一种成像设备的自动曝光控制方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种成像设备的自动曝光控制方法及装置。本发明采用了两次曝光过程，并对预曝光图像进行处理，对受检部位组织区域的图像灰度值进行统计，将灰度均值与推荐值的比值作为计算二次曝光参数（mA值或者曝光时间值）的主要依据，同时利用灰度最大值和最小值对调整后的图像灰度范围进行限定，确保二次曝光能够获得较高质量的图像，同时能够降低受检者所受的X射线辐射。而且本发明采取了比信噪比更直接的图像灰度值统计量进行曝光参数估计，对于各种图像均可以获得较好的处理结果，提高了自动曝光控制的准确性。
【专利说明】一种成像设备的自动曝光控制方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及成像设备的自动曝光控制，尤其涉及一种基于两次曝光的控制方法及
装直。
【背景技术】
[0002]自动曝光控制系统在基于X射线进行成像诊断的设备中，目的在于保证图像质量的同时，尽量降低X射线曝光的剂量，对受检者进行保护。在X射线源端，可以对曝光剂量进行控制的参数有:1)球管阴极与阳极之间的偏置电压；常用kv (千伏)值表示；2)球管的管电流，常用mA (毫安)值表示；3)—次曝光持续时间，常用时间值s (秒)表示。考虑到临床受检者的体型存在很大差异(如肥胖型、瘦小型、婴幼儿等)，而且每次检查的身体部位也可能不同，所以单纯依靠临床物理师凭经验设置的曝光参数进行成像，其曝光剂量往往不是最优的。带来的影响是:如果曝光剂量过高，则受检者将承受过多的X射线照射，罹患重大疾病的风险增大；而如果曝光剂量过低，获得的图像质量较差，会严重影响医生的临床诊断。因此，实现智能化的曝光剂量控制对于X射线来说至关重要。
[0003]目前已经有至少两种实现自动曝光控制的方法。其中一种是通过在成像探测器表面设置电离室，可以使用一个或者多个电离室模块，通过电离室感应X射线直射以及穿过受检者特定部位后的强度变化，从而对采集图像的增益进行校正。另外一种不通过增加电离室等硬件模块，而单纯通过软件方式实现自动曝光剂量的控制，典型的如专利US6459765所示。该方法增加一次低剂量的预曝光过程，在计算机端对获取的预曝光图像进行处理，计算受检者身体部位的信噪比，通过将该计算值与系统推荐的理想信噪比进行比较，计算二者的比值，并将该比值作用于预曝光设定的mA值或者曝光时间值s上，实现对mA值或者曝光时间值s的调节，然后实施第二次曝光并采集图像。
[0004]上述两种自动曝光控制方法各有不足。采用电离室的方法缺点在于，这些电离室覆盖于成像探测器前表面，造成了 X射线的额外衰减，会影响电离室覆盖区域的探测器单元对X射线的捕获。这就要求电离室模块应做的足够小，或者对X射线的衰减尽量小，以减少对探测器成像的影响。这样的要求会使得电离室的硬件制造成本增加，并且也会影响电离室对X射线探测的精度。而专利US6459765的方法缺点在于，采用信噪比作为评价标准，不仅要统计图像中组织区域的信号强度，还要统计非组织区域的噪声水平，从而实现对预曝光图像信噪比的评价。一旦组织区域的投影图像覆盖整个探测器表面，对噪声的估计将比较困难，会影响自动曝光控制的准确性。
[0005]上述问题也同样出现在其他相类似的成像设备的自动曝光控制系统中。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种成像设备的自动曝光控制方法及装置，以解决上述问题，提高自动曝光控制的准确性。
[0007]基于上述目的，本发明实施例提供了一种成像设备的自动曝光控制方法，该方法包括:
[0008]控制单元配置预曝光参数并将所述预曝光参数发送至光信号发生器；
[0009]所述光信号发生器根据所述预曝光参数产生预曝光光信号；
[0010]光信号探测器根据所述预曝光光信号形成预曝光图像并将所述预曝光图像发送至所述控制单元；
[0011]所述控制单元对所述预曝光图像进行处理，统计所述预曝光图像中组织区域的灰度值的最大值Imax、最小值Imin以及均值I_n，计算预设的组织区域的灰度值的均值I_n’与所述预曝光图像中组织区域的灰度值的均值Imean的比值R1，并根据所述预设的组织区域的灰度值的最大值Imax’与所述预曝光图像的灰度值的最大值Imax的比值和所述预设的组织区域的灰度值的最小值Imin’与所述预曝光图像中组织区域的灰度值的最小值Imin的比值修正所述比值Rl为比值R2，根据所述比值R2确定二次曝光参数并发送所述二次曝光参数至光信号发生器；
