專利名稱：用來校正數(shù)字x射線圖像的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來控制、獲取和處理數(shù)字輻射透視成像數(shù)據(jù)的方法、系統(tǒng)和設(shè)備，并特別涉及一種方法、系統(tǒng)和設(shè)備，用來校正數(shù)字X射線圖像，并將所獲取的數(shù)字輻射透視X射線成像數(shù)據(jù)變換成可由用于檢查患者軟組織和/或骨骼構(gòu)造的移動式C型臂X射線成像系統(tǒng)讀取的格式。
背景技術(shù)：
醫(yī)療成像是使用γ射線、X射線、高頻聲波、磁場、中子或帶電粒子等輻射以產(chǎn)生體內(nèi)構(gòu)造圖像的學科。在診斷輻射術(shù)中，使用輻射以檢測和診斷疾病，同時在干預(yù)輻射術(shù)中，使用輻射以治療疾病和身體異常。
輻射攝影術(shù)是由γ射線、X射線、中子或帶電粒子等輻射的透射而產(chǎn)生任何不透明標本的圖像的技術(shù)。當輻射束通過任何異質(zhì)物體而傳輸時，輻射取決于變化物體厚度、密度和化學組成而被不同地吸收。從物體中浮現(xiàn)的輻射形成輻射圖像，其接著直接在照像膠片上、或通過使用磷以首先創(chuàng)建可見光圖像，從而在圖像檢測媒介上顯影。輻射攝影術(shù)是測試物體內(nèi)部大致構(gòu)造的無損技術(shù)，并歷來用于醫(yī)療和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。輻射攝影術(shù)被用于無損檢測結(jié)核和骨折等醫(yī)療狀況、診斷血脈狀況、以及檢測裂紋、砂眼和疏松等材質(zhì)中的制造瑕疵。
X射線輻射攝影術(shù)在醫(yī)療和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用上有特別的作用。X射線是電磁輻射的一種形式，是由W·C·倫琴于1895年無心插柳地發(fā)現(xiàn)的。X射線也被稱作倫琴射線。在約西元1895年，倫琴發(fā)現(xiàn)X射線通過手等內(nèi)部物體傳播并使照像膠片感光，從而揭示出內(nèi)部構(gòu)造。X射線展示出不同于可見光的特性，并被倫琴命名為“X射線”，以“X”表示未知。例如，X射線不能由傳統(tǒng)的光學透鏡聚焦，而是使用復(fù)雜的聚焦技術(shù)。當今，X射線被歸入電磁輻射，其輻射頻率的范圍介乎2.4×1016Hz至5×1019Hz之間。多數(shù)X射線的波長小于原子，并因此以粒子形式與物質(zhì)相互作用，即如同光能子彈。X射線根據(jù)指數(shù)吸收定律而被物質(zhì)吸收
Iχ＝I0e-μχ＝I0e-(μ/ρ)ρχ(1.0)其中I0是X射線的初始強度；Iχ是穿過物體后的強度，該物體的厚度為χ，密度為ρ，線吸收系數(shù)為μ，而質(zhì)量吸收系數(shù)為μ/ρ。
X射線是通過恒星和類星體的內(nèi)部反應(yīng)等天體現(xiàn)象或通過X射線管等電子X射線發(fā)生儀而形成的。X射線管一般是使電子等帶電粒子穿過靜電場而加速并接著通過撞擊在固體靶子上驟然停止、從而產(chǎn)生X射線的。此撞擊將近軌的電子搬運到更高能態(tài)，從而使固體靶子電離。隨著固體靶子中的電子回到原能態(tài)，而產(chǎn)生X射線。X射線是通過使電子在真空中從陰極到陽極加速而在X射線管內(nèi)產(chǎn)生的，其需要或毋需粒子束定形和通過放置電極而加速。
X射線的電子檢測通常被稱作輻射攝影術(shù)或輻射透視術(shù)。在電子檢測前，輻射圖像被捕獲于照像膠片或顯示于螢?zāi)?。在螢?zāi)簧系腦射線的實時視察被稱作熒光透視術(shù)。不過，早在20世紀30年代已研發(fā)出了光倍增管(一種真空管)，以產(chǎn)生響應(yīng)于所收光線的電氣信號。光倍增管一般良好地響應(yīng)了光學范圍的光線，并因此常與發(fā)光材質(zhì)耦合，以檢測非光學電磁輻射。發(fā)光材質(zhì)將γ射線(由用于核醫(yī)療的放射性同位素發(fā)射)和X射線變換成光學射線。約1980年伊始，光倍增管/發(fā)光管檢測器一般被代之以非晶硅基礎(chǔ)上的光元件。
輻射透視術(shù)包括單片X射線檢測也即熒光攝影術(shù)、和多片X射線檢測也即熒光透視術(shù)。輻射乳房攝影術(shù)是一種輻射透視術(shù)，其中在感光前乳胸被使勁兒地壓扁，以得到最詳細的觀測和最小的輻射感光。計算機斷層掃描(“CT”)也叫作計算機軸向掃描(“CAT”)，這是一種輻射透視術(shù)，其中X射線管環(huán)繞人體轉(zhuǎn)動，同時發(fā)出窄X射線束。所接收的X射線束信息接著在計算機中合成，以產(chǎn)生二維或三維解剖醫(yī)療圖像。磁共振成像(“MRI”)是一種診斷程序，其中高強磁場使人體細胞內(nèi)細胞核的自旋對齊，以致各細胞核仿佛電波源，既接收也發(fā)射電波信號。接著將外部電波頻率施加于人體以打亂自旋的細胞核。在電波信號停止后，細胞核與所施加的磁場重新對齊，同時發(fā)射微弱的電波信號。這些微弱的電波信號相應(yīng)于不同的人體組織并被檢測以產(chǎn)生解剖圖像。
輻射透視術(shù)和相關(guān)的醫(yī)療診斷成像技術(shù)對穿透輻射使用精準控制，以及使用精準定時、以供結(jié)果所得圖像數(shù)據(jù)的檢測和處理。醫(yī)療診斷成像一般獲取并控制很大量的圖像數(shù)據(jù)，其接下來以很高的數(shù)據(jù)速率與計算機處理器材通信。為了提供對醫(yī)療診斷成像的生成、檢測和處理的控制，計算機工作站利用實時操作系統(tǒng)(“RTOS”)來控制操作。
通用電氣OEC系列9800是用來檢查患者體內(nèi)任何對患者軟組織和骨骼的傷害的移動式設(shè)備。在當前構(gòu)成中，在C型臂的一端設(shè)有X射線生成部件，而在C型臂的另一端設(shè)有X射線檢測器?；颊弑恢糜贑型臂兩端區(qū)域間的小車上，而X射線穿通患者的人體部位，為的是檢驗任何內(nèi)傷。通用電氣OEC系列9800所使用的X射線檢測器的各像素將X射線接收信號電平作為電氣信號輸出至電荷耦合器件(CCD)陣列，其輸出相應(yīng)的光信號電平。來自CCD陣列的數(shù)個像素的光信號聚焦在小型CCD面板(例如1英寸×1英寸面板)上的相應(yīng)像素區(qū)，而該信息被提供給工作站?；谒邮盏男畔?，該工作站為醫(yī)者等使用者輸出圖像以檢視。而且，基于所接收的圖像，該工作站可控制X射線發(fā)生器所輸出的X射線功率量、和X射線檢測器的接收特征。
當前的通用電氣OEC系列9800工作站以特定格式而接收來自CCD陣列的信息，該格式帶有水平同步、垂直同步、垂直空屏、水平空屏等(其類似于以往的TV格式、或如個人計算機的監(jiān)視器所使用的模擬圖像格式)。若數(shù)據(jù)以不同格式而接收，則工作站不能正確地處理數(shù)據(jù)。
有必要提供一種接口，其允許以不同格式輸出X射線檢測信號的X射線檢測器能夠與通用電氣OEC系列9800通信。而且，還有必要采取其他格式的數(shù)據(jù)并提供帶有H同步和V同步的以往格式下的數(shù)字數(shù)據(jù)的同步流。

發(fā)明內(nèi)容
因此想要提供一種校正數(shù)字X射線圖像的成像系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種圖像操縱系統(tǒng)，其包括裝置，用來接收數(shù)字像素數(shù)據(jù)、其對應(yīng)于檢測器面板上特定像素位置的像素電平。該系統(tǒng)還包括裝置，用來存儲偏置像素值、用于構(gòu)成檢測器面板的數(shù)個像素位置。該系統(tǒng)進而包括裝置，用來從所接收的數(shù)字像素數(shù)據(jù)中減去與從存儲裝置得到的特定像素位置對應(yīng)的偏置像素值，以提供減算結(jié)果。該系統(tǒng)再進而包括裝置，用來將該減算結(jié)果下移所定數(shù)位，以提供移位結(jié)果。該系統(tǒng)也包括裝置，用來將該移位結(jié)果附加至偏置像素值，以提供加算結(jié)果。該系統(tǒng)進而包括裝置，用來以加算結(jié)果來更新存儲裝置的對應(yīng)內(nèi)存位置、其對應(yīng)于特定像素位置。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種圖像操縱系統(tǒng)，其包括數(shù)字數(shù)據(jù)輸入部件，其被配置為接收數(shù)字像素數(shù)據(jù)、其對應(yīng)于檢測器面板上特定像素位置的像素電平。該系統(tǒng)還包括偏置存儲器，其被配置為存儲偏置像素值、用于構(gòu)成檢測器面板的數(shù)個像素位置。該系統(tǒng)進而包括減法器，其被配置為從所接收的數(shù)字像素數(shù)據(jù)中減去與從偏置存儲器得到的特定像素位置對應(yīng)的偏置像素值，以提供減算結(jié)果。該系統(tǒng)再進而包括移位器，其被配置為將該減算結(jié)果下移所定數(shù)位，以提供移位結(jié)果。該系統(tǒng)也包括加法器，其被配置為將該移位結(jié)果附加至偏置像素值，以提供加算結(jié)果。以加算結(jié)果來更新偏置存儲器的對應(yīng)內(nèi)存位置、其對應(yīng)于特定像素位置。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種圖像操縱方法，其包括接收數(shù)字像素數(shù)據(jù)、其對應(yīng)于檢測器面板上特定像素位置的像素電平。還方法還包括存儲偏置像素值、用于構(gòu)成檢測器面板的數(shù)個像素位置。該方法進而包括從所接收的數(shù)字像素數(shù)據(jù)中減去與從存儲步驟得到的特定像素位置對應(yīng)于的偏置像素值，以提供減算結(jié)果。該方法再進而包括將該減算結(jié)果下移所定數(shù)位，以提供移位結(jié)果。該方法也包括將該移位結(jié)果附加至偏置像素值，以提供加算結(jié)果。該方法進而包括以加算結(jié)果來更新存儲裝置的對應(yīng)內(nèi)存位置、其對應(yīng)于特定像素位置。


通過參照下面詳細的說明和附圖，本發(fā)明的上述和其他目的和特點將會變得更加清楚，其中圖1是包括主機、輻射發(fā)生系統(tǒng)和圖像檢測系統(tǒng)的成像系統(tǒng)的框圖；圖2(現(xiàn)有技術(shù))是平板檢測器的斜視圖；圖3(現(xiàn)有技術(shù))是圖2的平板檢測器沿III-III線的斷面視圖；圖4(現(xiàn)有技術(shù))是從防護金屬罩中移去的X射線檢測面板的斜視圖；圖5(現(xiàn)有技術(shù))是在非晶硅面板上形成的光元件陣列的原理圖；圖6(現(xiàn)有技術(shù))是非晶硅單面板檢測系統(tǒng)中電氣連接的框圖；圖7(現(xiàn)有技術(shù))是非晶硅分裂面板檢測系統(tǒng)中電氣連接的框圖；圖8(現(xiàn)有技術(shù))是分裂面板、心臟/外科數(shù)字X射線面板的原理圖；圖9(現(xiàn)有技術(shù))是分裂面板檢測系統(tǒng)中的列狀多片模塊和基準與調(diào)節(jié)板的框圖；圖10(現(xiàn)有技術(shù))是檢測器控制板的框圖；
