拼接平板探测器及其拼接方法、成像系统及其成像方法与流程

本发明涉及平板探测器成像领域，特别涉及一种拼接平板探测器及其拼接方法、成像系统及其成像方法。

背景技术：

X-射线平板探测器成像取代传统的CCD被广泛应用于医学，工业检测，安全检查，宠物治疗。由于X射线无法像可见光一样偏折，必须要把被测物体放置在X-射线源和探测器之间，物体经过X-射线穿透后被和被测物体同等尺寸大小的探测器检查成像。现有的平板探测器相对于传统的CCD固体摄像器和真空管的像增强器等成像设备有着很多优势，尤其是可以制造出非常大的尺寸来符合各种不同的应用需求。但实际上受限于制造设备、工艺水平和单片大尺寸探测器的成像性能，现实中比较实用的的最大尺寸大约就是17英寸x17英寸。在超过这个尺寸的应用，诸如人体长骨脊椎成像，工业产品大尺寸成像，安检超大物体，大型动物的X光摄像等，就无法对整体做一次性成像，要经过两次甚至多于两次的曝光后再做图像的拼接，才能形成完整的图像。这样带来的问题包括：效率低，图像拼接缺陷，X-射线剂量超标，甚至会导致操作和检查诊断人员对于X光影像的误判。

技术实现要素：

为了解决现有技术中小尺寸平板在临床使用中无法全部覆盖感兴趣区域的问题，本发明提供了一种拼接平板探测器及其拼接方法、成像系统及其成像方法，实现较大型物体通过一次曝光即可获得完整成像，技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种拼接平板探测器，包括拼接排列的第一平板探测器和第二平板探测器，所述第一平板探测器与第二平板探测器的成像有效区域之间拼接的缝宽小于或等于一个像素的尺寸。

进一步地，所述第一平板探测器包括第一TFT屏和第一衬底传感器玻璃，所述第二平板探测器包括第二TFT屏和第二衬底传感器玻璃，所述第一TFT屏与第二TFT屏之间的距离小于或等于一个像素的尺寸。

进一步地，所述第一衬底传感器玻璃与第二衬底传感器玻璃的拼接面为具有相同倾斜角度的倾斜面，所述倾斜面与水平面之间的夹角范围为75-85°。

另一方面，本发明提供了一种平板探测器拼接方法，包括：

将第一TFT屏设置在第一衬底传感器玻璃上，并使第一TFT屏的有效区域到第一衬底传感器玻璃的第一边缘的距离小于三分之一个像素的尺寸；

将第二TFT屏设置在第二衬底传感器玻璃上，并使第二TFT屏的有效区域到第二衬底传感器玻璃的第二边缘的距离小于三分之一个像素的尺寸；

将所述第一衬底传感器玻璃的第一边缘与第二衬底传感器玻璃的第二边缘拼接。

进一步地，在将所述第一衬底传感器玻璃的第一边缘与第二衬底传感器玻璃的第二边缘拼接之前还包括：将所述第一衬底传感器玻璃的第一边缘的侧面设置为与水平面之间的夹角为90°+N的倾斜面，将所述第二衬底传感器玻璃的第二边缘的侧面设置为与水平面之间的夹角为90°-N的倾斜面，其中N的角度范围为5-15°。

另一方面，本发明提供了一种具有拼接平板探测器的成像系统，包括X射线源、拼接平板探测器、探测器驱动器、数据采集系统及成像部件，所述拼接平板探测器至少包括拼接排列的第一平板探测器和第二平板探测器，所述探测器驱动器至少包括与所述第一平板探测器对应的第一平板驱动电路以及与所述第二平板探测器对应的第二平板驱动电路；所述第一平板探测器和第二平板探测器均与数据采集系统的输入端连接，所述数据采集系统的输出端与成像部件的输入端连接。

进一步地，所述第一平板探测器和第二平板探测器均为TFT平板探测器，所述第一平板探测器包括第一TFT屏和第一衬底传感器玻璃，所述第二平板探测器包括第二TFT屏和第二衬底传感器玻璃，所述第一TFT屏与第二TFT屏之间的距离小于或等于一个像素的尺寸。

