成像系統、其圖像處理方法及其程序的制作方法

專利名稱：成像系統、其圖像處理方法及其程序的制作方法
技術領域：
本發明涉及成像裝置、其圖像處理方法及其程序。具體而言，本發明涉及用于成像系統的成像裝置、其圖像處理方法及其程序，適用于醫療診斷中的諸如一般放射線照相的靜止圖像放射線照相或諸如熒光透視放射線照相的移動圖像放射線照相。在本發明中，輻射包含諸如α射線、β射線和Y射線的通過放射性衰減發射的粒子(包含光子)束和諸如X射線、粒子束和宇宙射線的能量大于等于以上的射線的能量的射束。
背景技術：
近年來，作為用于X射線醫療診斷成像或非破壞性檢查的放射線照相裝置，包括由半導體材料形成的平板檢測器(以下，簡稱為FPD)的放射線照相成像裝置已開始投入實用。這種放射線照相成像裝置在醫療診斷成像中被用作例如用于諸如一般放射線照相的靜止圖像放射線照相或諸如熒光透視放射線照相的移動圖像放射線照相中的數字成像裝置。在使用數字成像裝置的熒光透視放射線照相中，在專利文獻1中公開的用于處理熒光透視圖像的方法和裝置是可用的。在在專利文獻1中公開的方法和裝置中，通過在掃描被檢體之后產生至少兩個暗圖像產生滯后(殘像(afterimage))預測模型，掃描被檢體， 并且在掃描期間周期性地更新滯后預測模型。并且，研究了以上的放射線照相成像裝置的在被FPD讀取的區域(視野尺寸)和 X射線的輻射區域之間切換的能力。但是，在執行切換以增加輻射區域的情況中，像素的靈敏度或暗輸出在FPD的被照區域和非被照區域之間不同。因此，獲得的圖像可包含受輻射區域影響的幻影(圖像段差(st印))，從而導致圖像質量下降。在專利文獻2中，進行執行圖像處理以校正這種受輻射區域影響的幻影等的檢查。具體而言，基于包含幻影并通過均勻的照射獲得的數據對于各X射線照射條件獲得幻影校正系數。從獲得的幻影校正系數， 獲得與用于收集關于作為輻射區域的被檢查部位的數據的X射線照射條件對應并與從X射線照射開始花費的時間對應的所需幻影校正系數。因此，通過使用需要的幻影校正系數校正關于被檢查部位的數據，并且，產生校正的圖像數據。引文列表專利文獻專利文獻1 美國專利申請公開No. 2004/0218729專利文獻2 日本特開No. 2008-16784
發明內容
技術問題在在專利文獻2中公開的校正技術中，可通過使用通過均勻照射獲得的包含幻影的數據，即靈敏度數據，確定校正系數，但是，基于從可導致幻影的FPD獲得的圖像信號中包含的殘像量的校正可能是不可行的。因此，可能難以產生并處理充分校正的圖像數據。并且，在輻射區域的切換中，如在專利文獻1中公開的那樣，如果通過在掃描被檢體之后產生至少兩個暗圖像產生滯后(殘像)預測模型，并且將其更新，那么在切換之后可需要一些時間以開始X射線的照射。問題的解決方案經過對提供針對在不降低圖像質量的情況下改變輻射區域、并且輻射場的切換僅需要較短的時間的成像系統進行深入研究，本發明的發明人實現了本發明的以下的方面。本發明的一方面提供一種放射線照相成像系統，該放射線照相成像系統包括檢測器，包含分別具有被配置為將輻射或光轉換成電荷的轉換元件的多個像素，并被配置為輸出與施加的輻射或光對應的圖像數據；和圖像處理單元，被配置為對于圖像數據執行圖像處理。檢測器具有在第一輻射場中出現照射的第一區域、和在比第一輻射場大的第二輻射場中出現照射的第一區域以外的第二區域。圖像處理單元包含存儲單元，被配置為存儲基于輻射或光的積分劑量和像素的暗輸出特性的暗輸出信息；測量單元，被配置為測量作為照射包含于第一區域中的第一像素的輻射或光的積分劑量的第一積分劑量、和作為照射包含于第二區域中的第二像素的輻射或光的積分劑量的第二積分劑量；和校正單元，被配置為當出現從第一輻射場到第二輻射場的切換時，基于從存儲單元獲得的暗輸出信息和通過測量單元測量的第一積分劑量和第二積分劑量來校正圖像數據內的第一像素的數據和第二像素的數據中的至少一個。本發明的另一方面提供一種用于對于與施加的輻射或光對應并從檢測器被輸出的圖像數據執行圖像處理的圖像處理方法，所述檢測器包含分別具有被配置為將輻射或光轉換成電荷的轉換元件的多個像素，所述圖像處理方法包括以下的步驟測量第一積分劑量和第二積分劑量，第一積分劑量是照射包含于第一區域中的第一像素的輻射或光的積分劑量，第一區域是在第一輻射場中施加輻射或光的檢測器中的區域，第二積分劑量是照射包含于第二區域中的第二像素的輻射或光的積分劑量，第二區域是在比第一輻射場大的第二輻射場中施加輻射或光的檢測器中的第一區域以外的區域；和當出現輻射場的改變時， 基于輻射或光的積分劑量、事先獲得并基于像素的暗輸出特性的暗輸出信息、和測量的第一積分劑量和第二積分劑量，校正圖像數據內的第一像素的數據和第二像素的數據中的至少一個。本發明的另一方面提供一種用于導致計算機對于與施加的輻射或光對應并從檢測器被輸出的圖像數據執行圖像處理的程序，所述檢測器包含分別具有被配置為將輻射或光轉換成電荷的轉換元件的多個像素，該程序導致計算機執行以下的步驟測量第一積分劑量和第二積分劑量，第一積分劑量是照射包含于第一區域中的第一像素的輻射或光的積分劑量，第一區域是在第一輻射場中施加輻射或光的檢測器中的區域，第二積分劑量是照射包含于第二區域中的第二像素的輻射或光的積分劑量，第二區域是在比第一輻射場大的第二輻射場中施加輻射或光的檢測器中的第一區域以外的區域；和當出現輻射場的改變時，基于輻射或光的積分劑量、事先獲得并基于像素的暗輸出特性的暗輸出信息和測量的第一積分劑量和第二積分劑量校正圖像數據內的第一像素的數據和第二像素的數據中的至少一個。本發明的有利效果根據本發明，可以提供減少受輻射區域影響的幻影(圖像段差)并且在不降低圖像質量的狀態下僅需要短時間用于根據輻射區域的改變的輻射場切換的成像裝置和系統。


