用于校正温度和漏电流的偏置模板的生成方法与流程

本发明属于X射线平板探测器领域，特别是涉及一种用于校正温度和漏电流的偏置模板的生成方法。

背景技术：

随着平板探测器相关技术的发展，用户对于一款平板探测器的好坏有着一些固定的认知，除了价格因素以外，例如响应迅速(从用户触发采集到呈现可用图像时间段)、剂量低、图像质量好等因素都是平板探测器的性能好坏的依据，对于一些用户来讲，尤其关注响应速度。

平板探测器最终显示给用户的图像至少需要经过三个方面的校正，分别是：1)偏置图像校正；2)图像增益校正；3)坏像素校正，其中图像增益校正和坏像素校正的校正周期间隔长，校正文件一经形成，只在下一次校正时进行更新，且像素的增益以及像素的缺陷在正常使用情况下较为稳定，所以在保证图像质量的前提下，图像增益校正和坏像素校正对于图像的上图时间的影响是固定的，影响上图时间较大的是图像的偏置校正，图像的偏置校正也称为图像的本底校正，即在图像的灰度值上减去无曝光条件下，因TFT面板以及读出电路的暗电流产生的本底灰度值。

偏置校正分为两种：前置偏置校正和后置偏置校正，顾名思义，前置和后置偏置校正的区别在于偏置模板是在亮场图像前还是亮场图像后，前置偏置模板是在亮场图像采集前预先采集好的固定曝光延时的暗场图像，后置偏置模板是亮场图像采集结束后，按照与亮场图像相同的曝光延时采集的暗场图像，目前大多数平板探测器厂家使用的是后置偏置校正，个别厂家使用的是前置偏置校正，这两种偏置校正的缺点主要在于两个方面：1)对于后置偏置校正，上图时间较长，如图3所示，假设曝光延时为T1，图像采集时间为T2，那么总的上图时间约为T＝T1+T2+T1+T1＝2(T1+T2)，例如当曝光延时T1＝5秒，图像采集时间T2＝3秒时，总的上图时间T＝16秒，这对于某些用户来说是不可接受的，并且当曝光延时T1过长时，偏置校正后的图像质量会逐渐变差；2)对于当前个别厂家使用的前置偏置校正，因为偏置模板在亮场图像前预先采集好，且没有考虑温度以及曝光延时对于偏置模板的影响，当亮场图像的采集温度与曝光延时不同于预先采集好的前置偏置模板时，同一像素产生的本底灰度则不相同，尤其是当温度与曝光延时与前置偏置模板的温度和曝光延时相差较大时，像素灰度差异非常明显，所以使用此前置偏置模板校正后图像质量同样不佳。

技术实现要素：

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用于校正温度和漏电流的偏置模板的生成方法，用于解决现有技术中拍片效率低、图像质量不理想的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于校正温度和漏电流的偏置模板的生成方法，包括步骤：

1)采用不同的曝光延时采集若干组图像，每组图像包括同一曝光延时在不同温度下的多个图像，每组图像内的每个温度点下采集若干个图像；

2)分别对同一温度以及同一曝光延时下的图像进行去噪处理；

3)对去噪处理后的图像进行异常像素查找并对异常像素进行替换处理；

4)分别对同一曝光延时对应的不同温度的图像的像素进行二次多项式拟合，得到温度-灰度值系数；

5)分别对同一温度下对应的不同曝光延时的图像的像素进行线性拟合，得到曝光延时-灰度值系数；

6)利用读取的温度与曝光延时和已经拟合得到的温度-灰度值系数、以及曝光延时-灰度值系数，构造出偏置模板。

作为本发明的用于校正温度和漏电流的偏置模板的生成方法的一种优选方案，还包括步骤7)，采用所述偏置模板对曝光的亮场图像进行偏置校正。

作为本发明的用于校正温度和漏电流的偏置模板的生成方法的一种优选方案，步骤1)中，依据不同的曝光延时采集A1组图像，每组的以一定的温度范围和温度间隔进行图形采集，每个温度点下采集B1个图像。

优选地，步骤2)中，对图像做去噪处理采用的公式为：

I＝AVERAGE(I1,I2,I3……IB1)

