体积CT系统中的平板探测器校正方法
体积CT系统中的平板探测器校正方法
ibration method of original projection image are discussed .It includes the real-time background correction , image stan-
dardization , gain correction , and bad pixels correction .The calibration algorithm is examined through phantom studies
景修正后的信号平均值 :
S(r)=<I(r , t)>-<B(r , t)>
(2)
(2)输出响应系数 k(r , t)。在温度稳 定的条件下 ,
对单一能量 的 X 光 而言 , 它是 个常 数 ;但 对 探测 器上
不同位置的像素而言 , 其值是不同的 ;从而在空间上产
生非均匀增益分布噪声 。
(3)光子统计数目 Nd(r , t), 它包 含了因 x 射线的
FPD 的发展 , 对 FPD 的性能评估及其应用 进行了努力
平板探测器ct原理
平板探测器ct原理
平板探测器CT原理是指一种基于平板探测器的计算机断层扫描（CT）成像技术。
该技术主要基于X射线的能量与物质的吸收关系，将人体或物体进行多个角度的扫描，通过计算机对数据进行重建，最终得到三维图像。
平板探测器是一种新型的X射线探测器，由许多微小的像素组成，具有高分辨率和高效率的特点。
在CT扫描中，平板探测器产生的电
信号将被转换为数字信号，传递给计算机进行图像重建。
与传统的旋转式探测器不同，平板探测器CT在成像角度、分辨
率和吸收率上都具有更高的效率。
同时，由于平板探测器无需移动，所以可以大大减少成像时间和辐射剂量。
总之，平板探测器CT技术是一种快速、准确、低辐射的成像技术，具有广泛的应用前景，可用于医学、生物学、材料科学等领域的研究和应用。
- 1 -。
平板探测器CT系统调校及参数获取方法
（ 清 华 大 学 核 能 与新 能源 技 术 研 究 院 ， 北 京 １ ０ ０ ０ ８ ４ ）
摘要 ： 为了解决平板探测器 Ｃ Ｔ系统存在结构偏差 、 参数偏离设计值 ， 影 响重 建 质 量 的难 题 ， 提 出 了一 种 基 于 简 单 模 型 和少 量 Ｄ Ｒ投 影 的 平 板 探 测 器 Ｃ Ｔ 系 统 调 校 和 参 数 获 取 方 法 。 该 方 法 采 用 一 个 正 交 金 属 细丝模型 ， 通 过 设 计 一 系 列 的投 影 ， 依 据 投 影 图像 对 系 统 结 构 进 行 调 整 并 进 行 简 单 计 算 ， 即 可 完 成 偏 差 校 正 及 参 数 获 取 。计 算 和实 验 表 明 ， 通过该 方法得 到 的系统参数 误差小 于 ０ ． ５ ％， 满足使 用要 求 ， 重 建
应 用平 板 探 测 器 的工 业 Ｃ Ｔ 系统 中 ， 射 线
所 给 出的方 法 均 有 一 些 不 足 ： １ ）迭 代 法 需
源 焦点 位 置 、 旋 转 中心及 其 在 探 测 器 中的 投影 等均 难 以精 确确定 ； 系统安 装 后 ， 平 板探 测 器可 能存 在 不 同方 向上 的偏 转 ， 这 些 偏 差 的存 在 会 使重 建调校 、 参 数获 取方 法 已进行 了大量 研究 ， 但
文献标志码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ ０ — ６ ９ ３ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ — １ ０ １ ９ — ０ ４
Ｓｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｄｅ ｖ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃａ ｌ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ Ｐａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ Ｏｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｉ ｎｇ Ａｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｆ ｏ ｒ Ｆｌ ａ ｔ Ｐａ ｎｅ ｌ Ｄｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ＣＴ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
平板探测器校准及特性
平板探测器的校准及特性李忠强1 刘林栋21．南京医科大学附属南京第一医院，210006；2．南京医科大学生物医学工程系，210029[摘要] 本文通过对DR平板探测器的原理和校准等特性的分析,建立起对平板探测器的质量控制。
熟练掌握并合理运用平板探测器特性，可以进一步提高影像质量、降低辐射水平、延长平板探测器使用寿命，提高DR的一次成功率，从而相对减少病人X射线的曝光量。
[关键词] DR；平板探测器；质控；校准直接数字化放射摄影（Digital Radiography，简称DR），是上世纪九十年代发展起来的X线摄影新技术，具有更快的成像速度、更便捷的操作、更高的成像分辨率等显著优点，成为数字X线摄影技术的主导方向，并得到世界各国的临床机构和影像学专家认可。
而与其他数字化X设备不同，DR的核心就是它拥有可以直接产生数字化图像的部件--平板探测器。
1 平板探测器的种类和原理1.1 电耦合器件(CCD)阵列方式1.1.1概括原理：由增感屏作为X线的交互介质，加CCD来数字化X 线图像。
1.1.2 具体原理：以MOS电容器型为例：是在P型Si的表面生成一层SiO2，再在上面蒸镀一层多晶硅作为电极，给电极P型Si 衬底加一电压，在电极下面就形成了一个低势能区，即势阱。
势阱的深浅与电压有关。
电压越高势阱越深。
而光生成电子就储于势阱之中。
光生电子多少与光强成正比。
所以所存储的电荷量也就反应了该点的亮度。
上百万的光敏单元所存储的电荷就形成与图像对应的电荷图像。