[0012]所述光信号发生器根据所述二次曝光参数产生二次曝光光信号；
[0013]所述光信号探测器根据所述二次曝光光信号形成二次曝光图像并将所述二次曝光图像发送至所述控制单元；
[0014]所述预曝光参数和所述二次曝光参数均至少包括所述光信号发生器的偏置电压、所述光信号发生器的电流和所述光信号发生器的一次曝光持续时间。
[0015]优选的，根据所述预曝光参数得到的预曝光计量为正常曝光量的1/16~1/50。
[0016]优选的，所述对所述预曝光图像进行处理，统计所述预曝光图像的灰度值的最大值、最小值以及均值包括:
[0017]对所述预曝光图像进行平滑降噪处理；
[0018]提取所述预曝光图像的组织区域的边界轮廓；
[0019]统计所述边界轮廓内的图像的灰度值的最大值、最小值和均值。
[0020]优选的，所述根据所述预设的组织区域的灰度值的最大值Imax’与所述预曝光图像中组织区域的灰度值的最大值Imax的比值和所述预设的组织区域的灰度值的最小值Imin’与所述预曝光图像中组织区域的灰度值的最小值Imin的比值修正所述比值Rl为比值R2包括:
[0021]若RlX1->Imax，或 RlXImin〈Imin ’，则调整 Rl 为 R2，其中 R2 X Ifflax < Ifflax'且R2X Imin>Imin，；
[0022]所述根据所述比值R2确定二次曝光参数包括根据所述比值R2确定所述光信号发生器的管电流和/或所述光信号发生器的一次曝光持续时间。
[0023]优选的，所述根据所述比值R2确定二次曝光参数包括:
[0024]调整所述光信号发生器的电流为预曝光参数中的所述光信号发生器的电流的R2倍，将调整后的所述光信号发生器的管电流、预曝光参数中的所述光信号发生器的一次曝光持续时间和预曝光参数中的所述光信号发生器的偏置电压一起确定为所述二次曝光参数；
[0025]或；
[0026]调整所述光信号发生器的一次曝光持续时间为预曝光参数中的所述光信号发生器的一次曝光持续时间的R2倍，将调整后的所述光信号发生器的一次曝光持续时间、预曝光参数中的所述光信号发生器的管电流和预曝光参数中的所述光信号发生器的偏置电压一起确定为所述二次曝光参数。
[0027]本发明实施例还提供了一种成像设备的自动曝光控制装置，该装置包括:光信号发生器、光信号探测器和控制单元；
[0028]所述控制单元，用于配置预曝光参数并将所述预曝光参数发送至所述光信号发生器；
[0029]所述控制单元，还用于对所述光信号探测器发送的预曝光图像进行处理，统计所述预曝光图像中组织区域的灰度值的最大值Imax、最小值Imin以及均值Im_，计算预设的组织区域的灰度值的均值I_n’与所述预曝光图像中组织区域的灰度值的均值I_n的比值R1，并根据所述预设的组织区域的灰度值的最大值Imax’与所述预曝光图像中组织区域的灰度值的最大值Imax的比值和所述预设的组织区域的灰度值的最小值Imin’与所述预曝光图像中组织区域的灰度值的最小值Imin的比值修正所述比值Rl为比值R2，根据所述比值R2确定二次曝光参数并发送所述二次曝光参数至光信号发生器；
[0030]所述光信号发生器，用于根据所述预曝光参数产生预曝光光信号；
[0031]所述光信号发生器，还用于根据所述二次曝光参数产生二次曝光光信号；
[0032]所述光信号探测器，用于根据所述预曝光光信号形成预曝光图像并将所述预曝光图像发送至所述控制单元；
[0033]所述光信号探测器，还用于根据所述二次曝光光信号形成所述二次曝光图像并将所述二次曝光图像发送至所述控制单元；
[0034]所述预曝光参数和所述二次曝光参数均至少包括所述光信号发生器的偏置电压、所述光信号发生器的管电流和所述光信号发生器的一次曝光持续时间。
[0035]优选的，根据所述预曝光参数得到的所述预曝光计量为正常曝光量的1/16~1/50。
[0036]优选的，所述控制单元用于对所述预曝光图像进行平滑降噪处理，提取所述预曝光图像的组织区域的边界轮廓并统计所述边界轮廓内的图像的灰度值的最大值、最小值和均值。
