一种X射线图像传感器及消除图像残影的方法技术

技术编号:14189486 阅读:90 留言:0更新日期:2016-12-15 01:23
本发明专利技术提供一种X射线图像传感器及消除图像残影的方法,包括:每个像素连接两个TFT开关,像素行之间设计单条扫描线,像素列之间设计两条读出线,以实现一行像素分别被上下两侧扫描线独立控制;上侧读出电路负责亮场图像读取,下侧释放电路负责暗场残留信息的清除。鉴于上下两侧读出与释放操作是同步进行,只是空间物理位置相差一行,所以在采集完一帧亮场图像后,其暗场残留的影像信息也相应的被清除了一次。本发明专利技术在采集当前亮场图像的同时清除当前帧图像的lag信息;不增加单独的清空操作和额外的清空时间;可以在静态采集条件或动态采集条件下使用,有效提高图像采集频率及图像质量。

An X ray image sensor and a method to eliminate the image blur

The invention provides a X ray image sensor and method, image blur elimination includes: each pixel is connected with two TFT switch design, a scan line between pixel rows, columns of pixels between two read line, in order to achieve a row of pixels are respectively arranged on the both sides of the scanning line independent control; side readout circuit for light field image reading, side release circuit is responsible for the removal of residual field information. In view of the upper and lower sides of the readout and release operation is carried out simultaneously, only the physical location of a space, so in the end of a frame of the bright field image acquisition, image information of the dark residue also removed a. The present invention in collecting the current bright field images at the same time to remove the current frame image lag information; not adding empty operation and additional clearance time; can be used in static or dynamic conditions of acquisition acquisition condition, effectively improve the image quality and image acquisition frequency.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医疗影像诊断领域,特别是涉及一种X射线图像传感器及消除图像残影的方法
技术介绍
X射线数字摄影技术在当今医疗影像诊断领域得到了越来越广泛的应用,在各种X射线数字摄影设备中,X射线探测器是该类设备中最核心、技术含量最高的关键零部件,在整个图像的成像采集过程中,起到了不可或缺的关键作用。非晶硅X射线平板探测器主要有X射线入射面(通常选取碳板材质),闪烁体,X射线图像传感器,信号积分读取电路,结构外壳等几部分构成。X射线探测器的成像过程需要经历“X射线”到“可见光”到“电子”的转化过程。如图1所示,在图像拍摄过程中,X射线首先会入射到X射线传感器上表面的光电转化层,也叫闪烁体层,闪烁体一般选材碘化铯或硫氧化钆。在X线的照射下,闪烁体层可以将入射的X射线转化为可见光,可见光激发X射线传感器上的PD光电二极管产生光生电子,随后通过外围积分放大电路将光生电子积分读出,转化成电路上比较容易处理的电压信号,再将该电压信号通过模数转换器转换为量化的数字信号通过数据接口发送至上位机,至此整个光电信号转换与读出工作完成。在上位机上得到的就是带有诊断信息的经过数字量化的数字图像,由于是数字图像,可以很容易的进行各种数字图像处理。如图2所示,常规的X射线图像传感器设计,是由尺寸大小均等的像素阵列组成,成像区域每一像素元由具有光敏特性的非晶硅光电二极管PD及TFT(Thin Film Transistor,薄膜晶体管)开关组成。其中行扫描线接收行扫描控制电路的控制打开或关闭TFT开关;列读出线连接读出电路,配合行扫描线完成非晶硅光电二极管PD存储光电荷的转移。位于同一行所有像元的行扫描线共用一条,当该条行扫描线打开时,位于该行的所有TFT开关被打开,此时所有列读出线将该行所有非晶硅光电二极管PD中存储的光电荷积分读出,完成一次光电信号的转移,通过分时选通功能,依次顺序打开所有行扫描线,打开每行的同时,外围读取电路配合读出当前打开行所对应的所有列信号,由此构成了一副完整的采集图像。