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【中文】自动曝光控制方法及自动曝光控制组件系统
【EN】Automatic exposure control method and auto-exposure control component system

申请(专利)号:CN201910179214.2国省代码:上海 31
申请(专利权)人:【中文】上海奕瑞光电子科技股份有限公司【EN】Shanghai Yi Ruiguang electronic Polytron Technologies Inc
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摘要:
【中文】本发明提供一种自动曝光控制方法及自动曝光控制组件系统,控制方法包括:提供待测物,至少一个待测区域;提供图像传感器,待测区域对应设置,包括由若干个呈阵列排布的光敏元构成的光敏元阵列,光敏元阵列至少包括若干个第一光敏元及若干个第二光敏元;开启射线源,对待测区域进行第一预设时间的曝光后读出第一光敏元上的第一读出信号;继续进行第二预设时间的曝光,关闭光敏元并读出第二光敏元上的第二读出信号;基于第二读出信号及第一读出信号获取待测区域的预设剂量阈值,并获取达到预设辐射剂量的剩余时间,以控制射线源的曝光,本发明直接利用图像传感器,通过特殊设计的扫描驱动以及信号读出方式并配合相关判断算法实现曝光剂量探测功能。
【EN】Paragraph:It includes: offer determinand that the present invention, which provides a kind of automatic exposure control method and auto-exposure control component system, control method, at least one region to be measured;Imaging sensor is provided, region to be measured is correspondingly arranged, the photosensitive element array that the photosensitive member including being arranged in array by several is constituted, and photosensitive element array includes at least several first photosensitive yuan and several second photosensitive yuan;Radiographic source is opened, to the first read output signal read on first photosensitive yuan after the exposure of the first preset time of region to be measured progress;The exposure for continuing the second preset time closes photosensitive member and reads the second read output signal on second photosensitive yuan;The preset dose threshold value in region to be measured is obtained based on the second read output signal and the first read output signal, and obtain the remaining time for reaching default dose of radiation, to control the exposure of radiographic source, the present invention directly utilizes imaging sensor, passes through the turntable driving and signal playback mode of special designing and dependence algorithm is cooperated to realize exposure dose detecting function.

主权项:
【中文】1.一种自动曝光控制方法,其特征在于,所述控制方法包括:提供待测物,所述待测物包括至少一个待测区域;提供图像传感器,所述图像传感器与所述待测区域对应设置,所述图像传感器包括由若干个呈阵列排布的光敏元构成的光敏元阵列,所述光敏元阵列至少包括若干个第一光敏元及若干个第二光敏元;开启射线源,打开所述光敏元,对所述待测区域进行第一预设时间的曝光后读出所述第一光敏元上的信号,以获取第一读出信号;保持所述射线源对所述待测区域继续进行第二预设时间的曝光,关闭所述光敏元并读出所述第二光敏元上的信号,以获取第二读出信号;以及基于所述第二读出信号及所述第一读出信号获取所述待测区域的预设剂量阈值,并基于所述预设剂量阈值获取所述待测区域达到预设辐射剂量射线辐射时的剩余时间,以基于所述剩余时间控制所述射线源的曝光。【EN】1. a kind of automatic exposure control method, which is characterized in that the control method includes:


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说明书

自动曝光控制方法及自动曝光控制组件系统

技术领域

本发明属于射线探测技术领域,特别是涉及一种自动曝光控制方法及自动曝光控

制组件系统。

背景技术

在医疗领域,利用放射线例如X射线的X射线摄影系统已为人所知。X射线摄影系统

具有:X射线产生装置,具有产生X射线的X射线源;和X射线摄影装置,接收X射线源所产生并

透过了被摄体的X射线的照射来拍摄表示被摄体的图像信息的X射线图像。数字化X射线摄

影(Digital Radiography,简称DR),是上世纪90年代发展起来的X射线摄影新技术,以其更

快的成像速度、更便捷的操作、更高的成像分辨率等显著优点,成为数字X射线摄影技术的

主导方向,并得到世界各国的临床机构和影像学专家认可。但是,X光等射线拍摄对人体有

电离辐射损害,降低人体受到的辐射剂量是X光影像系统的关键,通过自动曝光控制 可以

有效的控制人体受到的辐射剂量,避免剂量过量。目前带有自动曝光控制功能已逐渐成为X

光医疗影像系统的趋势和标配。

然而,现有方案大多在探测器前方使用真空电离室探测透过人体感兴趣区域的辐

射,当探测剂量值大于设定阈值时,真空电离室输出信号促使高压发生器闸断X光,终止曝

光。但是真空电离室对X光存在吸收,有电离室存在的位置会使得达到X光探测器上的剂量

受到损失,从而在图像上形成电离室影像,对临床诊断造成影像。 虽然有多种算法可以在

一定能谱内校正电离室影像,但当X光能谱设定发生较大变化或者入射角度发生较大变化

时,校正容易失效,并且电离室与探测器一般分开安装,使得移动应用时较为不便。还有一

些自动曝光控制系统闸断信号实时性受到信号传输链路的延迟影响,剂量闸断的准确性不

佳,或者是需要对图像传感器进行特殊设计,工程难度大,感兴趣区域位置受制于特殊像元

的布置,难以灵活调整,在高分辨率图像传感器(像元尺寸更小,像元间距更小)的情况下难

以实现,还有些自动曝光控制系统忽略了X光产生时球管电压电流尚处于爬坡期带来的剂

量率的偏差。

因此,如何提供一种自动曝光控制方法及自动曝光控制组件系统,以解决现有技

术中的上述技术问题实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种自动曝光控制方法及

自动曝光控制组件系统,用于解决现有技术中电离室造成的电离室影像、X光产生初期球管

电压电流爬坡时段内剂量率不稳定以及自动曝光控制时间长信号传递延迟带来的控制误

差等问题。

为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种自动曝光控制方法,包括:

提供待测物,所述待测物包括至少一个待测区域;

提供图像传感器,所述图像传感器与所述待测区域对应设置,所述图像传感器包括由

若干个呈阵列排布的光敏元构成的光敏元阵列,所述光敏元阵列至少包括若干个第一光敏

元及若干个第二光敏元;

开启射线源,打开所述光敏元,对所述待测区域进行第一预设时间的曝光后读出所述

第一光敏元上的信号,以获取第一读出信号;

