射線照相設備及處理輻射檢測信號的方法
2023-06-06 11:38:16 2
專利名稱：射線照相設備及處理輻射檢測信號的方法
技術領域：
本發明涉及一種射線照相設備及處理輻射檢測信號的方法，用於從對待檢查對象進行照射所測得的輻射檢測信號獲取射線照相圖像。更具體地，本發明涉及一種用於校正像素的技術。
背景技術：
一種射線照相設備的舉例是通過檢測X射線以獲得螢光圖像的成像設備。過去，這種設備是把圖像增強器用作X射線檢測設備。近年來，已經開始替代使用平板X射線檢測器(下稱「FPD」)。
FPD具有層壓在基板上的敏感膜，檢測入射到敏感膜上的輻射，將所檢測到的輻射轉換為電荷，並將電荷存儲在以二維陣列排列的電容器中。通過接通開關元件讀取電荷，並作為輻射檢測信號傳送到圖像處理器。圖像處理器獲得以輻射檢測信號的像素為基礎的圖像。因此，構成電容器和開關元件的各檢測元件中存儲的電荷量不一致。這導致以相應檢測元件的輻射檢測信號為基礎的像素信號電平的變化。為了減小這種變化，比如，執行校準，以調整為各檢測元件設置的放大器的增益，統一它們的輸出。
另一方面，已知這種變化是由時間相關噪聲引起的，這種噪聲與用於接通和斷開柵極並與開關元件的柵極相連的柵極總線上的噪聲相關。也就是說，順序地加給按行排列的柵極總線上用以接通和斷開柵極的電壓，串行地產生按行排列的每條柵極總線所特有的噪聲。以下的公知技術用於減小這種時間相關噪聲。
根據日本未審專利公開No.2003-87656中公開的技術，將FPD分為對輻射密閉的校正像素區域和用於將輻射轉換為電荷的正常和有效區域。不發射輻射，獲得偏移圖像，從來自輻射的原始圖像中減去這種圖像，以獲得偏移校正圖像。在偏移校正圖像的校正像素區域中，時間相關噪聲來自相同柵極總線或同時接通的每兩條柵極總線的平均值或加權平均值。從每列中減去每行的時間相關噪聲。
但是，即使在執行這種校準時，並不總能消除像素的信號電平變化，即信號電平差。如圖1A-1C所示，由二維排列的像素構成圖像。如圖1A所示，在這種圖像中，在像素排列的水平方向H上發生像素的信號電平差。更具體地，在圖1A中垂直延伸的邊界Bv兩側的右區R和左區L之間發生所述信號電平差。這種信號電平差的主要原因比如在於檢測器的特性結構，在提供電壓時，多個電源共享傳感器平面中的區域。如圖1B所示，在兩個電源共享兩個垂直分割區域的情況下，沿像素排列的垂直方向V，像素的信號電平差發生在水平延伸的邊界BH兩側的上區U和下區D之間。如圖1C所示，在不同的電源共享四個區域(即上下左右)的情況下，信號電平差發生在水平方向H和垂直方向V上。本說明書中將如圖1C所示的信號電平差的噪聲稱為「交叉噪聲」。
發明內容
考慮到上述現有技術的問題做出本發明，目的在於提出一種射線照相設備及處理輻射檢測信號的方法，能夠使沿像素排列的水平方向或垂直方向發生的像素信號電平差得以被減小。
按照本發明，以一種根據輻射檢測信號用以獲得射線照相圖像的射線照相設備實現上述目的，所述射線照相設備包括射線發射裝置，用於向待檢查對象發射輻射；輻射檢測裝置，用於檢測透過所述對象的輻射；統計計算裝置，用於根據輻射檢測信號計算與像素信號電平分布有關的統計信息，當在像素排列的水平或垂直延伸的邊界兩側發生信號電平差時，統計計算裝置動作，以計算由邊界劃分的兩個區域的統計信息；以及像素校正裝置，用於通過將與兩個區域的統計信息之間差有關的校正量加在每個像素的信號電平上，進行對每個像素的校正，以減小信號電平差。
利用本發明的射線照相設備，計算基於輻射檢測信號並與像素信號電平分布有關的統計信息。當在沿像素排列的水平或垂直方向上延伸的邊界兩側發生信號電平差時，統計計算裝置計算由邊界劃分的兩個區域的統計信息。像素校正裝置將與兩個區域的統計信息之間差有關的校正量加到每個像素的信號電平上，以便消除上述信號電平差。發生在像素排列的水平或垂直方向上的像素信號電平差也是一類源於像素信號電平的分布的信號電平差。因此，能夠通過把從與像素信號電平分布有關的統計信息中得到的校正量加到每個像素的信號電平上，減小發生在像素排列的水平或垂直方向上的像素的信號電平差，以校正每個像素。
當在由水平或垂直延伸的邊界劃分的兩個區域(上下區域或左右區域)實質是具有相同信號電平的假設下執行校正時，將引起如下不便。有如圖10所示者，其中邊界(圖10中的參考符號Bv)與患者M的結構(如人體線條)相交，與邊界兩側相對的面積實質具有不同的信號電平。在信號電平實質上相同的假設下，當在這種情況進行相同的校正時，將產生假像(artifact)，從而不自然地再現圖像。
為了防止這種假像，按照本發明的射線照相設備優選具有以下結構。
把像素校正裝置設置成僅在滿足統計信息之間差的絕對值小於預定值的特定條件時執行校正。
