实时多能x射线透视图像的获取及图像处理方法及其系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及X射线的处理技术领域，尤其涉及一种实时多能X射线透视图像的获取及图像处理方法及其系统。
【背景技术】
[0002]目前，一般X射线系统使用通过具有单一能带的X射线穿过目标检测到的衰减特性来显示图像。在这种单能X射线系统中，由于目标物体(人体或动物)的软组织和硬组织具有不同的衰减特性，当获取到软组织的信息时，硬组织得不到X射线的充分的穿透，硬组织的信息就不能充分获取；反之，当获取到硬组织的信息时，软组织就完全地被X射线穿透，软织的信息就不能充分获取，总之无法同时获得高质量的软组织和硬组织X射线图像，从而使不同密度物质的识别能力较差。
【发明内容】
[0003]针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种实时多能X射线透视图像的获取及图像处理方法及其系统，可从具有至少三个能带的X射线实时获得目标的X射线透视图像，从不同能量的X射线图像提取相应的信息，并给这些信息赋予不同的色彩，通过相应的图像处理方法把多幅图像中的信息叠加，可使软组织和硬组织的信息在一幅图像中同时充分均衡地展现，从而提供了更好的物质识别能力。
[0004]为实现上述目的，本发明提供一种实时多能X射线透视图像的获取及图像处理方法，在获取实时多重能量X射线透视图像时，一个图像输出帧内使感光传感器与不同能量的X射线同步多次曝光，从而实时从具有至少三个能带的X射线实时获得目标的X射线透视图像，并实时完成从不同能量的X射线图像提取相应的高频边缘信息，并给高频边缘信息赋予不同的色彩，通过图像处理方法将多幅图像中的信息叠加，可使软组织和硬组织的信息在一幅图像中同时充分均衡地展现。
[0005]其中，所述获取X射线透视图像包括获取X射线实时连续透视图像和获取X射线静态透视图像。
[0006]其中，在获取X射线实时连续透视图像时，控制感光传感器使其曝光帧率达到90帧/秒，由三个感光传感器的曝光帧组成一个图像输出帧，达到图像采集的实时要求；在一个图像输出帧中，对透视目标进行三次三重能量曝光，同步从感光传感器得到与三重能量相对应的低能量曝光图、中能量曝光图、高能量曝光图三幅图像；用图像处理方法分别提取低能量曝光图和高能量曝光图中的高频边缘信息，并给高频边缘信息赋予不同的色彩，加权叠加到中能量曝光图得到最终的伪彩色输出图像，使得软组织和硬组织的信息在一幅图像中同时充分均衡地展现。
[0007]其中，在获取X射线静态透视图像时，由五个感光传感器的曝光帧组成一个图像输出帧，达到图像采集的实时要求；在一个图像输出帧中，对透视目标进行五次五重能量曝光，同步从感光传感器得到与五重能量相对应的极低能量曝光图、低能量曝光图、中能量曝光图、高能量曝光图、极高能量曝光图五幅图像，用图像处理方法分别提取极低能量曝光图、低能量曝光图、高能量曝光图、极高能量曝光图中的高频边缘信息，并给高频边缘信息赋予不同的色彩，加权叠加到中能量曝光图得到最终的伪彩色输出图像，使得软组织和硬组织的信息在一幅图像中同时充分均衡地展现。
[0008]其中，给不同能量的X射线信息赋予不同的色彩，而且可以显示或屏蔽图像中某一种或几种颜色。
[0009]为实现上述目的，本发明还提供一种实时多能X射线透视图像的获取及图像处理系统，包括逻辑控制模块、X射线高压发生控制器、X射线探测器、多个感光传感器和计算机图像存储及显示模块；所述X射线高压发生控制器在逻辑控制模块的控制下，由X射线源发出X射线后该X射线穿过透视目标，经过透视目标衰减的X射线在X射线探测器上转换为可见光单色灰度图像，感光传感器同步采集图像、完成相应的图像处理后发送图像至计算机图像存储及显示模块；所述逻辑控制模块包括同步曝光控制单元、图像同步采集单元、图像处理单元和高压发生器同步控制单元；所述高压发生器同步控制单元控制X射线高压发生控制器以相应的X射线能量与感光传感器同步曝光，且感光传感器受同步曝光控制单元的控制曝光，同步输出与相应能量相对应的图像到图像同步采集单元中，图像处理单元处理图像后把图像输出给计算机图像存储及显示模块。