1.1.3 优点：①空间分辨率高；②几何失真小；③均匀一致性好。
1.1.4 缺点：①转换效率低（原因是CCD系统采用增感屏为其X线交互介质，它的MTF调制传递函数和DQE量子检测效能都不会超过增感屏。
另外，由于增感屏被X线激发的荧光通常只有小于1%能够通过镜头进入CCD）。
②生产工艺难：CCD面积难以做大，需多片才能获得足够的尺寸，这便带来了拼接的问题，导致系统复杂度升高可靠性降低，且接缝两面有影像偏差。
DR 平板探测器图像校正方法研究
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中国测试
2021 年 9 月
像的质量[1-5]。在进行 DR 成像的过程中，为了避免 因暗电流，坏点等噪声影响探测器成像质量，需要 进行偏移、增益和坏像素校正。
针对探测器校正方法的研究，有基于图像处理 算法，对整幅图像进行校正；也有基于数理统计的 方法，分析各像元的分布情况，运用统计学公式进 行修正。在图像处理领域，胡云生等[6] 提出了一种 算法对图像传感器的坏点进行检测和修正，但该方 法不能有效修正坏像素簇，有待进一步优化；徐有 青等[7] 对 CMOS 数字图像传感器的坏像素进行检 测和补偿，得到修饰过的视频图像在肉眼下无法分 辨坏像素，但该法不适用面积较小的缺陷的检测； 在统计分析领域，张丰收等[8] 对工业 CT 的平板探 测器基于统计模型按区域模板不同，把坏像素进行 分类并对各个区域进行优化插值，能有效消除坏像 素造成的伪影，该方法对工件投影图像进行分析， 会对图像造成损伤，产生漏检的风险；徐燕等[9] 对 用于牙科 CT 的平板探测器进行了空气投影图像校 正，有效抑制了重建切片环状伪影的产生，但该方 法不能有效进行增益校正；闵吉磊等[10] 对 PE0822 非晶硅平板探测器进行了暗场、增益和坏像素校正， 发现校正过后提高了 DR 图像的质量，但是该方法 过分依赖于厂家给出的校正文件，当管电压较低的 时候，无法得到准确的校正。
图像的偏移校正，基于空场图像灰度值中位数的增益校正方法；然后根据标准 ASTM-E2597 的定义，对坏像素进行
标记和修正；最后以标准差信噪比（SNR）来评价图像校正后效果。经实际工件透照分析表明：原始图像经校正后，图
像质量得到有效提高。该校正方法具有普遍适用性，可为其他 DR 平板探测器图像校正提供参考。
柯达DR3000平板探测器校准
东芝VISART1.5T磁共振发射机高压故障检修刘英祥，宋铁雄，辛秀俊，刘占标，王锋（解放军第251医院，河北张家口075000）[中图分类号]TH77４[文献标识码]C文章编号：1003-8868（２００８）10－0359-021故障现象按正常程序开磁共振机电源，初始化、自检正常，操作工作台屏幕显示READY状态，每天例行扫描水模。
屏幕报告错误代码：FUNCTION：0*0Error Level：0*0-Just warnining Task：***Un-known Task ID***Class：0*4000-SYSC ALL-System call-SCFTCREATE ERROR CODE：0*10210013-CFARE_MAGISS-MALL-maxium magnitude Exact Error：0*0***Adjusting Gain and Re-tring CFA（rx gain=40db）***AMCF_SeqGen-CFAtime over Aborting…。
预扫描失败，经试验还是报告前述故障，观察右下角信息小窗口，调谐发射线圈和接受线圈都通过，下一步出现按顺序调整发射增益16DB；调整发射增益22DB；调整发射增益28DB；调整发射增益34DB；调整发射增益40DB。
然后，报告预扫描失败，停止扫描。
观察小窗口发射信号图形，无射频信号。
WHOL BODY线圈无信号，试验头线圈，因为头线圈和体线圈发射接受是两个通道，头线圈有自己的单独发射和接受通道，实验结果还是无信号，又连续试验膝关线圈、表面线圈、包绕线圈全无射频信号，不能扫描。
2故障检查与分析从发射机发射的信号经电缆到波导板，波导板装有一只继电器负责切换信号是连接到WHOL BODY线圈，还是使用维修OPERATION&MAINTENANCE柯达DR3000平板探测器校准耿西亮，刘建军，许勤（兰州军区乌鲁木齐总医院，乌鲁木齐830000）[中图分类号]TH772.2［文献标志码］C［文章编号］１００３－８８６８（２００８）10－０359－０1平板探测器是DR系统的核心部件，作为X线捕获装置，替代了传统的屏片系统，实现了X线信号数字化。
非晶硅平板探测器DR成像校正方法
ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗ ｅ ｒ ｅ ｅｒ ｐ ｆ ｏ ｒ ｍｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｌ ｆ ａ ｔ ｐ ａ ｎ ｅ ｌ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｆ ｒ ｏ ｍ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ｒｅ ａ ．Ｔ ｈ ｅ １ ｓ ｔ ｓ ｔ ａ ｇ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ － ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ ｂ ｌ ａ ｄ ｅ ａ ｒ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ
（ １ ． Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆＮ ｏ ｎ ｄ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ（ Ｍｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ｆＥ ｏ ｄ ｕ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ） ， Ｎ ａ ｎ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ Ｈ ａ ｎ ｇ ｋ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｎ ａ ｃｈ ａ ａ ￣ ３ ３ ０ ０ ６ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
