用于数字X射线检测器的暗校正

摘要

本发明涉及用于数字X射线检测器的暗校正。为此提供一种形成偏置修正曝光图像的方法和数字射线照相系统。按照本发明的形成偏置修正曝光图像的方法包括获得初始曝光图像和涉及初始曝光图像的曝光元数据。通过获得一幅或多幅与初始曝光图像关联的暗图像和从初始曝光图像减去一幅或多幅暗图像的平均值形成中间偏置修正曝光图像。通过将偏置调整图与中间偏置修正曝光图组合获取偏置修正曝光图像。

权利要求

1.一种形成偏置修正曝光图像的方法，包括：

获得初始曝光图像和与该初始曝光图像相关的曝光元数据；

通过获得一幅或多幅与该初始曝光图像相关联的暗图像和从该初始曝光图像减去一幅或多幅暗图像的平均值形成中间偏置修正曝光图像；以及通过将偏置调整图与该中间偏置修正曝光图像组合以形成偏置修正曝光图像，所述偏置调整图表示系统性的差异，用于表示实际成像条件的曝光和用户元数据的预先组合。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于采用存储的暗图像数据和相关联的存储的曝光或用户元数据生成该偏置调整图。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于该相关联的曝光元数据包括在功率状态内的一个或多个时间间隔、从数字X射线检测器最后一次曝光起经过的时间、温度测量结果、X射线曝光前的准备时间的持续时间和检测器识别。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于偏置调整图通过在先前存储的偏置调整图之间内插编码值形成。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于使用预测函数和查询表之一内的该曝光元数据来形成该偏置调整图，其中该预测函数和查询表从一个或者多个先前采集的暗图像及其相关联的曝光或用户元数据形成。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于形成该偏置调整图进一步包括采用新获得的暗图像数据更新先前采集的暗图像数据。

7.一种数字射线照相系统，包括：

数字射线照相检测器，适于采集初始曝光图像和一个或多个与初始曝光图像相关的暗图像，并生成涉及初始曝光图像的曝光元数据和涉及与初始曝光图像相关联的一个或多个暗图像的暗图像元数据；

电源，为数字射线照相检测器提供电能；

主计算机，与数字射线照相检测器通信；

在数字射线照相检测器和主计算机中的至少一个中的存储器，存储多个暗图像和与多个存储的暗图像对应的图像或用户元数据；

第一处理器，通过借助一幅或多幅暗图像的平均值修改初始曝光图像，形成初始偏置修正曝光图像；

第二处理器，采用多个存储的暗图像和存储的图像或用户元数据得到偏置调整图；以及第三处理器，通过将偏置调整图和初始偏置修正曝光图像组合来形成偏置修正曝光图像。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于多个存储的暗图像包括多个偏置调整图。

9.如权利要求7所述的系统，其特征在于电源为电池并且数字射线照相检测器通过无线连接与主计算机通信。

10.如权利要求7所述的系统，进一步包括显示设备，显示包括偏置修正曝光图像的最终图像。

说明书

用于数字X射线检测器的暗校正

[0001] 相关申请交叉引用

[0002] 引用和优先权声明来自提交于2008年7月24日的授予Topfer等人的题 为”OPTIMIZED OPERATION AND OFFSETCORRECTIONS FOR A BATTERY-POWERED，WIRELESSDIGITAL X-RAY DETECTOR”的美国临时专利申请No.61/083,343，，这里通过引用而并入此文。

技术领域

[0003] 本发明涉及在电池供电的数字射线照相检测器中为图像数据异常提供补偿的方法并且更特别地涉及在数字射线照相中用于暗校正(dark correction)的方法。 背景技术

[0004] 数字射线照相(DR)作为基于依靠感光胶片介质的胶片成像技术的替代正逐渐被接收。采用DR，检测器面板或平板检测器(FPD)提供的传感电路阵列将在放射敏感层上采集的放射曝光级别转换成电子图像数据。图像光敏元件通常为金属绝缘半导体(MIS)二极管或PIN(P型，本征，N型)二极管或其他一些光敏元件类型。然后将从DR检测器获得的图像像素数据阵列存储到存储电路，以便之后的读出、处理和在合适的电子图像显示设备上显示。

[0005] 图1示出具有平板检测器20的常规DR面板10的截面剖视图。闪烁体1 4具有诸如钆氧硫化物(gadolinium oxisulfide)，Gd2O2S:Tb(GOS)或铯碘化物(cesium iodide)的材料，吸收入射到其的X射线并将X射线能量转换为可见光光子。平板检测器20物理上接近于闪烁体(GOS)层并包括以行和列的矩阵形式安排的光敏像素24阵列。该像素24连接到读出元件25。如图1中放大 的区域E所示，每个像素24具有一个或多个光敏元件22(例如PIN二极管或其他光敏部件)和一些类型的相关联的开关元件26(例如薄膜晶体管(TFT))。

[0006] 通常采用氢化非晶硅(a-Si:H)形成平板检测器20。在该a-Si:H阵列上的像素24记录GOS或其他闪烁体14层吸收X射线所输出的光强。a-Si:H像素的光敏部件将入射光转换成存储到像素24的内部电容里的电荷。存储的电荷数量与激发光的强度相关，而该激发光的强度又与入射X射线的强度相关。图像信息的读出由外围电子电路执行，其中该外围电子电路连接到a-Si:H阵列边缘并且在图1中用读出元件25表示。从每个单独像素读出的电荷在连接到读出电路的模拟-数字转换器(ADC)中转换成数字值。然后，通过标准数据通信手段(例如有线或无线数据链接)将该数字值传递到外部系统。 [0007] 常规的DR面板从外部源接收它的工作功率，该外部源借助电缆、线缆(tether)或其他互连设备路由到面板。在常规的布置中，向DR面板持续地提供工作功率。这种工作方式适用于常规的、大型的数字射线照相装置，其中将FPD永久性地安装在预定的最佳固定位置用于患者成像。通常设置这种类型的装置用于获取日常大量患者所需的放射图像的标准集。继电源启动后的预热阶段之后，DR面板达到稳定的工作状态，其在一组患者的成像过程中和之间得以保持。即使当面板不在采集图像时，它也经历一个自动序列中的重置/更新、集成和读出功能的重复循环。大多数面板也执行自动的周期性暗标度来补偿可影响图像质量的温度漂移和其它因素。

[0008] 本领域已知即使持续地运行，在灵敏性和暗电流(darkcurrent)方面，FPD也会显示出像素到像素的变化。这些变化，有时被称为固定模式噪声，可导致在诊断X射线图像中可察觉的不均匀并且因此干扰了疾病特征的检测。因此，补偿算法是必需的，例如如下文献所描述的那些算法：James A.Seibert，JohnM.Boone，和Karen K.Lindfors 的“Flat-field correction technique for digital detectors”，Proc.SPIE Vol.3336，1998，第348-354页；Jean-Pierre Moy和B.Bosset的”How does realoffset and gain correction affect the DQE in images fromx-ray flat detectors？”，Proc.SPIE，3659，
1999，第90-97页；和Hans-Aloys Wischmann，Hans A.Luijendijk，Henk J.Meulenbrugge，Michael Overdick，Ralf Schmidt，andKourosh Kiani 的”Correction of amplifier nonlinearity，offset，gain，temporal artifacts，and defects for flat-panel digitalimaging devices”，Proc.SPIE Vol.4682，2002，第427-437页。 [0009] 最基本的标度和修正算法通常包括2个步骤。第一，获得检测器的暗信号(即没有任意X射线曝光时的信号)。检测器暗信号的像素间变化被特征化以形成包含暗变化的暗图或偏置图。然后在一个称为暗校正或偏置修正的过程中从X射线曝光中减去偏置图。第二，特征化像素灵敏性的变化。这一步通过采集一个或多个平面场曝光(flat field exposures)完成，平面场曝光随后被偏置修正(offset-corrected)。得到的图像是增益图。在增益修正步骤中，用增益图划分偏置修正的X射线曝光。理想情况下，这两步程序补偿了由检测器引入的任意固定模式噪声。

