计算机X线摄像系统课件.ppt

1、 计计 算算 机机 X X 线线 摄摄 像像 系系 统统 Computed Radiography(CR)一，一，CR成像原理成像原理一、一、CR成像基本原理成像基本原理二、二、CR系统的工作流程系统的工作流程三、三、CR的四象限理论的四象限理论一、一、CR成像原理成像原理一、一、CR基本原理基本原理一、一、CR成像原理成像原理（一）（一）CR系统的工作流程系统的工作流程 1、信息采集：传统的、信息采集：传统的X线摄影都是以普通的线摄影都是以普通的X线线胶片为探测器，接受一次性曝光后，经冲洗来形胶片为探测器，接受一次性曝光后，经冲洗来形成影像，但所获得的影像始终是一种模拟信息，成影像，但所获得

2、的影像始终是一种模拟信息，不能进行任何处理。不能进行任何处理。CR系统实现了用影像板来接系统实现了用影像板来接受受X线下的模拟信息，然后经过模线下的模拟信息，然后经过模/数转换来实现数转换来实现影像的数字化，从而使传统的影像的数字化，从而使传统的X线影像能够进入线影像能够进入存储系统进行处理和传输。存储系统进行处理和传输。一、一、CR成像原理成像原理 2、信息转换：是指存储在、信息转换：是指存储在IP上的上的X线模拟信息转线模拟信息转化为数字化信息的过程。化为数字化信息的过程。CR的信息转换部分主要的信息转换部分主要由激光阅读仪、光电倍增管和模由激光阅读仪、光电倍增管和模/数转换器组成。数转换

3、器组成。IP在在X线下受到第一次激发时储存连续的模拟信线下受到第一次激发时储存连续的模拟信息，在激光阅读仪中进行激光扫描时受到第二次息，在激光阅读仪中进行激光扫描时受到第二次激发，而产生荧光（荧光的强弱与第一次激发时激发，而产生荧光（荧光的强弱与第一次激发时的能量精确地成比例，呈线性正相关），该荧光的能量精确地成比例，呈线性正相关），该荧光经高效光导器采集和导向，进入光电倍增管转换经高效光导器采集和导向，进入光电倍增管转换为相应强弱的电信号，然后进行增幅放大、模数为相应强弱的电信号，然后进行增幅放大、模数转换成为数字信号。转换成为数字信号。一、一、CR成像原理成像原理 3、信息处理：是指用不同

4、的相关技术根据诊断的、信息处理：是指用不同的相关技术根据诊断的需要实施对影像的处理，从而达到影像质量的最需要实施对影像的处理，从而达到影像质量的最优化。优化。CR的常用处理技术包括有谐调处理技术、的常用处理技术包括有谐调处理技术、空间频率处理技术和减影处理技术。空间频率处理技术和减影处理技术。一、一、CR成像原理成像原理 4、信息的存储与输出：在、信息的存储与输出：在CR系统中，系统中，IP被扫描被扫描后所获得的信息可以同时进行存储和打印。影像后所获得的信息可以同时进行存储和打印。影像信息一般被存储在光盘中，随刻录随读取，一盘信息一般被存储在光盘中，随刻录随读取，一盘存储量为存储量为2G的光盘

5、（有的光盘（有A、B两面），在压缩比两面），在压缩比为为1:20的前提下，若每幅影像平均所占据的存储的前提下，若每幅影像平均所占据的存储空间是空间是4M，那么，每面盘可以存图像，那么，每面盘可以存图像5000幅。幅。而且能够长久的作为网络资源保存，以供检索和而且能够长久的作为网络资源保存，以供检索和查询为医学诊断提供帮助。查询为医学诊断提供帮助。一、一、CR成像原理成像原理 CR系统本身存在着一个小网络，能够系统本身存在着一个小网络，能够实现影像的储存和传输，那么信息的输出实现影像的储存和传输，那么信息的输出是指一个是向其它的网络输送影像资料，是指一个是向其它的网络输送影像资料，另一个是传送影