其中，I1、I2、I3……IB1为对应于某一温度，某一曝光延时的B1张图像，AVERAGE表示对这B1张图像上的每个像素点做平均，得到对应于某一温度，某一曝光延时的去噪处理后的图像，以减少随机噪声的影响。

进一步地，步骤4)包括步骤：

对去噪处理后的每组所有图像中的每个像素点做二次多项式拟合y＝ak²+bk+c，最终得到给定曝光延时的每组图像的每个像素点的温度-灰度系数a，b和c的矩阵，其中k为温度，y为不同曝光延时对应的灰度值。

进一步地，步骤5)包括步骤：

对不同曝光延时的图像y的每个像素的灰度值按公式ykt＝Kt+B做线性拟合，得到曝光延时-灰度值系数K和B的矩阵，其中，t为曝光延时，ykt是在温度k，曝光延时t秒的像素灰度值。

如上所述，本发明的用于校正温度和漏电流的偏置模板的生成方法，具有以下有益效果：本发明在保证图像质量的前提下，可观的提高上图速度，在同样的图像质量下，本发明的上图时间比当前主流的后置偏置校正可节省一半的时间，和少数厂家使用的前置偏置校正相比，本发明带来的图像质量有大幅提升，且本发明的方法可以长时间有效，相比于传统的前置偏置模板基本几个小时就要更新的方法，本发明方法构造的模板在45天的测试时间内有效。

附图说明

图1显示为采用本发明的用于校正温度和漏电流的偏置模板的生成方法的探测器工作流程示意图。

图2显示为本发明的用于校正温度和漏电流的偏置模板的生成方法的偏置模板生成流程示意图。

图3显示为现有技术中后置偏置校正时序示意图。

图4显示为固定曝光延时，某点像素灰度值随温度的变化曲线图。

图5显示为固定温度时，某点像素灰度值随曝光延时的变化曲线图。

元件标号说明

S10～S19 步骤

具体实施方式

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。

请参阅图1～图5。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。

本实施例可能用到的属于包括：TFT面板(薄膜晶体管面阵传感器)、X-Ray(X射线)、漏电流(TFT传感器或光电二极管在关断状态下的电流)、偏置模板(用于消除在无曝光条件下，因TFT面板和读出电路产生的暗电流的暗场图像)、前置偏置校正(将当前曝光得到的亮场图像减去预先采集的无曝光条件下的暗场图像)、曝光延时(清空到采集之间的时间间隔)、上图时间(图像从用户开始触发采集到最终呈现到显示器的时间)。

如图1～图5所示，本实施例提供一种用于校正温度和漏电流的偏置模板的生成方法，包括步骤：1)采用不同的曝光延时采集若干组图像，每组图像包括同一曝光延时在不同温度下的多个图像，每组图像内的每个温度点下采集若干个图像；2)分别对同一温度以及同一曝光延时下的图像进行去噪处理；3)对去噪处理后的图像进行异常像素查找并对异常像素进行替换处理；4)分别对同一曝光延时对应的不同温度的图像的像素进行二次多项式拟合，得到温度-灰度值系数；5)分别对同一温度下对应的不同曝光延时的图像的像素进行线性拟合，得到曝光延时-灰度值系数；6)利用读取的温度与曝光延时和已经拟合得到的温度-灰度值系数、以及曝光延时-灰度值系数，构造出偏置模板；7)采用所述偏置模板对曝光的亮场图像进行偏置校正。

作为示例，步骤1)中，依据不同的曝光延时采集A1组图像，每组的以一定的温度范围和温度间隔进行图形采集，每个温度点下采集B1个图像。

作为示例，步骤2)中，对图像做去噪处理采用的公式为：

I＝AVERAGE(I1,I2,I3……IB1)

其中，I1、I2、I3……IB1为对应于某一温度，某一曝光延时的B1张图像，AVERAGE表示对这B1张图像上的每个像素点做平均，得到对应于某一温度，某一曝光延时的去噪处理后的图像，以减少随机噪声的影响。