保持所述射线源对所述待测区域继续进行第二预设时间的曝光,关闭所述光敏元并读

出所述第二光敏元上的信号,以获取第二读出信号;以及

基于所述第二读出信号及所述第一读出信号获取所述待测区域的预设剂量阈值,并基

于所述预设剂量阈值获取所述待测区域达到预设辐射剂量射线辐射时的剩余时间,以基于

所述剩余时间控制所述射线源的曝光。

作为本发明的一种可选方案,开启所述射线源之前还包括步骤:控制所有所述光

敏元关闭,以获取所述第一光敏元在无曝光状态下的信号得到第一信号本底值,以及获取

所述第二光敏元在无曝光状态下的信号得到第二信号本底值,其中,所述第一读出信号与

所述第一信号本底值的差构成第一读出信号增量,所述第二读出信号与所述第二信号本底

值的差构成第二读出信号增量,并基于所述第二读出信号增量及所述第一读出信号增量获

取所述待测区域的所述预设剂量阈值。

作为本发明的一种可选方案,所述预设剂量阈值包括剂量率及灰度值变化率中的

任意一种,其中,通过所述第二读出信号增量与所述第一读出信号增量的差和所述第二预

设时间与所述第一预设时间的差的比值获取所述预设剂量阈值。

作为本发明的一种可选方案,所述第一光敏元与所述第二光敏元数量一一对应,

且获取所述第二读出信号增量与所述第一读出信号增量的差的方式包括计算每一所述第

二光敏元和与其对应的所述第一光敏元的差值并取各所述差值的平均值。

作为本发明的一种可选方案,基于所述剩余时间控制所述射线源的曝光的方式包

括通过所述剩余时间的修正值控制所述射线源的曝光。

作为本发明的一种可选方案,所述第一预设时间介于10-900微秒之间,所述第二

预设时间介于10-900微秒之间。

作为本发明的一种可选方案,每一所述第一光敏元由一列所述光敏元构成,每一

所述第二光敏元由一列所述光敏元构成,所述第一光敏元与所述第二光敏元交替间隔布置

或并排布置;或者,所述光敏元阵列还至少包括若干个第三光敏元,每一所述第三光敏元由

一列所述光敏元构成,所述第一光敏元、所述第二光敏元以及所述第三光敏元交替间隔排

布或并排布置。

作为本发明的一种可选方案,打开所述光敏元以获取所述第一读出信号的方式包

括同时打开所述光敏元、逐行或逐列打开所述光敏元以及分组打开所述光敏元中的任意一

种;打开所述光敏元以获取所述第一读出信号的过程中打开的所述光敏元的数量包括打开

整个所述待测区域的所述光敏元以及打开所述待测区域中部分行的所述光敏元中的任意

一种。

作为本发明的一种可选方案,通过若干个第一读出电路读出所述第一光敏元上的

信号,通过若干个第二读出电路读出所述第二光敏元上的信号,其中,每一所述第一光敏元

由一列所述光敏元构成,每一列构成所述第一光敏元的所述光敏元通过第一信号线与一所

述第一读出电路电连接,每一所述第二光敏元由一列所述光敏元构成,每一列构成所述第

二光敏元的所述光敏元通过第二信号线与一所述第二读出电路电连接。

作为本发明的一种可选方案,打开所述光敏元并读出所述第一光敏元上的信号的

过程包括:打开所述光敏元一预设打开时间并关闭所述光敏元后读出所述第一光敏元上的

信号,其中,所述预设打开时间的截止与所述第一预设时间的截止一致,且关闭所述光敏元

后等待一预设等待时间再打开所述光敏元。

作为本发明的一种可选方案,所述预设等待时间小于所述第二预设时间,所述预

设等待时间介于几十微秒至几百微秒之间。

本发明还提供一种自动曝光控制组件系统,所述自动曝光控制组件系统包括:

射线源;

待测物,与所述射线源对应设置且二者具有间距,所述待测物包括至少一个待测区域;

图像传感器,与所述待测区域对应设置,所述图像传感器由包括若干个呈阵列排布的

光敏元构成的光敏元阵列,所述光敏元阵列至少包括若干个第一光敏元及若干个第二光敏

元;

开关驱动组件,与所述传感器相连接,用于控制所述光敏元的开启与关闭;以及

数据处理控制组件,与所述图像传感器及所述射线源分别连接,以至少基于所述第一

光敏元上的第一读出信号及所述第二光敏元上的第二读出信号获取所述待测区域的预设

剂量阈值,并基于所述预设剂量阈值获取所述待测区域达到预设辐射剂量射线辐射时的剩

余时间,以基于所述剩余时间控制所述射线源的曝光。

作为本发明的一种可选方案,所述数据处理控制组件包括第一信号获取模块及第

二信号获取模块,所述第一信号获取模块用于通过所述射线源对所述待测区域曝光第一预

设时间获取所述第一读出信号,所述第二信号获取模块用于通过所述射线源曝光所述第一

预设时间后保持所述射线源对所述待测区域继续曝光第二预设时间获取所述第二读出信

号。

作为本发明的一种可选方案,所述第一信号获取模块包括若干个第一读出电路,

所述第一信号获取模块包括若干个第二读出电路,其中,每一所述第一光敏元由一列所述

光敏元构成,每一列构成所述第一光敏元的所述光敏元通过第一信号线与一所述第一读出

电路电连接;每一所述第二光敏元由一列所述光敏元构成,每一列构成所述第二光敏元的

所述光敏元通过第二信号线与一所述第二读出电路电连接。

作为本发明的一种可选方案,所述数据处理控制组件包括预设剂量阈值获取模

块,所述预设剂量阈值获取模块与所述第一信号获取模块及所述第二信号获取模块均相连

接,用于基于所述第一读出信号及所述第二读出信号获取所述预设剂量阈值,其中,所述预

设剂量阈值获取模块通过第一读出信号增量及第二读出信号增量获取所述预设剂量阈值,

所述第一读出信号与第一信号本底值的差构成所述第一读出信号增量,所述第二读出信号

与第二信号本底值的差构成所述第二读出信号增量,所述射线源开启之前关闭所有所述光

敏元获取的所述第一光敏元在无曝光状态下信号构成所述第一信号本底值,所述射线源开

启之前关闭所有所述光敏元获取的所述第二光敏元在无曝光状态下信号构成所述第二信

号本底值。

作为本发明的一种可选方案,所述数据处理组件还包括数据处理模块及传输控制

模块,其中,所述数据处理模块与所述预设剂量阈值获取模块相连接,用于基于所述预设剂

量阈值模块的输出结果获取所述待测区域达到预设辐射剂量射线辐射时的剩余时间,所述

传输控制模块包括高压控制装置或上位机,所述传输控制模块与所述数据处理模块及所述

射线源分别相连接,用于接收所述数据处理模块的结果并基于所述结果控制所述射线源的

曝光。

作为本发明的一种可选方案,所述自动曝光控制组件系统还包括支撑结构件,所

述支撑结构件用于至少承载所述图像传感器、所述开关驱动组件、所述第一信号获取模块、

所述第二信号获取模块、所述预设剂量阈值获取模块以及所述数据处理模块,其中,至少所

述图像传感器、所述开关驱动组件、所述第一信号获取模块、所述第二信号获取模块、所述

预设剂量阈值获取模块以及所述数据处理模块以及所述支撑结构件构成探测器设备,且所

述探测器设备设置于所述待测物远离所述射线源一侧的下方,并与所述传输控制模块相连

接。

作为本发明的一种可选方案,每一所述第一光敏元由一列所述光敏元构成,每一

所述第二光敏元由一列所述光敏元构成,所述第一光敏元与所述第二光敏元交替间隔布置

或并排布置;或者,所述光敏元阵列还至少包括若干个第三光敏元,每一所述第三光敏元由

一列所述光敏元构成,所述第一光敏元、所述第二光敏元以及所述第三光敏元交替间隔排

布或并排布置。

如上所述,本发明的自动曝光控制方法及自动曝光控制组件系统,本发明直接利

用图像传感器,通过特殊设计的扫描驱动以及信号读出方式并配合相关判断算法实现曝光

剂量探测功能,其中,两次读出信号中都包含了电压爬坡时期产生的剂量,使得两者相减后

得到的差值就是射线稳定期产生的剂量值,由于刨除了电压爬坡期这一审限不稳定时期的

信号量,使得剂量率计算值相对现有方式有较大的提高;另外,设计两次读出的时间均在百

微妙级,远小于临床拍片时的曝光时长(几毫秒至几百毫秒),可以及时的获取剂量探测结

果,无需人工预估曝光时长,提高了剂量探测的自动化水平;通过合理的时序设计,可以减

小两次采集之间的时间间隔,实现快速剂量探测。


附图说明

图1显示为本发明一示例中自动曝光控制方法的流程图。

图2显示为本发明一示例中图像传感器对应待测物形成探测区的示意图。

图3显示为本发明一示例中图像传感器的光敏元布置的结构示意图。

图4显示为本发明一示例中进行自动曝光控制的一控制时序示意图。

图5显示为本发明一示例中光敏元分组布置的结构示意图。

图6显示为本发明一示例中进行自动曝光控制的另一控制时序示意图。

图7显示为本发明一示例中图像传感器的驱动及读出连接示意图。

图8显示为本发明一示例中探测器设备构成示意图。

图9显示为本发明一示例中的自动曝光控制组件系统的结构示意图。

图10显示为本发明对比例中的自动曝光控制组件系统的结构示意图。

元件标号说明


具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书

所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实

施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离

本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图10。需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本

