實時多能x射線透視圖像的獲取及圖像處理方法及其系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及X射線的處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種實時多能X射線透視圖像的獲取及圖像處理方法及其系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，一般X射線系統(tǒng)使用通過具有單一能帶的X射線穿過目標(biāo)檢測到的衰減特性來顯示圖像。在這種單能X射線系統(tǒng)中，由于目標(biāo)物體(人體或動物)的軟組織和硬組織具有不同的衰減特性，當(dāng)獲取到軟組織的信息時，硬組織得不到X射線的充分的穿透，硬組織的信息就不能充分獲取；反之，當(dāng)獲取到硬組織的信息時，軟組織就完全地被X射線穿透，軟織的信息就不能充分獲取，總之無法同時獲得高質(zhì)量的軟組織和硬組織X射線圖像，從而使不同密度物質(zhì)的識別能力較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種實時多能X射線透視圖像的獲取及圖像處理方法及其系統(tǒng)，可從具有至少三個能帶的X射線實時獲得目標(biāo)的X射線透視圖像，從不同能量的X射線圖像提取相應(yīng)的信息，并給這些信息賦予不同的色彩，通過相應(yīng)的圖像處理方法把多幅圖像中的信息疊加，可使軟組織和硬組織的信息在一幅圖像中同時充分均衡地展現(xiàn)，從而提供了更好的物質(zhì)識別能力。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種實時多能X射線透視圖像的獲取及圖像處理方法，在獲取實時多重能量X射線透視圖像時，一個圖像輸出幀內(nèi)使感光傳感器與不同能量的X射線同步多次曝光，從而實時從具有至少三個能帶的X射線實時獲得目標(biāo)的X射線透視圖像，并實時完成從不同能量的X射線圖像提取相應(yīng)的高頻邊緣信息，并給高頻邊緣信息賦予不同的色彩，通過圖像處理方法將多幅圖像中的信息疊加，可使軟組織和硬組織的信息在一幅圖像中同時充分均衡地展現(xiàn)。
[0005]其中，所述獲取X射線透視圖像包括獲取X射線實時連續(xù)透視圖像和獲取X射線靜態(tài)透視圖像。
[0006]其中，在獲取X射線實時連續(xù)透視圖像時，控制感光傳感器使其曝光幀率達(dá)到90幀/秒，由三個感光傳感器的曝光幀組成一個圖像輸出幀，達(dá)到圖像采集的實時要求；在一個圖像輸出幀中，對透視目標(biāo)進行三次三重能量曝光，同步從感光傳感器得到與三重能量相對應(yīng)的低能量曝光圖、中能量曝光圖、高能量曝光圖三幅圖像；用圖像處理方法分別提取低能量曝光圖和高能量曝光圖中的高頻邊緣信息，并給高頻邊緣信息賦予不同的色彩，加權(quán)疊加到中能量曝光圖得到最終的偽彩色輸出圖像，使得軟組織和硬組織的信息在一幅圖像中同時充分均衡地展現(xiàn)。
[0007]其中，在獲取X射線靜態(tài)透視圖像時，由五個感光傳感器的曝光幀組成一個圖像輸出幀，達(dá)到圖像采集的實時要求；在一個圖像輸出幀中，對透視目標(biāo)進行五次五重能量曝光，同步從感光傳感器得到與五重能量相對應(yīng)的極低能量曝光圖、低能量曝光圖、中能量曝光圖、高能量曝光圖、極高能量曝光圖五幅圖像，用圖像處理方法分別提取極低能量曝光圖、低能量曝光圖、高能量曝光圖、極高能量曝光圖中的高頻邊緣信息，并給高頻邊緣信息賦予不同的色彩，加權(quán)疊加到中能量曝光圖得到最終的偽彩色輸出圖像，使得軟組織和硬組織的信息在一幅圖像中同時充分均衡地展現(xiàn)。
[0008]其中，給不同能量的X射線信息賦予不同的色彩，而且可以顯示或屏蔽圖像中某一種或幾種顏色。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種實時多能X射線透視圖像的獲取及圖像處理系統(tǒng)，包括邏輯控制模塊、X射線高壓發(fā)生控制器、X射線探測器、多個感光傳感器和計算機圖像存儲及顯示模塊；所述X射線高壓發(fā)生控制器在邏輯控制模塊的控制下，由X射線源發(fā)出X射線后該X射線穿過透視目標(biāo)，經(jīng)過透視目標(biāo)衰減的X射線在X射線探測器上轉(zhuǎn)換為可見光單色灰度圖像，感光傳感器同步采集圖像、完成相應(yīng)的圖像處理后發(fā)送圖像至計算機圖像存儲及顯示模塊；所述邏輯控制模塊包括同步曝光控制單元、圖像同步采集單元、圖像處理單元和高壓發(fā)生器同步控制單元；所述高壓發(fā)生器同步控制單元控制X射線高壓發(fā)生控制器以相應(yīng)的X射線能量與感光傳感器同步曝光，且感光傳感器受同步曝光控制單元的控制曝光，同步輸出與相應(yīng)能量相對應(yīng)的圖像到圖像同步采集單元中，圖像處理單元處理圖像后把圖像輸出給計算機圖像存儲及顯示模塊。
