CN102846328B

CN102846328B - 一种数字摄影自动曝光控制装置及控制方法

Info

Publication number: CN102846328B
Application number: CN201210303408.7A
Authority: CN
Inventors: 冯化纲; 张经业
Original assignee: SHANGHAI YIRUI OPTOELECTRONICS TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Shanghai Yi Ruiguang electronic Polytron Technologies Inc
Priority date: 2012-08-23
Filing date: 2012-08-23
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2032-08-23
Also published as: CN102846328A

Abstract

本发明提供一种数字摄影自动曝光控制装置及控制方法，首先AEC传感器将接收到的X射线转换成可见光并产生电荷信号，通过接口传送到模拟模块上的积分器，积分器将电荷信号转换成电压信号，然后进行放大和滤波，并输出至模数转换（ADC）模块，模数转换模块将转换后的数字信号传给处理模块（微处理器），处理模块将经过模数转换模块转换后的数字信号进行数字滤波和比较选出最大值，最后处理模块将该最大值与预设值进行比较，以决定是否发送脉冲信号给X射线平板探测器让其开始采样。本发明相对于传统方法，省去了多级放大和比较模块，增加一个模数转换模块，实现AEC的数字化控制，更智能化，具有更高的响应灵敏度，并且不容易受到外界环境的干扰。

Description

一种数字摄影自动曝光控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及一种自动曝光控制（AEC）技术，特别是涉及一种数字摄影自动曝光控制装置及控制方法。

背景技术

在医学X射线摄影过程中，为了在保证X射线成像质量的同时尽量减少患者受到的辐射量，控制X射线曝光的开始与结束是一项非常关键的技术。随着科学技术的不断发展，我们力求用最小可能的辐射剂量产生最优最佳的图像，自动曝光控制由于其自身的优点应运而生。自动曝光控制（Automatic Exposure Control AEC）设备是控制X射线曝光时间的设备，其功能是在保证X射线影像质量的前提下精确地控制X射线的曝光时间，使患者吸收的X射线剂量最小。

目前AEC实现方式有三种，即以荧光效应控制的光电倍增管自动曝光控制和以X射线对空气的电离室效应为基础气态电离室，或者用固态电离室，配上前置放大器实现自动曝光控制。电离室利用气体电离的方法，通过光电效应或者康普顿效应检测X射线的剂量，将检测的计量值转换成电信号输出到高压发生器的AEC信号接口，高压发生器通过判断该电信号是否到达预设值以确定是否停止输出高压。具体来说，传统AEC的实现方式为：采用对X射线敏感的传感器，把X射线剂量转换成电信号(电流或者电压)，经时间积分后的电压正比于所接受的X射线剂量。当把积分电压与一个正比于图像密度的设定电压进行比较后，由一个门限检测器给出剂量到达设定值的曝光终止信号，以切断高压，就形成了自动曝光控制。

在原理方面，AEC设备产生的信号正比于X射线探测器接收到的X射线的通量，AEC设备根据这个信号采取停止曝光或调整X射线曝光剂量的方式来调整每张X射线影像的曝光剂量和曝光时间。

在实现电路方面，目前AEC技术一般采用多个光电转换模块，每个光电转换模块对应一个积分单元，通过比较输出模块选择最大一路电压信号给高压发生器的自动曝光控制信号接口。该技术存在的缺点是积分模块的增益是固定的，响应灵敏度比较低，容易受到外界环境的干扰，不容易实现自动化。

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数字摄影自动曝光控制装置及控制方法，用于解决现有技术中积分模块的增益是固定的，响应灵敏度比较低，容易受到外界环境的干扰，不容易实现自动化的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种数字摄影自动曝光控制装置，所述数字摄影自动曝光控制装置至少包括：

AEC传感器，用于将X射线转换成可见光，并将该可见光转换成电荷信号；

模拟模块，具有连接于所述AEC传感器的三个模拟通道，所述模拟通道用于将所述AEC传感器输入的电荷信号转换为电压信号，并对该电压信号进行放大及滤波处理；

模数转换模块，连接于所述模拟模块，具有分别与三个模拟通道对应的三个模数转换通道，所述模数转换通道用于将与其对应的模拟通道输出的电压信号转换为数字信号；

处理模块，连接于所述模数转换模块，用于向所述模拟模块及模数转换模块提供工作时序控制信号，以及比较出所述模数转换模块输出的多个数字信号的最大值，并将最大值与预设值比较以决定是否发送脉冲信号触发X射线平板探测器进行采样。

