X光投影优化成像方法及系统技术方案

一种X光投影优化成像方法及系统，通过设置位于被测物体两侧的射线源和探测器绕被测物体进行微动拍摄并获得若干投影图像后，对多个投影图像进行平面重建和叠加平均，获得放大率校正后的优化投影图像。本发明专利技术通过使用较小射线源到探测器距离，以多次投影照射辅以放大率校正算法获得边界清晰的可准确测量的投影图像。

【技术实现步骤摘要】
X光投影优化成像方法及系统
本专利技术涉及的是一种图像处理领域的技术，具体是一种X光投影优化成像方法及系统。
技术介绍
现在的X光二维投影成像通常为锥形束成像方式，即点状光源发射X射线照射到平板探测器表面。锥形束成像中，如果光源到探测器的距离固定，物体距离探测器越近，放大率越小。由于在物体成像中出现不同位置放大率不同，导致的不同位置的投影图像放大比率不同，无法进行准确测量。为解决这种测量不准确的问题，理想的方式是使用平行束X射线成像方式，即放大率在任何位置恒定。但该种类型成像在实际产品中无法实现，现有X光设备通常通过增大射线源焦点到探测器的距离，并且将被成像物体放置在靠近探测器的位置来实现近似放大率一致。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提出一种X光投影优化成像方法及系统，通过使用较小射线源到探测器距离，以多次投影照射辅以放大率校正算法获得边界清晰的可准确测量的投影图像，即实现任意位置放大率一致。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术涉及一种X光投影优化成像方法，通过设置位于被测物体两侧的射线源和探测器绕被测物体进行微动拍摄并获得若干投影图像后，对多个投影图像进行平面重建和叠加平均，获得放大率校正后的优化投影图像。所述的微动拍摄是指：控制射线源和探测器同步在围绕成像物体中心位置进行小范围移动，移动范围可以为-6～6°空间角度；运动的过程中同时进行曝光拍摄；具体为：控制射线源和探测器同步顺时针或逆时针以被测物体为圆心平面内进行-6～6°以内的圆形转动，同时射线源和探测器同步在垂直于圆心平面方向以被模板成像物的中心作为转动的中心进行转动或者直线移动，移动范围与圆心平面的转动范围相匹配；运动的过程中同时进行曝光拍摄。所述的射线源和圆心之间的半径为400mm～600mm。所述的探测器和圆心之间的半径为200mm～300mm。所述的平面重建是指：先确定重建平面即与90度X射线路径垂直的平面Si，平面重建的过程就是将采集到的不同角度的投影图像Pj反投影到各个重建平面Si，即Si＝Si+BP(Pj)，其中：BP是反投影操作过程，即根据X射线传播路径，将探测器每个像素采集的信号映射到重建平面Si的对应位置。所述的平面重建，优选在重建前对多幅微动拍摄得到的图像先进行滤波处理。所述的叠加平均是指：对获得的多幅Si平面上的重建图像按各自像素对应累加后进行算数平均。技术效果本专利技术整体解决了锥形束不同位置不同的成像放大率导致的图像测量不准确的问题；与现有技术相比，本专利技术能够显著减少现有方案中需要较大射线源到探测器距离，节省设备空间的同时提升测量精度，不再有锥形束放大成像的问题。附图说明图1为本专利技术方法示意图；图2为平面重建示意图；图3为实施例与现有技术原理比较示意图；图中：(a)为X光平行束成像(a)、(b)为长距离锥形束成像、(c)为短距离锥形束成像；图4为实施例效果示意图；图中：(a)为空心立方体的平行束X光投影图像；(b)为短距离锥形束成像结果；(c1)为在水平面(一个维度)上进行围绕物体旋转，5个投影数据角度分别为84°、87°、90°、93°和96°；(c2)为基于(c1)的数据采集方式，但先对每个投影图像进行高通滤波，然后再进行反投影的结果，物体边缘的锐角得到改善；(d1)为在水平面(一个维度)上进行围绕物体旋转并且配合探测器在垂直方向平移(第二个维度)，5个投影数据角度分别为84°、87°、90°、93°和96°，对应的探测器平移范围为-3cm，-1.5cm，0cm，1.5cm和3cm获得的模拟平行束投影；图5为实施例应用示意图。具体实施方式本实施例以空心立方体的X光成像为例，从图3中可以看出，(a)图由于是平行束成像，空心立方体的投影图像边缘锋利；相比，(c)图由于锥形束的放大作用，立方体的前表面和后表面的放大比例不一样，导致图像中模糊边缘，从图(c)中难以测量出立方体的尺寸。所有在实际锥形束X光成像中，为了能够获得精确测量数据，通常将射线源远离物体，如图(b)所示。在图(b)中，射线源到物体中心的距离为1.6米，物体中心到探测器的距离为0.2米；在图(c)中，射线源到物体中心的距离为0.6米，物体中心到探测器的距离为0.2米。但图3(b)的方法具有明显缺陷即整个X光成像系统体积很大。如图2所示，本实施例包括以下步骤：步骤1)通过控制射线源和探测器绕被测物体进行微动拍摄并获得每个旋转角度下的投影数据Pi；步骤2)如图2所示，将被测物体划分为多个成像平面Si以模拟90°平行束成像，由于每个成像平面在90°投影方位下，距离射线源和探测器的距离不一样，所以每个成像平面Si存在各自对应的放大比例，对投影数据Pj进行反投影到Si平面。步骤3)将修正后的图像反投影到成像平面Si上，具体为：根据图2中锥形束中的任一X射线经过成像平面Si，最终达到探测器Pj,(x,y)位置(x,y)，其中j为第j张投影数据，根据成像几何关系计算出在微动拍摄的对应偏转度投影角度下，探测器的(x,y)位置在成像平面Si上的位置为(xi,yi)，相应实现成像平面Si上的反投影：步骤4)将所有的成像平面进行叠加平均，获得模拟的平行束投影，即其中N为成像平面的个数。如图5所示，为实现上述方法的系统，包括：同步转动拍摄单元、平面重建单元、叠加校正单元，其中：同步转动拍摄单元分别控制射线源和探测器绕被测物体进行微动拍摄并获得若干投影图像，同步转动拍摄单元将转动相位信息和投影图像输出至平面重建单元，平面重建单元与转动拍摄单元相连并传输不同位置的投影图像信息，叠加校正单元与平面重建单元相连，将各个成像平面的数据叠加平均。如图4所示，为使用上述方法获得的模拟平行束投影，从图中可以看出图像的边缘模糊效应大大改善，但一个方向的模糊校正要由于另一个方向。从图中可以看出图像的边缘模糊效应相比(b)和(c)大大改善，而且两个方向的模糊校正效果都很好。图4(d2)是基于图4(d1)的数据采集方式，但先对每个投影图像进行高通滤波，然后再进行反投影的结果，物体边缘的锐度得到改善。上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本专利技术原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本专利技术的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本专利技术之约束。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种X光投影优化成像方法，其特征在于，通过设置位于被测物体两侧的射线源和探测器绕被测物体进行微动拍摄并获得若干投影图像后，对多个投影图像进行平面重建和叠加平均，获得放大率校正后的优化投影图像。/n