[0010] 虽然这两步操作看起来简单明了，但增益图和偏置图两者具有一些固有的噪声，两者可能随时间漂移，并且它们可能显露出差异，这些差异取决于检测器先前进行的曝光。这些变化中的一些涉及非晶硅的温度灵敏性和这种材料捕获之前曝光的电荷的能力(tendency)(例如见Street，Robert A.的Technology andapplications of amorphous silicon，Berlin：Springer Verlag；1999，第4章)。同样，读出电子电路也可能导致发生漂移。因此，专门为改进增益和偏置修正的性能和效率已经花费了相当大的力气。 [0011] 例如，如本领域内所熟知的，单独的暗采集和平面场曝光分别包含电子和X射线量子噪声。因此，必需对每项的多次采集作平均化以得到具有减少的噪声电平的增益和偏置图。那些修正图 中的固有噪声将传播到最终修正的X射线曝光并可能潜在地干扰临床诊断。取平均的需要被下文先行揭示(anticipated)：Moy andBosset、Pieter G.Roos等人的“Multiple-gain-ranging readoutmethod to extend the dynamic range of amorphous siliconflat-panel imagers”，Proc.of SPIE，5368，2004，第139-149页；以及Tadeo Endo的美国专利No.7,113,565 B2”Radiologicalimaging apparatus and method”。 [0012] 图2和图3的方框图示出了用于执行偏置修正的常规的方法。采用图2所示的序列，在实际曝光E之后获得数量为n的暗图像D。然后采用所示的计算平均化暗图像D并且从曝光E数据减去该平均值以得到偏置修正曝光图像。在图3所示的序列中，在曝光E之前得到n幅暗图像D并且使用同样的组合逻辑来得到偏置修正曝光图像。

[0013] 已经做出了一些努力在不对修正图像中的噪声产生负面影响的前提下使为增益和偏置修正需要而采集的平面场和暗图像最少。这些解决方案包括频率分解以减少增益图中的高频噪声(Brian G.Rodricks，Denny L.Lee，Michael G.Hoffberg和Cornell L.William“s Filtered gain calibration and its effecton DQE and image quality in digital imaging systems”Proc.SPIE Vol.3977第476-485页)和对已有偏置图作周期性的加权更新，如Granfors等人题为”Method and apparatus foracquiring and storing multiple offset corrections foramorphous silicon flat panel detector”的美国专利申请公告No.US2003/0223539。后一种方法十分适用于在稳定环境中持续运行的常规FPD，在该方法中，在曝光之间周期性地采集单个暗图像并以现有偏置图对其进行加权。在该环境中，Granfors等人的’539公开所描述的方法采集长期的漂移，与此同时通过平均多个暗采集减少噪声。

[0014] 在偏置修正中减去适当的暗信号是重要的，因为在曝光期间存在的实际暗级别和减去的偏置图之间任何偏差会被后来的修正 步骤放大。可改变持续运行FPD的暗级别的机制之一是图像滞后，这是一个诊断成像领域的专业人员所熟悉的问题。图像滞后是帧之间不期望的电荷保持，源于光敏二极管的不完全读出、闪烁体的余辉、a-Si光二极管中捕获的电荷和/或其他原因。对于在图像采集之后获得暗图像的情形，可能对图像滞后有些担心。残留图像以可预测的方式随着时间的推移而衰减并可以如下的美国专利揭示的方式被修正：Partain等人题为”Method and apparatusfor correcting excess signals in an imaging system.”的美国专利No.7,208,717。图像滞后与曝光成比例，并且它的大小可以通过取曝光后已知的时间间隔上采集的两个暗帧的差异而估算得到。滞后修正主要被荧光镜(fluoroscopic)模式下持续运行的面板和在高剂量射线照相图像和低剂量荧光镜图像之间转换的面板所关注。

[0015] 虽然增益和偏置修正使持续运行FPD面临一些挑战，但是预计修正算法将变得更复杂，因为工作条件稳定性较差的便携式无线缆DR面板的使用越来越普遍。无线缆DR操作为改进患者治疗带来了一些希望，其优点包括改进的工作流程和设备适应性。在无线缆操作中，可容易地将便携式FPD设置在患者身后，而不用要求患者为成像而取一个笨拙的位置。在许多情况下，无线缆平板检测器可取代多个常规检测器的需要，因为该同样的检测器可位于墙面安装(wall-mount)位置和水平桌面位置。便携式、电池供电的FPD具有为DR成像可方便和快速地移动到任意合适的位置的灵活性，同时仍然提供对所得的X射线图像的立即访问。便携式、暗盒类型FPD允许使用更小和更便携的X射线成像系统。在一些情况下，便携式DR面板可用在常规的线缆DR面板不适合于患者成像的地方，并且可以避免重新使用旧技术的需要，例如使用存储磷计算射线照相(CR)(storage phosphor computedradiography)X射线暗盒。

[0016] 电池电源提供可观的好处，但是也有伴随电池使用而来的缺点，包括当不使用时保存电池功能的需要。电池保存的意思是提 供一些”待命”类型的功率级别，使得DR面板可以保持在准备就绪状态而不用提取工作所需的全额的电池电流直到必要时。但是，任何类型的电源模式转换可对图像质量产生负面的影响。

[0017] 因为前面提到的非晶硅的温度灵敏度(参见R.A Street的引用)，功率模式的转变(例如提供”待命”和操作模式)随之而来的是在整个监测区域上温度曲线(temperature profiles)可能发生快速变化。这包括全部和局部变化，因为一些电子部件升温快于其他部件。温度的快速的局部或全局的变化很可能造成一定范围的成像异常。紧随工作功率的变化，可能能够测得DR面板的成像特性与几分钟之后的成像特性的不同。这就是为什么图2和图3的简单明了的修正序列达不到便携DR应用对暗校正的要求的一个原因。首先，工作流程的考虑事项可能限制在曝光之前可得到的暗图像的数量。理想地，检测器从待命模式转变后必需尽快作好X射线采集的准备。此外，如果有快速变化的温度曲线，则在曝光之后立即得到的暗图像可能并不能代表在曝光期间实际存在的暗电平。

[0018] 由于DR面板自身使用和操作的性质，为便携式电池供电的DR面板正确地特征化和补偿成像性能的变化的任务使复杂的。面板可以用于不同的房间和不同的任务(随使用模式和温度环境变化)。例如在加护病房(ICU)中，可能没有标准的使用模式或常规的时间调配(timing)，而这些可能有助于对任意特定点上所需的补偿量的预测。相反，DR面板的使用可能更随机化和不同步，因而需要一些自适应的方法进行适当的特征化和校正。 [0019] 因此，尽管便携式电池供电的DR面板在操作员流程和患者看护的改善等方面的优点是显而易见的，但是这些设备对获得高质量的诊断图像的任务提出了特别的挑战。为DR面板采用板上(on-board)电池电源所引入的成堆的新问题要求这样的解决方案：使功率循环和不均匀的热积聚对所得到的图像数据的冲击最小。

发明内容

[0020] 本发明的一个目的是在便携的、电池供电的数字射线照相检测器中解决改进暗校正的需要。根据考虑中的这个目的，本发明提供了一种用于形成来自数字X射线检测器的偏置修正曝光图像的修正方法。该方法包括：a)获得初始曝光图像和关于采集曝光图像的采集条件的相关的曝光元数据；b)通过获得一幅或多幅与初始曝光图像相关的暗图像和从初始曝光图像减去一幅或多幅暗图像的平均值形成中间偏置修正曝光图像；c)根据相关的曝光元数据，通过组合来自一幅或多幅先前采集的暗图像的存储的暗图像数据来形成偏置调整图；以及d)将偏置调整图与中间偏置修正曝光图像组合以形成偏置修正曝光图像。

