确定成像板质量的方法以及用于该方法的成像板扫描器
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN201880059950.8 | 申请日 | 2018-09-13 |
| 公开(公告)号 | CN111213089A | 公开(公告)日 | 2020-05-29 |
| 申请人 | 杜尔牙科公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | A·施拉姆; M·贝克; B·飞利浦; M·韦伯; H·欣奇; A·拉迪科斯; | 第一发明人 | A·施拉姆 |
| 权利人 | 杜尔牙科公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 杜尔牙科公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份： | 城市 | 当前专利权人所在城市： |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：德国贝提海姆-贝星恩 | 邮编 | 当前专利权人邮编： |
| 主IPC国际分类 | G03B42/00 | 所有IPC国际分类 | G03B42/00 ; G03B43/00 ; G01T1/20 |
| 专利引用数量 | 5 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 北京市中伦律师事务所 | 专利代理人 | 钟锦舜; 魏奇; |
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于确定成像板 质量 的方法，包括以下步骤：对成像板进行曝光，对成像板进行扫描以确定图像，确定图像的 信噪比 和/或进行图像的 边缘检测 ，以及根据图像的信噪比和/或基于检测到的边缘结构计算成像板的质量值。此外，本发明涉及一种用于执行这种方法的成像板扫描器。 | ||
| 权利要求 | 1.一种确定成像板质量的步骤，包括以下步骤 |
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| 说明书全文 | 确定成像板质量的方法以及用于该方法的成像板扫描器技术领域[0001] 本发明涉及一种用于确定成像板质量的方法以及用于该方法的成像板。 背景技术[0002] 在X射线技术中，特别是在牙科X射线技术中，成像板用于记录X射线图像。这些成像板包括嵌入透明基质中的一种磷光体材料。这形成了所谓的成像中心，可以通过射入的X射线将其置于激发的亚稳态。如果在X射线设备中将这种成像板曝光以记录例如患者的咬翼，则所述成像板包含以激发和未激发的成像中心形式存在的潜在的X射线图像。 [0003] 为了读取成像板，在具有读取光的扫描装置中逐点扫描所述成像板，由此使激发的成像中心的亚稳态进入荧光释放出的快速松弛状态。可以借助于检测器单元检测所述荧光，从而可以通过适当的评估电子设备使X射线图像可见。对于读取过程，可以使用例如鼓式扫描器，该扫描器沿着圆柱表面在读取间隙上引导成像板。 [0004] 成像板技术的主要优点是成像板可以重复使用。读取后，胶片中存储的图像信息反正可以删除，成像板通常可以用于多次另外的记录和存储过程。有多种老化过程限制了可重复使用性。随着时间的推移而基本形成不能再被激发的这样的局部成像中心，因此在存储图像中保持暗色。在实际操作中也会出现机械负载，例如，由于操作不当，可能会导致成像板表面的刮痕或点状损坏。 [0005] 在实际操作中，希望知道成像板的当前存储质量。通常，可以肉眼观察成像板，并且评估表面上的划痕对记录和读取过程的影响。此外，可以对用成像板记录次数进行计数，或者根据生产日期确定成像板的寿命。但是，所有这些措施都不能可靠地描述成像板的实际存储能力。 发明内容[0006] 本发明的一个目的是提供一种用于确定成像板质量的方法，该方法避免了上述缺点，并且尤其可以准确地描述成像板的存储能力和质量。 [0009] 根据本发明的方法提供了两个质量特征，它们可以交替使用或结合使用。一个特征提及信噪比。在对成像板进行曝光之后，图像的所述信噪比指示成像板是否存在成像中心的功能性方面的缺陷。