一种平板探测器及其残像校正的方法、检测系统与流程

1.本发明涉及成像领域，尤其是涉及一种平板探测器及其残像校正的方法、检测系统。


背景技术：

2.数字x射线探测器分为x射线直接侦测与间接侦测，相比较而言间接侦测探测器耐久性与dqe更高，造价低廉，而更为广泛应用。
3.间接侦测式x射线探测器包括薄膜晶体管(thin film transistor，tft)开关器件阵列，以及对应于每个tft器件的光电二极管器件，由上述两种器件共同构成一个像素，以及覆盖于整个x射线探测器面板上方的闪烁体。间接侦测式x射线探测器的工作原理为：x射线照射面板时，x射线经由闪烁体转化为可见光，可见光继续向下传递至处于反置偏压状态的光电二极管，将光信号转化为电信号并存储至像素的存储电容，并根据读出时序逐行依次打开tft开关器件，通过读取芯片度读取数据，形成图像。
4.受制于x射线探测器生产工艺的不均一性导致tft与光电二极管器件存在微小差别，以及x射线照射的不均一性，即便空采图像往往也存在着像素灰度不均的问题，针对这一现象往往需要进行图像校正。现有的图像校正手段包含暗场校正以及增益校正，然而上述图像校正手段无法处理因上一帧图像采集后造成的残像。残像的成因包含两部分，分别为闪烁体余辉，以及光电二极管的缺陷对于电子的捕获、释放。对于释放光电二极管的残余电子，可以通过复位光电二极管，或在x射线探测器处于空闲状态时，为光电二极管提供一次电场反转实现。而闪烁体的余辉则难以通过人为干预的形式快速释放，由于闪烁体的余辉释放时间较长，不可避免地造成使用者(如医师)需要等待，或在连续的图像采集时，图像包含了上一帧采集的残像，混淆使用者的判断。
5.鉴于此，如何快速、准确校正x射频探测器采集的图像，成为一个亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.本发明提供一种平板探测器及其残像校正的方法、检测系统，用以解决现有技术中存在的校正x射频探测器采集的图像不够快速、准确的技术问题。
7.第一方面，为解决上述技术问题，本发明实施例提供的一种平板探测器残像校正的方法的技术方案如下：
8.获取当前采集的第一图像与上次采集的第二图像的时间差；
9.根据所述时间差与所述闪烁体对应的光衰减时长的大小关系，确定在采集所述第二图像时所述平板探测器的闪烁体所致残像，在所述平板探测器采集所述第一图像时的环境温度下所述残像的灰度，并将所述残像的灰度作为所述第一图像对应的灰度校正量；
10.用所述灰度校正量对所述第一图像进行残像校正，获得校正后的第一图像。
11.一种可能的实施方式，获取采集当前的第一图像与上次的第二图像的时间差，包
括：
12.获取采集所述第一图像的第一时间；
13.获取采集所述第二图像的第二时间；
14.对所述第一时间与所述第二时间进行差运算，获得所述时间差。
15.一种可能的实施方式，根据所述时间差与所述闪烁体对应的光衰减时长的大小关系，确定在采集所述第二图像时所述平板探测器的闪烁体所致残像，在所述平板探测器采集所述第一图像时的环境温度下所述残像的灰度，包括：
16.若所述时间差大于或等于所述闪烁体对应的光衰减时长，则所述残像的灰度为0；
17.若所述时间差小于所述闪烁体对应的光衰减时长，则根据所述第二图像、所述第二图像对应的光衰减系数、所述环境温度，以及所述时间差，确定所述残像的灰度。
18.一种可能的实施方式，根据所述第二图像、所述第二图像对应的光衰减系数、所述环境温度，以及所述时间差，确定所述残像的灰度，包括：
19.用预设关系式对所述环境温度以及所述时间差进行计算，确定所述光衰减系数；其中，所述预设关系式是根据平板探测器在不同温度条件下，不同间隔时长对应的第一暗态图像与第二暗态图像确定的，所述第一暗态图像为曝光亮态图像后采集的暗态图像，所述第二暗态图像为根据所述亮态图像拟合的间隔所述间隔时长后的暗态图像；
20.对所述第二图像、所述光衰减系数、所述当前温度，以及所述时间差进行积运算，获得所述残像的灰度。
21.一种可能的实施方式，所述预设关系式的获取方式，包括：
22.在不同测试环境温度下，采集所述亮态图像，并在曝光所述亮态图像后，采集所述第一暗态图像；
23.根据所述亮态图像拟合出在所述测试环境温度下，与采集所述亮态图像后间隔所述间隔时长的所述第二暗态图像的灰度值；
24.根据所述第一暗态图像的灰度值、所述第二暗态图像的灰度值，以及所述间隔时长，确定所述预设关系式。
25.一种可能的实施方式，所述预设关系式为：
26.a
t
＝[graylevel(1st)
t
–
graylevel(n)
t
]/[time
·
graylevel(1st)
t
]；
[0027]
其中，t为所述测试环境温度，a
t
为在所述测试环境温度下的光衰减系数，graylevel(1st)
