The invention discloses a geometric calibration method for a cone beam CT system. This method does not need additional design and processing parts. The geometric parameters can be calibrated by simple beam adjuster and calibration mode without special requirements. This method obtains the deviation of each projection from the first projection in a single CT scan by rigid registration, which can meet the application requirements in complex situations with abundant sources of errors and weak regularity or periodicity. After correcting the projection map based on registration method, the method simplifies six calibration parameters into two parameters representing the main error sources, including one-way translation offset and axis offset angle, and solves the optimization problem by means of single-layer reconstruction graph and calculation entropy. The gradient descent-based optimization algorithm is adopted. The method is simple and direct, the calculation efficiency is high, and the geometry can be obtained quickly. Corrected parameter estimation results.
【技术实现步骤摘要】
一种锥束CT系统的几何标定方法
本专利技术属于X射线成像
,具体是涉及一种锥束CT系统的几何标定方法。
技术介绍
锥束CT位形下的运动方式主要包括两类:针对工业样本和生物离体样本测量的样本支撑件旋转,X射线源和探测器固定的方式;针对活体小动物以及人体诊断的X射线源和探测器相对旋转,样本固定的方式。在样本旋转的方式中,实际位形和设计理想位形间为固定几何偏差;在X射线源和探测器相对旋转时,实际位形和设计理想位形间的几何偏差可能会随着角度发生改变,同时在长时间尺度内相同角度对应的几何偏差也可能发生改变。现有的常规几何标定方法的基础是已知参数的定制设计精密加工模体,对于加工精度的要求高,且由于是非标准件,其加工成本高,生产周期长。常规方法中在获得模体测试数据后需要进一步确定探测器几何偏差的六个标定参数,包含三个方向的平移偏移量和三个方向的轴偏角。六个未知量对应的优化问题求解所需的计算量较大,且非线性度较高,难以通过常规GPU加速技术优化,总之其计算所需时间较长。常规方法的成功应用还需要假设:1)旋转运动中X射线源和探测器间没有相对运动;2)长期应用中几何偏差为固定值的。这两条假设在旋转系统负载较大的情况下很难完全保证。
技术实现思路
为此,本专利技术所要解决的技术问题在于现有技术中用于锥束CT系统的几何标定方法需要依靠复杂的模体设计和多参量优化估算,且对于存在源和探测器相对运动情况下的估计有局限性,从而本申请提出一种锥束CT系统的几何标定方法。该方法不需要额外设计加工配件,通过简单束光器调节和无特殊要求的标定模体即可实现几何参数的标定。该方法通过刚性配准获得单次 ...
【技术保护点】
1.一种锥束CT系统的几何标定方法,其特征在于,包括如下步骤:S1:调整束光器,使得X射线源发出的X射线在X射线平板探测器上的覆盖范围小于X射线平板探测器有效收集区域。S2:将已知外轮廓形状物体作为标定模体进行锥束CT扫描实验,获得不同角度的若干张投影图。S3:在每张投影图中截取相同区域,该区域包含非共线的束光器边缘区域点,利用图像配准获得第一张之外的所有投影图和第一张投影图间的几何变换矩阵。S4:投影图修正:将S3步骤中获得的几何变换矩阵对应应用到除第一张的各张投影图,得到修正后的投影图。S5:对S4步骤修正后的投影图进行解析重建,得到转轴方向上的正中心单层的重建图,并通过基于正中心单层重建图熵值的迭代优化方法获得探测器在水平方向上的位移偏移量。S6:对S4步骤修正后的投影图进行解析重建,代入S5步骤中获得的探测器位移偏移量,得到转轴方向上的上、下边界层的重建图,并通过基于上、下边界单层重建图熵值的迭代优化方法获得转轴和探测器竖向轴线之间的偏角。
【技术特征摘要】
1.一种锥束CT系统的几何标定方法,其特征在于,包括如下步骤:S1:调整束光器,使得X射线源发出的X射线在X射线平板探测器上的覆盖范围小于X射线平板探测器有效收集区域。S2:将已知外轮廓形状物体作为标定模体进行锥束CT扫描实验,获得不同角度的若干张投影图。S3:在每张投影图中截取相同区域,该区域包含非共线的束光器边缘区域点,利用图像配准获得第一张之外的所有投影图和第一张投影图间的几何变换矩阵。S4:投影图修正:将S3步骤中获得的几何变换矩阵对应应用到除第一张的各张投影图,得到修正后的投影图。S5:对S4步骤修正后的投影图进行解析重建,得到转轴方向上的正中心单层的重建图,并通过基于正中心单层重建图熵值的迭代优化方法获得探测器在水平方向上的位移偏移量。S6:对S4步骤修正后的投影图进行解析重建,代入S5步骤中获得的探测器位移偏移量,得到转轴方向上的上、下边界层的重建图,并通过基于上、下边界单层重建图熵值的迭代优化方法获得转轴和探测器竖向轴线之间的偏角。2.根据权利要求1所述的锥束CT系统的几何标定方法,其特征在于,所述步骤S1中:束光器调节后的X射线在平板探测器上的覆盖范围和X射线平板探测器有...
【专利技术属性】
技术研发人员:牛田野,罗辰,王静,薛一,
申请(专利权)人:浙江大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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