ｉ ｍａ ｇ ｉ ｎ ｇ ｅ ｘ ｐ ｅ ｉ ｒ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ｆ ｏ ｒ ａ ｍｏ ｒ ｐ ｈ ｏ ｕ ｓ ｓ ｉ ｌ ｉ ｃ ｏ ｎ ｌ ｆ ｔ ａ ｐ ａ ｎ ｅ ｌ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｏ ｆ Ｐ Ｅ ０ ８ ２ ２ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ．Ｗ ｈ ｅ ｎ ｈｅ ｔ ｌ ｆ ｔ ａ ｐ ｎｅ ａ ｌ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ
ct校准方法
ct校准方法嘿，咱今儿就来说说这 CT 校准方法。
CT 啊，就像是医生的超级眼睛，能看清咱身体里的各种情况呢！那要让这双“超级眼睛”看得更准，校准可就太重要啦！你想啊，要是 CT 不准确，那医生不就像是在迷雾中摸索一样，怎么能准确判断病情呢？就好比你拿着一把不准的尺子去量东西，那能量对吗？CT 校准首先得从机器本身入手。
就像咱人要保持健康得定期体检一样，CT 机器也得好好检查检查。
看看它的各种部件是不是都在最佳状态，有没有啥小毛病。
这可不是小事儿啊，一点点小问题都可能影响到最后的结果呢！然后呢，得有专业的技术人员来操作。
这就跟大厨做菜一样，好的食材也得有好手艺才能做出美味佳肴呀！这些技术人员得对 CT 机器特别了解，知道怎么调整那些参数，让它达到最佳状态。
再说说环境因素。
CT 机器工作的地方也得合适呀，温度、湿度都得恰到好处。
你想想，要是它在一个又冷又潮的地方工作，能发挥好吗？就像咱人在不舒服的环境里也会没精神呀！还有啊，校准可不是一锤子买卖，得定期进行呢！就像咱汽车要定期保养一样，CT 机器也得经常“照顾照顾”。
不然时间长了，它可不就“不听话”啦。
每次校准都得特别仔细，不能有一点马虎。
这可是关乎病人健康的大事儿呢！一个小小的误差都可能带来大问题呀。
咱老百姓可能平时不太了解这些，但咱得知道，医院里的医生和技术人员们都在为了让 CT 更准确而努力呢！他们就像守护我们健康的卫士，通过一次次的校准，让 CT 这双“超级眼睛”更明亮、更准确。
所以啊，可别小看了这 CT 校准方法，它可是医疗诊断中非常重要的一环呢！只有把 CT 校准好了，医生才能更有把握地诊断病情，我们才能更放心地接受治疗呀！这不是挺好的事儿嘛！。
西门子DR平板探测器的校正
西门子DR平板探测器的校正王一舟，杨宝珍，刘会善【期刊名称】医疗卫生装备【年(卷),期】2013(034)002【总页数】10 引言进入21世纪以来，数字化的浪潮迅速席卷了整个医疗影像技术领域，而加快放射科的数字化进程更是成为广大医院急需解决的问题。
在这种趋势下，DR （digital radiography），即数字X线摄影已广泛应用于各级医院。
相比于传统屏胶成像，数字成像具有高分辨率、低剂量、可网络传输等优点[1]。
DR的性能取决于平板探测器（FPD）。
SIEMENS AXIOM Aristos作为一款数字X线机，具有很强的图像后处理能力，能根据不同条件自动对图像进行修饰。
由于长时间工作后，平板像素对射线的灵敏度会产生差异，平板探测器需要校正才能获得满意的图像。
1 工作原理西门子DR的FPD采用的是非晶态硅平板探测器，FPD通过探测器直接将X 线信息转化为数字化图像信号，如图1所示。
非晶态硅平板探测器的基本工作原理是在光电二极管矩阵上覆盖掺铊的碘化铯闪烁发光晶体，这样每一个光电管就是一个由薄膜非晶态氢化硅制成像素。
当X射线入射到闪烁晶体层时被转换为可见光，然后由光电二极管矩阵转换成电信号，并在光电二极管自身的电容上存储电荷，最后通过控制电路扫描，读出数字信号，传送给计算机进行图像处理，建立图像。
2 工作环境由于材料、结构、工艺的不同，不同类型的平板探测器对工作环境的要求也不尽相同[2]。
该机非晶态硅平板探测器允许的工作温度范围为10～35℃，最佳工作温度是15～28℃，相对湿度要求是60%～70%。
3 故障现象DR仍然能够工作，可以产生图像，但是经常出现伪影。
伪影表现形式为水平或竖直的局部线条，影响了正常的医疗诊断。
4 故障分析观察球管，表现正常，又能产生图像，故可排除球管故障。
未遭伪影影响的图像可以辨认，且较清晰，计算机工作站运行良好，故图像处理软件故障的可能性较小。
综上，暂把故障锁定在FPD。
X射线平板探测器数字成像及其图像校准
收稿日期:2003204218 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50275008) 作者简介:周正干(1967-),男,湖南湘潭人,教授,zzhenggan @.X 射线平板探测器数字成像及其图像校准周正干 滕升华 江 巍 安振刚(北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100083) 摘 要:为了提高X 射线数字成像系统的图像质量,以基于平板探测器的X 射线数字照相系统为研究对象,介绍了平板探测器自身影响图像质量的4大因素:随机噪声,偏置误差,像元响应不一致性和瑕疵像元等,分析了这些因素的成因及其对图像质量的影响,提出了相应的减小和消除这些影响的图像校准方法.实验结果表明:运用这些图像校准方法,可以有效地去除上述因素对图像质量的影响,显著提高平板探测器输出图像的质量,为后续图像判读奠定了良好的基础.