发明的基本构想,遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数

目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变,且其

组件布局形态也可能更为复杂。

如图1-9所示,本发明提供一种自动曝光控制方法,所述控制方法包括:

提供待测物,所述待测物包括至少一个待测区域;

提供图像传感器,所述图像传感器与所述待测区域对应设置,所述图像传感器包括由

若干个呈阵列排布的光敏元构成的光敏元阵列,所述光敏元阵列至少包括若干个第一光敏

元及若干个第二光敏元;

开启射线源,打开所述光敏元,对所述待测区域进行第一预设时间的曝光后读出所述

第一光敏元上的信号,以获取第一读出信号;

保持所述射线源对所述待测区域继续进行第二预设时间的曝光,关闭所述光敏元并读

出所述第二光敏元上的信号,以获取第二读出信号;以及

基于所述第二读出信号及所述第一读出信号获取所述待测区域的预设剂量阈值,并基

于所述预设剂量阈值获取所述待测区域达到预设辐射剂量射线辐射时的剩余时间,以基于

所述剩余时间控制所述射线源的曝光。

下面将结合附图详细说明本发明的自动曝光控制方法的各个步骤,其中,图1仅提

供一种所述自动曝光控制方法的一示例,具体各步骤的实施顺序可以依据实际进行替换。

首先,如图1中的S1所示,并参照图2及图9,提供待测物109,所述待测物109包括至

少一个待测区域;

具体的,所述待测物109包括需要进行射线探测的物体,其上至少有一个需要进行探测

的待测区域,对于需要自动曝光控制的场合,根据拍摄体位不同以及X光整机系统配置需求

不同,需要选择不同数量和不同位置的感兴趣区(所述待测区域)进行检测,在一示例中可

以是三视野(三个所述待测区域)和五视野(五个所述待测区域)探测,其中,本发明中选择

其中一个视野进行原理描述,相同的方法可用于其他视野的检测,其他视野可以同时进行

探测,也可以分开进行探测。参见图2所示,显示为所述待测物上具有三个所述待测区域,这

三个待测区域对应在图像传感器100的位置及形貌,即形成的探测区101。

另外,如图1中的S2及图3所示,提供图像传感器100,所述图像传感器100与所述待

测区域对应设置,所述图像传感器100包括由若干个呈阵列排布的光敏元102构成的光敏元

阵列,所述光敏元阵列至少包括若干个第一光敏元103及若干个第二光敏元104;

作为示例,所述第一光敏元103与所述第二光敏元104交替间隔布置或并排布置;

作为示例,所述光敏元阵列还至少包括若干个第三光敏元107,每一所述第三光敏元由

一列所述光敏元构成,所述第一光敏元103、所述第二光敏元104及所述第三光敏元107交替

间隔布置或并排布置。

具体的,本发明基于所述图像传感器100实现射线的自动曝光控制,其中,所述图

像传感器100与所述待测区域对应设置,例如,在对应形成的所述探测区101中,所述图像传

感器100包括若干个呈阵列排布的光敏元102,如图3所示,其中,在一示例中,对于所述光敏

元102,分为两组,一组是所述第一光敏元103,另一组是所述光敏元104,在进一步一可选示

例中,所述第一光敏元103由若干列所述光敏元102构成,每一所述第一光敏元103由一列所

述光敏元102构成,所述第二光敏元104由若干列所述光敏元102构成,每一所述第二光敏元

104由一列所述光敏元102构成,也就是说,对所述光敏元102按照列进行分组,分成若干列

第一光敏元103和若干列第二光敏元104,在一优选的示例中,所述第一光敏元103与所述第

二光敏元104数量一一对应,且二者之间呈交替间隔排布,每一所述第一光敏元103中光敏

元的数量与每一所述第二光敏元104中光敏元的数量一一对应,形成如图5(a)所示的排布

方式,其中,由于对应的所述第一光敏元103与所述第二光敏元104位置相邻,可以认为相邻

两组像元(光敏元)收到曝光的强度(剂量率等)相同,产生信号的速度相同。

另外,所述第一光敏元103与所述第二光敏元104也可以是呈并排布置的方式,即

所述光敏元102分成两部分,如左侧的所述第一光敏元103和右侧的所述第二光敏元104,左

右两侧的光敏元并排排列。此外,参考图5(b)所示,在一示例中,还可以将所述光敏元分为

三组,即所述第一光敏元103、所述第二光敏元104及所述第三光敏元107,当然,在其他示例

中,也可以是四组或者四组以上的分组方式,分成多组后,可以选取多组中的任意两组按照

本发明公开的方式获取所述剩余时间,以进行射线源的曝光控制,还可以是分成多组后,可

以从多组中选取若干个两组进行计算,即可以获取多个由两组得到的变量,如分成三组后,

可以得到更多变量,比如,第二组与第一组增量的第一差值,第三组与第二组增量的第二差

值,第三组与第一组增量的第三差值,在一示例中,可以是基于第一差值、第二差值、第三差

值的平均值获取所述预设剂量阈值,再获取所述剩余时间,在另一示例中,还可以是将第一

差值、第二差值、第三差值进行拟合,获取所述预设剂量阈值,再获取所述剩余时间;又如分

成四组后,第一组与第二组的差值,第三组与第四组的差值,等等,从而获取的变量越多就

越有利于精确对判断闸断时机,其中,三组或者三组以上的分组方式中,分组后的各光敏元

的排列可以依据实际选定,如在一示例中,将所述光敏元分为三组,所述第一光敏元103、所

述第二光敏元104及所述第三光敏元107,三者呈并排布置的方式,如图5(b)所示。

接着,如图1中的S3、S4及图4所示,开启射线源,打开所述光敏元,对所述待测区域

进行第一预设时间t1的曝光后读出所述第一光敏元103上的信号,以获取第一读出信号

200;保持所述射线源对所述待测区域继续进行第二预设时间t2的曝光,关闭所述光敏元并

读出所述第二光敏元上104的信号,以获取第二读出信号201;

