直接數(shù)字化X線攝影系統(tǒng)圖像處理方法研究.pdf

1、隨著人們日常生活水平的提高，越來越多的人開始注重醫(yī)療保健，國家也投入了大量的人力物力來推進醫(yī)療水平的提高。醫(yī)學影像診斷是一種常規(guī)的醫(yī)療檢查方式，在疾病診治及企事業(yè)單位和個人的體檢中得到廣泛應用，其中，又尤以X射線成像的檢查居多。在材料科學和計算機技術發(fā)展的帶動下，X射線成像已經(jīng)從原來的膠片成像走進了直接數(shù)字化X射線成像(Direct Digital Radiography，DR)時代。在更快更好成像的同時，數(shù)字化X射線成像也帶來了一些問

2、題：曝光系統(tǒng)的自動化控制，X射線到電子信號的轉化，成像系統(tǒng)的校正，以及X射線數(shù)字圖像的處理。對DR系統(tǒng)成像方法進行研究，不僅能改善數(shù)字化X射線圖像質量，提高醫(yī)院影像科的疾病診治水平，還可為其它醫(yī)學成像模式的研究提供借鑒，更可為進一步的計算機輔助診斷打下基礎。由此可見，DR系統(tǒng)成像方法研究具有重要的理論意義和應用價值。 本論文從DR系統(tǒng)的圖像形成過程出發(fā)，研究了相關環(huán)節(jié)中的關鍵問題，即高壓發(fā)生器控制、圖像采集和校正、圖像后處理，目

3、標是實現(xiàn)DR系統(tǒng)的優(yōu)化控制，并獲取更好的X射線數(shù)字圖像。高壓發(fā)生器是X射線球管的電力供給裝置，在成像過程中需要和計算機系統(tǒng)有良好的配合，以控制曝光流程并配合曝光參數(shù)交換；X射線透射過人體后到達接收裝置，根據(jù)成像原理和材料特性，圖像采集和圖像校正主要解決從X射線到計算機數(shù)字存儲中的能量轉換問題：圖像后處理是在X射線數(shù)字圖像的基礎上，運用多種圖像處理算法，進一步提高圖像質量，以滿足實際應用的需求。本文對DR系統(tǒng)成像進行了深入的研究，取得了以

4、下成果： (1)通過對原有DR系統(tǒng)控制臺接口龜路的改造，用PC機串口和相應的軟件實現(xiàn)了計算機與高壓發(fā)生器之間的通信，操作者只需坐在PC機前就可以方便地控制高壓發(fā)生器，不需要在多個控制臺之間進行較為繁復的操作，既加快了攝片的流程，還節(jié)省了DR系統(tǒng)的硬件成本，并且為實現(xiàn)DR系統(tǒng)的參數(shù)自動化控制打開了新思路。 (2)在研究了DR系統(tǒng)圖像采集中的信號控制問題后，設計了平板探測器狀態(tài)控制和數(shù)據(jù)處理流程；提出了原始圖像的隔行掃描及其

5、區(qū)域交換算法，解決了如何將原始圖像調整為正常的X射線圖像的問題，并在此基礎上設計了DR圖像的采集、顯示和存儲程序。分別對水模和人體部位進行了X射線成像測試，實驗結果表明了該方法的準確性和可靠性，解決了DR圖像采集過程中的信號控制和圖像處理的問題。獲取的X射線數(shù)字圖像真實有效，并已經(jīng)被應用于醫(yī)院的DR系統(tǒng)。 (3)結合DR系統(tǒng)成像原理及圖像采集過程，從X射線到計算機數(shù)字圖像過程中的能量轉換角度，詳細研究了由X射線光場不均勻性和平板探測器的

6、像元響應不一致性帶來的圖像噪聲，并針對各種影響因素，采取了相應的校正方法。最后，針對現(xiàn)場系統(tǒng)的X射線場不可測性，提出了一種新的整體校正理論，設計并實現(xiàn)了一種行之有效的現(xiàn)場操作算法。 (4)研究了多幅DR圖像的拼接問題，提出了基于特征點的圖像配準算法，并使用加權平均法對圖像進行了融合，解決了DR圖像拼接中亮度相差較大、相似特征點較多和位移較大以及處理時間較長等問題，并在此基礎上設計了DR圖像的拼接算法程序。分別對物體和動物魚以及人