[0021] 另一方面，本发明提供一种数字射线照相检测器，其包括：响应入射辐射的闪烁体层；包括多个传感器的检测器阵列，布置每个传感器以提供对应于从闪烁体层接收的光量的信号；嵌入式控制电路，被以指令编程为：得到初始曝光图像和关于采集曝光图像的采集条件的相关的曝光元数据，通过获得一幅或多幅与初始曝光图像相关的暗图像和从初始曝光图像减去一幅或多幅暗图像的平均值以形成初始偏置修正曝光图像，根据相关的曝光元数据，通过组合来自一幅或多幅先前采集的暗图像的存储的暗图像数据以形成偏置调整图；和将偏置调整图与初始偏置修正曝光图像组合以形成偏置修正曝光图像Ed。该数字射线照相检测器还包括向检测器阵列的电子部件供电的电池。

[0022] 优选地，在上述方法中，X射线检测器是电池供电的。

[0023] 优选地，在上述方法中，该存储的暗图像数据来自一幅或多幅先前采集的暗图像并且偏置图像图由以下步骤生成：

[0024] 采集暗图像集；

[0025] 处理采集的暗图像集以形成至少一个存储的偏置调整图；以及

[0026] 将至少一个存储的偏置调整图与存储的元数据相关联，其中该存储的元数据涉及至少一些处理过的、采集的暗图像的采集。

[0027] 优选地，在上述方法中，采用为单个存储的元数据的集而获取的一 个或多个先前采集和处理的暗图像集的平均值来形成该至少一个存储的偏置调整图。

[0028] 优选地，在上述方法中，处理先前采集的暗图像集以形成至少一个存储的偏置调整图进一步包括将至少一个存储的偏置调整图分解成高频率图和低频率图。 [0029] 优选地，在上述方法中，进一步包括对高频率图或低频率图的至少一个施加平滑操作。

[0030] 优选地，在上述方法中，进一步包括：

[0031] 选择至少一个存储的偏置调整图作为基准偏置调整图；

[0032] 计算和存储所选的基准偏置调整图和至少一个存储的偏置调整图内的数值的差异以形成具有关联的存储的元数据的对应的差异偏置调整图；以及

[0033] 存储该基准偏置调整图和差异偏置调整图和它们关联的元数据。 [0034] 优选地，在上述方法中，更新至少以自动方式和周期性方式之一进行。 [0035] 优选地，在上述方法中，更新使用了存储的基准偏置调整图和新获得的暗图像数据间的加权值。

[0036] 优选地，在上述方法中，加权值基于时间、经过的时间、温度和在存储的基准偏置调整图和新获得的暗图像数据之间的统计差异测量中的一个或多个。

[0037] 优选地，在上述方法中，进一步包括通过将更新的基准偏置调整图与存储的差异偏置调整图集中的一个组合来更新至少一个存储的偏置调整图。

[0038] 优选地，在上述方法中，在制造数字X射线检测器时获得先前采集的暗图像集。 [0039] 优选地，在上述方法中，数字X射线检测器上的嵌入式电路执行下列步骤至少之一：获得先前采集的暗图像集、处理先前采集的暗图像集和将至少一个存储的偏置调整图与存储的元数据关联。

[0040] 优选地，在上述方法中，存储的偏置调整图从在特征化步骤获得的先前采集的暗图像形成，特征化步骤至少部分地由数字X射线检测器上 的嵌入式电路执行。 [0041] 优选地，在上述方法中，在特征化步骤获得的先前采集的暗图像在一定条件下采集，该条件与涉及初始曝光图像的曝光元数据的离散集对应。

[0042] 优选地，在上述系统中，进一步包括用户输入，用于输入指令以在功率状态间交替。

[0043] 本发明的特征在于，其适于电池供电的DR检测器的功率模式转变。 [0044] 本发明的优点在于，其为便携式DR检测器中的偏置信号变化提供自动修正。 [0045] 在阅读下面优选实施例的详细说明及附加权利要求和参考附图后将能更清楚地理解和认识本发明的这些以及其他的方面、目的、特点和优势。

附图说明

[0046] 虽然说明书以特别指出和清楚声明本发明主题的权利要求书作为结束，但是通过下面结合附图的描述将可以更好地理解本发明。

[0047] 图1为常规数字射线照相面板的部分分解的视图。

[0048] 图2是示出获得用于修正曝光图像的暗图像的常规序列的方框图。 [0049] 图3是示出获得用于修正曝光图像的暗图像的替代的常规序列方框图。 [0050] 图4是示出根据本发明第一实施例的包括平板检测器的X射线系统方框图。 [0051] 图5是示出图4中检测器的嵌入式电子电路的单元的方框图。

[0052] 图6是示出完整的图像采集周期的时序图，其包括在采用两个不同功率状态的实施例中的便携的、电池供电的DR面板的暗图像采集。

[0053] 图7是示出完整的图像采集周期的时序图，其包括在这样的 实施例中对单个患者图像作研究的暗图像采集，其中便携式电池供电的DR面板支持三种不同的功率状态。 [0054] 图8A是示出在多采集模式下单次曝光的序列的方框图。

[0055] 图8B是示出与图8A的序列类似的序列的方框图，其中曝光由暗图像采集代替，通过嵌入式电子电路触发暗图像采集而无需用户的介入。

[0056] 图9为逻辑流程图，示出根据本发明优选实施例的采用曝光后(post-exposure)暗图像和存储的偏置调整图来产生偏置修正曝光图像的序列。

[0057] 图10为逻辑流程图，示出一实施例中偏置调整图像的形成。

[0058] 图11为逻辑流程图，示出产生偏置调整图的代替序列。

[0059] 图12为方框图，示出使用元数据以将元数据内插到来自存储的偏置调整图集的偏置调整图。

[0060] 图13为方框图，示出使用元数据以借助元数据来选择来自存储的偏置调整图集的偏置调整图。

[0061] 图14示出为形成偏置调整图的具有两种功率状态的特征时间序列的例子，其中用在高功率状态的时间是变化的。

[0062] 图15示出为形成偏置调整图的具有两或三种功率状态的特征时间序列的例子，其中研究内的图像间的时间是变化的。

[0063] 图16示出采用频率分解技术形成偏置调整图的序列。

[0064] 图17示出元数据集和对应的偏置调整图到基准偏置调整图和差异偏置调整图集的转换。

[0065] 图18示出元数据集和对应的偏置调整图到基准偏置调整图的转换以及预测来自元数据的偏置调整图的统计测量的函数。

[0066] 图19是示出采集用于更新偏置调整图的暗图像集序列的方框图。 [0067] 图20是示出采集用于更新偏置调整图的暗图像集代替序列的方框图。 [0068] 图21示出基准偏置调整图的更新函数。

[0069] 图22是示出从更新的基准偏置调整图和工厂差异偏置调整 图集计算更新的偏置调整图的方法的方框图。

具体实施方式

[0070] 本发明通过提供一种更有效和更准确的对采集的X射线图像执行偏置修正的方法解决了便携的电池供电的DR检测器的改进图像质量的需要。

[0071] 尽管将就关于在便携的DR检测器中保存能量以延长电池寿命的方面讨论本发明的优选实施例，但是应该理解这里描述的方法和技术在保持”绿色”和能量节约精神下对于例如常规的、插座式检测器也是有用的。

[0072] 在本公开内容的上下文中，术语”研究(study)”表示在单次过程中为一个患者所拍摄的一幅或多幅的图像的组。例如，给定患者的研究可包括左膝盖的一幅或多幅从各个面和角度拍摄的图像。图像之间的时间间隔是可变的。通常患者成像的每个研究平均为三幅图像，但更小和更多的数量也是有可能的。其中一个随机变量是”一个研究内图像间的时间”。患者(研究)间的时间也是随机变量。这意味着出于普通射线照相目的的DR检测器10的典型用法中，以随机的时间间隔异步拍摄患者图像。