作为示例,所述第一预设时间t1介于10-900微秒之间,所述第二预设时间t2介于10-

900微秒之间。

具体的,在本发明中至少基于所述第一光敏元103及所述第二光敏元104实现射线

源的自动曝光控制,其中,如图4所示,开启所述射线源,即提供X光球管管电压,如图4中的

第一条折线所示,此外,打开所述光敏元102,以实现后续的所述第一光敏元103以及所述第

二光敏元104的信号的读出,在一示例中,所述光敏元可以先于所述射线源打开,也可以与

所述射线源同时打开,还可以是晚于所述射线源打开,但需要保证在信号读出之前打开,即

所述第一预设时间之内打开,以保证像元内信号流向信号线,从而保证有效信号的读出,在

该示例中,选择二者同时打开。进一步,在曝光所述第一预设时间t1后,读出所述第一光敏

元103上的信号,得到所述第一读出信号200,参见图4中第三条折线所示,在一示例中,所述

第一预设时间可以是几百微秒,继续,在进行所述第一读出信号200的读出后,继续保持所

述射线源开启,继续保持所述射线源开启一个第二预设时间t2,此时,所述第二光敏元104

中继续有信号输出,所述第二光敏元104经历了所述第一预设时间和所述第二预设时间的

曝光,进而读出所述第二光敏元104上的信号,得到所述第二读出信号201,参见图4中第四

条折线所示,其中,可以是关闭像元开关后读出所述第二光敏元104上的信号,关闭像元开

关,终止像元上信号流向信号线,此时第二光敏元104读出对应信号线上的信号,其中,在一

示例中,所述第二预设时间可以是几百微秒。两次读出的时间均在百微妙级,远小于临床拍

片时的曝光时长(几毫秒至几百毫秒),所以可以及时的获取剂量探测结果,无需人工预估

曝光时长,提高了剂量探测的自动化水平,另外,进行上述时序控制,可以减小两次采集之

间的时间间隔,实现快速剂量探测,采用第一光敏元及第二光敏元上信号输出的方式,可以

节约单一光敏元上信号延迟等缺陷。在一示例中,当所述自动曝光控制系统中还包括高压

控制装置时,如高压发生器,在所述第二预设时间内,可以保证所述高压控制装置的输出已

经趋于稳定。

另外,参见图7所示,基于开关驱动组件400控制控制所述光敏元102的开启与关

闭,所述开关驱动组件400与所述传感器相连接,在一示例中,每一行所述光敏元被同时控

制,基于一驱动电路实现需要的所述光敏元的开启与关闭。图像传感器相关组件一般由光

电二极管阵列、开关阵列以及开关控制线、信号线组成。当驱动电路将开关控制线置为“开”

时,与该控制线相连的读出开关将打开,光电二极管上的信号通过信号线输送至读出电路,

由读出电路将该信号转变为数字信号。在一具体示例中,参见图7所示,所述光敏元102由相

连接的读出控制开关403以及光电二极管404构成,每一行所述光敏元102通过一条开关驱

动线401实现信号控制,每一列所述光敏元102通过一条信号线402实现信号控制。

最后,如图1中的S5所示,基于所述第二读出信号201及所述第一读出信号200获取

所述待测区域的预设剂量阈值,并基于所述预设剂量阈值获取所述待测区域达到预设辐射

剂量射线辐射时的剩余时间,以基于所述剩余时间控制所述射线源的曝光。

具体的,本发明的自动曝光控制方法中,通过所述第一读出信号200及所述第二读

出信号201最终实现射线源的自动曝光控制,其中,本发明的控制方法基于图像传感器100

自身而实现,本发明直接采用探测器图像传感器作为入射剂量的采集器,无需额外放置电

离室或者其他传感器,避免了这些传感器对X光吸收后在图像上形成伪影从而影响临床诊

断,由于无需外接自动曝光检测部件(如真空电离室),因此移动应用非常方便。此外,本发

明的方案中,由于两次读出信号中都包含了电压爬坡时期产生的剂量,因此还可以基于所

述第一读出信号及所述第二读出信号得到X线稳定期产生的剂量值(如两者相减后得到的

差值就是X线稳定期产生的剂量值),从而可以刨除了电压爬坡期这一X线不稳定时期的信

号量,使得剂量率计算值相对现有方式有较大的提高。

基于所述第二读出信号201及所述第一读出信号200获取所述待测区域的预设剂

量阈值后,如所述预设剂量阈值可以是剂量率R,从而即可得到预设辐射剂量的剩余时间

Tr,得到所述剩余时间后可以通过该剩余时间控制所述射线源的闸断,实现自动曝光控制,

参见图4中第五条折线所示,在一示例中,可以是探测器设备将所述剩余时间发送至上位机

或者高压控制器,然后触发闸断操作,关闭X射线,实现剂量探测与控制。其中,未经自动曝

光控制时可能的曝光时长的一种可能情况可以参见图4中第一条折线所示。

具体的,在一示例中,可以基于所述第二读出信号201与所述第一读出信号200之
间的差值获取所述待测区域的预设剂量阈值,在像元开关打开的过程中,曝光未停止,像元
依然产生信号,导致所述第二光敏元104的所述第二读出信号201相对于所述第一光敏元
103的所述第一读出信号200具有一个增量δD,该增量与两组光敏元采集信号的时间差δT=
t2-t1成正比,从而可以通过δD/δT计算出该待测区域内的所述预设剂量阈值,其中,在一示
例中,通过/δT计算出该待测区域内的所述预设剂量阈值,其中,是对该区域所有像
元信号处理后的综合量,例如,在一示例中,所述第一光敏元103与所述第二光敏元104数量
一一对应,且二者之间呈交替间隔排布,可以是先计算出相邻的所述第二光敏元与所述
第一光敏元上的信号的差值,再取各个差值的平均值,如可以是第一列的所述第一光敏元
与第二列的所述第二光敏元的信号做差,得到一列差值,第三列的所述第一光敏元与第四
列的所述第二光敏元的信号做差,得到另一列差值,依次类推,再将每列差值作为一个整体
取平均数。

