專利名稱：抑制x射線圖像中重像偽影的方法及相應(yīng)的x射線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于抑制X射線圖像中人為重像的方法，其中，[通過X射線的照射，以時(shí)間順序?qū)σ粋€(gè)或多個(gè)位于至少一個(gè)用于生成可見圖像的固體探測(cè)器中間連接處的對(duì)象產(chǎn)生大量的X射線照片，并從每幅新產(chǎn)生的X射線圖像中電去除先前算出的校正圖像(偏差圖像)。]本發(fā)明還涉及一種用于產(chǎn)生X射線圖像的X射線裝置，其具有至少一個(gè)X射線源、一個(gè)固體探測(cè)器和一個(gè)圖像處理裝置，其中，該圖像處理裝置用于根據(jù)上述方法校正所拍攝的X射線圖像。
背景技術(shù)：
成像X射線裝置，特別是用于醫(yī)療診斷的成像X射線裝置已經(jīng)公知。對(duì)這樣的X射線裝置，在以前、以及在現(xiàn)在仍部分地通過直接將X射線照射到對(duì)輻射敏感的膠片上來獲得所產(chǎn)生的圖像。隨著技術(shù)的發(fā)展，為了改善圖像效能，用所謂的可以數(shù)字X射線成像的固體探測(cè)器來替代膠片。這種固體探測(cè)器例如是碘化銫閃爍器，其中，通過X射線量子產(chǎn)生光脈沖，這些光脈沖又通過相應(yīng)配置的光電二極管矩陣被轉(zhuǎn)換為電荷，并且這些電荷被讀出。這種也稱為直接X射線轉(zhuǎn)換器的固體探測(cè)器具有這樣的缺點(diǎn)，即，基于該固體探測(cè)器的特性，會(huì)出現(xiàn)所謂的“記憶”效應(yīng)，這種效應(yīng)例如是通過不完全的電荷聚集或通過探測(cè)器材料中被深度激發(fā)的、以后才熱感應(yīng)排空的能級(jí)產(chǎn)生的。其結(jié)果是，在探測(cè)器中，殘留了以前所拍攝照片中的剩余信號(hào)，它會(huì)與以后產(chǎn)生的圖像疊加在一起。當(dāng)然，兩幅前后緊接著產(chǎn)生的照片之間的時(shí)間距離越短，或者所應(yīng)用的、產(chǎn)生照片的X射線劑量越大，這種效應(yīng)也就越大。
除了這種只基于所進(jìn)行的拍攝才出現(xiàn)的剩余圖像效應(yīng)之外，固體探測(cè)器還具有在圖像點(diǎn)到圖像點(diǎn)之間不同的特性，例如暗電流、漏電流或像素容量。此外，每個(gè)讀出信道同樣通過不同的功率容量、輸入放大器的輸入容量等等來利用不同的特性。為了產(chǎn)生低噪聲的圖像，必須通過將只含有背景效果而無圖像信息的校正圖像從對(duì)象照片中消除來消除上述效應(yīng)。
因此，為了改善所拍攝的數(shù)字X射線圖像的圖像質(zhì)量，例如在歐洲專利文獻(xiàn)EP 0642264B1中公開了一種這樣的方法，從所拍攝的X射線圖像中電消除先前確定的校正圖像，并由此減少由于探測(cè)器矩陣的特殊特性或由于探測(cè)器矩陣上的剩余電荷而出現(xiàn)的可能的偽影(Artefakte)。
當(dāng)然，一方面在定義將從當(dāng)前圖像中減去的校正圖像時(shí)，使先前的拍攝和拍攝校正圖像(無需對(duì)象即可進(jìn)行)之間的時(shí)間盡可能長是有利的，以便保持較小的“記憶”效應(yīng)。然而，另一方面，該校正圖像應(yīng)當(dāng)盡可能是當(dāng)前的，以便對(duì)探測(cè)器矩陣的更改能盡可能與實(shí)際拍攝時(shí)刻的狀態(tài)一致。
因此，如果為了校正新圖像而采用一幅基于“記憶”效應(yīng)還包含部分舊照片的校正圖像，則在校正的新圖像上會(huì)出現(xiàn)所謂的“重像”，其源自較早照片的剩余物。另一方面，太早的校正圖像雖然不包含“重像”信息，但在時(shí)間上距離待校正的照片太遠(yuǎn)，會(huì)產(chǎn)生很大的統(tǒng)計(jì)噪聲。因?yàn)槟菚r(shí)獲得的校正值會(huì)由于其時(shí)間變化而不再和當(dāng)前有待處理的校正值一致。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種減小現(xiàn)有重像偽影的方法，但同時(shí)使照片中的背景噪聲盡可能保持在最小。