在這種情況下，只在滿足統計信息之間差的絕對值不超過預定值的特定條件時，像素校正裝置執行校正。因此，執行處理，至少對於統計信息之間差的絕對值超過預定值的位置不實行校正，比如上述邊界與待檢查對象的結構相交的位置。於是，能夠在避免針對統計信息之間差的絕對值超過預定值的位置實行校正所產生假像的同時，減小發生在像素排列的水平或垂直方向上的像素信號電平差。
按照本發明的另一方面，提出一種處理輻射檢測信號的方法，用以根據來自所發射並透過待檢查對象之輻射的輻射檢測信號，得到射線照相圖像，所述處理輻射檢測信號的方法包括以下步驟根據輻射檢測信號，計算與像素信號電平的分布有關的統計信息，並且當在像素排列的水平或垂直延伸的邊界兩側發生信號電平差時，計算由邊界劃分的兩個區域的統計信息；以及通過把與兩個區域的統計信息之間差有關的校正量加到每個像素的信號電平上，進行對每個像素的校正，以減小信號電平差。
採用本發明處理輻射檢測信號的方法，由於發生在像素排列的水平或垂直方向上的像素信號電平差也是一類源於像素信號電平的分布的信號電平差，把從與像素信號電平分布有關的統計信息中所得到的校正量加到每個像素的信號電平上。這樣，就減小了發生在像素排列的水平或垂直方向上的像素的信號電平差。
例如，在本發明處理輻射檢測信號的方法中，統計信息是至少部分像素的信號電平的平均值。所述平均值並非限制性的，也可以使用通常可以得到的任何統計信息。譬如，這種統計信息是信號電平的中值。
在本發明處理輻射檢測信號的方法中，優選的是，通過按照隨著從邊界到各像素距離的增加而逐漸減小的權重，將校正量加在各像素的信號電平上，來校正每個像素。信號電平差在邊界附近較為顯著。像素距離邊界越遠，即從邊界到像素的距離越長，像素電平差對該像素的信號電平的影響越小。因此，可以將較小的權重分配給從邊界到像素的較長距離，並且通過把這種校正量加在像素的信號電平上，可以校正每個像素。結果，可以進一步減小像素之間的信號電平差。
為了避免所述假像，本發明處理輻射檢測信號的方法優選的是，僅在滿足統計信息之間差的絕對值低於預定值的特定條件時實行校正。
在這種情況下，由於只在滿足統計信息之間差的絕對值不超過預定值的特定條件時實行校正，所以能夠在避免針對統計信息之間差的絕對值超過預定值的位置執行校正產生假像的同時，減小發生在像素排列的水平或垂直方向上的像素信號電平差。
只在滿足上述特定條件時實行校正，而至少對於統計信息之間差的絕對值超過預定值的位置不執行校正。可以執行不同於上述校正的處理，或者可以對這些位置不執行處理。後一種情況，也即「可以不執行處理」，這意味著當不滿足特定條件時不執行校正，不改變每個像素的信號電平，而將未改變的信號電平用作像素的信號電平。
在只有滿足特定條件才執行校正的處理輻射檢測信號方法中，為了避免假像，例如，統計信息可以是信號電平的平均值，並且特定條件可以是平均值之間差的絕對值至多為50。特定條件的另一種示例是，所述統計信息之間差的絕對值至多具有與兩個區域的統計信息中較小的一個相比的固定比值。在所述統計信息是信號電平的平均值的情況下，所述特定條件是平均值之間差的絕對值至多是較小平均值的0.1倍。當滿足上述特定條件的幾個示例中的至少一個時，或者僅當滿足全部多個特定條件時，可以實行校正處理。
同樣，在只有滿足特定條件時才執行校正的處理輻射檢測信號方法中，所述統計信息可以是信號電平的平均值、信號電平的中值、信號電平的最頻值，或者信號電平的加權平均值。儘管如前所述，平均值中值是位於一組信號電平值的中間位置的數值。最頻值是直方圖中具有最大計數的值。加權平均值是具有根據距邊界的距離而改變的權重的平均值。所述預定值最好選自25到100的範圍。
為了說明本發明的目的，以附圖的形式給出本發明的幾種優選實施例，但是，可以理解，本發明並不限於所示的確切設計和裝置。
圖1A(現有技術)示意性地示出現有技術中水平方向上發生的像素信號電平差的圖像的說明性示意圖；圖1B(現有技術)示意性地示出現有技術中垂直方向上發生的像素信號電平差的圖像的說明性示意圖；圖1C(現有技術)示意性地示出現有技術中水平和垂直方向上發生的像素信號電平差的圖像的說明性示意圖；圖2是第一實施例螢光檢查設備的方框圖；圖3是從側視圖中看到的第一和第二實施例中所用螢光檢查設備中的平板X射線檢測器的等效電路圖；圖4是從平面圖中看到的平板X射線檢測器的等效電路圖；圖5是由第一實施例設備的統計計算器和像素校正器實行的一系列信號處理的流程圖；圖6示意性地示出第一實施例中信號處理所用圖像的說明性示意圖；圖7是第二實施例螢光檢查設備的方框圖；圖8是由第二實施例設備的統計計算器和像素校正器實行的一系列信號處理的流程圖；圖9示意性地示出第二實施例中信號處理所用圖像的說明性示意圖；以及圖10示意性地示出包含待檢查對象的結構與發生信號電平差的邊界之間交叉部分圖像的說明性示意圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖詳細描述本發明的優選實施例。
