一种数字放射影像设备关键部件选型的装置与方法
【技术领域】
[0001] 本发明具体涉及一种数字放射影像设备关键部件选型的装置与方法。本发明主要 为数字X线影像设备关键部件的选型提供科学的、可重复的、可供比较的装置与方法，采用 此方法可以使数字X线影像设备生产厂家对其关键部件的选择获得科学的指导建议。
【背景技术】
[0002] 目前绝大多数的数字X线影像设备生产厂家采用的是集成组装的生产方式，即选 用来自于不同厂家的部件，通过集成测试后组装成自己的品牌机器。因此，关键部件的选择 将直接影响到数字X线影像设备所采集到的图像的质量。而目前各家厂商凭借各自的图像 后处理算法，部分掩盖了采集系统的差异，这也使得关键部件的选型很多时候被忽略了。
[0003] 随着数字X线影像设备的发展，社会上对放射剂量的关注日益增加，所提倡的"低 剂量、高品质"的要求，仅靠图像后处理来提高图像质量的方式已经难以满足。从采集到原 始数据的源头上提高图像的品质成为重要的需求。数字X线影像设备的关键部件，主要包 括X线球管、高压发生器、平板探测器等，其将直接决定原始图像数据的质量。因此，数字X 线影像设备的关键部件选型的方法是否科学、是否具有可重复性、是否能够量化，从而通过 对比来评估不同的选型方案对图像质量的影响成为了亟待解决的问题。
[0004] 目前多数厂家缺乏科学的选型评估方案，往往只是完成了关键部件的兼容性测 试，而并没有评估不同的关键部件对图像质量的影响究竟有多大，这使得往往选择的关键 部件并不理想。譬如说，有的厂商在选型时一味追求价格低廉，而引入了性能低的关键部 件，而使得原始图像质量大幅下滑；而有的厂商在选型时又追求高价格配置，实际上对原始 图像质量的提高并不大。这使得想选择一套性价比高的关键部件变得很困难，而即使有技 术人员通过经验做出了不错的选型方案，但由于缺乏科学的量化评估，且没有可重复性，一 旦需要更换新的核心部件时，在缺乏经验指导的情况下，选型又将变得十分困难。
【发明内容】
[0005] 本发明通过设计一种评估专用的假体和相配套自动化检测的算法，提供了一种用 于X线影像设备关键部件选型的方案，并将此方法制作成评估装置供厂方技术人员使用。 采用本方案，厂方可以很容易评估所更换的关键部件对最终的成像质量的影响度，并对不 同的方案进行对比论证，从而获得高性价比的选型方案。
[0006] 本发明的关键点包括： 一种评估专用的假体设计；一种配合假体的自动检测方法； 其包括以下步骤： 1. 设计一种评估专用的假体； 2. 对假体进行多次拍摄后，获得待评估图像序列； 3. 使用配合假体的自动检测算法进行评估； 4. 获得各项评估指标。
[0007] 基于上述方法，本发明提供了一种用于X线关键部件选型的评估装置，包括： 评估专用假体模块：根据评估所需指标设计的专用假体； 自动检测算法模块：通过对评估假体重复拍摄的图像序列进行自动检测，提取所需的 评估指标； 量化评估报告模块：输出评估指标报告，用于选型方案的量化评测； 评估结果对比模块：对不同选型方案的评估报告进行对比，从而获得优选的方案；对 保持其他部件不变，只更换一个关键部件的方案进行评估对比，从而选出更合适的关键部 件。
[0008] 具体的，本发明提供了一种数字放射影像设备关键部件选型的装置，所述装置包 括以下6个评估部件： 1号部件：PMMA材质假体； 2号部件：分辨率为3LP/mm、3. 5LP/mm、3. 7LP/mm的线对测量模块； 3号部件：铝片，其中心有镂空区域； 4号部件：铝片，其中心有镂空区域； 5号部件：铝片； 6号部件：铅质十字星定位标记； 其中，所述2号部件分别镶嵌于1号部件的中心和四个角上，线对测量模块分别按横向 和纵向进行摆放；3号部件和4号部件分别镶嵌于1号部件的中心和四个角上；5号部件镶 嵌于1号部件的中心和四个角上；6号部件镶嵌于1号部件的四个角的指定位置上。
