X线电视及影像增强器 .ppt

X-TVX-TV系统及影像增强器系统及影像增强器参考书籍为医学影像设备学，徐跃，梁碧玲，人民卫生出参考书籍为医学影像设备学，徐跃，梁碧玲，人民卫生出版社（第二版）版社（第二版）;医学影像物理学，张泽宝，人民卫生出版社（第二版）医学影像物理学，张泽宝，人民卫生出版社（第二版）;http:/ 电视系统是由影像增强器、摄像机、电视中心控制器、监视器、自动亮度控制装置等部分直接用导线连接，故称“闭路电视闭路电视”又称X线电视系统线电视系统。.将X线影像转化为荧光影像、并使荧光影像亮度增强的器件；摄像机 将荧光影像转化为视频电信号的装置；X-TV控制装置 对TV图像信号进行控制和处理的装置；监视器 进行电光转化和影像显示的器件；自动亮度控制装置 保证监视器亮度稳定的自动控制装置，当调整X线的亮和质、对病人不同部位进行透视时，监视器的亮度始终处于稳定和最佳状态。工作原理 穿过病人的透射X线（X线影像）照射到影像增强器的输入屏上，获得亮度较弱的荧光影像；再经影像增强器后在输出屏上获得一个尺寸缩小的、亮度比输入屏上亮数千乃至数万倍的荧光影像；被摄像系统摄取，合成全电视信号并显示，从而在监视器上获取X线透视影像。X-TV工作中，几个转换过程 用影像增强器实现X线影像与荧光影像的转换；摄像管进行光电转换，将传输到摄像管输入屏上的荧光影像转换成电信号；显示器进行电光转换，将电信号转换为荧光影像。1.影像增强器 是X-TV的主要部件（.）作用：将不可见的X线影像转换成 可见光 影像 将影像亮度提高几千倍，以 便摄像机进行电视摄像影像增强器 当进行胸部透视时，用60-90KV、2-2.5mA条件，荧光屏的影像亮度为0.003cd/（cd/称做坎得拉每平方米，为亮度单位）。人类眼睛正常视觉亮度为3-30cd/，在这个范围内视网膜上的锥状细胞（又称亮觉细胞）工作，此时人眼对影像的分辨力可达0.025mm直径细节。当影像亮度低于0.8cd/时，锥状细胞便丧失机能，由杆状细胞（又称暗觉细胞）开始工作。由锥状细胞过度到杆状细胞工作时，需15-20分钟的转化时间。杆状体必须要有这个时间杆状体必须要有这个时间适应，此称为“暗适应”。而杆状体在0.003cd的亮度下，最佳分辨力只能达到0.8直径的细节。1942年张伯伦氏（W.Chamberlin）在英国放射学杂志上提出了：应当抛弃荧光屏透视影像亮度微弱现象，恳切希望利用当代电子技术创造出新的、透视影像更加明显的装置，把放射线工作者从暗室透视中解放出来。从此，引起了各国有关的物理学家的重视，并着手开始研制。1952年菲利浦公司的特维斯（M.E.Teves）等人提出了影像增强管的结构报告，此后不久，第一代影像增强管便问世了。影像增强器的组成输入窗：X线的入射窗口（玻璃或薄金属板）闪烁晶体：将X线图像转换成荧光影像光电阴极：一层极薄的光电发射膜，受光照射时逸出光电子电极：阳极阴极之间加直流高压，对光电子起加速作用；栅极加直流电压，对电子起聚焦作用输出荧光屏：使其发出荧光输出窗：由玻璃或光纤面板制成，摄像头可摄取此窗口上的荧光影像管壳：大型真空器件影像增强管的工作原理1.影像转换及增强过程（1）输入屏把接受的X线影像转换成可见光影像，并由输入屏的光电阴极转换成电子影像。（2）光电子在阴极、聚焦电极及阳极共同形成的电子透镜作用下聚焦、加速、冲击，在输出屏上形成缩小、倒立并增强了（电子密度增大）的电子影像。