[0073] 本发明的实施例通过考虑用于DR检测器功能的各种操作和定时因素向采用便携的、电池供电的检测器进行数字射线照相所获得的图像提供暗校正。例如，在获得特征信息中，本发明的实施例在给定的图像采集的条件下尝试匹配曝光周期的时间以提供更精确的暗曝光数据。如下描述，本发明的实施例可采用关于用户事件的元数据或关于曝光条件的使用历史(history)以如下所述地选择合适的已存储的暗图像数据。

[0074] 如背景技术部分中所讨论的，便携的无线缆DR面板需要板上电池电源。即使使用可充电电池，用户仍然期望这些电池能在合理的时间长度内工作而不用充电，例如在医院内满8个小时轮班地工作。为达到期望的电池寿命，检测器必需支持至少两种功率状态：当等待来自用户的命令时的待命或低功率状态；用于图 像获取的高功率状态，在此期间开启了所有到检测器的电源。在手持电子设备中也常规地实现类似的电源管理，例如数码照相机和蜂窝手机。没有多种功率状态，便携DR检测器预期的电池电源的持续时间少于一小时。

[0075] 必需平衡许多与保存电池电源的需要矛盾的检测器要求。至于本发明，特别关注以下几点：(1)电池寿命，总功率消耗的函数；(2)工作流程要求，特别强调用户需要方面的患者成像DR面板的准备就绪的需要；以及(3)图像质量，适用于医学诊断，在修正的图像中具有低电平的随机或固定模式噪声。

[0076] 为理解这些需要，对DR系统的一些基本功能部件进行总结是有帮助的。图4的方框图示出数字射线照相系统100。主计算机116提供管理系统所有的高层功能的控制逻辑处理器。这包括管理用户交互、与外围设备的通信、触发X射线曝光和图像获取、从平板检测器20接收图像、执行图像处理和显示功能、管理患者数据和其他功能。平板检测器20具有嵌入式的电子电路28(更详细的显示在图5中)并通过电源29供电，即优选实施例中的电池。主计算机116经过通信链路119与平板检测器20通信，经过通信链路121通过接口114控制X射线产生器112。通信链路119，121所采用的标准通信方法可包括：例如有线以太网、USB和无线协议。准备/曝光控制120提供操作员指令以启动产生器旋转和曝光操作。图4示出连接到接口盒114的准备/曝光控制120。代替地，准备/曝光控制120和/或X射线产生器112可连接到主计算机116。用户使用用户界面118将患者数据和其他信息和指令输入到主计算机116。

[0077] 系统启动时，DR系统100进入待命模式，准备产生曝光。X射线产生器112处于待命模式，连接到平板检测器10的嵌入式电子电路28的部分开启。检测器20的功率状态至少支持通过通信链路119与主计算机的标准通信功能。

[0078] 在一个优选实施例中，为采集患者图像而与该系统的用户交互以如下方式进行。当按下准备/曝光控制120开关并保持半程位 置(half-way position)时，产生器开始旋转X射线管转子并使管灯丝升温到正确的曝光温度。然后检测器20从“待命”状态转换到“准备”状态，并发送信号到主机通知已经做好接收曝光的准备。当准备/曝光控制120全部按下时，发送信号到与嵌入式电路28通信的主计算机116以验证检测器20做好了接收曝光的准备。当检测器20准备好接收X射线信号时，嵌入式电路28传送”检测器准备好”信号到主计算机116。主计算机116通过接口盒114传输信号到产生器112并且X射线束被开启。

[0079] 当自动曝光控制(AEC)或其他控制设备表明对于给定类型的患者检查已经传输了合适的X射线曝光时，曝光终止。如果选择手动曝光技术，当达到指定的mAs设置时，曝光终止。

[0080] 检测器20上的信号积分(integration)或者在X射线束关闭后终止，或者积分时间在设置在主计算机116或存储在嵌入式电路28的寄存器中的固定时间间隔之后结束。在所有情况下，积分时间必需略微长于曝光，使得检测器20可以充分地积聚X射线信号。 [0081] 检测器20读出图像，图像可能临时存储在嵌入式电路28的存储器302(图5)中。初始修正操作(例如偏置、可能的增益和缺陷修正)可在图像通过标准通信链路119被传送到主计算机116之前由嵌入式电路28执行。进一步的图像处理发生在主计算机116。然后将全尺寸图像和/或子采样预览图像通过用户界面118显示给用户。在此过程的最后，检测器20已经做好接收另一次曝光的准备。

[0082] 以下三项术语指用于获取患者图像的目的操作X射线产生器的典型序列： [0083] 准备阶段：采用典型的DR系统，操作员通过输入命令或按下”准备”按钮启动曝光序列。在准备阶段期间，产生器旋转并发送做好曝光准备的信号到主计算机116。为特定的成像技术或患者，准备阶段间隔(也称作准备时间)可被操作员延长超过来自产生器112的准备信号。例如，对一个小孩成像，操作员可能需 要等待一个当小孩没有在移动的合适的时刻。因此，准备时间也是随机变量，尽管2到15秒的时间周期较为常见。 [0084] 曝光：当操作员发布曝光命令启动X射线曝光时这个阶段开始。在大多数装置中准备和曝光功能由准备/曝光控制120实施为两阶段按钮。在DR系统中，基本的一点是直到检测器20发送准备好启动积分阶段并因此准备好记录X射线曝光的信号，产生器112才开始曝光。检测器20可能需要在积分开始前完成一些更新和准备功能。

[0085] 束选通(beam on)：在这个阶段期间，患者接收X射线曝光并且检测器20上的光敏二极管积分从它的闪烁体14(图1)发射出的光量子。由操作员发出的曝光命令和开始“束选通”之间的延迟被称为“曝光延迟”。短曝光延迟(优选地低于500ms)是理想的。 [0086] 支持多种功率状态的DR面板的工作序列

[0087] 面板的工作由嵌入式电子电路28控制，嵌入式电子电路28通过标准通信链路119与主计算机116通信。参考图5，示出了一个实施例的嵌入式电路28的基本结构。嵌入式电路28包括以下一个或多个：嵌入式控制器300、控制寄存器304和图像存储器302，其中嵌入式控制器300例如为微处理器、一个或多个FPGA(现场可编程门阵列)或CPLD(复杂可编程逻辑器件)。适当的固件执行面板工作周期并使面板功率状态和工作周期与外部用户事件同步。嵌入式电路28在不同的功率状态中在检测器20上执行可重复的工作序列。例如，当面板处于高功率状态时，嵌入式电路28可以以更新、准备、积分和读出功能(下面定义更多细节)，执行与常规有线缆DR面板相似的可重复序列。此外，嵌入式电路28管理功率状态，与主计算机116通信以开始和停止某些面板操作，例如开启电源或关闭电源，开始积分，面板读出，临时存储和图像传输。

[0088] 图6和7示出在两个不同实施例中获得单个患者图像的DR面板操作的时序。图6示出一个实施例，在其中DR面板具有两 种功率状态，即低功率和高功率。图7示出一个实施例中，其具有三种功率状态，即低功率，中功率和高功率。

[0089] 对于图6和图7中的实施例，检测器10的功率状态定义如下：

[0090] 低功率状态：在这种功率状态中几乎没有电压供应到检测器阵列，但是嵌入式控制器300在运行并且一些通信功能被支持。

[0091] 中功率状态：在这种功率状态下，为检测器阵列供应了一定的电压。 [0092] 高功率状态：在这种功率状态下，为检测器阵列供应所有电压并且所有读出电子电路是激活的。

