均值。
[0052] 进一步地，所述图像处理模块中，通过减法公式，将图像残影从目标图像中减去，以终降低或者消除图像残影，获得最终的图像的步骤包括：
[0053] 对目标图像Target_image2和对比图像Ghost_template1进行对应像素点的减法运算，获得最终校正图像：
[0054] Corrected_image＝PT2(x，y)-K1*K*Kd*(PG1(x，y)-C)
[0055] 其中，PT2(x,y)是目标图像Target_image2上的各个像素点灰度值，PG1(x,y)是对比图像Ghost_template1上的各个像素点灰度值，K1是微调系数。
[0056] 如上所述，本发明的平板探测器以及降低平板探测器图像残影的方法，具有以下有益效果：本发明解决的技术问题是在保证图像
质量的同时，降低或者消除当前帧(第n次，且n>1)图像上残留的前几帧图像(第1～n-1次)的信息。通过在目标图像前插入多帧自动采集的对比图像的方式，利用校正后的对比图像具有相同性质的图像残影，对目标图像上含残影信息的各像素点的进行公式计算，实现在不增加现有硬件成本的
基础上，降低或消除图像残影的目的，且该方法具备高度的集成性、灵活性和可观的市场应用价值。
附图说明
[0057] 图1显示为本发明的降低平板探测器图像残影的方法的步骤流程示意图。
[0058] 图2显示为本发明的平板探测器的结构
框图。
[0059] 元件标号说明
[0060] 1 图像采集模块
[0062] 12
信号读出、放大、
模数转换子模块
[0063] 2 图像处理模块
[0064] 21 预设图像基本校正子模块
[0065] 22 图像Ghost校正子模块
[0067] 4 图像显示模块
[0068] S11～S15 步骤
具体实施方式
[0069] 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。
[0070] 请参阅图1～图2。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。
[0071] 如图1所示，本实施例提供一种降低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亮场图时会出现的一种伪影现象。所述降低平板探测器图像残影的方法包括以下步骤：
[0072] 步骤1)S11当平板探测器开机后预热一定时间后，根据预先设置好的曝光窗口(Exposure window)，进行第一次曝光，采集到第一目标图像，命名为Light_1，并记录采集时间点T1、曝光窗口(Exposure window)的大小D1；
[0073] 当采集Light_1完成后，平板探测器会自动采集原始暗场图像n帧，由于平板探测器中的
电子电路、ROIC、Gate IC及像素本身等存在干扰信息，会造成原始暗场图像、Light_1存在本底噪声，这是一种固定的偏移量(offset)。因此，需要对原始暗场图像、Light_1进行offset、gain、defect校正；
[0074] 步骤2)S12，对原始暗场图像、Light_1的offset校正的具体算法如下：
[0075]
[0076] 其中，n是根据Light_1的offset校正方式以及Dark_1的残影量确定的；Pi(x,y)是某幅图像上各个像素点，x是图像宽度坐标，y是图像高度坐标。
[0077] Map_2(x，y)＝(I(x，y)-Avg_I)/Avg_I
[0078] 其中，I(x,y)是经过offset校正后的亮场图I；Avg_I是图像I的所有像素点累加后的平均值。
[0079] Ghost_template1＝(Dark_1-Map_1+C)/(1+Map_2)
[0080] Target_image1＝(Light_1-Map_1+C)/(1+Map_2)
[0081] 其中，C是一个预设的固定常数，通常是整数。
[0082] 另外，需要说明的是，平板探测器在两次曝光之间有一个时间限定，需满足第二次曝光在Dark_n采集完成以后进行，即设置最短循环时间(Cycle time)。
[0083] 步骤3)S13，进行第二次曝光采集到第二目标图像，命名为Light_2，并同时记录采集时间点T2、曝光窗口(Exposure window)的大小D2，并按照Light_1的处理方式处理Light_2，获得Target_image2；其中，所述第二目标图像与第一目标图像为相邻的两帧图像。
[0084] 当采集Light_2完成后，平板探测器会自动采集原始暗场图像n帧，命名为Dark_1、Dark_2、……、Dark_n，并根据步骤2)的处理方式，获得Ghost_template2；
[0085] 步骤4)S14，根据图像残影的自然衰减规律，利用T1和T2之间的时间间隔以及D1和D2的变化，设置加权系数，作用到Ghost_template1，用以定量对比图像到目标图像之间的图像残影衰减量；