作为示例，步骤4)包括步骤：对去噪处理后的每组所有图像中的每个像素点做二次多项式拟合y＝ak²+bk+c，最终得到给定曝光延时的每组图像的每个像素点的温度-灰度系数a，b和c的矩阵，其中k为温度，y为不同曝光延时对应的灰度值。

作为示例，步骤5)包括步骤：对不同曝光延时的图像y的每个像素的灰度值按公式ykt＝Kt+B做线性拟合，得到曝光延时-灰度值系数K和B的矩阵，其中，t为曝光延时，ykt是在温度k，曝光延时t秒的像素灰度值。

如图1～图5所示，具体地，本发明的思路是首先了解探测器做偏置校正使用的偏置模板质量好坏与哪些因素有关，分析清楚之后，找到能够准确并快速的控制这些因素的方法，并用数学方法构造出符合条件的偏置模板，这样的优势在于在保证图像质量的前提下，较为可观的缩短上图时间，提高探测器的利用效率，目前平板探测器厂家使用的拍片模式，按照从开始到采集之间的时间间隔的方式，主要分为固定延时和非固定延时的方式，固定延时即从开始到采集之间的时间由探测器决定，非固定延时即此时间由用户决定，在下面的实施例中，以非固定延时方式为例加以说明。

探测器热机结束后，在无曝光条件下，采集到的暗场图像灰度值主要有两部分构成，1)各个像素本身本底灰度值，因制造工艺不同，每个像素的本底灰度不同；2)电子读出电路本身带有的暗电流，即：

I＝lpixel+IROIC (1)

其中，Ipixel是和像素有关的部分，IROIC是和电子读出电路相关的部分，这两部分灰度值使得暗场图像的均匀性降低，并且第1部分的灰度值还会随着温度与曝光延时的不同而不同，通过理论分析与实验发现，如图4所示，在同一延时条件下，像素灰度值和温度有二次曲线关系，即随着温度的升高，像素灰度值也相应提高，即：

I＝ak²+bk+c (2)

其中k是拍摄图像时的温度，I是像素灰度值，a、b和c是得到的温度关于灰度值的系数，同时，如图5所示，在相同温度下，对于不同的像素，随着曝光延时的增加，像素灰度值成线性增加，即：

I＝Kt+B (3)

其中t是曝光延时，I是像素灰度值图，K和B是得到的曝光延时关于灰度值的系数，图1为本发明提供的一个实施例，其中S11为探测器采集的对应于曝光延时2秒、5秒和10秒，温度范围0℃到48℃的，每间隔3℃采集的共144张图像，S12～S15完成的工作为本发明的核心，下面对它的具体的工作过程做详细的说明。

S12执行的是对采集得到的图像做去噪处理，由于采集到的暗场图像灰度值低，可能受到其他外在因素影响，所以需要对S11采集的图像做去噪处理，这里使用如下公式进行去噪处理：

I＝AVERAGE(I1，I2，I3) (4)

其中，I1、I2和I3是对应于某一温度，某一曝光延时的三张图像，AVERAGE即对这三张图像上的每个像素点做平均，以减少随机噪声的影响，例如，对应于曝光延时2秒，温度从0℃到48℃，每间隔3℃共有48张图像，经过公式(4)处理后，有16张图像，分别对应16个温度(0℃、3℃、6℃、.......45℃、48℃)，同样，对曝光延时5秒和10秒的图像分别做上述去噪处理，分别得到相应的各16张图像。

S13执行的是对S12去噪处理后的48张图像进行异常像素的查找与替换，异常像素即灰度值与周围一个感兴趣区域内差异较大的像素点，按照如下公式进行异常点查找与处理：

[x，y]＝find(ROI1&(ROI＜ROI_Median-ROI_Std*Low_sigma)|(ROI＞ROI_Median+ROI_Std*High_sigma)) (5)

其中，ROI1是图像内的一个小区域，包含M*N个像素，M和N根据具体的探测器来决定，与探测器的读出芯片一个通道占有的像素数目有关，在本实施例中，将M和N设置为256，即ROI1是一个256*256的一个小区域，ROI_Median是小区域的中值，ROI_Std是小区域的标准差，ROI_Std的计算公式为：