圖1是根據本發明的包括成像裝置的成像系統的概念框圖。圖2是根據本發明的成像裝置的概念等效電路圖。圖3是示出根據本發明的成像裝置和成像系統的操作的流程圖。圖4A是示出根據本發明的成像裝置和成像系統的操作的定時圖。圖4B是示出根據本發明的成像裝置和成像系統的操作的定時圖。圖4C是示出根據本發明的成像裝置和成像系統的操作的定時圖。圖4D是示出根據本發明的成像裝置和成像系統的操作的定時圖。圖5A是描述本發明的概念和優點的積分劑量對暗輸出的特性圖。圖5B是描述本發明的概念和優點的積分劑量對暗輸出的特性圖。圖5C是描述本發明的概念和優點的積分劑量對暗輸出的特性圖。圖6A是示出根據本發明的被配置為執行校正處理的圖像處理單元的框圖。圖6B是指示積分劑量和校正量的暗輸出信息的查找表。圖7是示出根據本發明的第二實施例的被配置為執行校正處理的圖像處理單元的框圖。圖8A是描述本發明的另一概念和優點的積分劑量對圖像輸出的特性圖。圖8B是描述本發明的另一概念和優點的積分劑量對圖像輸出的特性圖。圖8C是描述本發明的另一概念和優點的積分劑量對圖像輸出的特性圖。
具體實施例方式以下參照附圖詳細描述本發明的實施例。第一實施例參照圖1，根據本發明的實施例的放射線照相成像系統包括成像裝置100、控制計算機108、輻射控制裝置109、輻射產生裝置110、顯示裝置113和控制臺114。成像裝置100 包含平板檢測器(FPD) 104。FPD 104包含具有將輻射或光轉換成電信號的多個像素的檢測單元101、驅動檢測單元101的驅動電路102和輸出來自被驅動的檢測單元101的電信號作為圖像數據的讀取電路103。成像裝置100還包含處理來自FPD 104的圖像數據并輸出處理的圖像數據的信號處理單元105、通過向各構成元件供給控制信號來控制FPD 104的操作的控制單元106和向各構成元件供給偏壓的電源單元107。信號處理單元105從將在后面描述的控制計算機108接收控制信號，并且向控制單元106提供該控制信號。并且，信號處理單元105從讀取電路103接收圖像數據，并且執行將在后面描述的校正處理，并且，校正的圖像數據從成像裝置100被輸出。電源單元107包含被配置為從外部電源(未示出) 或內置電池(未示出)接收電壓并供給檢測單元101、驅動電路102和讀取電路103所需要的電壓的諸如調節器的電源電路。控制計算機108提供輻射產生裝置110和成像裝置100之間的同步化、傳送用于確定成像裝置100的狀態的控制信號，并且對于來自成像裝置100的圖像數據執行用于校正、存儲或顯示的圖像處理。控制計算機108進一步將用于基于來自控制臺114的信息確定輻射的照射條件的控制信號傳送給輻射控制裝置109。
響應來自控制計算機108的控制信號，輻射控制裝置109控制用于從包含于輻射產生裝置110中的輻射源111發射輻射的操作或輻射場孔徑機構112的操作。輻射場孔徑機構112具有能夠改變給定輻射場的功能，所述輻射場為FPD 104的檢測單元101中的施加輻射或與輻射對應的光的被照區域。在實施例中，輻射場孔徑機構112具有能夠在輻射場A和輻射場B之間切換的功能。在與本發明中的第一輻射場對應的輻射場A中，施加與包含于多個像素中的一些像素對應的輻射，例如，當像素的總數為約2800行X約2800列時，這一些像素為約1000行X約1000列。并且，在與本發明的第二輻射場對應的輻射場 B中，施加與比輻射場A大的區域對應的輻射(例如所有像素)。控制臺114被配置為輸入關于被檢體的信息或放射線照相條件作為用于允許控制計算機108執行各種類型的控制的參數，并且，將輸入參數傳送到控制計算機108。顯示裝置113顯示通過控制計算機108 經受圖像處理的圖像數據。下面，參照圖2描述根據本發明的第一實施例的成像裝置。具有與參照圖1描述的要素相同或類似的構成的要素被賦予相同的附圖標記，并且，省略它們的詳細描述。并且， 在圖2中，為了便于描述，示出包含具有3行X3列的像素的FPD的成像裝置。但是，實際上，成像裝置具有更多的像素。例如，17英寸成像裝置具有約2800行X約2800列的像素。檢測單元101具有矩陣狀配置的多個像素。像素中的每一個具有將輻射或光轉換成電荷的轉換元件201和輸出與電荷對應的電信號的開關元件202。在實施例中，可通過使用設置在諸如玻璃基板的絕緣基板上的以非晶硅為主要成分的PIN型光電二極管，實現將入射到轉換元件201上的光轉換成電荷的光電轉換元件。