关 键 词:无损检验;图像处理;图像校准;平板探测器中图分类号:TH 87811文献标识码:A 文章编号:100125965(2004)0820698204X 2ray flat 2panel 2detector 2ba sed digital radiography and its image calibrationZhou Zhenggan T eng Shenghua Jiang Wei An Zhengang(School of M echanical Engineering and Automation ,Beijing University of Aeronautics and Astronautics ,Beijing 100083,China )Abstract :T o im prove imaging quality of X 2ray digital radiography system ,an X 2ray flat 2panel 2detector 2based digital radiography system was investigated.F our factors of flat panel detector which degrade image quality ,such as random noise ,offset ,response nonuniformity and defective pixels ,were introduced.H ow they occur and in fluence imaging quality was analyzed.C orresponding methods for image calibration were put forward to minish and eliminate the in fluences on image quality.Experimental results indicate that ,with the image calibration methods ,the in flu 2ences of above mentioned factors can be rem oved effectively and the quality of image from flat panel detector can be im proved greatly ,which has founded a g ood foundation for succedent image identifying.K ey words :non 2destructive tests ;image processing ;image calibration ;flat panel detector 射线检测是常规无损检测的重要方法之一,广泛应用于航空、航天、核电、国防以及其它工业部门,在工业生产和国民经济中发挥了重要作用[1].目前,在生产实际中,射线检测普遍使用胶片照相法.X 射线胶片照相的成像质量较高,能正确提供被测试件缺陷真实情况的可靠信息,但是,它具有操作过程复杂、运行成本高、结果不易保存且查询携带不便以及评片人员眼睛易受强光损伤等缺点.为了解决上述问题,20世纪90年代末出现了X 射线数字照相(Digital Radiography ,DR )检测技术.X 射线数字照相系统中使用了平板探测器(flat panel detector ),其像元尺寸可小于0.1mm ,因而其成像质量及分辨率几乎可与胶片照相媲美,同时还克服了胶片照相中表现出来的缺点,也为图像的计算机处理提供了方便[2].因此,基于平板探测器的X 射线数字成像系统在无损检测和评价(NDT ΠNDE )、集装箱扫描、电路板检查以及医疗应用等方面具有广阔的应用前景[3].1 平板探测器的组成及工作原理X 射线平板探测器由射线接收器、命令处理器和电源组成.射线接收器中包含有闪烁晶体屏(G d 2O 2S 或CsI )、大面积非晶硅传感器阵列以及2004年8月第30卷第8期北京航空航天大学学报Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics August 2004V ol.30 N o 18读出电路等,其结构示意图如图1所示.其中,闪烁晶体屏用来将X 射线光子转换成可见光,与其紧贴的大规模集成非晶硅传感器阵列将屏上的可见光转换成电子,然后由读出电路将其数字化,传送到计算机中形成可显示的数字图像.命令处理器是接收器和用户系统之间的接口.由该种平板探测器组成的X 射线数字成像系统结构如图2所示.图1 接收器内部结构示意图图2 平板探测器成像系统结构示意图2 平板探测器图像校准的必要性尽管平板探测器具备前述一些优良特性,但是,X 射线源的不同、接收器内电子线路的不一致性及其正常变化,都会引起平板探测器上不同像元在同样X 射线剂量辐射的情况下具有不同的输出信号.导致这一现象产生的原因可以归纳为以下几个方面.2.1 随机噪声(random noise)探测器中,从射线到可见光的转换以及后续的光电转换和模数转换等都伴有随机噪声.另外,由于探测器的像元数据是逐行读出的,对指定行的采样瞬间也不可避免地要受到相邻行的影响.2.2 偏置误差(offset)在没有X 射线照射的情况下,由于光电二极管(photodiode )和薄膜晶体管(Thin 2Film 2Transistor ,TFT )的漏电流以及数据采集电路中电荷放大器零点漂移的影响,探测器各像元仍有一定的输出值,这就是偏置误差.偏置误差是一种系统误差,在实际工作中,它叠加在实际射线响应输出之上,而且各像元的偏置误差各不相同.通常情况下,可以认为每个像元的偏置误差是固定不变的,因此能够将其消除.2.3 像元响应不一致性(response nonuniformity)像元响应不一致性是指探测器在均匀强度X 射线的照射下,各像元响应的不均匀程度,它与像元接收到的射线剂量到像元图像灰度值转换的整个过程有关.一方面,各像元对应的射线Π可见光转换、光Π电转换及电荷放大程度各不相同;其次,探测器中用到的电荷放大器因工艺所限不可能做得很宽,所以只能将多片集成的放大器拼接在一起(见图1),于是又产生了不同放大器模块之间放大程度的差异.由于各探测器像元对均匀射线的响应不一致性是随机的,因此,在图像上反映出灰度空间分布的随机性[2].然而,可以近似认为各像元的响应灵敏程度是固定不变的.2.4 瑕疵像元(defective pixels)瑕疵像元是指不能依据射线强度做出合理响应的像元,或者说是响应灵敏程度明显有别于正常点的像元.按对射线响应的灵敏程度来分,瑕疵像元可以分为对射线响应过于敏感的像元和过度迟钝的像元两种.