工业X射线系统成像方法和装置制造方法及图纸

本申请公开了一种工业X射线系统成像方法和装置，涉及X射线系统成像技术领域，所述方法包括：加载工业X射线成像系统的物理参数和扫描参数；形成的精确光学路径，并计算给定角度下，射线源的边界与所有探测器单元边界的所处的射线方程；计算X射线光源与所有探测器单元在精确光学路径下与所有像素的相交体积权重，并用单位像素体积对相交权重做归一化处理，得到给定扫描位置所有像素的归一化权重函数；对原始扫描数据进行预校正处理；对预校正后的投影数据按水平通道方向进行卷积滤波处理，得到滤波后的投影数据；对滤波后的投影数据进行逐视角加权反投影操作，实现对被扫描物体的精确重建。解决了现有技术中重建图像的空间分辨率较差的问题。较差的问题。较差的问题。

【技术实现步骤摘要】
工业X射线系统成像方法和装置


[0001]本专利技术涉及一种工业X射线系统成像方法和装置，属于X射线系统成像


技术介绍

[0002]工业的X射线计算机断层成像技术(Computed Tomography，CT)具有穿透力强、无损等优点，被广泛的应用工业无损检测领域。其中，锥束滤波反投影算法，由于其计算量小，重建图像质量较好，算法效率高，是目前商用的X光机的主流重建算法。
[0003]然而，现有的锥束滤波反投影算法，在推导反投影重建过程中，将X射线成像系统做理想化处理，即忽略X射线光源焦点、探测器的物理尺寸，将X射线光源、探测器单元以及像素抽象为理想的点。其优势在于，通过X射线光源的点坐标、像素的点坐标能快速计算反投影步骤中探测器单元的像素索引，从而快速实现反投影运算。然而，真实的X射线系统，X射线光源焦点、探测器单元均有固定的物理尺寸，理想化假设会导致反投影重建模型与真实的数据采集模型显著不匹配，从而使探测器单元不能真实的反应对空间像素的反投影贡献，会退化重建图像的空间分辨率。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种工业X射线系统成像方法和装置，用于解决现有技术中存在的问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]根据第一方面，本专利技术实施例提供了一种工业X射线系统成像方法，所述方法包括：
[0007]加载工业X射线成像系统的物理参数和扫描参数；
[0008]根据X射线光源的物理参数和位置参数以及探测器的物理参数和位置参数，定位X射线光源与所有探测器单元形成的精确光学路径，并计算给定角度下，射线源的边界与所有探测器单元边界的所处的射线方程；
[0009]根据定义的扫描物体空间的物理坐标和网格尺寸，计算X射线光源与所有探测器单元在精确光学路径下与所有像素的相交体积权重，并用单位像素体积对相交权重做归一化处理，得到给定扫描位置所有像素的归一化权重函数；
[0010]读入工业X射线系统对被扫描物体的原始扫描数据，并对所述原始扫描数据进行预校正处理；
[0011]通过卷积滤波函数对预校正后的投影数据按水平通道方向进行卷积滤波处理，得到滤波后的投影数据；
[0012]根据所述归一化权重函数构造反投影函数，对所述滤波后的投影数据进行逐视角加权反投影操作，实现对被扫描物体的精确重建。
[0013]可选的，所述X射线成像系统的物理参数和扫描参数包括X射线光源的焦点尺寸、探测器的尺寸、探测器偏置、旋转几何参数、初始曝光定位偏置、X射线光源曝光位置、被扫
物体的物理网格参数。
[0014]可选的，所述光源的焦点尺寸包括水平和垂直方向的焦斑尺寸，探测器偏置包括水平和垂直通道方向探测器的物理偏移，探测器的尺寸包括水平和垂直方向的物理单元尺寸，旋转几何参数包括所有射线源曝光位置的信息、射线源的起始角度偏置和采集角度信息，被扫物体的物理网格参数包括网格坐标索引、单元尺寸以及像素物理偏置。
[0015]可选的，根据X射线光源的物理参数和位置参数以及探测器的物理参数和位置参数，定位X射线光源与所有探测器单元形成的精确光学路径，并计算给定角度下，射线源的边界与所有探测器单元边界的所处的射线方程，包括：
[0016]射线方程为：
[0017](A1/Z1)x+(B1/Z1)y+(C1/Z1)z＝0
[0018](A2/Z2)x+(B2/Z2)y+(C2/Z2)z＝0
[0019]其中，
[0020]V
src
表示2D的源坐标位置，V
det
表示2D探测器坐标位置，V
src1
和V
src2
为X射线光源在水平面内边界的坐标，V
det1
和V
det2
为第i个探测器在水平面内边界的坐标；
[0021]X射线光源在轴上的焦点边界与所有探测器单元在轴向的边界所围成的平面上下相交的平面方程为：
[0022][0023]A1x+B1y+C1z+D1＝0
[0024]A2x+B2y+C2z+D2＝0
[0025]其中，A2+B2+C2＝1，R
axis
(
·
)为相对于坐标轴的3
×
3的旋转矩阵，T为转置操作符，D根据旋转中心到平面的垂直距离确定。
[0026]可选的，所述对所述原始扫描数据进行预校正处理，包括：
[0027]对所述原始扫描数据依次进行空气校正、射术硬化校正以及散射校正。