公式(5)的意思是在区域ROI1中的像素点满足小于区域中值减去Low_sigma倍的ROI_Std，大于区域中值加上High_sigma倍的ROI_Std的点即为异常像素点，Low_sigma和High_sigma的值按照实际情况决定，主要与探测器的噪声相关，本实施例中，这两个变量都定为6。异常像素点的替换按照如下公式进行：

对应于三个曝光延时的48张图像经过上述去噪和缺陷点的查找和替换后，每个像素点都具有随着温度和曝光延时有规律变化的特点，因此可以用S14和S15进行拟合。

S14执行的是对同一曝光延时的16张图像公式按照公式(2)进行多项式的二次拟合，得到给定曝光延时下每个像素点的温度-灰度系数a，b和c，对于温度范围0℃-48℃内的任意温度，均可以通过将温度-灰度系数a，b和c带入公式(2)中求得相应像素点的灰度值，得到在给定曝光延时下的，温度为K时的图像，对曝光延时为2秒、5秒和10秒的16张图像分别执行S14的操作得到相应的系数矩阵，如图1及图2所示。

S15执行的是对于给定温度，三种不同曝光延时下的图像上的每个像素点利用公式(3)进行线性拟合，得到每个像素点的曝光延时-灰度值系数K和B，根据S14，分别得到了对应于曝光延时2秒、5秒以及10秒下每个像素点的温度-灰度值系数，假设对于任意温度K，，曝光延时为2秒，将K带入公式(2)，得到在给定温度K下，曝光延时为2秒的图像IK2，注意，对于一幅图像上的每个点，都具有一组温度-灰度值矩阵，假设一幅图像大小为M*N个像素，那么就具有M*N个温度-灰度系数a、b和c，用同样的方法得到曝光延时5秒和10秒的在给定温度K下的图像IK5和IK10，对三幅图像上的每个像素点利用公式(3)进行线性拟合，得到每个像素点的曝光延时-灰度系数K和B，即经过S15处理后，得到K和B的系数矩阵，如图1及图2所示。

S16即按照探测器的正常工作流程采集一张亮场图像；

S17执行的是再采集亮场图像结束后读取采集参数，即采集图像时刻的温度K以及曝光延时t；

S18执行的是构造偏置模板，即利用本发明的核心：S12至S15得到的系数矩阵以及S17得到的亮场图像的温度和曝光延时参数用数学方法构造一张偏置模板，首先将S17得到的温度K和S14得到的曝光延时2秒的温度-灰度系数矩阵a，b和c，利用公式(2)得到曝光延时2秒，温度K时的图像IK2，同样的方法得到曝光延时5秒和10秒的图像IK5，IK10，然后将S17得到的曝光延时t和S15得到的曝光延时-灰度系数矩阵，利用公式(3)得到对应温度K，曝光延时t的偏置模板D；

S19和S10执行的是图像常规的预处理操作与显示，即对图像做最基本的处理:偏置校正、增益校正和坏像素校正，其中偏置校正即使用由S18构造的偏置模板。

如上所述，本发明提供一种用于校正温度和漏电流的偏置模板的生成方法，包括步骤：1)采用不同的曝光延时采集若干组图像，每组图像包括同一曝光延时在不同温度下的多个图像，每组图像内的每个温度点下采集若干个图像；2)分别对同一温度以及同一曝光延时下的图像进行去噪处理；3)对去噪处理后的图像进行异常像素查找并对异常像素进行替换处理；4)分别对同一曝光延时对应的不同温度的图像的像素进行二次多项式拟合，得到温度-灰度值系数；5)分别对同一温度下对应的不同曝光延时的图像的像素进行线性拟合，得到曝光延时-灰度值系数；6)利用读取的温度与曝光延时和已经拟合得到的温度-灰度值系数、以及曝光延时-灰度值系数，构造出偏置模板。本发明在保证图像质量的前提下，可观的提高上图速度，在同样的图像质量下，本发明的上图时间比当前主流的后置偏置校正可节省一半的时间，和少数厂家使用的前置偏置校正相比，本发明带来的图像质量有大幅提升，且本发明的方法可以长时间有效，相比于传统的前置偏置模板基本几个小时就要更新的方法，本发明方法构造的模板在45天的测试时间内有效。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。

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。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。