在探测器生成的原始图像上,可以很明显地看到星星点点散布着的亮点和黑点,甚至整条的白线或黑线,这些就是典型的瑕疵像元.从本质上讲,瑕疵像元是像元响应不一致性的极端情况,但由于其极端性,又不宜采取与响应不一致性相同的校正方法,故将其单独列出.由于上述原因,从探测器采集的原始图像一般不能满足实际检测的要求.因此,全面分析平板探测器自身影响输出图像质量的各种因素,在此基础上研究针对性的图像校准方法对原始图像进行处理,是实际检测过程中一个必不可少的环节.3 平板探测器的图像校准方法3.1 随机噪声的消除对于随机噪声,最有效的消除方法就是采用多幅图像叠加取平均值的经典方法[4].对均匀射线辐射探测器所获得的图像(由12bit 的图像采集卡获得,下同)进行分析,如图3所示,图3c 表示了去掉的随机噪声.通过多幅叠加,灰度标准差由33.83减小至30.74.由此可见,通过采用多幅平均的方法去掉随机噪声后,图像质量得到了提高,但通过16幅叠加取平均的方法去噪耗时太长.实验结果表明,4996第8期 周正干等:X 射线平板探测器数字成像及其图像校准a 单幅图像某行的一段灰度曲线b 16幅图像叠加平均后与a图同位置的灰度曲线c a 图减去b 图的结果图3 随机噪声及其消除幅叠加处理后即可获得同16幅叠加处理大致相当的效果.3.2 偏置误差的修正在没有X 射线辐射探测器的情况下采集一幅图像,称之为暗场图像,它是探测器传感器阵列在无信号输入时的输出信号,包含了偏置误差的全部信息.偏置误差修正过程如图4所示.从图4a 可见,不同像元的偏置误差相差很大,且毫无规律可言.图4c 代表了偏置误差被修正后的结果.图4c 的图像质量较图4b 有了显著提高,灰度标准差由30.74降到18.88.3.3 像元响应不一致性校正由图4c 可见,经过偏置误差修正,该行的灰度曲线仍有较大的起伏,而且呈明显的分段特性,即该行可以分为灰度相差较大的几段,而整幅图像的灰度分布则呈现规则的柱状,如图5所示.这表明,还有严重影响图像质量的因素有待校正,这就是像元响应不一致性.为了对响应不一致性进行校正,首先需要掌握各点的响应特性,这就需要采集并分析校准图像.在实际工作中,分别在3种不同射线辐射状态a 暗场图像某行的一段灰度曲线b 均匀射线辐射下与a图同位置的图像灰度曲线c b 图减去a 图的结果图4 偏置误差及其消除图5 偏置误差校正后图像灰度拉伸效果下采集校准图像:①在没有X 射线辐射探测器的情况下获取一幅图像,前已提及,称为暗场图像;②在能使各像元和电子线路饱和的均匀X 射线照射探测器的情况下获取一幅图像,称为亮场图像;③在亮场图像所用剂量70%左右的X 射线均匀照射下采集一幅图像,称为中亮场图像.在采集校准图像时,为消除随机噪声的影响,一般应该采取多幅叠加取平均的方式.由前面对偏置误差的分析可知,这里的暗场图像实际上就代表了偏置误差.若用中亮场图像与暗场图像相减,得到的差值就是各像元在中亮场射线强度下的响应.同理,由于各种射线条件下得到的图像都包含了暗场图像所代表的偏置误差成分,所以任意两幅图像相减的结果,就是二者对应射线剂量的差值在各像元的实际响应.这样,利007北京航空航天大学学报 2004年用3幅校正图像,对于每一像元,都可得到一条灰度值随射线强度变化的响应曲线,也就可获得图像校正值随原始灰度值的变化曲线.图6为某点的灰度校正曲线,其中,横坐标表示原始灰度值P ,纵坐标对应校正输出Q .P d ,P m ,P l 分别代表该像元在暗场、中亮场和亮场图像中的对应灰度值.暗场图像像元灰度值的校正输出Q d 对应灰度0,亮场图像像元灰度值的校正输出则可以根据实际需要确定为某一恒定值,如像元灰度为12bit ,则Q l 取4095.中亮场的校正值Q m 可以根据暗场和亮场的对应值,结合射线强度差求得,或根据3幅图像的灰度均值用下式近似得到:Q m =P mm -P dmP lm -P dm ×Q l(1)式中 P dm ,P mm ,P lm 分别是暗场、中亮场和亮场图像的灰度平均值.图6 某像元的灰度校正曲线对于任意一幅需要校正的图像,校正值根据P 值与中、亮场灰度的对比关系,对应图6中分段线性校正曲线的上半段或下半段.实际利用下式计算:Q =P -P dP m -P d×Q m P <P mP -P mP l -Pm×(Q l -Q m )+Q m P >P m(2) 图7是图5对应原始图像经过不一致性校正后的结果,区域灰度标准差由39129降为27106,降低了3111%.图7 经像元相应不一致性校正后的图像314 瑕疵像元校正仔细观察图7,可以发现其中存在一些灰度值奇异点,这是受到前述瑕疵像元影响的结果.为对瑕疵像元进行具体界定,根据实验结果设定了一个灰度区间,若某像元P l 与P d 的差值落在该区间之外,则判定该像元为瑕疵像元.对瑕疵像元的校正采用邻域选择性平均法,即瑕疵像元的校正输出取其邻域中正常像元的灰度平均值;除非位于传感器阵列的边缘,每个像元有8个相邻像元.如果瑕疵像元的相邻像元中有3个以上是正常的,则相邻正常像元的灰度平均值可作为该瑕疵像元的灰度值;若相邻像元中正常的像元少于3个,则该瑕疵像元不能被校正,否则,图像有可能失真.综合运用上述各种校正方法,对某均匀射线照射图像进行校准,校准之后的图像灰度分布趋于平坦化,灰度标准差由39.29降到了19.24,降幅高达51.0%.4 结 论由于受到随机噪声、偏置误差、像元相应不一致性和瑕疵像元等各种图像降质因素的影响,从平板探测器采集的原始图像一般不能满足实际检测工作的要求.在全面分析各种图像降质因素的成因及特性的基础上,本文介绍了平板探测器数字图像校准的方法.利用本文介绍的图像校准方法,可显著改善平板探测器的图像质量,为后续的图像判读,以及其缺陷识别等工作奠定了良好的基础.参考文献(R eferences )[1]刘德镇.现代射线检测技术[M].北京:中国标准出版社,1999.240～251Liu Dezhen.M odern radiology techniques[M].Beijing :China S tan 2dard Press ,1999.240～251(in Chinese )[2]曹厚德.数字化X 射线影像技术的发展[J ].