CN1915169A - 对用于产生3d体积图像的x－射线系统中的对准误差进行检测和校正的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的某些实施例提供了用于对成像系统(200)中的对准误差进行检测的改进的系统(200)和方法(800)。该方法(800)包括将校准图案从源(210)投射到检测器(220)上以产生校准图像数据(810)，并且分析校准图像数据以确定检测器(220)中的关于源(210)的位置偏移(820，830)。使用校准图案发生器(230)，例如准直器或图案插入物由成像系统(200)产生校准图案，并且该校准图案提供关于检测器(220)相对于源(210)的位置信息。如果校准图像数据不与基准图像数据(840)匹配则会报告误差。可基于校准图像数据与基准图像数据间的差异提取偏差以校正位置偏移(850)。该偏差可自动应用到来自成像系统(200)的成像计算中。

Description

对用于产生3D体积图像的X-射线系统中的 对准误差进行检测和校正的方法和装置
技术领域
本发明通常涉及视图像场的定义。特别是本发明涉及用于在数字放射照相中视图像场的交互式定义的系统和方法。
背景技术
数字成像系统可用于拍摄图像以帮助医生做出正确的诊断。数字放射照相成像系统典型地包括源和检测器。由源产生的能量，例如X-射线穿过待成像的物体并由检测器所检测。相关联的控制系统从检测器中获取图像数据并在显示器上调制出对应的诊断图像。
可使用一个或多个准直器阻挡和/或限制X-射线或其他能量对准检测器。例如，可使用准直器叶片形成一个开口，通过它X-射线从源传递到检测器。准直器叶片制作尺寸和对准的例子可在标题为“Apparayus and Method for X-rayCollimator Sizing and Alignment”的U.S.专利No.6,215,853中找到，其全文作为参考合并于此。
例如，检测器可以是非晶硅平板检测器。非晶硅是硅在结构上不是晶体的一种形态。从连接于平板上开关的非晶硅光电二极管形成图像像素。将闪烁器放置在平板检测器的前面。例如，闪烁器从X-射线源接收X-射线并发射强度与所吸收的X-射线的量有关的光。该光激发非晶硅平板检测器中的光电二极管。读取电子器件通过数据线(列)和扫描线(行)从光电二极管获得像素数据。从上述像素数据可形成图像。可将图像实时进行显示。平板检测器可提供比图象增强器更多的详细图像。平板检测器依据图像分辨率能允许比图像增强器更快的图像采集。
固态平板检测器典型地包括像元(像素)阵列，其由场效应晶体管(FETs)和光电二极管组成。FETs用作开关，而光电二极管是光检测器和图像存储元件。FETs和光电二极管阵列可由非晶硅组成。将诸如碘化铯(CsI)的化合物沉积在非晶硅的上面。CsI吸收X-射线并将X-射线转化成光。接着利用光电二极管检测并存储该光。该光电二极管用作电容器并存储电荷。
检测器的初始化发生在暴露之前。在检测器初始化期间，在暴露之前“擦拭(scrubbed)”该检测器。在擦拭期间，对每个光电二极管充电到表示为“黑”或者无光线输出的已知偏置电压。接着将检测器暴露给由检测器上所沉积的CsI进行吸收的X-射线。由CsI发射的与X-射线通量成比例的光引起受影响的光电二极管进行传导，使光电二极管部分放电。在X-射线暴露结束后，通过FET开关将每个光电二极管上的电压门控到模拟电压比较器，其将光电二极管所存储的电压与由数模(D/A)转换器所产生的电压进行比较。输入到D/A转换器的数字开始为‘0’，通过可编程的斜坡(ramp)上升增加到最大值。当模拟斜坡在D/A转换器的输出上有所增加时，输出最终等于或大于来自光电二极管的电压，此时模拟电压比较器闭锁D/A转换器的电流值，该电流值表示适于那个光电二极管的数字像素值。
根据阵列结构读取或擦拭检测器。就是说，通过扫描线基准将检测器读取到扫描线上。与每个光电二极管相关的FET开关用于控制给定扫描线上的光电二极管的读取。只要由检测器所产生的图像包括数据，例如曝光数据和/或偏差数据，就执行读取操作。当数据将要从检测器上丢弃而非存储或用于产生图像时发生擦拭操作。执行擦拭以便在空闲期间在光电二极管上维持适当的偏压。例如，擦拭还可用于减少诸如光电二极管不完全充电恢复的效果。擦拭恢复对光电二极管充电但是该充电是不可测量的。如果在擦拭期间测量数据，则数据会被全部地丢弃。
