一种基于双丝模型的CT系统结构参数测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于双丝模型的CT系统结构参数测量方法及装置，通过获取两条与旋转轴平行的金属丝在CT系统中的特定旋转位置下在探测器上的投影位置及位置关系，计算获得CT回转中心轴线、重建坐标原点的位置、射线源至探测器的距离、射线源至旋转中心的距离、面阵探测器扭转角等多个CT系统结构参数。该方法简单实用，适用于线阵和面阵两种探测器的CT系统，可用于CT系统结构参数的获取和CT系统调校，有助于提高CT图像重建质量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双丝模型的CT系统结构参数测量方法及装置
本专利技术涉及一种CT系统结构参数测量方法及装置，特别涉及一种基于双丝模型的CT系统结构参数测量方法及装置，属于CT
该方法借助一种包含两根平行金属丝的装置，以使金属丝与CT转台的旋转轴平行的方式，将该装置固定在转台上，随着CT转台旋转，分别获得两根金属丝在探测器上的投影位置及位置关系，通过计算获得CT系统几何结构参数。该方法简单实用，可用于CT系统结构参数的获取和CT系统调校，有助于提高CT图像重建质量。
技术介绍
CT（ComputedTomography）是医学和工业领域常用的辐射成像无损检测技术。无论是采用线阵探测器的断层CT成像，还是采用面阵探测器的锥束CT成像，要精确重建被测物体的断层CT图像或三维CT图像，都需要获得准确的CT系统几何结构参数，其中CT旋转中心位置、重建坐标原点的位置、射线源至探测器的距离、射线源至旋转中心的距离、面阵探测器扭转角等都是非常重要的参数。由于射线源焦点、旋转中心、探测器成像面的精确空间位置无法直接测量，从而无法得到这些参数的精确值，影响了重建图像质量。现有的获得CT系统结构参数的方法主要有：迭代法、最小二乘估计法、正弦图法和双（多）球法等。这些方法存在以下问题：计算量大；需要进行迭代，迭代过程对某些参数不收敛；有些方法只能得到部分参数；有些方法只适用于线阵或面阵；需要平移、升降等额外动作。因此，需要一种特殊的技术手段和方法，对上述参数进行测量。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于双丝模型的CT系统结构参数测量方法，该方法可通过简单的步骤和计算过程，精确获得CT系统结构的几何参数，既可应用于采用线阵探测器的断层CT系统，也可应用于采用面阵探测器的锥束CT系统中，从而指导CT系统的调校，提高CT图像重建质量。另外，本专利技术还提供了一种用于所述测量方法的双丝模型装置。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种基于双丝模型的CT系统结构参数测量方法，所述CT系统带有射线源、工作转台、面阵探测器，所述工作转台的回转中心轴线与面阵探测器的成像面平行，射线源焦点和所述回转中心轴线所在平面与面阵探测器的成像面垂直；所述方法利用双丝模型对CT系统结构参数进行测量，双丝模型上设置有两根相互间隔且相互平行的金属丝；测量步骤为：1）将双丝模型置于CT工作转台上，使双丝模型上的两根金属丝与工作转台的回转中心轴线平行，并使回转中心轴线位于所述两根金属丝所在平面之外；2）旋转CT工作转台，根据两根金属丝、所述回转中心轴线、两根金属丝在探测器上的投影三者的几何关系，通过计算得到CT工作转台回转中心轴线与射线源焦点的间距和探测器成像面与射线源焦点的间距。进一步，所述步骤2）具体为：旋转CT工作转台，使所述两根金属丝在360°回转范围内两次在探测器上的投影重合，记录该两次投影重合位置的回转夹角，根据所述回转夹角、两根金属丝所在平面距所述回转中心轴线的距离和两根金属丝在探测器上的投影的间距，计算得到CT工作转台回转中心轴线与射线源焦点的间距和探测器成像面与射线源焦点的间距。