Способ определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского изображения



Способ определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского изображения
Способ определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского изображения
Способ определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского изображения
Способ определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского изображения
Способ определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского изображения
Способ определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского изображения
Способ определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского изображения
Способ определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского изображения
Способ определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского изображения
Способ определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского изображения
Способ определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского изображения
Способ определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского изображения
Способ определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского изображения
Способ определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского изображения
Способ определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского изображения
Способ определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского изображения
Способ определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского изображения
Способ определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского изображения
Способ определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского изображения
Способ определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского изображения
Способ определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского изображения
Способ определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского изображения
Способ определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского изображения

 


Владельцы патента RU 2545503:

Закрытое акционерное общество научно-исследовательская производственная компания "Электрон" (ЗАО НИПК "Электрон") (RU)

Использование: для определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского изображения. Сущность изобретения заключается в том, что на рабочей поверхности детектора размещают тест-объект, включающий по меньшей мере два объекта «острый край», соответствующих положению технологического зазора между указанными сенсорами, поток рентгеновского излучения направляют на тест-объект, получают его рентгеновское изображение, на полученном изображении идентифицируют пиксели, соответствующие изображению острого края каждого объекта «острый край», по которым определяют геометрические смещения сенсоров из условия минимума целевого функционала с ограничениями на указанные смещения, причем ограничения включают линейные ограничения, соответствующие геометрическим смещениям сенсоров, расположенных рядом друг с другом по горизонтали или вертикали, и нелинейные ограничения, соответствующие геометрическим смещениям сенсоров, расположенных рядом друг с другом по диагонали. Технический результат: расширение арсенала технических средств определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского излучения и возможность определения смещения сенсоров с высокой точностью. 3 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Изобретение относится к способам обработки цифровых изображений, в частности к способу определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского изображения по изображению тест-объекта.

В настоящее время различные производители медицинского оборудования разрабатывают плоскопанельные детекторы рентгеновского излучения с рабочим полем вплоть до нескольких десятков сантиметров. Некоторые из таких детекторов состоят из нескольких сенсоров, жестко закрепленных на общей подложке. Например, в [патент US №6895077, опубл. 17.05.2005] описан рентгеновский аппарат, в котором в качестве возможных вариантов может использоваться детектор из четырех (два на два) или девяти (три на три) ПЗС-сенсоров. В техническом решении [патент US №7663115, опубл. 16.02.2010] описан детектор, состоящий из шести КМОП-сенсоров с рабочим полем 20×30 см. На рентгеновском изображении, полученном с помощью такого составного детектора, в области, соответствующей стыкам сенсоров, присутствуют различного рода артефакты, которые возникают по следующим причинам. Во-первых, сенсоры по своим светочувствительным характеристикам отличаются друг от друга. Во-вторых, в идеальном детекторе между сенсорами не должно быть зазоров и каждый столбец (строка) сенсора должен переходить в соответствующий столбец (строку) соседнего сенсора. Понятно, что в реальных детекторах сенсоры всегда будут геометрически смещены относительно своего идеального положения, что также сказывается на качестве изображения.

Обе эти причины приводят к заметным артефактам на изображении и к необходимости их коррекции. Для коррекции таких изображений важно понимать также природу таких артефактов и иметь дополнительные измерения, численно характеризующие эти артефакты.

Среди способов коррекции изображений известен, например, способ коррекции граничных артефактов в рентгеновском изображении [патент US №8073191, опубл. 06.12.2011], основанный на применении многомерной гипотезы скрытой Марковской модели. В описании к техническому решению указывается, что ширина зоны артефакта может достигать нескольких пикселей, но основное внимание в способе уделяется коррекции собственно артефактов, как таковых.

Плоскопанельный детектор представляет собой цельное устройство и в собранном виде не допускает прямого измерения смещений между сенсорами. Поэтому возможны два способа определения геометрических смещений. Первый способ заключается в том, что смещение сенсоров определяется прямым измерением, используя измерительное оборудование, на этапе сборки детектора. Например, оптический микроскоп Galileo AV350 [Galileo AV350 Multi-Sensor Vision System, the L.S. Starrett Company] позволяет проводить измерения расстояний с точностью до нескольких мкм. Второй способ заключается в определении смещений по рентгеновскому изображению тест-объекта.

Недостаток прямого измерения смещений заключается в том, что, во-первых, вследствие механических напряжений расположение сенсоров в собранном детекторе может отличаться от значений, измеренных по детектору в разобранном виде. Во-вторых, если необходимо провести такие измерения для уже собранного детектора, то разбирать детектор следует только в специально оборудованном для этого помещении. Обе эти причины практически исключают возможность определения смещений сенсоров за пределами их производства, например в медицинской клинике.

В аналогичных ситуациях, когда нежелательно разбирать устройство, часто используют различные косвенные способы. Например, известен способ определения геометрических смещений сенсоров в сканере по изображению тест-объекта [патент US №6600568, опубл. 29.07.2003]. В этом способе производят сканирование тест-объекта с изображением определенного образа, на скане выбирают участки изображения, соответствующие различным сенсорам, и по их смещениям вычисляют смещения сенсоров.