固态检测器中的开关元件能将对检测器所做的大量电接触减到最少。如果不存在开关元件，则对于每一个像素在检测器上至少存在一个接触。缺乏开关元件会使得阻碍复杂检测器的生产。开关元件将接触的数量减少到不多于沿着检测器阵列周围的像素数量。沿检测器阵列的每个轴线将阵列内的像素“联合(ganged)”起来。当对连到所在行上的像素的FETs栅极的扫描线进行激发时同时地控制阵列中的整个行。通过开关将行内的每个像素连接到分离的数据线上。由读取电子器件使用该开关对光电二极管恢复充电。当激发每一行时，行内所有的像素由读取电子器件通过各个数据线同时地将充电恢复到各个光电二极管中。每个数据线典型地具有与该数据线相关的专用读取通道。
另外，检测器电子器件可在基本的构件中进行构造以提供模块性和重新配置的灵活性。例如，可将扫描驱动器模块化做在用于结合256扫描线的驱动器的小组件内部。可将读取通道模块化并做在能从，例如256数据线中读取并转换信号的小组件内。应用到各种成像系统的各种固态检测器的大小、形状、体系结构和像素大小决定了所用的扫描模块和数据模块的布置和数量。
使用控制面板来读取检测器。可使用可编程固件来使控制面板的可编程控制特性适应特定的检测器。另外，可与检测器共同使用基准和控制板(RRB)以产生由扫描和数据模块用来读取数据的噪声-灵敏性电源和基准电压(包括动态转换基准)。RRB还将由控制面板所产生的控制信号分配给多个模块并收集从数据模块所返回的数据。典型的，将RRB设计成专门用于特定的检测器。控制面板和RRB之间的接口可被实现为标准接口以便到不同检测器的信号处于相似的格式。
三维(3D)体积成像(图1中所示的例子)给医生提供了新的诊断和临床分析工具。通过采集一系列二维(2D)图像在预定的位置上沿围绕患者的弧产生3D图像。通过使用图像内容(例如，黑-和-白X-射线图像)和位置信息(例如，该图像沿弧在哪定位)软件应用程序利用复杂的数学方法从2D图像中提取体积素元或“体素”。接着将该体素集合为三维图像并可从任意角度进行观看。
由于涉及复杂的数学，重要的是尽可能地将X-射线源直接中心定位于X-射线检测器的上方并且尽可能地将检测器精确地垂直于线束的X和Y平面。机械安装的位置公差典型地是很小的，在±0.5mm范围内(大约是一英寸的千分之十二)。
另外，许多成像产品是可移动的，这给医院、诊所和医生提供了能力以便将这些系统从一个房间到另一个房间进行移动或者把X-射线引到不能移动的患者身上。具有移动的好处也带来了磕碰的风险。即使系统是静止的，与患者或操作员发生意外的磕碰也会使检测器偏移。由于对于3D体积成像需要极其严紧的公差，即使小的磕碰也会引起X-射线检测器的偏移并导致作为结果的3D图像的恶化或变形。传统的基于照相机的检测器系统不能提供位置定位能力并且在操作中会带有在位置上一些图像元或“像素”的偏移。由于这些偏移对于人眼来说是察觉不到的，因此很希望能知道X-射线检测器是否已经发生了偏移，并且非常有益的是能够自动校正可能发生的任何位置误差。
此外，食品和药品管理局(FDA)制定了关于患者辐射暴露的界限。FDA就对患者进行照射以及由于在成像系统中的校准误差而不能使用结果图像进行了干预。这样，能减少大量无用图像的系统和方法将是非常理想的。
因此，存在对用于检测成像系统中的对准误差的改进方法和系统的需要。进一步，存在对用于校正成像系统中的对准误差的改进方法和系统的需要。
发明内容
本发明某些实施例提供了用于检测成像系统中的对准误差的改进的系统和方法。某些实施例提供了一种方法，该方法包括沿着源和检测器之间的轴将来自源的校准图案投射到检测器上以产生校准图像数据，并且将校准图像数据与基准图像数据进行比较以确定检测器关于源的位置偏移。在某些实施例中，在不与基准图像数据进行比较的情况下可对校准图像数据进行分析从而确定位置偏移。使用校准图案发生器，例如准直器或图案插入物由成像系统产生校准图案，并且校准图案提供关于检测器相对于源位置的信息。
