專利名稱：基于圖像增強器的線掃描x射線成像裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及檢測裝置領域，尤其是輻射成^f象裝置。
背景技術：
用x射線實時成像在醫(yī)療診斷和工業(yè)檢測領域已被廣泛應用，其中圖像增 強器是一種將x射線轉換為明亮的可見光圖像的射線探測儀器，利用模擬或數(shù)字攝像機攝取在圖〗象增強器輸出屏上的可見光圖像，然后在枧頻顯示器或計算 機屏幕上顯示出來。這一裝置的最大優(yōu)點是被檢測物體的運動與屏幕上顯示的透視圖像之間無時間間隔，適合于對運動物體的連續(xù)檢測。但由于圖像增強器 和攝像機本身存在的噪聲的影響以及在射線照射下進一步加大，所以透視圖像的信噪比很低，表現(xiàn)為透視圖像的噪聲大，對比度和靈敏度低，不利于操作人 員對圖像做出正確的診斷和識別，而且隨著射線能量的提高，圖像劣化越嚴重。 采用幀疊加法或者多幀平均法的計算機圖像處理技術可以降低圖像噪聲提高信 噪比，但需要保糾透照物體靜止不動，否則處理結果會變得模糊不清。所以，基于圖像增強器的X射線實時成像技術一般只能用于對透視圖像質量要求不高的運動物體檢測。對運動物體進行射線透視檢測并要求獲得較高圖像質量的方法是使用線掃 描成像技術。線掃描成像每一個采樣周期只采集一行圖像數(shù)據(jù)，但由于行采樣 頻率可以達到數(shù)千赫茲，因此可以在非常短的時間內采集數(shù)行圖像數(shù)據(jù)，然后 進行疊加或者計算平均值來降低噪聲，而不會產生明顯的運動不清晰度，從而 獲得高質量的透視圖像。德國NTB公司、芬蘭DT公司使用閃爍層和線形圖像傳感器配合相關的電 子電路開發(fā)了線掃描X射線探測器，可以獲得較高的圖像質量。但由于閃爍層 的發(fā)光亮度低使得掃描速度受到限制不能滿足對運動速度較快的物體檢測的需 要，尤其在醫(yī)療診斷過程中將使病人接受更大的輻射傷害。雖然通過像素合并 的方法可以適當提高掃描速度，但由于圖像分辨率的降低不能檢測出細小的組 織和結構。同時，這種系統(tǒng)的造價非常高，不利于推廣和應用。
發(fā)明內容本實用新型的目的是提供一種能夠獲得快速運動物體的高質量透視圖像的基于圖像增強器的線掃描x射線成像裝置。本實用新型的原理是利用圖像增強器對輸入屏閃爍層低亮度圖像的聚焦增強效果，得到輸出屏上的明亮圖像，線掃描攝像機用高達80KHZ的行頻對該圖 像進行采集并進行降噪處理，有效降低了圖像噪聲、提高了圖像質量，檢測速 度也大幅度提高。本實用新型的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的1、 基于圖像增強器的線掃描X射線成像裝置，具有一臺圖像增強器，在圖 像增強器后裝有一組光學系統(tǒng)，在光學系統(tǒng)的另一端裝有采樣頻率為80KHz的 線掃描攝像機，線掃描攝像機再與裝有圖像采集卡和處理線陣列數(shù)字攝像機的 積分時間、線采樣頻率軟件的PC計算機連接。2、 在圖像增強器輸出屏上裝有黑色光欄，光欄直徑比輸出屏直徑大2-5mm ， 在光欄中心開有一條長度與輸出屏直徑相同，寬度為0.2-1.0mm的透光孔，在圖 像增強器的輸入屏上裝有一組光柵。3、 線掃描攝像機與光學系統(tǒng)安裝在一個密閉的殼體內，密閉殼體與圖像增 強器榆出屏端部固定。4、 安裝在PC計算機內的處理軟件具有Wt設置、攝^^校正、圖像采集 與合成顯示、圖像處理與存儲。本實用新型工作時，X射線穿過被透照物體以后，在圖像增強器輸入熒光 屏上產生光電效應激發(fā)出二次電子，二次電子通過聚焦回路在高壓電場作用下 加速向輸出磷光屏運動從而在輸出屏上產生明亮的可見光圖像；光學系統(tǒng)將可 見光圖像導入線掃描攝像機內的圖像傳感器上感光并轉化為電信號，然后通過 A/D模數(shù)轉化變成數(shù)字信號，保存在計算機內存中，圖像數(shù)據(jù)通過軟件完成數(shù) 椐處理，顯示和存儲。安裝在圖像增強器輸出屏上的黑色光欄的作用是遮擋攝 像區(qū)域以外的光線，減少光散射對圖像質量的影響；為了防止X射線散射線的