[0093] 图6中的实施例只具有低功率和高功率状态。

[0094] 在高功率状态下，本领域所知的大多数D R检测器执行最少下列三个基本功能(但也可能有附加功能)：

[0095] 更新和准备周期：这是一个检测器工作的序列，它在每个积分周期的开始将检测器置于可重复的工作状态。因为非晶硅(a-Si:H)的一些基本性质，这些周期是必需的。一项性质涉及材料能带隙中的亚稳定状态，它能采集电荷并且影响平板成像器的电学性质。一种将a-Si:H材料在每次曝光之前置于可再生状态的方法是使用背光(backlight)更新面板，该背光更新面板以可见光照满平面板成像器以在a-Si:H中填充大部分的诱捕位置。
在另一实施例中，接通或关闭(switch)各像素中的光敏二极管和TFT偏置电压以按照可预测的方式填满和抽空电荷陷阱。可能需要多于一个的更新周期来完成可重复的结果。该准备操作初始化用于读出的面板。

[0096] 积分：接通或关闭各个像素上的光敏二极管的偏置电压(门驱动器)，使得光敏二极管或其他光敏元件部件将入射光转换成存储在像素单元的内部电容里的电荷。 [0097] 读出：图像信息的读出由连接到a-Si:H阵列边缘的读出元件25(图1)的外围电子电路执行。从各个单个像素中读出的电荷在模拟-数字转换器(ADC)中转换成数字值，其中模拟-数字转换器为读出电路的一部分。

[0098] 参考图6的实施例，其中检测器20支持两种功率状态，当不拍摄图像时检测器20处于低功率状态；只开启外部通信功能。当按下产生器准备开关时，检测器20从低功率状态转换到高功率状态。在激活准备开关后，检测器在短时间内(最好低于2秒)做好曝光准备。在此期间，开启所有到检测器20的电源。执行一个或多个更新周期和一个准备周期；由于在准备阶段的持续时间的变化，精确的数字随逐个图像而变化。在操作员启动曝光开关之后，检测器20完成电流更新和准备周期，开始积分阶段并且发送信号到产生器112以开启X射线束。“束选通”周期必需全部落入积分阶段中，使得患者的所有X射线曝光由面板积分。

[0099] 在积分的最后，嵌入式电子电路28启动图像读出到存储器302(图5)中的临时存储器。在图6所示的实施例中，检测器20保持在高功率状态并在曝光之后拍摄两幅暗图像。这总计三次的没有功率转变的采集被称作“多采集模式下的图像获取”。在拍摄各个后暗(post-dark)图像之前，检测器至少完全地运行一个或可能多个更新周期。在最后一次读出结束时，检测器返回到低功率状态并且图像通过标准通信链路119传输到主计算机116(图
6中例如为TCP/IP图像传输)。最后，检测器做好下一次图像获取的准备。 [0100] 在工作流程方面，用曝光后采集用于偏置修正的暗图像来代替采集所谓的前暗图像(pre-dark)是有利的。在与主计算机116上的控制台交互之后，检测器20就马上做好进入准备阶段的准备并且在启动准备开关之后的短时间内就可进行曝光。通过采集单个后暗图像，可以缩短显示最后的修正和处理的图像的时间，以及减少功率消耗。这些优点必需与稍微更高的图像噪声小心地平衡，噪声往往导致较低的图像质量。当然，也可以拍摄多于两幅的暗图像以进一步减少电子噪声对图像质量的影响。

[0101] 图7示出基于研究概念的实施例，其中为单个患者获得多个图像。该实施例包括中功率状态，它是在研究时间阶段期间的默认功率状态。在如图6的实施例中，检测器20在研究之间处于低 功率状态。当用户与控制台交互以开始新的研究并输入患者数据时，发送“开始研究”命令到嵌入式电路28。检测器20从低功率状态转变到中功率状态，也就是，开启由固件决定的一些检测器电压。这种类型的工作流程使得在操作员输入患者数据时能采集有限数量的前曝光暗图像。在产生器准备阶段，检测器保持在中功率状态。在这个场景中，开始研究和准备命令之间的时间间隔和准备阶段的持续时间是变化的。 [0102] 根据图7实施例，当按下曝光按钮时，检测器从中功率状态转变到高功率状态。所有电源都是稳定的并且嵌入式电路28至少执行一个但可能更多的更新周期和一个准备周期。这造成了约500ms的曝光延迟。最后，检测器10开始积分阶段并发送信号到产生器112以开启X射线束。这一点之前的所有高功率状态下的操作与图6中所示的类似，除了在高功率状态下图像之间的更新周期的优选数量可能不同，其中存在三种功率状态。在最后图像读出结束时，检测器返回到中功率状态。然后，将三幅在多采集模式下采集的图像全部通过通信链路119传送到主计算机116。检测器20保持在中功率状态直到接收到下一曝光信号并且图像采集周期重复进行，或者直到发送“结束研究”命令，该命令导致到低功率状态的转变。

[0103] 如果采用图2和图3中所示的标准方法，则由于下列方面可能会造成不完全的偏置修正：图6和图7中示出的定时序列的几个单元以及在其中使用便携的电池供电的DR平面板检测器的物理环境，加上周围环境温度的潜在改变。图6和图7示出的在曝光之前执行的更新周期的数量可能不同于后暗图像的优化数量。对于图6所示的实施例，对于每次的采集，准备时间的变化转变为面板在高功率状态上所待的时间的变化。在图7所示的实施例中，面板在每次多采集图像获取期间，在高功率状态上花费相同的时间。但是，多采集序列之间的中功率的时间是变化的。因此，全局和局部加热曲线和电荷分布根据各种功率状态的定时，在曝光和后暗图像之间可能不同。

[0104] 通常，与曝光对应的暗图像和先或后暗图像之间看起来存在不同，其中与曝光对应的暗图像即是为了全偏置修正和最佳图像质量需要从曝光中减去的的暗图像，该先或后暗图像可以实现偏置修正。但是，作为在这里被称作“用户和图像元数据”的普通用户和环境参数的函数，特征化和修正这些系统差异是可能的。用户元数据30通常涉及由操作员执行的定时和事件控制。用户元数据的通常的例子包括操作员控制的变量，例如准备时间以及研究中设置的多采集图像之间的时间。另一方面，图像元数据32通常包括操作员直接控制之外的变量，例如周围环境温度，来自面板内部的温度传感器的数据和之前特征化为温度函数的暗采集的平均值或中间值。元数据也可以包括检测器标识，其为主计算机识别正在提供信息的检测器。当多个检测器与单个主计算机通信时，这一点十分有帮助。 [0105] 在本发明的实施例中，可对检测器20编程以复制用户事件的可能序列的定时。嵌入式电路28基于它的可从主计算机116进行编程的控制寄存器304设置(图5)触发开始研究、准备、曝光和功率转换命令。嵌入式电路28触发的暗采集代替由用户触发的对应序列的X射线曝光。即使在实时患者图像采集中，后暗图像采集也由嵌入式电路28自动触发。在图6对应的例子中，嵌入式电路28可触发准备命令并使检测器20转变到高功率状态。控制寄存器304设置指示嵌入式控制器300以按照给定的时间延迟曝光信号。该延迟对应于在患者图像采集中的准备时间。图8A和8B示出了由用户触发的患者的X射线采集和具有由嵌入式电路28触发的具有暗图像的相同定时序列之间的相似性。 [0106] 因此，例如，如果采集三幅暗图像44，则第二与第三暗图像的平均值和第一暗图像1之间的系统性差异可以被特征化并作为用户和图像元数据的函数存储。“偏置调整图”是表示这些系统性的差异的图像，用于表示实际成像条件的曝光和用户元数据的预先组合。 [0107] 在图8A中，一个或多个用户(操作员)事件产生用户元数据30。用户元数据30涉及由操作员执行的定时和事件控制。然后， 曝光元数据32涉及诸如温度数据的周围环境条件和用于功率模式设置的模式定时。获得n个数量的暗图像44并对其平均化。以与参考图3描述类似的方式从曝光中减去平均值，形成暗校正曝光50。