6、像信息到打印机上进行打另一个是传送影像信息到打印机上进行打印输出。打印的方式主要是激光胶片、热印输出。打印的方式主要是激光胶片、热敏胶片和热敏打印纸三种类型。进行打印敏胶片和热敏打印纸三种类型。进行打印的图像可以来自激光阅读仪、影像处理工的图像可以来自激光阅读仪、影像处理工作站和光盘存储系统。作站和光盘存储系统。一、一、CR成像原理成像原理 （二）二）IP中中X线信息影像的阅读过程线信息影像的阅读过程 1、IP置于暗盒内，利用传统置于暗盒内，利用传统X线设备曝光，线设备曝光，X线线穿透被照体后与穿透被照体后与IP发生作用，形成潜影。发生作用，形成潜影。2、潜影经过激光扫描进行读取，、潜影经过激

7、光扫描进行读取，IP被激励后，被激励后，以紫外线形式释放出存储的能量。这种现象叫光以紫外线形式释放出存储的能量。这种现象叫光激励发光（激励发光（PSL）。）。3、利用光电倍增管，将发射光转换成电信号、利用光电倍增管，将发射光转换成电信号。一、一、CR成像原理成像原理 4、电信号在计算机屏幕上重建成可见影像，并、电信号在计算机屏幕上重建成可见影像，并根据诊断的特性要求进行影像的后处理。根据诊断的特性要求进行影像的后处理。影像读取过程完成后，影像读取过程完成后，IP的影像数据可通过施的影像数据可通过施 与强光来消除，这就使与强光来消除，这就使 得得IP可重复使用。可重复使用。一、一、CR成像原理成

8、像原理一、一、CR成像原理成像原理 影 像 板 上 涂 有 一 层影 像 板 上 涂 有 一 层“光 激 励 荧 光 体光 激 励 荧 光 体（PSP）”，选用的材料必须具有，选用的材料必须具有“光激励发光光激励发光（PSL）”的特性。许多化合物具有这种特性，的特性。许多化合物具有这种特性，但适宜但适宜X线摄影所需要特性的却为数不多。最接线摄影所需要特性的却为数不多。最接近近X线摄影要求的化合物是线摄影要求的化合物是“碱土卤化物碱土卤化物”，如，如BaFBr:Eu2+，BaF(BrI):Eu2+，BaSrFBr:Eu2+。一、一、CR成像原理成像原理 微量的微量的Eu2+混杂物加在混杂物加在P

9、SP中，以改变它的中，以改变它的结构和物理特性。微量的混杂物，也叫作活化剂，结构和物理特性。微量的混杂物，也叫作活化剂，替代了晶体中的碱土，形成了发光中心。替代了晶体中的碱土，形成了发光中心。曝光后，由于曝光后，由于X线吸收而发生电离，在线吸收而发生电离，在PSP晶晶体中产生电子体中产生电子/空穴对。一个电子空穴对。一个电子/空穴对将一个空穴对将一个Eu2+跃迁到激发态跃迁到激发态Eu3+，当，当Eu3+返回到基态返回到基态Eu2+时会产生可见光，以俘获电子的形式存储的能量时会产生可见光，以俘获电子的形式存储的能量形成潜影。形成潜影。一、一、CR成像原理成像原理 这种存储的能量形成潜影，随着时

10、间推移，这种存储的能量形成潜影，随着时间推移，潜影会由于磷光的产生而自然消退。如果用适当潜影会由于磷光的产生而自然消退。如果用适当波长的可见光激励，激励发光的过程可以立即释波长的可见光激励，激励发光的过程可以立即释放出部分俘获的能量，发出的可见光为产生数字放出部分俘获的能量，发出的可见光为产生数字化影像的信号。化影像的信号。一、一、CR成像原理成像原理 积存在已曝光积存在已曝光BaFBr:Eu荧光体中的荧光体中的“电子电子”潜影与激活的光激励发光复合物潜影与激活的光激励发光复合物（F中心）相对中心）相对应，局部的电子数量与大曝光范围的一次应，局部的电子数量与大曝光范围的一次X线量线量直接呈正比

