一种工业CT扫描系统旋转中心校正方法技术方案

本发明专利技术公开了一种工业CT扫描系统旋转中心校正方法，包括：采集均质柱状检测件的CT扫描数据，由CT扫描数据获取均质检测件的投影正弦图；由投影正弦图获取旋转中心的初步偏移值CoreOff；设置旋转中心偏移值范围[CoreLeft,CoreRight]；在旋转中心偏移值范围内选择N个点作为旋转中心的相对偏移值，并分别重建图像，获得N个相对偏移值对应的重建图像，N为大于1的正整数；评价N个重建图像的图像质量，并将质量最优图像对应的相对偏移值确定为旋转中心的精确偏移值。应用该方法，能够有效屏蔽投影图中的噪声、串扰等干扰信号以及X射线本身特性带来的散射与硬化影响，使旋转中心偏移值的精度得到巨大提升，测量精度误差能够达到≤0.1pix等级。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及成像
，更具体地说，涉及一种工业CT扫描系统旋转中心校正方法。
技术介绍
CT(Computed Tomography)即计算机断层成像技术，该技术是在射线投影图的基础上，利用计算机重建出物体的断层图像。在工业CT中，目前比较常见是扇束CT，如图1所示，图1为现有技术中常见的扇束CT原理示意图。射线源点OX-Ray发射出X射线，经过转台01上的被测量物体，然后射到探测器上。探测器能够接收到由射线源02发射出的成扇束状的射线。在扫描期间，转台01会连续不断的进行旋转，从而使得放置在转台01上的被测物在不同的角度被射线穿过，并被探测器捕捉到射线信号。不同角度的数据组可以组成一幅以探测器阵列为宽度，以扫描角度数量为高度的投影正弦图。通常情况下，认为转台中心ORotation位于射线源点OX-Ray与探测器中心ODetector的连线上。因而在滤波反投影重建时默认投影正弦图的中心即旋转中心，并在此基础上进行断层图像重建。然而，在实际情况下，转台01的旋转中心ORotation并不一定位于射线源点OX-Ray与探测器中心ODetector的连线上，也就是转台01的旋转中心有可能相对该连线线会发生一定程度的偏移。此种情况下，若仍以投影图的水平中点作为转台旋转中心位置，会严重的影响图像的清晰度，导致图像模糊，分辨率下降，边缘出现“虚影”，因此需要对转台的旋转中心位置进行测量与校正。现有技术中常见的旋转中心矫正方法，主要通过正弦投影图来进行旋转中心的测量，通过投影图前半与后半部分的像素差值来确定旋转中心的偏移值。具体的，将一个投影图切分为上下两个部分。投影图的每一个行
数据对应的都是一个转台旋转的角度。将投影图进行切分，即为将一个转台旋转一周所形成的图片分成了前180°与后180°两幅投影图，然后将两幅投影图对应的像素值相减，并求取绝对值：e(θ,s)＝|Pup(θ,s)-Pdown(θ,s)|式中，θ表示转台旋转角度，即投影图中的行值。由于投影图被切分为了上下两部分，θ的总行数为投影图整体投影图行数的1/2。s表示探测器的宽度，即投影图中的列值。Pup(θ,s)表示前180°投影图中，行值为θ，列值为s的像素点的像素值。Pdown(θ,s)表示后180°投影图中，行值为θ，列值为s的像素点的像素值。计算出两幅投影图对应像素的差值后，计算差值每一列的平均值:mean(s)=1NΣi=1Ne(i,s)]]>式中，N表示切分后的两幅投影图的行数。最后将差值的平均值最小的一列设定为旋转中心的位置，从而计算出旋转中心的偏移值，即：Q(s)＝min(mean(s))式中，Q(s)即为旋转中心对应的列值。然而，上述旋转中心偏移值来自于对投影正弦图的处理。由于近似于原始数据的投影正弦图本身夹杂着大量的干扰信息，如噪声、串扰信号等。同时，由于CT中X射线本身的特性所带来的散射与硬化现象严重的干扰投影图上获取旋转中心偏移值的效果。甚至会使投影图中的一行数值出现一定倾斜的情况，因而对于旋转中心偏移值的求取精度影响很大。综上所述，如何有效地解决工业CT扫描系统旋转中心矫正受噪声、串扰信号等干扰信息影响而精度较低等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种工业CT扫描系统旋转中心校正方法，该方法可以有效地解决旋转中心矫正受噪声、串扰信号等干扰信息影响而精度较低的问题。为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种工业CT扫描系统旋转中心校正方法，包括：采集均质柱状检测件的CT扫描数据，由所述CT扫描数据获取所述均质柱状检测件的投影正弦图；由所述投影正弦图获取旋转中心的初步偏移值CoreOff；设置旋转中心偏移值范围[CoreLeft,CoreRight]，其中，CoreLeft＝CoreOff-Widthleft，CoreRight＝CoreOff+Widthright，Widthleft为左预设宽度值，Widthright为右预设宽度值；在所述旋转中心偏移值范围内选择N个点作为旋转中心的相对偏移值，并分别重建图像，获得N个所述相对偏移值对应的重建图像，N为大于1的正整数；评价N个所述重建图像的图像质量，并将质量最优图像对应的相对偏移值确定为旋转中心的精确偏移值。优选地，上述工业CT扫描系统旋转中心校正方法中，所述评价N个所述重建图像的图像质量包括步骤：获取N个所述重建图像的几何位置，由所述几何位置计算重建图像的边缘响应函数，由所述边缘响应函数计算所述重建图像的点扩散函数，并求取所述点扩散函数的极大值；比较N个所述重建图像对应的点扩散函数的极大值，取极大值中的最大值对应的重建图像为所述质量最优图像。优选地，上述工业CT扫描系统旋转中心校正方法中，所述获取N个所述重建图像的几何位置包括步骤：提取各所述重建图像的二值化边缘，求取各所述二值化边缘的所有边缘点的位置坐标的平均值作为各所述重建图像的圆心坐标Center(x,y)，计算边缘点到圆心距离的平均值作为各所述重建图像的圆盘半径R值。优选地，上述工业CT扫描系统旋转中心校正方法中，所述计算重建图