第一實施例圖2是第一實施例螢光檢查設備的方框圖。圖3是從側視圖中觀察，第一和第二實施例螢光檢查設備中用的平板X射線檢測器的等效電路。圖4是從平面圖中觀察的所述平板X射線檢測器的等效電路。將以平板X射線檢測器(此後的適當情況下稱為「FPD」)作為輻射檢測裝置的示例，並且螢光檢查設備作為射線照相設備的示例，對第一實施例和隨後的第二實施例進行描述。
如圖2所示，第一實施例的螢光檢查設備包括用於支撐患者M的頂板1、用於向患者M發射X射線的X射線管2；用於檢測透射過患者M的X射線的FPD 3。X射線管2對應於本發明中的輻射發射裝置。FPD3對應於本發明中的輻射檢測裝置。
螢光檢查設備還包括頂板控制器4，用於控制頂板1的垂直和水平運動；FPD控制器5，用於控制FPD 3的掃描動作；X射線管控制器7，它具有高壓發生器6，用以產生針對X射線管2的管電壓和管電流；模-數轉換器8，用以獲取FPD 3的電荷信號，並將電荷信號數位化為X射線檢測信號；圖像處理器9，根據從模-數轉換器8輸出的X射線檢測信號執行多種處理；控制器10，用於執行對這些組件的總體控制；存儲器11，用於存儲已處理圖像；輸入單元12，用於由操作員輸入多種設置；以及監視器13，用於顯示已處理圖像等。
頂板控制器4控制頂板1的運動，從而水平移動頂板1，將患者M設置於成像位置，垂直運動和/或旋轉頂板1，將患者M設置到所需位置，在成像操作期間水平移動頂板1，並在成像操作之後，將頂板1水平移離成像位置。FPD控制器5通過水平移動FPD 3或圍繞患者M的體軸旋轉FPD 3控制掃描動作。高壓發生器6產生針對X射線管2的管電壓和管電流，以發射X射線。X射線管控制器7通過水平移動X射線管2或圍繞患者M的體軸旋轉X射線管2控制掃描動作，並控制放置在X射線管2附近的準直器(未示出)的覆蓋範圍的設置。在掃描動作時，移動X射線管2和FPD 3，同時保持彼此相對的關係，從而使FPD 3可以檢測從X射線管2發射出的X射線。
控制器10具有中央處理單元(CPU)和其他元件。存儲器11具有存儲介質，通常為ROM(只讀存儲器)或RAM(隨機存取存儲器)。輸入單元12具有指示裝置，通常為滑鼠、鍵盤、搖杆、軌跡球和/或觸摸板。所述螢光檢查設備通過使FPD 3檢測透射過患者M的X射線，並使圖像處理器9根據所檢測的X射線執行圖像處理，創建患者M的圖像。
圖像處理器9包括統計計算器9A，用於計算平均值，該平均值作為與像素信號電平的分布有關的統計信息，這在稍後將有描述；像素校正器9B，用於通過將與平均值之間差有關的校正量加在每個像素的信號電平上，用以校正每個像素，從而消除發生在像素排列的水平或垂直方向上的像素信號電平差。統計計算器9A和像素校正器9B也是中央處理單元(CPU)等的形式。稍後將參照圖5所示的流程圖和圖6所示的說明圖，描述統計計算器9A和像素校正器9B的特有功能。統計計算器9A對應於本發明中的統計計算裝置。像素校正器9B對應於本發明中的像素校正裝置。
如圖3所示，FPD 3包括玻璃基板31和在玻璃基板31上形成的薄膜電晶體TFT。如圖3和4所示，薄膜電晶體TFT包括按行和列二維矩陣排列的大量(如1024×1024)開關元件32。針對各個載流子收集電極33，彼此分離地形成開關元件32。因此，FPD 3也是一個二維陣列的輻射檢測器。
如圖3所示，將X射線敏感半導體34層壓載載流子收集電極33上。如圖3和4所示，載流子收集電極33與開關元件32的源極S相連。多條柵極總線36從柵極驅動器35延伸，並與開關元件32的柵極G相連。另一方面，如圖4所示，多條數據總線39通過放大器38與多路復用器37相連，用以收集電荷信號，並作為信號輸出。如圖3和4所示，每條數據總線39與各開關元件32的漏極D相連。
利用加給未予示出之公共電極上的偏置電壓，通過向開關元件32的柵極加給柵極總線36的電壓(或減小到OV)，接通該開關元件32的柵極。載流子收集電極33通過開關元件32的源極S和漏極D，向數據總線39輸出電荷信號(載流子)，所述電荷信號是通過X射線敏感半導體34入射到檢測表面上的X射線轉換而來的。將電荷信號臨時存儲載電容器(未示出)中，直到接通開關元件為止。放大器38對被讀出到數據總線39上的電荷信號進行放大，而多路復用器37收集電荷信號，並將其作為一個電荷信號輸出。模-數轉換器8對輸出的電荷信號進行數位化，並輸出它，作為X射線檢測信號。
接下來將參照圖5所示的流程圖和圖6所示的說明圖，描述第一實施例中的統計計算器9A和像素校正器9B的一系列信號處理過程。如圖6所示那樣，把在像素排列的水平方向H上發生像素信號電平差時進行的校正作為示例，描述這種處理過程。