圖11(現(xiàn)有技術(shù))是分裂面板輻射攝影數(shù)字X射線面板的原理圖；圖12(現(xiàn)有技術(shù))是非晶硅單面板檢測系統(tǒng)中電氣連接的框圖；圖13(現(xiàn)有技術(shù))是單面板乳房攝影數(shù)字X射線面板的原理圖；圖14(現(xiàn)有技術(shù))是具有冗余行多片模塊的分裂面板檢測系統(tǒng)中的電極連接的框圖；圖15是成像系統(tǒng)中控制和數(shù)據(jù)流的框圖，在該成像系統(tǒng)中未使用輔助圖像接口；圖16是用于實時輻射透視成像的軟件系統(tǒng)的框圖；圖17是用于實時輻射透視成像的硬件系統(tǒng)的框圖；圖18是檢測器幀節(jié)點的框圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的系統(tǒng)的框圖，在該系統(tǒng)中設(shè)有輔助圖像接口以將所接收的X射線數(shù)據(jù)變換成可由OEC 9800部件處理的格式；圖20描繪了根據(jù)本發(fā)明的至少一個實施例從阿波羅(20厘米)檢測器至OEC 9800部件的圖像流；圖21表示根據(jù)本發(fā)明的至少一個實施例用于第一優(yōu)選模式的格式，其中數(shù)據(jù)被提供給OEC 9800部件；圖22表示根據(jù)本發(fā)明的至少一個實施例用于第二優(yōu)選模式的格式，其中數(shù)據(jù)被提供給OEC 9800部件；圖23表示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的AIMI和DFN的功能圖；圖24表示根據(jù)本發(fā)明的至少一個實施例的成像系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成；圖25表示根據(jù)本發(fā)明的至少一個實施例由DFN和AIMI的各種FGPA內(nèi)編程的固件所實行的步驟；圖26表示根據(jù)本發(fā)明的第二實施例由AIMI的偏置模塊使用的偏置處理架構(gòu)2600；和圖27表示根據(jù)本發(fā)明的至少一個實施例對于DFN和AIMI的存儲器映射的一種可能實現(xiàn)。
具體實施例方式
在此參照了美國專利申請系列號09/774,549(通用電氣醫(yī)療系統(tǒng)案號RD-27,937)，其標題為《含檢測器幀節(jié)點的成像系統(tǒng)》，提交于2001年1月31日，并被授予與本申請同樣的受讓人，其內(nèi)容全部包含于此。圖1～18來自上述申請。
參照圖1，其描繪了一種用來控制、獲取和處理數(shù)字輻射透視圖像數(shù)據(jù)的方法、系統(tǒng)和設(shè)備。成像系統(tǒng)100包括輻射發(fā)生系統(tǒng)109、圖像檢測系統(tǒng)112、主機114、和檢測器幀節(jié)點304。主機114包括監(jiān)視器119、主機處理器115和主機存儲器117。根據(jù)一種構(gòu)造，成像系統(tǒng)100是圖像檢測監(jiān)視系統(tǒng)。根據(jù)另一種構(gòu)造，成像系統(tǒng)100的組件整體充當單個設(shè)備。
輻射發(fā)生系統(tǒng)109生成輻射以穿通物體106并由圖像檢測系統(tǒng)112檢測。根據(jù)一種構(gòu)造，輻射發(fā)生系統(tǒng)109包括X射線發(fā)生部件102，以生成并聚焦朝向物體106的輻射104。根據(jù)一種構(gòu)造，輻射104采用X射線的形式。根據(jù)另一種構(gòu)造，輻射104采取數(shù)個順序生成輻射串的形式。根據(jù)一種構(gòu)造，物體106是人體的形式，但也可是任何其他動物、獸類等的類型。在穿通物體106后，X射線104形成輻射圖像108，供以后檢測用。一般地，X射線由X射線發(fā)生部件102響應(yīng)于從X射線控制系統(tǒng)110輸出的控制信號而生成的。輻射圖像108由圖像檢測系統(tǒng)112接收并變換成數(shù)字輻射圖像。數(shù)字輻射圖像接著從圖像檢測系統(tǒng)112輸出并發(fā)送至主機114。主機114將電子控制提供給輻射發(fā)生系統(tǒng)109并提供給圖像檢測系統(tǒng)112。
圖像檢測系統(tǒng)112包括用來接收輻射圖像108的平板檢測器116。平板檢測器116在操作中變熱，并因此連接至用來提供電力和降溫的電源/冷卻器118。數(shù)字輻射圖像從平板檢測器116輸出至主機114。
圖2(現(xiàn)有技術(shù))平板檢測器116的斜視圖。平板檢測器116是在X射線攝影術(shù)中提供圖像接收器的單檢測器技術(shù)。例如，平板檢測器116取代了已有的普通膠片和聚光膠片(spot film)等X射線成像膠片，用于輻射攝影應(yīng)用。再者，為了精減包裝，平板檢測器116取代了成像強化器、視頻照像機、電影照像機和聚光成像等，用于數(shù)字輻射攝影術(shù)；并還用于數(shù)字熒光攝影術(shù)和數(shù)字熒光透視術(shù)。平板檢測器116的面積是26厘米×26厘米，用于心臟/外科數(shù)字X射線面板；45厘米×56厘米，用于輻射攝影數(shù)字X射線面板；和29厘米×34厘米，用于乳房攝影數(shù)字X射線面板。玻璃板126和金屬罩128圍繞并保護物理X射線接收器、電子檢測器材和關(guān)聯(lián)電子器件。在優(yōu)選構(gòu)成中，平板檢測器是阿波羅檢測器，由通用電氣醫(yī)療系統(tǒng)制造。
圖3(現(xiàn)有技術(shù))是圖2的平板檢測器116沿III-III線的斷面視圖。如圖示，輻射圖像108穿通玻璃板126并由X射線檢測面板134吸收。根據(jù)一種構(gòu)造，X射線檢測面板134為單面板X射線檢測面板。X射線檢測面板134是非晶硅X射線檢測面板。X射線檢測面板134包括發(fā)光層130，其將X射線輻射圖像108變換成光學輻射圖像132。發(fā)光層130通過蒸汽沈積在X射線檢測面板134、特別是非晶硅面板136上而施加。發(fā)光層130采取硫氧化釓Gd2O2S:Tb；或碘化銫CsI(T1)的形式。為了接收高能X射線，使用碘化銫發(fā)光層。
非晶硅面板136是光二極管/晶體管陣列，其接收光學輻射圖像132并將之變換成數(shù)個代表性圖像數(shù)據(jù)值138。圖像數(shù)據(jù)值138以模擬形式由接插電子器件140接收，并從面板136作為模擬圖像數(shù)據(jù)輸出。發(fā)光層130、非晶硅面板136和接插電子器件140通過本領(lǐng)域中的已知半導(dǎo)體技術(shù)形成于硅玻璃襯底144上。發(fā)光層130、非晶硅面板136、接插電子器件140和玻璃襯底144一道形成X射線檢測面板134。
圖4(現(xiàn)有技術(shù))是從金屬罩128中移去的X射線檢測面板134的斜視圖。如圖4(現(xiàn)有技術(shù))所示，非晶硅面板136形成數(shù)個光元件146。從各光元件146輸出的電氣信息取道于數(shù)個對應(yīng)的接插金手指150而發(fā)送至接觸引線148。接插金手指150提供接觸引線148與非晶硅面板136之間的連接。如圖示，發(fā)光層130形成于非晶硅面板136的頂上。
X射線檢測面板134提供帶有元件間小間距的感光器陣列，并且提供大量元件足以接收并檢測投射X射線輻射圖像。非晶硅面板136是在較大玻璃襯底上形成的薄膠片技術(shù)。11層非晶硅、各種金屬和絕緣體由等離子增強化學蒸汽沈積物(“PEVCD”)、濺蝕和月形液鍍層而沈積，以形成場效應(yīng)晶體管(“FET”)、二極管、接插件和觸點。X射線檢測面板134形成用于醫(yī)療和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的面板，特別是形成20厘米×20厘米的心臟/外科數(shù)字X射線面板；41厘米×41厘米的輻射攝影數(shù)字X射線面板；和19厘米×23厘米的乳房數(shù)字X射線面板。心臟/外科數(shù)字X射線面板具有200μm點距的1024列×1024行；輻射攝影數(shù)字X射線面板具有200μm點距的2048列×2048行；而乳房數(shù)字X射線面板具有100μm點距的1920列×2304行。
非晶硅提供了一些優(yōu)于單晶硅的優(yōu)點，用于形成平板檢測器，并特別與單晶硅區(qū)別。非晶硅的特征在于沒有確定形式，并沒有實在或明顯的晶體構(gòu)造。另一方面，單晶硅生成為單晶、切成晶片，接著被拋光以用于進一步精制成集成電路。非晶硅允許形成比單晶硅大得多的面板，因為不使用單晶的形成。然而，非晶硅出現(xiàn)了呈100～1000倍增加的缺陷，和切換速度的嚴重減小，其導(dǎo)致信號滯后和信號偏置特征。發(fā)光層130CsI(T1)將X射線變換成光學射線并蒸發(fā)在非晶硅面板136上，以提供其間的密切接觸。CsI(T1)形成針狀構(gòu)造，其仿佛數(shù)條光管線、以防止側(cè)向光擴散。再者，CsI(T1)提供與非晶硅層136的量子效應(yīng)極其班配的傳輸頻譜。
圖5(現(xiàn)有技術(shù))是在非晶硅面板136上形成的光元件陣列152的原理圖。如圖示，數(shù)個光元件154響應(yīng)于來自行線(n)、(n+1)、(n+2)、......等的掃描而被順序觸發(fā)。相應(yīng)地，沿列線(m)、(m+1)、(m+2)、......等讀出對應(yīng)的輸出。各光元件154包括光二極管156和場效應(yīng)晶體管158。二極管156借助偏移線160而偏移并借助場效應(yīng)晶體管158在適宜時刻而放電。場效應(yīng)晶體管158控制從適宜對應(yīng)列線進行電氣放電。在操作時，場效應(yīng)晶體管158通過脈動適宜行線而接通至高電壓，該行線是+11V量級上的脈動。場效應(yīng)晶體管158通過將適宜行線拉低而關(guān)斷，該行線在-11V量級上。
X射線感光在非晶硅光二極管156中創(chuàng)建了電子-空穴對，X射線檢測面板134造成部分放電。當場效應(yīng)晶體管158被接通時，光二極管156被充電，并測量給光二極管156充電所需的電量。在操作時，關(guān)斷全部行線，即在X射線感光時至-11V。行線接著被順序接通，即至+11V。在適宜列線上信號的模擬至數(shù)字變換被排成管線，以使來自行”n”的輸出從模擬信息變換成數(shù)字信息，同時讀出行”n+1”。用于模擬至數(shù)字變換的時期處在讀出各行線所用的時間量級上。
圖6(現(xiàn)有技術(shù))是根據(jù)一種構(gòu)造的平板檢測器116中電氣連接的原理圖。平板檢測器116包括單個非晶硅、X射線檢測面板134，其電氣耦合至數(shù)行多片模塊164和數(shù)列多片模塊166。為響應(yīng)來自行多片模塊164的順序觸發(fā)信號，全部列被同時讀出至列多片模塊166。列多片模塊166將從檢測面板134讀出的模擬信號變換成數(shù)字信號，其接下來由基準與調(diào)節(jié)板122接收。
基準與調(diào)節(jié)板122組合從列多片模塊166讀出的數(shù)據(jù)并將之輸出至檢測器控制面板124?？傊?，行多片模塊164接通或關(guān)斷場效應(yīng)晶體管158，同時列多片模塊166讀出各列信號?；鶞逝c調(diào)節(jié)板122將電壓提供給行與列模塊，同時交換相對于檢測器控制面板124的控制和數(shù)據(jù)信號。