В заявляемом техническом решении рассматривается способ определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского излучения по изображению тест-объекта. Экспериментально показана возможность определения геометрических смещений сенсоров по изображению тест-объекта, который включает в себя подложку из рентгенопрозрачного материала и объекты «острый край». В зонах интереса рентгеновского изображения тест-объекта идентифицируют пиксели, соответствующие острому краю каждого объекта «острый край», формируют данные для вычислений и определяют геометрические смещения сенсоров из условия минимума целевого функционала с ограничениями на указанные смещения.

Автору не известен из уровня техники способ определения смещения сенсоров, аналогичный заявляемому.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в расширении арсенала средств определения геометрических смещений сенсоров, а более конкретно, в создании нового способа определения геометрических смещений сенсоров по изображению тест-объекта, позволяющего с достаточной точностью определять смещение сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского излучения.

Техническим результатом является расширение арсенала технических средств определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского излучения и возможность определения смещения сенсоров с высокой точностью.

Указанный технический результат достигается в способе определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского изображения, содержащем по меньшей мере два сенсора, закрепленных на монтажной панели с обеспечением на стыке сенсоров технологического зазора между сенсорами, заключающемся в том, что на рабочей поверхности детектора размещают тест-объект, включающий по меньшей мере два объекта «острый край», соответствующих положению технологического зазора между указанными сенсорами. Поток рентгеновского излучения направляют на тест-объект и получают его рентгеновское изображение. На полученном изображении идентифицируют пиксели, соответствующие изображению острого края каждого объекта «острый край», по которым определяют геометрические смещения сенсоров из условия минимума целевого функционала с линейными и нелинейными ограничениями на указанные смещения. При этом линейные ограничения соответствуют геометрическим смещениям сенсоров, расположенных рядом друг с другом по горизонтали или вертикали, а нелинейные ограничения соответствуют геометрическим смещениям сенсоров, расположенных рядом друг с другом по диагонали.

Для идентификации пикселей, соответствующих изображению острого края, вычисляют модуль градиента изображения и идентифицируют пиксели с модулем градиента, выше заданного порогового значения, формируют данные из координат таких пикселей и весовых множителей, при этом в качестве весовых множителей используют модуль градиента пиксела.

В качестве целевого функционала используют метод наименьших квадратов.

Целесообразно тест-объект выполнить в виде подложки из рентгенопрозрачного материала, на поверхность которой наносят разметку в виде прямолинейных отрезков, соответствующих стыкам сенсоров. Число стыков больше или равно одному в зависимости от числа сенсоров. На каждом из указанных отрезков размещают по крайней мере два объекта «острый край» таким образом, что прямолинейные острые края смежных объектов перпендикулярны друг другу, а угол между острым краем каждого объекта и соответствующим отрезком равен преимущественно сорок пять градусов, причем острые края объектов делят упомянутый отрезок на равные, по существу, части.

Указанная совокупность существенных признаков позволяет достичь технического результата, который заключается в определении геометрических смещений сенсоров с необходимой точностью.

Осуществление способа определения геометрических смещений сенсоров плоскопанельного детектора поясняется следующими чертежами.

На фиг.1 показано устройство для реализации способа, где позициями обозначены:

1 - источник рентгеновского излучения;

2 - поток рентгеновского излучения;

3 - детектор рентгеновского излучения;

4 - тест-объект.

На фиг.2 приведена фотография сенсоров, закрепленных на общей подложке. На фотографии видно, что сенсоры не прилегают плотно друг к другу и между ними присутствуют зазоры. Причем смещения сенсоров относительно заданного положения приводят к тому, что сенсоры оказываются смещены по горизонтали, по вертикали, могут быть также угловые смещения сенсоров, что приводит к образованию технологических зазоров между сенсорами, увеличенных или уменьшенных по сравнению с заданными и неравномерных по ширине.

На фиг.3 представлена увеличенная часть рентгеновского изображения миры на стыке сенсоров детектора. Овалом отмечен участок изображения, на котором артефакты в зоне стыков сенсоров наиболее заметны.

На фиг.4 приведено схематическое изображение тест-объекта 4, где позициями обозначены:

I и II - области изображения, соответствующие сенсорам детектора;

5 - подложка;

6 - прямолинейный отрезок, соответствующий стыкам сенсоров детектора;

7-8 - объекты «острый край» и соответствующие им зоны интереса.

Данный тест-объект предназначен для определения смещений сенсоров детектора, состоящего из двух сенсоров.

На фиг.5 приведено схематическое изображение тест-объекта 4, где позициями обозначены:

I-IV - области изображения, соответствующие сенсорам детектора;

5 - подложка;

6, 15 - прямолинейные отрезки, соответствующие стыкам сенсоров детектора;

7-14 - объекты «острый край» и соответствующие им зоны интереса.

Данный тест-объект предназначен для определения смещений сенсоров детектора, состоящего из четырех сенсоров (два на два сенсора).

На фиг.6 показан модуль градиента изображения объекта «острый край».

На фиг.7 представлен участок рентгеновского изображения тест-объекта со стыками соседних сенсоров. Точками отмечены пиксели, по которым вычисляют смещения сенсоров. На вертикальной и горизонтальной осях приведена нумерация пикселей.

На фиг.8 приведены пояснения к идентификации прямой по заданному набору точек. Точками обозначен набор данных (x, y), по которым построена прямая с параметрами (p, θ).