轉換元件201的例子可包括在以上的光電轉換元件的輻射入射側具有將輻射轉換成可由光電轉換元件檢測的波長帶的光的波長轉換器的間接型轉換元件和直接將輻射轉換成電荷的直接型轉換元件。開關元件 202的例子可包括具有控制端子和兩個主端子的晶體管。在實施例中，可使用薄膜晶體管 (TFT)。轉換元件201具有與開關元件202的主端子中的第一主端子電連接的第一電極和通過共用偏壓線Bs與偏壓電源107a電連接的第二電極。行方向上的多個開關元件，例如開關元件T11、T12和Τ13，具有與第一行的驅動線Gl共同電連接的控制端子。在逐行的基礎上通過驅動線從驅動電路102施加用于控制開關元件的導通狀態的驅動信號。例如開關元件Til、Τ21和Τ31的列方向上的多個開關元件的第二主端子與第一列中的信號線Sigl 電連接，并且，在開關元件Τ11、Τ21和Τ31處于導通狀態的時段中，通過信號線Sigl向讀取電路103輸出與轉換元件Sll、S21和S31的電荷對應的電信號。沿列方向配置的信號線 Sigl Sig3承載從多個像素并行輸出到讀取電路103的電信號。讀取電路103包含放大從檢測單元101并行輸出的電信號的放大器電路207，并且放大器電路207被設置為與各信號線對應。放大器電路207中的每一個包含放大輸出的電信號的積分放大器203、放大來自積分放大器203的電信號的可變放大器204、采樣和保持放大的電信號的采樣和保持電路205和緩沖放大器206。積分放大器203具有放大讀取的電信號并且輸出放大的信號的運算放大器、積分電容器和復位開關。可通過改變積分電容器的值改變積分放大器203的放大因子。運算放大器具有輸入輸出的電信號的反相輸入端子、從基準電源107b輸入基準電壓Vref的非反相輸入端子、和輸出放大的電信號的輸出端子。積分電容器被配置在運算放大器的反相輸入端子和輸出端子之間。通過使用采樣開關和采樣電容器配置與放大器電路207對應設置的采樣和保持電路205中的每一個。讀取電路103還包括依次輸出從各單個放大器電路207并行讀取的電信號作為串行圖像信號的多路復用器208和對于圖像信號執行阻抗轉換并且輸出圖像信號的緩沖放大器209。作為模擬電信號的從緩沖放大器209輸出的圖像信號Vout通過模數(A/D)轉換器210被轉換成數字圖像數據，該數字圖像數據然后被輸出到信號處理單元105。通過信號處理單元105 處理的圖像數據被輸出到控制計算機108。驅動電路102根據從圖1所示的控制單元106輸入的控制信號(D_CLK、0E、DI0) 將具有用于使開關元件進入導通狀態的導通電壓Vcom和用于使開關元件進入非導通狀態的非導通電壓Vss的驅動信號輸出到單個驅動線。響應驅動信號，驅動電路102控制相應的開關元件的導通狀態和非導通狀態，并且驅動檢測單元101。圖1所示的電源單元107包含圖2所示的放大器電路207的偏壓電源107a和基準電源107b。偏壓電源107a通過偏壓線Bs向轉換元件201的第二電極共同供給偏壓電壓 Vs0偏壓電壓Vs與本發明中的第一電壓對應。基準電源107b向各運算放大器的非反相輸入端子供給基準電壓Vref。響應來自諸如控制計算機108的成像裝置100外面的裝置的控制信號，經由信號處理單元105，圖1所示的控制單元106通過向驅動電路102、電源單元107和讀取電路103 供給各種控制信號，來控制FPD 104的操作。控制單元106通過向驅動電路102供給控制信號D-CLK、0E和DIO來控制驅動電路102的操作。這里，控制信號D-CLK可以是用作驅動電路的偏移寄存器的偏移時鐘，控制信號DIO可以是由偏移寄存器傳送的脈沖，并且，控制信號OE可適于控制偏移寄存器的輸出端。并且，控制單元106通過向讀取電路103供給控制信號RC、SH和CLK來控制讀取電路103的各單個構成元件的操作。這里，控制信號RC可適于控制積分放大器的復位開關的操作，控制信號SH可適于控制采樣和保持電路205的操作，并且控制信號CLK可適于控制多路復用器208的操作。下面，參照圖1 3、特別是圖3描述根據本發明的成像裝置和成像系統的總體操作。根據操作員對于控制臺114的操作，控制計算機108確定照射條件并開始放射線照相。 在該照射條件下如希望的那樣從被輻射控制裝置109控制的輻射產生裝置110向被檢體施加輻射，并且，FPD 104蓄積與施加的透過被檢體的輻射對應的電荷。FPD 104根據蓄積的電荷輸出與輻射或光對應的圖像數據。然后，FPD 104在不施加輻射的狀態下蓄積電荷，并且輸出暗圖像數據。通過使用輸出的暗圖像數據通過信號處理單元105偏移校正輸出的圖像數據。然后，信號處理單元105基于獲得的暗圖像數據檢測成像裝置100中的輻射區域。 信號處理單元105進一步基于獲得的暗圖像數據獲得涉及積分劑量的數據。以下詳細描述用于檢測輻射區域并獲得涉及積分劑量的數據的操作。基于獲得的輻射區域的檢測結果， 確定是否已執行輻射場的切換。如果確定已執行輻射場的切換(YES)，則執行將在后面詳細描述的段差校正處理。在這種情況下，信號處理單元105基于獲得的積分劑量數據和輻射區域的檢測結果執行段差校正處理。如果確定還沒有執行輻射場的切換(NO)，則不執行段差校正處理并且處理前進到增益校正處理。即使當獲得否定的確定時(NO)，如果作為關于是否存在圖像段差的確定的結果確定存在圖像段差，那么也可執行段差校正處理。并且，即使當獲得肯定的確定時(YES)，如果作為關于是否存在圖像段差的確定的結果確定不存在圖像段差，那么也可以不必執行段差校正處理。