在实施例中，如果校准图像数据与基准图像数据不匹配则会报告有误差。可基于校准图像数据和基准图像数据间的差异提取偏差以校正位置偏移。还可通过分析校准图像来计算偏差。在实施例中，自动将该偏差应用到来自成像系统的成像计算中。在实施例中，自动确定检测器关于源的位置偏移。在实施例中，位置偏移包括例如水平位置偏移、垂直位置偏移，和/或旋转位置偏移。
例如，所述成像系统可以是X-射线成像系统，并且所述轴可以是沿其从源将X-射线投射到检测器上以产生图像数据的轴。在实施例中，例如，该成像系统可提供三维体积成像。
某些实施例提供了用于校准检测器关于源的位置的系统。该系统包括能够响应碰撞检测器的线束产生图像数据的数字检测器，配置成将线束投射到检测器上的源，配置成将校准图案投射到检测器上的校准图案发生器，以及用于从校准图像获取图像数据并对该图像数据进行分析，例如通过将来自校准图像的图像数据与基准图像数据进行比较的数据处理单元。校准图案被用来确定检测器关于源的位置偏移。在实施例中，例如，该校准图案发生器可包括准直器和/或图案插入物。
在实施例中，校准图案包括例如十字准线校准图案、椭圆校准图案、圆形校准图案、正方形校准图案和/或矩形校准图案。可将准直器手动地和/或自动地配置成具有校准图案。在实施例中位置偏移包括例如水平位置偏移、垂直位置偏移和/或旋转位置偏移。
在实施例中，将系统配置成将校准图案自动投射到数字检测器上并将来自校准图像的图像数据与基准图像数据进行比较以确定检测器关于源的位置偏移。在实施例中，数据处理单元通过将来自校准图像的图像数据与基准图像数据进行比较来确定检测器的位置偏移，并产生用于图像处理的校正数据。数据处理单元提醒操作员和/或系统上述检测器关于源已经发生了偏移。
某些实施例提供了包括用于计算机的一组指令的计算机可读存储介质。该组指令包括配置成从数字检测器上采集校准图像数据的数据采集程序，该校准图像数据对应于投射到检测器上的校准图像；以及分析校准图像数据的校准程序(例如，将校准图像数据与指示检测器上所希望的定位的基准图像数据进行比较)。校准程序基于该比较鉴别检测器关于成像源的位置偏移。这组指令还可包括配置成操纵准直器或图案插入物以便将校准图案从成像源投射到检测器移形成校准图像的投射程序。这组指令还可包括配置成基于位置偏移调整来自检测器的图像数据处理的校正程序。在实施例中，校准程序产生指示检测器位置偏移的警报。
附图说明
图1描绘了三维(3D)体积成像的例子。
图2示出了根据本发明的实施例所使用的成像系统。
图3显示了根据本发明的实施例将校准图案投射到X-射线检测器上的例子。
图4示出了根据本发明的实施例正确地对准X-射线系统的例子。
图5示出了根据本发明的实施例不正确地对准X-射线系统的例子。
图6显示了根据本发明的实施例不正确地对准X-射线系统的另一个例子。
图7描绘了根据本发明的实施例不正确地对准X-射线系统的另一个例子。
图8示出了对根据本发明实施例的成像系统中的对准误差进行鉴别和校正的方法流程图。
当结合附图一起阅读时，将会更好地理解前面的概述以及下面本发明某些实施例的详细描述。为了阐述本发明的目的，在附图中显示某些实施例。然而，应当理解的是本发明并不限于附属附图中所显示的布置和手段。
具体实施方式
图2示出了根据本发明实施例所用的成像系统200。该成像系统200包括多个子系统。为了阐述的目的，将成像系统200描述成X-射线系统。该成像系统200包括子系统，例如X-射线源210、X-射线检测器220和校准图案发生器230(例如，准直器或图案插入物)。该成像系统200还包括带有读取电子器件245的数据采集系统240(未显示)。在实施例中，闪烁器，例如屏幕，定位在检测器220的前面。在实施例中，检测器220是非晶硅平板检测器。待成像的物体，例如患者或其他物体可定位在检测器220的前面。