На фиг.9 приведен график функции передачи модуляции детектора, по горизонтали отложены значения пространственных частот в мм-1. На вертикальной оси отложены значения функции передачи модуляции.

На фиг.10 представлена гистограмма абсолютных ошибок смещений сенсоров по оси x. На горизонтальной оси отложены значения абсолютной ошибки в пикселах, а на вертикальной оси - соответствующие значения вероятности в процентах.

На фиг.11 представлена гистограмма абсолютных ошибок смещений сенсоров по оси y. На горизонтальной оси отложены значения абсолютной ошибки в пикселах, а на вертикальной оси - соответствующие значения вероятности в процентах.

Рентгеновское изображение получают с помощью устройства, показанного на фиг.1. Устройство содержит источник рентгеновского излучения 1. Поток рентгеновского излучения 2 направлен на рабочую сторону детектора рентгеновского изображения 3, на которой размещен тест-объект 4. Детектор 3 содержит сцинтилляционный экран (на чертеже не показан), оптически связанный с активной областью детектора. Сцинтилляционный экран преобразует рентгеновское излучение 2 в видимый свет, сенсоры детектора регистрируют его в виде цифрового изображения. Согласно заявляемому способу на рабочей поверхности детектора 3, содержащего по меньшей мере два сенсора, закрепленных на монтажной панели с обеспечением на стыке сенсоров технологического зазора между сенсорами, размещают тест-объект 4 (фиг.4). Поток рентгеновского излучения направляют на рабочую сторону детектора и получают рентгеновское изображение тест-объекта.

Опишем способ определения геометрических смещений сенсоров плоскопанельного детектора по рентгеновскому изображению тест-объекта.

На рентгеновском изображении изображение острого края должно с достаточной точностью аппроксимироваться прямолинейным отрезком. Суть метода заключается в выполнении следующих этапов:

1) Для каждой зоны интереса формируют набор данных из координат пикселей и весовых множителей, которые соответствуют изображению острого края. В качестве весовых множителей используют модуль градиента соответствующего пиксела.

2) Определяют такие преобразования координат, т.е. смещения сенсоров, чтобы точки, соответствующие одному и тому же острому краю, легли на прямую линию с наименьшей ошибкой. В качестве ошибки, т.е. целевого функционала, используют сумму взвешенных квадратов остатков.

Опишем способ формирования данных для каждой зоны интереса, например позиции 7-14, отмеченные на фиг.5 для детектора из 2×2 сенсоров. Стандартным образом [Р. Гонсалес, Р. Вудс, С. Эддинс, Цифровая обработка изображений в среде MATLAB, Техносфера, 2006., стр.401] вычисляют модуль градиента изображения, используя одномерный линейный фильтр радиуса r

Каждому пикселю с координатами (xi, yi) присваивают вес ωI, равный модулю градиента. В последующих вычислениях будем использовать только такие пикселы, веса которых выше заданного порогового значения k×ωmax от максимального значения веса пиксела ωmax в соответствующей зоне интереса. Константа k и параметры линейного фильтра (r, σ) подбирают в ходе численных экспериментов. На фиг.6 приведена часть изображения модуля градиента. На фиг.7 точками отмечены пикселы, веса которых выше заданного порогового значения.

Опишем способ идентификации прямой на плоскости по данным (xi, yi, ωi), где (xi, γi) - координаты и ωi - веса пикселей. Запишем уравнение прямой (p, θ) в следующем виде:

p+x×cosθ+y×sinθ=0

Параметры прямой (θ, p) определяют из условия минимума функционала

который есть сумма средневзвешенных квадратов расстояний от каждого пикселя до прямой (θ, p). Этот же функционал можно представить в матричном виде

здесь τ=(cosθ, sinθ) и Xi=(xi, yi)T. Значения параметров θ и p, доставляющие минимум функционалу E(θ, p), определяются выражениями

где x ¯ = ω i × x i ω i , y ¯ = ω i × y i ω i и определяются из условия равенства нулю первых производных функционала E (θ, p). На фиг.8 приведены пояснения к идентификации прямой по заданному набору точек.

Перейдем к описанию следующего этапа определения смещений сенсоров. Для простоты сначала опишем способ определения смещений для детектора типа 1×2 (тест-объект представлен на фиг.4). Пусть ( x i R , S , y i R , S ) и ω i R , S обозначают координаты пикселей и веса, принадлежащие зоне интереса R и сенсору S. Введем глобальную систему координат, связанную с левым верхним углом сенсора I, в координатах которой будем проводить все вычисления. Запишем преобразование координат на плоскости (поворот и смещение) в виде

здесь матрица О и вектор D определяют преобразование координат (поворот и смещение) на плоскости

Запишем целевой функционал в виде

здесь τR=(cosθR, sinθR) и X i R , S = ( x i R , S , y i R , S ) T , S - нумерация сенсоров S=I, II, R - нумерация зон интереса R=7,8. Параметры прямых (p7, θ7) и (p8, θ8), соответствующие острым краям объектов 7 и 8, поворот OII и смещение DII второго сенсора определим из условия минимума целевого функционала EI,II. При решении оптимизационной задачи следует исключить те решения, которые приводят к пересечению сенсоров, поэтому на величины OII и DII следует

наложить дополнительные ограничения. Поскольку в реальном детекторе углы поворота сенсоров достаточно малы, мы будем считать их равными нулю. Тогда граничные условия записываются особенно просто и получают следующую задачу оптимизации с одним линейным ограничением для x компоненты вектора DII:

Перейдем к описанию определения смещений сенсоров для детектора с произвольным числом сенсоров. Пусть N означает число сенсоров по вертикали и M - число сенсоров по горизонтали. Для нумерации сенсоров в детекторе будем использовать мультииндекс (n, m), где n - номер сенсора по вертикали (сверху вниз) и m - номер сенсора по горизонтали (слева направо).

