一种X射线数字成像方法与流程

本申请涉及成像方法技术领域，尤其涉及一种x射线数字成像方法。

背景技术

x射线数字成像是由计算机数字图像处理技术与x射线放射技术结合而形成的一种成像方法，它在原有诊断x射线直接在胶片上成像的基础上，通过a/d和d/a转换，进行实时图像数字处理，进而使图像数字化，该成像方法具有质量清晰、成像速度快的优点，被广泛应用于医疗、航天、安检和工业探伤等领域由于能够透视物体内部的结构并进行成像。近年来，x射线数字成像技术也被用在封闭电力设备(典型的如gis开关)的内部结构和状态的成像检测。

然而，有些人体内部器官交错排列或者设备内部存在多层结构和多种材料密度的组合分布，现有x射线成像方法多采用x射线对其进行曝光拍摄时，一次曝光只能对局部某一厚度、某一材料产生最佳的曝光效果，单次曝光的影像上只有某些区域的曝光效果是最佳的，其余部位要么曝光不足，要么曝光过度。这对于借助x射线影像识别人体内部器官与设备内部结构状态是极为不利的，特别是当感兴趣区域处于曝光不理想区域时，则无法对结构和状态进行准确的判别。

为解决上述问题，本发明采用不同参数多次曝光和影像处理的方法，得到了灰度均匀的被检测对象内部结构图。

技术实现要素：

本申请提供了一种x射线数字成像方法，以解决单次曝光成像无法准确判别存在多层结构和多种材料密度的组合设备或者人体内部的结构与状态的问题。

一种x射线数字成像方法，所述方法包括以下步骤：

将被检测对象置于x射线机和数字成像板之间，设定焦距；

启动x射线机和数字成像板；

设置m组x射线机的管电压，管电流与曝光时间，拍摄m张x射线数字影像图并保存；

将上述m张x射线数字影像图进行灰度处理，得到m个灰度值矩阵；

将所述m个灰度值矩阵的灰度值分别进行比较，得到并记录矩阵中每个位置的最大值，得到最终影像灰度值矩阵；

将所述最终影像灰度值矩阵的每个灰度值还原为对应的x射线影像并保存为目标x射线影像图。

可选的，所述m的值不小于5。

可选的，所述管电压为50-450kv之间的任一数值。

可选的，所述管电压的取值间隔不大于10kv。

可选的，所述管电流在0.1-6ma之间的任一数值。

可选的，所述曝光时间在0.5-4s之间的任一数值。

可选的，所述焦距大于被检设备的最小焦距。

本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：

本申请通过多次改变管电压、管电流以及曝光时间来拍摄多张x射线数字影像图，将这些x射线数字影像图经过进行灰度处理，得到影像的灰度值矩阵，然后对各矩阵中的每一个值进行比较，得到矩阵中每个位置的最大值并组合成一个新的矩阵，然后将该矩阵的每个灰度值还原为对应的x射线影像并保存为目标x射线影像图。采用这种不同参数多次曝光和影像处理的方法，解决了人体或者有些设备内部存在多层结构和多种材料密度的组合分布经过单次曝光无法对结构和状态进行准确的判别的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种x射线数字成像方法流程图。

具体实施方式

本申请提供了一种x射线数字成像方法，该方法包括以下步骤：

s1、将被检测对象置于x射线机和数字成像板之间，设定焦距。

可选的，x射线机包括工业x射线机和医用x射线机，工业x射线机是利用高压变压器加在两个金属电极上的高压产生射线，又可分为周向和定向发射射线，周向是360度发射射线，定向是60度发射射线，还可分高低压射线，从10kv到450kv不等，千伏电压越高，射线强度越大，主要用于航天、石油建设、天然气管道、锅炉、压力容器等的无损探伤。

医用x射线机也叫做x光诊断设备或医用x光透视仪，医用x线诊断设备是应用最早、临床普及面最广的医学影像检查手段。当一束强度大致均匀的x射线投照到人体上时，x射线一部分被吸收和散射，另一部分透过人体沿原反向传播，由于人体各组织、器官在密度、厚度等方面存在差异，对投照在其上的x射线的吸收量各不相同，从而使透过人体的x射线强度分布发生变化并携带人体信息，最终形成x射线信息影像。其高压发生器大多为数字高频，具有拍摄成像层次丰富、操作界面简洁友好等特点。