为了成像将物体定位在成像系统200中。在一个典型的系统中，X-射线源210定位在物体的上方。X-射线检测器220定位在物体的下方。闪烁器可定位在物体和X-射线检测器220之间。从X-射线源210传送X-射线穿过准直器/图案插入物230，接着穿过物体到达闪烁器。闪烁器响应于从X-射线源210传送的穿过物体的X-射线发射光。所发射的光传送到X-射线检测器220。例如，由闪烁器发射的光对检测器220中的光电二极管进行激发或者放电。读取电子器件245可包括基准和控制板(RRB)或者其他数据收集单元。RRB可容纳并连接数据模块以便将来自检测器220的数据传送给数据采集系统240。读取电子器件245将来自检测器220的数据传送给数据采集系统240。数据采集系统240从该数据中形成图像并存储、显示和/或传送图像。例如，在存储、显示和/或传送之前和/或之后对所采集的图像应用预处理和处理函数。
某些实施例提供了方法和装置以便从X-射线系统200以数字图像的形式恢复X-射线束和X-射线检测器对准/校准信息。使用应用于图像的数学算法来确定是否在适于3D体积图像重建的公差内对X-射线系统200进行了对准和校准。在实施例中，可自动进行对X-射线系统200的对准和校准。
在实施例中，使用精确的正方形准直器230自动将十字准线校准图案投射到X-射线检测器220上。例如，正方形准直器230可产生带有直边的基本校准图案。可选的，可在铅板或插入物上实施校准图案并将其插入在X-射线源210与X-射线检测器220之间。使用插入物或其他标记所实施的校准图案可以是复杂的图案，例如带有能帮助确定旋转轴误差的圆和/或直边。
作为3D扫描[或其他操作的一部分可自动进行校准验证处理以确认在X-射线源210和X-射线检测器220间的定向。检测校准之外的状态并执行适当的用户交互作用(警告、误差状态、记录、校正等)。可应用校准公差，例如如果校准在规定公差之外，则采取行动。在实施例中，可检测一些校准状态之外的状态并通过提取偏差或德耳塔(delta)值进行校正并将校正数据提供给3D体积描绘或其他图像校正处理。
图2中所示出的系统200可用于检测并校正对准误差。如上所述，X-射线源210发射X-射线穿过校准图案发生器(例如，准直器/校准图案插入物)230并下传到X-射线检测器220。X-射线检测器装置220用于检测并产生来自X-射线源210的图像。检测器的成像平面是以栅格所组成的检测器元件阵列。将该元件组织成行和列，并且检测器220既具有X轴250又具有Y轴260。X-射线中心线270表示为从X-射线源210穿过准直器/校准图案插入物230并下传到X-射线检测器220的矢量。对于3D成像来说，中心线270应该尽可能地与用于3D成像的检测器220的X轴250和Y轴260垂直。
校准图案发生器230设在照射到X-射线检测器220上的所需区域。当给X-射线源210通电时，发射X-射线并穿过校准图案发生器230直接向下传向X-射线检测器220。只有穿过校准图案发生器230开放区域的X-射线才能照射到X-射线检测器220上。其他X-射线被校准图案发生器230所阻挡。
下面是一个对用于2D和/或3D图像采集的系统200中的校准状态之外的状态进行检测并校正的例子。在取得2D图像或执行3D扫描之前，系统200确认X-射线源210和X-射线检测器220之间正确的校准。可手动地执行校准和/或通过与检测器220或系统200的其他部分进行通信的处理器执行校准。检测器220由数据采集系统240(例如，通过读取电子器件245)在用于成像的准备中进行擦拭(例如，数字化擦除图像信息)。
校准图案发生器230(例如，准直器、图案插入物或其他标记)设置成将预定尺寸的狭窄垂直矩形投射在检测器220上，并开启X-射线源210保持预定量的时间。来自源210的X-射线将十字准线的垂直部分写入到检测器220。接着，图案发生器230设置成将预定尺寸的狭窄水平矩形投射在检测器220上，并开启X-射线源210保持预定量的时间用以在检测器220上产生十字准线的水平部分，从而完成校准图案产生过程。图3中显示了将校准图案投射到X-射线检测器220上的例子。
利用读取电子器件245从检测器上提取图像并应用简单的图像处理技术来确定十字准线的范围。例如，可对图像进行处理以去除噪声，并对图像进行调整使得仅在一定阈值之上的像素被认为是“受到照射的”。其他像素可被认为是“黑的”。处理之后可提取十字准线的范围和形状。