（3）电子像再由输出屏转换成可见光。阳极电位越高，光电子的运动速度越快，撞击输出屏时的动能越大，激发的光子越多，输出屏亮度越高。2.亮度增益输出屏影像亮度与输入屏影像亮度之比影像增强管的主要用途 提高影像亮度，便于摄像机摄像。亮度增益与以下两个因素有关：缩小增益 流量增益 亮度增益=缩小增益流量增益 总增益一般在103-104之间缩小增益 增强管的输入屏面积大，输出屏面积小，输入屏上光电阴极发出的电子经电子透镜后集中投射到面积较小的输出屏上，使输出屏单位面积接受的电子数量增加很多，导致输出屏亮度提高，称为缩小增益。流量增益 在增强管内，由于阳极电位的加速，光电子获得较高能量，撞击到输出屏荧光层时，能激发出多个光子，光电子的能量越大，激发出的光子越多，荧光亮度越强。这种增益称为流量增益（能量增益）。一般在50-100倍左右。X线照射到影像增强器输入屏上，在输出屏上 产生影像。当X线停止照射后，输出屏上的荧 光影像并不能立即消失，而是有一个亮度降低 直至消失的残留时间-残影。残影是由于荧光物质的荧光性质造成的。残影对观察活动器官的移动观察是有害的，对进行高速电影摄影有很大影响。现输入屏采用碘化铯荧光面基本上消除了残影。增强器常发生的故障 1.无图像 增强管破碎 增强管高压电缆接触不良 增强器电源发生故障2.图像淡薄 增强管老化 增强管高压较低3.图像模糊 增强管聚焦电压不合适 增强管真空不良 输出屏面灰尘多4.图像闪动 增强管真空不良 增强管高压有干扰5图像位移 接地不良 内屏蔽变形 阳极高压有漏电6.有叭叭放电声 阳极电压过高 高压嘴处潮湿或有灰尘7、图像经常变 增强管性能不良 高压忽高忽低影像增强管的主要技术参数1.视野：视野：固定6、7、9、12英寸；可变11、7；9、5；4、6、14英寸2.影像分辨力影像分辨力 在适当的条件下，使用分辨力测试卡，观察输出影像在1mm宽度内能看清的黑白线对数。3.影像对比度影像对比度 在增强管输入屏中心放置相当于 输入屏有效面积10%的2mm厚的 圆形铅板，从输出屏上观察没有 铅影部分的最大亮度与铅板屏蔽 部分的亮度之比。6：1 12：1 15：1或更高4.X线吸收率线吸收率 表示表示输入屏荧光体层对X线的吸收能力5、转换系数、转换系数 输出屏的亮度和输入屏的X线照射量率的比值，用来衡量增强管的增强效率。在其它性能一样的情况下，转换系数与输入屏的面积成正比。同一增强管，大视野比小视野的转换系数大。输出屏的亮度不变，转换系数越大，所需的X线量越小。转换系数一般在100-250之间为宜。2.摄像机 作用：将影像增强器输出的可见光信号转换成电视信号 分类：CCD摄像机和摄像管式摄像机。CCD具有体积小、功耗低、图像清晰、寿命长、成本低等特点，目前CCD摄像机正逐步取代摄像管式摄像机。CCD是一种光敏性较好的半导体器件，在光照下能产生与光强度成正比的电子电荷量，从而形成电信号。CCD摄像器件由光电转化、电荷存储、电荷转移及信号输出等部分构成，其又分为：A、线阵式 光敏单元排成一行或一列，如传真机和扫描仪等；B、面阵式 光敏原件以行列式排成矩阵，如摄像机和数码相机等。3.电视控制器 组成：由同步机、圆消隐电路、黑 斑补偿电路、X线剂量控制 电路等组成 作用：对视频信号加以处理，使其 变为全电视信号，完成摄像 机和监视器的同步工作。4.监视器一、视觉惰性人眼对亮度变化有一个逗留时间，成为视觉惰性时间，当亮度变化周期小于人眼惰性时间时，人眼就感觉不到亮度的变化。