数字成像板在本申请中是采集影像信息的载体，可以代替x线胶片并重复使用2～3万次。

s2、启动x射线机和数字成像板。

s3、设置m组x射线机的管电压，管电流与曝光时间，拍摄m张x射线数字影像图并保存。

x射线的质量受许多因素制约，x射线的量与管电流和曝光时间有关，x射线的质与管电压密切相关，x射线机成像时的有效焦点与影像的清晰度有关，有效焦点越小，影像的清晰度越好，有效焦点的大小又与x线管、管电流和管电压有关。

例如，在使用具有旋转阳极x线管的x摄像机时，管电压大的时候焦点就小，同时要求管电流要大，曝光时间短，这样才能获得清晰度好的影像。

可选的，m的值不小于5，理论上，m的值当然是取的越多，最终得到的图像越清晰，但是这样会降低图像的获取速度，所以本申请中通过实验得到，将管电压、管电流以及曝光时间更改五次获得五张图片后通过处理就可以得到较为清晰的图像，所以设置m的值不小于5既可以获得较清晰的图像又可以提高处理图像的速度。

管电压的大小，决定了x射线的穿透能力，管电压的选取是根据所检测材料的厚度和密度来决定的，厚度越大、密度越大，则需要的管电压越大，但是管电压也不是越大越好，取值太大x射线管的损耗就大，达不到理想的照射效果，同样，管电压过小，在成像板上就不能形成连续的像素点，被测物体的内部结构就很难在计算机里面显示，所以本申请设置管电压为50-450kv之间的任一数值，管电压在这个范围取值，可以使x射线的电子处于一个饱满的状态且不会对x线管造成大的损耗，还能获得较清晰的图像。

可选的，管电压的取值间隔不大于10kv,在实际使用中便于调节。

管电流决定x射线的能量密度，管电流越大，能量密度越大。同理，管电流太小发挥不了x射线的作用，管电流太大使x射线的能量增大，达到一定的值，照射在物体或者人体上会对物体或者人体造成损伤，所以本申请设置管电流在0.1-6ma之间的任一数值，可以满足工业探伤与医学上的使用且对被测对象的损伤小。

曝光时间视x射线的感光度与被测对象有关，曝光时间长，被测对象吸收的x射线就多，这对被测对象是有危害的，而曝光时间太短则无法获取到连续的像素点，所以本申请设置曝光时间在0.5-4s之间的任一数值，匹配上述范围的管电压和管电流，可以发挥x射线的最佳作用，获得更为清晰的图像，另一方面对被测对象的损伤可以降到最低。

s4、将上述m张x射线数字影像图进行灰度处理，得到m个灰度值矩阵。

m张x射线数字影像图进行灰度处理后得到的m个灰度值矩阵记录为：…………，第m张影像图的灰度矩阵其中n的取值与每一张图像的像素有关，每一张图片是由许多的像素点组成的，每一个像素点对应的坐标就可以生成一个灰度值。

s5、将m个灰度值矩阵每一个相应矩阵中对应的灰度值进行比较，得到并记录矩阵中每个位置的最大值，组成最终影像灰度值矩阵

s6、将最终影像灰度值矩阵的每个灰度值还原为对应的x射线影像并保存为目标x射线影像图。

实施例1

现有一台大型精密仪器需要检修，该精密仪器有多层结构且是用多种材料制得，该设备的焦距为500mm，检修步骤如下：

s1、将该大型精密仪器放置在工业x射线机和数字成像板之间，设定x射线机焦点到成像板的垂直距离为1000mm。

s2、启动x射线机和数字成像板。

s3、设置m组x射线机的管电压，管电流与曝光时间，拍摄m张x射线数字影像图并保存，设置管电压220kv，管电流4ma，曝光时间5s，拍摄得到第一张x射线数字影像图，保存在计算机的文件夹里，备用；

