一种点扩散函数估计方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种点扩散函数估计方法和系统，所述方法包括：对大小相同且紧密排列的多个矩形块利用扫描装置进行扫描成像，所述多个矩形块的制作材料不同和/或质量厚度不同，其中扫描成像时射线的入射角度与扫描方向垂直，且所述射线的入射角度垂直于所述多个矩形块的紧密排列的表面；根据扫描图像获取沿所述矩形块的长和宽两个方向的线扩散函数，并分别得到所述线扩散函数的标准差参数；将两个方向的标准差参数结合，得到二维点扩散函数的参数，以估计所述点扩散函数。本发明专利技术自动化程度高，执行速度快。

Point spread function estimation method and system

The invention provides a point spread function estimation method and system, the method comprises the following steps: on the same size and closely spaced multiple rectangular blocks using a scanning device for scanning imaging, the material of a plurality of rectangular blocks with different thickness and / or quality, which when the incident angle of X-ray scan imaging and scanning the vertical direction, and the incident angle of the ray perpendicular to the plurality of rectangular blocks of closely spaced surfaces; according to the scanning image acquisition along the rectangular block length and width of the two directions of the line spread function, and get the line spread function of the standard deviation of parameters; the two directional standard the difference with parameters, obtained parameters of two dimensional point spread function, to estimate the point spread function. The invention has the advantages of high automation degree and fast execution speed.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及透视成像
，尤其涉及一种点扩散函数估计方法及系统。
技术介绍
在透视成像系统中，经常会出现由于扫描装置运动和探测器串扰引起的图像模糊情况，对图像视觉效果和检查人员观察图像内容及发现图像中的可疑区域造成一定的影响。系统的图像质量退化可以近似为一个点扩散函数(PSF，PointSpreadingFunction)对图像的卷积，如果系统点扩散函数已知，可以通过一些图像复原技术对图像进行去模糊处理，从而得到清晰的图像。另外，点扩散函数的定量描述本身可以作为评价系统成像质量的一个重要指标，通过对它的深入分析还可以为系统软件硬件的改进提供指导意见。为了改善图像质量和分析图像退化原因，需要估计系统的点扩散函数。但在以往的估计方法中，大多数是针对可见光成像系统的，如典型倒谱法、变分贝叶斯法、稀疏约束最优化方法等。这些方法都针对一般图像，没有利用特定装置，估计精度较差，且大多数方法计算速度非常慢。并且针对X-射线成像系统的方法往往需要精确已知测试装置和系统的一些参数，比如缝的宽度、孔的半径、探测器的物理尺寸等等。如果测试装置设计不合理或加工精度不高，容易造成估计不准确，计算过程也比较复杂。
技术实现思路
本专利技术提供一种点扩散函数估计方法及系统，以解决现有技术中点扩散函数估计方法自动化程度不高、执行速度慢的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种点扩散函数估计方法，包括：对大小相同且紧密排列的多个矩形块利用扫描装置进行扫描成像，所述多个矩形块的制作材料不同和/或质量厚度不同，其中扫描成像时射线的入射角度与扫描方向垂直，且所述射线的入射角度垂直于所述多个矩形块的紧密排列的表面；根据扫描图像获取沿所述矩形块的长和宽两个方向的线扩散函数，并分别得到所述线扩散函数的标准差参数；将两个方向的标准差参数结合，得到二维点扩散函数的参数，以估计所述点扩散函数。进一步地，所述矩形块的边长不小于所述扫描装置的探测器尺寸的预定倍数。进一步地，所述根据扫描图像获取沿所述矩形块的长和宽两个方向的线扩散函数还包括：根据所述矩形块的个数和排布方式确定各个矩形块之间边界的位置，对两个方向的边界分别计算累积灰度变化过渡曲线，并对所述累积灰度变化过渡曲线进行差分得到所述两个方向的线扩散函数。进一步地，所述分别得到所述线扩散函数的标准差参数包括：对所述两个方向的线扩散函数进行高斯拟合别得到所述线扩散函数的标准差参数。进一步地，在所述分别得到所述线扩散函数的标准差参数之后，所述将两个方向的所述标准差参数结合之前，还包括：对同一方向的多个线扩散函数的标准差参数进行平均，并结合所述矩形块的材料和质量厚度，获取此方向的平均标准差参数。另一方面，本专利技术还提供一种点扩散函数估计系统，包括：成像单元，用于对大小相同且紧密排列的多个矩形块利用扫描装置进行扫描成像，所述多个矩形块的制作材料不同和/或质量厚度不同，其中扫描成像时射线的入射角度与扫描方向垂直，且所述射线的入射角度垂直于所述多个矩形块的紧密排列的表面；参数获取单元，用于根据扫描图像获取沿所述矩形块的长和宽两个方向的线扩散函数，并分别得到所述线扩散函数的标准差参数；估计单元，用于将两个方向的标准差参数结合，得到二维点扩散函数的参数，以估计所述点扩散函数。进一步地，所述矩形块的边长不小于所述扫描装置的探测器尺寸的预定倍数。进一步地，所述参数获取单元还用于：根据所述矩形块的个数和排布方式确定各个矩形块之间边界的位置，对两个方向的边界分别计算累积灰度变化过渡曲线，并对所述累积灰度变化过渡曲线进行差分得到所述两个方向的线扩散函数。进一步地，所述参数获取单元还用于：对所述两个方向的线扩散函数进行高斯拟合别得到所述线扩散函数的标准差参数。进一步地，所述系统还包括：平均单元，与所述参数获取单元和所述估计单元分别相连，用于对同一方向的多个线扩散函数的标准差参数进行平均，并结合所述矩形块的材料和质量厚度，获取此方向的平均标准差参数。再一方面，本专利技术还提供一种用于X射线成像装置的图像处理方法，包括如上任一项所述的点扩散函数估计方法的步骤。另一方面，本专利技术还提供一种用于X射线成像装置的图像处理系统，其采用如上所述的用于X射线成像装置的图像处理方法。再一方面，本专利技术还提供一种用于X射线成像装置的图像处理系统，包括辐射源、探测器和矩形块以及如权利要求上任一项所述的点扩散函数估计系统。进一步地，所述矩形块的材料为石墨、铅、铁、聚乙烯中的一种或多种。进一步地，所述矩形块的质量厚度为2-50g/cm2。进一步地，所述矩形块的长和/或宽为所述探测器有效收集X射线尺寸的5-100倍。可见，在本专利技术所提供的点扩散函数估计方法和系统中，能够在无需已知矩形块质量厚度和大小，也无需已知探测器尺寸的情况下估计扫描装置的点扩散函数，可以提供一种自动、快速的扫描装置的点扩散函数估计方式。本专利技术利用估计得到的系统点扩散函数的定量描述，可以对扫描装置的图像成像质量给出一个定量的评价，通过图像复原技术以对图像进行去模糊处理，从而提高图像的清晰度，并可根据点扩散函数的参数对扫描装置成像的硬件改进提出相应的建议。本专利技术适用于各种扫描成像系统的点扩散函数估计尤其适用于可近似为高斯形状、但双向标准差参数不同的点扩散函数的估计。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例点扩散函数估计方法的基本流程示意图；图2是本专利技术实施例1点扩散函数估计方法的一个优选实施例流程示意图；图3是本专利技术实施例1的矩形块扫描图像示意图；图4是本专利技术实施例1中步骤202的具体执行步骤示意图；图5是本专利技术实施例1中竖直方向累积灰度变化过渡曲线的计算区域示意图；图6是本专利技术实施例1中水平方向累积灰度变化过渡曲线的计算区域示意图；图7是本专利技术实施例1中图5所示区域经计算得到的累积灰度变化过渡曲线；图8是本专利技术实施例1中图7所示累积灰度变化过渡曲线经差分得到的线扩散函数曲线示意图；图9是本专利技术实施例1中图8所示的线扩散函数曲线经去除噪声干扰后的曲线(实线)及高斯拟合结果(虚线)；图10是本专利技术实施例2的点扩散函数估计方法的一个优选实施例流程示意图；图11是本专利技术实施例3中点扩散函数估计系统的基本结构示意图；图12是本专利技术实施例6中用于X射线成像装置的图像处理系统的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例首先提供一种点扩散函数估计方法，参见图1，包括：步骤101：对大小相同且紧密排列的多个矩形块利用扫描装置进行扫描成像，所述多个矩形块的制作材料不同和/或质量厚度不同，其中扫描成像时射线的入射角度与扫描方向垂直，且所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种点扩散函数估计方法，其特征在于，包括：对大小相同且紧密排列的多个矩形块利用扫描装置进行扫描成像，所述多个矩形块的制作材料不同和/或质量厚度不同，其中扫描成像时射线的入射角度与扫描方向垂直，且所述射线的入射角度垂直于所述多个矩形块的紧密排列的表面；根据扫描图像获取沿所述矩形块的长和宽两个方向的线扩散函数，并分别得到所述线扩散函数的标准差参数；将两个方向的标准差参数结合，得到二维点扩散函数的参数，以估计所述点扩散函数。