11、，一般超过直接呈正比，一般超过10000比比1（是曝光量的（是曝光量的4个数量级）。个数量级）。一、一、CR成像原理成像原理 Eu3+-F中心复合物的激励和存储电子的释放中心复合物的激励和存储电子的释放至少需要至少需要2eV的能量，给定波长的高度聚焦激光的能量，给定波长的高度聚焦激光源 最 容 易 完 成 此 任 务，最 常 用 的 是源 最 容 易 完 成 此 任 务，最 常 用 的 是 H e N e（=633nm）和）和“二极管二极管”（680nm）产生）产生的激光。的激光。一、一、CR成像原理成像原理633680nm390490nm400nm一、一、CR成像原理成像原理 激光扫描是由激

12、光扫描是由HeNe或二极管发出的激光束，或二极管发出的激光束，经由几个光学组件后对荧光板进行扫描。首先，经由几个光学组件后对荧光板进行扫描。首先，激光束分割器将激光的一部分输出到监视器，通激光束分割器将激光的一部分输出到监视器，通过参照探测器的使用来补偿强度的涨落。这一点过参照探测器的使用来补偿强度的涨落。这一点很重要，因为被激励可见光的强度取决于激励激很重要，因为被激励可见光的强度取决于激励激光源的强度。光源的强度。一、一、CR成像原理成像原理 激光束的大部分能量被扫描镜（旋转多角反激光束的大部分能量被扫描镜（旋转多角反射镜或摆动式平面反射镜）反射，通过光学滤过射镜或摆动式平面反射镜）反射，

13、通过光学滤过器、遮光器和透镜装置，从而提供一个同步的扫器、遮光器和透镜装置，从而提供一个同步的扫描激光束。为了保持恒定的聚焦和在描激光束。为了保持恒定的聚焦和在PSP板上的板上的线性扫描速度，激光束经过了一个线性扫描速度，激光束经过了一个f-q透镜到达一透镜到达一个静止镜面（一般是圆柱状和平面镜面的组合）。个静止镜面（一般是圆柱状和平面镜面的组合）。激光点在荧光体上的分布调整为一个直径为激光点在荧光体上的分布调整为一个直径为1/e2的高斯分布，在大多数阅读仪系统中大约为的高斯分布，在大多数阅读仪系统中大约为100 m。一、一、CR成像原理成像原理 激光束横越荧光体板的速度的调整，要根据激激光束

14、横越荧光体板的速度的调整，要根据激励 后 发 光 信 号 的 衰 减 时 间 常 数 来 确 定励 后 发 光 信 号 的 衰 减 时 间 常 数 来 确 定（BaFBr:Eu2+约为约为0.8ms），这是一个限制读出），这是一个限制读出时间的主要因素。激光束能量决定着存储能量的时间的主要因素。激光束能量决定着存储能量的释放，影响着扫描时间、荧光滞后效果和残余信释放，影响着扫描时间、荧光滞后效果和残余信号。较高的激光能量可以释放更多的俘获电子，号。较高的激光能量可以释放更多的俘获电子，但后果是由于在荧光体层中激光束深度的增加和但后果是由于在荧光体层中激光束深度的增加和被激发可见光的扩散而引起空

15、间分辨率降低。被激发可见光的扩散而引起空间分辨率降低。一、一、CR成像原理成像原理 到达扫描线的终点时，激光束折回起点。到达扫描线的终点时，激光束折回起点。荧光体屏同步移动，传输速度经过调整使荧光体屏同步移动，传输速度经过调整使得激光束的下次扫描从另一行扫描线开始。得激光束的下次扫描从另一行扫描线开始。荧光体屏的移动距离等于沿快速扫描方向荧光体屏的移动距离等于沿快速扫描方向的有效采样间隔，从而确保采样尺寸在的有效采样间隔，从而确保采样尺寸在X和和Y方向上相等。荧光屏的扫描和传送继续以方向上相等。荧光屏的扫描和传送继续以光栅的样子覆盖屏的整个区域。光栅的样子覆盖屏的整个区域。一、一、CR成像原理