t
为在所述测试环境温度下的所述第一暗态图像的灰度值，graylevel(n)
t
为在所述测试环境温度下的所述第二暗态图像的灰度值，time为所述设定时长。
[0028]
一种可能的实施方式，用所述灰度校正量对所述第一图像进行校正，获得校正后的第一图像，包括：
[0029]
对所述第一图像与所述灰度校正量进行矩阵差运算，获得所述校正后的第一图像。
[0030]
第二方面，本发明实施例提供了一种平板探测器，包括：
[0031]
平板探测器面板；
[0032]
温度传感器，设置在所述平板探测器面板中，用于采集所述平板探测器面板所在环境的环境温度；
[0033]
可编程逻辑阵列fpga，用于存储确定光衰减系数的预设关系式，并从所述平板探
测器面板采集第一图像，同时从所述温度传感器获取当前的环境温度，执行如第一方面所述的方法。
[0034]
一种可能的实施方式，所述平板探测器面板，包括：
[0035]
呈整理排布的多个发光二极管，以及与所述多个发光二极管一一对应的薄膜晶体管；
[0036]
其中，所述薄膜晶体管在空闲时间复位，同时，所述发光二极管的电场反转。
[0037]
第三方面，本发明实施例还提供一种检测系统，包括：
[0038]
如第二方面所述的平板探测器；
[0039]
上位机，用于从所述平板探测器获取图像，并显示所述图像。
附图说明
[0040]
图1为本发明实施例提供的一种平板探测器残像校正方法的流程图；
[0041]
图2为本发明实施例提供的一种平板探测器的结构示意图；
[0042]
图3为本发明实施例提供的一种检测系统的结构示意图。
具体实施方式
[0043]
本发明实施列提供一种平板探测器及其残像校正的方法、检测系统，用以解决现有技术中存在的校正x射频探测器采集的图像不够快速、准确的技术问题。
[0044]
为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本发明技术方案的详细的说明，而不是对本发明技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
[0045]
平板探测器的闪烁体的发光机制为：高能x射线照射平板探测器，致使平板探测器中的闪烁体材料价带中的电子穿越禁带到达导带，在随后的退激发过程中逐步释放能量，能量以光子释放，其光衰减时间较长，因此会在一定时间内持续产生余辉。闪烁体的余辉释放时间较长，不可避免地造成使用者(如医师)需要等待，或在连续的图像采集时，图像包含了上一帧采集的残像，混淆使用者的判断。
[0046]
为了减小残像对采集的图像的影响，本发明提供了下列方案：
[0047]
请参考图1，本发明实施例提供一种平板探测器残像校正的方法，该方法的处理过程如下。
[0048]
步骤101：获取当前采集的第一图像与上次采集的第二图像的时间差；
[0049]
通常，平板探测器在使用时，需要开机预热，随后采集多种初始暗态图像、无遮挡的初始亮态图像，做暗场校正模板，亮场校正模板以及增益校正模板，上述各模板在后续正常采集图像时均需代入采集的图像进行基础的图像校正。因此，本发明实施例中的第一图像、第二图像可以是指实施了上述基础的图像校正后的图像。
[0050]
上述获取采集当前的第一图像与上次的第二图像的时间差，可以通过下列方式实现：
[0051]
获取采集第一图像的第一时间；获取采集第二图像的第二时间；
[0052]
对第一时间与第二时间进行差运算，获得时间差。
[0053]
例如，采集平板探测器第一图像的第一时间为t1，上次采集第二图像的第二时间为t2，则采集第一图像和第二图像的时间差为t
1-t2。
[0054]
当然，除了采用上述方式计算采集第一图像和第二图像的时间差外，还可以通过别的方式确定采集第一图像和第二图像的时间差，如在采集第二图像后启动计时器，当采集第一图像时停止计时器，并读取计时器中的值作为采集第一图像和第二图像的时间差。
[0055]
在获取当前采集的第一图像与上次采集的第二图像的时间差后，便可执行步骤102和步骤103。
[0056]
步骤102：根据时间差与闪烁体对应的光衰减时长的大小关系，确定在采集第二图像时平板探测器的闪烁体所致残像，在平板探测器采集第一图像时的环境温度下残像的灰度，并将残像的灰度作为第一图像对应的灰度校正量；
[0057]
步骤103：用灰度校正量对第一图像进行校正，获得校正后的第一图像。
[0058]
在本发明提供的实施例中，通过获取当前采集的第一图像与上次采集的第二图像的时间差；并根据时间差与闪烁体对应的光衰减时长的大小关系，确定在采集第二图像时平板探测器的闪烁体所致残像，在采集第一图像时的环境温度下残像的灰度，并将之作为第一图像对应的灰度校正量；进而用灰度校正量对第一图像进行残像校正，获得校正后的第一图像，从而减少校正后的第一图像中包含的残像，由于校正后的第一图像中的残像减少了，因此使用人员也无需等待闪烁体的余辉完全释放完后再使用，进而能够连续进行图像采集，并快速、准确的获取校正平板探测器采集的图像，提升用户的工作效率。