本發(fā)明人了解，可以通過對(duì)在當(dāng)前X射線拍攝之前所拍攝的校正圖像進(jìn)行相應(yīng)的處理和統(tǒng)計(jì)求值來識(shí)別該校正照片中的剩余圖像部分有多大。通過對(duì)該值的認(rèn)識(shí)，現(xiàn)在可以決定哪種方式更有利，是采用較早的具有較少剩余圖像部分的校正圖像照片還是采用最近的當(dāng)前校正圖像照片來校正當(dāng)前照片。
根據(jù)這一基本思想，本發(fā)明人建議，對(duì)本身已公知的用于抑制X射線圖像中重像偽影的方法，其中，通過X射線照射，以時(shí)間順序?qū)σ粋€(gè)或多個(gè)位于至少一個(gè)用于生成可見圖像的固體探測(cè)器的中間連接處的對(duì)象產(chǎn)生多幅X射線照片，并從每幅當(dāng)前產(chǎn)生的X射線圖像中電去除先前確定出的校正圖像(偏差圖像)，這樣進(jìn)行改進(jìn)通過未暴光的照片(Leeraufmahme)產(chǎn)生最后確定的校正圖像，并在使用該校正圖像之前，檢查現(xiàn)有的剩余圖像效應(yīng)，在超過剩余圖像效應(yīng)成分(剩余圖像成分)的預(yù)定邊界值時(shí)，至少部分不采用最近的校正圖像，而將較早的通過未暴光照片確定的、具有較少剩余圖像成分的校正圖像至少部分地用于校正當(dāng)前X射線圖像。
根據(jù)本發(fā)明，完全不采用最近的校正圖像，而完全由較早的校正圖像來代替。
另一方面，也可以通過由舊校正圖像和最近的校正圖像形成圖像點(diǎn)的浮動(dòng)加權(quán)平均值，將最近校正圖像只部分地轉(zhuǎn)變?yōu)樾滦Ｕ龍D像，并由此產(chǎn)生一幅可以用于校正的校正圖像。
根據(jù)本發(fā)明，為了確定當(dāng)前校正圖像中的剩余圖像成分，可以從該當(dāng)前校正圖像中重新減去沒有剩余圖像成分的校正圖像，從而可以很容易地從由此得到的圖像中識(shí)別出剩余圖像成分。
此外，為了確定剩余圖像成分，利用圖像技術(shù)象處理常規(guī)X射線照片那樣處理當(dāng)前校正圖像。
一種用于確定校正圖像中剩余圖像成分的方法在于，對(duì)該校正圖像的圖像點(diǎn)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)求值，其中，例如將所確定的校正圖像的圖像點(diǎn)值的信號(hào)值和/或標(biāo)準(zhǔn)偏差用作剩余圖像成分大小的度量。
由于對(duì)數(shù)字化X射線圖像的總面積進(jìn)行完全的統(tǒng)計(jì)求值需要很大的計(jì)算量，因此，為了避免大量計(jì)算，也可以首先綜合校正圖像的部分區(qū)域，然后將每個(gè)綜合的區(qū)域作為一個(gè)新的、待計(jì)算的圖像圖像點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。這種用于減小計(jì)算量的技術(shù)基本上以術(shù)語“融合”(Binnung)為公眾所知。
另一種用于減小計(jì)算量的方法在于，對(duì)于統(tǒng)計(jì)求值只考慮校正圖像的部分區(qū)域，其中，所考慮的部分區(qū)域可以是從圖像矩陣中選出的行和/或列，也可以只考慮從圖像矩陣中選出的特定區(qū)域。此外，還可以從圖像點(diǎn)中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)隨機(jī)取樣，以便對(duì)整幅圖像進(jìn)行統(tǒng)計(jì)觀察。
此外優(yōu)選的是，在統(tǒng)計(jì)求值之前，對(duì)校正圖像進(jìn)行具有不同核大小的低通濾波，其中，通過具有較小核(Kernel)的低通濾波消除統(tǒng)計(jì)噪聲，通過具有較大核的低通濾波去除零附近的波動(dòng)，例如由溫度或電偏差引起的波動(dòng)。
為了判斷校正圖像中是否含有過高的剩余圖像成分，還可以利用以下事實(shí)，即，校正圖像中在預(yù)先給定的波動(dòng)范圍之外的圖像點(diǎn)數(shù)是否最小。