实践证实，当变化频率高于48.5时，人眼就无法感觉到亮度的变化。二、图像的构成 不同灰度的点在平面上按照一定的规律分布就形成图像，这种构成图像的点成为像素。图像质量的好坏，与像素的大小和多少有关，单位面积内图像的像素小且多，则图像就越清晰，反之越粗糙。三、扫描原理 扫描是按一定规则（扫描方式）使电子束偏转并轰击扫描面，它是把一副图像分解和组合的过程。分解：是光电转化过程，将图像不同亮度的像素转化成大小不同的电子束电流，即图像信号；组合：是电光转化过程，将大小不同的电子束电流转化成亮度不同的像素，并按一定规律排列成图像。扫描方式分为逐行扫描和隔行扫描逐行扫描：一行紧跟一行的扫描方式隔行扫描：将一帧图像分为两场扫描，第一场仅扫描奇行数，第二行扫描偶数行。监视器在闭路电视系统中是一个相对独立的单元，用于接收电视信号，并在显像管上重显影像的装置。分阴极射线管显示器和液晶显示器。（一）阴极射线管监视器由显像管、偏转线圈及其附属电路组成一 显像管 将视频电信号转化为荧光图像荧光屏管壳电子枪灯丝阴极控制极聚焦加速阳极1）灯丝：通电后可使阴极加热2）阴极：加热后可发射热电子3）控制极：调整该极电位，可改变电子枪发射的电子数量，也称调制极4）加速极：使电子加速5）聚焦极：可使电子枪发射的电子束聚集成一小点，使图像清晰偏转线圈 在扫描的情况下，送到调制极的信号调制电子束的电流大小，而偏转线圈产生水平和垂直的偏转磁场，使显像管的电子束偏转扫描显像管的荧光屏的合适位置，以使显像管荧光屏显像，从而完成电光转换。液晶显示器液晶显示器的画面由大规模的液晶分子点阵组成，通过改变晶体电极上施加的电压极性和幅度，控制液晶分子的偏转角度大小，从而改变各像素上透光量的大小来显示影像。液晶显示屏自身不发光，须通过背景光照明才可以显像LCD显示器的性能指标1）分辨率空间分辨率是指图像中可辨认的临界物体空间几何长度的最小极限，即对细微结构的分辨率 2）相应时间响应时间是LCD显示器的一个重要指标，它是指各像素点对输入讯号反应的速度，即像素由暗转亮或由亮转暗的速度，其单位是毫秒(ms)，响应时间是越小越好，如果响应时间过长，在显示动态影像(特别是在看看DVD、玩游戏)时，就会产生较严重的拖尾现象。3）可视角度 可视角度也是LCD显示器非常重要的一个参数。它是指用户可以从不同的方向清晰地观察屏幕上所有内容的角度。由于提供LCD显示器显示的光源经折射和反射后输出时已有一定的方向性，在超出这一范围观看就会产生色彩失真现象 4）亮度 亮度是以每平方米烛光(cd/m2)为测量单位，通常在液晶显示器规格中都会标示亮度，而亮度的标示就是背光光源所能产生的最大亮度。亮度越高，适应的使用环境也就越广泛。目前提高亮度的方法有两种，一种是提高LCD面板的光通过率；另一种就是增加背景灯光的亮度，即增加灯管数量。5）其他 液晶的坏点问题拉，这个问题是比较难避免的，LCD显示器每一个象素都对应三个薄膜晶体管，以标准分辨率1024768来说，在这里液晶面板将有236万个晶体管，要保证在如此巨大的晶体管制造中完好无损是一件很难的事情来，CRT和LCD显示器的比较优点：体积小、重量轻、省电、对环境光要求较小。缺点：亮度低、视角影响大、色彩鲜艳度不如CRT显示器。彩色显示器 彩色显示器的每个像素都有3个子像素组成，分别受红、绿和蓝色彩调制，如果三色均衡则显示黑白影像；若三色不均衡则为彩色图像。