进一步地，所述第一平板探测器与第二平板探测器的拼接面为具有相同倾斜角度的倾斜面，所述倾斜面与水平面之间的夹角范围为75-85°。

进一步地，所述X射线源包括X射线高压发生器和X射线球管。

再一方面，本发明提供了一种基于上述成像系统的成像方法，包括以下步骤：

S1、将被测物体放置在X射线源与拼接平板探测器之间；

S2、第一平板探测器将穿透被测物体的X射线光电转换为第一模拟电信号，再通过第一平板驱动电路将模拟电信号转换为第一数字电信号；第二平板探测器将穿透被测物体的X射线光电转换为第二模拟电信号，再通过第二平板驱动电路将模拟电信号转换为第二数字电信号；

S3、采集第一数字电信号和第二数字电信号，通过以下方式计算第一平板探测器与第二平板探测器之间拼接的缝隙的图像数字电信号：

缝隙像素数字信号＝AVERAGE(缝隙像素的左侧相邻像素数字信号,缝隙像素的右侧相邻像素数字信号)；

S4、将所述第一数字电信号、第二数字电信号及缝隙的图像数字电信号输出至成像部件进行图像显示。

本发明提供的拼接平板探测器成像系统能够产生以下有益效果：

a、将现有的平板最大尺寸扩大到原来的两倍，有效探测区域面积可以扩大到原来的四倍；

b、中间拼接的缝可以控制到小于一个像素的尺寸，通过后续的图像算法修正图像从而可以达到无缝拼接的效果；

c、原先实际使用中两次成像拍片减少到只需要一次拍片，提高了工作的效率和实现真正临床的低剂量拍摄，规避原来二次拍摄后拼接图像失败的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的具有拼接平板探测器的成像系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的第一平板探测器的单体结构示意图；

图3是本发明实施例提供的拼接平板探测器的拼接结构示意图；

图4是本发明实施例提供的具有倾斜拼接面的拼接平板探测器的剖视图。

其中，附图标记包括：1-X射线源，21-第一平板探测器，211-第一TFT屏，212-第一衬底传感器玻璃，22-第二平板探测器，221-第二TFT屏，222-第二衬底传感器玻璃，31-第一平板驱动电路，32-第二平板驱动电路，4-数据采集系统，5-成像部件。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本发明的一个实施例中，提供了一种拼接平板探测器，如图3所示，包括拼接排列的第一平板探测器21和第二平板探测器22，所述第一平板探测器21与第二平板探测器22的成像有效区域之间拼接的缝宽小于或等于一个像素的尺寸。

如图2所示，所述第一平板探测器21包括第一TFT屏211和第一衬底传感器玻璃212，同样地，所述第二平板探测器22包括第二TFT屏221和第二衬底传感器玻璃222(未图示)，所述第一TFT屏211与第二TFT屏221之间的距离小于或等于一个像素的尺寸。

在本发明的一个优选实施例中，所述第一衬底传感器玻璃212与第二衬底传感器玻璃222的拼接面为具有相同倾斜角度的倾斜面，拼接后如图4所示，所述倾斜面与水平面之间的夹角范围优选为75-85°(优选为80°)。

在本发明的一个实施例中，提供了一种平板探测器拼接方法，包括：

将第一TFT屏设置在第一衬底传感器玻璃上，并使第一TFT屏的有效区域到第一衬底传感器玻璃的第一边缘的距离小于三分之一个像素的尺寸；

将第二TFT屏设置在第二衬底传感器玻璃上，并使第二TFT屏的有效区域到第二衬底传感器玻璃的第二边缘的距离小于三分之一个像素的尺寸；

将所述第一衬底传感器玻璃的第一边缘与第二衬底传感器玻璃的第二边缘拼接。

即参见图2，通过TFT的生产工艺控制第一TFT屏211的成像有效区域到第一衬底传感器玻璃212边的距离g<1/3像素的尺寸，其中g代表有效成像区域到传感器玻璃边的距离，这个距离的值<1/3像素的尺寸。