如果在读取过程中尽管成像板均匀曝光，但成像中心仍未发出荧光，则信噪比变差。 [0010] 另一个特征是执行边缘检测。图像上的边缘检测以相同方式提供可能的缺陷指示。在成像板均匀曝光的情况下，所生产图像应产生均匀的亮度，即均匀的灰度值。另一方面，如果使用边缘检测找到结构，则表明成像板可能存在缺陷。 [0011] 成像板优选地用特定剂量曝光。这样可以更轻松地确定信噪比或执行边缘检测。然而，曝光和随后的计算也可以以未知剂量进行。但是，所使用的剂量应在成像板不会曝光不足和曝光过度的剂量范围内。剂量可以例如通过曝光时间，X射线电压和阳极电压来设定。 [0012] 在本发明的有利的实施例中提出，进行曝光的步骤包括在胶片和拍摄装置之间设置确定的距离。这能更容易确定图像的预期绝对灰度值，从而更容易确定成像板质量值计算的可重复性，但这不是成功执行该方法的必要前提。仅需要确保成像板既不曝光过度也不曝光不足。原则上，应该从剂量和距离中选择相应的值对。例如，较大的距离可以由较大的剂量补偿。 [0013] 在本发明的一个实施例中提出，成像板在正常检查过程中被曝光。这意味着缺陷检测方法也可以在例如已经在患者上曝光并且因此包含图像的成像板上进行。评估方法记录检测到的缺陷并将其分配给成像板，所述评估方法即确定信噪比和/或进行边缘检测。在重复使用成像板并再次执行缺陷检测之后，可以记录和标示再次发生的缺陷。记录时形成的可能发生的伪影，例如不透X射线的物体(例如金属填充物)，可以相应地被识别，评估和标示。 [0014] 本发明的进一步发展中提出，信噪比的确定包括掩模滤波器的应用。掩模滤波器可以例如从信噪比的计算中排除成像板的一个边缘，例如一毫米或两毫米。成像板的边缘可以是预定义的，也可以由操作员输入。替代地或附加地，除了边缘之外，掩模滤光器还可以排除成像板上的其他标记。标记还可以通过形态学运算进行识别，并添加到掩模滤波器中。 [0015] 在本发明的一种特别优选的实施例中提出，信噪比的确定包括确定图像的一个或多个部分的局部信噪比。例如，一个大小为21x21像素的域可以用作计算信噪比的基础。可以在整个图像上以这种域大小计算局部信噪比。这将为图像的每个像素(不包括对应于21x21像素的边缘条)生成相关的信噪比值。具有较低局部信噪比的区域对应于被认为有缺陷的区域。例如，可以在此处设置阈值。阈值可以借助于例如局部确定的信噪比的最大值和最小值来确定。为此，例如可以确定减去最小值的信噪比与最大值和最小值之差的比率。例如，如果上述比率是0.2或更小，即局部信噪比为可能的值范围的20％或更小，像素可以被标记为缺陷。 [0016] 替代地或附加地，在一个实施例中可以提出，基于已识别的边缘结构来确定对成像板的损坏。通过使用边缘检测，可以将缺陷(例如没有功能的成像中心)识别为原本均匀曝光的胶片中的结构。 [0017] 在优选实施例中，执行边缘检测包括使用坎尼算法(Canny-Algorithmus)。优选可以在执行边缘检测之前进行模糊的消除(verwischen)或添加。这减少了由于具有高比例噪声的像素造成的伪迹(Artefakten)的产生。此外，可以在执行边缘检测之后执行阈值运算，以便优选地获得二进制图像。 [0018] 在本发明的改进方案中可以提出，在进行边缘检测之后，尤其是在进行阈值运算之后，进行形态学膨胀或/和关闭运算。通过形态学膨胀和关闭运算可以提高具有不规则/损坏的单个区域的可见性，因为原则上灰度值高的值增加而灰度值低的值减小。同时，可以关闭这些区域之间的小间隙。 [0019] 本发明的优选的实施例提出，通过逻辑的“或”运算将从信噪比运算获得的图像和从边缘检测获得的图像进行组合。可以根据所得的标记像素总数确定成像板的质量。例如，可以使用以下公式将标记的像素N标记换算为代表成像板质量的数字： [0020] [0021] 其中f标记表示成像板的质量评级，N标记表示标记的图像像素数，N总数表示所考虑图像中的像素总数，N掩模表示由排除掩模遮盖的胶片边缘和标记像素的数量。具有标记像素数量较低的图像的成像板获得的评级较高，而具有标记像素(即不良像素)数量较高的图像的成像板则评级较低。 [0022] 为了将以此方式获得的成像板的评级缩放到0到1之间的范围，并能够调整各个确定的/标记的特征的权重，可以将评级f标记转换为以下形式： [0023] f最终＝w0+w1f标记 [0024] 这允许将以这种方式获得的评级与其他评级标准进行比较，例如通过光学评估和随后对成像板的评估。例如可以提出，在训练数据记录上通过线性回归来选择参数w0和w1，使得出的最终值尽可能接近地与胶片质量的专家评级相对应。附图说明 [0025] 下面参照附图更详细地阐述本发明的示例性实施例。其中显示： [0026] 图1为根据本发明的方法的第一个实施例的流程图； [0027] 图2为图1的方法的第一个发展的实施例的流程图； [0028] 图3为图1的方法的第二个实施例的流程图； [0029] 图4为图3的方法的第二个替代或附加实施例的流程图；以及 [0030] 图5显示根据本发明的成像板扫描器的示意图。 具体实施方式[0031] 图1以简化的示意流程图示出了一个根据本发明的方法的示例性实施例。该方法包括曝光成像板的步骤(S1)。当曝光成像板时，如果成像板以一定剂量曝光是有利的。如果成像板被拍摄装置定位在预定距离内，则证明是有利的。在实践中，已经证明了12厘米的长度是有效的，可以将其设置为CD的直径。例如，模块齿的设置可以用作X射线设备的设置。 [0032] 在下一步中，读取成像板并产生数字图像(S2)。在读取之后或期间，可以确定成像板的曝光剂量。可以告知操作员剂量选择得太高还是太低。由于信噪比会随剂量而变化，因此操作人员可能不得不再次曝光成像板。 [0033] 在下一步中，对图像进行预处理以确定成像板的质量(S3)。下面详细说明预处理步骤(S3)。 [0034] 在预处理(S3)之后，两个程序块可以同时并行地，一个接一个地和/或彼此交替地被并行处理。 [0035] 预处理的图像可以被转换成掩模，在所述掩模中标记出信噪比低于某个阈值的像素(S4)。替代地或附加地，可以在预处理的图像上执行边缘检测(S5)，在此基础上可以生成掩模，在所述掩模中标记由此识别的像素。 [0036] 可以使用这两个掩模来确定标记像素的总数(S6)。如果将该标记像素的数量与所有像素的总数进行比较(减少了排除掩模的像素数量)，则可以基于该比率确定成像板的质量(S7)。 [0037] 从读取过程中获得的图像的预处理(S3)在下面更详细地讨论。图2示出了预处理过程(S3)的一个可能的实施例。为读取的图像提供边缘掩模(S31)。所述边缘掩模可以是例如围绕图像边缘延伸的距离，在该距离之外的图像数据被丢弃或不用于处理。对于成像板的常用尺寸，例如口腔区域(从2×3cm到大约6×8cm)，一到两毫米就足够了，应保留为外围边缘。该距离可以是固定的，也可以由操作员自由选择。 [0038] 在另一步骤中，检测可能的标记，这些标记附着在成像板上并且不属于实际图像内容(S32)。该检测可以例如借助于形态学运算进行，并且可以例如在图像内容中搜索已知的结构。将检测到的标记或类似结构添加到边缘掩模，从而将其变为排除掩模(S33)。 [0039] 可选地，可以将以这种方式创建的边缘或排除掩模进行控制和/或出于信息目的显示给操作员(S34)。 [0040] 将由此创建的排除掩模或边缘掩模应用于读取的图像(S35)，从而得到预处理的图像。这用作后续步骤(S4，S5)之一的基础。 [0041] 图3以流程图示出了一个方法的实施例的一些方面，所述方法用于通过计算信噪比来确定成像板的不再可操作的像素的数量(S4)。方法(S4)首先包括执行(S41)局部信噪比(“信噪比”，SNR)。规定一个平均域(Mittelungsfeld)，在所述域中包含的所有像素的SNR被确定为一个值。把以这种方式确定的值相应地分配给其中包含的像素之一。该计算步骤在图片中所有可能的位置进行。在某种程度上平均域逐个像素移动，并在新位置计算局部SNR。图像中几乎每个像素都生成一个SNR(除了与选定的平均域大小相对应的边缘条之外)。这些值可以被理解为并显示为预处理图像的SNR图像(S42)。实际上，已经发现21×21像素的平均域对于所提及的成像板尺寸和相应的图像尺寸是有利的。也可以考虑其他的平均域尺寸，例如只有一半大或两倍大。 [0042] 在另一步骤(S43)中，将SNR范围确定为附加尺寸(S43)。局部SNR值可用于计算SNR范围。例如，可以确定最小值和最大值。