专利名称：一种平板探测器的监控与校正方法
技术领域：
本发明属于射线数字成像领域，涉及一种监控与校正方法。
背景技术：
平板探测器是一种高度复杂的射线数字化成像设备，可用于替代传统胶片的射线成像，也可作为锥束CT系统的成像部件。由于结构特征和制造工艺的限制，平板探测器原始输出图像中存在多种瑕疵，直接影响其成像质量，因此通常需要对平板探测器进行必要的校正。目前关注的平板探测器的不利因素主要有3个存在暗场图像、增益系数不一致和存在坏像素，对应的校正方法分别是暗场校正、增益校正和坏像素校正。暗场图像是指没有射线照射时平板探测器的输出值，暗场图像在开启射线源时将叠加到投影图像中，并且不会随着射线强度的变化而线性变化；平板探测器大量像元的输出特性参数具有分散性， 从而产生增益系数不一致的问题；坏像素是对射线强度反应异常的像元，由于平板探测器的像元数量巨大，制造工艺复杂，因而坏像素一般不可避免。这3方面的常规校正方法已比较成熟，并被平板探测器厂商广泛采用。当平板探测器处于良好工作状态时，暗场图像能够稳定在一定范围内，而平板探测器在长期使用中容易受到射线损伤、湿气腐蚀、局部发热以及元器件老化等多种因素的影响，暗场图像可能出现较大幅度的波动并表现为随机出现波动条纹，严重时直接导致常规方法校正后的图像不可用。王苦愚、张定华、黄魁东等人在《计算机辅助设计与图形学学报》0009，21 (7) =954-961)的文章“一种锥束CT中平板探测器输出图像校正方法”中提出了一种基于局部屏蔽的暗场波动估算和校正方法，取得了较好的效果，但该方法没有考虑暗场波动是否存在，以及暗场波动量的大小，对所有图像一律进行逐行的暗场波动校正，这样处理可能导致大量的不必要的计算。平板探测器原始输出图像经过上述校正处理后，一般还要进行对数计算，才能用于检测评判，或者用于锥束CT重建。
发明内容
为了克服现有技术存在大量不必要的计算以及需要校正后对数计算的不足，本发明提供一种平板探测器的监控与校正方法，以达到监控平板探测器全使用周期中的暗场图像波动，并简化平板探测器校正步骤、减少校正计算量的目的。本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤(1)在平板探测器射线接收窗的一侧，安装一金属条，该金属条垂直于暗场波动条纹，且可使平板探测器输出图像的若干列或行得到良好的射线屏蔽；(2)根据检测需求选取平板探测器工作模式，按照常规的多幅叠加平均的方法获取暗场图像、基于统计信息分析的方法获取坏像素模板图像；(3)根据检测需求选取射线照射参数，采集多幅不含被检测物体的空白照射图像，并将这些图像各个像素点对应像素灰度相加并平均，得到一幅空白照射图像，再按对应像素灰度相减的方法，从该幅空白照射图像中减去暗场图像，得到图像S' (x,y)；(4)按选定平板探测器工作模式和射线照射参数照射被检测物体，得到图像&(x， y)；(5)按对应像素灰度相减的方法，从图像&&，7)中减去暗场图像，完成暗场校正， 得到图像S1(^y)；(6)进行平板探测器暗场图像波动监控的判定计算和校正计算，得到图像&(x， y)；所述平板探测器暗场图像波动监控的判定计算和校正计算步骤如下a)计算暗场图像像素灰度均值P和灰度标准方差T ；b)取T' = (1.1 1.3)T，得到暗场图像波动的下限E1 = P-T'和暗场图像波动的上限ε2 = Ρ+Τ'；c)将图像&(x，y)中屏蔽的N列或N行，采用按行像素灰度累加平均或按列像素灰度累加平均的方法，平均成ι列或ι行，记为否ω ；d)查找否(力中像素灰度的最大值疋ax和最小值耳·；e)判断若瓦;,)/^2且及_3￡|，则认为图像&“，y)是稳定的，无需进行暗场波动校正；否则图像&(x，y)存在暗场异常波动，此时对巩力中的像素灰度进行逐个判断，若第 i个像素灰度互U)超出暗场图像波动的上限或下限，设其暗场波动量艮00 =巩只)-？，将 S1U, y)中第i行或第i列的所有像素灰度均减去^Cy,)。(7)按 S3(x，y) = ln[S' (χ, y)/S2 (χ, y)]计算，得到图像&(χ，y)；(8)利用坏像素模板图像，按常规的邻域正常像素平均或插值的方法对图像&(x， y)进行坏像素校正。本发明的有益效果是本发明提供的方法可以监控平板探测器全使用周期中的暗场图像波动并进行简便校正，无需生成增益校正图像，并去除了常规的增益校正步骤，可直接计算得到用于后续应用的数字图像。相对于常规的平板探测器校正方法，本发明提供了一种更加可靠和简便的处理方法。下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的平板探测器监控与校正流程；图2为实验铝件采用本发明方法和传统方法校正后的图像相同位置灰度比较图。
具体实施例方式对一铝件进行X射线平板探测器数字成像，X射线源为TOLON的Y. TU450-D02，平板探测器为Varian的PadCan2520，应用本发明方法进行平板探测器的监控与校正，执行以下步骤(1)在平板探测器射线接收窗的下侧，安装一 5mm厚的铅条，该铅条垂直于暗场波动条纹，且可使平板探测器输出图像的20列(该型号平板探测器的输出图像相对于其射线接收窗作了行列转置)得到良好的射线屏蔽；