[0037]优选的，所述控制单元用于在RlXImax>Imax’或RlXImin〈Imin’时，调整Rl为R2，并根据所述比值R2确定所述光信号发生器的电流和/或所述光信号发生器的一次曝光持续时间；其中 R2XImax〈Imax，且 R2XImin>Imin’。
[0038]优选的，所述光信号发生器包括高压发生器和球管；所述控制单元包括曝光控制盒、曝光手闸和图像工作站；所述光信号探测器为平板X射线探测器；
[0039]其中，所述图像工作站，用于配置所述预曝光参数并将所述预曝光参数发送至所述曝光控制盒；
[0040]所述图像工作站，还用于对所述平板X射线探测器发送的预曝光图像进行处理，统计所述预曝光图像中组织区域的灰度值的最大值Imax、最小值Imin以及均值I_n，计算预设的组织区域的灰度值的均值I_n’与所述预曝光图像中组织区域的灰度值的均值Im_的比值R1，并根据所述预设的组织区域的灰度值的最大值Imax’与所述预曝光图像中组织区域的灰度值的最大值Imax的比值和所述预设的组织区域的灰度值的最小值Imin’与所述预曝光图像中组织区域的灰度值的最小值Imin的比值修正所述比值Rl为比值R2，根据所述比值R2确定二次曝光参数并发送所述二次曝光参数至所述曝光控制盒；
[0041]所述曝光手闸，用于手动产生曝光使能信号并发送至所述曝光控制盒；
[0042]所述曝光控制盒，用于将所述预曝光参数、所述二次曝光参数和所述曝光使能信号发送至所述高压发生器并控制所述平板X射线探测器同步采集图像；
[0043]所述高压发生器，用于在接收到所述曝光使能信号时，根据所述预曝光参数或所述二次曝光参数为所述球管提供偏置电压以及管电流；
[0044]所述球管，用于根据所述预曝光参数或所述二次曝光参数产生X射线；
[0045]所述平板X射线探测器用于在接收到所述曝光使能信号时生成图像并将所述图像传输至所述图像工作站。
[0046]本发明的有益效果是:
[0047]本发明通过对预曝光图像进行处理，对受检部位组织区域的图像灰度值进行统计，将灰度均值与推荐值的比值作为计算二次曝光HiA值或者曝光时间值的主要依据，同时利用灰度最大值和最小值对调整后的图像灰度范围进行限定，确保二次曝光能够获得较高质量的图像，同时能够降低受检者所受的X射线辐射。而且本发明采取了比信噪比更直接的图像灰度值统计量进行曝光参数估计，对于各种图像均可以获得较好的处理结果，解决了专利US6459765在组织区域覆盖整幅图像时不能准确估计噪声水平、造成信噪比计算可能出现较大误差的问题，提高了自动曝光控制的准确性。
【专利附图】
【附图说明】
[0048]图1为基于X射线成像系统的自动曝光控制装置结构图；
[0049]图2为基于X射线成像系统的自动曝光控制方法流程图；
[0050]图3为图2中步骤S13的具体流程图；
[0051]图4为典型的X射线成像示意图；
[0052]图5提取图像组织区域边界示意图；
[0053]图6组织区域的边界轮廓提取效果示意图。
【具体实施方式】
[0054]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0055]本发明实施例一提供了一种成像设备的自动曝光控制装置，该装置包括:光信号发生器、光信号探测器和控制单元；
[0056]控制单元，用于配置预曝光参数并将预曝光参数发送至光信号发生器。
[0057]控制单元，还用于对光信号探测器发送的预曝光图像进行处理，统计预曝光图像中组织区域的灰度值的最大值Imax、最小值Imin以及均值Im_，计算预设的组织区域的灰度值的均值I_n’与所述预曝光图像中组织区域的灰度值的均值Inrean的比值R1，并根据所述预设的组织区域的灰度值的最大值Imax’与所述预曝光图像中组织区域的灰度值的最大值Ifflax的比值和所述预设的组织区域的灰度值的最小值Imin’与所述预曝光图像中组织区域的灰度值的最小值Imin的比值修正所述比值Rl为比值R2，根据所述比值R2确定二次曝光参数并发送所述二次曝光参数至光信号发生器。
[0058]所述光信号发生器，用于根据所述预曝光参数产生预曝光光信号；
[0059]所述光信号发生器，还用于根据所述二次曝光参数产生二次曝光光信号；
[0060]所述光信号探测器，用于根据所述预曝光光信号形成预曝光图像并将所述预曝光图像发送至所述控制单元；