控制計算機108向顯示裝置113輸出經受了各種校正處理的圖像數據。然后，控制計算機108提示操作員確認是否繼續放射線照相。當操作員發出不繼續放射線照相的指令時(NO)，放射線照相結束。當操作發出繼續放射線照相的指令時(YES)，放射線照相繼續。現在參照圖4A 4D描述根據本發明的成像系統的操作。在圖4A中，當偏壓電壓 Vs被供給到轉換元件201時，成像裝置100在空閑時段中執行空閑操作。這里使用的術語 “空閑操作”意味著為了使可由偏壓電壓Vs的施加的開始導致的FPD 104的特性波動穩定化至少多次重復執行初始化操作Kl的操作。這里使用的術語“初始化操作”意味著用于在向轉換元件施加蓄積操作之前向其施加初始偏壓并且將轉換元件初始化的操作。在圖4A 中，在空閑操作中，多次重復執行包含蓄積操作Wl和初始化操作Kl的一組操作。圖4B是示出圖4A中的時段A-A'中的成像裝置100的操作的定時圖。如圖4B所示，在蓄積操作Wl中，在向轉換元件201施加偏壓電壓Vs的同時，向開關元件202施加非導通電壓Vss，并且所有像素的開關元件進入非導通狀態。在初始化操作Kl中，首先，積分放大器203的積分電容器和信號線Sigl Sig3被復位開關復位，并且，從驅動電路102向驅動線Gl施加導通電壓Vcom，使得第一行中的像素的開關元件Til、T12和T13進入導通狀態。由于開關元件T11、T12和T13的導通狀態，轉換元件S11、S12和S13被初始化。在這種情況下，通過開關元件Til、T12和T13作為電信號輸出轉換元件Sll、S12和S13的電荷。在實施例中，由于不使得采樣和保持電路205隨后的電路操作，因此，不從讀取電路103 輸出與電信號對應的數據。然后，積分電容器和信號線Sigl Sig3被重新復位，因此，輸出的電信號被處理。關于這一點，為了對于校正等使用以上的數據，可使得采樣和保持電路 205隨后的電路以與后面描述的圖像輸出操作或暗圖像輸出操作類似的方式操作。對于第二和第三行重復執行以上的開關元件的導通狀態的控制和以上的復位，并因此執行檢測單元101的初始化操作。這里，在初始化操作中，復位開關也可保持導通狀態以至少在開關元件的導通狀態期間繼續復位。并且，初始化操作中的開關元件的導通時間可比后面描述的圖像輸出操作中的開關元件的導通時間短。并且，在初始化操作中，多個行中的開關元件可同時進入導通。在以上的情況下，能夠減少總體初始化操作所需要的時間并更迅速地使檢測器的特性波動穩定化。在實施例中，在與包含于在空閑操作之后執行的熒光透視放射線照相操作中的圖像輸出操作相同的時段期間執行初始化操作K1。圖4C是示出圖4A中的時段B-B'期間的成像裝置100的操作的定時圖。在執行空閑操作并且檢測單元101進入啟用放射線照相的狀態之后，響應來自控制計算機108的控制信號，成像裝置100執行用于在輻射場A的區域中用放射線照射FPD 104的熒光透視放射線照相操作。熒光透視放射線照相操作與本發明中的第一放射線照相操作對應。成像裝置100執行熒光透視放射線照相操作的時段被稱為“熒光透視放射線照相時段”。在熒光透視放射線照相時段期間，成像裝置100執行蓄積操作Wl和圖像輸出操作XI，所述蓄積操作Wl在與輻射照射的持續期對應的時段中執行，使得轉換元件201可根據施加的輻射產生電荷，所述圖像輸出操作Xl用于基于在蓄積操作Wl中產生的電荷輸出圖像數據。如圖4C 所示，在圖像輸出操作Xl中，首先，積分電容器和信號線Sigl Sig3被復位，并且，從驅動電路102向驅動線Gl施加導通電壓Vcom，使得第一行中的開關元件Til、T12和T13進入導通狀態。因此，基于通過第一行中的轉換元件Sll、S12和S13產生的電荷的電信號被輸出到信號線Sigl Sig3。并行輸出到信號線Sigl Sig3的電信號被相應的放大器電路207的運算放大器203和可變放大器204放大。使得采樣和保持電路205響應控制信號SH 操作，并且，在放大器電路207中的采樣和保持電路205中并行保持放大的電信號。在電信號被保持之后，積分電容器和信號線Sigl Sig3被復位。在復位之后，以與第一行類似的方式向第二行中的驅動線G2施加導通電壓Vcom，使得第二行中的開關元件T21、T22和Τ23 進入導通狀態。在第二行中的開關元件Τ21、Τ22和Τ23進入導通狀態的時段期間，多路復用器208依次輸出保持在采樣和保持電路205中的電信號。因此，并行讀取的來自第一行中的像素的電信號被轉換成串行圖像信號，然后被輸出，并且，A/D轉換器210執行轉換以產生一個行的圖像數據，然后輸出得到的圖像數據。