影響和防止非檢測區(qū)域受到強射線照射，在圖像增強器的輸入屏上也安裝有一 組光柵。安裝在PC計算機內的系統(tǒng)軟件具有Wt設置、攝像才械準、圖像釆集與 合成顯示、圖像處理與存儲等主要功能。其中，參數(shù)設置是通過采集卡設置線 掃描攝像機的行采樣頻率、攝像機曝光時間、采樣積分次數(shù)；攝像機校準是用 軟件的辦法消除像素之間的非一致性；圖像采集與合成顯示是按照設置的參數(shù) 將行采樣數(shù)據(jù)處理成為一幅在計算機屏幕上滾動顯示的動態(tài)困像，便于操作人 員對困像識別；圖像處理和存儲是通過對比度亮度增強、浮雕算法、高通濾波、 邊緣檢測等算子對圖像進行數(shù)字變換將檢測圖像的細節(jié)更加清楚地表現(xiàn)出來， 檢測圖像可以存儲在計算機硬盤、光盤內，也可以利用網絡進行遠程通訊。通過設置的軟件對線陣列數(shù)字攝像機的積分時間，線采樣頻率進行設置， 行采樣頻率為0-80KHz，像素數(shù)目為512-8000， A/D轉換器位數(shù)為8-16Bit。與 現(xiàn)有的X射線實時成像技術相比，圖像質量明顯提高；與現(xiàn)有的線掃描X射線 探測器相比，掃描速度提高5倍以上，造價降低1/2。本實用新型技術與現(xiàn)有技術相比所具有的特點1、 現(xiàn)有的基于圖像增強器的X射線成像系統(tǒng)都是采用面陣列攝^4M聶取輸 出屏的圖像，采樣頻率一般為25幀/秒或30幀/秒。由于采樣頻率低，同時受 計算機總線和處理速度的限制，無法實時地對采集數(shù)據(jù)進行降噪處理，因此屏 幕上顯示的運動物體透照圖像噪聲大、檢測靈敏度低。2、 現(xiàn)有的線掃描X射線探測器，利用了閃爍體材料吸收X射線后的發(fā)光原 理，直接將閃爍體材料發(fā)出的光線耦合到光電二極管或CMOS線形圖像傳感器， 實現(xiàn)光電轉化。由于閃爍體材料發(fā)出的光線非常^t弱，采用的線形圖像傳感器 采集一行圖像數(shù)據(jù)的時間相對較長，使得檢測速度降低，不適合高速檢測。為 了改善這種技術的不足， 一般采用加大射線能量和使用象素合并的方法。加大 射線能量必然使被透照物體接受更大劑量的輻照，在醫(yī)療診斷時是嚴格禁止采
用的，象素合并必然導致圖像分辨率的成倍降低。3、本實用新型的技術采用線陣列攝膝K，每次只采集一行圖像數(shù)據(jù)，使得 處理的數(shù)據(jù)量大幅度減小，但采樣頻率最高達到80KHz，可以利用對多次采樣數(shù) 據(jù)進行實時積分的方法，降低圖像噪聲、提高系統(tǒng)的信噪比，從而達到提高對 運動物體實施X射線透照并獲得低噪聲、高靈敏度透視圖像的目的。附圖^兌明

圖1為本實用新型基于圖像增強器的線掃描X射線成像裝置原理示意圖； 圖2為適用于工業(yè)檢測領域的本實用新型結構示意圖； 圖3為適用于醫(yī)療診斷領域的本實用新型結構示意圖。 圖中各序號所代表的組件名稱為1-圖像增強器、2-光學系統(tǒng)、3-線陣列數(shù)字攝像機、4-圖像采集卡、5-安裝有圖像處理軟件的PC計算機、6-儲存設備、7-輸入屏光柵、8-輸出屏光欄、9-安裝外殼、10^反射鏡。
具體實施方式