16、成像原理 扫描方向、激光扫描方向、或快速扫扫描方向、激光扫描方向、或快速扫描方向都是指沿激光束偏转路径的方向；描方向都是指沿激光束偏转路径的方向；慢扫描、屏扫描、或副扫描方向是指荧光慢扫描、屏扫描、或副扫描方向是指荧光屏传送方向。屏的传送速度根据给定屏的屏传送方向。屏的传送速度根据给定屏的尺寸来选择，使扫描和副扫描方向上的有尺寸来选择，使扫描和副扫描方向上的有效采样尺寸相同。激光经过荧光屏时光激效采样尺寸相同。激光经过荧光屏时光激励发光（励发光（PSL）的强度正比于这个区域吸）的强度正比于这个区域吸收的收的X线能量。线能量。一、一、CR成像原理成像原理 读出过程结束后，残存的潜影信号保留在荧读

17、出过程结束后，残存的潜影信号保留在荧光屏中。在投入下一次重复使用之前，需要用高光屏中。在投入下一次重复使用之前，需要用高强度的光源对屏进行擦除。除非是极度曝光过度，强度的光源对屏进行擦除。除非是极度曝光过度，在擦除过程中，几乎所有的残存俘获电子都能有在擦除过程中，几乎所有的残存俘获电子都能有效去除。在有些系统中，屏的擦除是与整体曝光效去除。在有些系统中，屏的擦除是与整体曝光量相关联的过程，由此较长的曝光需要较长的擦量相关联的过程，由此较长的曝光需要较长的擦除周期。除周期。一、一、CR成像原理成像原理 光激励发光（光激励发光（PSL）从荧光屏的各个方向发）从荧光屏的各个方向发射出来，光学采集系统

18、（沿扫描方向上位于激光射出来，光学采集系统（沿扫描方向上位于激光-荧光体界面的镜槽或丙烯酸可见光采集导向体）荧光体界面的镜槽或丙烯酸可见光采集导向体）捕获部分发射的可见光，并将其引入一个或多个捕获部分发射的可见光，并将其引入一个或多个光电倍增管（光电倍增管（PMT）的光电阴极。光电阴极材料）的光电阴极。光电阴极材料的探测敏感度与的探测敏感度与PSL的波长（例如的波长（例如400nm）相匹）相匹配。配。一、一、CR成像原理成像原理 从光电阴极发射出的光电子经过一系列从光电阴极发射出的光电子经过一系列PMT倍增电极的加速和放大，增益（也就倍增电极的加速和放大，增益（也就是探测器的感度）的改变可通过

19、调整倍增是探测器的感度）的改变可通过调整倍增电极的电压来实现，因此可以获得有用输电极的电压来实现，因此可以获得有用输出电流以适应满足适宜影像质量的曝光量。出电流以适应满足适宜影像质量的曝光量。PMT输出信号的动态范围比荧光板高的多，输出信号的动态范围比荧光板高的多，在整个宽曝光范围上获得高信号增益。在整个宽曝光范围上获得高信号增益。一、一、CR成像原理成像原理 可见光强度相对于一次辐射曝光量的改变在可见光强度相对于一次辐射曝光量的改变在1-10000或或“四个数量级放大四个数量级放大”的范围内呈线性。的范围内呈线性。输出信号的数字化需要最小和最大信号范围的确输出信号的数字化需要最小和最大信号范