如圖6所示，按照m列(m為自然數)和n行(n為自然數)對像素進行二維排列。假設信號電平差發生在圖6中垂直延伸的邊界Bv兩側的右區R和左區L之間。還假設i滿足1≤i≤m，並且j滿足1≤j≤n。
(步驟S1) 設置8×8區域關注作為第i列像素與第j行像素交點處的像素Pij。設置兩個區域，包括第j行像素，同時與邊界Bv相鄰，並且每個區域具有水平排列的八個像素和垂直排列的八個像素(此後將這些區域稱為「8×8區域」)。圖6中的參考符號TR表示右區R中的8×8區域，參考符號TL表示左區L中的8×8區域。每個區域中的像素數並不限於8×8，也可以是4×4、2×8或8×2等。
(步驟S2) 計算右區和左區的平均值接下來，所述統計計算器9A(圖2)計算右區R中8×8區域TR中像素信號電平的平均值和左區L中8×8區域TL中像素信號電平的平均值。右區R中8×8區域TR中的像素信號電平的平均值是XR，而左區L中8×8區域TL中的像素信號電平的平均值是XL。平均值可以是TR和TL區域中每一個區域的所有像素的信號電平的算術平均值，或者可以是TR和TL區域中每一個區域的所有像素的信號電平的幾何平均值。步驟S2中算出的平均值XR和XL對應於本發明中與像素信號電平的分布有關的統計信息。
(步驟S3)計算以兩個區域為基礎的校正量根據右區R中8×8區域TR中的像素信號電平的平均值XR和左區L中8×8區域TL中的像素信號電平的平均值XL，計算用於消除在水平方向H上發生的信號電平差的數值。假設這個數值是校正量X，則通過以下公式(1)可得出校正量XX＝(XL-XR)/2 ……(1)(步驟S4)將校正量應用於信號電平為了消除在水平方向H上發生的信號電平差，依i＝1、2、…、m-1和m的次序，將在步驟S3中確定的校正量X應用於第j行像素中所有像素{P1j、P2j、…、Pij、…、P(m-1)j和Pmj}的信號電平。按以下條件實行這種操作。
在把校正量X應用於屬於左區L的第j行像素中的像素信號電平時，從像素信號電平中減去校正量X(Pij-X)。在把校正量X應用於屬於右區R的第j行像素中的像素信號電平時，將校正量X與像素的信號電平相加(Pij+X)。
(步驟S5) i＝m？在依i＝1、2、…、m-1和m的次序將校正量X應用於每個像素信號電平時，像素校正器9B(圖2)檢查是否已經達到i＝m。當i＜m時，操作返回到步驟S4，以重複步驟S4和S5，直到達到i＝m為止。當i＝m時，已經通過把校正量X加於其上對第j行像素中的所有像素{P1j、P2j、…、Pij…、P(m-1)j和Pmj}的信號電平實行校正。然後，操作過程進到下一步。
(步驟S6) 將j的數值遞增1還依j＝1、2、…、n-1和n的次序，針對每行像素{P1j、P2j、…、Pij、…、Pi(n-1)和Pin}的信號電平，執行上述步驟S1～S5。即針對步驟S1～S5，將j的數值遞增一。
(步驟S7) j＝n？在依j＝1、2、…、n-1和n的次序把校正量X應用於每個像素的信號電平時，像素校正器9B(圖2)檢查是否已經達到j＝n。當j＜n時，操作過程返回步驟S1，重複步驟S1及其後續步驟，直到達到j＝n為止。當j＝n時，已經對圖像中的所有像素實現校正，並結束信號處理。
採用具有上述結構之第一實施例的設備，根據所得X射線檢測信號計算平均值XR和XL，作為與像素信號電平分布有關的統計信息。當信號電平差發生在沿像素排列的垂直方向V延伸的邊界Bv兩側時，統計計算器9A計算由邊界Bv劃分的兩個區域(即右區R和左區L)的平均值XR和XL。像素校正器9B將與兩個區域平均值之間差(XL-XR)有關的校正量加到每個像素的信號電平上，從而消除上述信號電平差。發生在像素排列的水平方向H上的像素信號電平差同樣也是一類源於像素信號電平分布的信號電平差。因此，能夠通過把從與像素信號電平分布有關的平均值XR和XL中所得的校正量X加在每個像素的信號電平上，減小發生在像素排列的水平方向H上的像素信號電平差，以校正每個像素。
由於不必提供前述日本未審專利公開No.2003-87656中所公開的校正像素，所以，提高了由FPD 3等表示的輻射檢測裝置的通用性。
產生同樣的功能和效果，以克服發生在垂直方向上的信號電平差。這可以通過在圖5的流程圖中以垂直方向代替水平方向，設置與水平延伸的邊界相鄰的8×8區域，計算校正量，並將校正量應用於每個像素的信號電平得以實現。在交叉噪聲的情況下，可以針對水平和垂直方向同時實行相同的校正，以消除交叉噪聲。
第二實施例圖7是第二實施例螢光檢查設備的方框圖。以相同的參考數字表示與第一實施例相同的部件，並不再對其進行描述。
如圖7所示，在第二實施例的螢光檢查設備中，圖像處理器9的像素校正器9B包括信號電平操縱器9b，與第一實施例中同樣地，它具有將校正量加到每個像素信號電平上用以消除像素信號電平差的功能。在第二實施例中，像素校正器9B還包括條件確定器9a，用於確定是否滿足稍後將會描述的特定條件。