探测器的外围电路由时序控制器、行驱动电路、读出电路、A/D转换电路,通信及控制电路组成。在时序控制器的统一指挥下行驱动将像元的电荷逐行检出,然后积分转化成电压信号,电压信号经过A/D转换电路转换为相应的数字信号,该数字信号对应着非晶硅面板的图像矩阵中对应的采集像素点的灰阶值,完成一幅数字图像的采集后,将采集到的数字灰阶图像传输上位机显示。在X射线探测器的工作过程中,采集到的图像很容易受到lag(即上一帧图像残留在光电二极管中的信息,一般残留5%左右的信号电荷,通常会在下一帧图像读取的过程中,被读取出来一部分)信息影响。如若平板探测器被当作静态方式(例如拍片)来使用,可以通过增加多次的清空操作,将图像残留的影像信息进行清除,从而保证后续采集图像不被上一帧图像残留信息所干扰,但会增加采集时间,降低采集频率。在平板探测器的动态应用场合(例如手术过程中的透视),由于曝光图像采集是连续进行,没有时间去做清空动作,所以此时图像的lag残影对整个的图像质量就显得尤为重要,当前采集的图像叠加了前帧图像残留的信息,会降低图像的质量。常规的X射线图像传感器与探测器设计无法避免上述问题,最终会导致图像当前拍摄图像信息中掺杂有前面拍摄图像残留的影像,从而导致图像失校正,直接影响到图像的细节信息,有的图像甚至无法达到医疗诊断的目的。因此,如何有效解决X射线图像传感器中图像lag残影及采集频率的问题,提高图像的质量及采集频率已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点,本专利技术的目的在于提供一种X射线图像传感器及消除图像残影的方法,用于解决现有技术中lag残影对图像质量产生影响的问题。为实现上述目的及其他相关目的,本专利技术提供一种X射线图像传感器,所述X射线图像传感器至少包括:扫描驱动电路,用于输出驱动信号以控制像素单元的开关;多个读出电路,用于读出像素单元中存储的亮场图像信息;多个释放电路,用于清除像素单元中残留的暗场图像残留信息;多个像素单元组成的像素阵列,各像素单元包括第一TFT开关、第二TFT开关及光电二极管,所述第一TFT开关的第一电极连接所述读出电路、第二电极连接所述光电二极管的阴极、第三电极连接所述扫描驱动电路;所述第二TFT开关的第一电极连接所述释放电路、第二电极连接所述光电二极管的阴极、第三电极连接所述扫描驱动电路;所述光电二极管的阳极连接一负电压;其中,同一列像素单元中的第一TFT开关的第一电极连接同一读出电路,同一列像素单元中的第二TFT开关的第一电极连接同一释放电路;同一行像素单元中的第一TFT开关的第三电极连接同一驱动信号,且相邻两行中下一行像素单元中的第一TFT开关的第三电极与上一行像素单元中的第二TFT开关的第三电极连接同一驱动信号。优选地,所述第一TFT开关及所述第二TFT开关为NMOS器件;所述第一TFT开关的第一电极为漏极、第二电极为源极、第三电极为栅极;所述第二TFT开关的第一电极为漏极、第二电极为源极、第三电极为栅极。优选地,所述第一TFT开关及所述第二TFT开关为PMOS器件;所述第一TFT开关的第一电极为源极、第二电极为漏极、第三电极为栅极;所述第二TFT开关的第一电极为源极、第二电极为漏极、第三电极为栅极。优选地,所述读出电路包括放大器及一积分电容,所述放大器的反相输入端连接所述第一TFT开关的第一电极、正相输入端连接一参考电压,所述积分电容连接于所述放大器的反相输入端及所述放大器的输出端之间。更优选地,所述释放电路包括一电阻;所述电阻的第一端连接所述第二TFT开关的第一电极、第二端接地;各电阻的第一端连接所述参考电压。更优选地,所述参考电压由一电压跟随器提供,所述电压跟随器的正相输入端连接所述参考电压、反相输入端及输出端连接各电阻的第一端。为实现上述目的及其他相关目的,本专利技术还提供一种消除图像残影的方法,所述消除图像残影的方法至少包括:在曝光前,扫描驱动电路输出驱动时序,以清除像素单元中的残留电荷;停止输出驱动时序,进行曝光操作;待曝光结束后,扫描驱动电路输出驱动信号,逐行对像素阵列中的亮场图像进行采集,通过同一驱动信号在采集当前行亮场图像的同时对上一行暗场残留电荷进行释放;进而在完成一帧亮场图像采集的同时对当前帧图像残影进行清除。优选地,所述消除图像残影的方法进一步包括:扫描驱动电路输出第一驱动信号,第一行像素单元中存储的电荷被读出,实现第一行像素单元中亮场图像的采集;待第一行像素单元的亮场图像采集结束后,扫描驱动电路输出第二驱动信号,第二行像素单元中存储的电荷被读出,同时第一行像素单元的暗场残留电荷被释放;待第二行像素单元的亮场图像采集结束及第一行像素单元的暗场残留电荷释放结束后,扫描驱动电路输出第三驱动信号,第三行像素单元中存储的电荷被读出,同时第二行像素单元的暗场残留电荷被释放;以此类推,待最后一行像素单元的亮场图像采集结束及最后一行的上一行像素单元的暗场残留电荷释放结束后,扫描驱动电路输出最后一个驱动信号,最后一行像素单元的暗场残留电荷被释放。更优选地,各驱动信号依次相差一个时钟周期。优选地,所述消除图像残影的方法适用于静态图像采集及动态图像采集。如上所述,本专利技术本文档来自技高网
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一种X射线图像传感器及消除图像残影的方法

