СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАЗРЕШЕНИЯ УСТРОЙСТВА ПОЛУЧЕНИЯ ЦИФРОВОГО РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ Российский патент 2024 года по МПК G12B13/00 

Изобретение относится к технической области сканирования для получения цифровых изображений с теневых рентгенографических сканирующих устройств (СУ) планшетного и барабанного типов, а также плоскопанельных детекторов, и представляет собой способ градуировки полученных изображений.

В настоящее время полученные с использованием СУ цифровые изображения подвержены искажениям, появлению которых способствуют неравномерности расположения чувствительных элементов линейки фотоприемников, ошибки позиционирования пластины при протяжке, оптические искажения фокусирующих систем и прочие факторы, зависящие от конструктивных особенностей считывающих устройств.

Известен способ калибровки видеограмметрических систем, описанный в патенте под названием «Способ калибровки видеограмметрических систем и контрольное приспособление для его осуществления» [патент РФ №2645432, МПК (2006.01) G01C 11/00, приор. 06.12.2016 г., опубл. 21.02.2018 г. ], при котором в пространство измерений устанавливают тест-объект с множеством маркеров, хорошо различимых на изображениях, регистрируемых камерой видеограмметрической системы, и координаты которых предварительно измеряют в собственной системе координат с повышенной точностью, превышающей прогнозируемую точность видеограмметрической системы. В пространстве измерений создают комплекс базовых ориентиров, функционально согласуют его с измерительной системой координат, тест-объект оснащают комплексом ответных реперов, функционально согласуют его с собственной системой координат, а при установке тест-объекта регулируют его положение, сводя базовые ориентиры с ответными реперами, по шести степеням свободы.

Недостатком данного изобретения является ограниченная область применения, за счет применения данного способа только для калибровки оптических видеограмметрических систем, кроме того указанный способ предназначен для калибровки отдельных элементов системы в трехмерном пространстве.

Известен способ калибровки цифрового рентгенодиагностического аппарата, описанный в патенте под названием «Тест-объект для калибровки цифрового рентгенодиагностического аппарата» [патент на полезную модель РФ №170296, МПК (2006.01) А61В 6/02, приор. 11.08.2016 г., опубл. 19.04.2017 г. ], состоит из установки тест-объекта, на деку рентгеновского стола в зону рентгенографии, после проведения рентгенографии в должном режиме, изображение каждого калибровочного элемента, от первого до последнего, последовательно выводят на экран видеомонитора. Далее строится гистограмма плотности костной ткани, на которой отображен электрический сигнал, уровень и форма которого характеризуют плотностные характеристики анализируемого изображения текущего калибровочного элемента. Эти тестовые значения плотности костной ткани используют для калибровки линейной денситометрической шкалы, которая расположена в ячейке памяти ЭВМ и выводится на экран видеомонитора. Калибровку линейной денситометрической шкалы производят путем ее разворота до совмещения ее показаний соответствующих 0,50 г/см2 и 1,28 г/см2 с тестовыми значениями нижней и верхней ступенек электрического сигнала в точках В и С.Описанную калибровку денситометрической шкалы производят по всем калибровочным элементам тест-объекта.

Недостатком данного способа является ограниченная область применения, за счет применения данного способа только для калибровки денситометрических характеристик цифровой рентгенографии, кроме того указанный способ не позволяет выявлять ошибки геометрических искажений.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в устранении систематических и геометрических искажений изображений, получаемых с теневых рентгенографических СУ планшетного и барабанного типов, а также плоскопанельных детекторов.

Указанный технический результат достигается тем, что способ градуировки распределения пространственного разрешения устройства получения цифрового рентгенографического изображения включает создание эталона градуировки, выполнение блока получения проекций векторов ошибок, определение итоговой неопределенности, создание файла градуировки сканирующего устройства, причем блок получения проекций векторов ошибок состоит из рентгенографирования, оцифровки полученного изображения, оценки качества полученного изображения, определения положения узлов сетки на рентгенограмме и определения проекций векторов ошибок, а также оформление протокола градуировки сканирующего устройства.

Таким образом, создание эталона градуировки, выполнение блока получения проекций векторов ошибок, определение итоговой неопределенности, создание файла градуировки сканирующего устройства, позволяет устранить систематические и геометрические искажения на изображениях, полученных с помощью СУ.

Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».

Новые признаки, которые содержит отличительная часть формулы изобретения, не выявлены в технических решениях аналогичного назначения, на этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».

Техническое решение иллюстрируется чертежами:

на фиг. 1 представлен алгоритм градуировки СУ;

на фиг. 2 - эталон для градуировки СУ;

на фиг. 3 - продольный разрез кассеты системы регистрации;

на фиг. 4 - рентгенограмма эталона для градуировки СУ;

на фиг. 5 - действие геометрических аббераций.

Способ градуировки распределения пространственного разрешения устройства получения цифрового рентгеновского изображения состоит из подготовки к рентгенографированию, выполнения блока получения проекций векторов ошибок, определения итоговой неопределенности, создания файла градуировки и оформления протокола градуировки (фиг. 1).

В процессе подготовки к рентгенографированию разрабатывают эталон 1 для градуировки, выполненный в виде латунной пластины толщиной 2 мм с высверленными по равномерной сетке отверстиями (фиг. 2). Центр каждого отверстия называется узлом сетки, погрешность положения которого составляет ± 0,05 мм. Фактическое расположение узлов сетки измеряют на координатно-измерительной машине (КИМ) с точностью ± 0,01 мм.