[0061]所述光信号探测器，还用于根据所述二次曝光光信号形成所述二次曝光图像并将所述二次曝光图像发送至所述控制单元；
[0062]所述预曝光参数和所述二次曝光参数均至少包括所述光信号发生器的偏置电压、所述光信号发生器的管电流和所述光信号发生器的一次曝光持续时间。
[0063]根据预曝光参数得到的预曝光剂量为正常曝光剂量的1/16~1/50，其中正常曝光量为现有的光信号发生器正常曝光时(只有一次曝光时)的曝光量
[0064]所述控制单元具体的用于对所述预曝光图像进行平滑降噪处理，提取所述预曝光图像的组织区域的边界轮廓并统计所述边界轮廓内的图像的灰度值的Imax、最小值Imin以及均值Imean,并在Rl X Imax>Imax’或Rl X Imin〈Imin，时，调整Rl为R2，根据比值R2确定所述光信号发生器的电流和/或所述光信号发生器的一次曝光持续时间；其中R2X Imax〈Imax’且R2XImin〉Imin。
[0065]其中根据所述比值R2确定二次曝光参数可具体包括:
[0066]调整所述光信号发生器的电`流为预曝光参数中的所述光信号发生器的电流的R2倍，将调整后的所述光信号发生器的管电流、预曝光参数中的所述光信号发生器的一次曝光持续时间和预曝光参数中的所述光信号发生器的偏置电压一起确定为所述二次曝光参数；``
[0067]或；
[0068]调整所述光信号发生器的一次曝光持续时间为预曝光参数中的所述光信号发生器的一次曝光持续时间的R2倍，将调整后的所述光信号发生器的一次曝光持续时间、预曝光参数中的所述光信号发生器的管电流和预曝光参数中的所述光信号发生器的偏置电压一起确定为所述二次曝光参数。
[0069]以下以X射线成像系统的自动曝光控制装置为例对本发明说明。
[0070]X射线成像系统的硬件组成结构如图1所示。其中，高压发生器11与球管12构成系统的X射线源组件，用于产生X射线。二者可以是分离器件，通过高压密封线缆连接，也可以整合在一起构成一体化器件。高压发生器11作为球管12的控制器件，通过与控制计算机或者控制器通信，为球管12提供偏置高压以及灯丝电流，并对球管12的工作状态进行监控。球管12作为被控器件，其内部有一真空管，在曝光状态下，管内阴极持续产生热电子，热电子在阴极与阳极之间的偏置高压作用下高速轰击阳极靶(靶面一般为钨材料)，从而产生X射线。X射线照射受检者的待检部位,一部分射线被待检部位吸收,造成X射线的衰减，剩余的射线则到达X射线探测器13，实现对受检者待检部位的成像。X射线探测器13则感应穿过受检者的X射线，将其转换为电信号，并形成可被计算机处理的数字化灰度图像。曝光控制盒14用于接收来自图像工作站15以及曝光手闸16的控制指令，实现对X射线源与X射线探测器13的参数配置以及曝光过程控制。曝光手闸16仅用于手动产生曝光使能信号。图像工作站15可以为成像系统配置参数，还可以接收来自X射线探测器13的图像并进行处理。在自动曝光控制系统中，图像工作站15需要根据预曝光图像计算出二次曝光的优化剂量参数。
[0071]具体的，图像工作站15，用于配置预曝光参数并将预曝光参数发送至曝光控制盒14，还用于对X射线探测器13发送的预曝光图像进行处理，统计预曝光图像的灰度值的最大值Imax、最小值Imin以及均值I_n，计算预设的灰度值的均值I_n’与预曝光图像的灰度值的均值I_n的比值R1，并根据预设的灰度值的最大值Imax’与预曝光图像的灰度值的最大值Imax的比值和所述预设的灰度值的最小值Imin’与所述预曝光图像的灰度值的最小值Imin的比值修正所述比值Rl为比值R2，根据比值R2确定二次曝光参数并发送二次曝光参数至曝光控制盒14。
[0072]所述曝光控制盒14，用于将预曝光参数、二次曝光参数和曝光手闸16产生的曝光使能信号发送至高压发生器11并控制X射线探测器13同步采集图像；
[0073]高压发生器11，用于在接收到曝光使能信号时，根据预曝光参数或所述二次曝光参数为球管12提供偏置电压以及电流，以便球管12根据预曝光参数或二次曝光参数产生X射线。
[0074]X射线探测器13用于在接收到曝光使能信号时按照预曝光参数生成预曝光图像，按照二次曝光参数生成二次曝光图像，并将图像传输至图像工作站15。