[0086] 具体地，需提前获得图像残影衰减系数K，本实施例根据拟合各个(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：
[0087]
[0088] 其中，G(T1,T2)是一个自变量是T1、T2的函数；
[0089] 其中，I0(x,y)是某一(T1,T2)点下经过offset校正后的目标图像的各个像素点的灰度值，Avg_I0是I0(x,y)的所有像素点累加后的平均值；
[0090] 其中，I1(x,y)是对应某一(T1,T2)点的经过offset校正后的对比图像的各个像素点的灰度值，Avg_I1是I1的所有像素点累加后的平均值。
[0091] 另外，因前后二次曝光窗口的差异会引起玻璃漏电流的变化，从而改变图像残影的大小，因此，需根据曝光窗口(Exposure window)设置漏电流补偿系数Kd，本发明根据拟合各个曝光窗口(Exposure window)下的图像残影信息情况，确定其符合的公式：
[0092]
[0093] 其中，W(D1,D2)是自变量为D1、D2的函数；
[0094] 其中，G(T1,T2)是某一(T1,T2)点下的理论计算值；
[0095] 其中，I0(x,y)是某一(D1,D2)点下，对应某一(T1,T2)点的经过offset校正后的目标图像的各个像素点的灰度值，Avg_I0是I0(x,y)的所有像素点累加后的平均值；
[0096] 其中，I1(x,y)是对应某一(D1,D2)点和(T1,T2)点的经过offset校正后的对比图像的各个像素点的灰度值，Avg_I1是I1的所有像素点累加后的平均值；
[0097] 步骤5)S15，对目标图像Target_image2和对比图像Ghost_template1进行对应像素点的减法运算，获得最终校正图像：
[0098] Corrected_image＝PT2(x，y)-K1*K*Kd*(PG1(x，y)-C)
[0099] 其中，PT2(x,y)是目标图像Target_image2上的各个像素点灰度值，PG1(x,y)是对比图像Ghost_template1上的各个像素点灰度值；
[0100] 其中，K、Kd是根据T1、T2、D1、D2实时计算G(T1,T2)、W(D1,D2)获得；
[0101] 其中，K1是微调系数。
[0102] 如图2所示，本实施例还提供一种平板探测器，在本实施例中，所述平板探测器为非晶硅X射线非晶硅平板探测器，其包括：图像采集模块1、图像处理模块2、系统控制模块3以及图像显示模块4。
[0103] 如图2所示，所述图像采集模块1用于采集图像。
[0104] 在本实施例中，所述图像采集模块1包括闪烁体以及TFT面板11，以及信号读出、放大、模数转换子模块12。
[0105] 所述闪烁体用于将X射线转换为可见光，所述TFT面板用于感应所述可见光，并将该可见光转换为
电信号。
[0106] 所述信号读出、放大、模数转换子模块12用于对TFT面板输出的电信号进行读出、放大后，进行模数转换，最后输出
数字信号。
[0107] 如图2所示，所述图像处理模块2用于实现目标图像和对比图像的图像校正工作，根据对比图像和目标图像之间的时间间隔以及曝光窗口大小，实现影响目标图像残影信息量的图像残影衰减系数K以及玻璃漏电流补偿系数Kd的函数计算，并通过减法公式，将图像残影从目标图像中减去，以终降低或者消除图像残影，获得最终的图像。
[0108] 在本实施例中，所述图像处理模块2中，目标图像和对比图像的图像校正工作包括：offset校正、Gain校正及Defect校正。
[0109] 具体地，所述offset校正包括：
[0110] 依据采集的第一目标图像的时间点T1、曝光窗口的大小D1，以及采集的n帧原始暗场图像，采用算法：
[0111]
[0112] 其中，n根据第一目标图像的固定偏移量校正方式以及第一帧原始暗场图像的残影量确定；Pi(x,y)是某幅图像上各个像素点，x为图像的宽度坐标，y为图像的高度坐标；
[0113] Map_2(x，y)＝(I(x，y)-Avg_I)/Avg_I
[0114] 其中，I(x,y)是图像I经过固定偏移量校正后的亮场图；Avg_I是图像I的所有像素点累加后的平均值；
[0115] Ghost_template1＝(Dark_1-Map_1+C)/(1+Map_2)
[0116] Target_image1＝(Light_1-Map_1+C)/(1+Map_2)
[0117] 其中，Dark_1为第一帧原始暗场图像，Light_1为第一目标图像，C为预设的固定常数；
[0118] 依据采集第二目标图像的时间点T2、曝光窗口的大小D2，以及采集的n帧原始暗场图像，依据上述的offset校正的算法，获得第二目标图像的Ghost_template2以及Target_image2，其中，所述第二目标图像与第一目标图像为相邻的两帧图像。
[0119] 进一步地，所述图像处理模块2中，影响目标图像残影信息量的图像残影衰减系数K以及玻璃漏电流补偿系数Kd的函数计算包括：