Чтобы определить геометрию детектора с произвольным числом сенсоров, минимизируют целевой функционал следующего вида:

Слагаемые E n , m x соответствуют стыкам между сенсорами (n, m) и (n, m+1), а слагаемые E n , m y соответствуют стыкам между сенсорами (n, m) и (n+1, m). Слагаемые E n , m x и E n , m y можно представить аналогично примеру для детектора типа 1×2.

К граничным условиям, вместе с ограничениями по вертикали и горизонтали, следует добавить ограничения для сенсоров, которые расположены на диагонали по отношению друг к другу как, например, сенсоры (1, 1) и (2, 2). В результате получаем следующую задачу оптимизации с линейными и нелинейными ограничениями:

E→min

Первые два условия dx1,1=0 и dy1,1=0 появляются вследствие того, что левый верхний сенсор выбран в качестве системы координат, относительно которой производят все вычисления. Третья группа условий dxn,m+1-dxn,m≥0 - суть ограничения для смещений сенсоров, расположенных по горизонтали рядом друг с другом. Четвертая группа условий dxn+1,m-dxn,m≥0 - суть ограничения для смещений сенсоров, расположенных по вертикали рядом друг с другом. Пятая и шестая группы - суть ограничения для сенсоров, которые расположены на диагонали рядом друг с другом. Пятая группа условий - суть ограничения для смещений сенсора (n+1, m+1) по отношению к сенсору (n, m). Шестая группа условий - суть ограничения для смещений сенсора (n+1, m) по отношению к сенсору (n, m+1). В заявляемом способе мы использовали функцию f(x, y) следующего вида:

f(x, y}=1-2×logsig(-gain×(x-offset))×logsig(-gain×(y-offset))

здесь logsig(x)=1/(1+exp(-x)) - сигмоидальная функция. При значениях gain = 100 и offset = 0.01 функция f(x, y) обладает следующими очевидными свойствами:

Эти свойства гарантированно исключают пересечение сенсоров, которые лежат на диагонали по отношению друг к другу. Для решения поставленной задачи используют стандартные градиентные методы численной оптимизации с нелинейными ограничениями. В качестве начальных условий для смещений сенсоров при решении поставленной задачи мы использовали следующие значения: d x n , m 0 = m 1 и d y n , m 0 = n 1 . Выбранные значения соответствуют тому, что величина зазора между сенсорами составляет один пиксель.

Для определения смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе, состоящем из четырех (два на два) сенсоров, тест-объект 4 (фиг.5) размещают на рабочей поверхности детектора 3. На фиг.5 представлено схематичное изображение тест-объекта, где позициями I-IV обозначены области, соответствующие сенсорам детектора, а позиции 7-14 соответствуют объектам «острый край». Рамками отмечены зоны интереса изображения, по которым вычисляют смещения сенсоров. Тест-объект выполнен в виде подложки 5 из рентгенопрозрачного материала, например органического стекла, размер которой соответствует размеру конкретного детектора 3. На подложке 5 нанесены прямолинейные отрезки 6 и 15. Прямолинейные отрезки 6 и 15 на тест-объекте представляют собой по существу идеальные стыки сенсоров, когда сенсоры были бы размещены без необходимых технологических зазоров в отсутствие смещений сенсоров относительно друг друга. В реальных детекторах при сборке обеспечивают технологические зазоры между сенсорами для предотвращения повреждений сенсоров в результате возможных температурных расширений. Кроме того, из-за неточности при сборке сенсоры геометрически смещаются относительно заданного положения. Прямолинейные отрезки 6 и 15 ориентированы взаимно перпендикулярно и расположены на тест-объекте над заданной областью технологических зазоров. На указанных отрезках размещают и фиксируют объекты «острый край» 7-14, обеспечивая соответствие положения указанных объектов области технологического зазора. Объект «острый край» представляет собой пластину из вольфрама с прямолинейным острым краем. Пластина имеет размеры 20 мм на 10 мм (при размере пиксела детектора 50 мкм) и толщину 1 мм. Выполненную подобным образом пластину используют, например, в тест-объекте для оценки функции передачи модуляции приемников рентгеновского изображения по методу «острого края» (ГОСТ Р МЭК 62220-1-2006). Вольфрамовые пластины размещают на прямолинейных отрезках 6 и 15 подложки 5. Наилучшим вариантом размещения пластин является вариант, когда острые края соседних пластин перпендикулярны друг другу, угол между острым краем каждой пластины и соответствующим прямолинейным отрезком равен, по существу, сорока пяти градусам, острые края пластин делят указанный прямолинейный отрезок на равные по длине части.