在逐行的基礎上對于第一到第三行執行以上的操作，并因此從成像裝置100輸出一個幀的圖像數據。并且，在實施例中，執行在與蓄積操作Wl相同的時段中執行使得轉換元件201可在不施加輻射的暗狀態下產生電荷的蓄積操作Wl和用于基于在蓄積操作Wl中產生的電荷輸出暗圖像數據的暗圖像輸出操作 Fl0在暗圖像輸出操作Fl中，通過成像裝置100執行與圖像輸出操作Xl類似的操作。然后，當控制計算機108檢測輻射場的改變時，控制計算機108根據檢測執行段差校正處理。以下參照圖5Α 5C詳細描述段差校正處理。圖4D是示出圖4Α中的時段C-C'中的成像裝置100的操作的定時圖。根據來自控制計算機108的控制信號，成像裝置100執行用于在比輻射場A大的輻射場B中用輻射照射FPD 104的一般(靜止圖像)放射線照相操作。一般放射線照相操作與本發明中的第二放射線照相操作對應。成像裝置100執行一般放射線照相操作的時段被稱為“一般放射線照相時段”。在一般放射線照相時段中，成像裝置100執行在算術處理中確定的蓄積時間 Tw期間執行使得轉換元件可根據施加的輻射產生電荷的蓄積操作W2和基于在蓄積操作W2 中產生的電荷輸出圖像數據的圖像輸出操作Χ2。如圖4D所示，在實施例中，蓄積操作W2和圖像輸出操作Χ2分別是與蓄積操作Wl和圖像輸出操作Xl類似的操作。在實施例中，由于執行蓄積操作Wl和W2的時段不同，因此，分別通過使用不同的符號表示蓄積操作Wl和W2， 并且，由于執行圖像輸出操作Xl和Χ2的時段不同，因此，通過使用不同的符號表示圖像輸出操作Xl和Χ2。但是，根據算術處理的結果，可在相同的時段中執行蓄積操作Wl和W2，并且，可在相同的時段中執行圖像輸出操作Xl和Χ2。并且，在實施例中，執行在與蓄積操作W2 相同的時段中執行使得轉換元件可在不施加輻射的暗狀態中產生電荷的蓄積操作W2和用于基于在蓄積操作W2中產生的電荷輸出暗圖像數據的暗圖像輸出操作F2。在暗圖像輸出操作F2中，通過成像裝置100執行與圖像輸出操作Χ2類似的操作。在實施例中，成像裝置 100進一步在蓄積操作W2中的每一個之前執行初始化操作Κ2。初始化操作Κ2是與前面描述的初始化操作Kl類似的操作。在實施例中，由于執行初始化操作Kl和Κ2的時段不同， 因此，通過使用不同的符號表示初始化操作Kl和Κ2。但是，與上述的蓄積操作Wl和W2同樣，可根據算術處理的結果在相同的時段中執行初始化操作Kl和Κ2。下面，參照圖5Α 5C以及圖6Α和圖6Β描述根據實施例的控制計算機108的段差校正處理。在實施例中，在輻射場A中用輻射或光照射的FPD 104中的區域被稱為“第一區域”，并且，在輻射場B中用輻射或光照射的FPD 104中的第一區域以外的區域被稱為“第二區域”。并且，包含于第一區域中的像素被稱為“第一像素”，并且，包含于第二區域中的像素被稱為“第二像素”。首先，參照圖5Α 5C描述根據本發明的算術處理針對的圖像段差的出現機制。如圖5A所示，本發明的發明人發現，平板檢測器的暗輸出依賴于輻射或光的照射歷史，更具體而言，依賴于向平板檢測器的轉換元件施加偏壓電壓之后的輻射或光的積分劑量。在實施例中，由于在輻射場A中執行放射線照相操作，因此，第二像素的暗輸出由圖5A中的A表示，并且，第一像素的暗輸出由B表示。因此，例如，可在第二像素的暗輸出A和第一像素的暗輸出B之間出現差異，并且暗輸出的差異可產生圖像段差。特別地，熒光透視放射線照相操作的時段越長，則第一像素和第二像素之間的暗輸出的差異越大，從而導致圖像中的段差越明顯。如圖5B所示，本發明的發明人發現，由于平板檢測器的暗輸出依賴于照射的歷史，因此，在平板檢測器的施加輻射或光的被照區域和非被照區域之間出現暗輸出的差異， 由此導致圖像段差。因此，本發明的發明人發現圖像數據的校正基于暗輸出信息、作為第一像素的積分劑量的第一積分劑量和作為第二像素的積分劑量的第二積分劑量，其中暗輸出信息基于輻射或光的積分劑量和像素的暗輸出特性。可通過使用圖5A所示的表示積分劑量和像素的暗輸出之間的關系的積分劑量對暗輸出特性實現暗輸出信息。通過根據第一積分劑量用積分劑量對暗輸出特性規定第一像素的暗輸出，并且，通過根據第二積分劑量用積分劑量對暗輸出特性規定第二像素的暗輸出。在圖像數據內，通過使用規定的暗輸出的值校正與第一像素對應的數據和與第二像素對應的數據。因此，適當地減少包含于以上多條數據中的暗輸出，并且減少第一像素和第二像素之間的暗輸出的差異，從而導致圖像段差較不明顯。在以上的校正中，可首先確定特定的暗輸出之間的差異，并然后可對于與第一像素對應的數據和與第二像素對應的數據中的一個執行校正。并且，為了實現高精度偏移校正，如圖5B所示，在獲得圖像數據之后獲得暗圖像數據并通過使用獲得的圖像數據和暗圖像數據執行偏移校正處理可以是更有效的。在包含于圖像數據中的暗輸出和包含于暗圖像數據中的暗輸出之間存在差異，并且，經受以上的偏移校正處理的圖像數據包含由該差異導致的需要校正的成分(以下，稱為“校正量”)。如圖5B和圖5C所示，校正量可根據輻射或光的積分劑量或從輻射的發射的開始花費的時間改變。