具体的,对于采用不断扫描曝光检测区(感兴趣区域)中某行或者某几行,读出这

些行的信号并进行处理(如累加),当处理后的读出信号超过设定阈值时产生X光闸断信号

的方式,这类方法剂量探测精度受制于读出感兴趣区域信号的速度,并且其闸断信号实时

性受到信号传输链路的延迟影响,剂量闸断的准确性不佳,本发明可以解决上述问题,具有

明显的优势。另外,本发明直接采用图像传感器像元,改善了了利用图像传感器阵列中特殊

设计的一些像元作为剂量探测传感器的缺陷,这类方法需要对图像传感器进行特殊设计,

工程难度大,感兴趣区域位置受制于特殊像元的布置,难以灵活调整,在高分辨率图像传感

器(像元尺寸更小,像元间距更小)的情况下难以实现。此外,本发明的方式还可以刨除X光

产生初期球管电压电流爬坡时段内剂量率不稳定带来问题,然而,对感兴趣区域在短时间

内提前读出一次信号来估算达到剩余剂量所需要的时间的方法中,这种方法忽略了X光产

生时球管电压电流尚处于爬坡期带来的剂量率的偏差,当提前读出过早时,剩余时间估算

偏差很大;当提前读出较晚时,需要提前设置曝光时间上限,这种方法依然依赖操作人员的

经验和技能,自动化程度较低。

作为示例,基于所述剩余时间控制所述射线源的曝光的方式包括通过所述剩余时

间的修正值控制所述射线源的曝光。

作为示例,所述剩余时间的修正值包括所述剩余时间减去传输延时时间后的结

果。

具体的,在一示例中,可以是基于所述剩余时间控制所述射线源的曝光,可以是当

到达所述剩余时间时,立即控制闸断射线源,在另一可选示例中,还可以是先对所述剩余时

间进行修正,得到一剩余时间的修正值,再基于所述修正值进行所述射线源曝光的控制,其

中,这一修正值可以依据实际情况进行选择,在一示例中,可以是将得到的所述剩余时间再

减去一个传输延迟时间,所述传输延迟时间可以依据本领域常规统计方法进行统计,例如,

根据探测器将剩余时间传输至高压控制器时的传输延迟计算,最终得到一个修正时间,这

一修正时间即所述修正值,再基于所述修正值触发闸断操作,关闭X线,实现剂量探测与控

制。

作为示例,所述预设剂量阈值包括剂量率及灰度值变化率中的任意一种。具体的,

基于所述第一读出信号及所述第二读出信号所得到的所述剂量阈值是一个与剂量相关的

量,可以是剂量率R,还可以是灰度值变化率Rg,即可以是基于所述第一读出信号及所述第

二读出信号所得到的所述第一光敏元及所述第二光敏元上的接收射线的剂量,还可以是灰

度值变化率,即可以是基于所述第一读出信号及所述第二读出信号得到图像灰度值,即将

像元信号读出后转变的数字量,从而得到灰度值变化率,从而计算出达到灰度值阈值的剩

余时间Tr,即达到预设辐射剂量的剩余时间,以基于所述剩余时间控制所述射线源的曝光。

作为示例,开启所述射线源之前还包括步骤:控制所有所述光敏元102关闭,以获

取所述第一光敏元103在无曝光状态下的信号得到第一信号本底值202,以及获取所述第二

光敏元104在无曝光状态下的信号得到第二信号本底值203,其中,所述第一读出信号200与

所述第一信号本底值202的差构成第一读出信号增量,所述第二读出信号201与所述第二信

号本底值204的差构成第二读出信号增量,并基于所述第二读出信号增量及所述第一读出

信号增量获取所述待测区域的所述预设剂量阈值。

具体的,在一示例中,还包括在曝光前,所述图像传感器100的所有像元(光敏元

102)开关全部关闭,所述待测区域对应的读出电路对所有光敏元关闭且无曝光状态下的信

号线进行采集的过程,即获取所述第一信号本底值202和所述第二信号本底值203的过程,

并基于此获得所述第一读出信号增量和所述第二读出信号增量,即,所述第一读出信号200

与所述第一信号本底值202的差构成第一读出信号增量,所述第二读出信号201与所述第二

信号本底值204的差构成第二读出信号增量,从而该增量即代表了曝光过程中生成信号的

增量,再基于该增量获取所述预设剂量阈值,例如,此时所述增量δD及代表所述第二光敏元

104的所述第二读出信号增量相对于所述第一光敏元103的所述第一读出信号增量的差值,

所述剂量阈值的进一步获取方式可以参考本示例中上述方案描述方式获取。

作为示例,所述预设剂量阈值包括剂量率及灰度值变化率中的任意一种,通过所

述第二读出信号增量与所述第一读出信号增量的差和所述第二预设时间与所述第一预设

时间的差的比值获取所述预设剂量阈值。

作为示例,所述第一光敏元103与所述第二光敏元104数量一一对应,获取所述第

二读出信号增量与所述第一读出信号增量的差的方式包括计算每一所述第二光敏元和与

其对应的所述第一光敏元的差值并取各所述差值的平均值。

具体的,基于所述第一读出信号及所述第二读出信号所得到的所述剂量阈值是一

个与剂量相关的量,可以是剂量率R,还可以是灰度值变化率Rg,其中,当对本底值进行采样

时,可以基于所述第一读出信号增量及所述第二读出信号增量获取上述值,如得到的所述

第一光敏元及所述第二光敏元上的接收射线的剂量,还可以是灰度值变化率,即可以是基

于所述第一读出信号增量及所述第二读出信号增量得到图像灰度值,即将像元信号读出后

转变的数字量,从而得到灰度值变化率,从而计算出达到灰度值阈值的剩余时间Tr,即达到

预设辐射剂量的剩余时间,以基于所述剩余时间控制所述射线源的曝光。

具体的,在一示例中,提供一种具体光敏元分组布置结构及所述预设剂量阈值的
获取方式,对于所述光敏元102,在一示例中,分为两组,一组是所述第一光敏元103,另一组
是所述第二光敏元104,其中,在一示例中,控制两组中所述光敏元的数量一一对应,即所述
第一光敏元103的数量与所述第二光敏元104的数量相同,可以是先计算每一所述第二光敏
元104和与其对应的所述第一光敏元103的差值,再取各个差值的平均值,以获取所述第二
读出信号增量与所述第一读出信号增量的差,在进一步一可选示例中,每一所述第一光敏
元103由一列所述光敏元102构成,每一所述第二光敏元104由一列所述光敏元102构成,也
就是说,对所述光敏元102按照列进行分组,分成若干列第一光敏元103和若干列第二光敏
元104,在一优选的示例中,所述第一光敏元103与所述第二光敏元104数量一一对应,每一
所述第一光敏元103中光敏元的数量与每一所述第二光敏元104中光敏元的数量一一对应,
且二者之间呈交替间隔排布,该示例中,可以是先计算出相邻的所述第二光敏元与所述
第一光敏元上的信号的差值,即计算每一所述第二光敏元104和与其对应的所述第一光敏
元103的差值,再取各个差值的平均值,如可以是第一列的所述第一光敏元103与第二列的
所述第二光敏元104的信号增量做差,得到一列差值,第三列的所述第一光敏元103与第四
列的所述第二光敏元104的信号增量做差,得到另一列差值,依次类推,再将每列差值作为
一个整体取平均数。

作为示例,每一所述第一光敏元103由一列所述光敏元102构成,每一所述第二光

敏元104由一列所述光敏元102构成,所述第一光敏元与所述第二光敏元交替间隔布置或并

排布置;

作为示例,所述光敏元阵列还至少包括若干个第三光敏元,每一所述第三光敏元由一

列所述光敏元构成,所述第一光敏元、所述第二光敏元以及所述第三光敏元交替间隔排布

或并排布置;