[0010]其中，獲取連續(xù)透視圖像時，一個圖像輸出幀由三個感光傳感器的曝光幀組成，一個圖像輸出幀中感光傳感器曝光三次，分別為低能量曝光、中能量曝光、高能量曝光。
[0011]其中，獲取靜態(tài)透視圖像時，一個圖像輸出幀由五個感光傳感器的曝光幀組成，一個圖像輸出幀中感光傳感器曝光五次，分別為極低能量曝光、低能量曝光、中能量曝光、高能量曝光和極高能量曝光。
[0012]其中，所述連續(xù)透視圖像處理時，圖像同步采集單元根據(jù)感光傳感器的曝光采集低能量曝光圖、中能量曝光圖和高能量曝光圖；低能量圖像預(yù)處理子單元對低能量曝光圖進行常規(guī)的圖像處理，包括圖像降噪處理及灰度變換；中能量圖像預(yù)處理子單元對中能量曝光圖進行常規(guī)的圖像處理，包括圖像降噪處理及灰度變換；高能量圖像預(yù)處理子單元對高能量曝光圖進行常規(guī)的圖像處理，包括圖像降噪處理及灰度變換；低能量圖像高頻信息提取單元使用高斯拉普拉斯算子算法對低能量圖像預(yù)處理子單元過的圖像進行圖像高頻信息提取，并賦予綠顏色；高能量圖像高頻信息提取單元使用合適的高斯拉普拉斯算子算法對高能量圖像預(yù)處理子單元過的圖像進行圖像高頻信息提取，并賦予紅顏色；中能量圖像信息賦予灰度色；低能量圖像高頻信息乘以加權(quán)因子α ;中能量圖像信息乘以加權(quán)因子β ;高能量圖像高頻信息乘以加權(quán)因子γ ;加權(quán)因子α、β、γ為實數(shù)；圖像融合單元對加權(quán)后的低能量、中能量圖像及高能量圖像按相同位置的圖像像素疊加得到偽彩色X射線信息圖像，完成圖像編碼。
[0013]其中，所述靜態(tài)透視圖像處理時，圖像同步采集單元根據(jù)感光傳感器的曝光同步采集極低能量曝光圖、低能量曝光圖、中能量曝光圖、高能量曝光圖和極高能量曝光圖；極低能量圖像預(yù)處理子單元對極低能量曝光圖進行常規(guī)的圖像處理，包括圖像降噪處理及灰度變換；低能量圖像預(yù)處理子單元對低能量曝光圖進行常規(guī)的圖像處理，包括圖像降噪處理及灰度變換；中能量圖像預(yù)處理子單元對中能量曝光圖進行常規(guī)的圖像處理，包括圖像降噪處理及灰度變換；高能量圖像預(yù)處理子單元對高能量曝光圖進行常規(guī)的圖像處理，包括圖像降噪處理及灰度變換；極高能量圖像預(yù)處理子單元對極高能量曝光圖進行常規(guī)的圖像處理，包括圖像降噪處理及灰度變換；極低能量圖像高頻信息提取單元使用合適的高斯拉普拉斯算子算法對低能量圖像預(yù)處理子單元過的圖像進行圖像高頻信息提取，并賦予綠顏色；低能量圖像高頻信息提取單元使用合適的高斯拉普拉斯算子算法對低能量圖像預(yù)單元處理過的圖像進行圖像高頻信息提取，并賦予綠顏色；高能量圖像高頻信息提取單元使用合適的高斯拉普拉斯算子算法對高能量圖像預(yù)處理子單元過的圖像進行圖像高頻信息提取，并賦予藍(lán)顏色；極高能量圖像高頻信息提取單元使用合適的高斯拉普拉斯算子算法對極高能量圖像預(yù)處理子單元過的圖像進行圖像高頻信息提取，并賦予紅顏色；中能量圖像信息賦予灰度色；極低能量圖像高頻信息乘以加權(quán)因子δ ;低能量圖像高頻信息乘以加權(quán)因子α ;中能量圖像信息乘以加權(quán)因子β ;高能量圖像高頻信息乘以加權(quán)因子γ ;高能量圖像高頻信息乘以加權(quán)因子ε，加權(quán)因子α、β、γ、δ、ε為實數(shù)；圖像融合單元對加權(quán)后低能量、低能量、中能量、高能量和極高能量圖像按相同位置的圖像像素疊加得到偽彩色X射線信息圖像，完成圖像編碼。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的實時多能X射線透視圖像的獲取及圖像處理方法及其系統(tǒng)，其有益效果是:本方法可從具有至少三個能帶的X射線實時獲得目標(biāo)的X射線透視圖像，從不同能量的X射線圖像提取相應(yīng)的信息，并給這些信息賦予不同的色彩，通過相應(yīng)的圖像處理方法把多幅圖像中的信息疊加，可使軟組織和硬組織的信息在一幅圖像中同時充分均衡地展現(xiàn)，從而提供了更好的物質(zhì)識別能力。而且最終的圖像是彩色的，不同的顏色代表不同能量的X射線信息，可以方便地顯示或屏蔽某一種或幾種顏色，也就是可以顯示或屏蔽某一種或幾種不同能量的X射線信息；另外，由于目標(biāo)物體(人體或動物)是輕微運動的，需要快速實時獲得目標(biāo)的多能X射線圖像，從而保證獲取的多幅圖像來自目標(biāo)的相同部位，才能保證圖像信息疊加的準(zhǔn)確性。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的實時多能X射線透視圖像的獲取及圖像處理的系統(tǒng)框圖；
圖2為本發(fā)明中獲取連續(xù)透視圖像時，圖像輸出幀與感光傳感器的曝光幀的時序關(guān)系圖；
圖3為本發(fā)明中獲取靜態(tài)透視圖像時，圖像輸出幀與感光傳感器