接下來，參照圖8所示的流程圖和圖9所示的說明圖，描述第二實施例中統計計算器9A和像素校正器9B的一系列信號處理過程。如圖9所示那樣，將沿像素排列的水平方向H發生像素信號電平差時實行的校正作為示例，描述這一處理過程。
(步驟S11) 設置4×4區域關注作為第i列像素與第j行像素交點處的像素Pij。設置兩個區域，包括第j行像素，與邊界Bv相鄰，並且，每個區域具有水平排列的四個像素和垂直排列的四個像素(這些區域下稱「4×4區域」)。圖9中的參考符號TR表示右區R中的4×4區域，而參考符號TL表示左區L中的4×4區域。每個區域中的像素數並不限於4×4，也可以像前述第一實施例中的8×8、2×8或8×2等。
(步驟S12) 計算右區和左區的平均值接下來，統計計算器9A計算右區R的4×4區域TR中的像素信號電平的平均值和左區L的4×4區域TL中的像素信號電平的平均值。右區R的4×4區域TR中像素信號電平的平均值是XR，而左區L的4×4區域TL中像素信號電平的平均值是XL。平均值可以是每一個區域TR和TL中所有像素的信號電平的算術平均值，或者可以是每一個區域TR和TL中所有像素的信號電平的幾何平均值。
(步驟S13) 計算兩個區域的平均值之間的差確定右區R的4×4區域TR中像素信號電平的平均值和左區L的4×4區域TL中像素信號電平的平均值之間的差，即兩個區域之間平均值的差(XL-XR)。
(步驟S14) 滿足條件A或條件B嗎？像素校正器9B的條件確定器9a(圖7)確定步驟S13中算出的平均值之間差(XL-XR)的絕對值是否滿足不超過預定值的特定條件。在本實施例中，所述特定條件是下述條件A或條件B。當所述差的絕對值滿足這些條件A和B中的至少一個時，過程進到步驟S15，再到步驟S16，以實行校正。相反，當絕對值既不滿足條件A又不滿足條件B時，過程跳轉到步驟S18，跳過用於計算校正量的步驟S15和用於進行校正的步驟S16和S17。
A.平均值之間差(XL-XR)的絕對值為50或更小當平均值XR大於平均值XL時，平均值之間的差(XL-XR)為負數，因此，取這一差值的絕對值。應當注意，由於模-數轉換器8已使用為平均值XR和XL基礎的像素的信號電平數位化，所以平均值XR和XL是數字值。類似地，平均值之間差(XL-XR)的絕對值也是數字值。數值「50」是以十進位記數法表示的數，在二進位記數法中，它的實際數字值是「110010」。
B.平均值之間差(XL-XR)的絕對值是較小平均值的0.1倍或更小當平均值XL大於平均值XR時，平均值之間差(XL-XR)的絕對值是較小平均值XR的0.1倍或更小。當平均值XR大於平均值XL時，平均值之間差(XL-XR)的絕對值是較小平均值XL的0.1倍或更小。應當注意，平均值XR和XL是數字值，因而是正值。
(步驟S15) 對兩個區域計算校正量當在步驟S14發現絕對值滿足條件A和B中的至少一個時，根據右區R的4×4區域TR中像素信號電平的平均值XR和左區L的4×4區域TL中像素信號電平的平均值XL，計算用於消除發生在水平方向H上信號電平差的數值。假設此數值是校正量X，通過以下公式(11)得出校正量XX＝{(XL-XR)}/2×αt……(11)在上面的等式中，α小於1；本實施例中將其設為0.97。當然，α並不限於0.97，只要小於1即可。符號t是從邊界Bv到像素的距離(即像素數)，如圖9所示那樣。以α倍增構成了權重。即通過將小於1的α升到t次冪，將較小的權重應用於從邊界Bv到像素的較長距離t，而將較大的權重應用於較短的距離t。實際上，在邊界附近信號電平差表現明顯。像素距離邊界越遠，即從邊界到像素的距離越長，信號電平差對該像素信號電平的影響越小。因此，未經加權的校正可能會導致對信號電平差影響較小的像素(即遠離邊界的像素)的過度校正。通過上述加權可以防止這種過度校正。
(步驟S16) 將校正量加於信號電平這個步驟與第一實施例中的步驟S4相同，省略對它的描述。
(步驟S17) i＝m？這個步驟與第一實施例中的步驟S5相同，省略對它的描述。
(步驟S18) 將j的數值遞增1還按照j＝1、2、…、n-1和n的次序，對每行像素{P1j、P2j、…、Pij、…、Pi(n-1)和Pin}的信號電平，實行上述步驟S11-S17。即對步驟S11-S17，將j的數值遞增1。
當不滿足條件A和B並且跳過步驟S15-S17而未進行校正時，將j的數值遞增1，從而移向下一行像素，由此，針對不同的部分，確定條件A和B。因此，當不滿足條件A和B時，操作跳到步驟S18，並按與滿足條件A和B中至少一個時同樣的方式執行其後的步驟，即步驟S19。
當不滿足條件A和B時，操作跳過步驟S15-S17，未實行對每個像素信號電平的校正。因此，將未改變的信號電平用作每個像素的信號電平。
