几何校正模体的校正方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种几何校正模体的校正方法和系统，其方法包括：扫描几何校正模体，计算出标记点的空间坐标值；根据所述标记点的当前的空间坐标值为预设数目的粒子赋初始值；扫描几何校正模体获得标记点的投影坐标，根据标记点的投影坐标值和各粒子的粒子值确定各粒子对应的几何校正参数；利用几何校正参数，扫描评价模体重建出各粒子对应的评价模体的三维图像；根据该三维图像计算出各粒子的适应度值；根据适应度值更新标记点的空间坐标值；判断是否满足预设的迭代结束条件；若否，返回根据标记点当前空间坐标值为预设数目的粒子赋初始值的步骤。采用本发明专利技术的方案，可降低校正模体的加工要求且利用低精度的几何校正模体进行准确几何校正。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及CT
，特别是涉及一种几何校正模体的校正方法和系统。
技术介绍
计算机断层摄影(Computed Tomography，CT)是一种通过对物体不同角度的射线投影检测获取物体在扫描范围内所有横截面断层信息的成像技术。因为CT技术有非接触，无破坏性，高分辨率等优点，所以被广泛应用于临床医学、工业、材料、生物等领域。在CT系统中，由于CT系统重建的图像是通过不同角度的投影反向计算而成，所以对CT系统的几何模型要求比较高。例如，在圆轨道的CT扫描方案中，它要求X线源、被测物体中心、探测器阵列中心在一条直线上。然而，在CT经人工安装定位后，由于机械精度达不到要求，导致实际系统的几何模型和理想的系统几何模型之间出现一定的几何偏差，这些偏差主要包括探测器的几何误差和旋转轴的几何误差，由几何误差导致的重建伪影称为几何伪影。几何伪影严重影响重建图像的质量，因此几何伪影的校正是获得高质量重建图像的关键前提。传统技术中有多种几何伪影校正方法。解析几何校正算法通常需要制作一个精确的标定模体，模体上标记点的信息作为已知条件，然后在多角度下获取标定模体的投影，从标定模体的投影数据中提取CT系统的几何参数。如文献《A generic geometric calibration method for tomographic imaging systems with flat-panel detectors-A detailed implementation guide》中提出了一种几何校正方法：在锥形束螺旋CT系统中，射线源以锥形束的形状向探测器发射射线，对于空间上的某一点，经过射线的投射，可以在探测器上得到其对应的投影坐标，通过线性直接变换方法计算获取正确的映射关系。将该三维至二维的匹配映射关系应用到重建算法中，达到修正反投影映射的目的。该文献提出了一种新的校正模体，该校正模体是由上下两层平行的有机玻璃板组成，上层有机玻璃板均匀镶嵌着24个钢珠，下层有机玻璃板均匀镶嵌20个钢珠。首先，把校正模体放在探测器上并保证该校正模体的投影完全在FOV(Field of View，视野)内。其次，获得每个角度下钢珠投影图像并从投影图像中分割出每个钢珠的投影坐标。最后，根据每个钢珠的空间坐标和对应的投影坐标，计算出每个投影角度下的机械几何参数，把计算出的机械几何参数应用到重建算法中，得到几何校正后的重建图像。但是，几何校正模体的加工精度会影响模体上标记点的空间坐标值，进而影响几何参数的准确性。如文献《Determination of System Geometrical Parameters and Consistency between Scans for Contrast-Enhanced Digital Breast Tomosynthesis》中提出了一种新的几何校正方法：该方法所用的几何校正模体是在圆柱表面等螺距等角度的镶嵌钢珠，共28个钢珠。首先，把校正模体垂直放在探测器表面并保证校正装置完全在FOV内。其次，获得每个投影角度下钢珠投影的图像并由阈值分割算法和加权平均算法得钢珠的投影坐标。