[0108] 图8B示出所形成的作下面之用的偏置调整图60。通过获得具有附带的图像元数据32的单个暗图像54和用户元数据52形成该调整图60。然后获得大量的暗图像44并对其平均化。从暗图像54的值中减去该平均值以提供偏置调整图60。所描述的平均、加、减、乘、除和其他操作图像的行为通常为本领域所熟知。尽管这些功能一般逐个像素实现，但并不要求这样。本领域的普通技术人员将认识到以这里描述的方式操作图像的其他方法。 [0109] 图9的逻辑流程图示出了根据本发明的用于偏置修正的基本步骤。步骤S 100获得初始曝光图像E和对应的关于在何种条件下采集图像E的曝光元数据，例如用户和图像元数据106。然后在步骤S110中获得一个或多个暗图像D。可在步骤S100中获得曝光图像E之前或之后获得部分或所有的暗图像。在步骤S120中，通过对暗图像读数(readings)取平均和从曝光图像E数据减去它们形成中间偏置修正曝光图像Ec。

[0110] 仍然参考图9，步骤S130从已存储的偏置调整图102集和对应的已存储的元数据104得到偏置调整图，缩写为DDx(暗差异，“Dark Difference”)。下面将会对偏移调整图
102和所存储的元数据104进行更详细的描述。在步骤S140中，通过将中间修正曝光图Ec与所选的偏置调整图组合形成最终的偏置修正曝光图ED。例如，两图像可相加到一起。 [0111] 步骤S140标记偏置修正过程的结束。随后，执行其他通常的图像修正步骤，例如，增益和错误像素修正(例如如Wischmann，Moy和Bosset和Seibert，Boone和Lindfors所描述的)。通常修正的图像也可如下列文献所述，以软拷贝显示或硬拷贝打印的方式呈现：Isaac A Ajewole和Ralph Schaetzing的题为“Tone-scale generation method and apparatus for digital x-ray images”的专利No.US5046118，以及Mary E.Couwenhoven，Robert A.Senn和David H.Foos的“Enhancement method that provides direct andindependent control of fundamental attributes of imagequality for radiographic imagery”(Proc.SPIE Vol.5367，2004第474-481页)。

[0112] 图10和11是示出图9步骤S 130中所选择的偏置调整图DDx如何形成的实施例的图。首先参考图10，使用两种类型的元数据106(即如图8A所描述的用户元数据30和图像元数据32)帮助选择合适用于修正X射线曝光图像的偏置调整图DDx。如上所述，用户元数据30与用户事件相关联，图像元数据32与曝光相关联。

[0113] 采用通常参考图8B所示的过程，从先前采集的暗图像形成存储的偏置调整图DDX102的集合，该集合根据关联的存储的用户元数据和/或图像元数据104在存储器或存储设备中作索引。下面参照图16、17、19和20解释这些图在工厂标度步骤中的生成和利用标度程序在某些时间间隔对这些图的可能更新。当获得曝光后(图7中的步骤S100)，记录对应该曝光的伴随的用户和图像原数据30，32(组合为元数据106)。在比较步骤36中，所记录的元数据106与对应于存储的偏置调整图102的元数据104进行比较。然后通过选择或内插过程38从存储的偏置调整图102集合形成选择的偏置调整图DDX，下面将参考图12和13对此进行更详细的描述。

[0114] 图11的逻辑流程图示出在一个可选实施例中选择存储的偏置调整图的序列。在这个例子中，存储单个基准偏置调整图DD108，其的产生如下图17、18所描述，更新在图21中示出。这幅图使附加的基准偏置所必需的二维模式特征化(S130)，在这个例子中其不受元数据的影响。但是，所需的偏置调整图的一些统计测量值(例如图像均值)作为用户和图像元数据30，32的函数而变化。利用如图14和图15所示的程序，再次特征化这个函数表34(也可以实现为一维或多维查询表(LUT))，并且存储 该函数的参数。在以下例子中，偏置调整图的平均值m是准备时间t的指数函数：

[0115] m＝x1+x2·(1-exp(-x3·t)) (1)

[0116] 存储参数x1到x3，存储的基准偏置调整图108具有零平均值和已知的偏置(以16位整数格式存储)，在加入根据等式1计算的平均值之前减去已知的偏置。因此，通过将存储的基准偏置调整图108(转换为零平均)和预测的平均转换函数表34相加来计算形成于步骤S130的偏置调整图40，其中平均转换函数表34通过将当前曝光的元数据106插入等式(1)计算获得。该函数表34当然可以依赖用户和/或曝光元数据30、32。为了得到更高的计算效率，可以对等式34编码并将其作为单维或多维查询表(LUT)应用。 [0117] 图12和13中更详细地示出了选择或内插过程38。在图12的实施例中，使用内插来形成偏置调整图40。图12示出n个存储的元数据104(M1-Mn)集和对应的偏置调整图102，其中偏置调整图102根据图8B产生并随后参考图14和15对其进行描述。比较当前曝光的元数据106与存储的元数据104集。如果元数据106落在具有指数k和k+1的两个存储集之间，那么就根据内插子程序110所示的等式执行在偏置调整图DDk和DDk+1中的编码值之间的线性内插。如果元数据106落在存储的元数据104的范围之外，如前所述，则选择偏置调整图DD1或DDn。同样地，可以为任意的落在前述特征范围之外的元数据106设计外插法。结合元数据的内插法先前已被用于增益图，主要用于三维成像，但还没有被用于偏置图(见Schmidgunst C，Ritter D和Lang E.的“Calibration model of a dual gain flat panel detector for2D and 3D x-ray imaging，”Med Phys.34(2007)，
3649-64；Stefan Maschauer、Dieter Ritter和Christian Schmidtgunst的题为“Method for correcting an image data set”；和授予 Maschauer的题为“Method for generating an image data set，and method for generating an image corrected thereby”的美国专利申请No.2007/0065038A1)。

[0118] 图13中的用于偏置调整图40的选择方法与图12中的类似，但没有内插。以元数据的足够小的增量方式来存储偏置调整图102，使得如果元数据106落在指数为k和k+1的存储的元数据104之间，根据选择子程序122选择具有相对于元数据106的最小绝对差的集。例如，如果当前曝光的元数据更接近于存储的元数据集合k而不是集合k+1，则选择偏置调整图DDk。在这些方法的任意一种方法中，可以使用任意或所有类型的元数据来决定合适的偏置调整图。

[0119] 在特征化步骤中偏置调整图的初始集的产生

[0120] 最初在图8B引入的偏置调整图可以在工厂标定程序中，在制造时为特定DR平板检测器而首次生成。在多采集模式下获得暗图像集的汇集(collection)，每个预期当为产生偏置调整图102的目而使用DR面板时可能遭遇的特殊条件。

[0121] 图14和15示出特征化序列的两个实施例。图14示出的序列中，面板支持两种不同的功率状态，与图6的实施例类似，并且在发生器的准备阶段期间，面板处于高功率状态。在特征化序列中修改的用户变量是准备时间，它具有k种不同的设置。数字n与每次曝光将要获得的暗图像的数量有关。图14中黑色矩形的宽表示在每次单独特征化事件中，面板花在高功率状态下的时间。下面的序列用于产生一个K幅偏置调整图的集： [0122] (i)在一个固定的时间段里工作在低功率状态；

[0123] (ii)转换到高功率状态并在多采集模式下采集一个n+1幅暗图像的集(对于变量n的定义见图8A和8B以及附带的说明)，其中暗图像1使用特定的准备时间采集； [0124] (iii)为了减少任何建立在偏置调整图中的电子噪声，可选地，在步骤(i)和(ii)之间循环M＞1次；以及