可替代地，可以从局部SNR值或者仅基于预处理图像来计算全局SNR值。 [0043] 在另一步骤(S44)中，确定SNR阈值。这可以基于SNR区域。替代地或附加地，局部SNR值可以被包括在SNR阈值的确定中。例如，SNR阈值可以计算如下： [0044] [0045] 其中SNR局部(x，y)代表局部SNR值，SNRmin代表最小SNR值，SNRmax代表最大SNR值。如果该值等于或小于20％，则将相应像素标记为有缺陷。但是，也可以考虑其他百分比值，例如10％或30％。 [0046] 以这种方式确定的SNR阈值现在可以用于确定SNR图像中的SNR低于SNR阈值的像素(S45)。 [0047] 在进一步的步骤(S46)中以这种方式标记的像素组合成掩模，所述掩模标记成像板的基于SNR所确定的不再可操作的区域。 [0048] 图4以流程图示出了一个通过边缘检测方法确定成像板不再起作用的区域的方法(S5)的替代实施例。该实施例可以同时使用或作为确定信噪比的方法的替代使用。 [0049] 在第一步中，将模糊化添加到预处理图像(S51)。添加模糊化的目的是为了防止边缘检测算法对单个的强噪声干扰的像素反应过强。 [0050] 然后，对由此准备的图像执行(S52)边缘检测。例如，可以在此处使用Canny算法。然而，其他边缘检测算法也是可以考虑的。边缘检测算法的结果进而是通过阈值运算(S53)被转换为二进制图像(仅0或1作为图像值)的图像。阈值的选择取决于例如一般图像质量，噪声级别，读取过程的质量等。 [0051] 可以对如此转换的边缘检测图像进行形态学膨胀和关闭运算，以提高被检测结构的可见度，以便填充边缘中的小间隙或孔(S54)。这样生成是第二个掩模，所述掩模同样在图像中标记区域，从而在成像板中间接标记不再正常工作的区域。 [0052] 以这样两种方式产生的图像掩模可以例如通过逻辑“或”运算彼此结合。如上面已经详细解释的那样，所获得的表现为不再起作用的像素形式的损坏数量可以根据以下公式转换为对成像板的评级 [0053] [0054] 以及 [0055] f最终＝w0+w1f标记 [0056] 加权因子w0和w1可以用于使质量检查方法适应所需的相应成像板质量等级的标度，并且可以例如通过对训练数据集进行线性回归来确定，使得生成的最终值与专家对胶片质量的评级尽可能接近。 [0057] 通过上述方法进行的质量分级与专家(牙医，技术人员)的分级结果的比较显示，两种分级之间的相关性很高。 [0058] 图5示出了用于读取成像板12的扫描装置10，所述成像板以被X射线激发的亚稳态成像中心的形式承载潜在X射线图像。所述扫描装置10具有用于所述成像板12的支撑装置14。例如，所述成像板12可以通过低压固定至所述支撑装置14，使得通常是柔性的所述成像板12平靠在支撑表面14上。扫描装置10还包括激光器16作为读取光源，其产生波长为红色的读取光束18，通过所述读取光束18可以将成像板12的亚稳成像中心激发为荧光。所述荧光20通常为蓝色。 [0059] 在扫描装置10的本实施例中，激光器16被布置成使得其将读取光束18引导到可控制的转向单元上。在当前情况下，可控制的转向单元被设计为反射镜22。也可以考虑其他转向单元，例如光学器件或类似物。所述反射镜22可以被实现为微镜，特别是MEMS部件，并且因此可以在反射镜22和支撑装置14之间没有相对移动或很少相对移动的情况下扫描成像板12的表面。替代地，所述反射镜22也可以设置为用于鼓式扫描器的旋转镜。在这种情况下，支撑装置14和反射镜22之间的相对运动通过运输装置(未示出)实现。读取成像板12的另一种技术包括使用旋转五棱镜。 [0060] 扫描装置10还可以包括在图中以虚线表示的反射器24，所述反射器不透光地围绕成像板12周围的整个测量空间，使得从成像板12发出的荧光20被反射到光检测器26。为了防止散射的读取光18进入光检测器26，可以提供适当的措施，例如二向色滤光材料。为了控制读取过程，扫描装置10包括控制单元28，该控制单元除了控制功能之外还可以执行评估或校正功能。在这里示出的实施例中，所述控制单元28被设置为可执行用于确定成像板质量的上述方法之一。 |
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