圖7(現(xiàn)有技術(shù))是根據(jù)另一種構(gòu)造的平板檢測器116中電氣連接的原理圖。平板檢測器116原理上代表在心臟/外科數(shù)字X射線面板和輻射攝影數(shù)字X射線面板等中的電氣連接。如圖示，平板檢測器116包括心臟/外科分裂面板X射線檢測面板170，其具有第一面板部分172和第二面板部分174。根據(jù)本發(fā)明的實施例，分裂面板X射線檢測面板170是心臟/外科分裂面板X射線檢測面板。第一和第二面板部分172和174分別由行多片模塊176觸發(fā)。來自第一面板部分172的輸出由第一列多片模塊178接收而來自第二面板部分174的輸出相應(yīng)由第二列多片模塊180接收。
圖8(現(xiàn)有技術(shù))從原理上代表分裂面板170等分裂面板作為心臟/外科數(shù)字X射線面板182的一種構(gòu)成。心臟/外科數(shù)字X射線面板182由第一面板部分184和第二面板部分186形成。掃描線0～511出現(xiàn)在第一面板部分184和第二面板部分186中。因而，隨著行掃描線0的觸發(fā)，兩條行顯示線0和1023被同時激發(fā)，而對應(yīng)的列輸出線從第一面板部分184和第二面板部分186輸出。同理，隨著行掃描線1在第一面板部分184和第二面板部分186中被同時激發(fā)，對應(yīng)的列輸出線從第一面板部分184和第二面板部分186輸出。隨著來自各對應(yīng)面板部分的各掃描線的激發(fā)，來自各面板部分的全部列輸出線輸出其各自的值。因而，隨著行掃描線0的觸發(fā)，列輸出線0～1023被同時從第一面板部分184輸出而列輸出線1024～2047被同時從第二面板部分186輸出。
圖9(現(xiàn)有技術(shù))是列多片模塊178和180及其基準與調(diào)節(jié)板122的框圖。列多片模塊178接收來自第一面板部分172的列信號輸出，同時第二列多片模塊180接收來自第二面板部分174的列輸出信號。因而，來自第一列多片模塊178的輸出借助基準與調(diào)節(jié)板122而組合成組合信號輸出188，以由檢測器控制板124接收。同理，列多片模塊接收來自列1024～2047的列信號輸出，其接著被組合并傳送至基準與調(diào)節(jié)板122?；鶞逝c調(diào)節(jié)板122組合所接收的信號并輸出組合信號輸出189。集中地，含輸出188和輸出189的來自基準與調(diào)節(jié)板的組合輸出信號就是輸出195。
基準與調(diào)節(jié)板122包括第一組合部件192，用來組合來自多片模塊178的輸出，還包括第二組合部件194，用來組合對應(yīng)于列1024～2047的來自多片模塊180的輸出。各多片模塊178皆包括八片模擬讀出芯片(”ARC”)196，其將對應(yīng)輸出提供給數(shù)字讀出芯片(“DRC”)198。于是，來自DRC198的輸出由基準與調(diào)節(jié)板122接收。
各ARC芯片196皆利用非線性斜坡比較型模數(shù)變換器。各ARC芯片196還接收32路模擬輸入并將該數(shù)據(jù)變換成八通道復(fù)用12位串行灰度級編碼的數(shù)據(jù)。各DRC芯片198接收來自四片ARC芯片196的復(fù)用12位串行灰度級編碼的數(shù)據(jù)，執(zhí)行串行至并行變換，并將灰度級編碼變換成12位二進制碼。各ARC芯片196在比較器中將來自各數(shù)據(jù)線的信號與由對全部ARC196的全部通道都相同的數(shù)模變換器所生成的平方根編碼斜坡進行比較，從而對所接收的數(shù)據(jù)實行模數(shù)變換。斜坡電壓以規(guī)律的時鐘速率步進式地增加。當斜坡電壓與保持電壓一致時，比較器斷路，并鎖定斜坡計數(shù)器值。變換各數(shù)據(jù)線的時間至少相當于時鐘周期乘以變換全部所收列數(shù)據(jù)線所需的最小時鐘數(shù)量。斜坡的電壓階梯隨著信號增加而增加。量子噪聲隨著各信號的平方根而增加，因而階梯二階地增加，以致階梯大小占噪聲的固定比例。按上述，行和列模塊綁定的控制信號的接口條件使用32.5MHz量級的時鐘信號，用來緩沖在多片模塊178和180與檢測器控制板124之間的數(shù)據(jù)輸出。
圖10(現(xiàn)有技術(shù))是檢測器控制板124的框圖。一般地，檢測器控制板124接收12位二進制編碼數(shù)據(jù)”A”，其對應(yīng)于來自第一列多片模塊178的輸出188。檢測器控制板124還接收12位二進制編碼數(shù)據(jù)”B”，其對應(yīng)于來自第二列多片模塊180的輸出。各二進制編碼輸入A和B分別由寄存器200和202接收。來自寄存器200和202的輸出接著分別傳送至解碼查表(“LUT”)204和206。解碼LUT204和206是隨機讀寫存儲器，其實行從12位二進制二階編碼數(shù)據(jù)至16位二進制線性編碼數(shù)據(jù)的變換。
檢測器控制板124的操作受到控制部件208的控制?？刂撇考?08被形成為現(xiàn)場可編程門陣列(“FPGA”)。控制部件208從解碼LUT204接收16位像素數(shù)據(jù)并從解碼LUT206接收16位像素數(shù)據(jù)，接著將像素數(shù)據(jù)組合成32位字。該32位字接著輸出至圖像通信接口210。根據(jù)本發(fā)明的實施例，圖像通信接口210是光纖接口。各32位字是兩個16位像素的組合，其從檢測器控制板124分離輸出。各32位字所含的兩個像素可緊挨著，如在乳房單數(shù)字X射線面板224(以下詳細說明并參照圖13(現(xiàn)有技術(shù)))中那樣，也可從兩個分離面板接收，比如來自心臟/外科數(shù)字X射線面板182的第一面板部分184和第二面板部分186的輸出。輻射攝影數(shù)字X射線面板228在以下說明并參照圖11(現(xiàn)有技術(shù))，其也包括兩個面板部分230和232，并因此遵循心臟/外科數(shù)字X射線面板182的像素格式。分裂面板檢測系統(tǒng)對應(yīng)于心臟/外科數(shù)字X射線面板182和輻射攝影數(shù)字X射線面板228，其在顯示于傳統(tǒng)計算機監(jiān)視器上之前使用數(shù)據(jù)“重排序”。以下就檢測器幀節(jié)點304而更詳細地說明數(shù)據(jù)重排序。
圖像通信接口210將從控制部件208接收的32位字定時打入編碼/解碼部件212中。編碼/解碼部件212將所接收的各32位字變換成4個10位字，各具有糾錯碼。該10位字接下來由發(fā)送器214接收。發(fā)送器214將所接收的10位字變換成具有2位的串行數(shù)據(jù)，即時鐘位和信號位。發(fā)送器214將該2位數(shù)據(jù)輸出至光纖收發(fā)器216，以變換成光纖信號。光纖信號接著在圖像檢測總線377上發(fā)送至檢測器幀節(jié)點，其將在以下說明。根據(jù)一種構(gòu)成，圖像檢測總線377是光纖數(shù)據(jù)鏈路。同理，光纖收發(fā)器216接收來自圖像檢測總線377的光纖信號并將所接收的光學信號變換成2位數(shù)據(jù)信號，以由接收器218接收。接收器218接下來將含時鐘和數(shù)據(jù)信號的所接收的2位數(shù)據(jù)信號變換成具有糾錯碼的10位字。該10位字接著由編碼/解碼部件212接收，以變換成32位字，其存儲于寄存器220、然后發(fā)送至控制部件208。來自光纖收發(fā)器216的輸出還由光纖信號檢測部件222接收，以維持定時以及與控制部件208合作的協(xié)議。控制部件208由震蕩器224來計時?？刂撇考?08將控制信號取道控制線226而提供給基準與調(diào)節(jié)板122?？刂撇考?08最好是由加州圣何塞市的AltecInc制造的FPGA，F(xiàn)lex10k50。
圖11(現(xiàn)有技術(shù))從原理上代表分裂面板170等分裂面板檢測器，其作為輻射攝影數(shù)字X射線面板228。輻射攝影數(shù)字X射線面板228由第一面板部分230和第二面板部分232形成。輻射攝影數(shù)字X射線面板228是41厘米×41厘米并具有200μm點距的2048列×2048行。根據(jù)一種構(gòu)成，平板檢測器116具有2倍于圖7的實施例的行多片模塊176和2倍于圖7的實施例的列多片模塊180。隨著順序觸發(fā)各掃描線，全部列輸出線0～2047同時釋放來自第一面板部分230的像素信息，同時列輸出線2047～4095同時釋放來自第二面板部分232的像素信息。輻射攝影數(shù)字X射線面板228所占的面積近似為心臟/外科數(shù)字X射線面板182的4倍。輻射攝影數(shù)字X射線面板228用于胸透X射線等需要大表面積的應(yīng)用，而心臟/外科數(shù)字X射線面板182則在外科手術(shù)中的心臟熒光透視術(shù)等需要較小表面積的程序中找到用武之地。
圖12(現(xiàn)有技術(shù))是根據(jù)一種構(gòu)成的平板檢測器116中電氣連接的框圖。平板檢測器116包括由行多片模塊238觸發(fā)的單面板236。單面板236是借助列多片模塊240和242而讀出的。列多片模塊240和242置于單面板236的相對兩端，以使偶數(shù)列由列多片模塊240讀出而奇數(shù)列由列多片模塊242讀出。從單面板236的對側(cè)交替讀出列通過允許用于將單面板236連接至硬件的額外物理空間而增強列密度。
圖13(現(xiàn)有技術(shù))從原理上代表單面板236等單面板檢測器的一種構(gòu)成，例如乳房攝影數(shù)字X射線面板244。乳房攝影數(shù)字X射線面板244是19厘米×23厘米，具有具有100μm點距的1920列×2304行。乳房攝影數(shù)字X射線面板244共計具有2048列。然而，實際使用2048可用列中的1920列。其余128列遍布于數(shù)字X射線面板244中的列，以施行修補。列輸出線從乳房攝影數(shù)字X射線面板244的兩端交替輸出。此構(gòu)成允許制造時的簡易并簡化將硬件連接至乳房攝影數(shù)字X射線面板244的組裝。
乳房攝影數(shù)字X射線面板244中所含的128條修補線被用來修補由制造缺陷造成的開路的列地址線。修補線繞過地址線的兩端并被絕緣層分離。修補連接是通過使用激光以將地址線經(jīng)絕緣層熔合至修補線而施行的。在行地址線的情形中，行地址線使用平板檢測器116上的后備線而完整地修補，而因此讀出系統(tǒng)與修補無關(guān)。在列修補的情形中，來自修補線的數(shù)據(jù)以不同于平板檢測器116的序列輸出，以使數(shù)據(jù)借助后處理而排序。
圖14(現(xiàn)有技術(shù))是根據(jù)另一種構(gòu)成的平板檢測器116中電極連接的框圖。平板檢測器116包括兩套行多片模塊，即第一行多片模塊248和第二行多片模塊250。與第一和第二列多片模塊178和180不同，第一和第二行多片模塊248和250提供繞過面板行的冗余連接。因而，若第一或第二面板部分172或174出現(xiàn)缺陷，則各行從兩端之一選擇地被觸發(fā)，以保持行的數(shù)據(jù)完整性。
以上說明的平板檢測器116的各構(gòu)成均可憑冗余行多片模塊250形成以在面板形成的缺陷情形中保持數(shù)據(jù)完整性。
圖15是實時輻射透視成像系統(tǒng)300的框圖。系統(tǒng)300用于各種不同的醫(yī)療應(yīng)用并也用于工程、制造、設(shè)備測試和修補。系統(tǒng)300支持數(shù)個不同的檢測器面板并特別支持三種不同的檢測器面板設(shè)計族，即心臟/外科、輻射攝影術(shù)和乳房攝影術(shù)應(yīng)用。系統(tǒng)300包括從腳本309運行用戶應(yīng)用301的主機114。用戶應(yīng)用301借助獲取DLL 313和DFN設(shè)備驅(qū)動程序314來與檢測器幀節(jié)點304通信。