最后，由钢珠的投影坐标和钢珠放入空间坐标，可以计算出每个投影角度下几何校正参数，把计算出的几何参数应用到重建算法中，得到几何校正后的重建图像。但是，校正模体加工精度仍会影响模体上标记点的空间坐标值，进而影响几何参数的准确性。因此，如何降低校正模体加工要求和利用低精度的几何校正模体进行准确几何校正成为研究热点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种几何校正模体的校正方法和系统，可以降低校正模体的加工要求，且可以利用低精度的几何校正模体进行准确几何校正。本专利技术的目的通过如下技术方案实现：一种几何校正模体的校正方法，包括：通过螺旋CT系统扫描预先制作的几何校正模体，计算出所述几何校正模体上预先设置的标记点的空间坐标值；根据所述标记点的当前的空间坐标值为预设数目的粒子赋初始值；通过锥束CT系统扫描几何校正模体获得所述标记点的投影坐标值，根据所述标记点的投影坐标值和各粒子的粒子值确定各粒子的几何校正参数；分别利用对应的几何校正参数，通过所述锥束CT系统扫描预先制作的评价模体重建出各粒子对应的所述评价模体的三维图像；分别根据对应的评价模体的三维图像计算出各所述粒子的适应度值；根据所计算出的适应度值更新所述标记点的空间坐标值；判断是否满足预设的迭代结束条件；若否，返回所述根据所述标记点的当前的空间坐标值为预设数目的粒子赋初始值的步骤。一种几何校正模体的校正系统，包括：坐标获取单元，用于通过螺旋CT系统扫描预先制作的几何校正模体，计算出所述几何校正模体上预先设置的标记点的空间坐标值；赋值单元，用于在所述坐标获取单元获取到空间坐标值后，或者在判断单元的判定结果为否时，根据所述标记点的当前的空间坐标值为预设数目的粒子赋初始值；参数获取单元，用于通过锥束CT系统扫描几何校正模体获得所述标记点的投影坐标值，根据所述标记点的投影坐标值和各粒子的粒子值确定各粒子的几何校正参数；重建单元，用于分别利用对应的几何校正参数，通过所述锥束CT系统扫描预先制作的评价模体重建出各粒子对应的所述评价模体的三维图像；处理单元，用于分别根据对应的评价模体的三维图像计算出各所述粒子的适应度值；更新单元，用于根据所计算出的适应度值更新所述标记点的空间坐标值；判断单元，用于判断是否满足预设的迭代结束条件。根据上述本专利技术的方案，其是通过螺旋CT系统扫描预先制作的几何校正模体，计算出所述几何校正模体上预先设置的标记点的空间坐标值，根据所述标记点的当前的空间坐标值为预设数目的粒子赋初始值，通过锥束CT系统扫描几何校正模体获得所述标记点的投影坐标值，根据所述标记点的投影坐标值和各粒子的粒子值确定各粒子的几何校正参数，分别利用对应的几何校正参数，通过所述锥束CT系统扫描预先制作的评价模体重建出各粒子对应的所述评价模体的三维图像；分别根据对应的评价模体的三维图像计算出各所述粒子的适应度值，根据所计算出的适应度值更新所述标记点的空间坐标值，判断是否满足预设的迭代结束条件，若否，返回所述根据所述标记点的当前的空间坐标值为预设数目的粒子赋初始值的步骤，本专利技术的方案是根据重建图像中标记点投影算出标记点空间坐标的估计值，再利用粒子群算法和重建图像的评价函数值算出标记点空间坐标的真实值；可以在每次迭代处理后，更新后的标记点的空间坐标值会进一步地靠近标记点的真实值，这样，在多次处理迭代，可以计算出标记点的真实值，基于该真实值的几何校正参数，可以重建出高质量的CT图像，同时，手工制作的几何校正模体可以降低校正模体的加工要求，且可以利用低精度的几何校正模体进行准确几何校正。附图说明图1为本专利技术实施例一的几何校正模体的校正方法的实现流程示意图；图2为本专利技术的具体示例中的几何校正模体主视图；图3为本专利技术的具体示例中的评价模体三维视图；图4为本专利技术的具体示例中的几何校正模体的重建图像；图5为本专利技术的具体示例中的计算评价指数示意图；图6为本专利技术的具体示例中的几何校正模体校正前与校正后几何校正效果对比示意图；图7为本专利技术实施例二的几何校正模体的校正系统的组成结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种几何校正模