源像距检测方法、装置及设备与流程

本说明书涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种源像距检测方法、装置及设备。

背景技术：

在放射线成像中，源像距(sourceimagedistance，sid)指的是放射源与探测器的成像面之间的距离。源像距是放射线成像的一个重要参数，其直接影响成像比例的正确性，而不正确的成像比例，会影响对病灶大小的评估，进而影响后续临床诊断。在某些射线成像设备中，源像距是可以调节的，放射剂量也会根据源像距的不同而进行调整，因而源像距的准确程度直接影响放射剂量的评估。

目前，通常通过限束器的开口宽度以及探测器的成像面上的投影区域，来确定放射线成像设备的源像距。该方法没有考虑到投影物的空间姿态可能不平行于探测器的成像面的情况，并且直接采用投影物的运动位置作为已知参数，导致计算得到的源像距值误差较大，从而影响了放射剂量评估的准确性，并且影响了放射线成像的质量。

技术实现要素：

为克服相关技术中存在的问题，本说明书提供了一种源像距检测方法、装置及设备。

具体的，本申请是通过如下技术方案实现的：

第一方面，提供一种源像距检测方法，应用于放射线成像系统的源像距检测设备，所述系统还包括放射源、探测器，所述方法包括：

获取放射源相对于球体投影物或探测器不同距离处的距离变化值；

分别获取在所述不同距离处，所述球体投影物在所述探测器的成像面上的投影成像；

根据所述不同距离处的投影成像以及所述距离变化值，确定所述放射线成像系统的源像距。

可选地，获取放射源相对于球体投影物或探测器不同距离处的距离变化值，包括：

获取所述放射源在垂直于所述探测器的成像面的方向上与所述球体投影物发生相对运动，所产生的所述放射源与所述球体投影物之间的距离变化值；或者，

获取所述放射源在垂直于所述探测器的成像面的方向上与所述探测器发生相对运动，所产生的所述放射源与所述探测器之间的距离变化值。

可选地，所述投影成像为椭圆投影，根据所述不同距离处的投影成像以及所述距离变化值，确定所述放射线成像系统的源像距，包括：

确定所述椭圆投影的短轴长度；

根据不同距离处的短轴长度、所述距离变化值以及球体投影物的直径，确定所述源像距。

可选地，识别出所述椭圆投影的短轴；

计算所述短轴在探测器像素阵列的长度和宽度方向上的直角分解长度；

根据所述短轴在探测器像素阵列的长度和宽度方向上的直角分解长度，计算出短轴长度。

可选地，所述放射源相对于球体投影物或探测器的不同距离包括第一距离和第二距离，所述短轴长度包括与所述第一距离和所述第二距离对应的第一短轴长度和第二短轴长度，根据不同距离处的短轴长度、所述距离变化值以及球体投影物的直径，确定所述源像距，包括：

根据所述球体投影物的直径与所述第一短轴长度，确定所述第一距离与所述源像距的第一比值；

根据所述球体投影物的直径与所述第二短轴长度，确定所述第二距离与所述源像距的第二比值；

根据所述第一比值、所述第二比值以及所述距离变化值，确定所述源像距。

第二方面，提供一种源像距检测装置，应用于放射线成像系统的源像距检测设备，所述系统还包括放射源、探测器，所述装置包括：

第一获取单元，用于获取放射源相对于球体投影物或探测器不同距离处的距离变化值；

第二获取单元，用于分别获取在所述不同距离处，所述球体投影物在所述探测器的成像面上的投影成像；

确定单元，用于根据所述不同距离处的投影成像以及所述距离变化值，确定所述放射线成像系统的源像距。

可选地，所述第一获取单元具体用于：获取所述放射源在垂直于所述探测器的成像面的方向上与所述球体投影物发生相对运动，所产生的所述放射源与所述球体投影物之间的距离变化值；或者，