本方法還通過以下方式獲得了改進(jìn)，即，對(duì)預(yù)定的邊界值進(jìn)行時(shí)間匹配，超過該邊界值即認(rèn)為具有過高的剩余圖像成分，由此，可以考慮到關(guān)于校正圖像與實(shí)際X射線照片之間時(shí)間距離的相互矛盾的要求。
此外，根據(jù)本發(fā)明的上述方法和基本思想，本發(fā)明人還建議，對(duì)本身已公知的用于產(chǎn)生X射線圖像的、具有至少一個(gè)X射線源、一個(gè)固體探測(cè)器和一個(gè)用于校正所拍X射線圖像的圖像處理裝置的X射線裝置這樣進(jìn)行改進(jìn)，即，該圖像處理裝置具有用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的部件，優(yōu)選至少具有一帶有存儲(chǔ)器和程序部件的處理器。


以下通過結(jié)合附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施方式的描述，進(jìn)一步說明本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。以下將借助附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。其中，示出了圖1為一固體探測(cè)器的部分外觀示意圖；圖2為用于校正X射線照片的現(xiàn)有方法；圖3舉例示出了X射線拍攝的時(shí)間順序；圖4為根據(jù)本發(fā)明的校正方法的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了固體探測(cè)器1的截面。固體探測(cè)器1主要由設(shè)置在讀出矩陣4上的、一般是由碘化銫構(gòu)成的閃爍器層2組成。讀出矩陣4具有多個(gè)棋盤狀分布的圖像點(diǎn)(像素)5，其中，每個(gè)圖像點(diǎn)都包含一光電二極管5′，用于探測(cè)由于X射線3照射進(jìn)閃爍器層2而出現(xiàn)的光信號(hào)。此外，各像素5除了包含將光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光電二極管5′之外，還包含一開關(guān)6，借助它讀出該電信號(hào)。以這種方式，通過讀出多個(gè)棋盤狀分布的像素5，可以產(chǎn)生具有圖像信息矩陣的電圖像，其中的圖像信息可以做進(jìn)一步處理。
基于固體探測(cè)器的特殊性質(zhì)，為了獲得優(yōu)化的X射線照片，有必要對(duì)早期的圖像信息進(jìn)行后處理。這種后處理是在不對(duì)對(duì)象進(jìn)行X射線拍攝、也就是在沒有X射線照射的階段拍攝未暴光的校正圖像8來進(jìn)行的。然后借助相減的方法，將該校正圖像從隨后拍攝的X射線照片7中減去，然后通過增益圖像12進(jìn)行增益校正13，最后作為經(jīng)過偏移校正和增益校正的X射線圖像14用于進(jìn)一步的圖像處理15。其它校正，例如對(duì)缺陷像素的校正，可以隨后進(jìn)行。
圖3示出了這類拍攝的時(shí)間順序的一個(gè)例子。它示出了時(shí)間軸t。在時(shí)間軸t下面，示出了校正圖像01至07的校正圖像產(chǎn)生時(shí)間過程，時(shí)間軸t的上面，是所產(chǎn)生的X射線圖像R1至R2的時(shí)間過程。
在兩次拍攝X射線圖像R1和R2之間拍攝校正圖像03，其通過前不久拍攝的X射線圖像R1還包含該X射線圖像R1的剩余圖像成分。如果現(xiàn)在采用該校正圖像03，以便校正隨后拍攝的X射線圖像R2，則仍包含在校正圖像03中的剩余圖像成分會(huì)產(chǎn)生仍源自X射線圖像R1的、所不期望的陰影(重像)。如果使用以前拍攝的不包含或只包含很少剩余圖像成分的校正圖像02來校正X射線圖像R2，則會(huì)從該X射線照片R2中獲得大大改善的X射線圖像。這里，可以進(jìn)一步避免產(chǎn)生重像，另一方面，拍攝校正圖像02和X射線照片R2之間的距離仍很短，以致作為校正圖像對(duì)當(dāng)前探測(cè)特性仍然很重要。
圖4再次說明了基于本發(fā)明的思想，其示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的圖像校正的流程。