体的校正方法，其特征在于，包括：通过螺旋CT系统扫描预先制作的几何校正模体，计算出所述几何校正模体上预先设置的标记点的空间坐标值；根据所述标记点的当前的空间坐标值为预设数目的粒子赋初始值；通过锥束CT系统扫描几何校正模体获得所述标记点的投影坐标值，根据所述标记点的投影坐标值和各粒子的粒子值确定各粒子对应的几何校正参数；分别利用对应的几何校正参数，通过所述锥束CT系统扫描预先制作的评价模体重建出各粒子对应的所述评价模体的三维图像；分别根据对应的评价模体的三维图像计算出各所述粒子的适应度值；根据所计算出的适应度值更新所述标记点的空间坐标值；判断是否满足预设的迭代结束条件；若否，返回所述根据所述标记点的当前的空间坐标值为预设数目的粒子赋初始值的步骤。

【技术特征摘要】
1.一种几何校正模体的校正方法，其特征在于，包括：通过螺旋CT系统扫描预先制作的几何校正模体，计算出所述几何校正模体上预先设置的标记点的空间坐标值；根据所述标记点的当前的空间坐标值为预设数目的粒子赋初始值；通过锥束CT系统扫描几何校正模体获得所述标记点的投影坐标值，根据所述标记点的投影坐标值和各粒子的粒子值确定各粒子对应的几何校正参数；分别利用对应的几何校正参数，通过所述锥束CT系统扫描预先制作的评价模体重建出各粒子对应的所述评价模体的三维图像；分别根据对应的评价模体的三维图像计算出各所述粒子的适应度值；根据所计算出的适应度值更新所述标记点的空间坐标值；判断是否满足预设的迭代结束条件；若否，返回所述根据所述标记点的当前的空间坐标值为预设数目的粒子赋初始值的步骤。2.根据权利要求1所述的几何校正模体的校正方法，其特征在于，所述通过螺旋CT系统扫描预先制作的几何校正模体，计算出所述几何校正模体上预先设置的标记点的空间坐标值的过程包括：通过螺旋CT系统扫描预先制作的几何校正模体重建出所述几何校正模体的三维图像；计算出所述几何校正模体的三维图像上的各标记点的质心坐标值，其中，用质心坐标值表征对应的标记点在成像坐标系中的坐标值；根据各标记点的质心坐标值，通过成像坐标系与世界坐标系的对应关系，获取各标记点在世界坐标系中的坐标值，其中，用在世界坐标系中的坐标值表征对应的标记点的空间坐标值。3.根据权利要求1所述的几何校正模体的校正方法，其特征在于，所述根据所述标记点的当前的空间坐标值为预设数目的粒子赋初始值的过程包括：设定目标粒子的维数，并给所述目标粒子赋初始速度，其中，所述目标粒子为所述预设数目的粒子中的一个；在所述标记点当前空间坐标值中的每个数值上分别加上一个设定范围内的随机数，得到所述标记点的当前的随机坐标值，将该当前的随机坐标值赋给所述目标粒子。4.根据权利要求1所述的几何校正模体的校正方法，其特征在于，所述通过锥束CT系统扫描几何校正模体获得所述标记点的投影坐标值，根据所述标记点的投影坐标值和各粒子的粒子值确定各粒子的几何校正参数的过程包括：按照选定的几何校正方法设置锥束CT系统的扫描参数并摆正所述几何校正模体；在设置锥束CT的扫描参数并摆正所述几何校正模体后，扫描该几何校正模体，获得每个扫描角度下的所述标记点的投影坐标值；根据目标粒子的粒子值和每个扫描角度下的所述投影坐标值分别确定每个扫描角度下所述目标粒子的几何校正参数，其中，所述目标粒子为所述预设数目的粒子中的一个。5.根据权利要求1所述的几何校正模体的校正方法，其特征在于，所述分别利用对应的几何校正参数，通过所述锥束CT系统扫描预先制作的评价模体重建出各粒子对应的所述评价模体的三维图像的过程包括：设置锥束CT系统的扫描参数；把预先制作的评价模体放入所述锥束CT系统中，在所述扫描参数下，采用快速扫描模式，控制所述锥束CT系统的射线源和探测器绕所述评价模体旋转一周，等间隔采集所述评价模体的投影图像；利用目标粒子对应的几何校正参数和采集到的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翰威，张光彪，詹欣智，黄文记，黄科明，
申请(专利权)人：广州华端科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44