数字放射摄影探测器图像读出过程的制作方法_4

文档序号:9794445阅读:来源:国知局
图中,第一行像素数据被定位到每个数据帧951至957和961至967的左侧,标记为“顶部”,并且最后一行像素数据(即,底部)位于每个数据帧951至957和961至967的最右端。从顶部到底部重复地读出DR探测器中的像素行以产生如图所示的数据帧951至957和961至967。
[0049]X射线源激活被图解为示范性50毫秒曝光903,其在第一时间点901处开始并且持续直到在第二时间点909处X射线源被去激活或断开为止。可从像素阵列212中读出的图像数据的量通过图表914表示。图表914上的点对应于从DR探测器读出的提供图像数据帧950至960的像素行。图表914指示出在50毫秒曝光903期间,X射线曝光像素中可获得的图像数据量从激活时间点901处的约零百分比水平增加到去激活时间点909处的约整100%水平916,如通过图表914的上升部分915指示。因为在上升时间915期间读出多个图像数据行,所以每个此种行将在不具有完整图像数据的情况下读出。与更接近X射线源去激活时间点909读出的行相比,更接近X射线源激活时间点901读出的那些行将包含完整图像数据的更小百分比。在X射线源去激活点909之后的持续时间905期间读出的那些行将包含完整100%的图像数据,如图表914的水平部分916所指示。应注意,在此完全读出周期905期间,在约时间910处将读出最后一行DR探测器的像素阵列以使数据帧951、961完整,并且DR探测器读出将在约时间910后重复开始于DR探测器的第一行(顶部)以产生下一数据帧953、963(并且针对如所图解的连续暗帧955至957以及965至967重复所述读出)。
[0050]图表914的下降部分917表示尚未读出的对应像素行中的数据量。这可以通过以下方式理解:注意从DR探测器读出的对应于约901处的时间点的像素行与在约911处的时间点从DR探测器读出的像素行相同,并且从DR探测器读出的对应于约909处的时间点的像素行与在约913处的时间点从DR探测器读出的像素行相同。因此,在时间段903期间读出的像素行包含部分图像帧数据(即,归因于有效X射线曝光尚未完成而小于100%),其中在时间段907期间读出来自那些像素行的图像帧数据的剩余未读取部分。应注意,将分别来自上升和下降数据部分915、917的读出数据相加在一起可引起可获得图像数据相对于所述部分(行)的图像数据帧完全100%读出。
[0051]在时间段903期间X射线源的激活引起成像阵列212的每个曝光像素222中的电荷载流子增加,这在每个曝光像素222中产生诱发的时变电压。如本文所描述,甚至当读出TFT271未被接通时,时变电压(dv/dt)在成像阵列的像素中产生寄生信号919(在图表918中)。此寄生效应在空行数据缓冲器图像961中示出,其中在与X射线源激活时间903对应的图表914的上升部分915期间产生外来信号。
[0052]完整的DR图像可从DR探测器数据帧中获得,所述DR探测器数据帧目前为止通过首先将引起与X射线曝光903对应的图像帧数据的100%完全读取的图像数据帧951和953相加在一起,并接着从所述总数中减去空行数据帧961中表示的空行图像数据而获得。此组合的图像帧数据可与表示参考图6B的图表D所描述的X射线曝光的总数据表示相比较,并且空行数据帧可与图6B中所示的误差数据ε相比较。减去误差数据(空行数据帧961)会产生更精确的DR图像。
[0053]现参考图10至11,图解刚描述的将两个图像帧相加在一起的示范性过程。将图像数据帧951添加到图像数据帧953以获得X射线曝光903的总图像数据帧1101,所述总图像数据帧重构收集和存储于图像缓冲器中的所有图像数据。各种图像帧951、953、961可存储于图像缓冲器923的单独部分中,并且可通过添加或减去组合以在缓冲器存储器中替换所组合图像中的一者,或替代地,所组合图像可存储于图像缓冲器的另一部分中。外来噪声伪影在1101的所组合图像中不可见,但可在放大的图像中更好地观察到,其中可在放大的所组合图像的片段1103中看到寄生信号。这是总图像数据中通过减去空行读取数据进行校正的部分。