系統(tǒng)300取代了現(xiàn)有的圖像檢測控制子系統(tǒng)(“IDC”)，其基于TMS320-C80處理器和使用實時操作系統(tǒng)VXWORKS的PC。系統(tǒng)300對于熒光透視術(shù)達到30幀/秒獲取和1024×1024像素圖像的處理。圖像檢測總線377在主機114與檢測器控制板124之間提供1.25千兆位/秒的光纖通信鏈路。圖像檢測總線377特別在圖像檢測系統(tǒng)112的檢測器控制板124與檢測器幀節(jié)點(“DFN”)304之間通信，該DFN最好是周邊組件互連(“PCI”)卡，適宜連接至計算機通信總線302。根據(jù)一種構(gòu)成，計算機通信總線302是PCI總線，更具體地地是33MHz操作的PCI總線。根據(jù)另一種構(gòu)成，計算機通信總線302是以66MHz操作的PCI總線。檢測器控制板124自身最好是阿波羅共同檢測器控制印刷線路板(“PWA”)，由威斯康星州密爾沃基市的通用電氣醫(yī)療系統(tǒng)制造。阿波羅共同檢測器控制PWA用于各種應(yīng)用，包括完全現(xiàn)場數(shù)字乳房攝影術(shù)(“FFDM”)。使用檢測器幀節(jié)點304施行了將非實時主機114用于圖像獲取后的圖像處理。
系統(tǒng)300提供基于商業(yè)化單一或多處理器PC硬件的獲取與控制，這些PC硬件如由加州圣克拉拉市的英特爾公司制造的PENTIUM系列處理器。系統(tǒng)300是用于當前和預(yù)期的X射線形態(tài)的單一數(shù)據(jù)獲取和控制系統(tǒng)，并支持將該系統(tǒng)應(yīng)用于工程和制造。提供了一種靈活架構(gòu)以滿足改進的或未來技術(shù)的需要。
系統(tǒng)300支持單幀或多幀的圖像獲取，其帶有所支持的檢測器參數(shù)的幀至幀控制。所獲取的圖像中的一些行和一些列被支持作為輸入?yún)?shù)，同時提供來自外部幀觸發(fā)器的數(shù)據(jù)獲取定時的控制。系統(tǒng)300對于1024×1024陣列以30幀/秒、或?qū)τ?048×2048以7.5幀/秒獲取并觀察增益和偏置校正的圖像。系統(tǒng)300支持非實時操作系統(tǒng)來測試系統(tǒng)功能。根據(jù)操作配置，非實時操作系統(tǒng)是支持以C++為基礎(chǔ)的應(yīng)用程序的WINDOWSNT 4.0。模塊化軟件的構(gòu)造可為高級用戶和程序員提供對應(yīng)用程序的組合和對更直接的硬件訪問的支持。用戶編碼的測試程序和一般化數(shù)據(jù)獲取例程在分離模塊中提供。
系統(tǒng)300為單幀和多幀、包括單幀和多幀的區(qū)域提供對于原始、增益和偏置校正的數(shù)據(jù)的歸檔能力。對于剛得到和已歸檔的數(shù)據(jù)，皆支持單幀和多幀、以及對于單幀和多幀的區(qū)域的高解晰度顯示。輻射發(fā)生系統(tǒng)109或柵格控制X射線管的控制是通過實時總線接口而受支持的。具有2微秒定時解晰度的X射線發(fā)生器的實時觸發(fā)是隨多達16秒的可編程時延一道而受支持的。
系統(tǒng)300是這樣的實時圖像數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)其中圖像數(shù)據(jù)是以預(yù)定的幀速率而獲取的，而所獲取的圖像幀的數(shù)量是在獲取時確定的。在獲取之前，事件編譯器408通過設(shè)定在實時總線379上執(zhí)行重復(fù)觸發(fā)的時間而設(shè)定幀速率。同理，事件編譯器408通過延遲來自該重復(fù)觸發(fā)的至圖像檢測系統(tǒng)112的圖像請求命令而設(shè)定圖像獲取。在允許掃描平板檢測器116之前有一段集成時期，以處理磷中的延遲和光二極管陣列中電子-空穴對的收集。對于實時數(shù)據(jù)獲取，在從圖像檢測系統(tǒng)112至檢測器幀節(jié)點304的圖像數(shù)據(jù)傳送期間有最小緩沖，以使圖像檢測系統(tǒng)112和檢測器幀節(jié)點304同步操作。
根據(jù)一種構(gòu)成，系統(tǒng)300的配置如下計算機帶有PCI后臺(back plane)的單一/多PENTIUM系列處理器操作系統(tǒng)WINDOWSNT 4.0面板設(shè)計阿波羅201024×1024-數(shù)據(jù)重排序阿波羅402048×2048-數(shù)據(jù)重排序乳房32304×2048-壞列校正更小的感興趣區(qū)域獲取模式輻射攝影(孤立幀)實時(對于1024×1024圖像的30幀/秒)電影循環(huán)(對于1024×1024圖像的30幀/秒)硬件調(diào)試圖像處理偏置、增益、壞像素、乳房攝影術(shù)壞列顯示要求8位灰度級，包括γ校正實時視窗和級別包括縮放和平移的X射線型顯示應(yīng)用X射線支持簡易8位并行實時總線歸檔支持硬盤和可寫光盤驅(qū)動器系統(tǒng)300提供對上述現(xiàn)有IDC測試系統(tǒng)的改進。以前在現(xiàn)有技術(shù)的VXWORKS操作系統(tǒng)(“OS”)中解決的實時參數(shù)現(xiàn)在則是在檢測器幀節(jié)點(“DFN”)304中捕獲的，該DFN 304在操作上體現(xiàn)為單一PCI卡。檢測器幀節(jié)點(“DFN”)304含光纖通道通信電路、緩沖存儲器、PCI通信控制器、實時總線以控制X射線發(fā)生器和用來控制DFN 304上全部電路的一套固件可編程FPGA。外部PCI存儲器卡與DFN 304結(jié)合使用，以擴充計算機存儲器并提供對于原始像素X射線圖像數(shù)據(jù)的存儲。數(shù)據(jù)獲取的操作和后續(xù)數(shù)據(jù)處理需通過用戶寫入的應(yīng)用程序。函數(shù)庫訪問硬件功能并施行用戶在工程、設(shè)備修補和制造領(lǐng)域的不同需要。
圖15特別描繪了系統(tǒng)300的操作，于是此系統(tǒng)不含輔助圖像接口(其將在此申請的以后部分詳細說明)。事先需要圖像幀和關(guān)聯(lián)的獲取參數(shù)的精確序列以用于特定圖像獲取。因而，我們可以對于各幀指定相對于X射線脈沖的讀出延遲、檢測器參數(shù)等。這種屬性的說明是在腳本的幀序列310中捕獲的。應(yīng)用程序通過幀序列結(jié)構(gòu)來配置數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)并接著觸發(fā)系統(tǒng)以啟動幀的獲取。幀序列310將取決于對各測試實行的實驗類型而變化。在硬件級別上，獲取自身響應(yīng)于來自主機114的指令序列。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該指令是事件指令，總體被稱為事件序列312。各事件指令皆在準確定時的間隔處執(zhí)行。事件指令觸發(fā)了控制外部設(shè)備的事件，如通過在總線接上通信的命令等。例如，事件指令含32位控制字，其在圖像檢測總線377上發(fā)送至圖像檢測系統(tǒng)112，而X射線脈沖觸發(fā)指令在實時總線379上發(fā)送至輻射發(fā)生系統(tǒng)109?；趲蛄?10，構(gòu)建了需實行的這種事件指令的完整清單。事件序列312不必實時地構(gòu)建，并因此容易在運行非實時操作系統(tǒng)以支持事件編譯器的主機114上執(zhí)行。一旦知道了事件序列312，就將細節(jié)傳送給DFN 304，以供實時執(zhí)行。
圖15表示在圖像獲取期間通過系統(tǒng)300的控制信息和數(shù)據(jù)的流。如圖示，幀序列310借助腳本309而創(chuàng)建。幀序列310接著使用編譯器翻譯成事件序列312，該編譯器知道目標控制硬件的細節(jié)。事件序列312由測試控制部件311接收，接著發(fā)送至DFN設(shè)備驅(qū)動程序314，通過計算機通信總線302，并最終至檢測器幀節(jié)點304。接著，存儲事件序列312以預(yù)備執(zhí)行。事件序列312通過在計算機通信總線302上發(fā)送開始序列命令(Begin Sequence)而啟動。分配給主機114的實時控制的程度局限于事件序列312何時開始。爾后，主機114從圖像獲取處完全移去。
一旦事件序列312完成，主機114不僅檢索各種診斷和響應(yīng)，還檢索所獲取的數(shù)據(jù)，這些是在執(zhí)行事件序列期間記錄的。因此，主機114涉及前處理和后處理的職責，并因此從實時操作中完整地移去。
如圖示，檢測器幀節(jié)點304借助獲取控制部件324與計算機通信總線302進行命令和響應(yīng)的通信。事件序列312借助獲取控制部件324通信至事件隊列322。事件指令接著從事件隊列322發(fā)送至輻射發(fā)生系統(tǒng)109。在輻射的應(yīng)用期間，事件指令從圖像檢測系統(tǒng)112發(fā)送至事件隊列322。輻射透視圖像數(shù)據(jù)也由幀存儲325從圖像檢測系統(tǒng)112接收，接著發(fā)送至獲取控制部件324，以發(fā)送至主機114。在主機114中，圖像數(shù)據(jù)316通過DFN設(shè)備驅(qū)動程序314和獲取動態(tài)鏈接庫(“獲取DLL”)313而傳送，然后受到增益、偏置和壞像素校正部件318的增益、偏置和壞像素校正。在完成校正后，圖像數(shù)據(jù)與測試計算部件320接口，然后發(fā)送至磁盤檔案308。
圖16是用于實時輻射透視成像的軟件系統(tǒng)328的框圖。用戶應(yīng)用接口(“API”)330是軟件，其在主機114上運行并將獲取硬件鏈接至用戶應(yīng)用程序301。獲取DLL 313是與軟件系統(tǒng)328內(nèi)元素通信的軟件。獲取DLL 313與用戶API 330和DFN設(shè)備驅(qū)動程序314雙向通信。如圖示，DFN設(shè)備驅(qū)動程序314與檢測器幀節(jié)點304雙向通信，該檢測器幀節(jié)點304接下來又與輻射發(fā)生系統(tǒng)109和圖像檢測系統(tǒng)112通信。用戶API 330還與顯示庫335、圖像處理庫336和檔案庫337通信。
為了與軟件系統(tǒng)328通信，指令在Excel用戶接口339中預(yù)備好，接著由翻譯器331翻譯再由Per1腳本部件333接收。事件編譯器408還將信息輸出至二進制文件部件329。來自二進制文件部件329的輸出接著在用戶API 330、獲取DLL 313和DFN設(shè)備驅(qū)動程序314的控制下載入EP 374上的EAB存儲器474。二進制文件含控制事件序列312的信息。事件序列312可在高解晰度顯示器338上調(diào)試，以創(chuàng)建事件仿真器407中的定時信息。
圖17是用于實時輻射透視成像的硬件系統(tǒng)340的框圖。硬件系統(tǒng)340包括數(shù)據(jù)獲取和控制硬件。硬件系統(tǒng)340也是測試器硬件的框圖。除去檢測器幀節(jié)點304，其余硬件組件皆是商業(yè)化的現(xiàn)成品(“COTS”)。主機114受主機處理器115控制。根據(jù)本發(fā)明的另一種實施例，主機處理器115形成為一對一道操作的處理器對。根據(jù)本發(fā)明的又一種實施例，主機處理器115形成為數(shù)個相互連接的處理器。主機存儲器117由以下更詳細說明的計算機RAM 334和PCI RAM卡336形成。硬件系統(tǒng)340接收30幀/秒的1024×1024圖像(2M字節(jié))，其對應(yīng)于60M字節(jié)/秒的數(shù)據(jù)傳送速率。計算機通信總線302具有132M字節(jié)/秒的傳送速率。因為第一PCI子總線342的裁決，通過計算機通信總線302的傳送速率低于132M字節(jié)/秒。