Чтобы определить геометрию всего детектора в целом, минимизируют целевой функционал следующего вида (N=2 и М=2):

Слагаемое E 1,1 x определяет положение второго сенсора по первому сенсору (зоны интереса 7 и 8), E 1,1 y - третьего по первому (зоны интереса 11 и 12), E 2,1 x - четвертого по третьему (зоны интереса 9 и 10) и E 2,1 y - четвертого по второму (зоны интереса 13 и 14). Нумерация зон интереса 7-14 и нумерация сенсоров I-IV приведены на фиг.5. В результате получают следующую задачу с линейными и нелинейными ограничениями:

E→min

Первые два условия dx1,1=0 и dy1,1=0 появляются вследствие того, что левый верхний сенсор выбран в качестве системы координат. Третье условие есть ограничение для смещений второго сенсора по отношению к первому сенсору, четвертое - для смещений третьего сенсора по отношению к первому сенсору, пятое и шестое - для смещений четвертого сенсора по отношению ко второму и третьему сенсорам. Седьмое условие есть ограничение для смещений четвертого сенсора по отношению к первому сенсору, и восьмое условие есть ограничение для смещений третьего сенсора по отношению ко второму сенсору. Для решения поставленной задачи используют стандартные градиентные методы численной оптимизации с ограничениями.

Как было отмечено выше, плоскопанельный детектор в собранном виде не допускает прямого измерения смещений сенсоров. По этой причине работоспособность заявляемого способа была проверена на модельных изображениях. В численных экспериментах моделировались 16- разрядные рентгеновские изображения тест-объекта с заранее известным смещением сенсоров со следующими характеристиками изображения:

1) уровень сигнала и шума в области изображения воздуха 30000 и 50 единиц соответственно;

2) уровень сигнала и шума в области изображения вольфрамовой пластины 650 и 15 единиц соответственно;

3) функция передачи модуляции модельных изображений соответствует значениям, измеренным по реальному изображению, и приведена на фиг.9. Методика измерения функции передачи модуляции соответствует стандарту ГОСТ Р МЭК 62220-1-2006.

Шум, накладываемый на модельное изображение, соответствует белому шуму с нормальным распределением. Указанные значения соответствуют реальному рентгеновскому изображению тест-объекта. Смещения сенсоров ( d x ˜ n , m , d y ˜ n , m ) генерировались генератором случайных чисел с однородным распределением в диапазоне ±2 пиксела. После этого заявляемым способом по модельным изображениям вычислялись смещения сенсоров (dxn,m, dyn,m), которые сравнивались с исходными значениями смещений ( d x ˜ n , m , d y ˜ n , m ) . Численные эксперименты показали, что заявляемый способ позволяет определять смещения сенсоров в плоскопанельном детекторе с абсолютной ошибкой в пределах 0,2 пикселя. На фиг.10 и 11 представлены гистограммы абсолютных ошибок ε x = d x ˜ n , m , d x n , m для смещений по оси x и ε y = d y ˜ n , m , d y n , m , для смещений по оси y.

Использование описываемого способа определения геометрического смещения сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского излучения по изображению тест-объекта позволяет просто, эффективно и с высокой точностью проводить оценку геометрического смещения сенсоров без разборки детектора. Предложенный способ расширяет арсенал технических средств определенного назначения.

В приведенном выше описании изобретения, охарактеризованном в независимом пункте формулы, показана возможность его осуществления с помощью приведенных в данном описании и известных средств и методов. Следовательно, заявленный способ соответствует условию промышленной применимости.

Предлагаемое техническое решение раскрыто в описании с возможными примерами его осуществления, которые должны рассматриваться как иллюстрации способа, но не как его ограничение. На основе данного описания специалисты в данной области техники могут предложить другие варианты в рамках изложенной формулы изобретения.

1. Способ определения геометрических смещений сенсоров в плоскопанельном детекторе рентгеновского изображения, содержащем по меньшей мере два сенсора, закрепленных на монтажной панели с обеспечением на стыке сенсоров технологического зазора между сенсорами, заключающийся в том, что на рабочей поверхности детектора размещают тест-объект, включающий по меньшей мере два объекта «острый край», соответствующих положению технологического зазора между указанными сенсорами, поток рентгеновского излучения направляют на тест-объект, получают его рентгеновское изображение, на полученном изображении идентифицируют пиксели, соответствующие изображению острого края каждого объекта «острый край», по которым определяют геометрические смещения сенсоров из условия минимума целевого функционала с ограничениями на указанные смещения, причем ограничения включают линейные ограничения, соответствующие геометрическим смещениям сенсоров, расположенных рядом друг с другом по горизонтали или вертикали, и нелинейные ограничения, соответствующие геометрическим смещениям сенсоров, расположенных рядом друг с другом по диагонали.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для идентификации пикселей, соответствующих изображению острого края, вычисляют модуль градиента изображения и отбирают пиксели с модулем градиента выше заданного порогового значения, формируют данные из координат таких пикселей и весовых множителей, в качестве весовых множителей используют модуль градиента пиксела.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве целевого функционала используют метод наименьших квадратов.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что тест-объект представляет собой подложку из рентгенопрозрачного материала, на поверхность которой наносят разметку в виде прямолинейных отрезков, соответствующих стыкам смежных сенсоров, причем число стыков больше или равно одному в зависимости от числа сенсоров, на каждом из указанных отрезков размещают по крайней мере два объекта «острый край» таким образом, что прямолинейные острые края смежных объектов перпендикулярны друг другу, а угол между острым краем каждого объекта и соответствующим отрезком равен преимущественно сорок пять градусов, причем острые края объектов делят упомянутый отрезок на равные, по существу, части.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к формированию фазово-контрастного изображения, которым визуализируют фазовую информацию когерентного излучения, проходящего через сканируемый объект.