[0125] (iv)在步骤(i)和(iii)之间循环以在K种不同的准备时间获 得暗图像集。 [0126] 如图14所示对在多采集模式下得到的每个暗图像集合取平均并且进行处理以形成K个工厂偏置调整图102的集D Dk。相应的元数据104随这些图存储。

[0127] 在图15示出的实施例中，感兴趣的元数据为研究内的图像间的时间，这些图像经一系列的M次重复，范围从1到K。在此实施例中，根据图6和图7中描述的实施例，DR检测器面板可支持两种或三种功率状态。通过对图像(k＝1...K)间的每个时间间隔取平均，再次获取偏置调整图DDk 60。

[0128] 图14和15中的例子示出了一些实施例，其中在相同环境下采集多个暗图像集并对其进行平均化。对于一些实施方案，该过程可能太耗时。图16的方框图示出一个获得偏置调整图的替换方法370，其在给定的元数据设置k上无需执行多次重复。代之以在多采集模式下获得暗图像的单个集或小数量的集。采用频率分解方法提供高频率和低频率图以减少建立在偏置调整图中的噪声和由此的偏置修正图上的噪声。合适的滤波方法例如包括二维中值滤波和诸如以下所建议的滤波方案，例如Gindele的题为“Multiresolution based method for removing noise fromdigital images”的美国专利No.6,937,772中所提议的为更有效减少噪声的滤波方案。也可以采用图像处理领域内技术人员熟悉的图像滤波技术对高频率和低频率图执行平滑(smoothing)操作。

[0129] 在图16中，根据图8B示出的过程获得初始偏置调整图DDi60并采用低通滤波器70对其进行处理。这样形成了低通图DD166。通过从初始偏置调整图DDi中减去低通结果，产生高通图72。通过计算局部平均值74(例如逐列计算图像平均值)，并且在所有行上复制结果以形成一个全尺寸的二维图像，产生一个平均的高通偏置调整图DDh，a 78，从而减少高通图中的噪声。然后通过组合低通滤波图与平均的高通偏置调整图78形成最终偏置调整图DD 80。

[0130] 在一实施例中，偏置调整图集和对应的根据图14产生的元数据可被简单地存储用于将来在图9所示的图像修正步骤S130中使用。如果偏置调整图不随着时间改变的话，这种简单的程序将会是最合适的。但是，就如当DR检测器面板老化时增益图像会改变一样(如Luijendijk、Johannes A.、Steinhauser、Heidrun、和Menser、Bernd的题为“Temperature Artifact Correction”的国际申请公开No.WO2007/110798A1中描述的)，预计偏置调整图像也随着时间改变，即使并不是十分迅速。因此，必需在提供在现场更新偏置调整图的方法。在面板制造的首次特征化的全部使用条件下重复全部初始特征化将会非常耗时。另外，面板校准所用的时间会干扰医院或诊所的正常工作流程，因此必需保持尽可能地短。因此，通常有利的是仅在单一使用条件下完成偏置调整图的现场更新。对应于这种条件下的元数据和偏置调整图被称作“基准元数据”和“基准偏置调整图”。关于基准偏置调整图的现场更新的更多细节将在图19-22中给出。

[0131] 随着这种类型的现场校准的需要，有利的是基于基准偏置调整图的概念，将根据图14，15所示方法产生的偏置调整图DDk转变为另一格式。图17和18示出这种转变的两个实施例。在第一实施例中，如图17所示，存储基准偏置调整图108和差异偏置调整图130集以及对应的基准元数据109，其中差异偏置调整图130集表示在使用条件k(元数据82)下获得的偏置调整图84DDk和基准偏置调整图108的差异。选择地，任意移位值可以加入差异偏置调整图以便以无符号整数的格式存储。

[0132] 图18示出一个序列，通过该序列从为了使用条件(元数据82)k获得的偏置调整图DDk84中选择基准偏置调整图108和对应的元数据109。然后可以在一组图84上实行图像分析86以产生统计测量，例如平均值或中间值。然后，从这个分析结果和元数据82的值产生一个预期函数，前面以函数表34给出。

[0133] 偏置调整图的更新功能

[0134] 预计偏置调整图随着时间的改变而改变的。因此，图的更新 (特别是基准偏置调整图108的更新)必需以规则的时间间隔执行。这些更新必需在没有使用面板或患者图像不需要面板时执行。对于电池供电的检测器，另一个要求是尽量少地执行更新以节约电池电源。

[0135] 图19和20示出基准偏置调整图108的更新如何适应工作流程使得在患者图像之间执行它们的两个例子。图19示出在一个实施例中提供代替现有基准偏置调整图108的更新的基准偏置调整图210的更新过程。一个方便完成基准偏置调整图108更新的工作流程阶段是在患者的研究218开始的时候，在此期间要求操作员在主计算机上输入患者数据222。一幅或多幅在多采集模式下获得的暗图像224(如19所示的前暗图像)在患者的首次曝光之前获得，即在为准备开始226的这次曝光启动准备按钮(图4中的准备/曝光控制120)之前。输入当前基准偏置调整图108和采集的前暗图像224到更新功能200，该功能200产生更新的基准偏置调整图210。将在图21中更详细的描述更新功能200。可以对每个患者研究218重复该过程，或者根据一些决定更新频率的预先定义的逻辑进行周期性地重复。

[0136] 图20示出更新现有基准偏置调整图108的替代序列。在这个序列中，在不同患者的研究218之间获得在多采集模式下采集的暗图像228。输入当前基准偏置调整图108和在多采集模式下采集的暗图像228到更新功能200，该更新功能200产生更新的基准偏置调整图210。可以对每个患者研究218重复该过程，或者根据一些决定更新频率的预先定义的逻辑进行周期性地重复。

[0137] 图21示出在更新功能200中用于更新基准偏置调整图108的方框图。从在多采集模式下采集的暗图像228中计算偏置调整图60，其中暗图像228如之前参考图8B示出的暗图像44。可以使用频率分解用法减少图中的噪声，其中该频率分解用法例如为结合图16的空间频率处理方法370所述，用于获得偏置调整图60。选择地，可以比较偏置调整图60与基准偏置调整图108，并且形成差异图像338，从中计算统计测量340。

[0138] 在图21的实施例中，分析产生的差异图338的均匀性并且计算至少一个统计测量值Xi，其中i为测量值的指数，i＞＝1。如果两幅图除了电子噪声之外都相同，那么差异图338将会是有些许噪声的平坦区域。因为偏置调整图60随着时间改变，差异图338中预计就会有一些少量的不均匀。但是如果对于每个测量值Xi，这些差异超出一定的阀值Ti，那么DR检测器10可能已经发生了故障并且基准偏置调整图108的更新是不理想的，直到该问题被解决并校正。在比较358中，校准软件确定偏置调整图60是否与基准偏置调整图108相一致。如果在差异图像338上计算出的统计测量值340低于预先设定的阀值，那么就执行更新。反之则向用户显示警告消息360并且不执行更新。更新的基准偏置调整图210作为存储的基准偏置调整图108和偏置调整图372的加权平均值进行计算。加权值可落在[0...1]的范围内，其中0对应于偏置调整图372对基准偏置调整图108的代替，1对应于没有执行更新的情况。可以根据在比较358中使用的统计测量值和阀值之间的差异预设或计算加权因子w。一种对差异图338中非均匀性进行特征化的方法是将图像分成感兴趣的矩形区域并为每个感兴趣的区域计算平均值和标准偏差。阀值测量的一个例子是所有的感兴趣区域(ROI，Reg ion ofl nterest)相对于所有的ROI的均值的结果之中的最大差异。 [0139] 为了加快偏置修正算法的计算速度，也可以更新存储的偏置调整图102的集(图
9)。图22示出用于从更新的基准偏置调整图210和工厂差异偏置调整图130(见图17)中计算更新的偏置调整图230的方框图。如图所示，为所有的存储的元数据104的集产生更新的偏置调整图230。