[0010]其中，获取连续透视图像时，一个图像输出帧由三个感光传感器的曝光帧组成，一个图像输出帧中感光传感器曝光三次，分别为低能量曝光、中能量曝光、高能量曝光。
[0011]其中，获取静态透视图像时，一个图像输出帧由五个感光传感器的曝光帧组成，一个图像输出帧中感光传感器曝光五次，分别为极低能量曝光、低能量曝光、中能量曝光、高能量曝光和极高能量曝光。
[0012]其中，所述连续透视图像处理时，图像同步采集单元根据感光传感器的曝光采集低能量曝光图、中能量曝光图和高能量曝光图；低能量图像预处理子单元对低能量曝光图进行常规的图像处理，包括图像降噪处理及灰度变换；中能量图像预处理子单元对中能量曝光图进行常规的图像处理，包括图像降噪处理及灰度变换；高能量图像预处理子单元对高能量曝光图进行常规的图像处理，包括图像降噪处理及灰度变换；低能量图像高频信息提取单元使用高斯拉普拉斯算子算法对低能量图像预处理子单元过的图像进行图像高频信息提取，并赋予绿颜色；高能量图像高频信息提取单元使用合适的高斯拉普拉斯算子算法对高能量图像预处理子单元过的图像进行图像高频信息提取，并赋予红颜色；中能量图像信息赋予灰度色；低能量图像高频信息乘以加权因子α ;中能量图像信息乘以加权因子β ;高能量图像高频信息乘以加权因子γ ;加权因子α、β、γ为实数；图像融合单元对加权后的低能量、中能量图像及高能量图像按相同位置的图像像素叠加得到伪彩色X射线信息图像，完成图像编码。
[0013]其中，所述静态透视图像处理时，图像同步采集单元根据感光传感器的曝光同步采集极低能量曝光图、低能量曝光图、中能量曝光图、高能量曝光图和极高能量曝光图；极低能量图像预处理子单元对极低能量曝光图进行常规的图像处理，包括图像降噪处理及灰度变换；低能量图像预处理子单元对低能量曝光图进行常规的图像处理，包括图像降噪处理及灰度变换；中能量图像预处理子单元对中能量曝光图进行常规的图像处理，包括图像降噪处理及灰度变换；高能量图像预处理子单元对高能量曝光图进行常规的图像处理，包括图像降噪处理及灰度变换；极高能量图像预处理子单元对极高能量曝光图进行常规的图像处理，包括图像降噪处理及灰度变换；极低能量图像高频信息提取单元使用合适的高斯拉普拉斯算子算法对低能量图像预处理子单元过的图像进行图像高频信息提取，并赋予绿颜色；低能量图像高频信息提取单元使用合适的高斯拉普拉斯算子算法对低能量图像预单元处理过的图像进行图像高频信息提取，并赋予绿颜色；高能量图像高频信息提取单元使用合适的高斯拉普拉斯算子算法对高能量图像预处理子单元过的图像进行图像高频信息提取，并赋予蓝颜色；极高能量图像高频信息提取单元使用合适的高斯拉普拉斯算子算法对极高能量图像预处理子单元过的图像进行图像高频信息提取，并赋予红颜色；中能量图像信息赋予灰度色；极低能量图像高频信息乘以加权因子δ ;低能量图像高频信息乘以加权因子α ;中能量图像信息乘以加权因子β ;高能量图像高频信息乘以加权因子γ ;高能量图像高频信息乘以加权因子ε，加权因子α、β、γ、δ、ε为实数；图像融合单元对加权后低能量、低能量、中能量、高能量和极高能量图像按相同位置的图像像素叠加得到伪彩色X射线信息图像，完成图像编码。
[0014]与现有技术相比，本发明提供的实时多能X射线透视图像的获取及图像处理方法及其系统，其有益效果是:本方法可从具有至少三个能带的X射线实时获得目标的X射线透视图像，从不同能量的X射线图像提取相应的信息，并给这些信息赋予不同的色彩，通过相应的图像处理方法把多幅图像中的信息叠加，可使软组织和硬组织的信息在一幅图像中同时充分均衡地展现，从而提供了更好的物质识别能力。而且最终的图像是彩色的，不同的颜色代表不同能量的X射线信息，可以方便地显示或屏蔽某一种或几种颜色，也就是可以显示或屏蔽某一种或几种不同能量的X射线信息；另外，由于目标物体(人体或动物)是轻微运动的，需要快速实时获得目标的多能X射线图像，从而保证获取的多幅图像来自目标的相同部位，才能保证图像信息叠加的准确性。
【附图说明】
[0015]图1为本发明的实时多能X射线透视图像的获取及图像处理的系统框图；
图2为本发明中获取连续透视图像时，图像输出帧与感光传感器的曝光帧的时序关系图；
图3为本发明中获取静态透视图像时，图像输出帧与感光传感器