作为示例,打开所述光敏元102以获取所述第一读出信号的方式包括同时打开所述光

敏元、逐行打开所述光敏元以及分组打开所述光敏元中的任意一种。

作为示例,打开所述光敏元102以获取所述第一读出信号的过程中打开的所述光

敏元102的数量包括打开整个所述待测区域的所述光敏元以及打开所述待测区域中部分行

的所述光敏元中的任意一种。

具体的,在一示例中,参见图4中第二条折线所示,代表需要打开行的读出开关,如

前所述,所述光敏元的打开可以在射线源打开前或打开后或二者同时打开,在一示例中,所

述光敏元的打开方式可以是同时打开、逐行或逐列打开或者分组打开,以所有所述光敏元

全部打开为例,同时以将所述光敏元按照列进行分组为例,如可以是按照列分为交替间隔

排布的两组,可以是同时将所有所述光敏元全部打开,还可以是逐行打开所述光敏元最终

打开所有所述光敏元,当然还可以是分组打开所述光敏元,如所述第一光敏元先打开,再打

开所述第二光敏元,最终将所有所述光敏元全部打开。另外,在一示例中,对于所述光敏元

102的打开数量,可以是将整个所述待测区域的所有光敏元全部打开,也可以是仅打开其中

部分所述光敏元,其中,在打开部分所述光敏元的示例中,需要保证可以有所述第一读出信

号及所述第二读出信号的读出,在一可选示例中,所述光敏元按照列进行分组,如分成所述

第一光敏元和所述第二光敏元,此时,可以选择部分行的所述光敏元打开,可以保证有效信

号输出。

作为示例,通过若干个第一读出电路105读出所述第一光敏元103上的信号,通过

若干个第二读出电路106读出所述第二光敏元104上的信号,其中,每一所述第一光敏元103

由一列所述光敏元102构成,每一列构成所述第一光敏元的所述光敏元通过第一信号线与

一所述第一读出电路105电连接,每一所述第二光敏元104由一列所述光敏元102构成,每一

列构成所述第二光敏元的所述光敏元通过第二信号线与一所述第二读出电路106电连接。

具体的,参见图3及图7所示,通过读出电路读出所述光敏元上的信号,在一具体示

例中,每一列所述光敏元对应一个读出电路,当所述光敏元分为所述第一光敏元103及所述

第二光敏元104两组时,所述读出电路也被分为所述第一读出电路105与所述第二读出电路

106两组,分别与所述第一光敏元103及所述第二光敏元104对应设置,以读出各列对应光敏

元上的信号,即所示第一读出信号和所述第二读出信号。

作为示例,打开所述光敏元并读出所述第一光敏元103上的信号的过程包括:打开

所述光敏元一预设打开时间并关闭所述光敏元后读出所述第一光敏元103上的信号,其中,

所述预设打开时间的截止与所述第一预设时间的截止一致,且关闭所述光敏元后等待一预

设等待时间再打开所述光敏元。

作为示例,所述预设等待时间小于所述第二预设时间,所述预设等待时间介于几

十微秒至几百微秒之间。

具体的,在一示例中,参见图6所示,提供一种所述光敏元的打开方式,该示例中,

打开所述光敏元后停留一预设打开时间,再将打开的所述光敏元关闭,以进行所述第一光

敏元上的第一读出信号的读取,如图6中的第二条折线的第一次打开所示,其中,在一示例

中,所述预设打开时间的光敏元打开,可以在所述射线源打开之前或之后或者二者同时打

开,关闭打开的所述光敏元之后,停留一个预设等待时间,再次打开光敏元,所述预设等待

时间如图6中的第二条折线的第一次打开和第二次打开之间的关闭阶段所示,再次打开所

述光敏元之后进行所述第二光敏元上的所述第二读出信号的读取,其中,在一示例中,再次

打开的所述光敏元与第一次打开的所述光敏元完全相同,在其他示例中,还可以是打开不

影响所述第二读出信号读取以及不影响后续预设剂量阈值获取的部分第一次已经打开过

的所述光敏元,在一具体可选示例中,可以是将所述光敏元进行横向分组,每一组由不同的

开关驱动线控制,如可以参考图3所示,可以是第一行光敏元为A组,第二行光敏元为B组,第

三行光敏元为A组,第四行光敏元为B组,依次类推,A组光敏元和B组光敏元分属上下两行,

每一行光敏元由不同的开关驱动线控制,其具体的操作、剩余时间获取方式等可以参考纵

向分组的示例,其中,对于该示例中横向分组的方式,采用本示例图6所示的两次打开光敏

元的方式,可以灵活的控制各组光敏元的开关,提高自动曝光控制效率。其中,所述预设等

待时间小于所述第二预设时间,以保证有效的后续信号的读取,另外,在一示例中,所述预

设等待时间介于几十微秒至几百微秒之间,如20微秒至900微秒之间。

如图7-9所示,参见图1-6,本发明还提供一种自动曝光控制组件系统,其中,所述

自动曝光控制系统优选采用本发明提供的自动曝光控制方法进行射线源的自动曝光控制,

所述自动曝光控制组件系统包括:

射线源108;

待测物109,与所述射线源108对应设置且二者之间具有间距,所述待测物109包括至少

一个待测区域;

图像传感器100,与所述待测区域对应设置,所述图像传感器100包括由若干个呈阵列

排布的光敏元102构成的光敏元阵列,所述光敏元阵列至少包括若干个第一光敏元103及若

干个第二光敏元104;

开关驱动组件400,与所述传感器相连接,用于控制所述光敏元102的开启与关闭;

数据处理控制组件,与所述图像传感器100及所述射线源108分别相连接,用于获取所

述光敏元102上的信息,至少基于获取的所述第一光敏元上103的第一读出信号200及所述

第二光敏元104上的第二读出信号201获取所述待测区域的预设剂量阈值,并基于所述预设

剂量阈值获取所述待测区域达到预设辐射剂量射线辐射时的剩余时间,以基于所述剩余时

间控制所述射线源的曝光。

具体的,参考图9所示,本发明提供一种自动曝光控制组件系统,所述自动曝光控

制系统包括所述射线源108,用于发射射线,如X射线发生装置,另外,所述控制组件系统还

包括待测物109,所述待测物109包括需要进行射线探测的物体,其上至少有一个需要进行

探测的待测区域,对于需要自动曝光控制的场合,根据拍摄体位不同以及X光整机系统配置

需求不同,需要选择不同数量和不同位置的感兴趣区(所述待测区域)进行检测,在一示例

中可以是三视野(三个所述待测区域)和五视野(五个所述待测区域)探测,其中,本发明中

选择其中一个视野进行原理描述,相同的方法可用于其他视野的检测,其他视野可以同时

进行探测,也可以分开进行探测。参见图2及图9所示,显示为所述待测物上具有三个所述待

测区域,这三个待测区域对应在图像传感器100的位置及形貌,即形成的探测区101。

另外,所述自动曝光组件控制系统还包括图像传感器100,所述图像传感器100与

所述待测区域对应设置,所述图像传感器100包括由若干个呈阵列排布的光敏元102构成的

光敏元阵列,所述光敏元阵列至少包括若干个第一光敏元103及若干个第二光敏元104。

作为示例,所述第一光敏元103与所述第二光敏元104交替间隔布置或并排布置;

作为示例,所述光敏元阵列还至少包括若干个第三光敏元107,每一所述第三光敏元由

一列所述光敏元构成,所述第一光敏元103、所述第二光敏元104及所述第三光敏元107交替

间隔布置或并排布置。

具体的,本发明基于所述图像传感器100实现射线的自动曝光控制,其中,所述图

像传感器100与所述待测区域对应设置,例如,在对应形成的所述探测区101中,所述图像传

感器100包括由若干个呈阵列排布的光敏元102构成的光敏元阵列,如图3所示,其中,在一

示例中,对于所述光敏元102,分为两组,一组是所述第一光敏元103,另一组是所述光敏元

104,在进一步一可选示例中,每一所述第一光敏元103由一列所述光敏元102构成,每一所

述第二光敏元104由一列所述光敏元102构成,也就是说,对所述光敏元102按照列进行分

组,分成若干列第一光敏元103和若干列第二光敏元104,在一优选的示例中,所述第一光敏

元103与所述第二光敏元104数量一一对应,且二者之间呈交替间隔排布,每一所述第一光

敏元103中光敏元的数量与每一所述第二光敏元104中光敏元的数量一一对应,形成如图5

(a)所示的排布方式,其中,由于对应的所述第一光敏元103与所述第二光敏元104位置相

邻,可以认为相邻两组像元(光敏元)收到曝光的强度(剂量率等)相同,产生信号的速度相

同。

另外,所述第一光敏元103与所述第二光敏元104也可以是呈并排布置的方式,即

所述光敏元102分成两部分,如左侧的所述第一光敏元103和右侧的所述第二光敏元104,左

右两侧的光敏元并排排列。此外,参考图5(b)所示,在一示例中,还可以将所述光敏元分为

三组,即所述第一光敏元103、所述第二光敏元104及所述第三光敏元107,当然,在其他示例

中,也可以是四组或者四组以上的分组方式,其中,三组或者三组以上的分组方式中,分组

后的各光敏元的排列可以依据实际选定,如在一示例中,将所述光敏元分为三组,所述第一

光敏元103、所述第二光敏元104及所述第三光敏元107,三者呈并排布置的方式,如图5(b)