Затем выполняют блок получения проекций векторов ошибок, состоящих из рентгенографирования, оцифровки рентгенограмм, оценки качества полученных рентгенограмм, поиска положений узлов сетки на рентгенограмме и определения проекций векторов ошибок. Блок повторяют N раз, в данном примере 10 раз, что дает набор данных для вычисления коэффициентов градуировки.

В процессе рентгенографирования разработанный эталон 1 устанавливают в кассету системы регистрации (фиг. 3). Кассета содержит корпус 2, внутри которого установлен свинцовый конвертор Radack 3 толщиной не менее 1 мм и фотолюминесцентный экран с запоминанием (ФЭЗ) 4. Эталон 1 устанавливают непосредственно перед рабочей стороной ФЭЗ 4. При экспонировании кассеты с эталоном 1 на ФЭЗ 4 образуется скрытое изображение повторяющее структуру эталона 1 (фиг. 4).

Оцифровку рентгенограмм производят сканированием полученного в процессе рентгенографирования изображения эталона 1 с разрешением, для которого производится градуировка.

Затем для оцифрованного изображения на ПЭВМ проводят оценку качества полученной рентгенограммы. Оценку качества рентгенограммы выполняют визуально и с помощью программного обеспечения (ПО). В процессе визуальной оценки качества изображения рассматривают на предмет отсутствия каких-либо объектов (царапин) на изображении, кроме эталона 1, областей с избыточной или недостаточной экспозицией на всем изображении, допустимого значении SNR (сигнал-шум) в узлах сетки по всей плоскости изображения. В ПО оценка качества экспозиции рентгенограммы осуществляется по гистограмме изображения.

По завершению оценки качества определяют проекции векторов ошибок в несколько этапов: поиск положения узлов сетки на рентгенограмме за счет поиска границ отверстий, сравнение найденных координат отверстий с эталонными измерениями на КИМ, получение координат смещения каждого пикселя изображения. Проекции векторов ошибок определяются как разница эталонных координат отверстий (КИМ) и координат измеренных по рентгенографическим изображениям эталона 1.

В процессе проведения градуировки конкретного СУ, в соответствии с метрологическими межгосударственными рекомендациями РМГ 29-2013, по полученному набору данных вычисляют итоговую расширенную неопределенность, которая характеризует случайную составляющую ошибки СУ, не устраненную после применения коэффициентов градуировки:

где - итоговая неопределенность измерений, вносимая СУ (максимальная неопределенность измерений среди всех узлов с учетом применения градуировочных коэффициентов);

- расширенная неопределенность при уровне доверия 95% для каждого узла сетки.

где - стандартная неопределенность по типу А для каждого узла сетки (i, j);

U_B - стандартная неопределенность по типу В для измерений на КИМ.

где - модуль вектора случайной ошибки определения программой координат узла сетки (i, j) в результате k-го измерения;

θ = ±0,0014 мм - предел абсолютной погрешности измерений положений узлов сетки, согласно протоколу измерений на КИМ.

Затем по полученным данным формируют файл градуировки и оформляют протокол, в котором фиксируют название и серийный номер СУ, приводят матрицы векторов ошибок и контрольную сумму файла градуировки. Градуировку СУ и выпуск протокола проводят один раз в год для подтверждения и контроля его характеристик как средства измерения.

Полученный файл градуировки в дальнейшем применяют для устранения геометрических аббераций на изображениях, полученных с помощью конкретного СУ, до следующей ежегодной проверки (градуировки).

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:

• Средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для получения цифровых изображений с теневых рентгенографических сканирующих устройств (СУ) планшетного и барабанного типов, а также плоскопанельных детекторов, и представляет собой способ градуировки полученных изображений;

• Для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления;

• Средство, воплощающее заявленное изобретение при осуществлении, способно обеспечить устранение систематических и геометрических искажений изображений, получаемых с теневых рентгенографических СУ.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «Промышленная применимость».

Использование: для градуировки распределения пространственного разрешения устройства получения цифрового рентгенографического изображения. Сущность изобретения заключается в том, что создают эталон градуировки, выполняют блок получения проекций векторов ошибок, определяют итоговую неопределенность, создают файл градуировки сканирующего устройства, причем блок получения проекций векторов ошибок состоит из рентгенографирования, оцифровки полученного изображения, оценки качества полученного изображения, определения положения узлов сетки на рентгенограмме и определения проекций векторов ошибок. Технический результат: обеспечение возможности устранения систематических и геометрических искажений изображений, получаемых с теневых рентгенографических сканирующих устройств планшетного и барабанного типов, а также плоскопанельных детекторов. 5 ил.

Способ градуировки распределения пространственного разрешения устройства получения цифрового рентгенографического изображения, включающий создание эталона градуировки, выполнение блока получения проекций векторов ошибок, определение итоговой неопределенности, создание файла градуировки сканирующего устройства, причем блок получения проекций векторов ошибок состоит из рентгенографирования, оцифровки полученного изображения, оценки качества полученного изображения, определения положения узлов сетки на рентгенограмме и определения проекций векторов ошибок, а также оформление протокола градуировки сканирующего устройства.