【技术特征摘要】
1.一种X光投影优化成像方法，其特征在于，通过设置位于被测物体两侧的射线源和探测器绕被测物体进行微动拍摄并获得若干投影图像后，对多个投影图像进行平面重建和叠加平均，获得放大率校正后的优化投影图像。


2.根据权利要求1所述的X光投影优化成像方法，其特征是，所述的微动拍摄是指：控制射线源和探测器同步在围绕成像物体中心位置进行小范围移动，移动范围可以为-6～6°空间角度；运动的过程中同时进行曝光拍摄。


3.根据权利要求1所述的X光投影优化成像方法，其特征是，所述的射线源和圆心之间的半径为400mm～600mm；所述的探测器和圆心之间的半径为200mm～300mm。


4.根据权利要求1所述的X光投影优化成像方法，其特征是，所述的平面重建是指：先确定重建平面即与90度X射线路径垂直的平面Si，平面重建的过程就是将采集到的不同角度的投影图像Pj反投影到各个重建平面Si，即Si＝Si+BP(Pj)，其中：BP是反投影操作过程，即根据X射线传播路径，将探测器每个像素采集的信号映射到重建平面Si的对应位置。


5.根据权利要求1或4所述的X光投影优化成像方法，其特征是，所述的平面重建，优选在重建前对多幅微动拍摄得到的图像先进行滤波处理。


6.根据权利要求1所述的X光投影优化成像方法，其特征是，所述的叠加平均是指：对获得的多幅Si平面上的重建图像按各自像素对应累加后进...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：上海陆影信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31