获取所述放射源在垂直于所述探测器的成像面的方向上与所述探测器发生相对运动，所产生的所述放射源与所述探测器之间的距离变化值。

可选地，所述投影成像为椭圆投影，所述确定单元具体用于：确定所述椭圆投影的短轴长度；

根据不同距离处的短轴长度、所述距离变化值以及球体投影物的直径，确定所述源像距。

可选地，所述确定单元在用于确定所述椭圆投影的短轴长度，具体用于：

识别出所述椭圆投影的短轴；

计算所述短轴在探测器像素阵列的长度和宽度方向上的直角分解长度；

根据所述短轴在探测器像素阵列的长度和宽度方向上的直角分解长度，计算出短轴长度。

可选地，所述放射源相对于球体投影物或探测器的不同距离包括第一距离和第二距离，所述短轴长度包括与所述第一距离和所述第二距离对应的第一短轴长度和第二短轴长度，所述确定单元在根据不同距离处的短轴长度、所述距离变化值以及球体投影物的直径，确定所述源像距时，具体用于：根据所述球体投影物的直径与所述第一短轴长度，确定所述第一距离与所述源像距的第一比值；

根据所述球体投影物的直径与所述第二短轴长度，确定所述第二距离与所述源像距的第二比值；

根据所述第一比值、所述第二比值以及所述距离变化值，确定所述源像距。

第三方面，提供一种源像距检测设备，应用于放射线成像系统，所述放射线成像系统还包括放射源、探测器，所述设备包括运动机构、距离传感器以及mcu，其中：

所述运动机构用于驱动球体投影物和/或放射源在垂直于所述探测器的成像面的方向上运动；

所述距离传感器用于测量所述球体投影物与所述放射源之间以及所述放射源与所述探测器之间的距离变化值；

所述mcu包括：内部总线，以及通过内部总线连接的存储器、处理器和外部接口；其中，

所述外部接口，用于获取所述距离传感器以及探测器的数据；

所述存储器，用于存储源像距检测对应的机器可读指令；

所述处理器，用于读取所述存储器上的所述机器可读指令，并执行以上所述方法。

第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现以上所述方法。

本说明书的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本说明书实施例中，根据放射源相对于球体投影物或探测器的距离变化值，以及距离变化前后在探测器的成像面上的投影成像来确定放射线系统的源像距。由于球体投影物具有各向同性的特征，避免了投影物的空间姿态可能不平行于探测器成像面的问题；并且，通过距离变化值来确定源像距，可以避免距离传感器的零点误差和机构传动误差，从而提高源像距检测的准确性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本说明书的实施例，并与说明书一起用于解释本说明书的原理。

图1是放射线成像系统的应用场景示意图；

图2是本申请一示例性实施例示出的一种源像距检测方法的流程图；

图3a是本申请一示例性实施例示出的放射源相对于球体投影物不同距离处的成像示意图；

图3b是本申请一示例性实施例示出的椭圆投影的俯视图；

图4a和图4b是本申请一示例性实施例示出的放射源相对于探测器不同距离处的成像示意图；

图4c是本申请一示例性实施例示出的相对于图4a放射源(及球体投影物)相对于探测器不同距离处的成像示意图；

图5是本申请一示例性实施例示出的一种源像距检测装置示意图；

图6a是本申请一示例性实施例示出的一种源像距检测设备的结构示意图；

图6b是本申请一示例性实施例示出的一种固定球体投影物的结构示意图；

图6c是本申请一示例性实施例示出的另一种源像距检测设备的结构示意图；

图7是本申请一示例性实施例示出的一种mcu的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本说明书相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本说明书的一些方面相一致的装置和方法的例子。

