一種數字放射影像設備關鍵部件選型的裝置與方法
【技術領域】
[0001] 本發明具體涉及一種數字放射影像設備關鍵部件選型的裝置與方法。本發明主要 為數字X線影像設備關鍵部件的選型提供科學的、可重復的、可供比較的裝置與方法，采用 此方法可以使數字X線影像設備生產廠家對其關鍵部件的選擇獲得科學的指導建議。
【背景技術】
[0002] 目前絕大多數的數字X線影像設備生產廠家采用的是集成組裝的生產方式，即選 用來自于不同廠家的部件，通過集成測試后組裝成自己的品牌機器。因此，關鍵部件的選擇 將直接影響到數字X線影像設備所采集到的圖像的質量。而目前各家廠商憑借各自的圖像 后處理算法，部分掩蓋了采集系統的差異，這也使得關鍵部件的選型很多時候被忽略了。
[0003] 隨著數字X線影像設備的發展，社會上對放射劑量的關注日益增加，所提倡的"低 劑量、高品質"的要求，僅靠圖像后處理來提高圖像質量的方式已經難以滿足。從采集到原 始數據的源頭上提高圖像的品質成為重要的需求。數字X線影像設備的關鍵部件，主要包 括X線球管、高壓發生器、平板探測器等，其將直接決定原始圖像數據的質量。因此，數字X 線影像設備的關鍵部件選型的方法是否科學、是否具有可重復性、是否能夠量化，從而通過 對比來評估不同的選型方案對圖像質量的影響成為了亟待解決的問題。
[0004] 目前多數廠家缺乏科學的選型評估方案，往往只是完成了關鍵部件的兼容性測 試，而并沒有評估不同的關鍵部件對圖像質量的影響究竟有多大，這使得往往選擇的關鍵 部件并不理想。譬如說，有的廠商在選型時一味追求價格低廉，而引入了性能低的關鍵部 件，而使得原始圖像質量大幅下滑；而有的廠商在選型時又追求高價格配置，實際上對原始 圖像質量的提高并不大。這使得想選擇一套性價比高的關鍵部件變得很困難，而即使有技 術人員通過經驗做出了不錯的選型方案，但由于缺乏科學的量化評估，且沒有可重復性，一 旦需要更換新的核心部件時，在缺乏經驗指導的情況下，選型又將變得十分困難。

【發明內容】

[0005] 本發明通過設計一種評估專用的假體和相配套自動化檢測的算法，提供了一種用 于X線影像設備關鍵部件選型的方案，并將此方法制作成評估裝置供廠方技術人員使用。 采用本方案，廠方可以很容易評估所更換的關鍵部件對最終的成像質量的影響度，并對不 同的方案進行對比論證，從而獲得高性價比的選型方案。
[0006] 本發明的關鍵點包括： 一種評估專用的假體設計；一種配合假體的自動檢測方法； 其包括以下步驟： 1. 設計一種評估專用的假體； 2. 對假體進行多次拍攝后，獲得待評估圖像序列； 3. 使用配合假體的自動檢測算法進行評估； 4. 獲得各項評估指標。
[0007] 基于上述方法，本發明提供了一種用于X線關鍵部件選型的評估裝置，包括： 評估專用假體模塊：根據評估所需指標設計的專用假體； 自動檢測算法模塊：通過對評估假體重復拍攝的圖像序列進行自動檢測，提取所需的 評估指標； 量化評估報告模塊：輸出評估指標報告，用于選型方案的量化評測； 評估結果對比模塊：對不同選型方案的評估報告進行對比，從而獲得優選的方案；對 保持其他部件不變，只更換一個關鍵部件的方案進行評估對比，從而選出更合適的關鍵部 件。
[0008] 具體的，本發明提供了一種數字放射影像設備關鍵部件選型的裝置，所述裝置包 括以下6個評估部件： 1號部件：PMMA材質假體； 2號部件：分辨率為3LP/mm、3. 5LP/mm、3. 7LP/mm的線對測量模塊； 3號部件：鋁片，其中心有鏤空區域； 4號部件：鋁片，其中心有鏤空區域； 5號部件：鋁片； 6號部件：鉛質十字星定位標記； 其中，所述2號部件分別鑲嵌于1號部件的中心和四個角上，線對測量模塊分別按橫向 和縱向進行擺放；3號部件和4號部件分別鑲嵌于1號部件的中心和四個角上；5號部件鑲 嵌于1號部件的中心和四個角上；6號部件鑲嵌于1號部件的四個角的指定位置上。
