专利名称：平板探测器及其温度校准方法与图像校正方法
技术领域：
本发明涉及一种数字χ射线探测器的平板探测器以及其温度校准方法和与温度 相关的图像校正方法。
背景技术：
X射线成像已经正在经历从模拟成像技术转换到今天的数字成像，平板探测器 (FPD)正是这种转化产物。平板探测器以其成像时间短，成像质量佳和数字图像易于传输和 存储等特点，正在越来越多领域得到应用。受制造工艺和电路特性的制约，平板探测器输出的原始图像必须经过偏置、增益 和坏像素等一系列校正过程。当前流行的增益校正是通过获取无曝光物体时的平场图像来 进行的，这种方法存在的问题是当探测器的温度不同于获取增益校正的平场图像，这时的 增益校正质量会立即下降。因此在增益校正过程中加入温度补偿机制是很有益的。专利号为200780011967. 8的“温度伪影校正”介绍了一种生成用于图像校正的包 含至少一个伪影的模板的方法，但未通过调节增益来实现校正。而本发明针对此方面提出 了一种系统的方法。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种测试温度准确的平板探测器。本发明的第二目的是提供一种操作简单的探测器温度校准方法。本发明的第三目的是提供一种操作简单的探测器的图像校正方法。为了达到上述发明的第一目的，本发明采用如下第一技术方案一种包含温度检 测功能的X光平板探测器，该探测器内靠近热源处布置有若干个温度传感器，若干个所述 的温度传感器均勻覆盖在整个探测器平面，若干个所述的温度传感器相对于所述的探测器 表面的坐标固定，各个所述的温度传感器的温度值能够随时从外部读出。该方案中，通过设置多个温度传感器，使工作人员能更加准确的获知平板探测器 内部的温度。为了达到上述发明的第二目的，本发明采用如下第二技术方案一种平板探测器的温度校准方法，所述的温度校准方法包括如下具体步骤(1)、根据曝光参数列表，将X射线发生器调至指定的曝光参数，对工作于稳定状 态下的探测器进行曝光，进行偏置校正后，得到探测器在当前曝光参数下的增益图像以及 当时各温度传感器的示数；(2)、重复步骤⑴若干次，求得在该曝光参数下的平均增益图像和所述的温度传 感器所测得的各点的平均温度；(3)、针对曝光参数列表中的每一种曝光参数组合，重复步骤(1)_(2)若干次，求 得在不同曝光参数下的平均增益图像和所述的温度传感器所测得的各点的平均温度；(4)、调整环境温度并且等各温度传感器 数明显变化并稳定后，重复步骤(1)-(3)若干次，求得新温度状态下不同曝光参数组合的平均增益图像和各温度传感器所 测得的各点的平均温度；(5)、重复步骤(4)以取得若干不同温度状态下不同曝光参数组合的平均增益图 像和各温度传感器所测得的各点的平均温度；(6)对于所获取的平均增益图像，根据各探测点的平均温度运用插值法求得探测 器表面其余像素点的温度值；(7)针对计算得到的平均增益图像集，对各温度状态和各曝光参数组合下获取的 增益图像进行拟合，求得每个像素的增益_温度剂量相关拟合方程并存储。优选地，在上述的步骤(1)中，探测器工作于稳定状态是指当连续采集暗场图像 若干时，其均值在士5%范围内波动。优选地，在上述的步骤(1)中，对均勻曝光图像进行偏置校正是通过取探测器曝 光周期的前若干周期的平均暗场图像进行的。优选地，在上述的步骤(4)中，各温度传感器示数明显变化是指示数变化范围至 少为士3摄氏度。优选地，在上述的步骤(6)中，所述的插值法的实现方式包括曲面拟合法、距离加 权法或热传导方程法。优选地，在上述的步骤(7)中，根据温度状态的数量和曝光参数组合数，可通过曲 面拟合的方法，求得每个像素点的增益_温度剂量相关拟合方程。为了达到上述发明的第三目的，本发明采用如下第三技术方案一种平板探测器 的图像校正方法，该方法具体步骤如下(a)、对每一幅正常曝光下获取的图像先进行偏置校正；(b)、取当前温度传感器的值计算每个像素的温度插值；(C)、根据求得的像素温度插值和当前图像的曝光参数，通过上述的步骤(7)中得 到的增益_温度剂量方程计算每个像素的拟合增益；(d)、对每个像素使用求得的温度剂量相关增益值进行增益校正；(e)、最后进行坏像素校正。优选地，在步骤(a)中，偏置校正通过取曝光前若干周期的平均暗场图像进行的。优选地，在步骤(b)中，温度插值的实现方式可选用曲面拟合法或距离加权或热 传导方程法。优选地，在步骤(d)中，增益校正通过用待校正图像除以增益图像实现。本发明的图像处理方法，通过增加温度增益校正过程，减小了温度变化对图像的 影响，从而获得了更符合实际情况的图像。