硬件系統(tǒng)340包括DFN 304，其連接至計算機通信總線302。計算機通信總線302由第一PCI子總線342和第二PCI子總線346組成，由橋344連接。第二PCI子總線346借助小型計算機系統(tǒng)接口(“SCSI”)348與磁盤檔案308互連。第二PCI子總線還借助PCI圖形卡350連接至高解析讀顯示器350。第二PCI子總線346借助橋352連接至主機處理器115、圖形加速端口(“AGP”)356和計算機RAM 334。AGP 356是借助視頻卡連接監(jiān)視器119的高速圖形端口。
在實時模式中，PCI 302總線的裁決將減緩在第一PCI子總線342和第二PCI子總線346上數(shù)據(jù)傳送速率，以致30幀/秒的連續(xù)顯示速率可能由裁決沖突而確定。在硬件調(diào)試模式中，DFN硬件的測試通過將命令發(fā)送至DFN 304而開始于主機處理器115。此測試的結(jié)果(即，壞、好)被返回主機114。此硬件調(diào)試模式被用來運行將在說明書的后面說明的內(nèi)置自測(“BIST”)。在實時模式中，數(shù)據(jù)從DFN 304的緩沖存儲器直接發(fā)送至計算機RAM 334并幾乎同時顯示。
圖18是檢測器幀節(jié)點304的框圖。圖像檢測接口376與檢測器控制板124(以上參照圖10(現(xiàn)有技術(shù))已作了說明)通信，以從中接收圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，圖像檢測接口376是光纖接口。DFN存儲器部件380包括共計10個8M位SRAM。DFN存儲器部件380包括五個幀緩沖存儲器部件381，其各幀緩沖存儲器部件381皆含兩個8M位SRAM。當一個幀緩沖存儲器部件381飽滿時，數(shù)據(jù)從該部件讀出至計算機通信總線302，而數(shù)據(jù)接著寫入另一幀緩沖存儲器部件381。大幅圖像、如2048×2048直接讀入DFN存儲器部件380，而數(shù)據(jù)排序出現(xiàn)在數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)獲取處理器(“DAP”)372的控制下寫入期間。DAP 372和事件處理器(“EP”)374是FPGA，其用來控制實時總線接口378。實時總線接口378連接至實時總線379。EP 374還借助圖像檢測接口376控制數(shù)據(jù)相對于圖像檢測總線377的讀寫。計算機通信接口382體現(xiàn)為應(yīng)用特定集成電路(“ASIC”)形式的PCI接口，以控制局部總線384和計算機通信總線302之間的總線通信。如圖示，光纖測試接插件390與總線連接圖像檢測接口376和DFN控制部件370相接口。
圖像系統(tǒng)100提供對于數(shù)個不同用戶的支持，包括對于不同X射線圖像面板設(shè)計和應(yīng)用的支持。因而，提供了靈活測試以支持不同圖像獲取模式。圖像系統(tǒng)100所使用的獲取模式是以目標應(yīng)用和用戶來描述的。例如，呈現(xiàn)了至少對于四種特定模式的支持硬件調(diào)試、面板建立、單幀和實時。然而，圖像系統(tǒng)100的模型能力是就數(shù)據(jù)管理和帶寬考慮更一般地指定的。
圖19是表示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的成像系統(tǒng)中系統(tǒng)數(shù)據(jù)流的框圖，其中設(shè)有輔助圖像接口(“AIMI”)卡以將所接收的X射線數(shù)據(jù)變換成可由OEC 9800部件處理和顯示的格式。如前面所述，OEC 9800部件是用于心臟血管、畸形矯正和外科成像的移動式C型臂產(chǎn)品。使用AIMI卡可將用于成像數(shù)據(jù)的接口提供給OEC 9800部件。
圖19所示的PC主機2410類似于圖15所示的主機114，其中元素301被表示為或多或少不同的格式，其帶有裝載COEF文件部件1912并帶有R/W寄存器和R/W圖像存儲器1914。圖19所示的DFN 1920類似于圖18所示的DFN 304(但帶有不同固件)，其中PLX 1922對應(yīng)于計算機通信接口382，阿波羅檢測器116對應(yīng)于圖1所示的平板檢測器116。OEC 9800部件1940在前面的圖中未顯示，而其與AIMI卡1950直接通信，其中AIMI卡1950從DFN 1920的緩沖器中檢索圖像數(shù)據(jù)，將檢索的圖像數(shù)據(jù)變換成不同格式，并將重新格式化的圖像數(shù)據(jù)在低電壓微分信號(“LVDS”)線1960上發(fā)送至OEC 9800部件1940，其中變換后的數(shù)據(jù)的格式使得OEC 9800部件1940可接受之(從而處理之)。
圖19所示的本發(fā)明提供了這樣一種途徑即阿波羅(20厘米)檢測器116可借助這種途徑與OEC 9800部件1940集成，用于診療嘗試(爾后若嘗試成功則用于診療)。
圖20描繪了從阿波羅(20厘米)檢測器116至OEC 9800部件1940的圖像流(借助OEC 9800視頻輸入板2010來表示)，該部件是接收來自LVDS線1960的輸入數(shù)據(jù)的OEC 9800部件元素1940。在第一操作模式中，DFN 1920將圖像數(shù)據(jù)經(jīng)DMA在PCI總線(見圖15中計算機通信總線302)上輸出至PC主機存儲器(見圖15中的元素114)。然而，OEC 9800部件1940想要數(shù)據(jù)經(jīng)OEC 9800視頻輸入板2010上的定制電氣連接而輸入，并想要數(shù)據(jù)的格式類似于來自CCD照像機帶有V同步、H同步和時鐘的輸出。AIMI 1950也稱作DFN子卡，對數(shù)據(jù)進行格式化并將其經(jīng)專用電氣信號通信至OEC 9800視頻輸入板2010。此外，有一些控制信息在OEC 9800部件1940與DFN 1920之間交換。進而，AIMI 1950提供了足夠的運算能力以協(xié)助OEC 9800部件1940在必要時的為阿波羅檢測器116的面板校正。
圖21表示用于第一優(yōu)選模式的格式2100，其中數(shù)據(jù)被提供給OEC 9800部件1940，于是AIMI 1950將從DFN 1920(其自身從又阿波羅檢測器116得到數(shù)據(jù))得到的圖像數(shù)據(jù)變換成圖21所示的特定格式。此格式與以下的格式相同，即圖像增強數(shù)據(jù)在當前構(gòu)成中借助CCD照像機(未圖示)提供給OEC 9800部件1940。通過利用相同格式，阿波羅檢測器116可將X射線圖像數(shù)據(jù)以O(shè)EC 9800部件1940能理解的格式提供給OEC 9800部件1940，于是OEC 9800部件1940能接著處理該數(shù)據(jù)并將其顯示給(例如)急診室中的醫(yī)師。
圖22表示用于第二優(yōu)選模式的格式2200，其中數(shù)據(jù)被提供給OEC 9800部件1940，于是AIMI 1950將從DFN 1920得到的圖像數(shù)據(jù)變換成圖22所示的特定格式。
在其當前構(gòu)成中，DFN 1920具有三個測試接插件輸入/輸出端口J9-LB接插件、J10-FC接插件和J11-DAP接插件。在第一實施例中，至少利用這些接插件I/O端口中的兩個以將AIMI 1950與DFN 1920通信地耦合。而且，在優(yōu)選實現(xiàn)中，用于DFN 1920和AIMI 1950中的現(xiàn)場可編程門陣列(“FPGA”)是由Altera制造的FPGA；例如，可使用Altera的APEX20KE EP20K400EFC672 FPGA模型。然而，與那些FPGA一道使用的固件將根據(jù)此處所述的本發(fā)明的各種實施例的說明。
圖23表示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的AIMI 1950和DFN 1920的功能圖。如圖23所示，AIMI 1950包括五個分離存儲器2310A～2310E，其大小足以分別保持一個偏置映射和四個增益映射(被用于基于例如X射線強度值來修正數(shù)據(jù))。AIMI 1950還包括FPGA 2320，其耦合至DFN 1920的局部總線384。AIMI的FPGA 2320在局部總線384上對來自(DFN 1920的)數(shù)據(jù)地址處理器(“DAP”)2330的圖像數(shù)據(jù)進行DMA，實行任何想要的處理(例如像素偏置和增益處理)，并且將數(shù)據(jù)經(jīng)LVDS線1960通信至OEC 9800部件1940。在優(yōu)選構(gòu)成中，數(shù)據(jù)在LVDS線1960上以38.93×106Hz的像素時鐘(見圖21的模式1特征)輸出。DAP 372和事件處理器374由FPGA總線2305(也由局部總線384)彼此耦合，于是FPGA總線2305單獨專用于這兩個FPGA之間的數(shù)據(jù)傳送。DAP 372管理幀緩沖存儲器381并他們之中任一個充滿由檢測器116輸出的數(shù)據(jù)時即被通知。DAP 372接收來自檢測器的數(shù)據(jù)并寫入存儲器。因此DAP 372管理被寫入數(shù)據(jù)的存儲器地址并知道存儲器緩沖何時滿了。檢測器116毫不知道DAP 372用數(shù)據(jù)干什么了并因此不便于通知DAP372存儲器緩沖何時滿了。DAP 372經(jīng)在私有FPGA總線2305上發(fā)送的信號而通知事件處理器374幀緩沖存儲器381之一何時滿了。事件處理器374接著在局部總線384上將DMA命令下達給PLX 382，于是DMA命令由DFN驅(qū)動程序在事先(DFN 1920的設(shè)置期間)供給的。
當AIMI 1950不處在本系統(tǒng)中時，DMA命令包括原地址、目標地址、被傳送的字節(jié)數(shù)、DMA使能、DMA執(zhí)行，以及完成時通知。當DMA傳送完成時，PLX 382將中斷發(fā)送至DFN 1920以指示完成。
為實行將來自DFN 1920的數(shù)據(jù)變換成OEC 9800部件1940可讀取的格式所需的數(shù)據(jù)處理，AIMI的FPGA 2320通信地耦合至DFN 1920的局部總線384和FPGA總線374。在第一實施例的優(yōu)選實現(xiàn)中，AIMI 1950借助PCI可尋址寄存器接收配置信息。特別地，該配置信息由DFN 1920的計算機通信接口(在本申請中也稱作“PLX部件”或“PLX”)382從PCI總線(見圖15中的總線302)讀取，并以適宜的時鐘速率傳送至DFN 1920的局部總線384。AIMI 1950監(jiān)視局部總線384，并檢索分配給其PCI寄存器地址范圍的任何地址和對應(yīng)數(shù)據(jù)。在優(yōu)選實現(xiàn)中，局部總線384是36MHz的PCI總線。