[0059]
在步骤102中，根据时间差与闪烁体对应的光衰减时长的大小关系，确定在采集第二图像时平板探测器的闪烁体所致残像，在平板探测器采集第一图像时的环境温度下残像的灰度，可以通过下列方式实现：
[0060]
若时间差大于或等于闪烁体对应的光衰减时长，则残像的灰度为0；
[0061]
若时间差小于闪烁体对应的光衰减时长，则根据第二图像、第二图像对应的光衰减系数、环境温度，以及时间差，确定残像的灰度。上述光衰减系数与闪烁体的材料特性相关，通常可以通过温度影响。在实际应用中，平板探测器可以提供相应的设置来设置上述光衰减系数是否允许被使用。
[0062]
例如，当前采集的第一图像与上次采集的第二图像的时间差大于或等于闪烁体对应的光衰减时长，可以确定在采集第二图像时平板探测器的闪烁体所致残像在间隔上述时间差后的灰度为0(即第一图像对应的灰度校正量为0)，这说明采集第一图像和采集第二图像的间隔时长较长，已经超过了闪烁体对应的光衰减时长，这时不需对第一图像进行残像校正，即可以将第一图像作为校正后的第一图像。
[0063]
又如，当前采集的第一图像与上次采集的第二图像的时间差小于闪烁体对应的光衰减时长，这说明采集第一图像和采集第二图像的间隔时长较短，在采集第二图像时平板探测器的闪烁体所致残像会影响第一图像，此时需要根据第二图像、第二图像对应的光衰减系数、采集第一图像时对应的环境温度，以及时间差，确定灰度校正量，并用确定的灰度校正量对第一图像进行残像校正，得到校正后的第一图像。
[0064]
在本发明提供的实施例中，在采集的第一图像与上次采集的第二图像的时间差大于或等于闪烁体对应的光衰减时长时，将残像的灰度设置为0；而在采集的第一图像与上次采集的第二图像的时间差小于闪烁体对应的光衰减时长时，根据第二图像、第二图像对应
的光衰减系数、环境温度，以及时间差，确定在平板探测器采集第一图像时的环境温度下残像的灰度，进而用上述残像的灰度对第一图像进行残像校正，可以快速去除残像对第一图像的影响。
[0065]
一种可能的实施方式，根据第二图像、第二图像对应的光衰减系数、环境温度，以及时间差，确定残像的灰度，可以通过下列方式实现：
[0066]
用预设关系式对环境温度以及时间差进行计算，确定光衰减系数；其中，预设关系式是根据平板探测器在不同温度条件下，不同间隔时长对应的第一暗态图像与第二暗态图像确定的，第一暗态图像为曝光亮态图像后采集的暗态图像，第二暗态图像为根据亮态图像拟合的间隔间隔时长后的暗态图像；对第二图像、光衰减系数、当前温度，以及时间差进行积运算，获得灰度校正量。
[0067]
上述预设关系式的获取方式，可以通过下列方式实现：
[0068]
在不同测试环境温度下，采集亮态图像，并在曝光亮态图像后，采集第一暗态图像；根据亮态图像拟合出在测试环境温度下，与采集亮态图像后间隔间隔时长的第二暗态图像的灰度值；根据第一暗态图像的灰度值、第二暗态图像的灰度值，以及间隔时长，确定预设关系式。
[0069]
预设关系式为：
[0070]at
＝[graylevel(1st)
t
–
graylevel(n)
t
]/[time
·
graylevel(1st)
t
]；
[0071]
其中，t为测试环境温度，a
t
为在测试环境温度下的光衰减系数，graylevel(1st)
t
为在测试环境温度下的第一暗态图像的灰度值，graylevel(n)
t
为在测试环境温度下的第二暗态图像的灰度值，time为设定时长。
[0072]
例如，在出厂前，可以在不同环境温度下(如分别在10个环境温度下)，采集对应环境温度下的亮态图像，并在曝光亮态图像后立即采集对应的第一暗态图像，根据亮态图像拟合出间隔曝光亮态图像后的一段间(如间隔时长)对应的第二暗态图像的灰度值，进而根据第二暗态图像的灰度值与第一暗态图像的灰度值的关系式，确定预设关系式。
[0073]
第二暗态图像的灰度值与第一暗态图像的灰度值的关系式为：
[0074]
graylevel(n)
t
＝graylevel(1st)
t
–at
·
graylevel(1st)
t
·
time；
[0075]
其中，t为测试环境温度，a
t
为在测试环境温度下的光衰减系数，graylevel(1st)
t
为在测试环境温度下的第一暗态图像的灰度值，graylevel(n)
t
为在测试环境温度下的第二暗态图像的灰度值，time为设定时长。
[0076]
根据上述第二暗态图像的灰度值与第一暗态图像的灰度值的关系式，可以确定预设关系式为：
[0077]at
＝[graylevel(1st)