像的边缘响应函数包括步骤：设置半径范围[R-l,R+l]，在所述半径范围内取P个半径值r，P为正整数，以P个所述半径值r为半径得到P个圆周，P个所述半径值r分别对应的边缘响应值为：ERF(r)=1UΣj=1UCycleEdgeValue(r,j)]]>式中，r表示该圆周对应的半径，j表示该圆周上的第j个像素点，U表示圆周上的像素点总数，CycleEdgeValue(r,j)表示该圆周上第j个像素点的像素值。优选地，上述工业CT扫描系统旋转中心校正方法中，所述由所述投影正弦图获取旋转中心的初步偏移值CoreOff包括：基于边缘算子得到所述投影正弦图的边缘；对边缘进行降噪、平滑处理；由所述降噪、平滑处理后的边缘计算获得所述初步偏移值CoreOff。优选地，上述工业CT扫描系统旋转中心校正方法中，所述由所述降噪、平滑处理后的边缘获取旋转中心的初步偏移值CoreOff具体为：分别计算所述边缘的左边缘线EdgeLineLeft所有点的水平位置的平均值MeanLeft，和右边缘线EdgeLineRifht所有点的水平位置的平均值MeanRifht，所述初步偏移值CoreOff为MeanLeft与MeanRifht的均值。优选地，上述工业CT扫描系统旋转中心校正方法中，所述由所述降噪、平滑处理后的边缘获取旋转中心的初步偏移值CoreOff具体为：CoreOff=12M(Σi=1MEdgePointLeft(i)+Σi=1MEdgePointRight(i))]]>式中，EdgePointLeft(i)表示左边缘线EdgeLineLeft左侧的M个极值点中的第i个，EdgePointRight(i)表示右边缘线EdgeLineRifht右侧的M个极值点中的第i个，M为正整数。优选地，上述工业CT扫描系统旋转中心校正方法中，所述左预设宽度值与所述右预设宽度值相等。优选地，上述工业CT扫描系统旋转中心校正方法中，所述基于边缘算子得到所述投影正弦图的边缘具体为：采用边缘算子对所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工业CT扫描系统旋转中心校正方法，其特征在于，包括：采集均质柱状检测件的CT扫描数据，由所述CT扫描数据获取所述均质柱状检测件的投影正弦图；由所述投影正弦图获取旋转中心的初步偏移值CoreOff；设置旋转中心偏移值范围[CoreLeft,CoreRight]，其中，CoreLeft＝CoreOff‑Widthleft，CoreRight＝CoreOff+Widthright，Widthleft为左预设宽度值，Widthright为右预设宽度值；在所述旋转中心偏移值范围内选择N个点作为旋转中心的相对偏移值，并分别重建图像，获得N个所述相对偏移值对应的重建图像，N为大于1的正整数；评价N个所述重建图像的图像质量，并将质量最优图像对应的相对偏移值确定为旋转中心的精确偏移值。

【技术特征摘要】
1.一种工业CT扫描系统旋转中心校正方法，其特征在于，包括：采集均质柱状检测件的CT扫描数据，由所述CT扫描数据获取所述均质柱状检测件的投影正弦图；由所述投影正弦图获取旋转中心的初步偏移值CoreOff；设置旋转中心偏移值范围[CoreLeft,CoreRight]，其中，CoreLeft＝CoreOff-Widthleft，CoreRight＝CoreOff+Widthright，Widthleft为左预设宽度值，Widthright为右预设宽度值；在所述旋转中心偏移值范围内选择N个点作为旋转中心的相对偏移值，并分别重建图像，获得N个所述相对偏移值对应的重建图像，N为大于1的正整数；评价N个所述重建图像的图像质量，并将质量最优图像对应的相对偏移值确定为旋转中心的精确偏移值。2.根据权利要求1所述的工业CT扫描系统旋转中心校正方法，其特征在于，所述评价N个所述重建图像的图像质量包括步骤：获取N个所述重建图像的几何位置，由所述几何位置计算重建图像的边缘响应函数，由所述边缘响应函数计算所述重建图像的点扩散函数，并求取所述点扩散函数的极大值；比较N个所述重建图像对应的点扩散函数的极大值，取极大值中的最大值对应的重建图像为所述质量最优图像。3.根据权利要求2所述的工业CT扫描系统旋转中心校正方法，其特征在于，所述获取N个所述重建图像的几何位置包括步骤：提取各所述重建图像的二值化边缘，各所述重建图像的圆心坐标Center(x,y)为各所述二值化边缘的所有边缘点的位置坐标的平均值，各所述重建图像的圆盘半径R值为边缘点到圆心距离的平均值。4.根据权利要求2所述的工业CT扫描系统旋转中心校正方法，其特征在于，所述计算重建图像的边缘响应函数包括步骤：设置半径范围[R-l,R+l]，在所述半径范围内取P个半径值r，P为正整数，以P个所述半径值r为半径得到P个圆周，P个所述半径值r分别对应的边缘响应值为：ERF(r)=1UΣj=1UCycleEdgeValue(r,j)]]>式中，r表示该圆周对应的半径，j表示该圆周上的第j个像素点，U表示圆周上的像素点总数，CycleEdgeValue(...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱焓，蔡玉芳，
申请(专利权)人：重庆大学，重庆真测科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50