Использование: для неразрушающего контроля материалов и изделий методом рентгеновской компьютерной томографии. Сущность изобретения заключается в том, что промышленный томограф содержит источник жесткого тормозного излучения, расположенный от объекта на расстоянии, обеспечивающем перекрытие веерным пучком излучения части сечения объекта, сканер, обеспечивающий только вращательное движение, неподвижный детекторный блок, управляющий компьютер, программное обеспечение, при этом источник излучения выполнен с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной плоскости томограммы и проходящей через фокус пучка излучения, и расположен от объекта на расстоянии, обеспечивающем перекрытие веерным пучком излучения менее половины сечения объекта и перекрытие веерными пучками половины сечения объекта за цикл поворотов.

Изобретение относится к обработке медицинских изображений. Техническим результатом является повышение точности оценки движения интересующей ткани.

Использование: для рентгеноскопического контроля кольцевого сварного шва трубопровода. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для рентгеноскопического контроля кольцевого сварного шва трубопровода включает направленный источник рентгеновского излучения, который вводят в секцию трубопровода и который может вращаться в трубопроводе, средство для выравнивания направленного источника рентгеновского излучения с внешним детектором рентгеновского излучения таким образом, чтобы они оба могли вращаться на 360°, в сущности, соосно секции трубопровода, а также средство для выборки данных, детектируемых детектором рентгеновского излучения, для последующего анализа.

Использование: для контроля сварных швов трубопровода посредством проникающего излучения с внешней стороны трубопровода. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для внешнего осмотра кольцевого сварного шва трубопровода включает источник излучения (5) и детектор излучения (3).

Использование: для проверки объектов посредством проникающего излучения. Сущность: заключается в том, что установка для проверки объектов посредством электромагнитных лучей содержит по меньшей мере два расположенных рядом друг с другом проверочных блока, содержащих по меньшей мере один источник излучения для формирования электромагнитного излучения и по меньшей мере одно соотнесенное с источником излучения детекторное устройство, расположенные в переносном корпусе контейнерного типа, при этом проверочные блоки расположены так, что объект облучается с различных направлений.

Использование: для формирования рентгеновских изображений. Сущность изобретения заключается в том, что устройство формирования рентгеновских изображений согласно настоящему изобретению включает фазовую решетку 130, поглощательную решетку 150, детектор 170 и арифметический блок 180.

Использование: для рентгеновской томографии. Сущность способа: заключается в том, что облучают и воспринимают массив изображения энергетического спектра рентгеновского излучения, проходящего через объект, при этом восстанавливают изображения по теневым проекциям объекта, затем формируют, сравнивают и анализируют текущие и эталонные интегральные характеристики изображения объекта, определяют дефекты объекта и отображают результаты анализа объекта.

Использование: для определения теплопроводности керна. Сущность: заключается в том, что подготавливают образец керна и рентгеновский микрокомпьютерный томограф для сканирования указанного образца керна и получения изображения для каждого сканирования, сканируют указанный образец керна, передают для обработки трехмерное сканированное изображение с томографа на компьютер, предназначенный для анализа изображений, задают толщину слоя внутри полученного трехмерного сканированного изображения для анализа, определяют слой с максимальной теплостойкостью внутри полученного трехмерного сканированного изображения и определяют эффективную теплопроводность образца керна.

Изобретение относится к устройствам для компьютерной томографии без гентри. Установка КТ содержит туннель сканирования, стационарный источник рентгеновских лучей, расположенный вокруг туннеля сканирования и содержащий множество фокусных пятен, испускающих излучение, и множество стационарных модулей детектора, расположенных вокруг туннеля сканирования напротив источника рентгеновского излучения. Одна часть модулей из множества модулей детектора расположена в первом направлении, а вторая часть модулей из множества модулей детектора расположена во втором направлении, и схема расположения этих частей модулей детектора имеет L-образную форму. Первое направление образует прямую линию, формируемую путем соединения центральных точек поверхностей приема пучков излучения одной части модулей детектора. Второе направление образует вторую прямую линию, формируемую путем соединения центральных точек поверхностей приема пучков излучения другой части модулей детектора, которые пересекаются в некоторой точке, если рассматривать в плоскости, пересекающей туннель сканирования. Поверхности приема пучков излучения одной части модулей детектора наклонены относительно первого направления и обращены в сторону источника рентгеновского излучения, а поверхности приема пучков излучения другой части модулей детектора наклонены относительно второго направления и обращены в сторону источника рентгеновского излучения. Стационарная установка КТ без гентри по настоящему изобретению имеет небольшие размеры и высокую точность идентификации данных. 17 з.п. ф-лы, 3 ил.