[0009] 進一步地，如上所述的數字放射影像設備關鍵部件選型的裝置，所述6個部件的 尺寸如下： 1號部件：20cm * 20cm * IOcm的PMMA材質假體； 2號部件：分辨率為3LP/mm、3. 5LP/mm、3. 7LP/mm的線對測量模塊，模塊尺寸為IOmm * 10mm ； 3號部件：ICtam * ICtam * 0· 5謹的錯片，其中心有4mm * 4mm * 0· 2mm的鏤空區域； 4號部件：Ktom * Ktom * 2謹的鋁片，其中心有4謹* 4謹* 0· 2謹的鏤空區域； 5號部件:4mm * 4mm * 0· 5謹的錯片； 6號部件：5mm * 5mm的鉛質十字星定位標記。
[0010] 進一步地，如上所述的數字放射影像設備關鍵部件選型的裝置，所述方法包括以 下步驟： (1) 對所述裝置進行多次拍攝后，獲得待評估圖像序列； (2) 對所述待評估圖像序列進行自動檢測，提取所需的評估指標； (3) 輸出評估指標報告，用于選型方案的量化評測； (4) 對不同選型方案的評估報告進行對比，從而獲得優選的方案；或保持其他部件不 變，只更換一個關鍵部件的方案進行評估對比，從而選出更合適的關鍵部件。
[0011] 進一步地，本發明還提供一種使用如上所述的裝置的數字放射影像設備關鍵部件 選型的方法，所述步驟（1)包括以下步驟：將所述裝置放置于平板探測器中心處，并且將鑲 嵌有評估部件的一面緊貼平板探測器，使用待評估的采集系統對其進行多次采集，獲得待 評估的圖像序列。
[0012] 進一步地，如上所述的數字放射影像設備關鍵部件選型的方法，所述采集采用統 一的曝光劑量配置。
[0013] 進一步地，如上所述的數字放射影像設備關鍵部件選型的方法，所述步驟（2)包括 以下步驟： (a) 對待評估的圖像序列中的圖像進行自動分析，定位各指標所處的位置； (b) 計算圖像中各項評估指標； (c) 通過統計學原理去除明顯拍攝錯誤的圖像，取序列中各指標的均值作為最終輸出。
[0014] 進一步地，如上所述的數字放射影像設備關鍵部件選型的方法，所述步驟（a)中： 首先將圖像對稱分成四個區域，使用基于十字星形狀的模板匹配算法在子圖像中搜索一個 十字星定位標記，將其中心作為頂點；接著，根據提取的4個圖像上的十字星中心坐標（xO， y0)、（xl，yl)、（x2，y2)、（x3，y3)，計算出其映射到（0，0)、（1，0)、（1，1)、（0，1)的映 射矩陣，其映射關系如下式所示，
使用高斯消元法求解出矩陣的各項系數后，即可以通過（u，V)計算出圖像上相應的 位置（X，y)。
[0015] 進一步地，如上所述的數字放射影像設備關鍵部件選型的方法，所述步驟（b)中： 將根據各部件的成像位置，自動計算出評估指標；按照各評估模塊的分布情況，將原圖像 分成5個子圖區域分別進行評估； (I) 評估各區域中X軸和Y軸的空間分辨率；選擇一個子圖進行評估，首先根據線對測 量模塊的物理坐標定位所需測量的圖像區域；計算用于測量X軸上空間分辨率的3個線對 測量模塊在圖像上的對應區域，忽略邊界部分的10%區域；使用10條等距離掃描線對區域 中圖像進行X軸上的采樣，計算掃描線上的MTF值如下式所示，
根據10條等距離掃描線各自計算的MTF值，求出其均值和標準差，對超出3倍標準差 的MTF值剔除后再求取均值
成立時，此對應的線 對測量模塊為可辨認；否則為無法辨認；同理，可以評估Y軸線對測量模塊，只是掃描線的 方向改為Y軸上采樣； (II) 評估低對比度分辨率；選擇一個子圖進行評估，首先根據3號部件和4號部件的物 理坐標定位所需測量的圖像區域；首先，選取單個部件的圖像區域進行評估：在鏤空區中 央選取Imm * Imm的采樣區域共4個，在背景區四周選取Imm * Imm的采樣區域共計16個； 求取鏤空區均值^，求取背景區均值4蠢級％%#.，計算對比度可分辨能力，如下式 當：_邊_||?聲憲_::時，該低對比度可以區分；否則為無法區分；
(III) 評估信噪比；選擇一個子圖中平坦區域進行評估，選取IOmm * IOmm的采樣區域進 行統計；求取平坦采樣區域的均值Mte:和均方差_〈，計算出該子圖的信號噪聲比， 如下式所示，
(IV) 評估對比度噪聲比；選擇一個子圖進行評估，首先根據5號部件的物理坐標定位所 需測量的圖像區域；在目標區域中央選取Imm * Imm的采樣區域共4個，在背景區選取