【技术保护点】
一种X射线图像传感器,其特征在于,所述X射线图像传感器至少包括:扫描驱动电路,用于输出驱动信号以控制像素单元的开关;多个读出电路,用于读出像素单元中存储的亮场图像信息;多个释放电路,用于清除像素单元中残留的暗场图像残留信息;多个像素单元组成的像素阵列,各像素单元包括第一TFT开关、第二TFT开关及光电二极管,所述第一TFT开关的第一电极连接所述读出电路、第二电极连接所述光电二极管的阴极、第三电极连接所述扫描驱动电路;所述第二TFT开关的第一电极连接所述释放电路、第二电极连接所述光电二极管的阴极、第三电极连接所述扫描驱动电路;所述光电二极管的阳极连接一负电压;其中,同一列像素单元中的第一TFT开关的第一电极连接同一读出电路,同一列像素单元中的第二TFT开关的第一电极连接同一释放电路;同一行像素单元中的第一TFT开关的第三电极连接同一驱动信号,且相邻两行中下一行像素单元中的第一TFT开关的第三电极与上一行像素单元中的第二TFT开关的第三电极连接同一驱动信号。

【技术特征摘要】
1.一种X射线图像传感器,其特征在于,所述X射线图像传感器至少包括:扫描驱动电路,用于输出驱动信号以控制像素单元的开关;多个读出电路,用于读出像素单元中存储的亮场图像信息;多个释放电路,用于清除像素单元中残留的暗场图像残留信息;多个像素单元组成的像素阵列,各像素单元包括第一TFT开关、第二TFT开关及光电二极管,所述第一TFT开关的第一电极连接所述读出电路、第二电极连接所述光电二极管的阴极、第三电极连接所述扫描驱动电路;所述第二TFT开关的第一电极连接所述释放电路、第二电极连接所述光电二极管的阴极、第三电极连接所述扫描驱动电路;所述光电二极管的阳极连接一负电压;其中,同一列像素单元中的第一TFT开关的第一电极连接同一读出电路,同一列像素单元中的第二TFT开关的第一电极连接同一释放电路;同一行像素单元中的第一TFT开关的第三电极连接同一驱动信号,且相邻两行中下一行像素单元中的第一TFT开关的第三电极与上一行像素单元中的第二TFT开关的第三电极连接同一驱动信号。2.根据权利要求1所述的X射线图像传感器,其特征在于:所述第一TFT开关及所述第二TFT开关为NMOS器件;所述第一TFT开关的第一电极为漏极、第二电极为源极、第三电极为栅极;所述第二TFT开关的第一电极为漏极、第二电极为源极、第三电极为栅极。3.根据权利要求1所述的X射线图像传感器,其特征在于:所述第一TFT开关及所述第二TFT开关为PMOS器件;所述第一TFT开关的第一电极为源极、第二电极为漏极、第三电极为栅极;所述第二TFT开关的第一电极为源极、第二电极为漏极、第三电极为栅极。4.根据权利要求1所述的X射线图像传感器,其特征在于:所述读出电路包括放大器及一积分电容,所述放大器的反相输入端连接所述第一TFT开关的第一电极、正相输入端连接一参考电压,所述积分电容连接于所述放大器的反相输入端及所述放大器的输出端之间。5...

【专利技术属性】
技术研发人员:于祥国王杰杰
申请(专利权)人:上海奕瑞光电子科技有限公司
类型:发明
国别省市:上海;31

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