(步驟S19) j＝n？在按照j＝1、2、…、n-1和n的次序將校正量X加於每個像素的信號電平時，檢查是否已經達到j＝n。當j＜n時，過程回到步驟S11，以重複步驟S11及其後續步驟，直到達到j＝n為止。當j＝n時，已經對圖像中的所有像素實行校正，並結束信號處理。
與第一實施例相同，採用具有上述結構之第二實施例的設備，統計計算器9A計算由邊界Bv劃分的兩個區域(即右區R和左區L)的平均值XR和XL。像素校正器9B將與兩個區域的平均值之間差(XL-XR)有關的校正量加在每個像素的信號電平上，從而消除上述信號電平差。發生在像素排列的水平方向H上的像素信號電平差也是一類源於像素信號電平的分布的信號電平差。因此，能夠通過將從與像素信號電平分布有關的平均值XR和XL中得到的校正量X加在每個像素的信號電平上，減小發生在像素排列的水平方向H上的像素的信號電平差，以校正每個像素。
只在滿足平均值之間差的絕對值不超過預定值的特定條件時，像素校正器9B才實行上述校正。因此，實行處理，而無需對平均值之間差(XL-XR)的絕對值應當超過預定值的位置實行步驟S16和S17中的校正，如圖10所示，所述位置為上述邊界Bv與患者M的結構(如人體線條等)相交的位置。結果，能夠在避免對平均值之間差(XL-XR)的絕對值應當超過預定值的位置實行校正而產生的假像的同時，減小發生在像素排列的水平方向H上的像素信號電平差。
在第二實施例中，上述特定條件是A平均值之間差(XL-XR)的絕對值為50或更小，以及是B平均值之間差(XL-XR)的絕對值是較小平均值的0.1倍或更小。當滿足這些條件A和B中的至少一個時，實行校正。相反，當不滿足條件A和B時，跳過校正。
本發明並不限於前述實施例，也可以如下改型(1)上述每個實施例中，作為示例，描述了螢光檢查設備，在第一實施例中，如圖2所示，以及在第二實施例中，如圖7所示。譬如，也可將本發明應用於安裝在C形臂上的螢光檢查設備。本發明還可以應用於X射線CT設備。
(2)上述每個實施例中，作為示例，描述了平板X射線檢測器(FPD)3。也可將本發明應用於具有定義了像素並按二維矩陣排列的檢測元件的任何X射線檢測器。
(3)上述每個實施例中，作為示例，描述了用於檢測X射線的X射線檢測器。本發明並不限於特定類型的輻射檢測器，比如，也可被用於伽馬射線檢測器，檢測服用放射性同位素(RI)的患者所發射的伽馬射線，比如用在ECT(發射計算機斷層攝影)設備中。類似地，本發明可應用於以上述ECT設備為示例，檢測輻射的任何成像設備。
(4)上述每個實施例中，FPD 3是直接轉換型檢測器，具有用於將入射輻射直接轉換為電荷信號的輻射(各實施例中為X射線)敏感半導體。代替輻射敏感型，檢測器可以是具有光敏半導體和閃爍體的間接轉換型，其中由閃爍體將入射輻射轉換為光，並由光敏半導體將光轉換為電荷信號。
(5)第一實施例中，利用等式(1)(即X＝(XL-XR)/2)得出校正量X。在第二實施例中，利用等式(11)(即X＝{(XL-XR)}/2×αt)得出校正量X。在把校正量X應用於包括在第j行像素並屬於左區L的每個像素的信號電平時，從像素信號電平中減去校正量X(Pij-X)。在把校正量X應用於屬於右區R的第j行像素中像素的信號電平時，將校正量X與像素的信號電平相加(Pij+X)。作為代替，在第一實施例中可以通過把來自下式(2)的校正量X′加於每個像素上，或者在第二實施例中通過把來自下式(12)的校正量X′加於每個像素上，藉以校正每個像素X′＝(XR-XL)/2 ……(2)X′＝{(XR-XL)}/2×αt……(12)在上式(12)中，與第二實施例中一樣，α小於1，並且t是從邊界到像素的距離。
利用來自等式(2)或(12)的校正量X′，在把校正量X加於包括在第j行像素並屬於左區L的每個像素的信號電平時，將校正量X』與像素的信號電平相加(Pij+X′)。在把校正量X加於屬於右區R的第j行像素中的像素的信號電平時，從像素的信號電平中減去校正量X′，即(Pij-X′)。對垂直方向也可以實行類似的校正。
(6)在上述第一實施例中，利用等式(1)(即X＝(XL-XR)/2)得出校正量X，並將此校正量X加於每個像素的信號電平，以校正該像素。這可能會導致過度校正。因此，如以下等式(3)所示，可以將校正量X與固定的比例α相乘，從而使其變小。在等式中，α小於1。
Y＝α·X＝α·(XL-XR)/2……(3)將此校正量Y加於每個像素的信號電平，以校正該像素。已經通過實驗確認，大約0.7的α可實現適宜的校正。可以對垂直方向實行類似的校正。
(7)上述第一實施例中，通過等式(1)(即X＝(XL-XR)/2)得出校正量X，並將此校正量X加於每個像素的信號電平，以校正該像素。信號電平差在邊界附近表現明顯。像素距離邊界越遠，即從邊界到像素的距離越長，像素電平差對該像素的信號電平的影響越小。因此，可以採用第二實施例那樣的加權進行校正。
