自动曝光控制方法及自动曝光控制组件系统论文和设计

全文摘要

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。

主设计要求

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；其中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。

设计方案

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；

其中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。

2.根据权利要求1所述的自动曝光控制方法，其特征在于，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。

3.根据权利要求2所述的自动曝光控制方法，其特征在于，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。

4.根据权利要求3所述的自动曝光控制方法，其特征在于，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。

5.根据权利要求1所述的自动曝光控制方法，其特征在于，基于所述剩余时间控制所述射线源的曝光包括通过所述剩余时间的修正值控制所述射线源的曝光。

6.根据权利要求1所述的自动曝光控制方法，其特征在于，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。

7.根据权利要求1所述的自动曝光控制方法，其特征在于，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。

8.根据权利要求7所述的自动曝光控制方法，其特征在于，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。

9.根据权利要求1所述的自动曝光控制方法，其特征在于，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。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的自动曝光控制方法，其特征在于，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。

11.根据权利要求10所述的自动曝光控制方法，其特征在于，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。

12.一种自动曝光控制组件系统，其特征在于，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，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第二读出信号，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；其中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。

13.根据权利要求12所述的自动曝光控制组件系统，其特征在于，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，所述每一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。

14.根据权利要求12所述的自动曝光控制组件系统，其特征在于，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。

15.根据权利要求14所述的自动曝光控制组件系统，其特征在于，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。

16.根据权利要求15所述的自动曝光控制组件系统，其特征在于，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。

17.根据权利要求12-16中任意一项所述的自动曝光控制组件系统，其特征在于，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。

设计说明书

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；

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。

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；

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

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，通过设计图

自动曝光控制方法及自动曝光控制组件系统论文和设计

自动曝光控制方法及自动曝光控制组件系统论文和设计

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

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