[0140] 例子研究

[0141] 如上详细的讨论，本发明的一般目的在于节约电源，优选地，是在电池供电的检测器中延长电池寿命。因为必需在电池寿命与检测器性能标准之间作平衡，所以电池电源的使用提出了独特的挑战。理想地，不需要持续地更换电池，从电池供电的检测器得 到的图像应该与那些从满载功率的或插入式检测器得到的图像一样好。

[0142] 在诸如根据本发明的电池供电的检测器中，在检测器达到稳定的状态之前获取图像。例如，当检测器从低功率转变到高功率时，其由于诸如整流器和读出ASIC之类的电子元件经历明显的局部升温。与在曝光之后拍摄的暗图相比，该曝光处于该升温曲线更陡峭的部分。此外，在该曝光之前的检测器操作的持续时间与在后曝光暗图像之前的类似操作的持续时间并不匹配，导致两种情况下电荷分布的不同。匹配两者时间将会明显地延迟图像的可用性至较长的准备时间。这些差异在对应于曝光的暗图像和用于偏置修正的后曝光暗图像之间的均值位移和二维非均匀中表露无遗。如果不校正的话，它们可能会影响到疾病特征的检测能力。

[0143] 通过在15到35℃之间的周围环境温度下运行新的基于MIS光敏二极管的2
35×43cm 的便携式数字X射线检测器的应用例，来评估本发明的检测器特征化和偏置修正算法的效果。该应用例包括72次平面场曝光，其采集于多采集模式(在RQA-5的束条件下为0.2mR)，使研究之间的时间(1到70分钟)、研究中图像之间的时间(2到120秒)和在实际限制内的准备时间(2到15秒)随机化。在图像上应用增益和偏置修正。 [0144] 通过为检测器设置最小时间限制以便在曝光之前稳定下来并且通过在暗图像积分之前优化检测器更新操作的持续时间以便管理a-Si:H的亚稳定状态，减少了差异。 [0145] 对应曝光的暗图像和用于偏置补偿的后暗图像之间的系统差异被特征化为准备时间的函数。来自用户的准备和曝光信号被来自检测器的嵌入式电子电路的等价信号代替，这样一来，在相同的条件下采集暗图像来代替曝光。在多采集模式下采集多个图像集，对其平均化并存储为“偏置调整图”。这些图在低功率状态下不受图像之间的时间的影响。 [0146] 通过将图像划分为3×3cm部分重叠的感兴趣区域(ROI)得到相关的图像质量标准，例如信号稳定性、图像噪声和图像均匀 度。标准偏差和ROI平均值的中间值作为全体信号和噪声的量度。整个应用例过程中的信号稳定性表示为以整个曝光的信号标准偏差除以平均值。不均匀度的评估基于信号的全局变化(GVS)和噪声的全局变化(GVN)，其中信号的全局变化被定义为所有ROI的最大值和最小值之间的差异除所有ROI的平均值，类似地采用ROI的标准偏差代替平均值定义了噪声的全局变化(GVN)。在该应用例中也对GVN和GVS求平均值。

[0147] 表1示出将下列检测器比较得到的功率消耗、关键工作流程和图像质量参数的比较结果：电池供电检测器与基于相同的MIS光敏二极管技术和在高功率状态下相同检测器工作周期的满载功率的检测器。对于便携式检测器，比较两种图像修正选项：(1)基于简单的减去平均化的后暗图像的偏置修正，和(2)采用增加准备时间基准偏置调整图的偏置修正。用于电池供电的检测器的功率消耗的评估每小时平均30次曝光的应用例，其具有两幅后暗图像，每幅图像三秒加上平均1秒钟的附加准备时间。在工作流程方面，与满载功率面板相比较，除了需要最小准备时间和更长的图像显示的时间，相对而言作出的折衷较少。但是，实际的完成时间落在市场上的数字射线照相面板的典型范围之内。在图像噪声方面做出了小的折衷。与单个图像采集相比，平均来看，周期性更新暗图像内的电子噪声的水平至少低10倍(a factor of 10)。假定电子噪声在不同的采集之间是随机的，则来自两幅暗图像的偏置图只是比来自单次采集的噪声低1.4倍。这从在0.2mR的曝光下5.5％的总体噪声增加(由满载功率到电池供电形式)中表露无遗。在信号稳定性和图像均匀度上，电池供电的检测器的修正选项2达到了与满载功率的稳定检测器相似的性能。

[0148]公制 满载功率 电池供 电(1) 电池供 电(2)
平均使用功率(Wh) 25 3.5 3.5
最小准备时间(s) 0 1.5 1.5
曝光延迟(ms) ＜240 ＜240 ＜240
暗校准 周期性更新 2个后暗 图像 2个后 暗图像
图像显示时间(s) 6.3 12 12.2
信号稳定性(％) 0.9 1.3 0.9
噪声(ADC) 3.5 3.8 3.7
GVS(％) 0.8 3.3 1.0
GVN(％) 6.5 6.9 6.7

[0149] 表1：满载功率和电池供电的a-Si:H检测器的关键工作流程、功率和图像质量参数的比较。

[0150] 参考特定的优选实施例对本发明进行了详细的说明，但是本领域的普通技术人员会理解在不脱离本发明的范围下，在上述说明和所附的权利要求书所述的本发明的范围内的变化和修改也是有效的。例如，各种类型的用户事件和曝光元数据可以与存储的偏置调整图关联。

[0151] 因此，提供了一种在数字射线照相中用于暗信号校正的方法。

[0152] 部件列表

[0153] 10.DR面板检测器

[0154] 14.闪烁体

[0155] 20.平板检测器

[0156] 22.光传感器

[0157] 24.像素

[0158] 25.读出元件

[0159] 26.开关元件

[0160] 28.嵌入式电子电路

[0161] 29.电源

[0162] 30.用户元数据

[0163] 32.图像元数据

[0164] 34.函数表或LUT

[0165] 36.比较

[0166] 38.选择或内插过程

[0167] 40.偏置调整图

[0168] 44.暗图像

[0169] 50.暗校正曝光

[0170] 52.用户元数据

[0171] 54.暗图像

[0172] 60.偏置调整图

[0173] 66.低通图

[0174] 70.低通滤波器

[0175] 72.高通图

[0176] 74.局部平均

[0177] 78.平均高通图

[0178] 80.最终偏置调整图

[0179] 82.元数据

[0180] 84.偏置调整图

[0181] 86.图像分析

[0182] 100.数字射线照相系统

[0183] 102，108.偏置调整图

[0184] 104.存储的元数据

[0185] 106.元数据

[0186] 108.基准偏置调整图

[0187] 109.基准元数据

[0188] 110.内插算法

[0189] 112.产生器

[0190] 114.接口盒

[0191] 116.主计算机

[0192] 118.用户界面

[0193] 119，121.通信链路

[0194] 120.准备/曝光控制

[0195] 122.选择算法

[0196] 130.差异偏置调整图

[0197] 200.更新功能

[0198] 210.更新基准偏置调整图

[0199] 218.研究

[0200] 222.患者数据

[0201] 224.暗图像集

[0202] 226.准备开始

[0203] 228.暗图像集

[0204] 230.更新的偏置调整图

[0205] 300.嵌入式控制器

[0206] 302.图像存储器

[0207] 304.控制寄存器

[0208] 338.差异图像

[0209] 340.统计测量

[0210] 358.比较

[0211] 360.警告消息

[0212] 370.计算偏置调整图的方法

[0213] 372.偏置调整图

[0214] S100.步骤

[0215] S110.步骤

[0216] S120.步骤

[0217] S130.步骤

[0218] S140.步骤

[0219] E.放大区域