當圖像數(shù)據(jù)由于檢測器116以DFN 1920的讀取而借助圖23所示的光纖通道接口2305從阿波羅檢測器116的DCB 124(見圖6)提供給DFN 1920時，圖像數(shù)據(jù)被寫入DFN 1920的一個或更多幀緩沖存儲器381。更詳細地，參照圖24，OEC 9800部件1940a)經(jīng)LVDS線1960從AIMI 1950接收圖像數(shù)據(jù)，b)按需要實行檢測器校正，c)將X射線開X射線使能信號(X-RAY_ONX-RAY_ENABLE)通信至AIMI 1950(和/或在一種替代實施例中經(jīng)專用控制線通信至PC DAS主機處理器2410)，和d)按需要將X射線開信號(X-RAY_ON)經(jīng)專用線通信至PC DAS主機處理器2410。PC DAS主機處理器2410a)初始化DFN 1920和AIMI 1950，b)當在系統(tǒng)中設(shè)有AIMI 1950時，在發(fā)送至DFN 1920(并由AIMI 1950讀取)的命令中關(guān)斷DMA開始，c)將適宜的應(yīng)用程序裝入DFN 1920的事件處理器374，和d)以脈沖模式處理X射線使能和X射線開信號。如圖24所示，PC DAS主機處理器2410借助DLL 313和DFN設(shè)備驅(qū)動程序314(仍見圖15)與DFN 1920通信。DFN1920a)運行由DAS主機處理器2410提供的應(yīng)用程序，b)配置阿波羅檢測器116和c)從阿波羅檢測器116得到X射線圖像。AIMI 1950a)實行存儲于DFN 1920的X射線圖像數(shù)據(jù)的DMA，b)必要時實行任何檢測器校正處理，c)實行X射線圖像數(shù)據(jù)的格式修正，和d)將格式修正后的數(shù)據(jù)在LVDS線1960上輸出至OEC 9800部件1940。
PC DAS主機處理器2410得到這樣的通知即系統(tǒng)中是否設(shè)有AIMI1950。若是設(shè)有，則X射線圖像數(shù)據(jù)不是借助至DFN 1920的DMA而發(fā)送至PC DAS主機處理器2410的，而是AIMI 1950實行存儲于DFN 1920的圖像數(shù)據(jù)的DMA并將其重格式化為不同格式(見圖21或圖22)以輸出至OEC9800部件1940。
AIMI 1950提供從阿波羅DCB 124通過DFN 1920經(jīng)由LVDS線1960進入AIMI 1950的數(shù)據(jù)路徑，其輸出格式是OEC 9800部件1940可接受的。AIMI 1950使能帶有(例如)生成測試圖譜的DCB的基本集成測試。面板大小、H空屏、V空屏參數(shù)是經(jīng)PCI可尋址寄存器而設(shè)定的，籍以提供仿真和系統(tǒng)集成的靈活度。而且，像素偏置處理和增益處理也可借助PCI可尋址寄存器而提供給AIMI 1950。
圖25表示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例由DFN 1920和AIMI 1950的各種FGPA內(nèi)編程的固件所實行的步驟。在第一種操作模式、即圖像系統(tǒng)中未設(shè)有AIMI 1950時，DFN 1920的事件處理器374受到DAP 372的通知即一個或多個幀緩沖存儲器381充滿了圖像數(shù)據(jù)，而事件處理器374在局部總線384上向PLX部件382下達DMA命令，于是將圖像數(shù)據(jù)借助PLX部件382和局部總線384而輸出至PC DAS主機處理器2410的存儲器(例如用來顯示在顯示部件上)。更詳細地，隨著DFN 1920從檢測器116讀取數(shù)據(jù)，DFN 1920將該數(shù)據(jù)存儲到一系列幀緩沖存儲器381中。當每一緩沖器滿時，DFN 1920經(jīng)由事件處理器374輸出至DFN 1920的PLX部件382的DMA命令而示意緩沖已滿。如此，圖像數(shù)據(jù)從幀緩沖存儲器中讀取并被發(fā)送至主機處理器2410。然而，在第二種操作模式、即圖像系統(tǒng)中設(shè)有AIMI 1950時，AIMI 1950才是實際要求DMA傳送的設(shè)備，因為DFN 1920在此情形中輸出了虛DMA命令。當AIMI 1950存在時的圖像數(shù)據(jù)傳送操作與當AIMI 1950不存在時的圖像數(shù)據(jù)傳送操作類似，但在此情形中由事件處理器374發(fā)出的DMA命令未宣稱DMA執(zhí)行和DMA使能位，從而導(dǎo)致由事件處理器374向PLX部件382下達的“虛”DMA命令。當AIMI 1950存在于系統(tǒng)中時所實行的步驟在以下詳細說明。
在圖25所示的第一步2510處，事件處理器374將DMA命令和設(shè)置信息發(fā)送至PLX 382(在圖18中也稱作計算機通信接口，其功能是將電氣接口提供給PCI總線)。在優(yōu)選實現(xiàn)中，事件處理器的地址為A000B8H的DMACMD寄存器對于各DMA被寫入PLX的DMACRS0寄存器。PC DAS驅(qū)動程序314響應(yīng)于DLL DFNBegin Sequence(DFN開始序列)命令而寫入事件處理器的DMACMD寄存器，其示意了檢索存儲于DFN 1920的圖像(從阿波羅檢測器的DCB 124得到)的開始時刻。不像第一操作模式、即AIMI1950不存在并因而DMA命令是“實”命令，在第二操作模式(其中AIMI 1950存在于系統(tǒng)中)DMA命令是“虛”DMA命令，因而在DMA命令中設(shè)定了禁止DMA傳送開始的位。于是，PLX 382不實行任何至PC DAS主機處理器2410的DMA傳送，因為DMA壓根兒就沒開始。
在圖25所示的第二步2520處，一個叫作AIMI_cardiac_DMA_setup的固件模塊(由AIMI 1950的FPGA 2320實行)監(jiān)視局部總線384尋找發(fā)送至PLX(地址0100H)的DMA命令。在觀察到第一DMA設(shè)置(因而此DMA設(shè)置是“虛”DMA設(shè)置)后，AIMI 1950鎖住第一DMA設(shè)置中的DMA參數(shù)并發(fā)送示意DMA完成的LINT(局部總線中斷)。此刻，DMA仍尚未被實行，但DFN 1920的DAP 372將不復(fù)用提供DMA數(shù)據(jù)的幀緩沖存儲器，直到已經(jīng)完成了對于構(gòu)成心臟圖像的兩個幀緩沖存儲器中每一個的DMA。此實行使得AIMI 1950在傳送開始時具有心臟圖像的兩半的地址。這保證了AIMI1950在獲取圖像并將其前一半發(fā)送至OEC 9800部件1940后不用等待圖像后一半的地址。這種延遲將違反AIMI/9800通信協(xié)議并導(dǎo)致硬件錯誤。在本發(fā)明中，DFN 1920對于重新排序的心臟數(shù)據(jù)實行每張圖像兩個DMA。此處所述的固件模塊以術(shù)語“cardiac”作為其名稱的一部分，其假設(shè)每張圖像有兩個DMA。
在觀察到LINT后，事件處理器374向PLX 382下達第二DMA設(shè)置，其同樣被鎖住(因為對于心臟數(shù)據(jù)，每張圖像有兩個DMA)。第二DMA設(shè)置命令也是“虛”DMA命令，其禁止了DMA傳送的開始。然而，AIMI 1950從局部總線384讀取第二DMA設(shè)置命令，并獲取對于從中讀取數(shù)據(jù)(在DMA傳送中)的DFN 1920的兩個幀緩沖存儲器381對應(yīng)的DMA參數(shù)。在獲取對于兩個幀緩沖存儲器381的DMA參數(shù)后，固件模塊AIMI_cardiac_DMA_setup將該信息發(fā)送至叫做AIMI_cardiac_DMA_image的固件模塊(也由AIMI 1950的FPGA 2320實行)，隨之一道發(fā)送的還有宣稱DMA設(shè)置已完成的控制信號。
在圖25所示的第三步到第五步2530、2540、2550處，AIMI 1950對來自DAP 372的圖像進行DMA并將其寫入AIMI 1950內(nèi)的FIFO，用于可能的數(shù)據(jù)操縱和經(jīng)LVDS線1960最終傳送至OEC 9800部件1940。特別地，DMA設(shè)置信息從固件模塊AIMI_cardiac_DMA_setup模塊發(fā)送至AIMI_cardiac_DMA_image模塊。在宣稱DMA設(shè)置完成(其在第二步結(jié)束時輸出，如上所述)后，AIMI 1950的AIMI_cardiac_DMA_image模塊鎖住來自AIMI1950的AIMI_cardiac_DMA_setup模塊的DMA參數(shù)。其接著裁決局部總線384，并開始DFN 1920的第一個幀緩沖存儲器部件381的DMA(在DAP 372的讀/寫控制下)。數(shù)據(jù)如同接收時一樣，被輸出至FIFO，其表示成圖25中的mf_dcfifo_32_4096模塊，從而被接收。前綴“mf_”此處用來表明AlteraQuartz mega函數(shù)，而“dc”表明雙時鐘，如在第一實施例的優(yōu)選構(gòu)成中所使用的。“mega”函數(shù)使用“ESB”資源，不同于FGPA上的設(shè)備邏輯。
DMA_FIFO_PAUSE跟蹤FIFO使用情況，并請求暫停寫入FIFO以防止FIFO溢出。當要求暫停時，DMA停止，而局部總線384被AIMI 1950釋放，直到清除了FIFO寫入暫停。這種清除可能是通過監(jiān)視目前在FIFO中保持的數(shù)據(jù)量，從而若目前的數(shù)據(jù)量至少為FIFO最大存儲容量以下的一定量(例如50％滿)，則清除FIFO寫入暫停。在多數(shù)類型的DMA的情形中，數(shù)據(jù)以快于從FIFO中讀取數(shù)據(jù)(通往OEC 9800部件1940)的速度而寫入FIFO。當清除了FIFO寫入暫停時，AIMI_cardiac_DMA_image模塊裁決局部總線384，并當其得到局部總線384的控制時從其中斷處繼續(xù)DMA。
DFN 1920的第二個幀緩沖存儲器部件381的DMA緊跟著第一DMA的完成。在完成第二個幀緩沖存儲器的DMA時，由AIMI 1950將LINT輸出至局部總線384，以示意DMA傳送的完成。由于這是第二LINT(第一個是由AIMI_cardiac_DMA_setup來發(fā)送的)，所以DFN 1940的DAP 372假設(shè)已傳送了整個圖像，并釋放幀緩沖存儲器部件381以供復(fù)用(為的是從阿波羅檢測器116讀取新圖像數(shù)據(jù)，其借用DCB 124提供給DFN 1940)。在優(yōu)選實現(xiàn)中，第一和第二DMA的源地址對于各圖像皆是相同的。這是因為由DAP 372實行的存儲器映射。
在圖25所示的第六步2560處，數(shù)據(jù)載入FIFO mf_dcfifo_32_4096，其是輸入和輸出時鐘不同的雙時鐘FIFO(在AIMI 1950內(nèi))。FIFO的輸出是LVDS時鐘速率的32位，以使時鐘與后續(xù)處理相容并與OEC 9800部件1940接收數(shù)據(jù)的時鐘速率相容。FIFO mf_dcfifo_32_4096將數(shù)據(jù)提供給偏置模塊，其能夠?qū)嵭邢铝刑幚碇籥)不修正數(shù)據(jù)而通過，b)在輸出數(shù)據(jù)之前使數(shù)據(jù)減去一個常數(shù)，c)在輸出數(shù)據(jù)之前將偏置提供給數(shù)據(jù)，和d)在輸出數(shù)據(jù)之前將偏置和增益提供給數(shù)據(jù)。如圖25所示，偏置模塊接收兩個分離的控制信號，X射線使能和X射線開，其示意阿波羅檢測器平板116何時從圖像發(fā)生器(例如見圖1)正在接收圖像信號輸出?；谶@些信號，用來提供圖像數(shù)據(jù)的適宜增益和/或偏置操縱的讀和寫的定時，與真實圖像信號的接收相協(xié)調(diào)。