20、围的确认，因为大多数临床使用曝光量在认，因为大多数临床使用曝光量在100-400动态动态范围内改变。范围内改变。一、一、CR成像原理成像原理 在一些光激励荧光体（PSP）阅读仪中，用一束低能量的激光粗略的预扫描已曝光的PSP接受器进行采样，确定有用的曝光范围。然后调整光电倍增管（PMT）的增益（增加或降低），在高能量扫描时对PSL进行数字化。绝大多数系统中，PMT放大器预调整为对0.01mR至100mR曝光范围产生的光缴励发光（PSL）的敏感。一、一、CR成像原理成像原理 大多数PSP阅读仪系统然后用模拟对数放大器或“平方根”放大器对PMT输出信号进行放大。对数转换为一次X线曝光量和输出信号幅

21、度之间提供一种线性关系，平方根放大为量子噪声与曝光量提供线性关系。无论哪种情况，信号的总体动态范围被压缩以保护在整个有限离散灰阶数量上的数字化精度。一、一、CR成像原理成像原理 数字化是将模拟信号转换成离散数字值的一个两步过程，信号必须被采样和量化。采样确定了PSP接受器上特定区域中PSL信号的位置和尺寸，量化则确定了在采样区域内信号幅度的平均值。PMT的输出在特定的时间频率和激光扫描速率下测量，然后根据信号的幅度和可能数值的总量，将其量化为离散整数。一、一、CR成像原理成像原理 模数转换器（ADC）转换PMT信号的速率远大于激光的快速扫描速率（大约快出2000倍，与扫描方向的像素数相对应）。

22、特定信号在扫描线上某一物理位置的编码时间与像素时钟相匹配，因此，在扫描方向上，ADC采样速率与快速扫描（线）速率间的比率决定着像素大小。一、一、CR成像原理成像原理 副扫描方向上，荧光板的传输速度与快速扫描像素尺寸相匹配，以使得扫描线的宽度等同于像素的长度（也就是说，像素是“正方形”的）。像素尺寸一般在100200m，据接受器的尺寸而定。一、一、CR成像原理成像原理 由于来自PMT的模拟输出在最小和最大电压之间具有无限范围的可能值，所以ADC要将此信号分解成一系列离散的整数值（模拟到数字单位）以完成信号幅度的编码。用于近似模拟信号的“位”数，或者“像素浓度”决定了整数值的数量。一、一、CR成像

23、原理成像原理 PSP系统一般有10、12或16位ADC，故而有210=1024、212=4096、216=65536个可能数值来表达模拟信号幅度。Kodak使用16位数字化形式来执行最终12位/像素影像的数字化对数转换。一、一、CR成像原理成像原理 其它生产商在信号的预数字化时使用模拟对数放大器（Fuji）或平方根放大器（Agfa）。当ADC的位数（量化等级）受限时，模拟放大可以在信号估算时避免量化误差。二、四象限理论二、四象限理论 计算机X线摄影（CR）系统，应用数字成像处理技术，把从成像板（IP）上阅读到的X线影像信息（模拟量）变换为能进行诊断的数字图像，通过显示器或胶片显示出来，提供诊断

24、。二、四象限理论二、四象限理论 信息的转换和图像处理是由影像阅读处理器完成的。CR系统在进行读取时能把它们变成具有理想密度和对比度的影像，实行这种功能的装置就是曝光数据识别器（EDR）。曝光数据识别器能把握图像的质量，依靠的是图像识别技术，诸如：分割曝光识别、曝光野识别和直方图分析。二、四象限理论二、四象限理论 EDR是利用在每种成像采集菜单（成像部位和摄影技术）中X线影像的密度和对比度具有自己独特的性质而运作的，EDR数据来自于IP和成像菜单，在成像分割模式和曝光野的范围被识别后，就得出了每一幅图像的密度直方图。对于不同的成像区域和采集菜单，直方图都有不同的类型相对应。二、四象限理论二、四象