两片17×17尺寸的TFT经过拼接后得到图3的拼接平板探测器，第一TFT屏211和第二TFT屏221放置于衬底的玻璃上。控制左右两边有效区域之间的距离G＝2～3g<1个像素尺寸，中间拼接的缝可以控制到小于一个像素的尺寸，通过后续的图像算法修正图像从而可以达到无缝拼接的效果。

在本发明的一个优选实施例中，在将所述第一衬底传感器玻璃的第一边缘与第二衬底传感器玻璃的第二边缘拼接之前还包括：如图4所示，将所述第一衬底传感器玻璃的第一边缘的侧面设置为与水平面之间的夹角为90°+N的倾斜面，将所述第二衬底传感器玻璃的第二边缘的侧面设置为与水平面之间的夹角为90°-N的倾斜面，其中N的角度范围为5-15°。将拼接面设为倾斜斜面可以使得左右两边有效区域之间的距离G进一步缩小。

在本发明的一个实施例中，提供了一种具有拼接平板探测器的成像系统，如图1所示，所述成像系统包括X射线源1、拼接平板探测器、探测器驱动器、数据采集系统4及成像部件5，所述X射线源1包括X射线高压发生器和X射线球管，所述拼接平板探测器至少包括拼接排列的第一平板探测器21和第二平板探测器22，所述探测器驱动器至少包括与所述第一平板探测器21对应的第一平板驱动电路31以及与所述第二平板探测器22对应的第二平板驱动电路32；所述第一平板探测器21和第二平板探测器22均与数据采集系统4的输入端连接，所述数据采集系统4的输出端与成像部件5的输入端连接。

在本发明实施例中，所述第一平板探测器21和第二平板探测器22均为TFT平板探测器，所述第一平板探测器21包括第一TFT屏211和第一衬底传感器玻璃212，所述第二平板探测器22包括第二TFT屏221和第二衬底传感器玻璃222，所述第一TFT屏211与第二TFT屏221之间的距离小于或等于一个像素的尺寸。

在本发明的一个优选实施例中，所述第一平板探测器21与第二平板探测器22的拼接面为具有相同倾斜角度的倾斜面，所述倾斜面与水平面之间的夹角范围为75-85°。

在本发明的一个实施例中，提供了一种基于上述成像系统的成像方法，所述成像方法包括以下步骤：

S1、将被测物体放置在X射线源与拼接平板探测器之间；

S2、第一平板探测器将穿透被测物体的X射线光电转换为第一模拟电信号，再通过第一平板驱动电路将模拟电信号转换为第一数字电信号；第二平板探测器将穿透被测物体的X射线光电转换为第二模拟电信号，再通过第二平板驱动电路将模拟电信号转换为第二数字电信号；

S3、采集第一数字电信号和第二数字电信号，通过以下方式计算第一平板探测器与第二平板探测器之间拼接的缝隙的图像数字电信号：

缝隙像素数字信号＝AVERAGE(缝隙像素的左侧相邻像素数字信号,缝隙像素的右侧相邻像素数字信号)；通过以上方法，两片TFT有效成像区域之间的G通过图像处理和修复后将会达到无缝拼接的效果，实现大尺寸平板探测。

S4、将所述第一数字电信号、第二数字电信号及缝隙的图像数字电信号输出至成像部件进行图像显示，原先实际使用中两次成像拍片减少到只需要一次拍片，提高了工作的效率和实现真正临床的低剂量拍摄，规避原来二次拍摄后拼接图像失败的风险。

本发明能够扩大有效探测区域面积，控制两个探测器之间拼接的缝小于一个像素的尺寸，通过后续的图像算法修正图像从而可以达到无缝拼接的效果，实现较大型物体通过一次曝光即可获得完整成像，规避原来二次拍摄后拼接图像失败的风险。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。