进一步，所述两根金属丝与所述回转中心轴线距离相等；所述步骤2）具体为：旋转CT工作转台，得到360°回转范围内两根金属丝在探测器的成像面上投影间距最大的第一位置，再以第一位置为起点使CT转台旋转180°得到第二位置，根据两根金属丝在第一位置、第二位置时在探测器上的投影的间距和两根金属丝所在平面距所述回转中心的距离，以及两根金属丝的距离，计算得到CT工作转台回转中心轴线与射线源焦点的间距，以及探测器成像面与射线源焦点的间距。进一步，所述面阵探测器的成像面上设置有二维坐标系，根据该成像面上所述两根金属丝的投影在所述坐标系中的斜率，计算出面阵探测器的成像面在垂直于所述射线源焦点和所述回转中心轴线所在的平面内的扭转角度。一种基于双丝模型的CT系统结构参数测量方法，所述CT系统带有射线源、工作转台、线阵探测器，所述工作转台的回转中心与线阵探测器的条状成像面的长度方向垂直，射线源焦点和所述回转中心轴线所在平面与线阵探测器的条状成像面垂直；所述方法利用双丝模型对CT系统结构参数进行测量，双丝模型上设置有两根相互平行的丝；测量步骤为：1）将双丝模型置于CT工作转台上，使双丝模型上的两根金属丝与工作转台的回转中心平行，并使回转中心轴线位于所述两根金属丝所在平面之外；2）旋转CT工作转台，根据两根金属丝、所述回转中心轴线、两根金属丝在探测器上的投影三者的几何关系，通过计算得到CT工作转台回转中心轴线与射线源焦点的间距，以及探测器成像面与射线源焦点的间距。进一步，所述步骤2）具体为：旋转CT工作转台，使所述两根金属丝在360°回转范围内两次在探测器上的投影重合，记录该两次投影重合位置的回转夹角，根据所述回转夹角、两根金属丝所在平面距所述回转中心轴线的距离和两根金属丝在探测器上的投影的间距，计算得到CT工作转台回转中心轴线与射线源焦点的间距，以及探测器成像面与射线源焦点的间距。进一步，所述两根金属丝与所述回转中心轴线距离相等；所述步骤2）具体为：旋转CT工作转台，得到360°回转范围内两根金属丝在探测器的成像面上投影间距最大的第一位置，再以第一位置为起点使CT转台旋转180°得到第二位置，根据两根金属丝在第一位置、第二位置时在探测器上的投影的间距和两根金属丝所在平面距所述回转中心的距离，以及两根金属丝的距离，计算得到CT工作转台回转中心轴线与射线源焦点的间距，以及探测器成像面与射线源焦点的间距。一种用于上述测量方法的双丝模型，该双丝模型包括外壳，外壳空腔内间隔设置有两根相互平行的金属丝，外壳外表面上设置有供与CT系统上的工作转台同心连接的轴头，该轴头轴线与两根金属丝平行并位于两根金属丝所在平面之外。进一步，所述外壳由两端开口的圆筒形筒体及筒体两端的端盖组合而成，所述两根金属丝设置在两端盖之间，所述轴头设置在其中一个端盖的外表面上，并且该轴头与筒体同心。进一步，所述筒体的两端盖上设置有安装孔，所述金属丝穿设固定在所述安装孔中。进一步，所述筒体两端面上设置有定位槽，所述两端盖的内表面上设置有定位凸棱或定位条，通过使端盖上的定位凸棱或定位条与筒体端面上的定位槽相配合，使两端盖上的所述安装孔位置相对。进一步，所述金属丝为金、银、钼、钨或铜材质。进一步，所述筒体为PC或ABS材质。本专利技术既适用于锥束CT的结构参数获取，也适用于线阵CT。测量过程中，仅需旋转双丝模型装置，而无需进行平移、升降等操作；仅需简单的几何计算，而无需复杂的迭代计算；可同时获得源在探测器上的投影坐标、源-旋转中心距离、源-探测器距离，以及面阵探测器的扭转角。采用本专利技术的方法和双丝模型装置，整个CT系统结构参数的获取过程完全可以通过程序自动完成，不需要人工干预。附图说明图1为本专利技术基于双丝模型的CT系统结构参数第一种测量方法的示意图；图2为本专利技术基于双丝模型的CT系统结构参数第二种测量方法的示意图；图3为测量面阵探测器的成像面扭转角度的示意图；图4为本专利技术中双丝模型装置的结构示意图；图5为图4中筒体的示意图；图6为图4中下端盖的示意图。