[0075]基于上述硬件组 成结构，本发明所涉及的自动曝光控制方法包括两次曝光成像过程，流程图如图2所示。
[0076]S11、预曝光参数配置。在X射线成像系统准备就绪(即系统完成了开机启动及状态自检，球管预热，探测器的日常校正)的情况下，通过图像工作站(或者等效的具有人机交互界面的X射线成像系统控制平台)，对受检者的待检部位进行选择。图像工作站基于选定的待检部位自动生成一组曝光参数，曝光参数应至少包括球管的焦点大小、kv值、mA值、曝光时间等。该组参数作为预曝光参数，因此要求mA值小，曝光时间短，产生的X射线剂量应相当于正常曝光量的1/16-1/50，以使受检者所受的辐射伤害尽量小。相应的曝光参数经由曝光控制盒发送给X射线源组件以及探测器，对二者的工作参数进行配置，并使二者处于等待曝光状态。
[0077]S12、启动预曝光。临床物理师按下曝光手闸，曝光使能信号传递至曝光控制盒，通过控制盒实现X射线组件与探测器的曝光及数据采集同步，启动X射线源曝光，并控制探测器采集受检者检测部位的投影图像，并将图像传输至图像工作站。
[0078]S13、预曝光图像处理。在图像工作站对预曝光图像进行处理，执行的操作包括图像去噪，组织区域边缘检测，组织区域图像灰度值的最大值、最小值和均值统计，并将统计值与临床推荐参数值进行比较，根据比值差异调整mA值或者曝光时间值S，使得二次曝光的X射线剂量最优化。
[0079]S14、二次曝光参数设置。根据第三步计算得到的mA值或者曝光时间S，重新生成一组曝光参数，并自动通过曝光控制盒对X射线源组件和探测器进行参数配置，使X射线源组件和探测器处理等待曝光状态。
[0080]S15、启动二次曝光。在不需要临床物理师干预的情况下，通过曝光控制盒自动产生曝光使能信号，控制X射线源组件进行二次曝光，并控制探测器采集受检者检测部位的二次投影图像，将改组投影图像传递至图像工作站，供后续处理和临床分析使用。
[0081]本发明还提供了一种步骤S13的具体实现方式，具体如图3所示，包括:
[0082]S21、对采集的预曝光图像进行校正和平滑降噪处理。其中降噪过程可以使用数字化的低通滤波器进行，目的是去除图像采集过程中引入的噪声，获得较为平滑的图像，方便后续的处理工作。
[0083]S22、在滤波的基础上，对图像中受检者组织区域的边界进行识别和提取。
[0084]典型的X射线成像结果应如图4a，4b，4c所示，具体说明如下:
[0085]图4a，4b，4c中ABCD所包围的矩形区域均为有效图像区域；图4a和图4b中，EFG或者EFGH所包围的规则或不规则区域(阴影部分)为检测部位的组织区域投影图像，X射线穿透受检者检测部位后，所成的图像灰度值相对较小，而且波动较大。图4a和图4b中，白色区域为X射线直射探测器的投影图像，其灰度值在整个图像中较大，但是波动较小，仅受噪声影响；
[0086]图4c比较特殊，但是临床上也大量存在这样的X射线图像，即检测部位的组织区域覆盖了整个探测器的成像区域，没有X射线直射到探测器上。
[0087]对于图4a和图4b所示的预曝光图像，可以通过一定的计算方法获得一个阈值bQ，该阈值应以一定比例小于X射线直射探测器区域的图像的灰度均值。以图4a所示图像为例，对预曝光图像的每一行数据，分别从左右两侧比较其灰度值与设定阈值的大小关系，如图5a，5b所示。当遇到灰度值斜向下穿过阈值线时，对应的列序号即为组织区域边界所在位置。图5a中的1、J点为第r行图像中组织区域的边界，图5b中的I’、J’点为第r行图像中组织区域边界的估计值，由于噪声以及阈值设定的影响，其与1、J点可能存在一定的偏差，但是不会影响边界 的变化趋势。所有图像行的I’、J’点分别连接起来，即构成了组织区域的边界。最终获得的组织区域的边界应可能如图6所示，其与理想的组织区域边界(图4a所示)会存在一定差异，但是该差异对大样本图像统计值的影响很小。另外，还可以采用梯度方法以及形态学方法，提高组织区域边界提取的精度，只是计算量会增加。对于图4c所示的预曝光图像，则无需进行组织区域边界的判别。
[0088]S23、计算组织区域内图像灰度值的最大值、最小值以及均值，并与系统推荐值比较。受检者各部位图像灰度均值的推荐值可通过临床试验获得，具有广泛适用性。设组织区域内图像灰度值得最大值、最小值和均值分别为1_、Imin、Iffleanj系统推荐的图像灰度最大值、最小值和均值分别为1_’、Imin’、ΙΠ_’。计算推荐的灰度均值与预曝光图像中组织区域灰度均值的比值:
[0089]Rl=Imean' /Ifflean
[0090]如果同时存在RlXImax〈Imax’，以及町父1_>1_’，则认为比值1?1为合理值。否则可适当调整Rl为R2，以同时满足R2XImax〈Imax’，以及R2XImin>Imin’。
[0091]其中R2优选满足RX Imax〈Imax’，以及RX Imin>Imin’的所有R值集合中，与Rl的绝对值最小的R。
[0092]S24、通过比值R2确定mA值或者曝光时间的调整量。设预曝光时设定的mA值为MAps，曝光时间s为Tps，二次曝光的mA值为MA咖，曝光时间为1_。我们选择调整mA值以及曝光时间的任意一个，则:
[0093]若调整mA值，则有:[0094]MAaec=RXMAps
[0095]Taec=Tps若调整曝光时间值，则有:
[0096]Taec=RXTps
[0097]MAaec=MAps
[0098]将MAaee、Tae。值与预曝光之前设定的kV值一起，作为二次曝光的控制参数，即可完成自动曝光控制。 [0099]以上是对X射线成像系统自动曝光控制方法的介绍，上述方法可同样应用在其他类似的成像系统中。具体包括:
[0100]控制单元配置预曝光参数并将所述预曝光参数发送至光信号发生器；
[0101]所述光信号发生器根据所述预曝光参数产生预曝光光信号；
[0102]光信号探测器根据所述预曝光光信号形成预曝光图像并将所述预曝光图像发送至所述控制单元；
[0103]控制单元对所述预曝光图像进行处理，统计所述预曝光图像的灰度值的最大值Imax、最小值Imin以及均值I_n，计算预设的灰度值的均值I_n’与所述预曝光图像的灰度值的均值I_n的比值R1，并根据所述预设的灰度值的最大值Imax’与所述预曝光图像的灰度值的最大值Imax的比值和所述预设的灰度值的最小值Imin’与所述预曝光图像的灰度值的最小值Imin的比值修正所述比值Rl为比值R2，根据所述比值R2确定二次曝光参数并发送所述二次曝光参数至光信号发生器；
[0104]所述光信号发生器根据所述二次曝光参数产生二次曝光光信号；
[0105]所述光信号探测器根据所述二次曝光光信号形成二次曝光图像并将所述二次曝光图像发送至所述控制单元；
[0106]所述预曝光参数和所述二次曝光参数均至少包括所述光信号发生器的偏置电压、所述光信号发生器的电流和所述光信号发生器的一次曝光持续时间。
[0107]其中，根据预曝光参数得到的预曝光剂量可限制为正常曝光剂量的1/16~1/50。
[0108]对预曝光图像进行处理，统计所述预曝光图像的灰度值的最大值、最小值以及均值的过程具体包括:
[0109]对所述预曝光图像进行平滑降噪处理；
[0110]提取所述预曝光图像的组织区域的边界轮廓；
[0111]统计所述边界轮廓内的图像的灰度值的最大值、最小值和均值。
[0112]而根据所述预设的灰度值的最大值Imax’与所述预曝光图像的灰度值的最大值Imax的比值和所述预设的灰度值的最小值Imin’与所述预曝光图像的灰度值的最小值Imin的比值修正所述比值Rl为比值R2包括:
[0113]若RlXImax>Imax ’ 或 RlXImin〈Imin ’，则调整 Rl 为 R2，其中 R2 X Ifflax < Ifflax'且R2X Imin>Imin，；
[0114]所述根据所述比值R2确定二次曝光参数包括根据所述比值R2确定所述光信号发生器的电流和/或所述光信号发生器的一次曝光持续时间。
[0115]根据所述比值R2确定二次曝光参数包括:
[0116]调整所述光信号发生器的电流为预曝光参数中的所述光信号发生器的电流的R2倍，将调整后的所述光信号发生器的电流、预曝光参数中的所述光信号发生器的一次曝光持续时间和预曝光参数中的所述光信号发生器的偏置电压一起确定为所述二次曝光参数；
[0117]或；
[0118]调整所述光信号发生器的一次曝光持续时间为预曝光参数中的所述光信号发生器的一次曝光持续时间的R2倍，将调整后的所述光信号发生器的一次曝光持续时间、预曝光参数中的所述光信号发生器的电流和预曝光参数中的所述光信号发生器的偏置电压一起确定为所述二次曝光参数。