附图1为本发明的包含温度检测功能的X光平板探测器结构图；附图2为本发明的探测器的增益_温度剂量关系图；附图3为本发明的探测器的温度校准过程流程图；附图4为本发明的探测器的图像校正过程流程图；其中1、闪烁体；2、图像传感器；3、导热基板；4、电路板；5、温度传感器；6、平板探测器。
具体实施例方式下面结合附图所示实施例对本发明的技术方案作进一步描述平板探测器的图像质量受温度影响较大，特别是局部温度过高造成探测器热场分 布不均勻时，成像的不均勻性会更加明显，采用原有的图像校准方法并不能有效提高图像 质量。因此，成像过程能够校准与温度相关的影响是非常必要的。本发明在传统图像校准 方法中引入温度补偿机制，同时考虑了温度和曝光剂量双重因素，有效的抑制了温度对图 像质量产生的影响。以下结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。图1为平板探测器内部结构示意图，平板探测器6从上至下的结构布置依次为闪 烁体1、图像传感器2、导热基板3、电路板4。在X光平板探测器6内的导热基板3和图像传 感器2之间布置若干个温度传感器5，温度传感器5的具体摆放位置可考虑位于发热源处及 其周围，并尽可能在探测器平面内均勻分布，使其大体覆盖探测器表面，在本实施例中假设 有五个温度传感器，分别位于探测器平面的左上(LU)、左下(LD)、中间(M)、右上(RU)以及 右下(RD)位置，并记录每个温度传感器相对于探测器平面的坐标位置固定并被记录下来。下面阐述一下该平板探测器的温度校正过程，参见附图3，具体校正过程法如下首先根据实际曝光过程中常用到的参数组合生成曝光参数列表，每个参数组合项 可包含管电压kV，管电流mA，曝光时间ms和曝光剂量mAs中的两个或多个。开启探测器，并等待其处于稳定状态。打开X光发生器，针对曝光参数列表中的每一种曝光参数组合，将X射线发生器调 至相应的曝光参数，对工作于稳定状态(当连续采集暗场图像若干时，其均值在士5%范围 内波动，则认为工作于稳定状态)下的探测器进行多次曝光，偏置校正(对均勻曝光图像进 行偏置校正是通过取探测器曝光周期的前若干周期的平均暗场图像进行的)后，平均后分 别得到探测器在不同曝光参数组合下的平均增益图像以及各温度传感器的平均值；调整平板探测器工作的环境温度，等各温度传感器示数明显变化(各温度传感器 示数明显变化是指示数变化范围至少为士3摄氏度)并稳定后，重复以上步骤求得新温度 状态下不同曝光参数组合的平均增益图像和各温度传感器所测得的各点的平均温度。这里 调整环境温度的方法可以有很多种，可以提高室温或提高探测器内温度。重复上面的过程，可得到在不同温度状态下不同曝光参数组合的平均增益图像和 各温度传感器所测得的各点的平均温度；重复上面的过程，可得到在不同温度状态下不同曝光参数组合的平均增益图像和 各温度传感器所测得的各点的平均温度；对于所获取的所有平均增益图像，根据各探测点的平均温度运用插值法求得探测 器表面其余像素点的温度值，即得到该增益图像所有像素点的温度值。这里使用的插值法 可以由曲面拟合、距离加权、热传导方程或其它方法实现。到目前为止，图像的获取过程结束，得到了不同温度下、不同曝光参数组合下的一 组平均增益图像及其所有像素点的拟合温度值。随后可针对每个像素进行增益-温度剂量 相关拟合。具体方法如下
对于每个像素，建立增益_剂量_温度三维坐标平面，如图2所示，温度轴即为不 同工作环境温度下得到的拟合平均温度，剂量轴为不同曝光参数组合，并按剂量大小进行 排序，增益轴即为像素值。根据所测得的各分量值进行曲面拟合，即ζ = ax2+by2+cx+dy+e得到每个像素的增益_温度剂量方程，并存储(500)。至此，平板探测器温度校准过程完成。在实际曝光过程中，可通过增益-温度剂量方程对采集的图像进行温度补偿以进 行平板探测器的图像校正，如图4所示，具体方法如下先取取曝光前若干周期的平均暗场图像进，然后再取正常曝光下获取的图像，对 每一幅获取的图像先进行偏置校正，偏置校正通过。根据当时温度传感器的值计算每个像素点的温度插值(温度插值的实现方式可 选用曲面拟合法或距离加权或热传导方程法)，将计算得到温度插值和图像曝光剂量代入 增益_温度剂量方程得到增益，对每个像素使用求得的温度相关增益值进行增益校正(增 益校正通过用待校正图像除以增益图像实现)，最后进行坏像素校正。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人 士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明 精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种包含温度检测功能的X光平板探测器，其特征在于该探测器内靠近热源处布置有若干个温度传感器，若干个所述的温度传感器均匀覆盖在整个探测器平面，若干个所述的温度传感器相对于所述的探测器表面的坐标固定，各个所述的温度传感器的温度值能够随时从外部读出。