[0028]可选的，所述卷积滤波函数采用高频增强核、低频增强核或者标准核。
[0029]可选的，所述反投影函数为：
[0030][0031]其中，表示第j像素与射线i的归一化相交体积权重；S
base
表示精确射线路径与像素在横断面的相交面积，通过所述射线方程和像素在横断面的边界确定；h
eff
表示表示精确射线路径与像素在轴向的相交有效高度，通过X射线光源在轴上的焦点边界与所有探测器单元在轴向的边界所围成的平面方程与像素在轴向的坐标的相交情形确定，Vol表示单元像素的体积。M表示总体的曝光数，Δβ＝2π/M，L表示滤波反投影权重，S表示与像素相交的探测器子集，β
m
表示X射线光源曝光的角度位置，Q
′
表示滤波后的投影数据。
[0032]第二方面，提供了一种工业X射线系统成像装置，所述装置包括：
[0033]系统参数加载模块，用于加载工业X射线成像系统的物理参数和扫描参数；
[0034]精确光路定位模块，用于根据X射线光源的物理参数和位置参数以及探测器的物理参数和位置参数，定位X射线光源与所有探测器单元形成的精确光学路径，并计算给定角
度下，射线源的边界与所有探测器单元边界的所处的射线方程；
[0035]体积权重计算模块，用于根据定义的扫描物体空间的物理坐标和网格尺寸，计算X射线光源与所有探测器单元在精确光学路径下与所有像素的相交体积权重，并用单位像素体积对相交权重做归一化处理，得到给定扫描位置所有像素的归一化权重函数；
[0036]原始数据预处理模块，用于读入工业X射线系统对被扫描物体的原始扫描数据，并对所述原始扫描数据进行预校正处理；通过卷积滤波函数对预校正后的投影数据按水平通道方向进行卷积滤波处理，得到滤波后的投影数据；
[0037]反投影重建模块，用于根据所述归一化权重函数构造反投影函数，对所述滤波后的投影数据进行逐视角加权反投影操作，实现对被扫描物体的精确重建。
[0038]通过加载工业X射线成像系统的物理参数和扫描参数；根据X射线光源的物理参数和位置参数以及探测器的物理参数和位置参数，定位X射线光源与所有探测器单元形成的精确光学路径，并计算给定角度下，射线源的边界与所有探测器单元边界的所处的射线方程；根据定义的扫描物体空间的物理坐标和网格尺寸，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业X射线系统成像方法，其特征在于，所述方法包括：加载工业X射线成像系统的物理参数和扫描参数；根据X射线光源的物理参数和位置参数以及探测器的物理参数和位置参数，定位X射线光源与所有探测器单元形成的精确光学路径，并计算给定角度下，射线源的边界与所有探测器单元边界的所处的射线方程；根据定义的扫描物体空间的物理坐标和网格尺寸，计算X射线光源与所有探测器单元在精确光学路径下与所有像素的相交体积权重，并用单位像素体积对相交权重做归一化处理，得到给定扫描位置所有像素的归一化权重函数；读入工业X射线系统对被扫描物体的原始扫描数据，并对所述原始扫描数据进行预校正处理；通过卷积滤波函数对预校正后的投影数据按水平通道方向进行卷积滤波处理，得到滤波后的投影数据；根据所述归一化权重函数构造反投影函数，对所述滤波后的投影数据进行逐视角加权反投影操作，实现对被扫描物体的精确重建。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述X射线成像系统的物理参数和扫描参数包括X射线光源的焦点尺寸、探测器的尺寸、探测器偏置、旋转几何参数、初始曝光定位偏置、X射线光源曝光位置、被扫物体的物理网格参数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述光源的焦点尺寸包括水平和垂直方向的焦斑尺寸，探测器偏置包括水平和垂直通道方向探测器的物理偏移，探测器的尺寸包括水平和垂直方向的物理单元尺寸，旋转几何参数包括所有射线源曝光位置的信息、射线源的起始角度偏置和采集角度信息，被扫物体的物理网格参数包括网格坐标索引、单元尺寸以及像素物理偏置。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据X射线光源的物理参数和位置参数以及探测器的物理参数和位置参数，定位X射线光源与所有探测器单元形成的精确光学路径，并计算给定角度下，射线源的边界与所有探测器单元边界的所处的射线方程，包括：射线方程为：(A1/Z1)x+(B1/Z1)y+(C1/Z1)z＝0(A2/Z2)x+(B2/Z2)y+(C2/Z2)z＝0其中，其中，V
src
表示2D的源坐标位置，V
det
表示2D探测器坐标位置，V
src1
和V
src2
为X射线光源在水平面内边界的坐标，V
det1
和V
det2
为第i个探测器在水平面内边界的坐标；X射线光源在轴上的焦点边界与所有探测器单元在轴向的边界所围成的平面上下相交...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁赛赛，王康，左文琪，
申请(专利权)人：苏州斯玛维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：