[0120] 获得加权系数K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：
[0121]
[0122] 其中，G(T1,T2)是一个自变量是T1、T2的函数，I0(x,y)是某一(T1,T2)点下经过固定偏移量校正后的目标图像的各个像素点的灰度值，Avg_I0是I0(x,y)的所有像素点累加后的平均值，I1(x,y)是对应某一(T1,T2)点的经过固定偏移量校正后的对比图像的各个像素点的灰度值，Avg_I1是I1的所有像素点累加后的平均值；
[0123] 由于前后二次曝光窗口的差异会引起玻璃漏电流的变化，从而改变图像残影的大小，需根据曝光窗口设置漏电流补偿系数Kd，拟合各个曝光窗口下的图像残影信息情况，确定其符合的公式：
[0124]
[0125] 其中，W(D1,D2)是自变量为D1、D2的函数，G(T1,T2)是某一(T1,T2)点下的理论计算值，I0(x,y)是某一(D1,D2)点下，对应某一(T1,T2)点的经过固定偏移量校正后的目标图像的各个像素点的灰度值，Avg_I0是I0(x,y)的所有像素点累加后的平均值，I1(x,y)是对应某一(D1,D2)点和(T1,T2)点的经过固定偏移量校正后的对比图像的各个像素点的灰度值，Avg_I1是I1的所有像素点累加后的平均值。
[0126] 进一步地，所述图像处理模块2中，通过减法公式，将图像残影从目标图像中减去，以降低或者消除图像残影，获得最终的图像的步骤包括：
[0127] 对目标图像Target_image2和对比图像Ghost_template1进行对应像素点的减法运算，获得最终校正图像：
[0128] Corrected_image＝PT2(x，y)-K1*K*Kd*(PG1(x，y)-C)
[0129] 其中，PT2(x,y)是目标图像Target_image2上的各个像素点灰度值，PG1(x,y)是对比图像Ghost_template1上的各个像素点灰度值，K1是微调系数。
[0130] 在本实施示例中，所述图像处理模块2包括预设图像基本校正子模块21、以及图像Ghost校正子模块22。
[0131] 所述预设图像基本校正子模块21由ARM处理器实现，其用于实现目标图像和对比图像的校正预处理工作(包括offset校正、Gain校正及Defect校正)，然后根据对比图像和目标图像之间的时间间隔、曝光窗口(Exposure window)等变量，实现影响目标图像残影信息量的影响因子(图像残影衰减系数K以及玻璃漏电流补偿系数Kd)的函数计算。
[0132] 所述图像Ghost校正子模块22则用于通过减法公式，将图像残影从目标图像中减去，以达到最终降低或者消除图像残影的目的。
[0133] 如图2所示，在本实施例中，所述系统控制模块3包括显示系统、电源系统、通信控制系统。所述系统控制模块3用于实现图像采集模块1、图像处理模块2及图像显示模块4的控制。整个采集处理过程由系统控制模块3控制完成，例如，系统控制模块3控制图像采集模块1在目标图像之前动态的采集多帧对比图像。
[0134] 图像显示模块4，用于显示最终的图像。
[0135] 最终处理后图像需在显示模块进行呈现，通过图像处理模块2校正处理后的图像最终由图像显示模块4显示出来。
[0136] 本发明的技术关键点是根据相邻两帧校正后图像上的残影形状一致的特点以及残影信息量具有自然衰减的规律的特征，在目标图像之前插入多帧的对比图像，将对比图像进行相应地等量转换后对目标图像进行减法运算，实现图像残影的最大化降低或者消除。
[0137] 综上所述，本发明的平板探测器以及降低平板探测器图像残影的方法，具有以下有益效果：本发明解决的技术问题是在保证图像质量的同时，降低或者消除当前帧(第n次，且n>1)图像上残留的前几帧图像(第1～n-1次)的信息。通过在目标图像前插入多帧自动采集的对比图像的方式，利用校正后的对比图像具有相同性质的图像残影，对目标图像上含残影信息的各像素点的进行公式计算，实现在不增加现有硬件成本的基础上，降低或消除图像残影的目的，且该方法具备高度的集成性、灵活性和可观的市场应用价值。
[0138] 本发明在确保X射线平板探测器功能的前提下，不改动现有的硬件设备，对图像数据进行计算机处理，不但实现降低或者消除图像残影的目的，而且增强了显示系统、通信控制系统与X射线平板探测器的融合度、集成性。在后续产品升级或者维护中，并不需要技术人员的现场服务，只需发布优化升级的
软件包即可。
[0139] 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。
[0140] 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。
[0141] 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。