如圖25中的第六步2560所示，在FIFO mc_dc_32_256與FIFOmf_fifo_32×1024之間設(shè)有偏置模塊。從檢測器平板的圖像數(shù)據(jù)減去常數(shù)的目的之一是縮小偏置以落入OEC 9800部件1940動態(tài)范圍內(nèi)。而且，在當將恒定照明信號直接提供給阿波羅檢測器平板116的時候，基于阿波羅檢測器平板116的各像素的像素信號電平，可能需要實行偏置處理，為的是考慮由于阿波羅檢測器平板116的組件(例如晶體管)的制造不均而造成的像素間波動。這些不均是借助偏置模塊而校正的，從而偏置模塊的操作將在下文中詳細說明。
像其他模塊一樣，偏置模塊是經(jīng)PCI可尋址寄存器而配置的，從而其可被控制以借助主機處理器來實行想要的像素偏置量和/或增益控制。
與DMA FIFO相同，AIMI模塊LVDS_FIFO_PAUSE跟蹤FIFOmf_fifo_32×128的使用情況，并當FIFO mf_fifo_32×128接近其最大存儲容量時請求偏置模塊掛起寫入。暫停信號當FIFO mf_fifo_32×1024下降至50％滿以下時宣告解除。
在圖25所示的第七步2570處，從FIFO讀取數(shù)據(jù)，以同步和空屏信號格式化，并在LVDS信號線1960上輸出至OEC 9800部件1940。特別地，模塊FIFO_to_9800按需要從FIFO mf_fifo_32×1024一次抽出兩個像素，并為OEC 9800部件1940而將其格式化。具體地，在第一實施例的優(yōu)選實現(xiàn)中，數(shù)據(jù)的兩個最高有效位(MSB)被略去，并插入H空屏和V空屏。圖像大小，V空屏和H空屏在參數(shù)寄存器中指定，其由AIMI 1950借助模塊AIMI_Slave2560和模塊AIMI_Decode 2570(其對由AIMI_Slave模塊2560接收的信息進行解碼)得到。AIMI_Slave模塊2560監(jiān)視DFN 1920的局部總線384以找出AIMI 1950范圍內(nèi)的任何PCI地址，而若找出，則其讀取這些地址和對應(yīng)數(shù)據(jù)，其接下來由模塊AIMI_Decode 2570來解碼。
在準備數(shù)據(jù)用于輸出至LVDS線1960(由OEC 9800部件1940從這些線上讀取)時，在優(yōu)選實現(xiàn)中，固件必須考慮來自9800的X射線脈沖和讀取阿波羅面板的同步，其由DFN 1920實行。OEC 9800部件1940使用V同步，用來同步X射線脈沖。DFN 1920使用DFN_Read_Request，用于何時讀取阿波羅面板的定時。
從AIMI 1950到OEC 9800部件1940的通信協(xié)議是基于30幀/秒的圖像通信，與X射線脈沖的FPS(幀/秒)無關(guān)。固件模塊Read_Panel知道來自AIMI寄存器空間的想要的X射線FPS。它協(xié)調(diào)X射線脈沖的面板讀取并當X射線未生成時還要保證面板被同步地讀取。這對于要求同步讀取的阿波羅檢測器116的正確操作很重要。從阿波羅數(shù)字檢測器讀取的圖像要求偏置和增益數(shù)據(jù)校正。偏置和增益隨各像素而異。當檢測器不受X射線照射時偏置隨時間而緩慢地變化并必須受監(jiān)視。增益是靜態(tài)的并僅需要估測一次。AIMI 1950可選擇地實行偏置和增益校正。再者，AIMI 1950支持恒定偏置和增益值，其提供部分檢測器校正，其中最終校正是其后在OEC 9800部件1940的處理中實行。下面將要說明本發(fā)明的第二實施例，并參照由AIMI 1950的偏置模塊實行的計算。在第二實施例中，實行偏置處理以使讀和寫由偏置模塊在連續(xù)時鐘周期中順序地實行。圖26表示由AIMI 1950的偏置模塊使用的偏置處理架構(gòu)2600，為的是對所接收的圖像數(shù)據(jù)實行偏置和/或增益處理，然后將該數(shù)據(jù)輸出至OEC 9800部件1940。
在第二實施例的優(yōu)選實現(xiàn)，各像素對應(yīng)于16位數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)由偏置模塊作為32位字而接收，籍以對應(yīng)于來自平板顯示器116的兩個相鄰像素的數(shù)據(jù)。各16位像素在分離的數(shù)據(jù)路徑中處理，并在圖26中或者以“_H”代表由偏置模塊接收的32位字的高16位，或者以“_L”代表由偏置模塊接收的32位字的低16位。圖26所示的構(gòu)造在兩條分離路徑上同時處理兩個像素。盡管這種構(gòu)造要求更多元件、即兩個加法器和一個移位器，但它是個優(yōu)選構(gòu)造，因為在本發(fā)明中僅利用了AIMI 1950的FGPA 2320的一小部分，籍以允許使用FGPA 2320的附加部分而很少資源使用開銷，同時還允許更簡易和更快的數(shù)據(jù)流。
憑借圖26所示的構(gòu)造，通過多路轉(zhuǎn)換器設(shè)定和存儲器使能，偏置模塊可被配置為同一變換(不處理輸入數(shù)據(jù))、減去常數(shù)、和/或計算偏置掩碼和進行偏置校正。在第二實施例的優(yōu)選實現(xiàn)中，移位量、減算常數(shù)和X射線開信息是經(jīng)PCI可尋址寄存器而設(shè)立的。
圖26所示的偏置模塊架構(gòu)包括設(shè)在“_H”像素路徑上的第一加法器2620、第一移位器2625、第二加法器2630和第一增益多路轉(zhuǎn)換器2635。而且，第三加法器2640、第二移位器2645、第四加法器2650和第二增益多路轉(zhuǎn)換器2655設(shè)在“_L”像素路徑上。來自這兩條路徑的輸出被提供給第一多路轉(zhuǎn)換器(MUX)2660，其將輸出數(shù)據(jù)提供給圖25所見的mf_fifo_32×128。
再回到圖26，偏置存儲器2665設(shè)在偏置模塊架構(gòu)2600中，從而根據(jù)第二MUX 2670的設(shè)定，偏置存儲器2665從第一和第二路徑接收反饋數(shù)據(jù)或接收“常數(shù)”數(shù)據(jù)?！俺?shù)”數(shù)據(jù)可從(例如)OEC 9800部件1940直接提供，以校正圖像數(shù)據(jù)，以致它可被接收并正確地顯示于OEC 9800部件1940的顯示部件。
反饋至偏置存儲器2665的路徑提供了最近偏置值的反饋值，其是為阿波羅平板顯示器116的對應(yīng)像素位置而提供的，從而從輸入像素值(取決于路徑，或是_H像素或是_L像素)中減去該對應(yīng)像素偏置值。下面參照_H路徑，其中為_L路徑也提供了類似配備，第一加法器2620的減算結(jié)果下移特定量，例如下移4位，以提供對應(yīng)于第一加法器2620的輸出的1/16的值。移位后的值接著附加至由偏置存儲器2665輸出的像素偏置值，并將加算結(jié)果饋至第二MUX 2670的一個端口。當偏置模塊自動操作(毋需由OEC 9800部件1940提供的偏置控制)時，反饋值被用來創(chuàng)建新像素偏置值，以寫入偏置存儲器2665，用于從平板顯示器116輸出的下一圖像的對應(yīng)像素位置。(此對應(yīng)于一階時域無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器y(i)＝y(tǒng)(i-1)+s*(x-y(i-1))。)圖26還表示了讀地址控制計數(shù)器2690和寫地址控制計數(shù)器2695，其各提供輸出至第三MUX 2685，籍以從偏置存儲器2665中檢索適宜的像素偏置值，或?qū)⑦m宜的更新后的像素偏置值寫入偏置存儲器2665。如上述，在一個時鐘周期中實行讀處理(相對于偏置存儲器2665)，而在下一個時鐘周期中實行寫處理(相對于偏置存儲器2665)，再下一個時鐘周期中實行讀處理，再下一個時鐘周期中實行寫處理，以此類推。此讀和寫周期的交織相對于與輸出數(shù)據(jù)速率保持一致不帶來問題，這里由于將DMA數(shù)據(jù)提供給AIMI 1950的速率比數(shù)據(jù)在LVDS線1960上輸出至OEC 9800部件1940的速率要快。
而且，憑此結(jié)構(gòu)，當平板檢測器116沒有接收圖像數(shù)據(jù)、由此AIMI 1950也沒有接收圖像數(shù)據(jù)時，偏置模塊被配置為以正確的格式(例如參見圖21或圖22中的格式)將“零”在LVDS線1960上輸出至OEC 9800部件1940。這是因為OEC 9800部件1940不論有無正在實行的成像皆接收數(shù)據(jù)，從而“零”數(shù)據(jù)被OEC 9800部件1940處理為“空”(例如白屏)顯示。
如上述，當AIMI 1950實行偏置圖像校正時，它需要知道平板檢測器116何時進行X射線感光。當平板檢測器116進行X射線感光時，將偏置映射作用于感光數(shù)據(jù)。在優(yōu)選實現(xiàn)中，將雙緩沖用于面板讀出像素重排序，而使得一幀延遲出現(xiàn)在處理鏈條中出現(xiàn)偏置圖像校正處理的一點之前。如此，AIMI1950要求以不少于一幀延遲地得到X射線感光的通知。為此，外部信號，即X射線開由OEC 9800部件1940生成，并由AIMI 1950接收以判定X射線感光何時出現(xiàn)。在一種優(yōu)選構(gòu)成中，AIMI 1950具有PCI可尋址寄存器，其被譯成外部信號X射線開。
在第二實施例的一種替代構(gòu)成中，AIMI 1950判定幀是否自動感光。在DMA設(shè)置之后但又在DMA數(shù)據(jù)傳送開始之前，在DFN 1920的幀緩沖存儲器部件381中具有整個幀。在此第二實施例的替代構(gòu)成中，圖像數(shù)據(jù)的中央一小部分被讀取、平均、并與閾值比較以判定它是否對應(yīng)于X射線感光數(shù)據(jù)。該閾值是ARC斜坡的函數(shù)，并以ARC斜坡的變更來更新。
在本發(fā)明的第三實施例中，X射線脈沖在平板顯示器116的讀取之間同步。對于脈沖(例如電影)X射線操作模式，有可能將X射線脈沖同步到在平板顯示器116的讀取之間出現(xiàn)。例如，讀取20厘米的阿波羅面板需要21毫秒，而剩余時間(對于30幀/秒，即12毫秒)可用于X射線脈沖。
在第三實施例中，由X射線發(fā)生器輸出的X射線脈沖相對于由AIMI1950產(chǎn)生的垂直同步脈沖而啟始。X射線以熒光或連續(xù)模式從垂直同步的引導(dǎo)邊緣(開始)啟始。在電影脈沖模式中，脈沖持續(xù)時間從3毫秒到10毫秒，并從垂直同步的引導(dǎo)邊緣啟始。X射線將始于此邊緣的7微秒±3微秒處。
在第一至第三實施例中，位于AIMI主機處理器的PC DAS應(yīng)用程序借助AIMI 1950將ARC斜坡變更通信至DFN 1920。偏置存儲器(見圖26)中的值可基于ARC斜坡的變更而重設(shè)。為此，PC DAS應(yīng)用程序?qū)ffset_Reset(偏置_重置)信號發(fā)送至AIMI 1950。AIMI 1950能夠存儲四個不同的增益映射(見圖23中的存儲器2310B-存儲器2310E)，以考慮到使用了不同的ARC斜坡。
在本發(fā)明的第四實施例中，X射線圖像的90°旋轉(zhuǎn)由DFN 1920的DAP372實行，其將所接收的數(shù)據(jù)重排序并將重排序后的數(shù)據(jù)寫入幀緩沖存儲器部件381。地址生成邏輯(以實現(xiàn)90°旋轉(zhuǎn))被并合在DAP 372內(nèi)以完成此任務(wù)。根據(jù)操作員命令，圖像數(shù)據(jù)的90°旋轉(zhuǎn)提供OEC 9800部件1940處的圖像數(shù)據(jù)的偽上仰顯示。