在本发明的数字摄影自动曝光控制装置中，所述数字摄影自动曝光控制装置还包括暗电流补偿模块，其输入端连接于所述AEC传感器，输出端连接于所述模拟模块，用于对所述三个模拟通道进行电流补偿。

优选地，所述暗电流补偿模块包括一连接于所述AEC传感器的用于将电荷信号转换成电压信号的积分器，及一输入端连接于所述积分器，输出端连接于所述模拟通道的用于将所述电压信号进行放大的反向放大器。

在本发明的数字摄影自动曝光控制装置中，所述模拟通道包括：

积分器，连接于所述AEC传感器，用于将电荷信号转换成电压信号；

放大器，连接于所述积分器，用于将电压信号放大；

滤波器，连接于所述放大器，用于将放大后的电压信号进行滤波处理。

优选地，所述滤波器为RC低通滤波器。

作为本发明的数字摄影自动曝光控制装置的一个优选方案，所述处理模块还用于对多个数字信号进行中值滤波处理。

本发明还提供一种如上述任意一方案的数字摄影自动曝光控制装置的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

1）处理模块***初始化，包括：***时钟的设置、延时初始化以及模数转换模块工作时序函数的初始化；

2）依次选通第一模拟通道、第二模拟通道及第三模拟通道，各该模拟通道依次将AEC传感器产生的电荷信号转换成电压信号，并对其进行放大和滤波，然后通过模数转换模块对该电压信号进行模数转换获得数字信号，并将该数字信号输出至处理模块进行存储；

3）重复步骤2）2N+1次获得三组数字信号，并通过所述处理模块将各组数字信号进行中值滤波处理获得三个中值数字信号，其中，N为1~5之间的整数；

4）利用所述处理模块比较出所述三个中值数字信号的最大值，并将该最大值与预设值进行比较，若该最大值小于预设值，则重新进行步骤2）~步骤4），若该最大值大于预设值，则发送脉冲信号触发X射线平板探测器进行采样。

优选地，所述步骤3）中，重复步骤2）的次数为5次。

如上所述，本发明的数字摄影自动曝光控制装置及控制方法，具有以下有益效果：AEC传感器将接收到的X射线转换成可见光并产生电荷信号，通过接口传送到模拟模块上的积分器，积分器将电荷信号转换成电压信号，然后对该电压信号进行放大和滤波，将放大滤波后的电压信号输出至模数转换（ADC）模块，模数转换模块将转换后的数字信号传给处理模块（微处理器），处理模块将经过模数转换模块转换后的数字信号进行数字滤波和比较选出最大值，最后处理模块将该最大值与预设值进行比较，以决定是否发送脉冲信号给X射线平板探测器让其开始采样。本发明以处理模块（微处理器）为核心，相对于传统方法，省去了多级放大和比较模块，增加一个模数转换模块，实现AEC的数字化控制，更智能化，具有更高的响应灵敏度，并且不容易受到外界环境的干扰。

附图说明

图1显示为本发明的数字摄影自动曝光控制装置的结构示意图。

图2显示为本发明的数字摄影自动曝光控制装置的模拟模块电路结构示意图。

图3显示为本发明的数字摄影自动曝光控制装置的模数转换模块电路结构示意图。

图4显示为本发明的数字摄影自动曝光控制装置的处理模块电路结构示意图。

图5显示为本发明的数字摄影自动曝光控制装置的暗电流补偿模块电路结构示意图。

图6显示为本发明的数字摄影自动曝光控制装置的控制方法工作时序示意图。

元件标号说明

101 AEC传感器

102 模拟模块

1021 模拟通道

103 模数转换模块

104 处理模块

105 暗电流补偿模块

106 X射线平板探测器

S1~S4 步骤1）~步骤4）

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~图6。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，遂图式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型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例1

如图1~图5所示，本实施例提供一种数字摄影自动曝光控制装置，所述数字摄影自动曝光控制装置至少包括：

AEC传感器101，用于将X射线转换成可见光，并将该可见光转换成电荷信号；

模拟模块102，具有连接于所述AEC传感器101的三个模拟通道，所述模拟通道用于将所述AEC传感器101输入的电荷信号转换为电压信号，并对该电压信号进行放大及滤波处理；

