[发明专利]一种数字X光机自动曝光控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于数字放射成像(Digital Radiography，简称DR)技术领域，涉及一种数字X光机自动曝光控制方法及装置。

背景技术

在医学上，X射线摄影本就是一把双刃剑，通过拍片帮助医生诊断的同时也会对病人造成不同程度的辐射伤害。在传统人工操作曝光过程中对操作人员要求很高，医生要根据病人的体型和体位来确定曝光参数(KV、mA、s，其中KV确定成像对比度范围，曝光剂量(mA)确定图像的信噪比；曝光时间(s)确定图像的清晰度)，拍出来的片子质量好坏受人为影响因素很大，图像质量不稳定。自动曝光控制(Automatic Exposure Control，简称AEC)技术能够在拍摄的过程中自适应调整曝光参数，以较小的剂量得到优质并且稳定的图像。

现有X光机自动曝光控制大致可分为传感器(电离室)剂量检测法及二次曝光法。传感器剂量检测通过在探测器或胶片前放置一个或多个电离室，检测到辐射剂量达到设定值就自动停止，这样不但需要新的硬件设备，而且由于电离室吸收射线需要加大曝光剂量，并且不能自适应调整曝光参数。二次曝光是通过一次短暂的预曝光，通过预曝光图像效果来调整曝光参数，然后以调整后的曝光参数进行曝光，能够以较小的曝光剂量获得较高质量图像，部分专利也公开了二次曝光法的一些重要技术。

目前，有些技术通过二次曝光，简单提取图像感兴趣区域，以此区域信噪比来调整主曝光参数mAs,相对于电离室自动曝光控制方法，其根据预曝光情况，可以自适应的调整曝光参数，提高了成像质量及剂量控制的精准度，但是，采用基于解剖学结构大小、形状和灰度统计的方法分割预曝光图像，在灰度集中的预曝光图像中，并不能很好的提取出感兴趣区域；提取感兴趣区域成分单一，不能很好的反应预曝光情况；仅以感兴趣区域特征参数信噪比调整曝光参数mAs，没有采用预曝光图像对比度、清晰度来优化曝光参数，成像效果不佳，曝光剂量控制不够精准。

也有技术通过对图像感兴趣区域进行灰度统计，以平均灰度来调整曝光参参数mA或曝光时间，通过对预曝光图像进行降噪处理，提取边缘轮廓，来提取感兴趣区域，由于预曝光图像经过降噪处理，并不能很好的反应预曝光情况，同时，仅仅提取单一成分感兴趣区域，不能很好的反应预曝光情况；仅以感兴趣区平均灰度调整曝光参数mA或s，没有采用预曝光图像对比度、清晰度来优化曝光参数，影响自动曝光效果；

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种数字X光机自动曝光控制方法及装置，能够使得在曝光过程中使用更加精确的剂量，提高图像整体效果。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种数字X光机自动曝光控制方法，包括以下步骤：步骤一：设定预曝光参数、KV、mA、s，控制系统以该参数进行预曝光；步骤二：通过预曝光图像灰度拉伸，找到最优阈值，将图像分割为不同区域，提取不同成分的感兴趣区域；步骤三：对各个区域进行灰度统计，计算平均灰度、图像对比度、信噪比；步骤四：以各区域的平均灰度、对比度、信噪比优化主曝光参数，包括KV、mA、s；步骤五：采用优化后的曝光参数进行主曝光，获取本次曝光图像。

进一步，所述的设定预曝光参数具体包括：系统根据病人体位、身高和体重生成预曝光参数表，保存于存储器中，操作人员输入病人体位、身高和体重就设定了预曝光参数；在曝光完成后，根据曝光效果对预曝光参数表进行优化更新，其方法如下：

其中，X为预曝光参数表中参数(KV或mA)；Y为优化后参数，分别为标准图像、第i次曝光图像特征参数(对比度优化KV，信噪比优化mA)；ΔX为优化刻度；f为预曝光参数优化系数，n为曝光次数。

进一步，在步骤二中，所述的图像分割，采用图像灰度拉伸及阈值分割相结合，将预曝光图像分割为不同感兴趣区域，分别为背景区域、目标区域、软组织区域、骨骼区域，图像分割过程如下：

1)对预曝光图像进行灰度统计，获取灰度直方图；

2)根据灰度直方图，以及X线图像特征和分割目标，采用以下公式进行灰度拉伸，突出图像灰度轮廓：

其中：X(i,j)为输入灰度，Y(i,j)为拉伸输出，P[X(i,j)]为X(i,j)所在灰度直方图对应概率，P_D为由灰度直方图得到概率系数，t₁t₂t₃t₄。分别为P_D对应的四个灰度点；