Использование: для осмотра тела человека на основе обратного рассеяния излучения. Сущность изобретения заключается в том, что используют блок формирования бегущих пятен, имеющий распределенные по спирали бегущие пятна, с чередованием пиков и спадов рентгеновского излучения на облучаемой поверхности. Таким образом, можно точно управлять временем начала сканирования, чтобы побуждать два устройства иметь время начала сканирования, которое отличается на половину цикла. То есть лучи, выводимые из одного устройства, находятся на максимуме, когда лучи, выводимые из другого устройства, находятся на минимуме. Другими словами, даже если источник излучения одного устройства излучает лучи, он не будет существенно влиять на результат визуализации другого устройства. Таким образом, два устройства могут излучать лучи и выполнять сканирование одновременно. Технический результат: сокращение времени сканирования при сохранении высокого качества результатов сканирования. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Использование: для радиографического неразрушающего контроля. Сущность изобретения заключается в том, что производят ряд снимков при разных значениях анодного напряжения, разные значения анодного напряжения достигаются путем регистрации снимков в разные моменты времени действия переменного или пульсирующего анодного напряжения, питающего рентгеновскую трубку, при этом также производят ряд снимков при разных значениях анодного тока, разные значения анодного тока достигаются путем регистрации снимков в разные моменты времени действия переменного или пульсирующего анодного тока, протекающего через рентгеновскую трубку, обработкой снимков получают изображение, на котором для всех функциональных элементов (узлов) изделия микроэлектроники с неоднородной структурой обеспечен заданный контраст. Технический результат: обеспечение возможности создания способа мультиэнергетической рентгенографии, позволяющего расширить возможности цифровой рентгенографии на изделия микроэлектроники с неоднородной структурой, повысив достоверность и оперативность радиографического неразрушающего контроля. 4 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к рентгеновским комплексам для проведения широкого спектра различных рентгеновских исследований пациентов. Комплекс содержит стол пациента, установленный на неподвижном основании, и колонну, установленную с возможностью перемещения вдоль стола пациента, стол пациента включает в себя раму, соединенную с одной стороны с неподвижным основанием, а с противоположной стороны имеет две параллельные опоры, на которых установлена рентгенопрозрачная дека. На колонне с возможностью вертикального перемещения по ней и вращения вокруг нее смонтирована каретка, на которой установлен кронштейн с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной оси колонны. Кронштейн содержит на одном конце рентгеновский излучатель, а на другом - рентгеновский детектор, установленные напротив друг друга. В столе пациента имеется проем между рамой стола и рентгенопрозрачной декой, выполненный с возможностью захода и выхода рентгеновского детектора при повороте каретки вокруг колонны, границами проема служат параллельные опоры. Колонна установлена на независимой от основания стола пациента направляющей, кронштейн выполнен в виде U-дуги, рентгенопрозрачная дека выполнена с возможностью перемещения перпендикулярно направлению перемещения колонны, вдоль параллельных опор, а рама стола соединена с неподвижным основанием посредством подъемно-поворотного механизма и выполнена с возможностью поворота на заданный угол относительно плоскости основания стола. Использование изобретения обеспечивает свободный доступ к пациенту и выполнение всех основных видов рентгеновских исследований. 7 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к технологии получения рентгеновского изображения. Устройство для фазоконтрастного формирования изображений содержит источник рентгеновского излучения, элемент детектора рентгеновского излучения, первый и второй элементы решетки, причем объект может быть расположен между источником рентгеновского излучения и элементом детектора рентгеновского излучения, причем первый элемент решетки и второй элемент решетки могут быть расположены между источником рентгеновского излучения и элементом детектора рентгеновского излучения, а источник рентгеновского излучения, первый и второй элементы решетки и элемент детектора рентгеновского излучения соединены с возможностью получения фазоконтрастного изображения объекта, имеющего поле обзора, большее чем размер детектора. Элемент детектора рентгеновского излучения может перемещаться и выполнен с возможностью получения подобласти поля обзора. При этом когда элемент детектора рентгеновского излучения перемещается из первого положения для получения первой подобласти поля обзора ко второму положению для получения второй подобласти поля обзора, первый элемент решетки и второй элемент решетки перемещаются относительно друг друга на дополнительное значение Δ для обеспечения первого состояния пошагового изменения фазы в первом положении и второго состояния пошагового изменения фазы во втором положении. Рентгеновская система содержит устройство для фазоконтрастного формирования изображений. Способ получения информации фазоконтрастного изображения состоит в том, что получают первую информацию фазоконтрастного изображения в первом состоянии пошагового изменения фазы, перемещают, наклоняют и/или вращают элемент детектора рентгеновского излучения относительно по меньшей мере одного из объекта и источника рентгеновского излучения, перемещают первый элемент решетки и второй элемент решетки относительно друг друга на дополнительное значение Δ и получают вторую информацию фазоконтрастного изображения во втором состоянии пошагового изменения фазы. Устройство для фазоконтрастного формирования изображений применяют в одном из рентгеновской системы, системы CT и системы томографической реконструкции. Использование изобретения позволяет улучшить качественное и информационное содержание получаемых изображений. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области электрооптического (радиооптического) приборостроения и, в частности, к визуализации электромагнитного излучения. Устройство визуализации электромагнитных излучений содержит набор антенн, включающий в себя по меньшей мере одну антенну, выполненную с возможностью приема сигнала визуализируемого излучения, устройство опроса, выполненное с возможностью формирования и выдачи по меньшей мере одного опорного импульса заданной длительности, причем заданная длительность опорного импульса по меньшей мере в два раза больше одного периода принимаемого сигнала визуализируемого излучения, по меньшей мере одно устройство амплитудно-импульсной модуляции, выполненное с возможностью формирования промодулированного сигнала посредством модуляции принятого опорного импульса Uоп. имп заданной длительности сигналом визуализируемого излучения UЭМИ сигн, принятым по меньшей мере одной антенной набора, причем амплитуда Uоп. имп больше максимальной амплитуды UЭМИ сигн, фильтр низкой частоты, выполненный с возможностью отсечки шума, создаваемого остальными антеннами набора, временно не участвующими в процессе опроса устройства амплитудно-импульсной модуляции устройством опроса, и пропускания отфильтрованного промодулированного сигнала, восстанавливающий фильтр, выполненный с возможностью формирования сигнала огибающей промодулированного сигнала, блок формирования видеосигнала, выполненный с возможностью формирования видеосигнала с наведенными служебными синхроимпульсами из по меньшей мере одного сигнала огибающей промодулированного сигнала, устройство отображения, принимающее видеосигнал и преобразующее его в изображение. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройству компьютерной томографии. Устройство содержит канал сканирования, стационарный источник рентгеновского излучения, размещенный вокруг канала сканирования и содержащий множество фокальных пятен излучения и множество стационарных детекторных модулей, размещенных вокруг канала сканирования и расположенных напротив источника рентгеновского излучения. При этом линии удлинения внешних сторон секториальных пучков излучения, излучаемых из двух фокальных пятен излучения, соответственно размещенных на одном конце и другом конце множества фокальных пятен излучения, пересекаются в точке пересечения, и линия, образованная соединением точки пересечения с центральной точкой поверхности приема излучения каждого из детекторных модулей, перпендикулярна поверхности приема излучения каждого из детекторных модулей, при наблюдении в плоскости, пересекающей канал сканирования. Использование изобретения позволяет увеличить скорость анализа данных. 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