如果改變平板檢測器的輻射場，那么在平板檢測器中的施加輻射或光的被照區域和非被照區域之間出現校正量的差異，由此導致圖像段差，這一點已被本發明的發明人發現。因此，在以上的校正中，可通過使用表現圖5C所示的積分劑量和校正量之間的關系的積分劑量對校正量特性實現暗輸出信息。根據第一積分劑量使用積分劑量對校正量特性規定第一像素的校正量，并且，通過根據第二積分劑量使用積分劑量對校正量特性規定第二像素的校正量。在圖像數據內，通過使用規定的校正量的值來校正與第一像素對應的數據和與第二像素對應的數據。因此，適當地減少包含于以上多條數據中的暗輸出之間的差異，并且，減少第一像素和第二像素之間的校正量的差異，從而導致圖像段差較不明顯。 在以上的校正中，可首先確定規定的校正量之間的差異，并然后可對于與第一像素對應的數據和與第二像素對應的數據中的一個執行校正。下面，參照圖6A和圖6B描述執行根據本發明的校正處理的圖像處理單元601。雖然在圖6A中圖像處理單元601包含于圖1所示的信號處理單元105中，但是，本發明不限于該構成。根據本發明的圖像處理單元可包含于圖1所示的控制計算機108中。來自檢測器104的圖像數據被暫時存儲在包含于存儲單元602中的圖像數據存儲單元603中。然后，從檢測器104獲得暗圖像數據，并且，偏移校正單元606通過使用存儲于存儲單元602中的圖像數據和暗圖像數據執行偏移校正。區域檢測單元608基于偏移校正的圖像數據檢測是否在第二區域中施加輻射或光，由此檢測檢測器104中的施加輻射或光的輻射區域。可能能夠僅通過確定是否存在第二區域中的照射確定輻射場的改變。為了更可靠的確定，也可檢測第一區域是否被輻射或光照射。可通過比較偏移校正圖像數據與預定的閾值并且檢測具有大于閾值的數據值的區域作為輻射區域，檢測輻射區域。也可通過從偏移校正圖像數據產生微分值圖像，確定微分值圖像的峰值作為輻射區域的邊界并且檢測邊界內的區域作為輻射區域，檢測輻射區域。作為替代方案，可從控制計算機108獲得關于輻射產生裝置110的控制信息，并且可基于控制信息檢測輻射區域。區域檢測單元608 作為檢測結果輸出輻射區域信息。輻射區域信息的例子可包含但不限于輻射區域的四個角上的像素的地址數據、表示輻射區域的標記和表示輻射區域已改變的標記。測量單元607根據區域檢測單元608的檢測結果從偏移校正圖像數據測量施加的輻射或光的積分劑量。特別地，測量單元607測量為照射包含于第一區域中的第一像素的輻射或光的積分劑量的第一積分劑量、和為照射包含于第二區域中的第二像素的輻射或光的積分劑量的第二積分劑量。通過積分各單個幀的劑量測量積分劑量。可基于逐個像素的測量或通過使用各區域中的平均值，測量積分劑量。確定單元609基于區域檢測單元608的檢測結果確定是否出現了從第一輻射場到第二輻射場的改變。可如希望的那樣通過比較關于當前幀的輻射區域信息與關于前一幀的輻射區域信息，或者，如果包含標記作為輻射區域信息，通過直接使用表示已出現輻射區域的改變的標記，執行確定。如果確定單元609確定出現了輻射場的改變(YES)，那么確定單元609向校正單元610輸出偏移校正圖像數據。如果確定單元609確定沒有出現輻射場的改變(NO)，那么偏移校正圖像數據被輸出到后面描述的增益校正單元611。如果確定單元609確定出現了改變，那么校正單元610從包含于存儲單元602中的暗輸出信息存儲單元604獲得暗輸出信息。校正單元610還獲得通過測量單元607測量的第一和第二積分劑量。并且，校正單元610從區域檢測單元608獲得關于輻射區域的信息。基于上述的獲得的信息，校正單元610校正偏移校正圖像數據內的第一像素的數據和第二像素的數據中的至少一個。具體而言，校正單元610通過使用從暗輸出信息存儲單元 604獲得的暗輸出信息對于圖像數據執行加法處理或減法處理。根據實施例的暗輸出信息可基于圖5C所示的積分劑量對校正量特性，并且，通過使用以下的近似式表示該特性校正量=αexp ( β )這里，α表示暗輸出特性系數，β表示積分劑量。暗輸出信息存儲單元604事先通過使用以上的近似式或事先測量的數據獲得暗輸出信息，并且存儲暗輸出信息作為圖6Β所示的查找表。暗輸出信息可在逐個像素的基礎上被準備，或者可通過使用所有像素的平均值被應用于各像素。并且，當成像裝置100能夠執行諸如一般放射線照相和熒光透視放射線照相的可選擇特定幀率的多個不同的放射線照相模式時，可對于各幀率準備暗輸出信息。可在從工廠裝運之前或者在產品檢查期間事先獲得，并且可在暗輸出信息存儲單元604中存儲暗輸出信息。然后，通過使用存儲于包含于存儲單元602中的增益校正數據存儲單元605中的增益校正數據，通過增益校正單元611使圖像數據經受增益校正。在執行校正處理之后，得到的校正的圖像數據從信號處理單元105被輸出到控制計算機108。以上的校正處理可減少受輻射區域影響的幻影(圖像段差)，并且可在不明顯降低圖像質量的狀態下應對輻射區域的改變。并且，由于基于通過與一般的放射線照相操作類似的放射線照相操作獲得的數據執行校正處理，因此，不需要為了應對輻射區域的切換通過特殊的操作獲得校正的數據。