参见图1，为放射线成像系统的应用场景示意图，该系统包括放射源10、探测器20、图像处理设备30。

其中，放射源10用于发射放射线，例如x射线，探测器20用于检测穿透被测对象40的放射线的强度。在放射源10的出口处，还可以设置限束器50，以限制放射线的辐射野。

基于被测对象40，例如人体，中各个体素对放射线的吸收系数，探测器20能够获得与各个体素相对应的投影数据，图像处理设备30可以基于该数据进行图像重建。

在图像重建过程中，源像距的准确度影响放射计量评估的准确性以及放射线成像的质量，为了提高源像距测量的准确度，本申请实施例提供了一种源像距检测方法、装置和设备。

下面结合图1所示的放射线成像系统对本申请源像距检测实施例进行详细描述。

参见图2，为本申请源像距检测方法的一个实施例流程图，该实施例可以包括以下步骤：

在步骤201中，获取放射源相对于球体投影物或探测器不同距离处的距离变化值。

在本步骤中，可以采用对放射线吸收能力强的材料制作的球体作为投影物，以在成像面上获得清晰的球体投影。

放射源与球体投影物之间的距离变化，可以是放射源在垂直于探测器的成像面的方向上，与球体投影物发生相对运动产生的。

在球体投影物在垂直于探测器的成像面的方向上进行运动的情况下，放射源相对于球体投影物的距离变化值可以通过距离传感器获得。例如，可以预先指定在放射源和探测器之间的某点为第一参考点，使球体投影物运动至该第一参考点的位置，获取在该位置处距离传感器的第一反馈值。该第一反馈值对应着该第一参考点到探测器(也即到探测器的成像面)的距离。接下来，使球体投影物在垂直于探测器的成像面的方向上运动至第二参考点，获取在该位置处距离传感器的第二反馈值，该第二反馈值对应着该第二参考点到探测器(也即到探测器的成像面)的距离。通过第一反馈值与第二反馈值之差，可以获得球体投影物相对于放射源的距离变化值。

放射源与探测器之间的距离变化，可以是放射源在垂直于探测器的成像面的方向上，与探测器发生相对运动产生的。

在放射源在垂直于探测器的成像面的方向上进行运动的情况下，放射源相对于探测器的距离变化值可以通过以下方式获得。例如，可以预先指定在放射源和探测器之间的某点为第三参考点，使放射源运动至该第三参考点的位置，获取在该位置处距离传感器的第三反馈值。该第三反馈值对应着该第三参考点到探测器(也即到探测器的成像面)的距离。接下来，使放射源在垂直于探测器的成像面的方向上运动至第四参考点，获取在该位置处距离传感器的第四反馈值，该第四反馈值对应着该第四参考点到探测器(也即到探测器的成像面)的距离。通过第三反馈值与第四反馈值之差，可以获得放射源相对于探测器的距离变化值，即源像距sid变化值。

在上述情况下，球体投影物可以保持位置不变，则放射源与球体投影物之间的距离变化值亦即放射源相对于探测器的距离变化值；或者，球体投影物跟随放射源一同变化，且与放射源之间的距离保持不变。

在步骤202中，分别获取在所述不同距离处，所述球体投影物在所述探测器的成像面上的投影成像。

所述投影成像通过探测器20所获得的与球体投影物相对应的投影数据形成。在本步骤中，在球体投影物相对于放射源的不同距离处，通过分别获取所述探测器输出的投影数据，从而获得在上述不同距离处的投影成像。

在步骤203中，根据所述不同距离处的投影成像以及所述距离变化值，确定所述放射线成像系统的源像距。

投影成像与放射源与球体投影物之间的距离，以及放射源与探测器的成像面之间的距离(源像距)相关。球体投影物相对于放射源的距离变化，引起了投影成像的变化。在已知距离变化值，以及距离变化前后的投影成像的情况下，可以计算出放射线成像系统的源像距。

在本实施例中，由于球体投影物具有各向同性的特征，因而利用球体在成像面上的投影可以解决现有技术中线性特征难以与成像面平行的问题；并且，通过距离变化值来确定源像距，可以避免距离传感器的零点误差和机构传动误差，从而提高源像距检测的准确性。