[0119]本发明由于不涉及噪声估计的问题，因此对图4c所示的组织区域覆盖整幅的情况同样可以获得较好的处理结果，避免了因组织区域覆盖整幅图像时不能准确估计噪声水平、造成信噪比计算可能出现较大误差，从而影响最终控制效果的问题，而且本发明采取了比信噪比更直接的图像灰度值统计量进行曝光参数估计，相比信噪比的方式处理时间短，因此缩短了预曝光与二次曝光之间的时间间隔，避免引起受检者不适，以及受检者体位移动造成图像质量的下降。确保二次曝光能够获得较高质量的图像，同时能够降低受检者所受的福射。
[0120]需要说明的是，本发明的装置和方法实施例相对应，相关部分可互相参考。
[0121]以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应注意的是，以上仅为本发明的一个具体实施例而已，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种成像设备的自动曝光控制方法，其特征在于，所述方法包括: 控制单元配置预曝光参数并将所述预曝光参数发送至光信号发生器； 所述光信号发生器根据所述预曝光参数产生预曝光光信号； 光信号探测器根据所述预曝光光信号形成预曝光图像并将所述预曝光图像发送至所述控制单兀； 所述控制单元对所述预曝光图像进行处理，统计所述预曝光图像中组织区域的灰度值的最大值Imax、最小值Imin以及均值Im_，计算预设的组织区域的灰度值的均值Inrean’与所述预曝光图像中组织区域的灰度值的均值Imean的比值R1，并根据所述预设的组织区域的灰度值的最大值Imax’与所述预曝光图像中组织区域的灰度值的最大值Imax的比值和所述预设的组织区域的灰度值的最小值Imin’与所述预曝光图像中组织区域的灰度值的最小值Imin的比值修正所述比值Rl为比值R2，根据所述比值R2确定二次曝光参数并发送所述二次曝光参数至光信号发生器； 所述光信号发生器根据所述二次曝光参数产生二次曝光光信号； 所述光信号探测器根据所述二次曝光光信号形成二次曝光图像并将所述二次曝光图像发送至所述控制单元； 所述预曝光参数和所述二次曝光参数均至少包括所述光信号发生器的偏置电压、所述光信号发生器的管电流和所述光信号发生器的一次曝光持续时间。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述预曝光参数得到的预曝光剂量为正常曝光剂量的1/16~1/50。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述预曝光图像进行处理，统计所述预曝光图像的灰度值的最大值、最小值以及均值包括:` 对所述预曝光图像进行平滑降噪处理； 提取所述预曝光图像的组织区域的边界轮廓； 统计所述边界轮廓内的图像的灰度值的最大值、最小值和均值。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述预设的组织区域的灰度值的最大值Imax’与所述预曝光图像中组织区域的灰度值的最大值Imax的比值和所述预设的组织区域的灰度值的最小值Imin’与所述预曝光图像中组织区域的灰度值的最小值Imin的比值修正所述比值Rl为比值R2包括: 若或 RlXImin〈Imin’，则调整 Rl 为 R2，其中 R2X Imax〈Imax’ 且R2X Imin>Imin，； 所述根据所述比值R2确定二次曝光参数包括根据所述比值R2确定所述光信号发生器的管电流和/或所述光信号发生器的一次曝光持续时间。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述比值R2确定二次曝光参数包括: 调整所述光信号发生器的管电流为预曝光参数中的所述光信号发生器的管电流的R2倍，将调整后的所述光信号发生器的管电流、预曝光参数中的所述光信号发生器的一次曝光持续时间和预曝光参数中的所述光信号发生器的偏置电压一起确定为所述二次曝光参数；
pf.，调整所述光信号发生器的一次曝光持续时间为预曝光参数中的所述光信号发生器的一次曝光持续时间的R2倍，将调整后的所述光信号发生器的一次曝光持续时间、预曝光参数中的所述光信号发生器的管电流和预曝光参数中的所述光信号发生器的偏置电压一起确定为所述二次曝光参数。