具体实施方式下面参考附图对本专利技术进行更全面的说明，附图中示出了本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双丝模型的CT系统结构参数测量方法，所述CT系统带有射线源、工作转台、面阵探测器，其特征在于，所述工作转台的回转中心轴线与面阵探测器的成像面平行，射线源焦点和所述回转中心轴线所在平面与面阵探测器的成像面垂直；所述方法利用双丝模型对CT系统结构参数进行测量，双丝模型上设置有两根相互间隔且相互平行的丝；测量步骤为：1）将双丝模型置于CT工作转台上，使双丝模型上的两根金属丝与工作转台的回转中心轴线平行，并使回转中心轴线位于所述两根金属丝所在平面之外；2）旋转CT工作转台，根据两根金属丝、所述回转中心轴线、两根金属丝在探测器上的投影三者的几何关系，通过计算得到CT工作转台回转中心轴线与射线源焦点的间距，以及探测器成像面与射线源焦点的间距。

【技术特征摘要】
1.一种基于双丝模型的CT系统结构参数测量方法，所述CT系统带有射线源、工作转台、面阵探测器，其特征在于，所述工作转台的回转中心轴线与面阵探测器的成像面平行，射线源焦点和所述回转中心轴线所在平面与面阵探测器的成像面垂直；所述方法利用双丝模型对CT系统结构参数进行测量，双丝模型上设置有两根相互间隔且相互平行的丝；测量步骤为：1）将双丝模型置于CT工作转台上，使双丝模型上的两根金属丝与工作转台的回转中心轴线平行，并使回转中心轴线位于所述两根金属丝所在平面之外；2）旋转CT工作转台，根据两根金属丝、所述回转中心轴线、两根金属丝在探测器上的投影三者的几何关系，通过计算得到CT工作转台回转中心轴线与射线源焦点的间距，以及探测器成像面与射线源焦点的间距；所述步骤2）具体为：旋转CT工作转台，使所述两根金属丝在360°回转范围内两次在探测器上的投影重合，记录两次投影重合位置的回转夹角，根据所述回转夹角、两根金属丝所在平面距所述回转中心轴线的距离和两根金属丝在探测器上两次投影的间距，计算得到CT工作转台回转中心轴线与射线源焦点的间距，以及探测器成像面与射线源焦点的间距。2.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述面阵探测器的成像面上设置有二维坐标系，根据该成像面上所述两根金属丝的投影在所述坐标系中的斜率，计算出面阵探测器的成像面在垂直于所述射线源焦点和所述回转中心轴线所在平面的平面内扭转角度。3.一种基于双丝模型的CT系统结构参数测量方法，所述CT系统带有射线源、工作转台、面阵探测器，其特征在于，所述工作转台的回转中心轴线与面阵探测器的成像面平行，射线源焦点和所述回转中心轴线所在平面与面阵探测器的成像面垂直；所述方法利用双丝模型对CT系统结构参数进行测量，双丝模型上设置有两根相互间隔且相互平行的丝；测量步骤为：1）将双丝模型置于CT工作转台上，使双丝模型上的两根金属丝与工作转台的回转中心轴线平行，并使回转中心轴线位于所述两根金属丝所在平面之外；2）旋转CT工作转台，根据两根金属丝、所述回转中心轴线、两根金属丝在探测器上的投影三者的几何关系，通过计算得到CT工作转台回转中心轴线与射线源焦点的间距，以及探测器成像面与射线源焦点的间距；所述两根金属丝与所述回转中心轴线距离相等；所述步骤2）具体为：旋转CT工作转台，得到360°回转范围内两根金属丝在探测器的成像面上投影间距最大的第一位置，再以第一位置为起点使CT转台旋转180°得到第二位置，根据两根金属丝在第一位置、第二位置时在探测器上的投影的间距和两根金属丝所在平面距所述回转中心轴线的距离，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘锡明，吴志芳，苗积臣，丛鹏，童建民，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11