25、限理论 由于这种特性，运用有效地成像数据的最大值S1和最小值S2的探测来决定阅读条件，从而获得与原图像一致的密度和对比度，阅读条件由两个参数来决定，阅读的灵敏度与宽容度，更具体地说是光电倍增管的灵敏度和放大器的增益。调整以后，将得到有利于处理和储存的理想成像数据。二、四象限理论二、四象限理论 对曝光数据识别器（EDR）的功能和CR系统运作原理归纳为四个象限来进行描述，故称为四象限理论。二、四象限理论二、四象限理论第一象限第一象限 表示X线的曝光量与IP的光激发发光强度的关系。它是IP的一个固有特性，即光激发发光强度与X线曝光量成线性比例关系，两 者 之 间 超 过1:104范围。二、四象限理论

26、二、四象限理论X线被照体IP两者关系两者关系二、四象限理论二、四象限理论 从横座标看，越向右表示X线曝光量越大。IP接受曝光量越大的部分，光激发发光强度越强，产生频率就越高；反之，X线曝光量越小，IP二次激发后发光强度越弱，频率低。用直方图可以表示IP激发发光不同频率段所占据的统计量。二、四象限理论二、四象限理论 此象限实际反映出IP潜影形成及二次受激发的过程，取决于IP的特性。IP发光层-含有微量二价铕的氟卤化钡晶体（离子晶体）-X线激发下形成“F中心”，又叫色彩中心。铕离子在形成荧光体时而结晶就产生了发光中心。F中心与发光中心共同完成记录、贮存X线影像信息的任务。这是IP潜影形成的过程。二

27、、四象限理论二、四象限理论 光激发发光（PSL）：形成潜影的IP-受二次激发（约633nm的激励红光），此激发光谱与F中心吸收光谱具有很好的一致性-发射出蓝紫光（称其为光激发发光，光谱的峰值在400nm）。400nm时，光电倍增管能获得最佳的检测效率。二、四象限理论二、四象限理论 第二象限第二象限 此象限表示阅读器阅读到IP二次激发发光强度（信息）与阅读器输出数字信号之间的关係。此关係取决于阅读条件的设定。二、四象限理论二、四象限理论 IP产生的光激发发光沿着激光扫描线设置的高效光导器，通过采集器导向，导入光电倍增管，被转换为 相应强度的电信号。继而，电信号被馈入A/D转换器转换为数字信号。二

28、、四象限理论二、四象限理论 实际上，在这里已显示了曝光数据识别器（EDR）的功能，描述了输入到影像阅读装置（image reader，IRD）的光激励发光强度（信号）与通过EDR决定的阅读条件所获得的数字输出信号之间的关系。二、四象限理论二、四象限理论 阅读条件是根据多年来临床医生对各部位优秀照片密度阅读经验为依据，而人为设定的，目的在于提高照片密度的稳定性。若摄影时曝光量不足或过高，读取时会进行自动调整，尽量向预想设定的最佳密度和对比度影像靠近。阅读条件即然是人为设定，故根据实效可以修定。二、四象限理论二、四象限理论 阅读条件系指阅读装置（IRD）本身有一个自动设定每幅影像敏感性范围的机制。

29、也就是说，在进行IP激光扫描前，先有个预测，根据记录在IP上成像信息（摄影条件的高低所产生的光强）耒决定影像的阅读条件。它是通过总的影像直方图来决定高频域值和低频域值（特征值）。二、四象限理论二、四象限理论 图中例1为有效图像信号的最大强度范围S1S2；例2为最小强度阈值S1S2。对应在第二象限中的就是A线和B线；A线表达的读出条件是具有较高的X线剂量和较窄的动态范围；B线表达相反。二、四象限理论二、四象限理论 光属于非电量的量，对其进行量测，首先应将这些非电量转换成电量（电压或电流），在CR阅读器内，完成非电量转换的器件是光电倍增管。然后再对电量进行量测。二、四象限理论二、四象限理论 将电量

30、转换成数字量，由A/D完成，A/D转换时需要一套基准电压使之与被转换的电压进行比较。也就是说，必须用一定的计量单位使连续量整量化，才能得到近似的数字量。二象限中的频率范围选择，确定了A线和B线，决定着量测的基准。该基准可根据摄影部位人为设定，它关係到影像的密度范围。二、四象限理论二、四象限理论 总之，第二象限根据建立后的自动设置每幅像敏感性范围的机制，将IP上读出的影像信息转换为最佳的数字化信号并传输到第三象限。二、四象限理论二、四象限理论 将模拟信号变成数字信号过程中，每个象素点中的数字是怎样获得的？模/数转换过程中，常说的比特值又在其中怎样是体现的？有些同道对此不太清楚，现对于模/数转换过