[0009] 进一步地，如上所述的数字放射影像设备关键部件选型的装置，所述6个部件的 尺寸如下： 1号部件：20cm * 20cm * IOcm的PMMA材质假体； 2号部件：分辨率为3LP/mm、3. 5LP/mm、3. 7LP/mm的线对测量模块，模块尺寸为IOmm * 10mm ； 3号部件：ICtam * ICtam * 0· 5謹的错片，其中心有4mm * 4mm * 0· 2mm的镂空区域； 4号部件：Ktom * Ktom * 2謹的铝片，其中心有4謹* 4謹* 0· 2謹的镂空区域； 5号部件:4mm * 4mm * 0· 5謹的错片； 6号部件：5mm * 5mm的铅质十字星定位标记。
[0010] 进一步地，如上所述的数字放射影像设备关键部件选型的装置，所述方法包括以 下步骤： (1) 对所述装置进行多次拍摄后，获得待评估图像序列； (2) 对所述待评估图像序列进行自动检测，提取所需的评估指标； (3) 输出评估指标报告，用于选型方案的量化评测； (4) 对不同选型方案的评估报告进行对比，从而获得优选的方案；或保持其他部件不 变，只更换一个关键部件的方案进行评估对比，从而选出更合适的关键部件。
[0011] 进一步地，本发明还提供一种使用如上所述的装置的数字放射影像设备关键部件 选型的方法，所述步骤（1)包括以下步骤：将所述装置放置于平板探测器中心处，并且将镶 嵌有评估部件的一面紧贴平板探测器，使用待评估的采集系统对其进行多次采集，获得待 评估的图像序列。
[0012] 进一步地，如上所述的数字放射影像设备关键部件选型的方法，所述采集采用统 一的曝光剂量配置。
[0013] 进一步地，如上所述的数字放射影像设备关键部件选型的方法，所述步骤（2)包括 以下步骤： (a) 对待评估的图像序列中的图像进行自动分析，定位各指标所处的位置； (b) 计算图像中各项评估指标； (c) 通过统计学原理去除明显拍摄错误的图像，取序列中各指标的均值作为最终输出。
[0014] 进一步地，如上所述的数字放射影像设备关键部件选型的方法，所述步骤（a)中： 首先将图像对称分成四个区域，使用基于十字星形状的模板匹配算法在子图像中搜索一个 十字星定位标记，将其中心作为顶点；接着，根据提取的4个图像上的十字星中心坐标（xO， y0)、（xl，yl)、（x2，y2)、（x3，y3)，计算出其映射到（0，0)、（1，0)、（1，1)、（0，1)的映 射矩阵，其映射关系如下式所示，
使用高斯消元法求解出矩阵的各项系数后，即可以通过（u，V)计算出图像上相应的 位置（X，y)。
[0015] 进一步地，如上所述的数字放射影像设备关键部件选型的方法，所述步骤（b)中： 将根据各部件的成像位置，自动计算出评估指标；按照各评估模块的分布情况，将原图像 分成5个子图区域分别进行评估； (I) 评估各区域中X轴和Y轴的空间分辨率；选择一个子图进行评估，首先根据线对测 量模块的物理坐标定位所需测量的图像区域；计算用于测量X轴上空间分辨率的3个线对 测量模块在图像上的对应区域，忽略边界部分的10%区域；使用10条等距离扫描线对区域 中图像进行X轴上的采样，计算扫描线上的MTF值如下式所示，
根据10条等距离扫描线各自计算的MTF值，求出其均值和标准差，对超出3倍标准差 的MTF值剔除后再求取均值
成立时，此对应的线 对测量模块为可辨认；否则为无法辨认；同理，可以评估Y轴线对测量模块，只是扫描线的 方向改为Y轴上采样； (II) 评估低对比度分辨率；选择一个子图进行评估，首先根据3号部件和4号部件的物 理坐标定位所需测量的图像区域；首先，选取单个部件的图像区域进行评估：在镂空区中 央选取Imm * Imm的采样区域共4个，在背景区四周选取Imm * Imm的采样区域共计16个； 求取镂空区均值^，求取背景区均值4蠢级％%#.，计算对比度可分辨能力，如下式 当：_邊_||?聲憲_::时，该低对比度可以区分；否则为无法区分；
(III) 评估信噪比；选择一个子图中平坦区域进行评估，选取IOmm * IOmm的采样区域进 行统计；求取平坦采样区域的均值Mte:和均方差_〈，计算出该子图的信号噪声比， 如下式所示，
(IV) 评估对比度噪声比；选择一个子图进行评估，首先根据5号部件的物理坐标定位所 需测量的图像区域；在目标区域中央选取Imm * Imm的采样区域共4个，在背景区选取