[發明專利]一種數字X光機自動曝光控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201410436445.4
• 申請日: 2014-08-29
• 公開（公告）號: CN104146724B
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 劉圣蓉;王浩;李章勇;王超;王偉;冉鵬;龐宇;林金朝
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: A61B6/00
• 分類號: A61B6/00;H05G1/30;H05G1/46
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司11275
• 代理人: 廖曦

技術領域

本發明屬于數字放射成像(Digital Radiography，簡稱DR)技術領域，涉及一種數字X光機自動曝光控制方法及裝置。

背景技術

在醫學上，X射線攝影本就是一把雙刃劍，通過拍片幫助醫生診斷的同時也會對病人造成不同程度的輻射傷害。在傳統人工操作曝光過程中對操作人員要求很高，醫生要根據病人的體型和體位來確定曝光參數(KV、mA、s，其中KV確定成像對比度范圍，曝光劑量(mA)確定圖像的信噪比；曝光時間(s)確定圖像的清晰度)，拍出來的片子質量好壞受人為影響因素很大，圖像質量不穩定。自動曝光控制(Automatic Exposure Control，簡稱AEC)技術能夠在拍攝的過程中自適應調整曝光參數，以較小的劑量得到優質并且穩定的圖像。

現有X光機自動曝光控制大致可分為傳感器(電離室)劑量檢測法及二次曝光法。傳感器劑量檢測通過在探測器或膠片前放置一個或多個電離室，檢測到輻射劑量達到設定值就自動停止，這樣不但需要新的硬件設備，而且由于電離室吸收射線需要加大曝光劑量，并且不能自適應調整曝光參數。二次曝光是通過一次短暫的預曝光，通過預曝光圖像效果來調整曝光參數，然后以調整后的曝光參數進行曝光，能夠以較小的曝光劑量獲得較高質量圖像，部分專利也公開了二次曝光法的一些重要技術。

目前，有些技術通過二次曝光，簡單提取圖像感興趣區域，以此區域信噪比來調整主曝光參數mAs,相對于電離室自動曝光控制方法，其根據預曝光情況，可以自適應的調整曝光參數，提高了成像質量及劑量控制的精準度，但是，采用基于解剖學結構大小、形狀和灰度統計的方法分割預曝光圖像，在灰度集中的預曝光圖像中，并不能很好的提取出感興趣區域；提取感興趣區域成分單一，不能很好的反應預曝光情況；僅以感興趣區域特征參數信噪比調整曝光參數mAs，沒有采用預曝光圖像對比度、清晰度來優化曝光參數，成像效果不佳，曝光劑量控制不夠精準。

也有技術通過對圖像感興趣區域進行灰度統計，以平均灰度來調整曝光參參數mA或曝光時間，通過對預曝光圖像進行降噪處理，提取邊緣輪廓，來提取感興趣區域，由于預曝光圖像經過降噪處理，并不能很好的反應預曝光情況，同時，僅僅提取單一成分感興趣區域，不能很好的反應預曝光情況；僅以感興趣區平均灰度調整曝光參數mA或s，沒有采用預曝光圖像對比度、清晰度來優化曝光參數，影響自動曝光效果；

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種數字X光機自動曝光控制方法及裝置，能夠使得在曝光過程中使用更加精確的劑量，提高圖像整體效果。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種數字X光機自動曝光控制方法，包括以下步驟：步驟一：設定預曝光參數、KV、mA、s，控制系統以該參數進行預曝光；步驟二：通過預曝光圖像灰度拉伸，找到最優閾值，將圖像分割為不同區域，提取不同成分的感興趣區域；步驟三：對各個區域進行灰度統計，計算平均灰度、圖像對比度、信噪比；步驟四：以各區域的平均灰度、對比度、信噪比優化主曝光參數，包括KV、mA、s；步驟五：采用優化后的曝光參數進行主曝光，獲取本次曝光圖像。

進一步，所述的設定預曝光參數具體包括：系統根據病人體位、身高和體重生成預曝光參數表，保存于存儲器中，操作人員輸入病人體位、身高和體重就設定了預曝光參數；在曝光完成后，根據曝光效果對預曝光參數表進行優化更新，其方法如下：

其中，X為預曝光參數表中參數(KV或mA)；Y為優化后參數，分別為標準圖像、第i次曝光圖像特征參數(對比度優化KV，信噪比優化mA)；ΔX為優化刻度；f為預曝光參數優化系數，n為曝光次數。

進一步，在步驟二中，所述的圖像分割，采用圖像灰度拉伸及閾值分割相結合，將預曝光圖像分割為不同感興趣區域，分別為背景區域、目標區域、軟組織區域、骨骼區域，圖像分割過程如下：

1)對預曝光圖像進行灰度統計，獲取灰度直方圖；

2)根據灰度直方圖，以及X線圖像特征和分割目標，采用以下公式進行灰度拉伸，突出圖像灰度輪廓：

其中：X(i,j)為輸入灰度，Y(i,j)為拉伸輸出，P[X(i,j)]為X(i,j)所在灰度直方圖對應概率，P_D為由灰度直方圖得到概率系數，t₁t₂t₃t₄。分別為P_D對應的四個灰度點；