圖4同樣示出了借助減法和隨后用增益圖像12進(jìn)行的增益校正13，通過校正圖像10校正X射線照片7的基本方法。接著，對(duì)所獲得的圖像14進(jìn)行進(jìn)一步的圖像處理15。然而，本方法的新穎之處在于，首先將校正圖像8.n通過檢查方法16，以取代不經(jīng)過檢查就使用最后拍攝的校正圖像8.n，其中，對(duì)可能的剩余圖像成分進(jìn)行探測(cè)，并確定采用哪一幅圖像更為有利，是最近的校正圖像8.n還是以前拍攝的校正圖像8.n-x。
比較新舊剩余圖像成分的另一個(gè)結(jié)果還在于，通過在以前測(cè)量的或同樣計(jì)算出的校正圖像的圖像點(diǎn)之間形成浮動(dòng)加權(quán)的平均值來產(chǎn)生新的校正圖像，從而在不采用和完全采用所拍攝的校正圖像之間找到了折衷點(diǎn)。這里，可以通過選擇相應(yīng)的權(quán)重因子，既考慮當(dāng)前拍攝的校正圖像的剩余圖像成分，也考慮較早校正圖像的形成時(shí)間，其中，這些權(quán)重因子一方面較少地考慮較早的圖像，而較多地考慮較新的圖像，另一方面，相對(duì)于具有較少剩余圖像成分的圖像，減小對(duì)具有較高剩余圖像成分的圖像的估值。
探測(cè)剩余圖像成分已在前面詳細(xì)說明過，它主要基于以下事實(shí)，即，照片中的剩余圖像成分沒有常規(guī)的統(tǒng)計(jì)波動(dòng)，而基于其自身的統(tǒng)計(jì)特性波動(dòng)的固體探測(cè)器的校正拍攝中的其余校正值沒有規(guī)律，而是有利的隨機(jī)行為。
在本發(fā)明的一種簡單實(shí)施方式中，根據(jù)圖4示出的方法，在當(dāng)前校正圖像的剩余圖像成分過高的情況下，則再次分別采用以前獲得的校正圖像。然而，還可以綜合過去的校正圖像，在校正圖像的形成時(shí)間和剩余圖像成分之間找到最佳折衷點(diǎn)，并相應(yīng)地選擇要應(yīng)用的校正圖像。
可以理解，在不背離本發(fā)明范圍的情況下，本發(fā)明的上述特征不僅在上述組合中，還能在其它組合中或獨(dú)立應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種抑制X射線圖像中的重像偽影的方法，其中，-通過X射線照射(3)，以時(shí)間順序?qū)σ粋€(gè)或多個(gè)位于至少一個(gè)用于產(chǎn)生可見圖像的固體探測(cè)器(1)的中間連接下的對(duì)象產(chǎn)生多幅X射線照片(R1，R2)；-從每幅當(dāng)前產(chǎn)生的X射線圖像(7)中電去除一以前確定的校正圖像(8)，其特征在于，-通過未暴光的照片產(chǎn)生最后確定的校正圖像(8.n)，并在使用該校正圖像之前，檢查現(xiàn)有的剩余圖像效應(yīng)；-在超過對(duì)剩余圖像效應(yīng)成分(剩余圖像成分)的預(yù)定邊界值時(shí)，至少部分不采用該最近的校正圖像(8.n)；-至少部分地使用較早通過未暴光照片確定的、具有較少剩余圖像成分的校正圖像(8.n-x)來校正該當(dāng)前X射線圖像(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，完全不采用最近的校正圖像，而由較早的校正圖像(8.n-x)代替。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過由舊校正圖像和所述最后校正圖像的圖像點(diǎn)(5)構(gòu)成浮動(dòng)加權(quán)的平均值，將最近校正圖像(8.n)部分產(chǎn)生為新的校正圖像，并用于校正。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了確定當(dāng)前校正圖像(8.n)的剩余圖像成分，從該當(dāng)前校正圖像(8.n)中減去沒有剩余圖像成分的較早校正圖像(8.n-x)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了確定所述剩余圖像成分，利用圖像技術(shù)象處理常規(guī)X射線照片那樣處理所述當(dāng)前校正圖像(8)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了確定校正圖像(8)中的剩余圖像成分，對(duì)校正圖像(8)的圖像點(diǎn)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)求值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，將所確定的校正圖像(8)的圖像點(diǎn)值的信號(hào)值和/或標(biāo)準(zhǔn)偏差用作剩余圖像成分大小的度量。