圖2顯示了本實用新型用于工業(yè)檢測的一種實施例。X射線照射到輸入屏光柵7，只有中心位置的射線能夠照射到圖像增強器1 的輸入屏上，經過轉換與增強以后在圖像增強器輸出屏上顯示為明亮的圖像， 輸出屏光欄8將輸出屏圖像的可視范圍保持為一個線狀的直線照射到反射鏡10 上，經過45。角反射后經過光學鏡頭2聚焦在線掃描數(shù)字攝像機3的感光面上， 經過A/D轉換后將圖像數(shù)據(jù)由安裝在PC計算機5內部的采集卡接收并由系統(tǒng)軟 件進行處理，處理后的圖像可以在計算機顯示器上進行顯示或由硬盤、光盤進 行保存。反射鏡10、光學鏡頭2和線陣列數(shù)字攝^^U 3安裝在防護與安裝外殼9里
面成為一個整體。由于射線照射方向與線掃描數(shù)字相才幾垂直，因此避免了 X射線直接照射到線陣列數(shù)字攝像機上引起攝像機的圖像品質變壞或損壞攝像機。該結構適用于射線能量超過160KV的場合，尤其是工業(yè)檢測領域。 圖3顯示了本實用新型用于醫(yī)療診斷的一種實施例。X射線照射到輸入屏光柵7，只有中心位置的射線能夠照射到圖像增強器1 的輸入屏上，經過轉換與增強以后在圖像增強器輸出屏上顯示為明亮的圖像， 輸出屏光欄8將輸出屏圖像的可視范圍保持為一個線狀的直線經過光學鏡頭2 聚焦在線掃描數(shù)字揭^jbL 3的感光面上，經過A/D轉換后將圖像數(shù)據(jù)由安裝在 PC計算機5內部的采集卡接收并由系統(tǒng)軟件進行處理，處理后的圖像可以在計 算機顯示器上進行顯示或由硬盤、光盤進行保存。光學鏡頭2和線陣列數(shù)字攝^^ 3安裝在外殼9里面成為以一個整體。由于 X射線直接照射到線陣列數(shù)字攝像機上，因此該結構只適用于射線能量低于 160KV的場合，尤其是醫(yī)療診斷領域。
權利要求1、基于圖像增強器的線掃描X射線成像裝置，具有一臺圖像增強器，在圖像增強器后裝有一組光學系統(tǒng)，其特征為在光學系統(tǒng)的另一端裝有采樣頻率為80KHz的線掃描攝像機，線掃描攝像機再與裝有圖像采集卡和處理線陣列數(shù)字攝像機的積分時間、線采樣頻率軟件的PC計算機連接。
2、 根據(jù)權利要求1所述的基于圖像增強器的線掃描X射線成像裝置，其特 征為在圖像增強器輸出屏上裝有黑色光欄，光欄直徑比輸出屏直徑大2-5mm， 在光欄中心開有一條長度與輸出屏直徑相同，寬度為0.2-1.0mm的透光孔，在圖 像增強器的輸入屏上裝有 一組光柵。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的基于圖像增強器的線掃描X射線成像裝置， 其特征為線掃描攝^^與光學系統(tǒng)安裝在一個密閉的殼體內，密閉殼體與圖像 增強器輸出屏端部固定。
4、 根據(jù)權利要求1或2所述的基于圖像增強器的線掃描X射線成像裝置， 其特征為安裝在PC計算機內的處理軟件具有Wt設置、攝^^U校正、圖像采集 與合成顯示、圖像處理與存儲。
5、 根據(jù)權利要求3所述的基于圖像增強器的線掃描X射線成像裝置，其特 征為安裝在PC計算機內的處理軟件具有Wt設置、攝像機校正、圖像采集與合 成顯示、圖像處理與存儲。
專利摘要本實用新型為基于圖像增強器的線掃描X射線成像裝置，涉及檢測裝置領域，現(xiàn)有技術由于透視圖像的信噪比很低，不能用于運動物體的檢測，在診斷過程中會使病人接受較大的輻射傷害，為此本實用新型采用了采樣頻率為80KHz的線掃描攝像機和具有處理線陣列數(shù)字攝像機積分時間，線采樣頻率軟件的PC計算機組成的成像裝置，降低了圖像噪聲、提高了系統(tǒng)的信噪比，從而達到了對運動物體實施X射線照相，并獲得低噪聲，高靈敏透視圖像的目的。
文檔編號G01N23/04GK201022713SQ20072014792
公開日2008年2月20日 申請日期2007年4月27日 優(yōu)先權日2007年4月27日
發(fā)明者孫忠誠 申請人:孫忠誠