31、程做一形象比喻。二、四象限理论二、四象限理论 把连续变化的量转换成数字量，才能送给数字计算机运算，这就是模/数转换，实际上也就是数字测量。为了使连续量变成数字量，必须用一定的计量单位使连续量整量化，才能得到近似的数字量，计量单位越小，整量化的误差也越小，数字量就越接近于连续量本身的值。二、四象限理论二、四象限理论 连续量的范围很广，有各种各样的物理量，如温度、时间、亮度、电压、电流等等。实际上，经常是把很多物理量先转换成电压，然后再由电压转换成数字，所以电压-数字转换是我们了解的重点。二、四象限理论二、四象限理论电压数字转换的方法很多，总分两大类一、直接法：直接由电压转换成数字量。二、间按法：

32、电压不是直接转换成数字，而是首先转换成某一中间量，再由中间量转换成数字。1.电压时间间隔（V-T）型；2.电压-频率（V-F）型。二、四象限理论二、四象限理论1.电压时间间隔（V-T）型：（1）线性电压比较法；（2）积分比较法；（3）积分脉冲调宽法。2.电压-频率（V-F）型：（1）积分比较法；（2）电压反馈积分比较法；（3）两次采样积分比较法。二、四象限理论二、四象限理论 以反馈比较型电压数字转换器作一讨论 从以上介绍的几种模/数转换器类型的名称，可以看出它们有一个共同的基本思想在于“比较”，通过不断比较、不断鉴别，逐步认识，最后得到比较准确的结果。为加深对其理解，二、四象限理论二、四象限理

33、论 现有一台天平，砝码有 2g、1g、0.5g、0.25g、0.1 2 5 g、0.0625g共六种；后一砝码是前一砝码重量的1/2，相互间可看成是二进制的关係。二、四象限理论二、四象限理论 假设现在有一个要称的东西，它的重量是3.5627g，我们是怎样来称它呢？第一步：因预先不知所称东西有多重，所以把最重的砝码2g放在右盘上，与左盘重物相“比较”，发现砝码不够，于是把2g砝码保留在右盘上，我们记上“1”；第二步：再加1g砝码比较，仍未超过重量，保留这两个砝码，记为“11”；二、四象限理论二、四象限理论 第三步：再加0.5g砝码比较，仍未超过重量，保留这三个砝码，记为“111”；第四步：再加0

34、.25g砝码比较，已超重，取下0.25g砝码，记为“1110”；第五步：两加0.125g砝码比较，已超重，取下0.125g砝码，记为“11100”；第六步：再加0.0625g砝码比较，未超重，但已很接近，保留0.0625g砝码，记为“111001”。这样六步，所有的砝码都试过了，就算称完了东西。若用二进制来表示这个东西的重量，可以写成：1 1 1 0 0 1表示 2g 用上表示 1g 用上表示0.5g用上表示0.25g没用表示0.125g没用表示0.0625g用上二、四象限理论二、四象限理论 把用上的砝码加起来，就是称得的重量，等于3.5625g，它和实际重量相差为：3.5627-3.5625

35、=0.0002g 砝码越多，误差越小，表示测量精度越高，越接近实际重量。但做为0.0002g的误差己很小，再称下去没什么实际意义了。二、四象限理论二、四象限理论 设有一套标准电压，分别为：2.5V、1/2x2.5V（1.25V）、1/22x2.5V（0.625V）、1/23x2.5V（0.6125V）1/210 x2.5V 共11种电压，相邻两个电压为2倍关係，即二进制的关系。利用此套标准电压，采用上述的方法，在量测一个电压时，就可以把电压转换成二进制数码来表示。二、四象限理论二、四象限理论第一步：先用最大电压2.5V与3V比较，结果2.53V，把1.25V去掉，记为“10”。第三步：把0.6