[0054]如本文所例示,可在已发生X射线曝光-积分周期之后执行DR探测器系统的图像读出过程。图像读出操作的目的是从DR探测器的像素阵列中采集由曝光-积分过程产生的X射线曝光的患者图像数据。如本文所描述,图像信息可按顺序从探测器阵列的每个像素行中读出进入内部图像缓冲器中。在第一曝光图像读出之后可紧跟着第二非曝光积分周期,这可在不存在冲击DR探测器的传感器阵列的入射X射线辐射的间隔期间执行。由于在非曝光积分周期期间不存在X射线辐射,因此在第二读出图像(例如,滞后图像955)中不存在新的图像信息。然而,因为第一图像读出操作使小百分比的信号数据保留在探测器像素阵列中,所以第二读出操作重新获得信号数据中的此保留数据。第二读出图像通常称为图像滞后或简称为暗像。可重复这些步骤以在不具有X射线辐射的情况下获得第三非曝光积分操作图像用于获得第二暗像帧。可在所采集图像帧的集合(例如,具有一个或两个帧的曝光图像)上执行后处理操作,第一非曝光暗像帧和第二非曝光暗像帧可相加在一起或另外被处理以产生最终无伪影的DR探测器图像。
[0055]图像数据和空行数据的互补集合随后可被处理以确定在本文所描述的图像读出操作期间存在于数据线上的任何外来信号的量值。在一个实施方案中,当外来信号量值超过某个阈值时,这可通过从图像读出数据中组合(例如,减去、加权)空行数据的过程而从图像数据中得到补偿或清除。从图像读出数据中减去空行数据可减少或清除来自图像读出数据的外来信号噪声,因为空行数据不含来自像素传感器阵列的图像数据信息。
[0056]此类方法的一个警告是:因为图像读出操作并不与空行读取操作完全同步,如果外来信号的频率分量是大于(例如,两倍)空行读取操作的读出采样频率的规定量,则在任何测量到的外来信号中可存在一些误差。这种情况违反奈奎斯特采样标准并且可在空行读取数据中产生错误的别名信号。如果存在这些别名信号,则可能难以通过使两个图像集合相减而从图像数据中清除外来信号。
[0057]当外来信号频率可能高于读出采样频率时,可使用替代方法。此方法实施一系列空行读取操作,所述空行读取操作在已起始X射线曝光过程之前执行并且可用于探测在已开始X射线曝光和图像读出操作之前是否数据线上存在来自外部低频磁场的外来信号噪声。在这种情况下,执行连续空行读取并且将数字化数据线信号存储于与图8所示的缓冲器类似的临时行缓冲器中。随后将实时数字处理算法应用于来自空行读取操作的数据以通过比较所获得数据的量值或强度来确定是否存在任何外来信号。当外部磁场的频率很可能大于空行读取采样频率时,空行读取数据中的别名信号不是关注的问题,因为此方法仅需要探测是否存在外来信号。
[0058]根据示范性实施方案,空行读取数据可用于若干方法中以探测、补偿、减少和防止外来信号干扰标准图像读出操作。一个空行读取过程实施方案可用于在发生X射线曝光之前探测是否存在外来信号(例如,空行读取数据)。如先前所论述,当与X射线辐射曝光操作同时地执行图像读出操作时,外来信号外加到像素阵列传感器中的所有数据线上。个别数据线上的外来信号的量值取决于在沿整个数据线的每个光电二极管位置处的光子数目,并且这取决于在沿数据线长度的光电二极管位置处撞击闪烁器的X射线通量的强度。
[0059]用于探测数据线上的外来噪声的示范性数字处理算法可使用放置于DR探测器系统内部的高速数字处理电子装置实施于固件和软件中,所述高速数字处理电子装置例如,现场可编程门阵列(FPGA)和CPU。如果探测到任何外来信号,则可通过系统控制台处的可见/声音警报由DR探测器系统硬件和软件将此情况传送给操作员。操作员随后可采取预防步骤以清除磁场源,从而避免干扰DR探测器系统图像读出操作。这对于便携式无线DR探测器系统尤其有用,所述DR探测器系统在由移动X射线单元使用时可在医院或诊所内的多个不同位置中操作。
[0060]当根据本文所述的实施方案图像读出操作与交错的空行读取操作互补时,可提供在X射线曝光周期期间执行图像读出操作并且解决或清除由像素阵列传感器中的寄生电容产生的固有泄漏电流图像伪影的方式。
[0061 ]在一个示范性实施方案中,可通过使对应空行读取过程接着图像行读出过程而确定由数据线上的外来泄漏电流产生误差是独立的且与图像数据分离。由于甚至当TFT都被断开时泄漏电流也存在于数据线上,因此这提供在每个图像行读取后即刻测量外来泄漏电流的方式。由于单独地且独立地测量泄漏电流,因此在后处理操作中可从图像数据中减去所述泄漏电流。此外,因为进入到数据线上的外来泄漏电流在X射线曝光期间有效地保持在恒定水平,因此别名误差存在于空行读取数据中不会有危险。
[0062]使用本
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