感光材料,1999,(1):31～34Cao H oude.Development of digital radiography[J ].Sensitive M ate 2rial ,1999,(1):31～34(in Chinese )[3]Reiff KJ.Flat panel detectors 2closing the (digital )gap in chest andskeletal radiology[J ].European Journal of Radiology ,1999,31:125～131[4]陈树越,路宏年.X 射线数字成像噪声特性及噪声消除方法研究[J ].无损检测,2001,23(1):9～14Chen Shuyue ,Lu H ongnian.Research on noise characteristics and noise depression in X 2ray digital radiographic system [J ].N onde 2structive T esting ,2001,23(1):9～14(in Chinese )107第8期 周正干等:X 射线平板探测器数字成像及其图像校准。
一种锥束CT中平板探测器输出图像校正方法
一种锥束CT中平板探测器输出图像校正方法王苦愚;张定华;黄魁东;李明君【期刊名称】《计算机辅助设计与图形学学报》【年(卷),期】2009(021)007【摘要】为了消除平板探测器缺陷在锥束CT重建切片中引起的伪影,提出一种投影图像校正方法.通过对投影图像进行暗场和增益不一致校正,推导了像元增益系数公式;对增益系数以及像元输出的期望和方差进行直方图分析以识别坏像素,根据坏像素分布特征设计相应的插补方案;通过局部屏蔽区域数据统计暗场波动幅度并逐行修正.实验结果表明,该方法使投影图像灰度分布均匀,像元输出波动和切片伪影得到有效抑制.%To eliminate reconstructive slice artifacts of cone beam CT caused by defects in flat panel detector, a calibration method is proposed for projected images. On the basis of dark image and gain non-uniformity calibration, the gain coefficient is derived and bad pixels are identified based on a histogram analysis of gain coefficient, mathematical expectation together with variance of output. Then an appropriate interpolation method is designed according to the distribution of bad pixels. For calibrating the unstable dark images, the data under a local lead shield is accumulated, and the fluctuations on each line is computed and corrected line by line. Experimental results show that our proposed method can homogenize the gray level of projected images and reduce output fluctuations and reconstructive artifacts effectively.【总页数】8页(P954-961)【作者】王苦愚;张定华;黄魁东;李明君【作者单位】西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室,西安,710072;西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室,西安,710072;西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室,西安,710072;西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室,西安,710072【正文语种】中文【中图分类】TP391.72【相关文献】1.一种印刷电路板锥束CT图像中过孔定位检测方法 [J], 裴玉东;周利莉;曾磊;闫镔2.隧道扫描成像中的一种图像校正方法 [J], 周艳平;郭强;胡郑重3.基于平板探测器的锥束CT投影图像校正 [J], 徐燕;罗守华;陈功;赵富宽4.一种基于分裂Bregman方法求解的锥束CT图像迭代重建 [J], 杨柳;齐宏亮;徐圆;甄鑫;卢文婷;周凌宏5.DR平板探测器图像校正方法研究 [J], 肖雄晖;吴伟;梁毅;廖翔因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
DR平板探测器成像质量与探测器校准
DR平板探测器成像质量与探测器校准赵明信;夏慧琳【摘要】数字化摄影（DR）平板探测器受到环境温度、平板探测器坏点等因素影响，所得到DR影像会出现伪影，或者影像的分辨率、空间分辨率、对比度、均一性变差或降低。
通过对DR平板探测器定期校准，可以消除因为平板探测器因素对DR影像质量的影响。
%DR flat-panel detector is affected by factors of environmental temperature and bad pixels, etc, thus, artifacts would appear in DR images, and the image resolution, spatial resolution, contrast and homogeneity variation would be lower under the inlfuence of these factors. Periodic calibration of the lfat-panel detector of DR can eliminate the inlfuence of these factors.【期刊名称】《中国医疗设备》【年(卷),期】2013(000)008【总页数】2页(P66-66,84)【关键词】数字化摄影;平板探测器;偏置刷新;暗度校准;X线校准【作者】赵明信;夏慧琳【作者单位】内蒙古自治区人民医院医学工程处,内蒙古呼和浩特,010017;内蒙古自治区人民医院医学工程处,内蒙古呼和浩特,010017【正文语种】中文【中图分类】TH7741 平板探测器主要性能指标在数字化摄片（Digital Radiography, DR）中，X线能量转换成电信号是通过平板探测器来实现的，所以平板探测器的特性会对DR影像质量产生比较大的影响。