t
–
graylevel(n)
t
]/[time
·
graylevel(1st)
t
]。
[0078]
在得到上述关系式后，便可将上述关系式存入平板探测器中。在出厂后，实际使用平板探测器时，平板探测器在采集第一图像后，若采集第一图像与采集第二图像的时间差小于闪烁体对应的光衰减时长，则可以读取上述预设关系式来确定采集第一图像的环境温度下对应的光衰减系数，进而对确定的光衰减系数、第二图像、采集第一图像与采集第二图像的时间差进行积运算，得到在采集第二图像时平板探测器的闪烁体所致残像，在平板探测器采集第一图像时的环境温度下残像的灰度，如可用以下公式表示：
[0079]
offset(x,y)＝pic_(t-1)(x,y)
╳at
╳△
t；
[0080]
其中，offset(x,y)为残像中像素位置为(x,y)的像素对应的灰度值，pic_(t-1)(x,y)为在环境温度(t-1)下第二图像中像素位置为(x,y)的像素的灰度值，a
t
为采集第一图像的环境温度t下的光衰减系数，
△
t为采集第一图像与采集第二图像的时间差。
[0081]
在确定平板探测器采集第一图像时的环境温度下残像的灰度后，便可将之作为第一图像对应的灰度校正量对第一图像进行残像校正，具体可以采用下列方式对第一图像进行残像校正：
[0082]
对第一图像与灰度校正量进行矩阵差运算，获得校正后的第一图像。
[0083]
将第一图像中每个像素视为矩阵中对应位置的一个元素，该像素的灰度值记为矩阵中对应元素的值，同理灰度校正量也可以视为一个矩阵，因此对二者进行矩阵差运算，就可以得到校正后的第一图像。之后，可以将校正后的第一图像直接送上位机或显示器进行显示。这样，不管使用者以何种频率采集图像都不会受到残像影响而使采集的图像失真。
[0084]
基于同一发明构思，本发明一实施例中提供一种平板探测器，该平板探测器的残像校正方法的具体实施方式可参见方法实施例部分的描述，重复之处不再赘述，请参见图2，该平板探测器包括：
[0085]
平板探测器面板1；
[0086]
温度传感器2，设置在所述平板探测器面板中，用于采集所述平板探测器面板所在环境的环境温度；
[0087]
可编程逻辑阵列fpga3，用于存储确定光衰减系数的预设关系式，并从所述平板探测器面板采集第一图像，同时从所述温度传感器获取当前的环境温度，执行如上所述的平板探测器残像校正的方法。
[0088]
一种可能的实施方式，平板探测器面板1，包括：
[0089]
呈整理排布的多个发光二极管，以及与所述多个发光二极管一一对应的薄膜晶体管；
[0090]
其中，所述薄膜晶体管在空闲时间复位，同时，所述发光二极管的电场反转。
[0091]
上述平板探测器可以是x射线平板探测器，可以应用于医学影像检测、工业探伤等。如：在医学影像领域，临床医师为患者拍摄x光片，不必等待光衰减时间，减少医师与患者的等待时间，并且可实现连续的图像采集，医师可通过准确的图像信息更加精准的判断患者病灶；在工业勘探领域，方便工程师们准确确认目标物的位置以及形状；在公共安全领域，协助安保人员准确地发现危险物品，保障人民安全。
[0092]
基于同一发明构思，请参见图3，本发明一实施例中提供一种检测系统，包括：
[0093]
如上所述的平板探测器10；
[0094]
上位机20，用于从所述平板探测器获取图像，并显示所述图像。
[0095]
上述上位机可以是带显示器的计算机，也可以是服务器、工控机、便携式计算机、平板电脑等。
[0096]
本领域内的技术人员应明白，本发明实施例可提供为方法、系统、或程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机/处理器可用程序代码的可读存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的机程序产品的形式。
[0097]
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0098]
这些程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的可读存储器中，使得存储在该可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0099]
这些程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机/处理器实现的处理，从而在计算机/处理器或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0100]
显然，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。