因此，可以提供對于輻射場的切換僅需要很短的時間的成像裝置和系統。第二實施例下面，參照圖7描述根據本發明的第二實施例的執行校正處理的圖像處理單元。 在第一實施例中，通過使用暗輸出信息執行段差校正處理。相反，在第二實施例中，進一步通過使用基于輻射或光的積分劑量和像素的圖像(靈敏度)輸出特性的圖像輸出信息執行段差校正處理。其它的構成和操作與第一實施例類似。以下，詳細描述與第一實施例的不同。具有與第一實施例類似的構成的要素被賦予相同的附圖標記，并且，省略它們的詳細描述。在實施例中，存儲單元602還包含圖像輸出信息存儲單元701。以下詳細描述存儲于圖像輸出信息存儲單元701中的圖像輸出信息。并且，在實施例中，校正單元610包含暗輸出段差校正單元702和圖像輸出段差校正單元703，并可被配置為作為段差校正處理執行使用暗輸出信息的加法或減法處理和使用圖像輸出信息的除法處理。圖像輸出段差校正單元703執行可通過第一實施例中的校正單元610執行的加法或減法處理。圖像輸出段差校正單元703從圖像輸出信息存儲單元701獲得圖像輸出信息。圖像輸出段差校正單元 703進一步獲得通過測量單元607測量的第一和第二積分劑量。并且，圖像輸出段差校正單元703從區域檢測單元608獲得關于輻射區域的信息。基于上述的獲得的信息，圖像輸出段差校正單元703校正通過暗輸出段差校正單元702校正的圖像數據內的第一像素的數據和第二像素的數據中的至少一個。具體而言，圖像輸出段差校正單元703通過使用從圖像輸出信息存儲單元701獲得的圖像輸出信息對于校正的圖像數據執行除法處理。下面參照圖8A 8C描述根據實施例的算術處理針對的圖像段差的另一出現機制。如圖8A所示，本發明的發明人發現，平板檢測器的圖像輸出依賴于輻射或光的照射歷史，更具體而言，依賴于向平板檢測器的轉換元件施加偏壓電壓之后的輻射或光的積分劑量。在實施例中，由于在輻射場A中執行放射線照相操作，因此，第二像素的圖像輸出由圖 8A中的A表示，并且，第一像素的圖像輸出由B表示。因此，例如，可在圖像輸出A和B之間出現差異，并且可產生圖像段差。特別地，熒光透視放射線照相操作的時段越長，則第一像素和第二像素之間的圖像輸出的差異越大，從而導致圖像中的段差越明顯。如圖8B所示， 本發明的發明人發現，在平板檢測器的施加輻射或光的被照區域和非被照區域之間出現圖像輸出的差異，由此導致圖像段差。因此，本發明的發明人發現基于基于輻射或光的積分劑量和像素的圖像輸出特性的圖像輸出信息、為第一像素的積分劑量的第一積分劑量和為第二像素的積分劑量的第二積分劑量的圖像數據的校正。可通過使用圖8A所示的表示積分劑量和像素的圖像輸出之間的關系的積分劑量對圖像輸出特性實現圖像輸出信息。通過根據第一積分劑量用積分劑量對圖像輸出特性規定第一像素的圖像輸出，并且，通過根據第二積分劑量用積分劑量對圖像輸出特性規定第二像素的圖像輸出。在圖像數據內，通過使用規定的圖像輸出的值校正與第一像素對應的數據和與第二像素對應的數據。因此，適當地減少包含于以上數據中的圖像輸出，并且減少第一像素和第二像素之間的圖像輸出的差異，從而導致圖像段差不明顯。在以上的校正中，可首先確定特定的圖像輸出之間的差異，并然后可對于與第一像素對應的數據和與第二像素對應的數據中的一個執行校正。在以上的校正中，可通過使用圖 8C所示的表示積分劑量和校正量之間的關系的積分劑量對校正量特性實現圖像輸出信息。 通過根據第一積分劑量用積分劑量對校正量特性規定第一像素的校正量，并且，通過根據第二積分劑量用積分劑量對校正量特性規定第二像素的校正量。在圖像數據內，通過使用規定的校正量的值校正與第一像素對應的數據和與第二像素對應的數據。因此，適當地減少包含于以上多條數據中的圖像輸出之間的差異，并且減少第一像素和第二像素之間的校正量的差異，從而導致圖像段差較不明顯。在以上的校正中，可首先確定特定的校正量之間的差異，然后可對于與第一像素對應的數據和與第二像素對應的數據中的一個執行校正。 圖像輸出信息以與暗輸出信息類似的方式作為查找表被存儲于圖像輸出信息存儲單元701 中。圖像輸出信息可在逐個像素的基礎上被準備，或者可通過使用所有像素的平均值被應用于各像素。并且，當成像裝置100能夠執行諸如一般放射線照相和熒光透視放射線照相的可選擇特定幀率的多個不同的放射線照相模式時，可對于各幀率準備圖像輸出信息。進一步使用圖像輸出信息的段差校正可更精確地減少圖像段差的出現。也可通過由例如包含于信號處理單元105或控制計算機108中的計算機執行程序實現本發明的實施例。并且，例如諸如緊致光盤只讀存儲器(CD-ROM)的上面記錄程序的計算機可讀記錄介質或諸如因特網的傳送程序的傳送介質的用于向計算機供給程序的介質也可構成本發明的實施例。并且，以上的程序也可構成本發明的實施例。以上的程序、記錄介質、傳送介質和程序產品可落入本發明的范圍內。并且，包括可很容易地基于第一或第二實施例設想的特征的組合的實施例也可以落入本發明的范圍內。雖然已參照示例性實施例說明了本發明，但應理解，本發明不限于公開的示例性實施例。以下的權利要求的范圍應被賦予最寬的解釋以包含所有的變更方式和等同的結構和功能。本申請要求在2009年8月26日提交的日本專利申請No. 2009-195698的益處，在這里加入其全部內容作為參考。