模数转换模块103，连接于所述模拟模块102，具有分别与三个模拟通道对应的三个模数转换通道，所述模数转换通道用于将与其对应的模拟通道输出的电压信号转换为数字信号；

处理模块104，连接于所述模数转换模块103，用于向所述模拟模块102及模数转换模块103提供工作时序控制信号，以及比较出所述模数转换模块103输出的多个数字信号的最大值，并将最大值与预设值比较以决定是否发送脉冲信号触发X射线平板探测器105进行采样。

所述数字摄影自动曝光控制装置还包括暗电流补偿模块105，其输入端连接于所述AEC传感器101，输出端连接于所述模拟模块102，用于对所述三个模拟通道进行电流补偿。

如图5所示，在本实施例中，所述暗电流补偿模块105包括一连接于所述AEC传感器101的用于将电荷信号转换成电压信号的积分器，及一输入端连接于所述积分器，输出端连接于所述模拟通道的用于将所述电压信号进行放大的反向放大器。所述暗电流补偿模块105一直选通工作，也就是说所述暗电流补偿模块105一直在为所述三个模拟通道进行电流的补偿。

所述AEC传感器101包括X射线转换单元和光电转换单元，所述X射线转换单元采用碘化铯薄膜将X射线转换成可见光，当然，也可以采用其它一切预期的手段将X射线转换成可见光；所述光电转换单元为PN结光电二极管、PIN结光电二极管、光门等光电转换器件，用于将可见光转换成电荷信号。

如图2所示，所述模拟模块102包括三个结构相同的模拟通道1021，所述三个模拟通道1021可通过所述处理模块104的控制同时工作或分时工作，具体地，所述模拟通道1021包括：

积分器，连接于所述AEC传感器101，用于将电荷信号转换成电压信号。本发明选用ACF2101BU积分器，具有低噪声、低漏电流，宽动态范围的特点，有利于更精确的表征接收到的电荷信号的大小。

放大器，连接于所述积分器，用于将电压信号放大。本发明选用OP07放大器，具有低输入失调电压、高开环增益的特点，可以有效放大较微弱的信号。

滤波器，连接于所述放大器，用于将放大后的电压信号进行滤波处理。在本实施例中，所述滤波器采用RC低通滤波器。

如图3所示，所述模数转换模块103具有与模拟模块102的三个模拟通道对应的三个模数转换通道，用于分别接收三个模拟通道输出的电压信号并将其转换成数字信号，因此，所述模数转换模块103的三个模数转换通道可以与三个模拟通道配合同时或分时工作。

如图4所示，所述处理模块104选用微处理器（ARM），此类微处理器具有功耗小，处理速度快，性价比高，市面上开发资料多等特点。其作用是用于向所述模拟模块102及模数转换模块103提供工作时序控制信号，以及比较出所述模数转换模块103输出的多个数字信号的最大值，并将最大值与预设值比较以决定是否发送脉冲信号触发X射线平板探测器105进行采样。

本实施例中的数字摄影自动曝光控制装置的原理是：首先AEC传感器将检测到的X射线转换成可见光后产生电荷信号，然后将所产生的电荷信号经过AEC传感器101的三个信号接口分别送入三路模拟通道（三路模拟通道的电路结构一样）。接着通过模拟通道的积分器将电荷信号转换成电压信号，电压信号经过放大器和滤波器后，分别进入模数转换模块103的三个模数转换通道，各模数转换通道将电压信号转换成数字信号，并将转换后的数据送给处理模块104。处理模块104将三个模数转化通道输出的数据进行比较，取其中的最大值与预设值进行比较，以决定是否触发X射线平板探测器105进行采样。

实施例2

如图1~6所示，本实施例提供一种数字摄影自动曝光控制装置的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

如图6所示，首先进行步骤1）S1，处理模块104***初始化，包括：***时钟的设置、延时初始化以及模数转换模块103工作时序函数的初始化；

然后进行步骤2）S2，所述处理模块104发送控制信号，依次选通第一模拟通道、第二模拟通道及第三模拟通道，各该模拟通道依次将AEC传感器101产生的电荷信号转换成电压信号，并对其进行放大和滤波，然后通过模数转换模块103对该电压信号进行模数转换获得数字信号，并将该数字信号输出至处理模块104进行存储；所述第一、第二、第三模拟通道可以分时工作。