(2)根据检测需求选取平板探测器工作模式为全分辨率低噪声，按照常规的多幅叠加平均的方法获取暗场图像、基于统计信息分析的方法获取坏像素模板图像；(3)根据检测需求选取射线照射参数为170kV和1. OmA,采集8幅不含被检测物体的空白照射图像，并将这些图像各个像素点对应像素灰度相加并平均，得到一幅空白照射图像，再按对应像素灰度相减的方法，从该幅空白照射图像中减去暗场图像，得到图像 S' (x,y)；(4)按选定平板探测器工作模式和射线照射参数照射被检测物体，得到图像&(x， y)；(5)按对应像素灰度相减的方法，从图像&&，7)中减去暗场图像，完成暗场校正， 得到图像S1(^y)；(6)进行平板探测器暗场图像波动监控的判定计算和校正计算，得到图像&(x， y)；所述平板探测器暗场图像波动监控的判定计算和校正计算步骤如下a)计算暗场图像像素灰度均值P和灰度标准方差T ；b)取T' =1.15T，得到暗场图像波动的下限^=P-T'和暗场图像波动的上限 E2 = Ρ+Τ'；c)将图像&(x，y)中屏蔽的20列，采用按行像素灰度累加平均的方法，平均成1 列，记为互(力；d)查找所>>)中像素灰度的最大值云_和最小值瓦m ；e)判断若畏· < E2KBmm > E1，则认为图像S。(x，y)是稳定的，无需进行暗场波动校正；否则图像&&，y)存在暗场异常波动，此时对中的像素灰度进行逐个判断，若第 i个像素灰度互U)超出暗场图像波动的上限或下限，设其暗场波动量瓦U) = B(y,)-P，将 S1U, y)中第i行或第i列的所有像素灰度均减去瓦Cy, )。(7)按 S3(x, y) = ln[S' (χ, y)/S2(x, y)]计算，得到图像 S3(χ, y)；(8)利用坏像素模板图像，按常规的邻域正常像素平均或插值的方法对图像&(x， y)进行坏像素校正。从图2给出的实验铝件采用本发明方法和传统方法校正后的图像相同位置灰度比较可以看出，本发明提出的方法在具备平板探测器暗场监控和省略增益校正的情况下， 将平板探测器输出图像校正到了与传统方法相当的水平，表明本发明方法是一种更加可靠和简便的处理方法。
权利要求
1. 一种平板探测器的监控与校正方法，其特征在于包括下述步骤(1)在平板探测器射线接收窗的一侧，安装一金属条，该金属条垂直于暗场波动条纹， 且可使平板探测器输出图像的若干列或行得到良好的射线屏蔽；(2)根据检测需求选取平板探测器工作模式，按照多幅叠加平均的方法获取暗场图像， 按照基于统计信息分析的方法获取坏像素模板图像；(3)根据检测需求选取射线照射参数，采集多幅不含被检测物体的空白照射图像，并将这些图像各个像素点对应像素灰度相加并平均，得到一幅空白照射图像，再按对应像素灰度相减的方法，从该幅空白照射图像中减去暗场图像，得到图像S' (x,y)；(4)按选定平板探测器工作模式和射线照射参数照射被检测物体，得到图像&0^，7)；(5)按对应像素灰度相减的方法，从图像&&，7)中减去暗场图像，完成暗场校正，得到图像 S1(Ly)；(6)进行平板探测器暗场图像波动监控的判定计算和校正计算，得到图像&(x，y)；所述平板探测器暗场图像波动监控的判定计算和校正计算步骤如下a)计算暗场图像像素灰度均值P和灰度标准方差T；b)取T'= (1.1 1.3)T，得到暗场图像波动的下限E1 = P-T'和暗场图像波动的上 K Ε2 = Ρ+Τ'；c)将图像&(x，y)中屏蔽的N列或N行，采用按行像素灰度累加平均或按列像素灰度累加平均的方法，平均成1列或1行，记为所力；d)查找坎y)中像素灰度的最大值互_和最小值豆_；e)判断若瓦晃且艮^乓，则认为图像&(x，y)是稳定的，无需进行暗场波动校正； 否则图像&(x，y)存在暗场异常波动，此时对中的像素灰度进行逐个判断，若第i个像素灰度互U)超出暗场图像波动的上限或下限，设其暗场波动量瓦(只)=^vJ-ZMfS1 (X， y)中第i行或第i列的所有像素灰度均减去瓦(X)；(7)i$s3(x,y) = ln[S' (χ, y)/S2 (χ, y)]计算，得到图像&(χ，y)；(8)利用坏像素模板图像，按邻域正常像素平均或插值的方法对图像&&，7)进行坏像素校正。
全文摘要
本发明公开了一种平板探测器的监控与校正方法，在平板探测器射线接收窗一侧安装一金属条，获取暗场图像和坏像素模板图像，采集多幅空白照射图像，合成一幅后减去暗场图像，得到图像S′(x，y)；照射被检测物体得到图像S0(x，y)；进行暗场校正得到图像S1(x，y)；进行平板探测器暗场图像波动监控的判定计算和校正计算，得到图像S2(x，y)；得到图像S3(x，y)＝ln[S′(x，y)/S2(x，y)]；利用坏像素模板图像，对图像S3(x，y)进行坏像素校正。本发明提供的方法可以监控平板探测器全使用周期中的暗场图像波动并进行简便校正，无需生成增益校正图像，并去除了常规的增益校正步骤，可直接计算得到用于后续应用的数字图像。
文档编号G06T5/50GK102426376SQ20111023049
公开日2012年4月25日 申请日期2011年8月11日 优先权日2011年8月11日
发明者张华 , 张定华, 黄魁东 申请人:西北工业大学