在本实施例中，球体投影物在探测器的成像面上的投影成像为椭圆投影，而椭圆投影的短轴对应的是平行于成像面的球体直径投影。在球体投影物中心与放射源焦点到探测器成像面的垂线重合的特殊情况下，椭圆投影退化为圆，即短轴等于长轴长度。

图3a示出一种放射源相对于球体投影物不同距离处的投影成像。如图3a所示，在初始时刻，球体投影物302与放射源301之间的距离是第一距离h1。球体投影物302在垂直于探测器的成像面303的方向上运动，放射源301的位置保持不变，当球体投影物302运动至与放射源301之间的距离为第二距离h2时，球体投影物302相对于放射源301的距离变化值为δh。在图3a中，放射源301与探测器的成像面303之间的距离为源像距sid，在探测器的成像面303中示出了球体投影物302与放射源301距离为h2时的投影成像，该投影成像为椭圆投影，其短轴(长度为bd2)是球体投影物302平行于成像面的球体直径(长度为b0)的投影。球体投影物302在初始时刻(与放射源301的距离为h1)的投影成像在图中未示出，本领域技术人员应当理解，其投影成像同样为椭圆投影，并且该椭圆投影的短轴也是球体投影物302平行于成像面的球体直径的投影。

为便于区分描述，可以将球体投影物302在与放射源301的距离为h1处的投影成像称为第一椭圆投影；将球体投影物302在与放射源301的距离为h2处的投影成像称为第二椭圆投影。

基于所述第一椭圆投影，可以确定其所对应的短轴长度。同样，为便于区分描述，可以将第一椭圆投影对应的短轴称为第一短轴，将第二椭圆投影对应的短轴称为第二短轴。

在一个示例中，可以通过以下方法确定椭圆投影的短轴长度：

首先，识别出所述椭圆投影的短轴，也即该椭圆投影的最短弦。图3b示出了第二椭圆投影的俯视图，在图3b中，bd2表示第二椭圆投影的第二短轴的长度。

接下来，计算所述短轴在探测器像素阵列的长度和宽度方向上的直角分解长度。直角分解长度可以是像素个数与像素尺寸的乘积。如图3b所示，短轴在长度方向上所对应的直角分解长度为bd2x，bd2x＝pxx×nx，其中，pxx为像素阵列的长度方向上的尺寸，nx为短轴在长度方向上的像素个数；短轴在宽度方向上所对应的直角分解长度为bd2y，bd2y＝pxy×ny，其中，pxy为像素阵列的宽度方向上的尺寸，ny为短轴bd2在宽度方向上的像素个数。

根据短轴在长度和宽度方向上的直角分解长度bd2x、bd2y，则可以计算出第二短轴长度bd2。其具体计算公式如下所示：

可以利用相似的方法，确定第一椭圆投影所对应的第一短轴长度bd1。进一步来讲，也可以利用插补算法，得到亚像素级别精度的短轴长度bd1和bd2。

第一短轴是球体投影物302与放射源301之间的距离为h1时，平行于成像面的球体直径投影，第二短轴是距离为h2时的球体直径投影。球体投影物302相对于放射源301的距离变化，引起了球体直径与其投影之间的比例的变化。在己知距离变化值、距离变化前后的短轴长度以及球体投影物302的直径的情况下，可以计算出放射线成像系统的源像距sid。

以图3a所示的不同距离处的投影成像为例，可以通过以下方法计算源像距sid：

由于球体投影物302具体各向同性的特征，因此可以将椭圆投影的短轴看作是平行于成像平面303的球体直径的投影。基于相似三角形原理，球体直径与第二短轴长度的比值，等于球体投影物302与放射源301的距离h2与源像距sid的比值，可以将该比值称为第二比值。相应的方程式如下所示：