也就是說，有如第二實施例的圖9所示，在從邊界Bv到像素的距離(即像素數)為t的情況下，可以將較小的權重分配給從邊界Bv到像素較長的距離，如以下等式(4)所示。可以通過將以平均值表示的統計信息加於像素的信號電平來校正每個像素。
Y′＝α.X/(t-α)……(4)可以通過把來自等式(4)的校正量Y′加於每個像素的信號電平，進一步減小像素間的信號電平差，以校正該像素。已經通過實驗確認，大約0.02到0.05的α可實現適宜的校正。可以對垂直方向執行類似的校正。
距離t並不限於像素的數目，也可以是與像素數成正比的數值，或以預定數目與像素數相加的數值。
本發明並不限於任何特定的加權模式，包括比如第二實施例中等式(11)所示，由αt與α的乘積(α小於1)進行加權，或者比如與第一實施例的加權有關的上述改型的等式(4)所示的加權。例如，可以只將距離t用作上述等式(4)中的分母。校正量Y′可以是通過減去距離t而不是除以距離t所得的值。可用以下等式(13)或(14)代替第二實施例中的等式(11)，其中，通過使距離t作為分母來分配權重X＝(XL-XR)/2×1/t ……(13)X＝(XL-XR)/2×β/(t-β)……(14)已經通過實驗確認，大約0.02到0.05的β可實現適宜的校正。
因此，本發明並不限於上述等式(4)或等式(11)，只要將較小的權重分配給從邊界Bv到像素的較長距離，並且通過把以平均值表示的這種統計信息加於像素的信號電平來校正每個像素。
(8)上述第二實施例中，如等式(11)(X＝{(XL-XR}/2×αt)那樣計算反映加權的校正量X，並以避免過度校正的方式，將校正量加於每個像素的信號電平來進行校正。只要能夠避免過度校正，如第一實施例的圖6所示那樣，就可以從上述等式(11)中去除權重，如以下等式(15)所示X＝(XL-XR)/2……(15)為了從上述等式(12)中去除權重，上述等式(15)中的平均值XR和XL是可互換的。對垂直方向也可以類似地去除權重。
(9)在上述每個實施例中，平均值是從右區R和左區L中抽樣的8×8區域或4×4區域TR和TL的信號電平平均值。作為代替，可以使用所有像素的信號電平的平均值。即本發明可以使用至少部分像素的信號電平的平均值。可以對垂直方向實行類似的校正。
(10)在上述每個實施例中，作為示例，平均值是與像素信號電平的分布有關的統計信息。本發明並不限於平均值，也可以使用通常所用的任何統計信息。例如，這種統計信息是信號電平的中值、信號電平的最頻值和信號電平的加權平均。中值是位於一組信號電平值的中間位置的數值。最頻值是直方圖中具有最大計數的值。加權平均是具有根據距邊界的距離而改變的權重的平均值(即加權平均值)。可以組合兩個或多個不同的統計信息，如平均值和中值的組合。
(11)在上述第二實施例中，所述特定條件是A平均值之間差(XL-XR)的絕對值為50或更小，以及是B平均值之間差(XL-XR)的絕對值是較小平均值的0.1倍或更小。所述特定條件並不限於此，只要統計信息(如平均值)之間差的絕對值不超過預定值即可。對於條件A，預定值是數字值50(十進位記數法)，但並不限於50。但是，即使統計信息不是平均值的情況下，優選的是，條件A是統計信息之間差的絕對值為50或更小。在預定值不是50的情況下，優選地選擇25到100的範圍內的值。對於條件B，所使用的固定相乘因子是0.1或更小。但是，統計信息之間差的絕對值可以高於較小統計信息的0.1倍。裝置固定的相乘因子最好小於1。
(12)在上述第二實施例中，所述特定條件是A平均值之間差(XL-XR)的絕對值為50或更小，以及是B平均值之間差(XL-XR)的絕對值是較小平均值的O.1倍或更小。可以使用其中統計信息之間差的絕對值小於預定值的其他特定條件的組合。相反，可以只將條件A和B之一用作特定條件。當然，可以單獨使用其中統計信息之間差的絕對值小於預定值的其他特定條件，並且可以只在滿足此條件時，才實行校正處理。
(13)在上述實施例中，所述特定條件是A平均值之間差(XL-XR)的絕對值為50或更小，以及是B平均值之間差(XL-XR)的絕對值是較小平均值的0.1倍或更小。當滿足條件A和B中的至少一個時，實行校正處理。作為代替，可以只在同時滿足條件A和B時，才實行處理。也可以應用於除特定條件A和B以外的其他條件。
(14)在上述實施例中，當不滿足所述特定條件時，不執行校正，而將未改變的信號電平用作每個像素的信號電平。這並不是限制性的。也就是說，如果至少對於統計信息之間差的絕對值應當超過預定值的位置不執行校正，執行不同於所述校正的處理。例如，當不滿足特定條件時，可以均等地對所有像素的信號電平進行乘法。