平板探测器成像质量的性能指标主要有两个：量子探测效率（Detective Quantum Efficiency, DQE）和空间分辨率。
基于平板探测器的锥束CT投影图像校正
基于平板探测器的锥束CT投影图像校正徐燕;罗守华;陈功;赵富宽【期刊名称】《计算机工程与应用》【年(卷),期】2016(052)004【摘要】在分析基于平板探测器的锥束CT投影图像缺陷的产生原因和特性的基础上,提出校正的方法,分别对投影图像进行暗场、像元响应不一致的一步校正和光场不均匀校正、像素坏点去除.通过在同一锥束CT系统中相同电压、电流水平情况下,采集不同积分时间下的空气投影图和相同条件下的暗场图,并对其像素值变化进行分析、拟合和对比,得到系统的线性参数矩阵、光场分布图和坏点位置图.对空气投影图像进行校正,并将其作为不完全参照,计算射线吸收系数,用于锥束CT重建.实验结果表明,该方法能有效去除锥束CT投影图像的噪声,抑制物体重建切片的大量环状伪影的产生,提高锥束CT系统重建图像的质量.【总页数】5页(P163-167)【作者】徐燕;罗守华;陈功;赵富宽【作者单位】东南大学生物科学与医学工程学院,南京210096;东南大学生物科学与医学工程学院,南京210096;江苏省中医院信息工程部,南京210029;江苏省原子医学研究所,江苏无锡214063【正文语种】中文【中图分类】TP302.7;TP391.7【相关文献】1.基于PaxScan2520D平板探测器的锥束CT成像软件开发 [J], 孔凡亮;李光;罗守华;陈功2.基于平板探测器投影数据预处理的三维CT重构算法研究 [J], 王朕;王明泉3.一种锥束CT中平板探测器输出图像校正方法 [J], 王苦愚;张定华;黄魁东;李明君4.基于平板探测器倾斜的锥束CT修正重建算法 [J], 王丽芳5.DR平板探测器图像校正方法研究 [J], 肖雄晖;吴伟;梁毅;廖翔因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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212 输出响应系数的估计方法
根据 Nd(r ,t) 的以上统计特征 ,可从 (1) 式中导出
输出响应系数 k (r ,t) 的估计方法 。即由 :
VAR( I) = VAR (B) + k2 ( r ,t) ×VAR ( Nd) + 2 ×
COV ( Nd ,B) 和 VAR( Nd ( r ,t) ) = < Nd ( r ,t) > 以及协
1 ( L aboratory of Modern Design and Integrated M anuf act uri ng Technology , Nort hwestern Polytechnic U niversity , Xi’an 710072 , Chi na)
2( Depart ment of R adiology , U niversity of Rochester , Box 648 , Rochester , N Y14642 , US A )
为解决上述问题 ,提出了一种面向 VCT 系统的更 为精确有效的 FPD 校正方法 ,并对其进行了优化 。文 中将详细讨论产生校正映像的方法和投影图像修正方 法 ,并对实验装置 、图像获取 、样本研究和 3 维锥束体 重建结果进行描述 。最后讨论正在进行和将要进行的 工作 。
2 方 法
为进行可行性研究 ,作者建立了一个基于平板探 测器的体积 CT ( Volume Computed Tomography ,VCT) 原型系统 。该实验装置使用了 14″×17″的硒薄膜晶体 管( Selenium Thin Film Transistor , STF T) 阵列的平板 探测器 ,该探测器拥有 2560 ×3072 个 14 比特的像素 。 文中并介绍了一种为使探测器具有更有效 、更局部和 更敏感的坏像素探测能力 ,可以把探测器矩阵分为一 些小的子矩阵 ,然后按区域模板不同把坏像素进行分 类并对各个区域进行优化插补 。 211 图像输出信号统计模型
景修正后的信号平均值 :
S(r) = < I(r ,t) > - < B(r ,t) >
(2)
(2) 输出响应系数 k (r ,t) 。在温度稳定的条件下 ,
对单一能量的 X 光而言 ,它是个常数 ; 但对探测器上
不同位置的像素而言 ,其值是不同的 ;从而在空间上产
生非均匀增益分布噪声 。
(3) 光子统计数目 Nd ( r ,t) ,它包含了因 x 射线的
158
仪 器 仪 表 学 报 第 2 6 卷
统[ 13～15 ] 。 通常 FPD 在提供高分辨率的数值图像的同时 ,由
于制造方面的原因也不可避免地总存在一些噪音源 , 如元件的一些缺陷 、增益不均匀和电子噪声 。在三维 重建过程中 ,即便是在投影图像中难以觉察到的噪声 , 也将被显著增强并导致重建图像中出现明显的条纹和 环形伪影 ,使图像质量大大降低 。因此 ,需要更为精确 有效的校正方法来消除传统方法很难除去的一些噪声 源 ,以满足 VCT 系统对重建图像质量的要求 。
Abstract It researched correction problem of t he flat panel detector ( FPD) by phantom testing. A calibration met hod
based on statistical models of t he FPD is proposed. The generation of calibration matrix for bad pixels detection and a cal2