接着进行步骤3）S3，重复步骤2）2N+1次获得三组数字信号，并通过所述处理模块104将各组数字信号进行中值滤波处理获得三个中值数字信号，其中，N为1~5之间的整数，即N的取值可为1、2、3、4或5，重复步骤2）的次数可为3、5、7、9或11次；在本实施例中，重复步骤2）的次数为5次，即产生3组数字信号，每组数字信号具有5个数字信号，通过所述处理模块104将各组的5个数字信号进行中值滤波处理获得三个中值数字信号。

最后进行步骤4）S4，利用所述处理模块104比较出所述三个中值数字信号的最大值，并将该最大值与预设值进行比较，若该最大值小于预设值，则重新进行步骤2）~步骤4），若该最大值大于预设值，则发送脉冲信号触发X射线平板探测器105进行采样。

综上所述，本发明提供一种数字摄影自动曝光控制装置及控制方法，首先AEC传感器101将接收到的X射线转换成可见光并产生电荷信号，通过接口传送到模拟模块102上的积分器，积分器将电荷信号转换成电压信号，然后对该电压信号进行放大和滤波，将放大滤波后的电压信号输出至模数转换（ADC）模块，模数转换模块103将转换后的数字信号传给处理模块104（微处理器），处理模块104将经过模数转换模块103转换后的数字信号进行数字滤波和比较选出最大值，最后处理模块104将该最大值与预设值进行比较，以决定是否发送脉冲信号给X射线平板探测器105让其开始采样。本发明以处理模块104（微处理器）为核心，相对于传统方法，省去了多级放大和比较模块，增加一个模数转换模块103，实现AEC的控制，更智能化，具有更高的响应灵敏度，并且不容易受到外界环境的干扰。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。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种数字摄影自动曝光控制装置，其特征在于，所述数字摄影自动曝光控制装置至少包括：

处理模块，连接于所述模数转换模块，用于向所述模拟模块及模数转换模块提供工作时序控制信号，以及比较出所述模数转换模块输出的多个数字信号的最大值，并将最大值与预设值比较以决定是否发送脉冲信号触发X射线平板探测器进行采样；

所述处理模块还用于对多个数字信号进行中值滤波处理。

2.根据权利要求1所述的数字摄影自动曝光控制装置，其特征在于：所述数字摄影自动曝光控制装置还包括暗电流补偿模块，其输入端连接于所述AEC传感器，输出端连接于所述模拟模块，用于对所述三个模拟通道进行电流补偿。

3.根据权利要求2所述的数字摄影自动曝光控制装置，其特征在于：所述暗电流补偿模块包括一连接于所述AEC传感器的用于将电荷信号转换成电压信号的积分器，及一输入端连接于所述积分器，输出端连接于所述模拟通道的用于将所述电压信号进行放大的反向放大器。

4.根据权利要求1所述的数字摄影自动曝光控制装置，其特征在于：所述模拟通道包括：

放大器，连接于所述积分器，用于将电压信号放大；

5.根据权利要求4所述的数字摄影自动曝光控制装置，其特征在于：所述滤波器为RC低通滤波器。

6.一种如权利要求1～5任意一项数字摄影自动曝光控制装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

2）依次选通第一模拟通道、第二模拟通道及第三模拟通道，各模拟通道依次将AEC传感器产生的电荷信号转换成电压信号，并对其进行放大和滤波，然后通过模数转换模块对该电压信号进行模数转换获得数字信号，并将该数字信号输出至处理模块进行存储；

3）重复步骤2）2N+1次获得三组数字信号，并通过所述处理模块将各组数字信号进行中值滤波处理获得三个中值数字信号，其中，N为1～5之间的整数；

4）利用所述处理模块比较出所述三个中值数字信号的最大值，并将该最大值与预设值进行比较，若该最大值小于预设值，则重新进行步骤2）～步骤4），若该最大值大于预设值，则发送脉冲信号触发X射线平板探测器进行采样。

7.根据权利要求6所述的数字摄影自动曝光控制装置的控制方法，其特征在于：所述步骤3）中，重复步骤2）的次数为5次。