所示。

参见图7所示,所述自动曝光控制组件系统还包括开关驱动组件400,与所述传感

器相连接,用于控制所述光敏元102的开启与关闭;在一示例中,每一行所述光敏元被同时

控制,基于一驱动电路实现需要的所述光敏元的开启与关闭。图像传感器相关组件一般由

光电二极管阵列、开关阵列以及开关控制线、信号线组成。当驱动电路将开关控制线置为

“开”时,与该控制线相连的读出开关将打开,光电二极管上的信号通过信号线输送至读出

电路,由读出电路将该信号转变为数字信号。在一具体示例中,参见图7所示,所述光敏元

102由相连接的读出控制开关403以及光电二极管404构成,每一行所述光敏元102通过一条

开关驱动线401实现信号控制,每一列所述光敏元102通过一条信号线402实现信号控制。

此外,所述自动曝光控制组件系统还包括数据处理控制组件,与所述图像传感器

100及所述射线源108分别相连接,用于获取所述光敏元102上的信息,至少基于获取的所述

第一光敏元上103的第一读出信号200及所述第二光敏元104上的第二读出信号201获取所

述待测区域的预设剂量阈值,并基于所述预设剂量阈值获取所述待测区域达到预设辐射剂

量射线辐射时的剩余时间,以基于所述剩余时间控制所述射线源的曝光。

具体的,本发明的自动曝光控制组件系统中,通过所述第一读出信号200及所述第

二读出信号201最终实现射线源的自动曝光控制,其中,本发明的控制方法基于图像传感器

100自身而实现,本发明直接采用探测器图像传感器作为入射剂量的采集器,无需额外放置

电离室或者其他传感器,避免了这些传感器对X光吸收后在图像上形成伪影从而影响临床

诊断,由于无需外接自动曝光检测部件(如真空电离室),因此移动应用非常方便。此外,本

发明的方案中,由于两次读出信号中都包含了电压爬坡时期产生的剂量,因此还可以基于

所述第一读出信号及所述第二读出信号得到X线稳定期产生的剂量值(如两者相减后得到

的差值就是X线稳定期产生的剂量值),从而可以刨除了电压爬坡期这一X线不稳定时期的

信号量,使得剂量率计算值相对现有方式有较大的提高。基于所述第二读出信号201及所述

第一读出信号200获取所述待测区域的预设剂量阈值后,如所述预设剂量阈值可以是剂量

率R,从而即可得到预设辐射剂量的剩余时间Tr,得到所述剩余时间后可以通过该剩余时间

控制所述射线源的闸断,实现自动曝光控制,在一示例中,可以是探测器设备将所述剩余时

间发送至上位机或者高压控制器,然后触发闸断操作,关闭X射线,实现剂量探测与控制。

作为示例,所述数据处理控制组件包括第一信号获取模块及第二信号获取模块,

所述第一信号获取模块用于通过所述射线源对所述待测区域曝光第一预设时间获取所述

第一读出信号,所述第二信号获取模块用于通过所述射线源曝光所述第一预设时间后保持

所述射线源对所述待测区域继续曝光第二预设时间获取所述第二读出信号。

作为示例,所述数据处理控制组件包括预设剂量阈值获取模块,所述预设剂量阈

值获取模块与所述第一信号获取模块及所述第二信号获取模块均相连接,用于基于所述第

一读出信号及所述第二读出信号获取所述预设剂量阈值。

具体的,在本发明中至少基于所述第一光敏元103及所述第二光敏元104实现射线

源的自动曝光控制,其中,参见图4所示,开启所述射线源,即提供X光球管管电压,如图4中

的第一条折线所示,此外,打开所述光敏元102,以实现后续的所述第一光敏元以及所述第

二光敏元的信号的读出,在一示例中,所述光敏元可以先于所述射线源打开,也可以与所述

射线源同时打开,还可以是晚于所述射线源打开,但需要保证在信号读出之前打开,即所述

第一预设时间之内打开,以保证像元内信号流向信号线,从而保证信号的读出,在该示例

中,选择二者同时打开。进一步,在曝光所述第一预设时间t1后,读出所述第一光敏元103上

的信号,得到所述第一读出信号200,在一示例中,所述第一预设时间可以是几百微秒,继

续,在进行所述第一读出信号的读出后,继续保持所述射线源开启,继续保持所述射线源开

启一个第二预设时间t2,此时,所述第二光敏元104中继续有信号输出,所述第二光敏元经

历了所述第一预设时间和所述第二预设时间的曝光,进而读出所述第二光敏元104上的信

号,得到所述第二读出信号201,其中,可以是关闭像元开关后读出所述第二光敏元104上的

信号,关闭像元开关,终止像元上信号流向信号线,此时第二光敏元读出对应信号线上的信

号,其中,在一示例中,所述第二预设时间可以是几百微秒。在一示例中,当所述自动曝光控

制系统中还包括高压控制装置时,如高压发生器,在所述第二预设时间内,可以保证所述高

压控制装置的输出已经趋于稳定。

具体的,在一示例中,可以基于所述第二读出信号201与所述第一读出信号200之
间的差值获取所述待测区域的预设剂量阈值,在像元开关打开的过程中,曝光未停止,像元
依然产生信号,导致所述第二光敏元104的所述第二读出信号201相对于所述第一光敏元
103的所述第一读出信号200具有一个增量δD,该增量与两组光敏元采集信号的时间差δT=
t2-t1成正比,从而可以通过δD/δT计算出该待测区域内的所述预设剂量阈值,其中,在一示
例中,通过/δT计算出该待测区域内的所述预设剂量阈值,其中,是对该区域所有像
元信号处理后的综合量,例如,在一示例中,所述第一光敏元103与所述第二光敏元104数量
一一对应,且二者之间呈交替间隔排布,可以是先计算出相邻的所述第二光敏元与所述
第一光敏元上的信号的差值,再取各个差值的平均值,如可以是第一列的所述第一光敏元
与第二列的所述第二光敏元的信号做差,得到一列差值,第三列的所述第一光敏元与第四
列的所述第二光敏元的信号做差,得到另一列差值,依次类推,再将每列差值作为一个整体
取平均数。