保持焦距为1000mm不变，设置管电压210kv，管电流3.5ma，曝光时间4.5s，拍摄得到第二张x射线数字影像图，保存在计算机的文件夹里，备用；

保持焦距为1000mm不变，设置管电压200kv，管电流3ma，曝光时间4s，拍摄得到第三张x射线数字影像图，保存在计算机的文件夹里，备用；

保持焦距为1000mm不变，设置管电压190kv，管电流2.5ma，曝光时间3.5s，拍摄得到第四张x射线数字影像图，保存在计算机的文件夹里，备用；

保持焦距为1000mm不变，设置管电压180kv，管电流2ma，曝光时间3s，拍摄得到第五张x射线数字影像图，保存在计算机的文件夹里，备用。

s4、运用计算机matlab软件，运用该软件中的rgb2gray(a)算法将上述所有影像进行灰度处理，得到五张图像的灰度矩阵，记为其中，a11～ann、b11～bnn、c11～cnn、d11～dnn、e11～enn的值位于0～255之间。

s5、将a1、b1、c1、d1、e1中的a11、b11、c11、d11、e11得到最大值记为v11max，将a1、b1、c1、d1、e1中的a21、b21、c21、d21、e21得到最大值记为v21max，以此类推，经过比较得到矩阵中各位置的最大值，将这些最大值组合成一个新的矩阵，记为最终影像灰度值矩阵

s6、将最终影像灰度值矩阵数据输入计算机，运用计算机中matlab软件，输入imshow(a)命令，将最终影像灰度值矩阵的每个灰度值还原为对应的x射线影像并保存为目标x射线影像图，就可以清晰的看见该大型精密仪器的内部结构和状态，然后就可以观察出该部位是否存在故障。

实施例2

现需要对病人进行整个胸腔的检查，该人体的焦距为200mm，检查步骤如下：

s1、人体站立于医用x射线机和数字成像板之间，设定x射线机焦点到成像板的垂直距离为800mm。

s2、启动x射线机和数字成像板。

s3、设置m组x射线机的管电压，管电流与曝光时间，拍摄m张x射线数字影像图并保存，设置管电压100kv，管电流2.5ma，曝光时间1s，拍摄得到第一张x射线数字影像图，保存在计算机的文件夹里，备用；

保持焦距为800mm不变，设置管电压90kv，管电流2ma，曝光时间0.8s，拍摄得到第二张x射线数字影像图，保存在计算机的文件夹里，备用；

保持焦距为800mm不变，设置管电压80kv，管电流1.5ma，曝光时间0.6s，拍摄得到第三张x射线数字影像图，保存在计算机的文件夹里，备用；

保持焦距为800mm不变，设置管电压70kv，管电流1ma，曝光时间0.4s，拍摄得到第四张x射线数字影像图，保存在计算机的文件夹里，备用；

保持焦距为800mm不变，设置管电压60kv，管电流0.5ma，曝光时间0.3s，拍摄得到第五张x射线数字影像图，保存在计算机的文件夹里，备用。

s4、根据计算机里的matlab软件，运用该软件中的rgb2gray(a)算法将上述所有影像进行灰度处理，得到第一影像灰度矩阵其中，a11～ann、b11～bnn、c11～cnn、d11～dnn、e11～enn的值位于0～255之间。

s5、将a2、b2、c2、d2、e2中的a11、b11、c11、d11、e11得到最大值记为n11max；将a2、b2、c2、d2、e2中的a21、b21、c21、d21、e21得到最大值记为n21max；以此类推，经过比较得到矩阵中各位置的最大值，将这些最大值组合成一个新的矩阵，记为最终影像灰度值矩阵

s6、将最终影像灰度值矩阵数据输入计算机，通过计算机中matlab软件，输入imshow(a)命令，将最终影像灰度值矩阵的每个灰度值还原为对应的x射线影像并保存为目标x射线影像图，就可以清晰的看见该病人的整个胸腔每个脏器的图像，然后就可以观察出胸腔内部是否有病变。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。