36、25V加上去后与3V比较，结果（2.5+0.625）V3V，拖0.625V也去掉，记为“100”。二、四象限理论二、四象限理论 第四步：把0.3125V加上去后与3V比较，结果（2.5+0.3125）V3V，把它保留，记为“1001”。依次类推，直至试到1/210 x2.5V这个电压为止，这祥就可以把3V电压转换成二进制数码来表示。即为：1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0二、四象限理论二、四象限理论 由上述的过程，我们可以看到要把一个电压转换成二进制(或十进制)数码表示的形式，必须具有以下的条件：1.有一套标准电压，它们相邻之间的关係为二进制(或十进制)，我们把这套部件称为“解码网络”

37、。2.要有一个比较鉴别器，把由解码网络来的、每次进行试探的电压送到比较鉴别器与被转换电压进行比较，并判别出谁大谁小，以决定是否保留这位电压。二、四象限理论二、四象限理论 标准电压分得越细，比较器灵敏度越高，则斜换精度越高，但这也不是无限制的。3.要有一个寄存器，每次比较结果由它保存下来，是“1”或是“0”，称之为数码寄存器。4.有一套相应控制线路来完成下列两个任务：（1）比较是由最高位开始，到低位逐位比较 （2）每1次比较结果，使相应位数码寄存器计 “1”或是“0”，并决定是否保留这位“解码网络”来的电压。二、四象限理论二、四象限理论 所以，由数码寄存器的状态决定“解码网络”的输出电压，而这个

38、电压反过来又要与输入的被转换电压进行比较，根据比较结果再来决定这位数码寄存器的状态。这是一个互相联系，互相依赖的过程，这个过程叫“电压反馈”，而整个过程又是一位一位地进行的，因而，这种电压数字转换的方法可用“电压反馈逐位比较”这个名称来概括它的意义。二、四象限理论二、四象限理论 通过以上A/D介绍，我们不难理：1.解码网络需要一套标准电压，这套标准电压的最大值与最小值如何确定？这就是人为设定的CR阅读参数。在第二象限中的频率范围选择确定的A线和B线，它决定了量测的基准。直接关係到影像的密度范围。二、四象限理论二、四象限理论 2.标准电压范围内，到底将其划分为多少个数值（n值）去一次一次的比较，

39、也就意味着用多少个砝码去测量，即2n，n值就是我们所说的比特值，又称位深。8比特、10比特、12比特等。比特值越高，测量精度越高，灰阶密度差越小，密度分辨力越高。二、四象限理论二、四象限理论 上面所讲，只解决了一个模拟量输入如何转换成二进制数码的问题。一幅图像有上百万个点的输入模拟量，如何把它们一个一个地送到模/数转换器。这一工作是由采样切换控制电路来完成。采样开关的控制电路由计数器、译码器、电子开关等部件组成。计数器的组成数量与矩阵量相对应。下面不再解示了。二、四象限理论二、四象限理论 第三象限第三象限 图像的后处理用第三象限表示，关键是将直线改变成适合人体各部位的曲线。二、四象限理论二、四象限理论 影像处理：通过各种后处理模式选择，显示了影像的增强处理功能（谐调处理、空间频率处理和减影处理等），使影像能够达到最佳的显示，以求最大程度的满足放射和临床的诊断需求。二、四象限理论二、四象限理论 第四象限 此象限是把馈给影像阅读器的影像信息重新转换为光学信号以获得X线照片。表达了CR系统输出影像的特性曲线。二、四象限理论二、四象限理论 横坐标代表了入射的X线剂量，纵坐标（向下）代表胶片的密度，这种曲线类似于增感屏/胶片系统的X线胶片特性曲线，其特征曲线是自动实施补偿的，以使相对曝光曲线的影像密度是线性的。谢谢！