接着，将十字准线在图像中的位置与X轴250和Y轴260上的水平和垂直中心线进行比较。十字准线应该在X-射线中心线270(在规定的公差之内)上覆盖检测器220的中心或者标记校准误差。计算十字准线垂直部分的高度。计算十字准线水平部分的宽度。接着再将两个值进行比较。垂直部分的高度和水平部分的宽度应该彼此相等(在规定公差之内)或者标记校准误差。
如果已经发生在垂直或水平位置的偏移但是面板看起来垂直于X-射线源210(十字准线在公差内并未置于检测器220的中央但是垂直部分的高度与水平部分的宽度在公差内相等)，接着可执行校正。其他误差也可同样地导致校正。例如，计算真实图像中心与投影中心之间的差异(德耳塔)并将该偏差数值利用到3D体积描绘处理或其他图像校正处理中。校准之后，可开始3D扫描处理。
可使用各种方法将校准测试图案投射到X-射线检测器220上。例如，可将铅板或其他插入物用作校准图案插入物。铅板在待投射到检测器220上的图案形状中包括切口或开口。图3中，显示了十字准线校准图案，但是也可使用其他图案，例如圆形、椭圆形、正方形或矩形。作为另一个例子，可使用精确的准直器以自动产生十字准线图案。可将正方形准直器内的水平和垂直遮板定位以便产生十字准线的垂直成分。在暴露X-射线之后，可定位准直器遮板以产生十字准线的水平成分。
某些实施例包括将校准标记沿与发射X-射线相同的轴投射到X-射线检测器220上的各种方法。例如，可使用激光标记来将可见的标记投射到检测器220上，或者X-射线源210可利用铅遮板将标记用X-射线投射到检测器220上。可选的，可将带有图案开口(例如椭圆形的、圆形的、矩形的、正方形的、弧形的、直线的和/或其他几何形状的开口)的铅板定位在源210与检测器220之间。将面板上的图案投射到检测器220上。在另一个实施例中，将一个或多个具有可移动门的准直器定位在源210与检测器220之间。例如，可使用系统和/或软件程序定位该门以便投射出十字形(水平线和垂直线)或其他形状。在实施例中，为了校准准直器门可自动定位。
在X-射线检测器220已经用测试图案暴露之后，从X-射线检测器220可提取关于测试图案的数据并进行分析。校准图案的形状和大小决定了可检测对准中误差的精度，并且利用该精度可校正对准误差。
在实施例中，数据采集系统240或数据处理单元可包括方便成像系统200校准的指令。例如，该组指令可包括配置成从数字检测器上采集校准图像数据的采集程序，该校准图像数据对应于投射到检测器上的校准图像；以及将校准图像数据与指示检测器上所希望定位的基准图像数据进行比较的校准程序。该校准程序基于所述比较以鉴别检测器关于成像源的位置偏移。这组指令还可包括配置成操纵准直器将校准图案从成像源投射到检测器上以形成校准图像的投射程序。这组指令还可包括配置成基于该位置偏移对来自检测器的图像数据进行调整处理的校正程序。在实施例中，校准程序产生指示检测器位置偏移的警报。
图4示出了正确对准的X-射线系统200的例子。在图4中检测器220上所示的栅格410表示用于检测X-射线并产生图像的检测器220中的各个X-射线成像元件。在这一例子中，校准图案是简单的十字准线420。将十字准线420正确地对准在X轴250和Y轴260的中心上，指示X-射线检测器220处于X-射线束的中心。十字准线420的宽度和高度相等，指示在任何一个轴线上没有倾斜以及X-射线中心线270垂直于X-射线检测器220的成像平面。
图5示出了不正确对准的X-射线系统的例子。使用与以前例子相同的校准图案(十字准线)，可以看到X-射线线检测器220和/或X-射线源210关于彼此发生偏移。X-射线检测器220显示偏差已经发生在X轴250上的-3像素和Y轴260上的-2像素。十字准线420的宽度和高度相等，意味着已经发生了简单的偏移并且X-射线中心线270仍然垂直于X-射线检测器220的成像平面。十字准线420的校准图像显示已经发生了偏移，并且可使用各种警告、误差报告、日志记录和/或其他机制来提醒操作员或系统所发生的偏移。由于X-射线中心线270垂直于X-射线检测器成像平面(即，关于X或Y轴没有发生倾斜或旋转)，校正值可从校准图像中提取并由用于产生3D体积像的处理所使用以补偿检测器220和/或源210位置的偏移。例如，确定校准图像与预期图像间大量的像素差异并用于调整所采集的图像数据。在实施例中，例如，如果代替十字准线使用椭圆或圆形，可测量该图案的宽度和高度以确定校准偏差。