在不脫離本發明精神或本質特點的前提下，可以按照其他特定形式具體實現本發明，因此，應當參照所附的權利要求，而不是前述說明書來表示本發明的範圍。
權利要求
1.一種用於根據輻射檢測信號獲得射線照相圖像的射線照相設備，包括射線發射裝置，用於向待檢查對象發射輻射；輻射檢測裝置，用於檢測透過所述對象的輻射；統計計算裝置，用於根據所述輻射檢測信號計算與像素信號電平的分布有關的統計信息，當在像素排列的水平或垂直延伸的邊界兩側發生信號電平差時，所述統計計算裝置進行操作，以計算由所述邊界劃分的兩個區域的所述統計信息；以及像素校正裝置，用於通過將與所述兩個區域的統計信息之間差有關的校正量加在每個像素的信號電平上，進行對每個像素的校正，以減小所述信號電平差。
2.根據權利要求1所述的射線照相設備，其特徵在於，所述像素校正裝置被設置成僅在滿足統計信息之間所述差的絕對值小於預定值的特定條件時，實行所述校正。
3.一種處理輻射檢測信號的方法，用於根據來自被發射的並透過待檢查對象的輻射的輻射檢測信號獲得射線照相圖像，所述處理輻射檢測信號的方法包括以下步驟根據所述輻射檢測信號計算與像素信號電平的分布有關的統計信息，並在像素排列的水平或垂直延伸的邊界兩側發生信號電平差時，計算由所述邊界劃分的兩個區域的所述統計信息；以及通過將與所述兩個區域的統計信息之間差有關的校正量加到每個像素的信號電平上，進行對每個像素的校正，以減小所述信號電平差。
4.根據權利要求3所述的處理輻射檢測信號的方法，其特徵在於，所述統計信息至少是部分所述像素的信號電平的平均值。
5.根據權利要求3所述的處理輻射檢測信號的方法，其特徵在於，通過以隨著從所述邊界到每個像素距離的增加而逐漸減小的權重，將所述校正量加在每個像素的信號電平上，校正每個像素。
6.根據權利要求3所述的處理輻射檢測信號的方法，其特徵在於，僅在滿足統計信息之間差的絕對值小於預定值的特定條件時，實行所述校正。
7.根據權利要求6所述的處理輻射檢測信號的方法，其特徵在於，在不滿足所述特定條件時，省略所述校正，並保持每個像素的信號電平不變，將保持不變的信號電平用作每個像素的信號電平。
8.根據權利要求6所述的處理輻射檢測信號的方法，其特徵在於，所述統計信息是信號電平的平均值，所述特定條件是所述平均值之間差的絕對值最多為50。
9.根據權利要求6所述的處理輻射檢測信號的方法，其特徵在於，所述特定條件是統計信息之間的所述差的絕對值至多具有與所述兩個區域的所述統計信息中較小的一個相比的固定比值。
10.根據權利要求6所述的處理輻射檢測信號的方法，其特徵在於，所述統計信息是信號電平的平均值，所述特定條件是所述平均值之間差的絕對值至多是較小平均值的0.1倍。
11.根據權利要求6所述的處理輻射檢測信號的方法，其特徵在於，所述統計信息是信號電平的平均值。
12.根據權利要求6所述的處理輻射檢測信號的方法，其特徵在於，所述統計信息是信號電平的中值。
13.根據權利要求6所述的處理輻射檢測信號的方法，其特徵在於，所述統計信息是信號電平的最頻值。
14.根據權利要求6所述的處理輻射檢測信號的方法，其特徵在於，所述統計信息是信號電平的加權平均值。
15.根據權利要求6所述的處理輻射檢測信號的方法，其特徵在於，在不滿足所述特定條件時，執行除所述校正以外的其他處理。
16.根據權利要求6所述的處理輻射檢測信號的方法，其特徵在於，通過以隨著從所述邊界到每個像素的距離增加而逐漸減小的權重，將所述校正量加在每個像素的信號電平上，校正每個像素。
17.根據權利要求6所述的處理輻射檢測信號的方法，其特徵在於，提供多個預定條件，並在滿足特定條件中的至少一個時，實行所述校正。
18.根據權利要求6所述的處理輻射檢測信號的方法，其特徵在於，提供多個預定條件，並且只在滿足全部特定條件時，實行所述校正。
19.根據權利要求6所述的處理輻射檢測信號的方法，其特徵在於，對所述邊界與所述對象的結構相交的位置，實行所述校正。
20.根據權利要求19所述的處理輻射檢測信號的方法，其特徵在於，對所述邊界與所述對象的體線相交的位置，實行所述校正。
全文摘要
在垂直延伸的邊界兩側發生的像素信號電平差是一類源於像素信號電平分布的信號電平差。因此，可通過把從與像素信號電平分布有關的統計信息(平均值)得到的校正量加在每個像素的信號電平上，減小在像素排列的水平方向上發生的像素信號電平差，以校正每個像素。只在滿足統計信息之間異的絕對值至多為預定值的特定條件(條件A或B)時，實行所述校正。從而，可以避免對統計信息之間差的絕對值超過預定值的位置實行校正而產生的假像。
文檔編號H04N5/335GK1689514SQ20051006597
公開日2005年11月2日 申請日期2005年4月19日 優先權日2004年4月22日
發明者岡村升一 申請人:株式會社島津製作所