一种CT病床机架自动位置校准方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种CT病床机架自动位置校准方法及其系统，所述方法包括步骤：随着病床的移动对体模进行若干次扫描，并获取体模的图像数据；通过图像数据计算各图像的质心并得到轨迹偏差；对轨迹偏差进行空间直线拟合得到体模的倾斜角和歪斜角，并根据体模的倾斜角和歪斜角进行校准。由于采用图像的质心得到轨迹偏差，并有轨迹偏差得到倾斜角和歪斜角。本发明专利技术通过软件上的算法来处理数据，在现有产品图像的基础上处理数据，来改善图像质量。模体简单成本低，操作容易，校准时间快，容易实现。

A Method and System for Automatic Position Calibration of CT Bed Frame

The invention discloses an automatic position calibration method and system for CT bed frame. The method includes steps: scanning the phantom several times with the movement of the bed, obtaining the image data of the phantom; calculating the centroid of each image through image data and obtaining the trajectory deviation; fitting the trajectory deviation to obtain the tilt angle and skew angle of the phantom, and according to the volume. The tilt angle and the tilt angle of the die are calibrated. The trajectory deviation is obtained by using the centroid of the image, and the inclination angle and the skew angle are obtained by using the trajectory deviation. The invention deals with data by software arithmetic, and processes data on the basis of existing product images to improve image quality. The phantom is simple, low cost, easy to operate, fast calibration time and easy to realize.

【技术实现步骤摘要】
一种CT病床机架自动位置校准方法及其系统
本专利技术涉及医学成像
，尤其涉及的是一种CT病床机架自动位置校准方法及其系统。
技术介绍
CT系统的机架和病床是独立的两个部分，在CT机架安装定位后，病床再进行安装，由于场地和人为原因，他们之间的相对机械精度往往不能严格满足重建算法模型的要求，由这种几何偏差所导致的重建伪影称为几何伪影。几何伪影会降低重建图像质量,比如带来台阶状的结构，影响医生对病情的诊断，降低了医疗质量和安全。现有技术中，通常传统的解析几何校正方法通常需要制作一个精确的标定体模，利用专门开发的图像分割算法测量体模上标记点的几何信息作为已知条件，然后通过一个或者多个角度的扫描数据从标定体模的投影数据中提取CT系统中机架和病床的几何参数。专门设计的体模同样会带来更高的成本，还需要单独开发图像处理算法，因此，现有的解析几何校正方法较复杂，成本较高。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种CT病床机架自动位置校准方法及其系统，旨在解决现有技术中解析几何校正方法较复杂，成本较高的问题。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：一种CT病床机架自动位置校准方法，其中，包括步骤：随着病床的移动对体模进行若干次扫描，并获取体模的图像数据；通过图像数据计算各图像的质心并得到轨迹偏差；对轨迹偏差进行空间直线拟合得到体模的倾斜角和歪斜角，并根据体模的倾斜角和歪斜角进行校准。所述CT病床机架自动位置校准方法，其中，所述通过图像数据计算各图像的质心并得到轨迹偏差步骤具体包括：计算单次扫描中不同方向上的各图像的质心，并将单次扫描中的各图像的质心拟合成图像轨迹；计算单次扫描中各图像的质心均值，将若干次扫描的质心均值拟合成空间曲线；通过空间曲线和图像轨迹计算得到轨迹偏差。所述CT病床机架自动位置校准方法，其中，所述质心通过如下公式计算：其中，(xc，yc)表示图像的质心的x轴、y轴上的坐标，mi为图像的像素值，n和m表示图像的长度和宽度，i为正整数，∑为求和符号。所述CT病床机架自动位置校准方法，其中，所述根据倾斜角和歪斜角进行校准步骤具体包括：将倾斜角和歪斜角引入重建参数，并采用梯度下降法或共轭梯度法修正重建参数。所述CT病床机架自动位置校准方法，其中，所述扫描为螺旋扫描或步进扫描。一种CT病床机架自动位置校准系统，其中，包括：处理器，以及与所述处理器连接的存储器，所述存储器存储有CT病床机架自动位置校准程序，所述CT病床机架自动位置校准程序被所述处理器执行时实现以下步骤：随着病床的移动对体模进行若干次扫描，并获取体模的图像数据；通过图像数据计算各图像的质心并得到轨迹偏差；对轨迹偏差进行空间直线拟合得到体模的倾斜角和歪斜角，并根据体模的倾斜角和歪斜角进行校准。所述CT病床机架自动位置校准系统，其中，所述CT病床机架自动位置校准程序被所述处理器执行时，还实现以下步骤：计算单次扫描中不同方向上的各图像的质心，并将单次扫描中的各图像的质心拟合成图像轨迹；计算单次扫描中各图像的质心均值，将若干次扫描的质心均值拟合成空间曲线；通过空间曲线和图像轨迹计算得到轨迹偏差。所述CT病床机架自动位置校准系统，其中，所述质心通过如下公式计算：其中，(xc，yc)表示图像的质心的x轴、y轴上的坐标，mi为图像的像素值，n和m表示图像的长度和宽度，i为正整数，∑为求和符号。所述CT病床机架自动位置校准系统，其中，所述CT病床机架自动位置校准程序被所述处理器执行时，还实现以下步骤：将倾斜角和歪斜角引入重建参数，并采用梯度下降法或共轭梯度法修正重建参数。所述CT病床机架自动位置校准系统，其中，所述扫描为螺旋扫描或步进扫描。有益效果：由于采用图像的质心得到轨迹偏差，并有轨迹偏差得到倾斜角和歪斜角。本专利技术通过软件上的算法来处理数据，在现有产品图像的基础上处理数据，来改善图像质量。模体简单成本低，操作容易，校准时间快，容易实现。附图说明图1是本专利技术CT病床机架自动位置校准方法中倾斜角的示意图。图2是本专利技术CT病床机架自动位置校准方法中歪斜角的示意图。图3是本专利技术CT病床机架自动位置校准方法中体模的结构示意图。图4是本专利技术CT病床机架自动位置校准方法中未校准图像。图5是本专利技术CT病床机架自动位置校准方法中校准后的图像。图6是本专利技术CT病床机架自动位置校准方法的较佳实施例的流程图。图7是本专利技术CT病床机架自动位置校准系统较佳实施例功能原理框图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请同时参阅图1-图7，本专利技术提供了一种CT病床机架自动位置校准方法及其系统的一些实施例。图1中表示垂直于纸面朝里面的方向，即X轴方向为垂直于纸面朝里面的方向；图2中表示垂直于纸面朝外面的方向，即Y轴方向为垂直于纸面朝外面的方向。如图6所示，本专利技术的CT病床机架自动位置校准方法，包括以下步骤：步骤S100、随着病床的移动对体模进行若干次扫描，并获取病床的图像数据。具体地，所述扫描为螺旋扫描或步进扫描(即轴扫描)。轴扫描就是病床以步进的形式移动，球管也在围绕人体旋转；螺旋扫描就是病床匀速向前移动，球管也围绕人体在旋转。步骤S110、在CT设备准备就绪后，将体模(如图3所示)安装在病床上，并使体模与机架1保持垂直(这里的垂直是以实际病床3为基准的，也就是说，如果实际病床3有倾斜角β或歪斜角α，则体模也有相同的倾斜角β或歪斜角α)，对体模进行扫描得到投影数据。为了方便说明，建立一个坐标系，以机架1的水平径向为X轴，以竖直方向为Y轴，以机架1的中心轴为Z轴。倾斜角β(Tilt角度)是指病床在上下方向上的倾斜，也即实际病床3相对于理想病床2在Y-Z平面内转动的角度。歪斜角α(Skew角度)是指病床左右方向的的歪斜，也即实际病床3相对于理想病床2在X-Z平面内转动的角度。因此，病床在三维空间内任一几何偏差的角度都可以转化为角度组(倾斜角β，歪斜角α)来表示。通常病床是沿着机架1的中心轴移动的，本实施例中病床的移动方向即Z轴方向。体模可以选用螺丝刀、随机配备的水膜，甚至可以就以病床体模，本实施例中以圆柱体作为体膜为例进行说明。步骤S120、感兴趣区域(ROI)薄层重建，获得体模的图像数据。具体地，选取包含模体的重建区域，用FBP(滤波放投影)或者其他方法按照理想参数重建图像，获得体模的图像数据。步骤S200、通过图像数据计算各图像的质心并得到轨迹偏差。所述步骤S200具体包括：步骤S210、计算单次扫描中不同方向上的各图像的质心，并将单次扫描中的各图像的质心拟合成图像轨迹4。具体地，质心通过如下公式计算：其中，(xc，yc)表示图像的质心的x轴、y轴上的坐标，mi为图像的像素值，n和m分别表示图像的长度和宽度，i为正整数，∑为求和符号。这里球管围绕人体在旋转一圈则认为CT进行一次扫描，在一次扫描中实际上获得了若干份图像数据，这与球管旋转的速度有关，例如，将一圈360°等分为36份，则一次扫描有36份图像数据，每一份图像数据都有一个质心。当然依据上述公式只能得到质心在X-Y平面内的坐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CT病床机架自动位置校准方法，其特征在于，包括步骤：随着病床的移动对体模进行若干次扫描，并获取体模的图像数据；通过图像数据计算各图像的质心并得到轨迹偏差；对轨迹偏差进行空间直线拟合得到体模的倾斜角和歪斜角，并根据体模的倾斜角和歪斜角进行校准。