2.一种如权利要求1所述的平板探测器的温度校准方法，其特征在于所述的温度校 准方法包括如下具体步骤(1)、根据曝光参数列表，将X射线发生器调至指定的曝光参数，对工作于稳定状态下 的探测器进行曝光，进行偏置校正后，得到探测器在当前曝光参数下的增益图像以及当时 各温度传感器的示数；(2)、重复步骤(1)若干次，求得在该曝光参数下的平均增益图像和所述的温度传感器 所测得的各点的平均温度；(3)、针对曝光参数列表中的每一种曝光参数组合，重复步骤(1)-(2)若干次，求得在 不同曝光参数下的平均增益图像和所述的温度传感器所测得的各点的平均温度；(4)、调整环境温度并且等各温度传感器示数明显变化并稳定后，重复步骤(1)-(3)若 干次，求得新温度状态下不同曝光参数组合的平均增益图像和各温度传感器所测得的各点 的平均温度；(5)、重复步骤(4)以取得若干不同温度状态下不同曝光参数组合的平均增益图像和 各温度传感器所测得的各点的平均温度；(6)、对于所获取的平均增益图像，根据各探测点的平均温度运用插值法求得探测器表 面其余像素点的温度值；(7)、针对计算得到的平均增益图像集，对各温度状态和各曝光参数组合下获取的增益 图像进行拟合，求得每个像素的增益_温度剂量相关拟合方程并存储。
3.根据权利要求2所述的平板探测器的温度校准方法，其特征在于在步骤(1)中，探 测器工作于稳定状态是指当连续采集暗场图像若干时，其均值在士5%范围内波动。
4.根据权利要求2所述的平板探测器的温度校准方法，其特征在于在步骤(1)中，对 均勻曝光图像进行偏置校正是通过取探测器曝光周期的前若干周期的平均暗场图像进行 的。
5.根据权利要求2所述的平板探测器的温度校准方法，其特征在于在步骤(4)中，各 温度传感器示数明显变化是指示数变化范围至少为士3摄氏度。
6.根据权利要求2所述的平板探测器的温度校准方法，其特征在于在步骤(6)中，所 述的插值法的实现方式包括曲面拟合法、距离加权法或热传导方程法。
7.根据权利要求2所述的平板探测器的温度校准方法，其特征在于在步骤(7)中， 根据温度状态的数量和曝光参数组合数，可通过曲面拟合的方法，求得每个像素点的增 益-温度剂量相关拟合方程。
8.一种利用权利要求2所述的温度校准方法进行平板探测器的图像校正方法，其特征 在于该方法具体步骤如下(a)、对每一幅正常曝光下获取的图像先进行偏置校正；(b)、取当前温度传感器的值计算每个像素的温度插值；(C)、根据求得的像素温度插值和当前图像的曝光参数，通过所述的步骤(7)中得到增益_温度剂量方程计算每个像素的拟合增益；(d)、对每个像素使用求得的温度剂量相关增益值进行增益校正；(e)、最后进行坏像素校正。
9.根据权利要求8所述的图像校正方法，其特征在于步骤(a)中，偏置校正通过取曝 光前若干周期的平均暗场图像进行的。
10.根据权利要求8所述的图像校正方法，其特征在于步骤(b)中，温度插值的实现 方式可选用曲面拟合法或距离加权或热传导方程法。
11.根据权利要求8所述的图像校正方法，其特征在于步骤(d)中，增益校正通过用 待校正图像除以增益图像实现。
全文摘要
本发明涉及一种平板探测器，其内靠近热源处布置有若干个温度传感器，各个温度传感器的温度值能随时从外部读出。该结构的平板探测器在使用之前，先进行校准，得到每个像素的增益-温度剂量相关拟合方程并存储，然后根据此拟合方程进行图像校正。校正过程中，首先对每一幅正常曝光下获取的图像先进行偏置校正；然后取当前温度传感器的值计算每个像素的温度插值；再根据求得的像素温度插值和当前图像的曝光参数，通过增益-温度剂量方程计算每个像素的拟合增益，对每个像素使用求得的温度剂量相关增益值进行增益校正，最后进行坏像素校正。飞、该校正方法中，通过增加温度校正过程，减小了温度变化对图像的影响，从而获得了更符合实际情况的图像。
文档编号G01T1/24GK101975965SQ201010520739
公开日2011年2月16日 申请日期2010年10月27日 优先权日2010年10月27日
发明者刘建强, 刘洁清, 苗骞, 黄显国 申请人:江苏康众数字医疗设备有限公司