作为示例,所述预设剂量阈值包括剂量率及灰度值变化率中的任意一种。具体的,

基于所述第一读出信号及所述第二读出信号所得到的所述剂量阈值是一个与剂量相关的

量,可以是剂量率R,还可以是灰度值变化率Rg,即可以是基于所述第一读出信号及所述第

二读出信号所得到的所述第一光敏元及所述第二光敏元上的接收射线的剂量,还可以是灰

度值变化率,即可以是基于所述第一读出信号及所述第二读出信号得到图像灰度值,即将

像元信号读出后转变的数字量,从而得到灰度值变化率,从而计算出达到灰度值阈值的剩

余时间Tr,即达到预设辐射剂量的剩余时间,以基于所述剩余时间控制所述射线源的曝光。

作为示例,所述预设剂量阈值获取模块通过第一读出信号增量及第二读出信号增

量获取所述预设剂量阈值,具体的,获取所述预设剂量阈值的方式包括基于第一读出信号

增量及第二读出信号增量获取所述预设剂量阈值,所述第一读出信号200与第一信号本底

值202的差构成所述第一读出信号增量,所述第二读出信号201与第二信号本底值203的差

构成所述第二读出信号增量,所述射线源开启之前关闭所有所述光敏元获取的所述第一光

敏元在无曝光状态下信号构成所述第一信号本底值202,所述射线源开启之前关闭所有所

述光敏元获取的所述第二光敏元在无曝光状态下信号构成所述第二信号本底值203。

具体的,在一示例中,还包括在曝光前,所述图像传感器100的所有像元(光敏元

102)开关全部关闭,所述待测区域对应的读出电路对所有光敏元关闭且无曝光状态下的信

号线进行采用的过程,即获取所述第一信号本底值202和所述第二信号本底值203的过程,

并基于此获得所述第一读出信号增量和所述第二读出信号增量,即,所述第一读出信号200

与所述第一信号本底值202的差构成第一读出信号增量,所述第二读出信号201与所述第二

信号本底值204的差构成第二读出信号增量,从而该增量即代表了曝光过程中生成信号的

增量,再基于该增量获取所述预设剂量阈值,如此时所述增量δD及代表所述第二光敏元104

的所述第二读出信号增量相对于所述第一光敏元103的所述第一读出信号增量的差值,所

述剂量阈值的进一步获取方式可以参考本示例中上述方案描述方式获取。

具体的,基于所述第一读出信号及所述第二读出信号所得到的所述剂量阈值是一

个与剂量相关的量,可以是剂量率R,还可以是灰度值变化率Rg,其中,当对本底值进行采样

时,可以基于所述第一读出信号增量及所述第二读出信号增量获取上述值,如得到的所述

第一光敏元及所述第二光敏元上的接收射线的剂量,还可以是灰度值变化率,即可以是基

于所述第一读出信号增量及所述第二读出信号增量得到图像灰度值,即将像元信号读出后

转变的数字量,从而得到灰度值变化率,从而计算出达到灰度值阈值的剩余时间Tr,即达到

预设辐射剂量的剩余时间,以基于所述剩余时间控制所述射线源的曝光。

作为示例,所述第一信号获取模块包括若干个第一读出电路105,所述第一信号获

取模块包括若干个第二读出电路106,其中,每一所述第一光敏元103由一列所述光敏元102

构成,每一列构成所述第一光敏元103的所述光敏元102通过第一信号线与一所述第一读出

电路105电连接;每一所述第二光敏元104由一列所述光敏元102构成,每一列构成所述第二

光敏元104的所述光敏元102通过第二信号线与一所述第二读出电路106电连接。

具体的,参见图3所示,通过读出电路读出所述光敏元上的信号,在一具体示例中,

每一列所述光敏元对应一个读出电路,当所述光敏元分为所述第一光敏元103及所述第二

光敏元104两组时,所述读出电路也被分为所述第一读出电路105与所述第二读出电路106

两组,分别与所述第一光敏元及所述第二光敏元对应设置,以读出各列对应光敏元上的信

号。

作为示例,所述数据处理组件还包括数据处理模块及传输控制模块,其中,所述数

据处理模块与所述预设剂量阈值获取模块相连接,用于基于所述预设剂量阈值模块的输出

结果获取所述待测区域达到预设辐射剂量射线辐射时的剩余时间,所述传输控制模块包括

高压控制装置110及上位机中的任意一种,所述传输控制模块与所述数据处理模块及所述

射线源分别相连接,用于接收所述数据处理模块的结果并基于所述结果控制所述射线源的

曝光。

具体的,在一示例中,可以是将所述剩余时间发送至上位机或者高压控制器,然后

触发闸断操作,关闭X射线,实现剂量探测与控制。

作为示例,所述自动曝光控制组件系统还包括支撑结构件304,所述支撑结构件

304用于至少承载所述图像传感器100、所述开关驱动组件400、所述第一信号获取模块、所

述第二信号获取模块、所述预设剂量阈值获取模块以及所述数据处理模块,其中,至少所述

图像传感器100、所述开关驱动组件400、所述第一信号获取模块、所述第二信号获取模块、

所述预设剂量阈值获取模块以及所述数据处理模块以及所述支撑结构件构成探测器设备

500,且所述探测器设备500设置于所述待测物远离所述射线源108一侧的下方,并与所述传

输控制模块相连接。

具体的,参见图8及图9所示,本发明的自动曝光组件控制系统中,所述图像传感器

作为所述探测器设备500的一部分,在一示例中,参见图8所示,间接成像型X光探测器一般

由闪烁体301、图像传感器100及相关电路302(如包括所述第一读出电路、所述第二读出电

路、预设剂量阈值获取模块电路以及数据处理模块电路)、传输接口或模块303、结构件(所

述支撑结构件304)等部件组成,在另一示例中,直接成像型探测器则没有闪烁体,直接由图

像传感器探测X光,本发明直接利用图像传感器,通过特殊设计的扫描驱动以及信号读出方

式并配合相关判断算法实现曝光剂量探测功能。

另外,参见图10所示,本发明还提供一对比例,该示例中,在探测器603前方使用真

空电离室602探测透过人体601感兴趣区域的辐射,当探测剂量值大于设定阈值时,真空电

离室602输出信号促使高压发生器604闸断X光,终止曝光。其中,真空电离室602对X光(X射

线源600产生)存在吸收,因此有电离室602存在的位置会使得达到X光探测器上的剂量受到

损失,从而在图像上形成电离室影像,对临床诊断造成影像。 虽然有多种算法可以在一定

能谱内校正电离室影像,但当X光能谱设定发生较大变化或者入射角度发生较大变化时,校

正容易失效,另一方面,电离室与探测器一般分开安装,使得移动应用时较为不便。

综上所述,本发明提供一种自动曝光控制方法及自动曝光控制组件系统,所述控

制方法包括:提供待测物,所述待测物包括至少一个待测区域;提供图像传感器,所述图像

传感器与所述待测区域对应设置,所述图像传感器包括由若干个呈阵列排布的光敏元构成

的光敏元阵列,所述光敏元阵列至少包括若干个第一光敏元及若干个第二光敏元;开启射

线源,打开所述光敏元,对所述待测区域进行第一预设时间的曝光后读出所述第一光敏元

上的信号,以获取第一读出信号;保持所述射线源对所述待测区域继续进行第二预设时间

的曝光,并关闭所述光敏元并读出所述第二光敏元上的信号,以获取第二读出信号;以及基

于所述第二读出信号及所述第一读出信号获取所述待测区域的预设剂量阈值,并基于所述

预设剂量阈值获取所述待测区域达到预设辐射剂量的剩余时间,以基于所述剩余时间控制

所述射线源的曝光,通过上述方案,本发明直接利用图像传感器,通过特殊设计的扫描驱动

以及信号读出方式并配合相关判断算法实现曝光剂量探测功能,其中,两次读出信号中都

包含了电压爬坡时期产生的剂量,使得两者相减后得到的差值就是射线稳定期产生的剂量

值,由于刨除了电压爬坡期这一审限不稳定时期的信号量,使得剂量率计算值相对现有方

式有较大的提高;另外,设计两次读出的时间均在百微妙级,远小于临床拍片时的曝光时长

(几毫秒至几百毫秒),可以及时的获取剂量探测结果,无需人工预估曝光时长,提高了剂量

探测的自动化水平;通过合理的时序设计,可以减小两次采集之间的时间间隔,实现快速剂

量探测。所以,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
...

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图1
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