8.根據(jù)權(quán)利要求6至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，首先綜合所述校正圖像(8)的部分區(qū)域用于所述統(tǒng)計(jì)求值，優(yōu)選是求平均值，然后將每個(gè)所綜合的區(qū)域作為圖像點(diǎn)來進(jìn)行計(jì)算。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述統(tǒng)計(jì)求值只考慮所述校正圖像(8)的部分區(qū)域。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所考慮的校正圖像(8)的部分區(qū)域是從圖像矩陣中選出的行和/或列。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所考慮的校正圖像(8)的部分區(qū)域是從圖像矩陣中選出的區(qū)域。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所考慮的校正圖像(8)的部分區(qū)域是在圖像矩陣(4)的圖像點(diǎn)(5)上的統(tǒng)計(jì)隨機(jī)取樣。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述統(tǒng)計(jì)求值之前，對(duì)所述校正圖像(8)進(jìn)行低通濾波。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述校正圖像(8)中，須使位于預(yù)先給定的波動(dòng)范圍之外的圖像點(diǎn)的數(shù)量最小，此時(shí)，不采用該校正圖像(8)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)所述預(yù)定邊界值進(jìn)行時(shí)間上的匹配。
16.一種用于產(chǎn)生X射線圖像的X射線裝置，具有至少一個(gè)X射線源、一個(gè)固體探測(cè)器(1)和一個(gè)用于校正(11，13)所拍攝的X射線圖像(7)的圖像處理裝置，其特征在于，該圖像處理裝置具有用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1至15中至少一項(xiàng)所述的方法的部件，優(yōu)選至少具有一帶有存儲(chǔ)器和程序部件的處理器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種抑制X射線圖像中的重像偽影的方法，其中，－通過X射線照射(3)，以時(shí)間順序?qū)σ粋€(gè)或多個(gè)位于至少一個(gè)用于產(chǎn)生可見圖像的固體探測(cè)器(1)的中間連接下的對(duì)象產(chǎn)生多幅X射線照片(R1，R2)；從每幅當(dāng)前產(chǎn)生的X射線圖像(7)中電去除一以前確定的校正圖像(8)；通過未暴光的照片產(chǎn)生最后確定的校正圖像(8.n)，并在使用該校正圖像之前，檢查現(xiàn)有的剩余圖像效應(yīng)；在超過對(duì)剩余圖像效應(yīng)成分(剩余圖像成分)的預(yù)定邊界值時(shí)，至少部分不采用該最近的校正圖像(8.n)；至少部分地使用較早通過未暴光照片確定的、具有較少剩余圖像成分的校正圖像(8.n－x)來校正該當(dāng)前X射線圖像(7)。
文檔編號(hào)H04N5/359GK1447636SQ0310768
公開日2003年10月8日 申請(qǐng)日期2003年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月26日
發(fā)明者馬丁·斯潘 申請(qǐng)人:西門子公司