相對于上述各實施例，PC DAS主機處理器2410實行數(shù)種重要功能。PCDAS主機處理器2410容納該9800主機應(yīng)用程序，如圖24所示，從而那些應(yīng)用程序負責基本的初始化和控制。在啟動時，9800DAS應(yīng)用程序打開與DFN DLL的COMM會話，并初始化DFN 1920和AIMI 1950(經(jīng)PCI可尋址寄存器)。在打開與DFN DLL的COMM會話并初始化硬件后，9800DAS應(yīng)用程序?qū)OEF文件載入DFN 1920。COEF文件是用于DFN的事件處理器372的二進制可執(zhí)行文件。該COEF文件將a)初始化檢測器平板116，b)以30幀/秒從檢測器平板116讀取輸出，以及如需要c)通過使用隊列變量和/或RS485線，提供對ARC LUT、幀速率和檢測器參數(shù)的實時控制。隊列變量是經(jīng)PCI寫入而設(shè)定的，而RS485代表AIMI 1950和DFN 1920之間的專用電纜。
將隊列變量用于控制意味著OEC 9800部件1940將控制信息經(jīng)串行或某種其他鏈接而通信至9800DAS應(yīng)用程序。類似地，AIMI 1950需要控制信號，用于偏置和增益檢測器校正，以及用于幀速率。對于DFN 1920，控制信號的執(zhí)行可經(jīng)專用線路(例如，經(jīng)LVDS信號線1960從OEC 9800部件1940至AIMI 1950)，或借助9800DAS應(yīng)用程序經(jīng)PCI寫入。為使AIMI 1950實行偏置校正，其設(shè)有X射線開(X_RAY_ON)信號，其指示X射線發(fā)生器何時輸出X射線。為使AIMI 1950實行增益校正，其設(shè)有Ramp_Sel PCI寄存器，其指示X射線的輸出功率電平。幀速率變更也被通信至AIMI 1950，以達到使他們影響垂直空屏和水平空屏參數(shù)的程度。
圖27表示對于DFN 1920和AIMI 1950的存儲器映射2710的一種可能實現(xiàn)。在圖27中，PCI寄存器地址E00000～FFFFC被分配給圖像重映射，PCI寄存器地址C00000～DFFFC被分配給DFN 1920的PLX，PCI寄存器地址B80000～B800FC被分配給AIMI 1950，PCI寄存器地址B00000～B000FC被分配給DFN 1920的DAP 372，PCI寄存器地址A00000～A00200被分配給DFN 1920的事件處理器374，而PCI寄存器地址000000～9FFFFC被分別分配給DFN 1920的五個幀緩沖存儲器部件381。
在第一至第四實施例的優(yōu)選實現(xiàn)中，AIMI 1950設(shè)有一套32個32位PCI可尋址寄存器。這些寄存器被用于配置、控制通信和狀態(tài)報告。頭12個寄存器是”狀態(tài)”寄存器，其由AIMI 1950設(shè)定并對局部總線384僅僅只讀。例如，AIMI 1950內(nèi)FIFO的當前狀態(tài)可存儲于一個或多個狀態(tài)寄存器。接著的四個寄存器是”錯誤”寄存器，其是由AIMI 1950設(shè)定并僅由局部總線384來清除其中任何寄存器。例如，當mf_fifo_32×128 FIFO中沒有數(shù)據(jù)要輸出至LVDS線1960時，“FIFO空”錯誤訊息可存儲于錯誤寄存器之一。末尾16個寄存器是參數(shù)寄存器，并由AIMI 1950和局部總線384共同讀/寫?！癡_同步”、“H_同步”、“H_空屏的后沿和前沿大小”、“V_空屏的后沿和前沿大小”、“線周期”、“DMA地址寄存器0”、“DMA地址寄存器1”和“偏置參數(shù)”等參數(shù)是由AIMI 1950從局部總線384得到的，并存儲于對應(yīng)的該16個參數(shù)寄存器之一。
由于本發(fā)明在不脫離其精神或原則特征的情況下，可以按數(shù)種形式來實施，故這些實施例是描繪性而非限定性的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)注意到在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下，可以對這些實施例進行各種變形。因而，本發(fā)明的范圍是由權(quán)利要求書而非由前面的說明來限定的，而全部落入權(quán)利要求書的界限、或這些界限的等價物的變形由權(quán)利要求書涵蓋。例如，盡管本發(fā)明的說明是相對于用來以O(shè)EC 9800適宜的格式來提供數(shù)據(jù)的接口部件的，但它也可應(yīng)用于任何其他類型的數(shù)據(jù)格式，以適應(yīng)另一種類型的被配置為接收并處理圖像數(shù)據(jù)的設(shè)備。而且，盡管對AIMI DMA檢索處理的說明是相對于心臟數(shù)據(jù)的，每張圖像有兩個DMA，但它也可應(yīng)用于非心臟數(shù)據(jù)，從而每張圖像僅需要一個DMA。
權(quán)利要求
1.一種圖像操縱系統(tǒng)，包括裝置(_L，_H)，用來接收對應(yīng)于檢測器面板上特定像素位置的像素電平的數(shù)字像素數(shù)據(jù)；裝置(2665)，用來為用于構(gòu)成所述檢測器面板的數(shù)個像素位置中的每一個存儲偏置像素值；裝置(2620，2640)，用來從所接收的數(shù)字像素數(shù)據(jù)中減去與從所述存儲裝置得到的特定像素位置對應(yīng)的偏置像素值，以提供減算結(jié)果；裝置(2625，2645)，用來將所述減算結(jié)果下移預(yù)定數(shù)目的位，以提供移位結(jié)果；裝置(2630，2650)，用來將所述移位結(jié)果附加至所述偏置像素值，以提供加算結(jié)果；和裝置(2690，2695，2685)，用來以所述加算結(jié)果來更新所述存儲裝置的對應(yīng)于特定像素位置的對應(yīng)內(nèi)存位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像操縱系統(tǒng)，其中所述接收裝置在每一時鐘周期接收兩個像素數(shù)據(jù)(_L，_H)，而且其中對應(yīng)于所述兩個像素數(shù)據(jù)之中第一個的信息在第一處理路徑上處理，該第一處理路徑上分離于第二處理路徑，在第二處理路徑上處理對應(yīng)于所述兩個像素數(shù)據(jù)之中第二個的信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像操縱系統(tǒng)，其中所述圖像操縱系統(tǒng)設(shè)在從檢測器幀節(jié)點接收數(shù)據(jù)的第一FIFO(mf_dcfif)與將數(shù)據(jù)提供給圖像控制和顯示部件(1940)的第二FIFO(mf_fif)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的圖像操縱系統(tǒng)，進一步包括多路轉(zhuǎn)換器(2770)，其在第一輸入端口上接收來自所述加算裝置的所述加算結(jié)果的輸出，并且在第二輸入端口上接收來自的所述圖像控制和顯示部件的常數(shù)值，其中所述多路轉(zhuǎn)換器輸出所述加算結(jié)果和所述常數(shù)值之一，以存儲于所述存儲裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的圖像操縱系統(tǒng)，其中所述多路轉(zhuǎn)換器接收來自所述圖像顯示器的控制信號，該控制信號關(guān)于將來自第一和第二輸入端口哪一個的數(shù)據(jù)輸出至所述存儲裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像操縱系統(tǒng)，其中偏置像素值在特定時鐘速率的偶數(shù)時鐘周期處被寫入所述存儲裝置，而其中偏置像素值在特定時鐘速率的奇數(shù)時鐘周期處從所述存儲裝置讀取，以用于處理輸入圖像數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像操縱系統(tǒng)，其中偏置像素值在特定時鐘速率的奇數(shù)時鐘周期處被寫入所述存儲裝置，而其中偏置像素值在特定時鐘速率的偶數(shù)時鐘周期處從所述存儲裝置讀取，以用于處理輸入圖像數(shù)據(jù)。
8.一種圖像操縱系統(tǒng)，包括數(shù)字數(shù)據(jù)輸入部件(_L，_H)，其被配置為接收對應(yīng)于檢測器面板(116)上特定像素位置的像素電平的數(shù)字像素數(shù)據(jù)；偏置存儲器(2665)，其被配置為為用于構(gòu)成所述檢測器面板的數(shù)個像素位置中的每一個存儲偏置像素值；減法器(2620，2640)，其被配置為從所接收的數(shù)字像素數(shù)據(jù)中減去與從所述存儲器得到的特定像素位置對應(yīng)的偏置像素值，以提供減算結(jié)果；移位器(2625，2645)，其被配置為將所述減算結(jié)果下移預(yù)定數(shù)目的位，以提供移位結(jié)果；以及加法器(2630，2650)，其被配置為將所述移位結(jié)果附加至所述偏置像素值，以提供加算結(jié)果，其中以所述加算結(jié)果來更新所述存儲器的對應(yīng)于特定像素位置的對應(yīng)內(nèi)存位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的圖像操縱系統(tǒng)，所述圖像操縱系統(tǒng)設(shè)在從檢測器幀節(jié)點接收數(shù)據(jù)的第一FIFO(mf_dcfif)與將數(shù)據(jù)提供給圖像控制和顯示部件(1940)的第二FIFO(mf_fif)之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的圖像操縱系統(tǒng)，進一步包括多路轉(zhuǎn)換器(2770)，其在第一輸入端口上接收來自所述加法器的所述加算結(jié)果的輸出，并且在第二輸入端口上接收來自的所述圖像控制和顯示部件的常數(shù)值，其中所述多路轉(zhuǎn)換器輸出所述加算結(jié)果和所述常數(shù)值之一，以存儲于所述存儲器。
全文摘要
一種圖像校正系統(tǒng)和方法，包括數(shù)字數(shù)據(jù)輸入部件(L，H)，其被配置為接收對應(yīng)于檢測器面板(116)上特定像素位置的像素電平的數(shù)字像素數(shù)據(jù)。偏置存儲器(2665)為構(gòu)成檢測器面板的數(shù)個像素位置存儲偏置像素值。減法器(2620，2640)從所接收的數(shù)字像素數(shù)據(jù)中減去與從偏置存儲器得到的特定像素位置對應(yīng)的偏置像素值，以提供減算結(jié)果。移位器(2625，2645)將減算結(jié)果下移預(yù)定數(shù)目的位，以提供移位結(jié)果。加法器(2630，2650)將移位結(jié)果附加至偏置像素值，以提供加算結(jié)果。以加算結(jié)果來更新所述偏置存儲器的對應(yīng)內(nèi)存位置，其對應(yīng)于特定像素位置。偏置存儲器中的信息被用來校正數(shù)字圖像。
文檔編號G06T5/00GK1518953SQ20041000241
公開日2004年8月11日 申請日期2004年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月29日
發(fā)明者戴維·A·蘭甘, 戴維 A 蘭甘 申請人:通用電氣公司