Использование: для неразрушающего контроля механической детали. Сущность изобретения заключается в том, что устройство неразрушающего контроля механической детали, в частности, такой как турбинная лопатка, содержит источник испускания высокоэнергетического электромагнитного излучения по оси (92) и экран, выполненный из материала, способного поглощать электромагнитное излучение и содержащий проем, форма и размеры которого определены таким образом, чтобы подвергать действию электромагнитного излучения только заданную контролируемую зону детали (12), при этом устройство содержит средства опоры и позиционирования поглощающего экрана и механической детали и средства выравнивания проема экрана и контролируемой зоны механической детали с источником излучения, при этом средства опоры и позиционирования содержат раму (72), содержащую первый (76) и второй (78) ярусы, расположенные друг над другом вдоль оси (92) электромагнитного пучка, при этом второй ярус (78) расположен между первым ярусом (76) и источником (70) и содержит, по меньшей мере, одно место (80, 82, 84) для размещения поглощающего экрана (96), выровненного вдоль оси (92) пучка излучения, по меньшей мере, с одним местом (86, 88, 90) опоры (104) детали первого яруса (76). Технический результат: обеспечение возможности повышения контраста на получаемых изображениях. 7 з.п. ф-лы, 11 ил.

Использование: для лучевой сканирующей визуализации. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для лучевой сканирующей визуализации содержит: множество генераторов излучения, распределенных равномерно по дуге окружности, причем упомянутое множество генераторов излучения испускает последовательно пучки излучения к объекту, подлежащему контролю, в течение одного периода сканирования, чтобы выполнить сканирование одного слоя; устройство детектирования излучения, предназначенное для сбора значений проекций пучков излучения, испускаемых упомянутым множеством генераторов излучения, при этом упомянутое устройство детектирования излучения содержит множество линейных решеток детекторов излучения, при этом каждая из упомянутого множества линейных решеток детекторов излучения состоит из множества блоков детектирования излучения, расположенных по прямой линии, причем упомянутое множество линейных решеток детекторов излучения соединяется впритык в одной и той же плоскости последовательно, за исключением того, что две из множества линейных решеток детекторов излучения на обоих концах множества не соединяются между собой, чтобы сформировать полузамкнутый каркас. Технический результат: обеспечение возможности получения значений полных проекций пучков без поворота устройства. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 7 ил.

Использование: для формирования дифференциальных фазово-контрастных изображений. Сущность изобретения заключается в том, что дифракционная решетка для формирования рентгеновских дифференциальных фазово-контрастных изображений снабжена первой подобластью, содержащей по меньшей мере один участок первой решеточной структуры и по меньшей мере один участок второй решеточной структуры. Первая решеточная структура содержит множество полос и промежутков с первой решеточной ориентацией GO1, которые расположены периодически, при этом полосы расположены так, что они изменяют фазу и/или амплитуду рентгеновского излучения, и при этом промежутки являются прозрачными для рентгеновских лучей. Вторая решеточная структура содержит множество полос и промежутков со второй решеточной ориентацией GO2, которые расположены периодически, при этом полосы расположены так, что они изменяют фазу и/или амплитуду рентгеновского излучения, и при этом промежутки являются прозрачными для рентгеновских лучей. Первая решеточная ориентация GO1 является отличающейся от второй решеточной ориентации GO2. Технический результат: повышение качества изображения. 6 н. и 7 з.п. ф-лы, 39 ил.
Наверх