權利要求
1.一種放射線照相成像系統，包括檢測器，包含分別具有被配置為將輻射或光轉換成電荷的轉換元件的多個像素，所述檢測器被配置為輸出與照射的輻射或光對應的圖像數據，所述檢測器具有在第一輻射場中出現照射的第一區域和在比第一輻射場大的第二輻射場中出現照射的第一區域以外的第二區域；和圖像處理單元，被配置為對于圖像數據執行圖像處理，其中，所述圖像處理單元包含存儲單元，被配置為存儲基于輻射或光的積分劑量和像素的暗輸出特性的暗輸出信息；測量單元，被配置為測量第一積分劑量和第二積分劑量，第一積分劑量是照射包含于第一區域中的第一像素的輻射或光的積分劑量，第二積分劑量是照射包含于第二區域中的第二像素的輻射或光的積分劑量；和校正單元，被配置為當出現從第一輻射場到第二輻射場的切換時，基于從存儲單元獲得的暗輸出信息和通過測量單元測量的第一積分劑量和第二積分劑量校正圖像數據內的第一像素的數據和第二像素的數據中的至少一個。
2.根據權利要求1的成像系統，其中，存儲單元還存儲基于輻射或光的積分劑量和像素的圖像輸出特性的圖像輸出信息，并且，其中，校正單元基于從存儲單元獲得的圖像輸出信息和通過測量單元測量的第一積分劑量和第二積分劑量進一步校正基于暗輸出信息、第一積分劑量和第二積分劑量校正的數據。
3.根據權利要求1的成像系統，還包括區域檢測單元，被配置為檢測是否至少在第二區域中施加輻射或光；和確定單元，被配置為基于區域檢測單元的檢測結果確定是否出現了從第一輻射場到第二輻射場的改變。
4.根據權利要求1的成像系統，其中，暗輸出信息包含表示輻射或光的積分劑量與像素的暗輸出之間的關系的特性。
5.根據權利要求1的成像系統，其中，暗輸出信息包含表示輻射或光的積分劑量與由包含于圖像數據中的暗輸出和包含于暗圖像數據中的暗輸出之間的差異導致的校正量之間的關系的特性，并且，其中，圖像處理單元使用圖像數據和暗圖像數據執行偏移校正處理，暗圖像數據是在檢測器不被輻射或光照射的暗條件下從檢測器輸出的，并且當出現了從第一輻射場到第二輻射場的改變時，圖像處理單元基于暗輸出信息、第一積分劑量和第二積分劑量校正由偏移校正處理產生的偏移校正圖像數據內的第一像素的數據和第二像素的數據中的至少一個。
6.一種用于對于與照射的輻射或光對應的圖像數據執行圖像處理的圖像處理方法，所述圖像數據從包含分別具有被配置為將輻射或光轉換成電荷的轉換元件的多個像素的檢測器輸出，所述圖像處理方法包括以下的步驟測量第一積分劑量和第二積分劑量，第一積分劑量是照射包含于第一區域中的第一像素的輻射或光的積分劑量，第一區域是在第一輻射場中施加輻射或光的檢測器中的區域， 第二積分劑量是照射包含于第二區域中的第二像素的輻射或光的積分劑量，第二區域是在比第一輻射場大的第二輻射場中照射輻射或光的檢測器中的第一區域以外的區域；和當出現了從第一輻射場到第二輻射場的改變時，基于輻射或光的積分劑量、事先獲得且基于像素的暗輸出特性的暗輸出信息和測量的第一積分劑量和第二積分劑量校正圖像數據內的第一像素的數據和第二像素的數據中的至少一個。
7. 一種用于導致計算機對于與照射的輻射或光對應的圖像數據執行圖像處理的程序， 所述圖像數據是從包含分別具有被配置為將輻射或光轉換成電荷的轉換元件的多個像素的檢測器輸出的，該程序導致計算機執行以下的步驟測量第一積分劑量和第二積分劑量，第一積分劑量是照射包含于第一區域中的第一像素的輻射或光的積分劑量，第一區域是在第一輻射場中施加輻射或光的檢測器中的區域， 第二積分劑量是照射包含于第二區域中的第二像素的輻射或光的積分劑量，第二區域是在比第一輻射場大的第二輻射場中照射輻射或光的檢測器中的第一區域以外的區域；和當出現了從第一輻射場到第二輻射場的改變時，基于輻射或光的積分劑量、事先獲得且基于像素的暗輸出特性的暗輸出信息和測量的第一積分劑量和第二積分劑量校正圖像數據內的第一像素的數據和第二像素的數據中的至少一個。
全文摘要
成像系統包括具有在輻射場(A)中出現照射的第一區域和在輻射場(B)中出現照射的第一區域以外的第二區域并被配置為輸出圖像數據的檢測器(104)、和對于圖像數據執行圖像處理的圖像處理單元(601)。圖像處理單元(601)包含存儲暗輸出信息的存儲單元(602)、測量施加到第一區域中的像素的輻射或光的積分劑量和施加到第二區域中的像素的輻射或光的積分劑量的測量單元(607)和當出現輻射場的改變時基于從存儲單元(602)獲得的暗輸出信息和通過測量單元(607)測量的積分劑量校正圖像數據的校正單元(610)。
文檔編號A61B6/00GK102481130SQ20108003699
公開日2012年5月30日 申請日期2010年8月25日 優先權日2009年8月26日
發明者八木朋之, 橫山啟吾, 秋山正喜, 竹中克郎, 遠藤忠夫, 龜島登志男 申請人:佳能株式會社