【技术特征摘要】
1.一种CT病床机架自动位置校准方法，其特征在于，包括步骤：随着病床的移动对体模进行若干次扫描，并获取体模的图像数据；通过图像数据计算各图像的质心并得到轨迹偏差；对轨迹偏差进行空间直线拟合得到体模的倾斜角和歪斜角，并根据体模的倾斜角和歪斜角进行校准。2.根据权利要求1所述CT病床机架自动位置校准方法，其特征在于，所述通过图像数据计算各图像的质心并得到轨迹偏差步骤具体包括：计算单次扫描中不同方向上的各图像的质心，并将单次扫描中的各图像的质心拟合成图像轨迹；计算单次扫描中各图像的质心均值，将若干次扫描的质心均值拟合成空间曲线；通过空间曲线和图像轨迹计算得到轨迹偏差。3.根据权利要求2所述CT病床机架自动位置校准方法，其特征在于，所述质心通过如下公式计算：其中，(xc，yc)表示图像的质心的x轴、y轴上的坐标，mi为图像的像素值，n和m表示图像的长度和宽度，i为正整数，∑为求和符号。4.根据权利要求1所述CT病床机架自动位置校准方法，其特征在于，所述根据倾斜角和歪斜角进行校准步骤具体包括：将倾斜角和歪斜角引入重建参数，并采用梯度下降法或共轭梯度法修正重建参数。5.根据权利要求1所述CT病床机架自动位置校准方法，其特征在于，所述扫描为螺旋扫描或步进扫描。6.一种CT病床机架自动位置校准系统，其特征在于，包括：处理器，以及与所述处理器连接的存...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾凯，冯亚崇，
申请(专利权)人：深圳安科高技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44