同理，球体直径与第一短轴长度的比值，等于球体投影物302与放射源301的距离h1与源像距sid的比值，可以将该比值称为第一比值。相应的方程式如下所示：

又有：

|h2-h1|＝δh(4)

通过联立方程式(2)-(4)，可以推导出源像距sid的表达式为：在δh、b0、bd1、bd2皆为已知值的情况下，则可以计算得到源像距sid的值。也即是说，通过第一比值、第二比值以及距离变化值，可以确定源像距sid。

图4a和图4b示出了放射源相对于探测器不同距离处的投影成像。如图4a所示，在初始时刻，放射源301与探测器的成像面303之间的源像距为sid1，放射源301与球体投影物302之间的距离是第一距离h1，球体投影物302在探测器的成像面303上的投影为第一椭圆投影，对应于第一短轴长度bd1；。

在图4b中，放射源301在垂直于探测器的成像面303的方向上运动，源像距变化为sid2，而球体投影物302的位置保持不变，对应地，放射源301与球体投影物302之间的距离变化为第二距离h2，球体投影物302在探测器的成像面303上的投影为第二椭圆投影，对应于第二短轴长度bd2。

在图4a和图4b中，放射源301相对于探测器(探测器的成像面303)的距离变化值为δh，放射源301与球体投影物302之间的距离变化值同样为δh。

与以上所述相似，在图4a中，基于相似三角形原理，球体直径与第一短轴长度的比值，等于球体投影物302与放射源301的第一距离h1与源像距sid1的比值，可以将该比值称为第一比值，相应的方程式如下所示：

在图4b中，球体直径与第二短轴长度的比值，等于球体投影物302与放射源301的第二距离h2与源像距sid2的比值，可以将该比值称为第二比值。相应的方程式如下所示：

又有：

|h2-h1|＝δh(7)

|sid2-sid1|＝δh(8)

通过联立方程式(5)-(8)，可以推导出源像距sid2的表达式为：sid2＝(1-bo/bd1)×δh/|bo/bd2-bo/bd1|，sid1＝sid2±δh。在δh、b0、bd1、bd2皆为已知值的情况下，则可以计算得到源像距sid1、sid2的值。也即是说，通过第一比值、第二比值以及距离变化值，可以确定源像距sid1、sid2。

在另一个实施例中，放射源和球体投影物共同在垂直于探测器的成像面的方向上进行运动，并且放射源与球体投影物之间的距离不变，可以参考图4a和图4c所示的成像示意图。与图4a和图4b所示实施例相比，其区别在于，在该实施例中，h2＝h1。

图4a所对应的方程式可以如下所示：

图4c所对应的方程式可以如下所示：

又有：

|sid2-sid1|＝δh(11)

基于与图3a所示实施例，以及图4a和图4b所示实施例相似的方法，通过联立方程式(9)-(11)，即可以推导出sid1＝|δh×bd1/(bd2-bd1)|，sid2＝|δh×bd2/(bd2-bd1)|。

上述图2所示流程中的各个步骤，其执行顺序不限制于流程图中的顺序。此外，各个步骤的描述，可以实现为软件、硬件或者其结合的形式，例如，本领域技术人员可以将其实现为软件代码的形式，可以为能够实现所述步骤对应的逻辑功能的计算机可执行指令。当其以软件的方式实现时，所述的可执行指令可以存储在存储器中，并被系统中的处理器执行。

与前述源像距检测设备的实施例相对应，本申请还提供了源像距检测装置、源像距检测设备及计算机可读存储介质的实施例。

参见图5，为本申请源像距检测装置的一个实施例框图，该装置应用于放射线成像系统的源像距检测设备，该系统还包括放射源、探测器，该装置可以包括：第一获得单元510、第二获得单元520、确定单元530。