6.一种成像设备的自动曝光控制装置，其特征在于，所述装置包括:光信号发生器、光信号探测器和控制单元； 所述控制单元，用于配置预曝光参数并将所述预曝光参数发送至所述光信号发生器； 所述控制单元，还用于对所述光信号探测器发送的预曝光图像进行处理，统计所述预曝光图像中组织区域的灰度值的最大值Imax、最小值Imin以及均值Im_，计算预设的组织区域的灰度值的均值I_n’与所述预曝光图像中组织区域的灰度值的均值I_n的比值R1，并根据所述预设的组织区域的灰度值的最大值Imax’与所述预曝光图像中组织区域的灰度值的最大值Imax的比值和所述预设的组织区域的灰度值的最小值Imin’与所述预曝光图像中组织区域的灰度值的最小值Imin的比值修正所述比值Rl为比值R2，根据所述比值R2确定二次曝光参数并发送所述二次曝光参数至光信号发生器； 所述光信号发生器，用于根据所述预曝光参数产生预曝光光信号； 所述光信号发生器，还用于根据所述二次曝光参数产生二次曝光光信号； 所述光信号探测器，用于根据所述预曝光光信号形成预曝光图像并将所述预曝光图像发送至所述控制单元； 所述光信号探测器，还用于根据所述二次曝光光信号形成所述二次曝光图像并将所述二次曝光图像发送至 所述控制单元； 所述预曝光参数和所述二次曝光参数均至少包括所述光信号发生器的偏置电压、所述光信号发生器的电流和所述光信号发生器的一次曝光持续时间。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，根据所述预曝光参数得到的所述预曝光剂量为正常曝光剂量的1/16~1/50。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于， 所述控制单元用于对所述预曝光图像进行平滑降噪处理，提取所述预曝光图像的组织区域的边界轮廓并统计所述边界轮廓内的图像的灰度值的最大值、最小值和均值。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制单元用于在RlXImax>Imax’或Rl X Imin〈Imin’时，调整Rl为R2，并根据所述比值R2确定所述光信号发生器的电流和/或所述光信号发生器的一次曝光持续时间；其中R2XImax〈Imax’且R2XImin>Imin’。
10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述光信号发生器包括高压发生器和球管；所述控制单元包括曝光控制盒、曝光手闸和图像工作站；所述光信号探测器为平板X射线探测器； 其中，所述图像工作站，用于配置所述预曝光参数并将所述预曝光参数发送至所述曝光控制盒； 所述图像工作站，还用于对所述平板X射线探测器发送的预曝光图像进行处理，统计所述预曝光图像中组织区域的灰度值的最大值Imax、最小值Imin以及均值I_n，计算预设的组织区域的灰度值的均值I_n’与所述预曝光图像中组织区域的灰度值的均值Im_的比值R1，并根据所述预设的组织区域的灰度值的最大值Imax’与所述预曝光图像中组织区域的灰度值的最大值Imax的比值和所述预设的组织区域的灰度值的最小值Imin’与所述预曝光图像的灰度值的最小值Imin的比值修正所述比值Rl为比值R2，根据所述比值R2确定二次曝光参数并发送所述二次曝光参数至所述曝光控制盒； 所述曝光手闸，用于手动产生曝光使能信号并发送至所述曝光控制盒； 所述曝光控制盒，用于将所述预曝光参数、所述二次曝光参数和所述曝光使能信号发送至所述高压发生器并控制所述平板X射线探测器同步采集图像； 所述高压发生器，用于在接收到所述曝光使能信号时，根据所述预曝光参数或所述二次曝光参数为所述球管提供偏置电压以及灯丝电流； 所述球管，用于根据所述预曝光参数或所述二次曝光参数产生X射线； 所述平板X射线探测器用于在接收到所述曝光使能信号时生成图像并将所述图像传输至所述图像工作站。
【文档编号】A61B6/00GK103705258SQ201310585434
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年11月19日 优先权日:2013年11月19日
【发明者】刘建强, 蒯多杰, 黄显国, 程佳, 高鹏, 徐永 申请人:江苏康众数字医疗设备有限公司