图6显示了不正确对准的X-射线系统的另一个实施例。使用与以前例子相同的校准图案(十字准线)，可检测到X-射线检测器220或X-射线源210围绕Y轴260旋转。在这一例子中，变形的十字准线看起来正确地对准了检测器220的中心，这指示没有发生偏移。但是由于十字准线420的宽度和高度并不匹配，X-射线检测器220已经发生旋转并且检测器的成像平面不再垂直于X-射线束。在实施例中，可使用各种警告、误差报告、日志记录和/或其他机制来提醒操作员和/或系统发生误差。
在实施例中，十字准线图案可能没有提供关于哪个轴发生偏移或者关于旋转方向的足够信息。误差状态可被标记和/或报告给操作员、日志和/或系统。也可产生其他类型的校准图案，例如圆形、椭圆、正方形或矩形以便包含足够的用于提取校正数据的定向信息从而在2D和/或3D成像期间补偿一个或多个校准误差。例如，可测量椭圆形校准图案的形状以确定检测器220关于X-射线源210的扭曲(或反之亦然)。偏差可被辨别并应用到校正图像数据中。
图7描绘了根据本发明的实施例不正确对准的X-射线系统的另一个实施例。使用与以前例子相同的校准图案(十字准线)，可检测关于X-射线检测器220和/或X-射线源210的多个校准误差。响应校准误差(偏心、平面旋转等)，可使用各种警告、误差报告、日志记录和/或其他机制来提醒操作员和/或系统所发生误差的状态。
在实施例中，十字准线图案可能没有提供关于哪个轴发生偏移或者关于旋转方向的足够信息。误差状态可被标记和/或报告给操作员、日志和/或系统。也可产生其他类型的校准图案，例如圆形、椭圆、正方形或矩形以便包含足够的用于提取校正数据的定向信息从而在2D和/或3D成像期间补偿一个或多个校准误差。例如，可使用多个椭圆以确定在系统200内所发生的扭曲或偏差并将偏差应用到图像数据中。
图8示出了根据本发明的实施例在成像系统中用于鉴别和校正对准误差的方法800的流程图。首先，在步骤810中，将校准图案投射到检测器220上以产生校准图像。例如，使用源210和校准图案发生器230手动或自动地将十字准线投射到检测器220上。接着，在步骤820中分析校准图像，或者与基准图像进行比较。例如将校准十字准线的图像与位于检测器220中心的基准十字准线的图像进行比较。
其次，在步骤830中，确定差异或偏差。例如，可比较像素位置以确定校准图像与基准图像间的差异。可选的，在不与基准图像进行比较的情况下可通过对校准进行分析来确定偏差。在步骤840中，基于该偏差可产生警报。例如，可产生视觉、听觉和/或有记录的警报。警报可转达给操作者、系统、日志等。例如，该警报可指示存在对准误差和/或提供误差的细节。接着，在步骤850中，可基于该偏差来校正对准误差。例如，通过使用偏差和/或校正成像系统中的未对准来调整所采集的图像数据以便校正和/或补偿对准误差。可手动和/或自动地校正该误差。
在实施例中，步骤840和850、警报和/或对准误差校正中的一个或多个是可选择的。就是说，可鉴别误差并发送警报，但不执行校正。可选的，可鉴别误差并在不产生警报的情况下进行校正。
这样，本发明的某些实施例给医生、放射学家和其他医护人员提供了系统和方法以帮助验证和确认对X-射线系统或类似成像系统进行正确地校准以及验证和确认2D图像质量和/或3D体积图像质量是在适于临床和诊断应用的规定之内。某些实施例提供了可自动检测那些人眼察觉不到的但又仍有可能导致差的图像质量和图像恶化的校准问题的成像系统。某些实施例提供了可自动检测校准问题并给操作员报告“校准之外”状态的系统。某些实施例提供了可自动校正一些校准问题并在要求该领域服务人员重新对准和校正问题否则引起“停机检修时间”的状态下允许正常机器操作的系统。另外，用于自动校正至少一些校准误差的系统和方法提供了更强的系统可靠性、预定服务呼叫之间的更长时期以及节省费用。