其中，第一获得单元510，用于获取放射源相对于球体投影物或探测器不同距离处的距离变化值；

第二获得单元520，用于分别获取在所述不同距离处，所述球体投影物在所述探测器的成像面上的投影成像；

确定单元530，用于根据所述不同距离处的投影成像以及所述距离变化值，确定所述放射线成像系统的源像距。

第一获取单元510具体用于：获取所述放射源在垂直于所述探测器的成像面的方向上与所述球体投影物发生相对运动，所产生的所述放射源与所述球体投影物之间的距离变化值；或者，

获取所述放射源在垂直于所述探测器的成像面的方向上与所述探测器发生相对运动，所产生的所述放射源与所述探测器之间的距离变化值。

在另一个实施例中，所述投影成像为椭圆投影，所述确定单元530具体用于：确定所述椭圆投影的短轴长度；根据不同距离处对应的短轴长度、所述距离变化值以及球体投影物的直径，确定所述源像距。

参见图6a，为本申请源像距检测设备的一个实施例示意图，该设备应用于放射线成像系统。图6a中示出了该放射线成像系统中的一些部件，例如放射源610、探测器620、限束器670。本实施例的源像距检测设备用于检测系统的源像距sid，并将所获得的sid提供给系统的图像处理设备(未示出)，以进行图像重建。

如图6a所示，该设备可以包括运动机构640、距离传感器650和mcu(microcontrollerunit，微控制单元)660。其中，运动机构640用于驱动球体投影物630在垂直于探测器620的成像面的方向上运动，距离传感器650用于测量球体投影物630与放射源610之间的距离变化值，而放射源610与探测器620(探测器的成像面)之间的距离保持不变，为固定sid。

mcu的结构参见图7所示，包括内部总线710，以及通过内部总线710连接的存储器720、处理器730和外部接口740；其中，所述外部接口740，用于获取距离传感器650以及探测器620的数据；所述存储器720，用于存储源像距检测对应的机器可读指令；所述处理器730，用于读取所述存储器上的所述机器可读指令，并执行以下以上所述的源像距检测方法。

在另一个实施例中，该源像距检测设备还可以包括球体固定结构680，用于固定球体投影物630，如图6b所示。该球体固定结构680采用对放射线吸收能力弱的材料制作，目的是在探测器的成像面获取对比清晰的球体投影。

在一个示例中，该球体固定结构680的四周设置有吸盘，以实现球体固定结构680与运动机构640之间的稳定连接，同时又易于拆解。例如，可以利用吸盘将该球体固定结构680吸附于乳腺x射线摄影设备的压迫板上。该吸盘也采用对放射线吸收能力弱的材料制作。

参见图6c，为本申请源像距检测设备的另一个实施例示意图。该实施例与图6a中实施例的不同之处在于，运动机构640用于驱动放射源在垂直于探测器620的成像面的方向上运动，距离传感器650用于测量放射源与探测器620之间的距离变化值，也即该sid为变化sid，而球体投影物630与探测器620之间的距离保持不变。本领域技术人员应当理解，也可以利用其他的方法使放射源进行运动，并不限于以上所述利用运动机构进行驱动，产生距离变化δh。

在另一个实施例中，运动机构640用于驱动放射源610和球体投影物630在垂直于探测器620的成像面的方向上运动。

本说明书至少一个实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现本说明书任一实施例所述的源像距检测方法。

在本申请实施例中，计算机可读存储介质可以是多种形式，比如，在不同的例子中，所述机器可读存储介质可以是：ram(radomaccessmemory，随机存取存储器)、易失存储器、非易失性存储器、闪存、存储驱动器(如硬盘驱动器)、固态硬盘、任何类型的存储盘(如光盘、dvd等)，或者类似的存储介质，或者它们的组合。特殊的，所述的计算机可读介质还可以是纸张或者其他合适的能够打印程序的介质。使用这些介质，这些程序可以被通过电学的方式获取到(例如，光学扫描)、可以被以合适的方式编译、解释和处理，然后可以被存储到计算机介质中。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。