【技术特征摘要】
1.一种点扩散函数估计方法，其特征在于，包括：对大小相同且紧密排列的多个矩形块利用扫描装置进行扫描成像，所述多个矩形块的制作材料不同和/或质量厚度不同，其中扫描成像时射线的入射角度与扫描方向垂直，且所述射线的入射角度垂直于所述多个矩形块的紧密排列的表面；根据扫描图像获取沿所述矩形块的长和宽两个方向的线扩散函数，并分别得到所述线扩散函数的标准差参数；将两个方向的标准差参数结合，得到二维点扩散函数的参数，以估计所述点扩散函数。2.根据权利要求1所述的点扩散函数估计方法，其特征在于：所述矩形块的边长不小于所述扫描装置的探测器尺寸的预定倍数。3.根据权利要求1所述的点扩散函数估计方法，其特征在于，所述根据扫描图像获取沿所述矩形块的长和宽两个方向的线扩散函数还包括：根据所述矩形块的个数和排布方式确定各个矩形块之间边界的位置，对两个方向的边界分别计算累积灰度变化过渡曲线，并对所述累积灰度变化过渡曲线进行差分得到所述两个方向的线扩散函数。4.根据权利要求1所述的点扩散函数估计方法，其特征在于，所述分别得到所述线扩散函数的标准差参数包括：对所述两个方向的线扩散函数进行高斯拟合别得到所述线扩散函数的标准差参数。5.根据权利要求1所述的点扩散函数估计方法，其特征在于，在所述分别得到所述线扩散函数的标准差参数之后，所述将两个方向的所述标准差参数结合之前，还包括：对同一方向的多个线扩散函数的标准差参数进行平均，并结合所
\t述矩形块的材料和质量厚度，获取此方向的平均标准差参数。6.一种点扩散函数估计系统，其特征在于，包括：成像单元，用于对大小相同且紧密排列的多个矩形块利用扫描装置进行扫描成像，所述多个矩形块的制作材料不同和/或质量厚度不同，其中扫描成像时射线的入射角度与扫描方向垂直，且所述射线的入射角度垂直于所述多个矩形块的紧密排列的表面；参数获取单元，用于根据扫描图像获取沿所述矩形块的长和宽两个方向的线扩散函数，并分别得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：康克军，陈志强，李元景，张丽，赵自然，刘耀红，顾建平，王志明，
申请(专利权)人：清华大学，同方威视技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11