某些实施例使用准直器在X-射线检测器上产生十字准线图案。其他实施例使用正方形和/或圆形准直器以约束X-射线束来产生机械识别图案。某些实施例使用X-射线产生的校准图像以确定是否图像垂直于X-射线束。某些实施例使用X-射线产生的校准图像以检测X-射线检测器关于X-射线束的水平和垂直偏移。另外，某些实施例使用X-射线产生的校准图像以检测X-射线检测器关于X-射线束围绕X轴和/或Y轴旋转偏移。偏差值(德耳塔)的提取可用于校正X-射线检测器和X-射线束之间的水平和垂直偏移。偏移可引起图像重建问题以及在3D体积描绘中差的图像质量。可将校准图案嵌入到插在X-射线图像和X-射线检测器之间的铅板中。使用该技术可产生非常复杂的校准图案。某些实施例使用由X-射线系统自己产生的装备校准图案来鉴别和/或校正系统的定向问题。
某些实施例使用自动方法来计算检测器位置偏移并将校正数据馈返到3D体积和/或2D计算中。可警告操作员X-射线检测器已经发生偏移以及3D和/或2D图像质量会受到影响。例如，可将校准误差检测和/或校正应用到静态、动态和/或C-臂成像系统中。
虽然参考某些实施例已经对本发明进行了描述，但是本领域的那些技术人员将会理解的是在不脱离发明范围的情况下可做各种改变以及用等价物代替。另外，在不脱离其范围的情况下可进行各种校正以适应本发明所教导的特定条件或物质。因此，本发明意旨并不限于所公开的特定实施例，而是本发明将包括落在附属权利要求范围内的所有实施例。
附图清单
  描述  图1
  成像系统  200
  X-射线源  210
  X-射线检测器  220
  校准图案发生器  230
  数据采集系统  240
  读取电子器件  245
  X轴  250
  Y轴  260
  X-射线中心线  270
  栅格  410
  十字准线  420
  流程图  图8

Claims (10)

1.一种用于检测成像系统(200)中对准误差的方法(800)，所述方法(800)包括：
将校准图案沿所述源(210)和所述检测器(220)之间的轴从源(210)投射到检测器(220)以产生校准图像数据(810)，其中使用校准图案发生器(230)由所述成像系统(200)产生所述校准图案，以及其中所述校准图案提供关于所述检测器(220)相对于所述源(210)定位的信息；和
分析所述校准图像数据以确定所述检测器(220)相对于所述源(210)的位置偏移(820，830)。
2.权利要求1的方法(800)，进一步包括基于所述校准图像数据提取偏差来校正所述位置偏移(830)。
3.权利要求2的方法(800)，其中将所述偏差自动应用到来自所述成像系统(200)的成像计算中(850)。
4.权利要求1的方法(800)，其中自动确定所述检测器(220)关于所述源(210)的所述位置偏移。
5.权利要求1的方法(800)，其中所述分析步骤进一步包括将所述校准图像数据与基准图像数据进行比较以确定所述位置偏移(820)。
6.用于校准关于源(210)的检测器(220)位置的系统(200)，所述系统(200)包括：
能够响应于碰撞所述检测器(220)的线束产生图像数据的数字检测器(220)；
配置成将所述线束投射到所述检测器(220)上的源(210)；
配置成将校准图案投射到所述检测器(220)上的校准图案发生器(230)，其中使用所述校准图案来确定所述检测器(220)关于所述源(210)的位置偏移；和
用于从所述校准图像中获取图像数据并分析所述校准图像数据以确定所述位置偏移的数据处理单元(240)。
7.权利要求6的系统(200)，其中所述校准图案包含十字准线校准图案、椭圆校准图案、圆形校准图案、正方形校准图案和矩形校准图案中的至少一个。
8.权利要求6的系统(200)，其中所述校准图案发生器(230)进一步包括准直器和图案插入物中的至少一个。
9.权利要求6的系统(200)，其中所述数据处理单元(240)通过将来自所述校准图像的所述图像数据与基准图像数据进行比较并产生用在图像处理中的校正数据来确定所述检测器(220)的所述位置偏移。
10.权利要求6的系统(200)，其中所述位置偏移包含水平位置偏移、垂直位置偏移以及旋转位置偏移中的至少之一。
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