Accurate and Eff icient Cal ibration Method f or a Selenium Flat2panel Detector2 based Volume Tomographic Angiography Imaging System
Zhang Dinghua1 Ruola Ning2 Bu Kun1 Mao Haipeng1
ibration met hod of original projection image are discussed. It includes t he real2time background correction , image stan2
dardization , gain correction , and bad pixels correction. The calibration algorit hm is examined t hrough phantom studies
Key words Volume CT Flat2panel detector Calibration artifacts Image quality 32D reconstruction
像滞后影响等方面的优越性能 ,从而使它成为一种具
1 引 言
有广泛应用领域的很有发展前景的探测器 。伴随着
and evaluated by comparing t he artifacts and noise in reconstructed images. It is obvious t hat t he stationary noise sources
of t he FPD will be enhanced in reconstructed images. These defects will result in severe streaks and ring artifacts. Im2
FPD 的发展 ,对 FPD 的性能评估及其应用进行了努力
最近 , 各种各样的平板探测器 ( Flat2Panel Detec2 的探索 。然而 ,在过去几年里 ,大部分的研究工作只涉
tor , FPD) 被 开 发 出 来 了 , 其 中 的 一 些 已 经 商 品 及到了数字放射照相方法 (Digital Radiography , DR) 和
传统校正方法之所以有残余噪声主要有两个原 因 :第一 ,传统的方法在一个特定的校正位向仅仅使用 一个增益映像 ,并在投影图像的多个不同的位向重复 使用该映像 。在这种情况下 ,不能完全删除固定的噪 声模板 ,从而在最后的重建图像中产生很多环形伪影 ; 第二 ,使用传统的坏像素探测方法 ,如局部均值滤波 、 中值滤波和外围像素光顺方法将产生许多探测不到的 坏像素和一些好的像素被错误的探测为坏像素的现 象 。在一个小窗口内计算图像的局部平均值和方差 , 比较一个像素的探测值和估计值 ,其差值将用来判断 像素的好坏 。若该值比预先设置的阀值 ( 图像所允许 的最大差值) 还要大 ,则该像素将被确定为坏像素 。该 方法的灵敏度依赖于坏像素簇的尺寸和形状 ,该方法 的难点在于如何确定一个合适的窗口范围和阀值以克 服现有方法的缺点 ,即出现探测不到的一些坏像素和 一些好的像素被错误地确定为坏像素这两种情况 。
面的统计模型来描述 :
I(r ,t) = B (r ,t) + k (r ,t) ×Nd(r ,t)
(1)
为了消除从输出信号中噪声 ,需要测出在相同曝
光时间 t 内 ,以上模型中包含的 3 种主要噪声源的样
本方差和平均值 ,分别用 VAR() 和 < > 表示 。下面分
别对这些噪声源加以分析并给出修正公式 :
摘要 在体积 CT 系统上通过样本实验研究了平板探测器的校正问题 。提出了一种基于统计模型的平板探测器校正方法 , 详细讨论了坏像素的探测 、校正矩阵的生成和原始投影图像的校正方法 。校正过程包括实时的模糊和图像滞后校正 、图像的 标准化 、增益修正和坏像素点的校正 。通过样本实验研究对所提出的校正算法进行了验证 ,通过比较重建图像的信噪比对该 算法的效果进行了评估 。研究结果表明 :平板探测器的制造缺陷等固有噪声源将在重建图像中被增强 ,并表现为大量的条纹 和环形伪影 ;通过校正后 ,重建图像中的上述伪影明显减少 ,图像质量明显改善 ,且系统的低对比度探测能力也得到相应提 高。 关键词 体积 CT 平板探测器 伪影校正 图像质量 三维重建
第 26 卷第 2 期 仪 器 仪 表 学 报 2005 年 2 月
体积 CT 系统中的平板探测器校正方法Ξ
张定华1 Ruola Ning2 卜 昆1 毛海鹏1
1 (西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室 西安 710072) 2 (Department of Radiology , University of Rochester , Box 648 , Rochester , N Y1464噪声 。Nd ( r ,t)
具有以下统计特征 :首先它服从泊松统计分布 ,即给定
统计时间内 Nd ( r ,t) 的样本方差 VAR ( Nd ( r ,t) ) 和平
均值 < Nd(r ,t) > 相等 ; 其次 ,它和 B ( r ,t) 是相互独立
的随机变量 ,所以它们的协方差为零 。
provement of image quality is obtained utilizing t he calibration technique. It has been clearly verified t hat t he streaks and
ring artifacts in reconstructed images are significantly reduced.
对探测器上任一像素 ,设 r 为该像素点的位置 ,t
为曝光时间 ,k ( r ,t) 为被该像素探测到的单个光子所
产生的图像输出信号 ( 输出响应系数) ;则该像素点的
图像输出信号 I(r ,t) 与被探测到的 x 射线光子统计数 目 Nd(r ,t) ,以及背景噪声 B (r ,t) 之间的关系可以用下
(1) 背景信号 B ( r ,t) 。它表示因探测电路的暗电